JP2006110491A

JP2006110491A - マイクロチップ用遠心分離装置

Info

Publication number: JP2006110491A
Application number: JP2004301780A
Authority: JP
Inventors: Yoshimasa Ogawa; 義正小川; Toru Konido; 透小新堂
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2006-04-27

Abstract

【課題】人為ミスを防ぎ、操作に個人差があっても、化学反応の進行度合いを再現でき、血液を扱う場合に血液に触れず、衛生安全上の問題のないマイクロチップ用遠心分離装置を提供する。
【解決手段】分離部、秤量部、混合部を有するマイクロチップ７を、所定の回転角度に保持して分離を行うマイクロチップ用遠心分離装置において、遠心分離装置は、モータ１によって回転される第１の回転体３と、マイクロチップ７を保持し、第１の回転体の回転軸５を中心に回転自在に設けられた１個又は複数個の第２の回転体４とを備え、所定の回転角度の状態で、モータが回転される時、第１、第２の回転体、及びマイクロチップ７が一体に回転されて遠心分離が行なわれる第１の態様と、モータ１の回転を停止している状態で、第２の回転体４を回転させ、マイクロチップ７を他の所定の回転角度に保持する第２の態様とを有することを特徴とするマイクロチップ用遠心分離装置である。
【選択図】図１

Description

この発明は、マイクロチップ用遠心分離装置に係わり、特に、吸光光度法により血液分析を行うために使用するマイクロチップ用遠心分離装置に関する。

近年、半導体の微細加工技術やマイクロマシンの製造技術を応用して、化学分析等を従来の装置に比べて微細化して行うμ−ＴＡＳやＬａｂ．ｏｎａＣｈｉｐと称されるマイクロチップを使用した分析方法が注目されている。μ−ＴＡＳを医療分野に使用した場合には、例えば、血液のような検体の量を少なくすることで患者への負担を軽減できるし、試薬の量を少なくすることにより検査のコストを低減することができる。また、装置が小型であるため、検査を簡易に行うことができる等の利点を有する。

マイクロチップを使用した吸光光度法による分析は、（１）無痛針によって採血された血液をマイクロチップ内に導入し、（２）マイクロチップ内の血液に対し遠心分離処理を施して、血漿と血球とに分離し、（３）血漿と試薬とをミキサーによって均一に混合させて測定液とし、（４）測定液を検出部に導入し、（５）検出部に導入された測定液に光源からの光を当てて特定波長の光の減衰量を測定する、という一連の作業を行い、血漿中に含まれる所望の酵素の濃度を測定するものである。

例えば、特開２００４−１０９０９９号公報には、肝機能を診断する上で必要なＧＰＴやγ−ＧＴＰ等のような血液中に含まれる酵素濃度を分析する手法が開示されている。また、特開２００４−１０９０８２号公報には、血漿分離に関する技術が開示されている。

図６（ａ）〜図６（ｃ）は、それぞれ図示していないマイクロチップ用遠心分離装置上に載置されるマイクロチップにおける分離、秤量、混合の３態様に対応する図である。
マイクロチップは、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）等の熱可塑性樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等のプラスチック材料からなり、２枚の板部材を貼り合わせてできている。貼り合わせ面の片面には、予め溝が形成され、貼り合わせることにより溝が空洞を形成する。

具体的には、マイクロチップは、図６（ａ）に示すように、検体導入部１０１から検体である血液を導入し、図示方向に遠心力を掛けることにより遠心分離を行い、分離部１０２において、比重差により血液を血漿と血球に分離する。次に、分離を終えたマイクロチップを、図６（ｂ）に示すように、時計回りに９０度回転させてから、図示方向に再び遠心力を掛けることにより遠心分離を行い、秤量部１０３において、分析に必要な量の検体液を得るための秤量を行う。次に、秤量を終えたマイクロチップを、図６（ｃ）に示すように、反時計回りに９０度回転させてから、図示方向に遠心力を掛けることにより遠心分離を行い、混合部１０５において、先に秤量した検体液と試薬充填部１０４に充填されていた試薬とを混合する。検体液と試薬とが混合されたマイクロチップは、マイクロチップ用遠心分離装置から取り外され、検査部１０６に導入された測定液は、図示していない光源から光が入射され、同じく図示されていない検出部において光の減衰量が測定される。

図７は、従来技術に係るマイクロチップ用遠心分離装置の一例を示す図である。
このマイクロチップ用遠心分離装置は、２つのマイクロチップ２０１、２０２が、遠心分離装置の回転板２０３上に載置され、モータ２０４の回転が回転主軸２０５を介して回転板２０３に伝達され、毎分３０００回転以上の回転速度で回転するように構成されている。
このマイクロチップ用遠心分離装置を用いて、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すような、分離、秤量、混合の３種類の処理を行う場合には、まず、２つのマイクロチップ２０１、２０２をそれぞれ回転板２０３上に載置し、遠心分離装置を回転させて血液を血漿と血球に分離する。その後、作業者が回転板２０３から２つのマイクロチップ２０１，２０２を取り出して、マイクロチップ２０１，２０２の向きを時計回りに回転させて、再び回転板２０３に載置して、遠心分離装置を回転させて分析に必要な量の検体液を得るための秤量を行う。さらにその後、作業者は回転板２０３から２つのマイクロチップ２０１，２０２を取り出して、マイクロチップ２０１，２０２の向きを反時計回りに回転させて、再び回転板２０３に載置して、遠心分離装置を回転させて検体液と試薬との混合を行う。

特開２００４−１０９０９９号公報特開２００４−１０９０８２号公報

しかし、図７に示すような、従来のマイクロチップ用遠心分離装置では、分離、秤量、混合の各ステップの処理を行うためには、マイクロチップ２０１，２０２に遠心力の掛かる向きを変える必要があるため、各ステップの処理を行うた度に、作業者がマイクロチップ２０１，２０２をマイクロチップ用遠心分離装置の回転板２０３から取り外し、マイクロチップ２０１，２０２の向きを変えて再び回転板に取り付けるという作業が必要である。

このような作業を行う場合、次に指摘するような問題があった。（１）作業者の人為ミスでマイクロチップを落下させたり、ぶつけたりするおそれがあった。（２）検体液と試薬との混合後、作業者のハンドリングの個人差により、所要時間の違いから化学反応の進行度合いに違いが生じるおそれがあった。（３）血液を扱う場合、衛生安全上の問題があった。（４）複数のマイクロチップを同時に遠心分離する際には、回転板上に固定されている１つ１つのマイクロチップを取り外し、差し込むため、それらの作業に時間を要した。

本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、作業者の人為ミスを防ぎ、作業者のハンドリングに個人差があっても、化学反応の進行度合いを再現良く実施でき、血液を扱う場合であっても、作業者が血液に触れることがなく、衛生安全上の問題のないマイクロチップ用遠心分離装置を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、少なくとも、検体液を分離する分離部、分離された検体液を秤量する秤量部、及び試薬と該検体液を混合する混合部を有するマイクロチップを、所定の回転角度に保持して遠心分離を行うマイクロチップ用遠心分離装置において、該マイクロチップ用遠心分離装置は、モータと、モータによって回転される第１の回転体と、前記マイクロチップを保持し、前記第１の回転体に設けられた回転軸を中心に回転自在に設けられた1個又は複数個の第２の回転体とを備え、前記マイクロチップが所定の回転角度に保持された状態で、モータが回転されるとき、第１の回転体、第２の回転体、及び前記マイクロチップが一体に回転されて遠心分離が行なわれる第１の態様と、前記モータの回転を停止している状態で、前記第２の回転体を回転させ、前記マイクロチップを他の所定の回転角度に保持させる第２の態様とを有することを特徴とするマイクロチップ用遠心分離装置である。

第２の手段は、少なくとも、検体液を分離する分離部、分離された検体液を秤量する秤量部、及び試薬と該検体液を混合する混合部を有するマイクロチップを、所定の回転角度に保持して遠心分離を行うマイクロチップ用遠心分離装置において、該マイクロチップ用遠心分離装置は、モータと、モータによって回転される第１の回転体と、前記マイクロチップを保持し、前記第１の回転体に設けられた回転軸を中心に回転自在に設けられた複数個の第２の回転体と、該第２の回転体と歯合する第３の回転体と、該第３の回転体に係合し、前記モータの回転軸と係脱自在に設けられた第４の回転体とを備え、前記マイクロチップが所定の回転角度に保持された状態で、モータが回転されるとき、前記第１の回転体、前記第２の回転体、前記第３の回転体、前記第４の回転体及び前記マイクロチップが一体に回転されて遠心分離が行なわれる第１の態様と、前記モータの回転を停止し、前記第４の回転体が前記モータの回転軸との係合が解除されている状態で、前記第４の回転体を回転させ、それに伴って前記第３の回転体を回転させて前記第２の回転体を回転させることにより、前記マイクロチップを他の所定の回転角度に保持させる第２の態様とを有することを特徴とするマイクロチップ用遠心分離装置である。

請求項１に記載の発明によれば、モータの回転が停止している状態で、作業者が第２の回転体を回転させることにより、マイクロチップを所定の回転角度に保持させることができるので、作業者の人為ミスを防ぎ、作業者のハンドリングに個人差があっても、化学反応の進行度合いを再現良く実施でき、血液を扱う場合であっても、作業者が血液に触れることがなく、衛生安全上の問題のないマイクロチップ用遠心分離装置を提供することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、作業者が第４の回転体をモータの回転軸との係合が解除した状態で回転させることにより、複数個のマイクロチップを同時に所定の回転角度に回転させて保持させることができる。

本発明の一実施形態を図１乃至図５を用いて説明する。
図１は、本実施形態の発明に係るマイクロチップ用遠心分離装置の構成を示す正面図である。
同図において、１はモータ、２はモータ１の回転を回転体（第１の回転体）３に伝える回転主軸、３は回転主軸２と一体となって回転する回転体（第１の回転体）、４は回転体（第１の回転体）３上でステージ軸５を回転軸として回転可能に設けられたチップステージ回転ギア（第２の回転体）、５はステージ軸、６はチップステージ回転ギア（第２の回転体）４上に設けられマイクロチップ７が載置されるチップステージ、７はマイクロチップ、８はマイクロチップ７をチップステージ６上に保持するチップ保持板、９はマイクロチップ７をチップステージ６上に保持するためにチップ保持板８に設けられた板バネ、１０はチップステージ回転ギア４（第２の回転体）と歯合して回転可能に設けられた副回転ギア（第３の回転体）、１１は副回転ギア（第３の回転体）１０に設けられた孔に係合可能に設けられた係合ピン、１２は、回転主軸２と一体に設けられ、回転レバー（第４の回転体）１３に設けられた回転規制溝１４と係合可能に設けられた主軸連結ピン、１３は、作業者がスプリングバンド１５のバネに抗して上部に持ち上げた時、主軸連結ピン１２と回転規制溝１４との係合が解除され、回転させることにより、回転主軸２とは独立に、副回転ギア（第３の回転体）１０と共に回転可能な回転レバー、１４は回転規制溝、１５は回転レバー（第４の回転体）１３を下部に押圧して、回転レバー１３の回転規制溝１４と主軸連結ピン１２を係合させるスプリングバンドである。

同図において、チップステージ６上に載置されたマイクロチップ７を、例えば、時計回りに９０度回転させる場合は、作業者が回転レバー（第４の回転体）１３をスプリングバンド１５のバネ力に抗して上部に持ち上げ、回転規制溝１４と主軸連結ピン１２との係合を解除して、回転レバー（第４の回転体）１３を反時計回りに１８０度回転させる。その結果、回転レバー１３（第４の回転体）に設けられた係合ピン１１は副回転ギア１０（第３の回転体）と係合された状態にあるので、副回転ギア（第３の回転体）１０も反時計回りに１８０度回転し、更に副回転ギア（第３の回転体）１０と歯合しているチップステージ回転ギア（第２の回転体）４が時計回りに９０度回転し、マイクロチップ７を時計回りに９０度回転させることができる。

図２及び図３は、それぞれ図１に示したマイクロチップ用遠心分離装置のモータ１を除いた上方から見た斜視図及び下方から見た斜視図である。
なお、図２及び図３においては、図をわかり易くするために、回転レバー１３は、回転主軸２や副回転ギア１０から離して描いている。

次に、図４及び図５を用いて、本実施形態の発明に係るマイクロチップ用遠心分離装置の動作について説明する。なお、これらの図に示した符号は、図１に示した同符号の構成に対応するで説明は省略する。
例えば、マイクロチップ用遠心分離装置を回転させて血液を血漿と血球に分離後、チップステージ６上に載置されたマイクロチップ７を、時計回りに９０度回転させる場合について説明する。

マイクロチップ用遠心分離装置を回転させて分離処理を行う時は、図４（ａ）に示すように、回転レバー１３はスプリングバンド１５のバネ力によりは下方に押圧されており、主軸連結ピン１２は回転規制溝１４に係合している。そのため、回転レバー１３及び副回転ギア１０は回転主軸２と共に回転できる状態にある。この状態でモータ１を回転させることにより、先に述べたように、マイクロチップ用遠心分離装置を回転させて血液を血漿と血球に分離する処理を行うことができる。

次に、分離処理を終えて、マイクロチップ用遠心分離装置の回転を停止した状態において、マイクロチップ７を時計回りに９０度回転させようとする場合は、図４（ｂ）に示すように、作業者は回転レバー１３をスプリングバンド１４のバネに抗して上部に持ち上げ、回転レバー１３の回転規制溝１４と主軸連結ピン１２との係合を解除する。

次に、図４（ｃ）及び図５（ａ）に示すように、回転レバー１３を反時計回りに１８０度回転させる。その結果、回転レバー１３に設けられた係合ピン１１は副回転ギア１０と係合された状態にあるので、副回転ギア１０も反時計回りに１８０度回転（図５（ａ）における回転Ａ）し、副回転ギア１０と歯合されているチップステージ回転ギア４は時計回りに９０度回転（図５（ａ）における回転Ｂ）する。その結果、マイクロチップ７は、図５（ｂ）に示すように、時計回りに９０度回転させた状態とすることができる。

次に、図４（ｄ）に示すように、作業者が回転レバー１３を離すと、スプリングバンド１５のバネ力によって回転レバー１３は下方に押し下げられ、主軸連結ピン１２は回転規制溝１４に係合され、回転レバー１３及び副回転ギア１０は回転主軸２と共に回転可能状態になる。この状態で、先に述べたように、モータ１を回転させ、遠心分離装置を回転させることにより、分析に必要な量の検体液を得るための秤量を行うことができる。

実施形態の発明に係るマイクロチップ用遠心分離装置の構成を示す正面図である。図１に示したマイクロチップ用遠心分離装置のモータ１を除いた上方から見た斜視図である。図１に示したマイクロチップ用遠心分離装置のモータ１を除いた下方から見た斜視図である。本実施形態の発明に係るマイクロチップ用遠心分離装置の動作について説明する図である。本実施形態の発明に係るマイクロチップ用遠心分離装置の動作について説明する図である。マイクロチップにおける分離、秤量、混合の３態様に対応する図である。従来技術に係るマイクロチップ用遠心分離装置の一例を示す図である。

符号の説明

１モータ
２回転主軸
３回転体
４チップステージ回転ギア
５ステージ軸
６チップステージ
７マイクロチップ
８チップ保持板
９板バネ
１０副回転ギア
１１係合ピン
１２主軸連結ピン
１３回転レバー
１４回転規制溝
１５スプリングバンド

Claims

少なくとも、検体液を分離する分離部、分離された検体液を秤量する秤量部、及び試薬と該検体液を混合する混合部を有するマイクロチップを、所定の回転角度に保持して遠心分離を行うマイクロチップ用遠心分離装置において、
該マイクロチップ用遠心分離装置は、モータと、モータによって回転される第１の回転体と、前記マイクロチップを保持し、前記第１の回転体に設けられた回転軸を中心に回転自在に設けられた１個又は複数個の第２の回転体とを備え、
前記マイクロチップが所定の回転角度に保持された状態で、モータが回転されるとき、第１の回転体、第２の回転体、及び前記マイクロチップが一体に回転されて遠心分離が行なわれる第１の態様と、前記モータの回転を停止している状態で、前記第２の回転体を回転させ、前記マイクロチップを他の所定の回転角度に保持させる第２の態様とを有することを特徴とするマイクロチップ用遠心分離装置。
少なくとも、検体液を分離する分離部、分離された検体液を秤量する秤量部、及び試薬と該検体液を混合する混合部を有するマイクロチップを、所定の回転角度に保持して遠心分離を行うマイクロチップ用遠心分離装置において、
該マイクロチップ用遠心分離装置は、モータと、モータによって回転される第１の回転体と、前記マイクロチップを保持し、前記第１の回転体に設けられた回転軸を中心に回転自在に設けられた複数個の第２の回転体と、該第２の回転体と歯合する第３の回転体と、該第３の回転体に係合し、前記モータの回転軸と係脱自在に設けられた第４の回転体とを備え、
前記マイクロチップが所定の回転角度に保持された状態で、モータが回転されるとき、前記第１の回転体、前記第２の回転体、前記第３の回転体、前記第４の回転体及び前記マイクロチップが一体に回転されて遠心分離が行なわれる第１の態様と、前記モータの回転を停止し、前記第４の回転体が前記モータの回転軸との係合が解除されている状態で、前記第４の回転体を回転させ、それに伴って前記第３の回転体を回転させて前記第２の回転体を回転させることにより、前記マイクロチップを他の所定の回転角度に保持させる第２の態様とを有することを特徴とするマイクロチップ用遠心分離装置。