JP2005241617A

JP2005241617A - 血液分析装置

Info

Publication number: JP2005241617A
Application number: JP2004090513A
Authority: JP
Inventors: Jun Kikuchi; 純菊地
Original assignee: AKUSHIOMATEKKU KK
Current assignee: AKUSHIOMATEKKU KK
Priority date: 2004-02-29
Filing date: 2004-02-29
Publication date: 2005-09-08

Abstract

【課題】遠心操作により流路内で血漿分離を行う血液分析装置において、ポンプなどを用いることなく装置内で血液、血漿、較正液の搬送を行う。較正液をセンサ部分から確実に排出して高精度分析を可能とする血液分析方法において、人手を介さずに作業を自動的に行う。
【解決手段】血液分析装置の遠心分離処理を行う遠心分離機と、血液分析装置の角度を変更する回転ステージと、回転ステージと遠心分離機の間で血液分析装置の移送を行う移載機を備える血液分析装置の遠心分離装置を提供する。あるいは、血液分析装置の角度の変更を遠心分離機のロータ上で行うことのできる遠心分離装置を提供する。
【選択図】図３

Description

本発明は、石英板や高分子樹脂板などの絶縁材基板に作製した超小型の溝流路によって構成されたチップ状液体分析装置内に保持された溶液の遠心分離による分析装置に関する。特に、血液を採取し、血液中の赤血球、白血球、リンパ球、血小板、血液凝固因子などを分離し、その結果得られた血漿などのｐＨ値、酸素あるいは二酸化炭素などの濃度を測定する血液分析装置に関する。

近年、寝たきり老人の増加にともない、その健康管理が課題となっているが、このような人にとって、頻繁に病院等に通い検査を受けることは困難であり、在宅のまま健康管理を行う手段が必要とされている。現在の血液検査方法では、採血は医師など有資格者にかぎられており、要介護老人の介護の担い手であるヘルパーではできない行為である。そこで、一般の人でも、採血を含めて手軽に取り扱える血液分析装置が必要とされていた。また、血液検査を頻繁に行うためには、採血の際に苦痛を伴なわないことが望ましく、また、注射針による皮膚の変色など人体への影響も極力抑えることが望ましい。

以上に述べたような家庭で手軽に取り扱える血液分析装置を実現するためには、装置本体が小型でなければならない。そのためには、血液分析に必要となる採血、濾過、分離、分析などの機能がコンパクトに一体化されている必要がある。このような必要を満たす血液分析装置として、血液分析を各家庭で自らの手で実施することを目指した小型簡便な血液分析方法ならびに血液分析装置が開発されている（例えば、特開２００１−２５８８６８号公報参照）。

特開２００１−２５８８６８号公報の血液分析装置では、下側基板上にエッチングにより形成した微細な溝流路（マイクロキャピラリ）が設けられている。この下側基板の上には、略同一サイズの上側基板が張り合わされ、溝流路を外部から密閉している。流路には、最上流部から最下流部にかけて、血液採取手段，血漿分離手段，分析手段，移動手段が順次設けられている。流路最前部の血液採取手段には、中空の採血針が取付けられ、この針を体内に刺して基板内への血液の取り入れ口とする。分離手段は、流路の途中を湾曲させたもので例えばＵ字型のマイクロキャピラリからなる。採取した血液をこのＵ字型のマイクロキャピラリに導いた後、本基板を遠心分離器により一定方向に加速度を加えることによって、Ｕ字部最下部に血球成分を沈殿させ、上清として血漿を分離する。分析手段は、血液中のｐＨ値、酸素、二酸化炭素、ナトリウム、カリウム、カルシウム、グルコース、乳酸などの各濃度を測定するためのセンサである。流路最下流部に位置する移動手段は、マイクロキャピラリ中で血液を電気浸透流により移動させるものであり、電極と、その間をつなぐ流路部分からなる。この電極間に電圧印加して生じる電気浸透流により流路内に予め満たしておいた緩衝液を流路下流側に移動させ、生じる吸引力によって流路最前部の採取手段から基板内に血液を取り入れる。また、遠心分離により得られた血漿を分析手段に導く。採取手段より採取された血液は、分離手段にて血漿と血球成分に分離され、この血漿成分を分析手段に導き、そこで血漿中のｐＨ値、酸素、二酸化炭素、ナトリウム、カリウム、カルシウム、グルコース、乳酸などの各濃度を測定する。各手段間の血液の移動は、電気泳動や電気浸透などの現象を用いたものなどポンプ能力を有する移動手段により行う。

しかし、この血液分析装置では、血液試料を装置内に導入するときに電気浸透ポンプのような移動手段が必要である。導入した血液を基板ごと遠心分離して血漿を得た後は、この血漿を分析手段に移動させるため電気浸透ポンプを再度作動させることが必要となる。また、分析手段が特に電気化学的原理に基づき構成されるセンサである場合には、このセンサを予め較正液を用いて較正する必要がある。すなわち、血漿をセンサに導く前にこのセンサを較正液を浸してセンサの較正を行い、較正後の較正液を分析手段から排出しなければならない。このような較正液の移送にもポンプなどの移動手段が必要となる。移動手段は、同一基板内に設けた電気浸透ポンプや、あるいは基板外の設置した負圧ポンプなどを用いることが考えられ、これらの移動手段により血液や血漿、および較正液などを圧送または吸引して移動させることになる。このとき所望の液体を血液分析装置内の所望の位置まで移動させるためには移動手段の吸引力等を的確に制御する必要がある。このためには、液体の位置センサを新たに血液分析装置内またはその外部に設置しなければならず、これらの制御機構や位置センサを付加するために装置が高価になるという問題があった。

また、分析手段が電気化学的原理に基づき構成されるセンサである場合には、既知濃度の被検成分を含有する較正液（標準液）でセンサを較正した後、この較正液を分析手段から排出しなければならない。しかし、較正液を排出しても、分析手段や流路手段の表面には、表面の濡れ性に応じて若干較正液が残留する。前述したように今対象としている血液分析装置は数マイクロリットル程度の微量血液中の種々の化学物質の濃度を分析するために、流路手段などの装置を構成する手段のサイズは小さくなっている。一般に物体の大きさが小さくなるとその表面積（Ｓ）と体積（Ｖ）の比Ｓ／Ｖは大きくなり、これは表面の効果が顕著に現れてくることを意味している。従って、流路手段や分析手段表面に残留する較正液の量が僅かであっても、導入される血漿量が少ない分析装置では、測定される化学物質濃度に変動を及ぼすという問題があった。このためには較正後の較正液を確実に分析手段より排出してから血漿を分析手段へと導入することが必要である。

これらの問題を解決することを目的として、遠心操作により流路内で血漿分離を行う血液分析装置であって、ポンプなどを用いることなく装置内で血液、血漿、較正液の搬送を行うことができ、さらに較正液をセンサ部分から確実に排出することにより高精度の分析を可能にする血液分析装置が開発された。

第１図は前述の血液分析装置の透過斜視図である。図において、符号１０は血液分析装置であり、上基板１２が下基板１４に積層されている。上下基板１２，１４は例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリカーボネート（ＰＣ）などの樹脂で作られる。

上基板１２の底面には、図上やや上辺側に較正液溜め１６と血液溜め１８が設けられ、その下方には複数のセンサ溝２０が、側方には較正液廃液溜め２２が設けられている。センサ溝には、後述する下基板１４上の電極に対応する位置が拡径して拡径部２０ａを形成している。２４は血液溜め１８からセンサ溝２０とを連通する血液案内流路であり、センサ溝２０の下方で分岐して、それぞれのセンサ溝２０の下方に接続している。この血液案内流路２４の分岐部は、較正液排出流路２６とも連通し、これにより、センサ溝２０は較正液廃液溜め２２と連通している。２６ａは較正液廃液溜め２２からセンサ部２１への逆流を防止するための逆流防止堰である。２８は較正液案内流路であり、較正液溜め１６内の較正液を各センサ溝２０に導入する。３０，３２は空気抜き溝流路である。また較正液溜め１６の図上上方にはこれと連通する凹部３４が設けられ、その中心には較正液を基板外部から導入するための貫通孔３６が設けられている。なお、３８は血液溜め１８に血液を導入する血液導入路であり、その導入口４０には採血針６２が取付可能とされている。これらの凹状構造物は樹脂基板上に型を用いた射出成形やモールディングにより微細な溝流路構造として形成される。溝流路２０，２４、２６，２８，３０，３２，３８は幅数百μｍであり、貫通穴３６以外の凹み深さは溝流路も含めてすべて１００μｍである。血液溜め１８の容量は血液分析に必要十分な血液量１μＬである。較正液溜め１６の容量もこれと同じほぼ１μＬである。

下基板１４上には、複数のセンサ電極５０、センサ出力信号を取り出す出力パッド５２、これらを導通する配線５４が設けられている。これらは、例えば樹脂基板上にスクリーン印刷法を用いてそれぞれ１０から２０μｍの厚さで形成することができる。

次に、この血液分析装置の使用方法を図２により説明する。なお、これらの図では、電極５０，配線５４は図示を一部省略してある。まず血液分析の前にセンサの較正を行う。

センサの較正

図２（ａ）の血液分析装置１０上面上の貫通穴３６から較正液７０を導入し、較正液溜め１６が満たされるまで入れる。この較正液溜め１６に満たされると、ほぼ１μＬ容量の較正液７０が秤量される。この較正液は、血液分析を行う直前に導入してもよいし、予め血液分析装置内の較正液溜めに入れておいてもよい。較正液を血液分析装置１０上に導入してから、遠心分離装置に取り付け、遠心操作を行う。このとき、血液分析装置１０内のセンサ部２１が遠心方向側、すなわち、遠心力Ｆの加圧方向側に位置するようにセットする。この遠心操作により、較正液７０は較正液案内流路２８を通りセンサ部の各センサ溝２０に移行し、センサ電極を覆う（図２（ｂ））。この状態で各センサの較正を行う。なお、図２（ｂ）中の符号Ｃは回転中心軸であり、符号Ｆは遠心方向である。

較正液の排出

センサの較正を行った後にセンサ電極部の較正液を排出する。図２（ｃ）に示すように、血液分析装置１０を時計回りに９０度回転し、較正液廃液溜め２２が図の下側に、すなわち、遠心方向側に位置するように、遠心分離装置に取り付け遠心操作を行う。これにより、センサ溝２０内の較正液７０は較正液廃液溜め２２に移動し、較正液排出が完了する。十分な遠心力を印加することにより較正液の排出を完全に行うことができる。従って、残留較正液による分析値への誤差が生じることがなくなる。

血液の導入

次に図２（ｄ）に示すように、血液分析装置１０の血液導入口に無痛採血針６２を取付け、これをヒト皮膚に刺して、全血７２を血液溜め１８に導入する。この血液溜め１８に満たされると分析に必要十分な血液量１μＬが秤量することができる。この血液導入時には、空気抜き流路３０，３２を塞ぎながら無痛針６２を皮膚に穿刺して、貫通穴３６から負圧ポンプで吸引することで血液導入を行う。較正液廃液溜め２２に連通する流路３２を遮断しているので、血液導入時に廃液溜め２２内の較正液７０が逆流することはない。

血球・血漿の分離移送

その後、血液のセンサ部への移送と血球・血漿分離を行う。図２（ｅ）に示すように、センサ部２１が図の下側に、すなわち遠心方向（遠心力加圧方向）側に位置するように、遠心分離装置に取り付け遠心操作を行う。遠心により、血液７２はセンサ部２１へと移動するとともに、血液中の血球と血漿成分が遠心力により分離され、血液案内流路２４の分岐部に血球成分７２ｂが、その上のセンサ溝２０には血漿７２ａが分画される。図２（ｅ）に示すように、血漿７２ａがセンサ電極を収容するセンサ溝拡径部にあるように流路設計がなされている。一般に、血液の全体積に対する血球成分比率は３４〜４８％であるので、これを勘案してこのセンサ電極周辺の流路設計を行えば、分離された血漿成分が遠心分離後に自動的にセンサ電極上に来るようにすることができる。したがって従来のように遠心分離後に血漿成分をセンサ電極へとポンプ等で導く必要ない。

濃度分析

最後に、血液分析装置１０を遠心分離装置から取り外し、各センサ溝２０に収容された血漿中の被検成分を各センサ電極５０により分析する。分析時には、各センサ溝２０は血球分画７２ｂにより互いに遮断されている。このため各センサ電極対５０ａ，５０ｂは他とは絶縁され、他のセンサでの電気化学的反応の影響が受けにくくなる。例えば先述したように尿素窒素濃度を分析する場合には、ウレアーゼの反応により水素イオンが消費され、局所的に水素イオン濃度が減少する。またグルコース濃度を分析する場合には過酸化水素の電気分解によって水素イオンが生成されるためこの濃度が増加することになる。このようなグルコース測定用センサ電極と水素イオン濃度センサを隣接して配置した場合、各センサでの水素イオン濃度の変動が分析結果に悪影響を及ぼすことが容易に予想される。特にこのような現象はチップ状分析装置のように流路寸法が小さく、血液容量が少ない場合に顕著となる。本発明の血液分析装置では、各センサ電極間が血球成分によって絶縁されているので、血球成分が障壁となってセンサ間の相互作用を抑制することができる。

前述の血液分析装置１０では、較正液の移動、排出、ならびに血液の移動が遠心分離操作により簡便に行われるという利点がある。しかし、血液分析を行うにあたっては、血液分析装置を遠心分離装置に移載し、またこれを取り出し、さらに血液分析装置チップの角度を変えて移載する作業を順序を間違えずに正しく繰り返すことが必要であり、このことは手軽な血液分析方法を提供するという本血液分析装置の目的を達成する障害となっている。

また、一旦血液を採取した血液分析装置１０を遠心分離装置へ移載し、また、それからの取り出しのために手で触れる必要があることは、衛生面からも望ましくない。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、前述の血液分析装置１０を用いた血液分析において、手作業で行っていた遠心分離装置への血液分析装置の移載、取り出し、また、血液分析装置の角度変更を、自動的に人手をかけずに行うことを可能とする遠心分離装置を提供することを目的とする。

特に、前述の血液分析装置１０を用いた血液分析では、血液分析装置１０が小型軽量であるものの、採取した血液を遠心分離により血球と血漿に分離する際には、遠心分離装置上で血液分析装置１０を高速で回転させるため、極めて大きな重力加速度が加わる。従って、このような高速回転中においても、血液分析装置１０が確実に保持されていることが安全上不可欠であり、この点を重視した遠心分離装置を提供することを目的とする。

さらに、本発明では、この遠心分離装置と血液分析に必要である較正液の注入装置、濃度分析装置を組み合わせた血液分析装置を提供する。

従来の血液分析装置を用いた血液分析が、人手による煩雑な作業が必要であったのに対し、これを自動化し、専門知識を有しない一般の人でも容易に血液の分析を行えるようになった。

・第一の形態
図３に本発明の第一の形態を示す。図において、符号１０１は遠心分離装置本体である。１１１は血液分析装置１０を回転し、遠心力を加えるための遠心分離機である。１３１は血液分析装置１０の移載を行う移載機である。１４１は血液分析装置１０を回転させるための回転ステージであり、血液分析装置１０を遠心分離装置本体１０１にセットしたり、血液分析後の血液分析装置１０を回収するためのステージとしても用いる。以下に、１１１、１３１、１４１の各機構について説明する。

図４に遠心分離機１０１を示す。上側の図は遠心分離機１０１の上面図であり、下側の図は正面図である。１１２はモータであり、これに直結したロータリーエンコーダ１１３である。１１４はロータであり、モータ１１２による回転する。またロータリーエンコーダ１１３を用いた制御により、ロータ１１４は任意の回転角度で停止させることができる。１１５は血液分析装置１０を保持するためのチップホルダである。１１６と１１７はモータ１１２の回転軸まわりの偏心を矯正するための、それぞれ切り欠きとバランサである。１１８はロックであり、スライドガイド１１９とシャフト１２０により支持され、図の左右方向に直動することができるが、通常は、バネ１２１によって図の左側に押し付けられており。このとき、ロック１１８の一部が血液分析装置１０を覆うため、ロータ１１８の回転中においても血液分析装置１０はロータ１１８より飛び出すことなく、チップホルダ１１５の中に保持される。１２２はリニアアクチュエータであり、ロック１１８を図の右方向に移動させるためのものである。

以下に、図５を用いてロック１１８の動作を説明する。図５（ａ）はロック状態であり、バネ１２１によってロック１１８（斜線で示す）が押し付けられ血液分析装置１０の一部が覆われている。ロータ１１４の回転中はロック状態である。図５（ｂ）では、ロータ１１４の停止時に、リニアアクチュエータ１１２によりスライドガイド１１９を図の右方向に移動させることにより、スライドガイド１１９に取り付けられたロック１１８も図の右方向に移動し、血液分析装置１０を覆う部分がなくなるので開放状態となる。ロータ１１４への血液分析装置１０の移載、取り出しは開放状態で行う。

次に、図６により移載機１３１を説明する。図６（ａ）は移載機１３１の上方から見た図であり、図６（ｂ）は移載機１３１を図６（ａ）の右側から見た図を示す。１３２はリニアアクチュエータであり、ベース１３３を水平方向に移動させる。１３４はベース１３３上に固定されたリニアアクチュエータであり、ベース１３５を垂直方向に移動させる。１３６はベース１３５に取り付けられたアームであり、その先端には、血液分析装置１０を把持するための吸着パッド１３７が取り付けられている。吸着パッド１３７には吸引管１３８が接続されており、さらに吸引管１３８は図示していないがポンプにつながっており、ポンプにより生じる陰圧の吸引力により、吸着パッド１３７は血液分析装置１０を把持することができる。以上の説明から明らかなように、移載機１３１は血液分析装置１０を把持し、さらに血液分析装置１０を水平、垂直方向に移動することができる。

次に図７を用いて回転ステージ１４１を説明する。上側の図は回転ステージ１４１の上面図であり、下側の図は正面図である。１４２はロータリアクユエータであり、回転運動と回転角度の制御が行える。１４３はロータリアクチュエータに接続されたステージであり、ステージ１４３には血液分析装置１０を保持するチップホルダ１４４が設けてある。回転ステージ１４１により、チップホルダ１４４に移載された血液分析装置１０を回転し、遠心分離機１１１に移載する際の角度を変更することができる。

以上の説明をまとめると、回転ステージ１４１により血液分析装置１０を所定の角度に回転し、これを移載機１３１によって把持、移動して、遠心分離機１１１に移載し、遠心分離機１１１はロータ１１４ｂ上の血液分析装置１０を回転することにより、血液分析装置１０に遠心力を印加する。移載機１３１はまた遠心処理終了後の血液分析装置１０を遠心分離機１１１より取り出し、回転ステージ１４１まで移送する。

・第二の形態
図８に本発明の第二の形態を示す。図において、符号２０１は遠心分離装置本体である。遠心分離機１１１は前述の遠心分離装置本体１０１と同じものである。２３１は血液分析装置１０の移載を行う移載機である。２４１は血液分析装置１０を移載するための移載ステージであり、血液分析装置１０を遠心分離装置本体２０１にセットしたり、また、血液分析後の血液分析装置１０を回収するためのステージとして用いる。遠心分離機１１１については遠心分離装置本体１０１と同じものであるので説明を省略する。また、移載ステージ２４１は血液分析装置１０を置くための台としての機能しか持たず、他に稼動機構などを有しないので、特に説明しない。

図９により移載機２３１を説明する。図は、図８中の移載機２３１を右側から見たところを示す。図中のリニアアクチュエータ１３２、ベース１３３、ベース１３４、ベース１３５、アーム１３６、吸引管１３８は移載機１３１のものと同様である。アーム１３６の先端には、ロータリーアクチュエータ２３２が取り付けられており、このロータリーアクチュエータ２３２を介して吸着パッド１２７が取り付けられている。吸着パッド１３７には吸引管１３８が接続されており、前述と同様に、ポンプにより生じる陰圧の吸引力により、吸着パッド１３７は血液分析装置１０を把持することができる。

以上の説明をまとめると、遠心分離機本体２０１においては、回転ステージ１４１により血液分析装置１０を所定の角度に回転し、これを移載機２３１が移載ステージ２４１と遠心分離機１１１の間で、血液分析装置１０を移送し、さらに移載機２３１が遠心分離機１１１に移載する血液分析装置１０の角度の変更を行う。

・第三の形態
図１０に本発明の第三の形態を示す。上側の図は第三の形態の遠心分離装置の上面図であり、下側の図は正面図である。図において、符号３０１は遠心分離装置本体である。３１１は血液分析装置１０を高速回転し遠心分離を行う遠心分離機である。移載機１３１は遠心分離装置本体１０１と同じものであり、血液分析装置１０を把持し、水平、垂直方向に移動することができる。移載ステージ２４１は遠心分離装置本体２０１と同じものであり、血液分析装置１０を移載する。

以下に、遠心分離機３１１について説明する。３１２はモータであり、これに直結したロータリーエンコーダ３１３である。３１４はロータであり、モータ３１２による回転する。またロータリーエンコーダ３１３を用いた制御により、ロータ３１４は任意の回転角度で停止させることができる。３１６は血液分析装置１０を保持するためのチップホルダであり、回転軸受け３１７を介してロータ３１４に取り付けられている。３１８はリニアアクチュエータであり、ロータリーアクチュエータ３１９を上下に移動することができる。チップホルダ３１６の回転軸とロータリーアクチュエータ３１９の回転軸が同心になる位置にロータ３１４を停止させ、さらにアクチュエータ３１９を上方に移動し、チップホルダ３１６下端の軸のすり割り３２０とロータリーアクチュエータ３１９の回転軸先端の凸部を嵌合させてから、ロータリーアクチュエータ３１９の軸を回転させるとチップホルダ３１６とそれに保持された血液分析装置１０を回転させることができる。また、チップホルダ３１６のロータ３１４に対する角度はプランジャ３２１によって保持される。

チップホルダ３１４内に保持するためのロック機構は遠心分離機本体１０１で用いたものと同様であり、ロック１１８、スライドガイド１１９、シャフト１２０（不図示）により遠心分離機本体１０１はチップホルダ３１４内に保持され、この保持の開放はリニアアクチュエータ１２２により行う。

上述の機構により、ロータ３１４に対する血液分析装置１０の変更は、血液分析装置１０がチップホルダ３１６に保持された状態で行うことができ、ロック機構の解除、血液分析装置１０の把持、上下移動などに要する時間をなくすことができる。

・第四の形態
次に図１１を用いて本発明の第４の形態について説明する。第四の形態は、血液分析装置１０が遠心分離機上で高速回転している最中に、遠心分離機のロータにたいする血液分析装置１０の角度を変更できることを特徴とする。上側の図は第四の形態の遠心分離装置の上面図であり、下側の図は正面図である。図において、符号４０１は遠心分離装置本体である。４１２はモータであり、モータ４１２はロータリーエンコーダを内蔵しており、高速回転を行うとともに、停止の際には、出力軸を任意の角度で停止することができる。４１３はモータ４１２の出力軸に直結したカップリングであり、カップリング４１３にはさらにロータ４１４が直結している。

ロータ４１４の回転軸には一端にネジ、他端にスプライン溝を有するシャフト４１５が貫通しており、シャフト４１５はスプラインナット４１６を介してロータ４１４に取り付けられている。従って、シャフト４１５はロータ４１４に対して、軸方向には拘束されておらず、自由に移動できるが、軸まわりの回転については拘束されていて、自由に回転することはできない。また、シャフト４１５のネジ部にはスクリューナット４１７が取り付けられている。スクリューナット４１７は回転軸受け４１８を介してロータ４１４に取り付けられている。シャフト４１５はバネ４１９の反発力によって図の上方向に押し付けられているが、リニアアクチュエータ４２１の直動シャフト４２２によりシャフト端部４２０を介して図の下方向に力を加えることにより、シャフト４１５を図の下向きに移動させことができる。シャフト端部４２０の端面と直動シャフト４２２の先端は高速回転における摩擦などの影響を抑えるために、図に示すような凹凸構造にすることが望ましい。４２７はロータ４１４を高速回転させたときの回転軸まわりの偏心を矯正するためのバランサである。

この構造により、リニアアクチュエータ４２１によりシャフト４１５を図の下向きに押し下げると、ロータ４１４が回転しているか否かにかかわらず、スクリューナット４１７がロータ４１４に対して相対的に回転する。この回転運動は、スクリューナット４１７に直結された歯車Ａ４２３、さらに歯車Ｂ４２４、さらに、回転軸受け４２５を介してロータ４１４に取り付けられたチップホルダ４２６伝達され、その結果として、が回転する。これにより、チップホルダ４２６内に保持された血液分析装置１０のロータ４１４に対する角度を変更することができる。

チップホルダ４２６内に保持された血液分析装置１０のロック機構はこれまでと同様に、ロック１１８、スライドガイド１１９、シャフト１２０（不図示）、バネ１２１（不図示）を用いる。また、ロック機構の解除はリニアアクチュエータ１２２を用いる。なお、図を見やすくするために、上面図には正面図に描いた機械要素のすべてを描いていない。

・第五の形態
図１２に本発明による第五の形態の血液分析装置を示す。第五の形態は、第一の形態による遠心分離装置本体１０１に５０１で示す可動ヘッドを組み込んだものである。可動ヘッド５０１には、血液分析装置１０に血液を採取するのに先立ち、血液分析装置１０に較正液を注入するための注入ヘッドを有する。また、可動ヘッド５０１は血液分析装置１０上のセンサ電極５０に接続する出力パッドより、センサ電極５０の電圧、電流を測定するためのプローバを有し、較正液を用いたセンサの較正、ならびに、遠心分離処理後の血液分析装置１０において血液成分の濃度測定を行う。可動ヘッド５０１は、通常は斜線で示す位置にあるが、較正液の注入、センサの較正、血液成分の濃度測定の際には、点線で示す回転ステージ１４１上に移動する。

ここでは、可動ヘッド５０１には較正液の注入ヘッドとプローバをともに備える一体型の構成としたが、注入ヘッドとプローバとは分離して、独立して作動するものでもよい。また、較正液の注入、センサの較正、血液成分の濃度測定は、回転ステージ１４１上でなく、ロータ１１４上のチップステージ１１５に移載された血液分析装置１０に対して行ってもよい。

・第六の形態
図１３に本発明による第六の形態の血液分析装置を示す。第六の形態は、第二の形態による遠心分離装置本体２０１に、第五の形態にて示した可動ヘッド５０１を組み込んだものである。可動ヘッド５０１の機能と動作は、第五の形態に記載したものと同様である。また、可動ヘッド５０１の構成、作動位置についての変形については第五の形態の記載が同様に適用される。

・第七の形態
図１４に本発明による第七の形態の血液分析装置を示す。第七の形態は、第三の形態による遠心分離装置本体３０１に、第五の形態にて示した可動ヘッド５０１を組み込んだものである。可動ヘッド５０１の機能と動作は、第五の形態に記載したものと同様である。また、可動ヘッド５０１の構成、作動位置についての変形については第五の形態の記載が同様に適用される。

なお、以上に記載したいずれかの機構において用いた、例えば、直線移動、回転を行うのに使用したモータ、リニアアクチュエータ、ロータリーアクチュエータなどは、本明細書に記載されたものに限定されるものでないことは明らかである。

・第一の実施例
図１５に第一の形態、すなわち、図３に示す遠心分離装置本体１０１を用いた血液分析を示す。なお、ロータ１１４上における血液分析装置１０のロック機構の動作は省略してある。

・図５（ａ）
回転ステージ１４１上にて、血液分析装置１０に較正液７０を注入する。あるいは、較正液７０を注入した血液分析装置１０を回転ステージ１４１に移載する

・図５（ｂ）
移載機１３１が血液分析装置１０をロータ１１４上のチップホルダ１１５に移載する。

・図５（ｃ）
ロータ１１４の高速回転により、較正液７０がセンサ電極５０上に移動する。

・図５（ｄ）
移載機１３１が血液分析装置１０をチップホルダ１１５から回転ステージ１４１に移載する。ここでセンサの較正を行う。

・図５（ｅ）
センサの較正終了後、回転ステージ１４１を９０°時計まわりに回転する。

・図５（ｆ）
移載機１３１が血液分析装置１０をロータ１１４上のチップホルダ１１５に移載する。

・図５（ｇ）
ロータ１１４の高速回転により、較正液７０が較正液廃液溜め２２に移動する。

・図５（ｈ）
移載機１３１が血液分析装置１０をチップホルダ１１５から回転ステージ１４１に移載する。

・図５（ｉ）
回転ステージ１４１を９０°反時計まわりに回転する。

・図５（ｊ）
採取した血液７２を血液分析装置１０に注入した後、移載機１３１が血液分析装置１０をロータ１１４上のチップホルダ１１５に移載する。

・図５（ｋ）
ロータ１１４の高速回転により、血液７０が、血球と血漿に分離する。

・図５（１）
移載機１３１が血液分析装置１０をチップホルダ１１５から回転ステージ１４１に移載する。ここで血液成分の分析を行う。

・第二の実施例
図１６に第二の形態、すなわち、図８に示す遠心分離装置本体２０１を用いた血液分析を示す。なお、ロータ１１４上における血液分析装置１０のロック機構の動作は省略してある。

・図６（ａ）
移載ステージ２４１上にて、血液分析装置１０に較正液７０を注入する。あるいは、較正液７０を注入した血液分析装置１０を移載ステージ２４１に移載する

・図６（ｂ）
移載機２３１が血液分析装置１０をロータ１１４上のチップホルダ１１５に移載する。

・図６（ｃ）
ロータ１１４の高速回転により、較正液７０がセンサ電極５０上に移動する。
ここで、センサの較正を行う。

・図６（ｄ）
移載機２３１により、血液分析装置１０を９０°時計まわりに回転する。ロータ１１４の高速回転により、較正液７０が較正液廃液溜め２２に移動する。

・図６（ｅ）
ロータ１１４の高速回転により、較正液７０が較正液廃液溜め２２に移動する。

・図６（ｆ）
移載機２３１が血液分析装置１０をチップホルダ１１５から回転ステージ１４１に移載する。

・図６（ｇ）
採取した血液７２を血液分析装置１０に注入する。移載機２３１が血液分析装置１０をロータ１１４上のチップホルダ１１５に移載する。

・図６（ｉ）
ロータ１１４の高速回転により、血液７０が、血球と血漿に分離する。

・図６（ｊ）
移載機２３１が血液分析装置１０をチップホルダ１１５から移載ステージ２４１に移載する。ここで血液成分の分析を行う。
・第三の実施例

図１０に示す第三の形態の遠心分離装置本体を用いて血液分析を行った場合には、分析作業の流れとそれにともなう血液分析装置１０に動きは第二の実施例、すなわち、図１６と同じになるので図は省略する。ただし、ロータ３１４に対する血液分析装置１０の移載の角度を９０°変更する作業の際に、本実施例では、移載機１３１、２３１や回転ステージ１４１を用いて、移送や回転を行う必要がないため処理時間は先の２つの実施例に比べて短縮される。

・第四の実施例
１７図は第四の形態の遠心分離装置４０１を示す。図７（ａ）はシャフト４１５には、リニアアクチュエータ４２１からの下向きの力が加えられていない。これに対して、図７（ｂ）に示すように、リニアアクチュエータ４２１により、シャフト４１５を下向きに移動させると、スクリューナット４１７、歯車Ａ４２３、歯車Ｂ４２４が回転し、その結果、チップホルダ４２６ならびにそこに移載された血液分析装置１０が時計回りに９０°回転する。リニアアクチュエータ４２１による下向きの押し付け力を解放すると、血液分析装置１０は反時計回りに９０°回転して、図７（ａ）の状態に戻る。このような血液分析装置１０の回転は、ロータ４１４の高速回転中も可能である。

遠心分離装置４０１では、遠心分離処理中にも、血液分析装置１０の角度を変えることができるため、屈曲した較正液廃液流路２６内に停留しやすい較正液廃液も移動しやすくなる。また、第一ないし第三の形態の遠心分離装置では、血液分析装置１０の角度変更は、遠心分離機の停止中にしか行えないが、本遠心分離装置４０１では、ロータ４１４の回転中にも、血液分析装置１０の角度変更を行えるため、血液分析に係る作業時間を短縮することができる。

・第五の実施例
第五の形態、すなわち、図１２に示す血液分析装置を用いて、血液の分析を行った。人手を介したのは、血液分析装置１０の血液の装置へのセットと回収、ならびに、血液分析装置１０への血液の採取のみである。

・第六の実施例
第六の形態、すなわち、図１３に示す血液分析装置を用いて、血液の分析を行った。人手を介したのは、血液分析装置１０の血液の装置へのセットと回収、ならびに、血液分析装置１０への血液の採取のみである。

・第七の実施例
第七の形態、すなわち、図１４に示す血液分析装置を用いて、血液の分析を行った。人手を介したのは、血液分析装置１０の血液の装置へのセットと回収、ならびに、血液分析装置１０への血液の採取のみである。

遠心分離の作用により、較正液、血液の移動を行う血液分析装置血液分析の手順を示す図第一の形態の遠心分離装置第一の形態を構成する遠心分離機を説明する図血液分析装置のロック機構を説明する図移載機を説明する図回転ステージを説明する図第二の形態の遠心分離装置移載機を説明する図第三の形態の遠心分離装置第四の形態の遠心分離装置第五の形態の血液分析装置第六の形態の血液分析装置第七の形態の血液分析装置第一の実施例を示す図第二の実施例を示す図第四の実施例を示す図

符号の説明

１０血液分析装置
１２上下基板
１４下基板
１６較正液溜め
１８血液溜め
２０センサ溝
２１センサ部
２２較正液廃液溜め
２４血液案内流路
２６較正液排出流路
２８較正液案内流路
３０，３２空気抜き
３６貫通穴
３８血液導入路
４０血液導入口
５０センサ電極
５２パッド
５４配線
５６光重合性感光フィルム
５８開口穴
６２採血針
７０較正液
７２全血
７２ａ血漿
７２ｂ血球分画
７４吸引ポンプ接続口
７６採血シリンダ
７８毛細管血採取装置
８８マスク
Ｃ遠心中心軸
Ｆ遠心力加圧方向
１０１遠心分離装置本体
１１１遠心分離機
１１２モータ
１１３ロータリーエンコーダ
１１４ロータ
１１５チップホルダ
１１６切り欠き
１１７バサンサ
１１８ロック
１１９スライドガイド
１２０シャフト
１２１バネ
１２２リニアアクチュエータ
１３１移載機
１３２リニアアクチュエータ
１３３ベース
１３４リニアアクチュエータ
１３５ベース
１３６アーム
１３７吸着パッド
１３８吸引管
１４１回転ステージ
２０１遠心分離機本体
２３１移載機
２３２ロータリーアクチュエータ
２４１移載ステージ
３０１遠心分離装置本体
３１１遠心分離機
３１２モータ
３１３ロータリーエンコーダ
３１４ロータ
３１６チップホルダ
３１７回転軸受け
３１８リニアアクチュエータ
３１９ロータリーアクチュエータ
３２０すり割り
４０１遠心分離機本体
４１２モータ
４１３カップリング
４１４ロータ
４１５シャフト
４１６スプラインナット
４１７スクリューナット
４１８回転軸受け
４１９バネ
４２０シャフト端部
４２２直動シャフト
４２３歯車Ａ
４２４歯車Ｂ
４２５回転軸受け
４２６チップホルダ
５０１可動ヘッド
４２７バランサ

Claims

血液液性成分中の被検成分を分析するセンサを備える基板を有する血液分析装置であり：
（ａ）基板外部から導入された血液を収容する血液溜めと；
（ｂ）前記センサを収容したセンサ溝を備え、前記血液溜めから見て第１の遠心力加圧方向に位置するセンサ部と；
（ｃ）前記血液溜めから前記センサ部までを連通する血液案内流路であって、センサ部の第１の遠心力加圧方向側でセンサ溝に連通する血液案内流路と；
（ｄ）前記センサを較正するための較正液を収容し、前記センサ部から見て第１の遠心力加圧方向逆側に位置する較正液溜めと；
（ｅ）較正液溜めから前記センサ部までを連通する較正液案内流路と；
（ｆ）センサ部から見て第２の遠心力加圧方向側に位置する較正液廃液溜めと；
（ｇ）センサ部と較正液廃液溜めを連通する較正液排出流路とを備え：
前記第２の遠心方向は、基板内の較正液廃液溜めを第２の遠心力加圧方向に位置させて基板を遠心したときに較正液をセンサ部から較正液廃液溜めに排出する方向であることを特徴とする血液分析装置を被処理物として遠心分離処理を行うための、
（１）遠心分離機と；
（２）前記血液分析装置を把持し、前記血液分析装置の水平方向、垂直方向の移動を行う移載機と；
（３）前記血液分析装置の保持、回転を行う回転ステージを；
を備える遠心分離装置。
請求項１に記載の遠心分離装置が、前記血液分析装置への較正液の注入ヘッドと前記センサ部の電圧、電流測定を行う可動ヘッドを備えることを特徴とする血液分析装置。
血液液性成分中の被検成分を分析するセンサを備える基板を有する血液分析装置であり：
（ａ）基板外部から導入された血液を収容する血液溜めと；
（ｂ）前記センサを収容したセンサ溝を備え、前記血液溜めから見て第１の遠心力加圧方向に位置するセンサ部と；
（ｃ）前記血液溜めから前記センサ部までを連通する血液案内流路であって、センサ部の第１の遠心力加圧方向側でセンサ溝に連通する血液案内流路と；
（ｄ）前記センサを較正するための較正液を収容し、前記センサ部から見て第１の遠心力加圧方向逆側に位置する較正液溜めと；
（ｅ）較正液溜めから前記センサ部までを連通する較正液案内流路と；
（ｆ）センサ部から見て第２の遠心力加圧方向側に位置する較正液廃液溜めと；
（ｇ）センサ部と較正液廃液溜めを連通する較正液排出流路とを備え：
前記第２の遠心方向は、基板内の較正液廃液溜めを第２の遠心力加圧方向に位置させて基板を遠心したときに較正液をセンサ部から較正液廃液溜めに排出する方向であることを特徴とする血液分析装置を被処理物として遠心分離処理を行うための、
（１）遠心分離機と；
（２）前記血液分析装置を把持し、前記血液分析装置の水平方向、垂直方向の移動、ならびに回転を行う移載機と；
（３）前記血液分析装置を保持する移載ステージを；
を備える遠心分離装置。
請求項３に記載の遠心分離装置が、前記血液分析装置への較正液の注入ヘッドと前記センサ部の電圧、電流測定を行う可動ヘッドを備えることを特徴とする血液分析装置。
血液液性成分中の被検成分を分析するセンサを備える基板を有する血液分析装置であり：
（ａ）基板外部から導入された血液を収容する血液溜めと；
（ｂ）前記センサを収容したセンサ溝を備え、前記血液溜めから見て第１の遠心力加圧方向に位置するセンサ部と；
（ｃ）前記血液溜めから前記センサ部までを連通する血液案内流路であって、センサ部の第１の遠心力加圧方向側でセンサ溝に連通する血液案内流路と；
（ｄ）前記センサを較正するための較正液を収容し、前記センサ部から見て第１の遠心力加圧方向逆側に位置する較正液溜めと；
（ｅ）較正液溜めから前記センサ部までを連通する較正液案内流路と；
（ｆ）センサ部から見て第２の遠心力加圧方向側に位置する較正液廃液溜めと；
（ｇ）センサ部と較正液廃液溜めを連通する較正液排出流路とを備え：
前記第２の遠心方向は、基板内の較正液廃液溜めを第２の遠心力加圧方向に位置させて基板を遠心したときに較正液をセンサ部から較正液廃液溜めに排出する方向であることを特徴とする血液分析装置を被処理物として遠心分離処理を行うための、
（１）前記血液分析装置を回転させる回転軸をロータ上に備えた遠心分離機と；
（２）前記ロータに接続し、前記血液分析装置を保持するチップホルダと；
（３）前記チップホルダを回転させるロータリーアクチュエータと；
（４）前記血液分析装置を把持し、水平方向、垂直方向の移動を行う移載機と；
（５）前記血液分析装置を保持、回転を行う回転ステージを；
を備える遠心分離装置
請求項１に記載の遠心分離装置が、前記血液分析装置への較正液の注入ヘッドと前記センサ部の電圧、電流測定を行う可動ヘッドを備えることを特徴とする血液分析装置。
被検液体成分を分析するセンサを備える基板であり：
（ａ）前記センサを収容したセンサ溝を備え、；
（ｂ）前記被検液体成分を注入する注入口と、前記被検液体成分を排出する廃液溜めを備え、；
（ｃ）前記注入口から前記センサ部を経由して、前記廃液溜めまでを連通する案内流路を；
備えることを特徴とする基板を被処理物として遠心分離処理を行うための、
（１）前記基板を回転させる回転軸をロータ上に備えた遠心分離機と；
（２）前記ロータに接続し、前記基板を保持するチップホルダと；
（３）前記ロータの回転軸と同心上にあり、前記回転軸方向に移動することができるシャフトと；
（４）前記シャフトの前記回転軸方向の移動を前記チップホルダの回転に返還する機構；
を備えることを特徴とする遠心分離装置
請求項７に記載の基板が、被検成分を分析するセンサを備えた血液分析装置であり：
（ａ）基板外部から導入された血液を収容する血液溜めと；
（ｂ）前記センサを収容したセンサ溝を備え、前記血液溜めから見て第１の遠心力加圧方向に位置するセンサ部と；
（ｃ）前記血液溜めから前記センサ部までを連通する血液案内流路であって、センサ部の第１の遠心力加圧方向側でセンサ溝に連通する血液案内流路と；
（ｄ）前記センサを較正するための較正液を収容し、前記センサ部から見て第１の遠心力加圧方向逆側に位置する較正液溜めと；
（ｅ）較正液溜めから前記センサ部までを連通する較正液案内流路と；
（ｆ）センサ部から見て第２の遠心力加圧方向側に位置する較正液廃液溜めと；
（ｇ）センサ部と較正液廃液溜めを連通する較正液排出流路とを備え：
前記第２の遠心方向は、基板内の較正液廃液溜めを第２の遠心力加圧方向に位置させて基板を遠心したときに較正液をセンサ部から較正液廃液溜めに排出する方向であることを特徴とする血液分析装置を被処理物とする血液分析装置