JP2006258696A - Analysis disc and analyzer using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、分析用ディスク、及び分析用装置に関するものであり、特に分析時に好気的反応を促進させる技術に関する。 The present invention relates to an analysis disk and an analysis apparatus, and more particularly to a technique for promoting an aerobic reaction during analysis.
分析用ディスクを用いて、血液中の成分濃度を測定する一般的な方法について以下説明する。 A general method for measuring the concentration of components in blood using an analysis disk will be described below.
従来の血液などの液体試料の分析等に用いる分析用ディスクにおける、基本的なチャンバーと流路の構造は、第1のチャンバーと前記チャンバーよりも軸心より外周方向に設けられた第2のチャンバーとを毛細管力(毛細管現象により液体が流路内を進行する力)を有する流路で連結したものがある。 The basic structure of the analysis disk used for the analysis of a liquid sample such as blood in the prior art is the basic structure of the chamber and the flow path, the first chamber and the second chamber provided in the outer peripheral direction from the axial center of the chamber. Are connected by a flow path having a capillary force (force by which a liquid travels in the flow path due to a capillary phenomenon).
まず第1のチャンバーに検体を注入する。その後、ディスクを回転させることで軸心からディスク外周方向に遠心力をかけて、血液中の赤血球を遠心分離するなどする。その後、回転を停止し遠心力をなくすと、第1のチャンバー内の液体試料の一部、たとえば血漿が流路を移動し、毛細管力により第2のチャンバー直前まで流路を進む。このとき第2のチャンバーは流路よりも断面積が大きく、検体の持つ表面張力の働きにより、検体が第2のチャンバー内に流れ込むことは無い。次に再びディスクを回転させ遠心力をかけることで、検体は第2のチャンバー内へ移動する。 First, a specimen is injected into the first chamber. Thereafter, by rotating the disk, centrifugal force is applied from the axial center to the outer periphery of the disk to centrifuge red blood cells in the blood. Thereafter, when the rotation is stopped and the centrifugal force is eliminated, a part of the liquid sample in the first chamber, for example, plasma moves through the flow path and advances through the flow path to just before the second chamber by capillary force. At this time, the second chamber has a larger cross-sectional area than the flow path, and the specimen does not flow into the second chamber due to the surface tension of the specimen. Next, the specimen is moved into the second chamber by rotating the disk again and applying a centrifugal force.
この第2のチャンバー内に、検体中の任意の成分と反応を起こし、成分濃度に応じた色変化を生じる試薬が配置されており、その色変化を光学的に測定することで、検体中のある任意の成分濃度を測定することができる。
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
As prior art document information related to the invention of this application, for example,
しかしながらこのような分析用ディスクでは、検体中の任意の成分を検出するための反応として好気的反応、即ち酸素を消費する反応を使用することが困難であるという問題が存在する。 However, such an analytical disk has a problem that it is difficult to use an aerobic reaction, that is, a reaction that consumes oxygen, as a reaction for detecting an arbitrary component in a specimen.
従来の分析用ディスク内部のチャンバーは外気に対して実質的に閉じており、また、チャンバー内の空気を逃がすための空気抜きも微小で、検体中に反応に必要な酸素を供給するには不十分である。そのような環境下で好気的反応を起こすと、特に反応が活発に進行する被測定成分の高濃度領域の測定において反応系が酸欠を起こし、反応の応答性が低下する。ゆえに従来のディスク型反応容器においては、嫌気的反応が使用されている。 The chamber inside the conventional analysis disk is substantially closed to the outside air, and the air vent for escaping the air in the chamber is very small, which is insufficient to supply the oxygen necessary for the reaction in the sample. It is. When an aerobic reaction is caused in such an environment, the reaction system causes oxygen deficiency particularly in the measurement of a high concentration region of a component to be measured in which the reaction proceeds actively, and the response of the reaction is lowered. Therefore, anaerobic reaction is used in the conventional disk type reaction vessel.
しかしながら、嫌気的反応に使用される酵素(例えば脱水素酵素)は好気的反応に使用される酵素(例えば酸化酵素)と比較して一般的に高価で、また、好気的反応では容易に実現できる反応であっても、嫌気的反応では、より複雑な反応系を採用しなければならない場合があり、試薬数も増え、反応の制御もより難易度が上がるという問題がある。さらに嫌気的反応による測定手段が無い分析対象については、その分析をあきらめるか、または好気的反応を選択し高濃度領域の感度の低下を補正により回避することもできるが、正確性に欠くものであった。 However, enzymes used for anaerobic reactions (eg, dehydrogenases) are generally more expensive than enzymes used for aerobic reactions (eg, oxidases), and easily used in aerobic reactions. Even if the reaction can be realized, an anaerobic reaction may require a more complicated reaction system, increasing the number of reagents and increasing the difficulty of controlling the reaction. Furthermore, for analysis objects that do not have a means for measuring anaerobic reactions, the analysis can be given up or an aerobic reaction can be selected to avoid a decrease in sensitivity in the high-concentration region by correction. Met.
そこで本発明は、この問題を解決したもので、検体中に効率よく酸素を溶解させる形状のチャンバーを設けたディスク型反応容器により、好気的反応を使用して被測定物質の広い濃度領域で反応の応答性を改善することを目的としたものである。 Therefore, the present invention solves this problem, and uses a disk-type reaction vessel provided with a chamber shaped to efficiently dissolve oxygen in a specimen, so that an aerobic reaction can be used in a wide concentration region of a substance to be measured. The purpose is to improve the responsiveness of the reaction.
この目的を達成するために本発明の分析用ディスクは、軸心側に設けられた液体試料が収容される第1のチャンバーと、前記軸心に対して、前記第1のチャンバーよりも外側に設けられた第2のチャンバーと、前記第1と第2のチャンバーとの間に設けられた第3のチャンバーと、前記第1のチャンバーと第3のチャンバーとを連結し、第1のチャンバー内の前記液体試料を第3のチャンバーに移送するための第1の流路と、前記第3のチャンバーと第2のチャンバーとを連結し、前記第3のチャンバーに収容された前記液体試料を、前記第2のチャンバーへと移送するための第2の流路と、を備え、前記第3のチャンバーは、液体試料の流れに垂直な方向において、前記第1および第2の流路の断面積よりも大きな断面積を有するとともに、第1のチャンバーより移送されて第3のチャンバー内に流入する液体試料の容積よりも大きな容積を有しており、さらに、第3のチャンバーの内部には、液体試料の流れを不規則に乱すための障害物を配置したことにより、初期の目的を達成することができる。 In order to achieve this object, an analysis disk according to the present invention includes a first chamber in which a liquid sample provided on an axial center side is accommodated, and an outer side than the first chamber with respect to the axial center. A second chamber provided; a third chamber provided between the first and second chambers; the first chamber and the third chamber connected to each other; Connecting the first flow path for transferring the liquid sample to the third chamber, the third chamber and the second chamber, and the liquid sample contained in the third chamber being A second flow path for transferring to the second chamber, wherein the third chamber has a cross-sectional area of the first and second flow paths in a direction perpendicular to the flow of the liquid sample. With a larger cross-sectional area than The liquid chamber has a volume larger than the volume of the liquid sample transferred from the first chamber and flowing into the third chamber, and the flow of the liquid sample is irregularly disturbed inside the third chamber. By arranging obstacles for the purpose, the initial purpose can be achieved.
以上のように本発明による分析用ディスクは、第1のチャンバーと第2のチャンバーを連結する流路の途中にあり、遠心力により検体中に気体中の成分を効率よく溶解させるために、前記流路よりも高さ方向に厚く、また容積が流入した液体試料よりも大きい第3のチャンバーを有しており、さらにその第3のチャンバー内に液体試料の流れを不規則にする障害物を設けたので、遠心力により検体を第1のチャンバーから第2のチャンバーへ移送させる途中で、液体試料は第3のチャンバーを通過し、このときに検体中へ酸素が溶解することで好気的反応における被測定物質の広い濃度領域で反応の応答性を改善することができる。
このような検体中に酸素を取り入れる機能を有したチャンバーを検体成分濃度の分析に使用すれば、嫌気的反応を使用する場合と比較して分析用ディスクにかかる製作コストを低くすることができ、また反応系の単純化が可能で、分析対象の選択自由度を多くすることができる。
As described above, the analysis disk according to the present invention is in the middle of the flow path connecting the first chamber and the second chamber, and in order to efficiently dissolve the components in the gas in the specimen by centrifugal force, It has a third chamber that is thicker in the height direction than the flow path and larger in volume than the liquid sample into which it has flowed, and an obstacle that makes the flow of the liquid sample irregular in the third chamber. Since the sample is provided, the liquid sample passes through the third chamber while the sample is being transferred from the first chamber to the second chamber by centrifugal force. Reaction responsiveness can be improved in a wide concentration range of the substance to be measured in the reaction.
If such a chamber having the function of taking oxygen into the sample is used for analysis of the sample component concentration, the production cost for the analysis disk can be reduced compared with the case of using an anaerobic reaction, In addition, the reaction system can be simplified, and the degree of freedom in selecting the analysis target can be increased.
(実施の形態1)
以下、図面を用いて本発明の実施の形態1を説明する。図1(a)は、本実施の形態1における液体試料中に酸素を溶解させるチャンバーを設けた分析用ディスク内部のチャンバー及び流路の平面図であり、図1(b)は、液体試料中に酸素を溶解させるチャンバーの断面図である。図1において、3は第1のチャンバー(容器)であり、1はこの第1のチャンバー3の上端に設けられた液体の注入口である。また、2は第1のチャンバー3の上端に設けられた空気抜き口である。
(Embodiment 1)
Hereinafter,
12は、第2のチャンバーであり、この第2のチャンバー12は、図中第1のチャンバー3の上方に位置する軸心から、矢印7で示した遠心力の方向に対して外側に位置している。13は、第2のチャンバー12の上端に設けられた空気抜き口である。
8は、第3のチャンバーであり、第1のチャンバー3と第2のチャンバー12を連結する流路の途中に位置している。6は、第1のチャンバー3と第3のチャンバー8とを連結する流路であり、第1のチャンバー3の側面に設けられた流入口16から第3のチャンバー8の上端に接続されている。また、流路6は逆「U字」状に折り曲げられるとともに、前記逆「U字」の頂部6aは少なくとも第1のチャンバー3内に入る液体試料4の上端より軸心側に位置している。さらに言えば、前記逆「U字」の頂部6aは少なくとも第3のチャンバー8よりも上流側に位置する。9は、第3のチャンバー8の上端に設けられた空気抜き口であり、11は、第3のチャンバーと第2のチャンバーを連結する流路である。
ここで、図1に示すように、流路6はその厚み14を100μmにしている。これは、この流路16に毛細管力(毛細管現象により液体が流路を進行する力)を発生させるための寸法である。また、第1のチャンバー3と第2のチャンバー12、及び第3のチャンバー8はそれぞれその厚み寸法を200〜600μmとしている。この寸法は、第1のチャンバー3と第2のチャンバー12、及び第3のチャンバー8に毛細管力を発生させない(非発生)ための寸法である。また、流路6、11の壁面は親水性材料で形成されている。これに対して、第1のチャンバー3と第2のチャンバー12、及び第3のチャンバー8の壁面は疎水性(撥水性)材料で形成されている。これは、毛細管力を向上させる上で好ましいことである。
Here, as shown in FIG. 1, the flow path 6 has a
また、図1(b)に示すように第3のチャンバー8には、そのチャンバー内部に液体試料の移動を部分的に妨害する障害物10が配置されており、その厚み寸法を100〜600μmとしている。そして第3のチャンバー8の厚み寸法15は、流路6の厚み寸法14と比較して少なくとも100μm以上大きく、またこの障害物10の厚み寸法17は流路6の厚み寸法14以上で、第3のチャンバー8の厚み寸法15以下である。第3のチャンバー8の容積は、障害物10を除いた空間の容積が、少なくとも第1のチャンバーから該チャンバー内に入る液体試料の体積よりも大きくし、該チャンバーが該液体試料により満たされてしまわないようにする。こうすることで、第3のチャンバー8内部を液体試料が通過する時は、常に該チャンバー内部に液体試料と空気が同時に存在することになり、かつ、障害物10による液体試料の流れ制御により、液体試料と該チャンバー内の空気との接触面積が大きくなるようにする。
Further, as shown in FIG. 1B, the
図9は、第3のチャンバー8のその他の例である。障害物10の大きさ、及び個数については液体試料の粘度によって最適なものを選択でき、例えば液体試料の粘度が低い場合は図9(a)に示すように、障害物10の配置密度を高くし、液体試料の移動を強く阻害する構成とし、液体試料の粘度が高い場合は図9(b)に示すように障害物10の配置密度を低くし、液体試料の移動を弱く阻害する構成とする等、最適な構成を選択することができる。
FIG. 9 shows another example of the
図9において障害物10は、基板となるベース基板に張り合わされる、流路およびチャンバーを形成した上カバーと呼ばれる基板に、一体に形成されているが、第3のチャンバー内の壁面に一体ではなく、別体で形成されていてもよい。障害物10をカバーディスクと一体としない場合の障害物10の材質としては、ガラスやポリカーボネート、ポリスチレン等に代表される高分子材料の中から選択され、かつそのうち化学反応を阻害しない材料から選択される。
In FIG. 9, the
以上のように構成された第3のチャンバー8を設けた分析用ディスクについて、以下にその動作を説明する。先ず、液体試料4を図1に示すように、第1のチャンバー3に充填する。そうすると、第1のチャンバー3の液体試料4は毛細管力で流入口16を通過し、流路6を充填しようとする。このとき、液体試料ストッパー5の厚み寸法は、流路6の厚み寸法14よりも少なくとも100μm以上大きいため、気液間表面積を最小にしようとする液体試料4の持つ表面張力により、液体試料4の移動は液体試料ストッパー5の入り口で止まり、流路6の全てが液体試料4で充填されることはない。
The operation of the analysis disk provided with the
次に、図2に示すように、この分析用ディスクを回転させることにより生じる遠心力を矢印7に示すように軸心からディスク外周方向に加えると、第1のチャンバー3内の液体試料4に遠心力方向に力がかかり、その結果、液体試料ストッパー5の入り口にかかった表面張力を打ち破り、液体試料4は液体試料ストッパー5を通過する。そして、液体試料4は、軸心から第1のチャンバー3内の液体試料4の液位4aまでの距離と同じ液位4bになるまで流路6を移動する。
Next, as shown in FIG. 2, when a centrifugal force generated by rotating the analytical disk is applied from the axial center to the outer periphery of the disk as indicated by an arrow 7, the
次に、ディスクの回転を止め遠心力をなくすと、図3に示すように液体試料4は毛細管力により、前記逆「U字」の頂部6aを通過し、流路6全体に充填される。液体試料4は第3のチャンバー8の入口18に到達するが、流路6の厚み寸法14よりも第3のチャンバー8の厚み寸法15の方が大きいため、液体試料4の表面張力により、液体試料4が第3のチャンバー8内部へ流入することはない。
Next, when the rotation of the disk is stopped and the centrifugal force is eliminated, as shown in FIG. 3, the
次に、再びこの分析用ディスクを回転させることにより生じる遠心力を矢印7に示すように軸心からディスク外周方向に加えると、図4(a)、(b)に示すように液体試料4は、第3のチャンバー8、及び流路11を通過し、その結果、図4(c)に示すように、第2のチャンバー12へ移動する。
Next, when the centrifugal force generated by rotating the analytical disk is applied again from the shaft center to the outer periphery of the disk as shown by the arrow 7, the
ここでのディスクの回転数は、第3のチャンバー8の形状、個数、連結方法、及び障害物10の配置位置や個数によって最適な値が変化するが、おおむね500〜4000rpmの範囲内である。例えば、障害物10の数が多く、比較的密に配置されている場合はディスクの最適な回転数は速く、障害物10の数が比較的少なく、疎に配置されている場合はディスクの最適な回転数は遅くなる。
The number of rotations of the disk here varies depending on the shape and number of
そしてこのとき液体試料4が第3のチャンバー8を通過する過程において、図10(a)に示すように、第3のチャンバー8内部の障害物10により、液体試料4の遠心力方向への移動が妨げられ、第3のチャンバー8内部で広範囲に拡散を始める。すると、図10(b)に示すように、第3のチャンバー8内部の液体試料4は遠心力方向へ移動するのに対し、第3のチャンバー内部の空気は遠心力源方向へ移動することになり、その結果、第3のチャンバー8内部の液体試料4中に気泡が発生し、第3のチャンバー8内部に存在する酸素が効率よく液体試料4へ溶解される。
At this time, in the process in which the
その後、第2のチャンバー12内部で好気的反応を進行させ、液体試料4中の被分析物質の濃度に応じた発色反応を起こし、その結果生じた変化を、透過光、または反射光により測定し、被分析物の濃度を求める。なお、ここでの測定手法においては光学的測定に限定されるものではなく、発色反応の代わりに被分析物質の濃度に応じた電子移動を起こし、その電子移動を直接電気化学的に測定し、被分析物質の濃度を求めることもできる。
Thereafter, an aerobic reaction is allowed to proceed inside the
従って、この第3のチャンバー8を有した分析用ディスクは、液体試料中へ効率よく酸素を取り組むことができるので、酸素を必要とする好気的反応をディスク内部で起こしても、酸欠を起こしにくく、被分析対象物の幅広い濃度領域で良好な反応特性を得ることができ、特に大量の酸素を消費する被分析対象物の高濃度領域の測定において反応特性を改善することができる。
Therefore, the analytical disk having the
図5は、実施の形態1に記載の分析用ディスクを使用するための装置の側面図である。なお、図5において、21は、ディスク22の軸心23に連結して設けられた駆動手段としてのディスクモータであり、このディスクモータ21によってディスク22が回転させられる。また、このディスクモータ21は制御手段としての制御回路24により、回転数の制御や停止が行われる。
FIG. 5 is a side view of an apparatus for using the analysis disk described in the first embodiment. In FIG. 5,
25は、レーザ光出力駆動回路であり、このレーザ光出力駆動回路25の出力で発光部26を形成するレーザダイオードが発光し、このとき出力されるレーザ光がディスク22の測定チャンバー36に向けて発射される。この測定チャンバー36は、上述の第1から第3のチャンバーに相当する。また、ここで出力されるレーザ光は複数の波長のレーザ光をそれぞれ出力することができる。
このレーザ光のうちディスク22の回転制御に使われるレーザ光はディスク22で反射してディスク22上の情報をフォトディテクタ27で検出する。そして、その出力は制御回路24に入力されて、ディスク22の回転が制御される。即ち、回転速度の制御や停止等が制御される。
Of this laser light, the laser light used for controlling the rotation of the
また、レーザ光のうちディスク22の測定チャンバー36を通過するレーザ光は、受光部28を形成するフォトディテクタで検出されて、その出力は映像信号処理回路29で処理される。このようにして、測定チャンバー36内の液体試料(成分検査などをするための液体)35の吸光度の測定が行われる。
Further, laser light passing through the
なお、このディスク22は円盤形状をしており、その直径は8cmまたは12cmであり、厚さ30は2mmである。そして、遠心力を発生させるディスク22の回転数は毎分500回転から8000回転である。またこのディスク22には、測定チャンバー36の厚み情報や校正情報も格納されており、この情報に基づいて映像信号処理回路29で液体試料35の吸光度の測定が行われる。
The
図6は、測定チャンバー36近傍の要部断面図である。図6において、31はベース基板であり、このベース基板31はポリカーボネート(PC)、ガラス、アクリル、プラスチック等で形成されており、透明性を有する材料で形成されている。
このベース基板31の上面には、接着剤(2液混合接着剤、熱硬化性接着剤、のり等)32を介して上カバー33が接着されている。なお、この上カバー33もポリカーボネート(PC)、ガラス、アクリル、プラスチック等で形成されており、透明性を有する材料で形成されている。このようにして、上カバー33は接着剤32でベース基板31に確りと固着されている。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the main part in the vicinity of the
An
34は、上カバー33に設けられた凹部であり、この凹部34はベース基板31に向かって開口している。即ち、この凹部34とベース基板31とで測定チャンバー36を形成している。そしてこのように形成された測定チャンバー36に液体試料35が流入して充填されるものである。
26は、測定チャンバー36の下方に設けられた発光部であり、レーザダイオードで形成されている。28は、測定チャンバー36の上方に設けられた受光部であり、フォトディテクタで形成されている。そして、発光部26から発射されるレーザ光が測定チャンバー36内の液体試料35を通過して、受光部28で受光されるものである。このレーザ光が液体試料35を通過することによるレーザ光の減衰(吸光度)等から液体試料35の性質等を測定するものである。
図7は、分析用ディスク22の全体図を示すものであり、部分破砕平面図を示している。このディスク22は複数個(本実施の形態では6個)の夫々独立した液体試料分析部41から構成されている。この液体試料分析部41のそれぞれに、図1から図4で説明したチャンバーと流路とが形成されている。
FIG. 7 shows an overall view of the
図7において、42は軸心43の近傍に設けられた液体試料35の注入口である。この液体試料35の注入口42は液体試料分析部41に連結している。また、この液体試料分析部41は、ディスク22が44方向に回転することにより、液体試料分析部41に遠心力を外周方向に向けて発生させる。本実施の形態では、夫々6個の独立した液体試料分析部41を有しているので、夫々の液体試料分析部41では夫々独立して異種の液体試料35の分析を一度に行うことができる。
In FIG. 7,
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2について説明する。なお、実施の形態1と同じものについては同一番号を付して説明を簡略化している。図8は、上述した図7の液体試料分析部41に形成されるチャンバー及び流路の要部拡大図であり、実施の形態1と比較して以下の点で相違する。即ち図8に示すように、第3のチャンバー8が複数個設けられ、それらが第1のチャンバー3と第2のチャンバー12を連結する流路に対し、並列に連結されており、その複数個の第3のチャンバーはそれぞれが結合し、それぞれのチャンバー間で液体試料の移動が可能な構造になっている。ここで、第3のチャンバーを前記流路に対し並列に連結した場合は、大量の液体試料を短時間で処理できる効果を有し、第3のチャンバーを前記流路に対し直列に連結した場合は、液体試料に対する処理の効果を向上させる効果を有しており、液体試料の処理時間と処理効果のバランスに応じて効果的な組み合わせを選択することができる。また、第3のチャンバー8はそれぞれ独立して存在してもよい。
(Embodiment 2)
A second embodiment of the present invention will be described. Note that the same reference numerals are assigned to the same components as those in the first embodiment to simplify the description. FIG. 8 is an enlarged view of the main part of the chamber and the flow path formed in the
第3のチャンバー8内部の液体試料の移動を部分的に妨害する障害物10は、その表面に液体試料の流れに対し傾斜、及び溝を有し、それらの傾斜や溝は液体試料4をそこから下流側に位置する障害物10の方向に導くように形成され、液体試料4の流れを不規則に乱す効果を向上させる。また障害物10表面に形成された溝等の凹凸は、液体試料4と該チャンバー内の空気との接触面積を大きくする働きをも有している。
The
この障害物10は、斜面と溝の両方を同時に有する必要はなく、また障害物を貫通する穴を設けてもよく、さらには第3のチャンバー8の壁面に固定しなくてもよい。ただし、障害物10を第3のチャンバー内部に固定しない場合、障害物10の形状は球状、円柱状、チップ状から選択して配置され、またはそれらの形状の障害物10を混合して配置してもよい。またそのときは、少なくとも該チャンバーに連結された流路へ侵入しない寸法にする必要がある。9は、第3のチャンバー8に設けられた空気口であるが、その内の一つは、ディスクの回転により生じる風圧を利用して、能動的に外気を取り入れるよう、ディスクの回転方向に垂直な方向に張り出した形状を有し、その張り出した部分に当たる外気を空気口から内部に取り入れる構造であってもよい。
The
また、第1のチャンバー3及び流路6内部には液体試料中の任意の成分と好気的反応を起こす反応試薬19が配置されているが、この反応試薬19の配置は第1のチャンバーまたは流路6のどちらか一方でもよく、また、その反応試薬を構成するある任意の成分を第1のチャンバー3と流路6にそれぞれ分離して配置してもよい。この試薬19は、少なくとも被分析物またはその2次物質またはその前駆体と反応する酸化酵素を有し、その他にペルオキシダーゼと発色試薬(発色試薬としては4−アミノアンチピリンと4−アミノアンチピリンと酸化縮合して発色する色原体の組み合わせからなるカップリング型の発色試薬、またはロイコ型の色原体からなる群より選択される)から構成されるものや、フェリシアン化カリウム等の電子キャリアーから構成される。また、試薬19中には液体試料4に含まれる、好気的反応を妨害する物質を分解するための酵素及び酵素以外の試薬が含まれていてもよい(例えばアスコルビン酸を分解するためのアスコルビン酸オキシダーゼ等)。 In addition, a reaction reagent 19 that causes an aerobic reaction with an arbitrary component in the liquid sample is disposed inside the first chamber 3 and the flow path 6. The reaction reagent 19 is disposed in the first chamber or the flow path 6. Either one of the flow paths 6 may be used, and a certain arbitrary component constituting the reaction reagent may be separately disposed in the first chamber 3 and the flow path 6. This reagent 19 has at least an oxidase that reacts with the analyte or its secondary substance or its precursor, and in addition, peroxidase and a coloring reagent (as the coloring reagent, 4-aminoantipyrine and 4-aminoantipyrine and oxidative condensation). Selected from the group consisting of a coupling-type coloring reagent consisting of a combination of chromogens that develop color or a leuco-type chromogen), or an electron carrier such as potassium ferricyanide . Further, the reagent 19 may contain an enzyme for decomposing a substance that interferes with the aerobic reaction and a reagent other than the enzyme contained in the liquid sample 4 (for example, ascorbine for decomposing ascorbic acid. Acid oxidase etc.).
以上のように構成されているので、注入口1から流入される液体試料4は、第1のチャンバー3内部に配置された、液体試料4中の被分析物と好気的反応を起こす試薬19を溶解し、流入口16を通過して液体試料ストッパー5の入り口まで移動する。ここで液体試料4の移動は、表面張力の働きにより液体試料ストッパー5の入り口で停止する。
Since it is configured as described above, the
次に、ディスクを回転させることにより生じる遠心力を矢印7に示すように軸心からディスク外周方向に加えると、第1のチャンバー3内の液体試料4に遠心力方向に力がかかり、その結果、液体試料ストッパー5の入り口にかかった表面張力を打ち破り、液体試料4は液体試料ストッパー5を通過する。そして、液体試料4は、軸心から第1のチャンバー3内の液体試料4の液位までの距離と同じ液位になるまで流路6を移動する。
Next, when a centrifugal force generated by rotating the disk is applied from the shaft center to the outer periphery of the disk as indicated by an arrow 7, a force is applied to the
次に、ディスクの回転を止め遠心力をなくすと、液体試料4は毛細管力により、前記逆「U字」の頂部6aを通過し、流路6を移動していく。このとき、液体試料4は、流路6内部に配置された反応試薬19を溶解し、液体試料4中の被分析物質と好気的反応が開始される。その後、液体試料4は分岐路20により並列的に分岐する。そして、液体試料4は第3のチャンバー8のそれぞれの入口18に到達するが、流路6の厚み寸法14よりも第3のチャンバー8の厚み寸法15の方が大きいため、液体試料4の表面張力により、液体試料4が第3のチャンバー8内部へ流入することはない。
Next, when the rotation of the disk is stopped and the centrifugal force is eliminated, the
次に、再びこの分析用ディスクを回転させることにより生じる遠心力を矢印7に示すように軸心からディスク外周方向に加えると、液体試料4は、第3のチャンバー8、及び流路11を通過し、第2のチャンバー12へ移動する。
Next, when the centrifugal force generated by rotating the analytical disk again is applied from the shaft center to the outer periphery of the disk as shown by the arrow 7, the
このとき液体試料4が第3のチャンバー8を通過する過程において、第3のチャンバー8内部の障害物10により、液体試料4の遠心力方向への移動が妨げられ、障害物10に設けられた斜面や溝等によって、液体試料4が第3のチャンバー8内部で障害物10に沿って広範囲に拡散する。また、このときのディスクの回転を利用して、第3のチャンバー8の空気口9aから外気を取り入れることにより、取り入れられた外気は第3のチャンバー8内部を通過し、もう一方の空気口9bからディスクの外側へ排出される。この結果、第3のチャンバー8内部で液体試料4の気体に対する表面積を大きくし、かつ外気を循環させることになり、酸素が効率よく液体試料4へ溶解される。
At this time, in the process in which the
そして、第3のチャンバー8を通過した液体試料4は、第2のチャンバー12内部で継続して好気的反応を進行させ、液体試料4中の被分析物質の濃度に応じた発色反応を起こし、その結果生じた変化を図5で説明した発光部26のレーザダイオードでレーザ光を発射し、他方に設けられた受光部28のフォトディテクタでレーザ光を受けて、この受光の強弱(透過率)により、液体試料4の吸光度を測定する訳である。なお、ここでの測定手法においては光学的測定に限定されるものではなく、発色反応の代わりに被分析物質の濃度に応じた電子移動を起こし、それを電気化学的に測定し、被分析物質の濃度を求めることもできる。
Then, the
よって、この第3のチャンバー8を有した分析用ディスクは、液体試料中へ効率よく酸素を取り組むことができるので、酸素を必要とする好気的反応をディスク内部で起こしても、酸欠を起こしにくく、酸素を多く消費する高濃度の被分析対象物においても良好な反応特性を得ることができる。
Therefore, since the analytical disk having the
本発明にかかる分析用ディスク、及びこのディスクを用いた分析用装置は、好気的反応の応答特性が改善されるため、被分析対象の好気的反応による測定等に有用である。 The analysis disk according to the present invention and the analysis apparatus using the disk are useful for measurement by the aerobic reaction of the analysis target because the response characteristics of the aerobic reaction are improved.
3 第1のチャンバー
4 液体試料
5 液体試料ストッパー
6 流路
6a 流路6の頂部
7 遠心力の方向を示す矢印
8 第3のチャンバー
9 空気口
10 障害物
11 流路
12 第2のチャンバー
14 流路の厚み寸法
15 第3のチャンバーの厚み寸法
17 障害物の厚み寸法
18 第3のチャンバー入口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3
Claims (16)
前記軸心に対して、前記第1のチャンバーよりも外側に設けられた第2のチャンバーと、
前記第1と第2のチャンバーとの間に設けられた第3のチャンバーと、
前記第1のチャンバーと第3のチャンバーとを連結し、第1のチャンバー内の前記液体試料を第3のチャンバーに移送するための第1の流路と、
前記第3のチャンバーと第2のチャンバーとを連結し、前記第3のチャンバーに収容された前記液体試料を、前記第2のチャンバーへと移送するための第2の流路と、
を備え、
前記第3のチャンバーは、液体試料の流れに垂直な方向において、前記第1および第2の流路の断面積よりも大きな断面積を有するとともに、第1のチャンバーより移送されて第3のチャンバー内に流入する液体試料の容積よりも大きな容積を有しており、さらに、第3のチャンバーの内部には、液体試料の流れを不規則に乱すための障害物を配置したことを特徴とする分析用ディスク。 A first chamber containing a liquid sample provided on the axial center side;
A second chamber provided outside the first chamber with respect to the axis;
A third chamber provided between the first and second chambers;
A first flow path for connecting the first chamber and the third chamber and transferring the liquid sample in the first chamber to the third chamber;
A second flow path for connecting the third chamber and the second chamber and transferring the liquid sample accommodated in the third chamber to the second chamber;
With
The third chamber has a cross-sectional area larger than the cross-sectional areas of the first and second flow paths in a direction perpendicular to the flow of the liquid sample, and is transferred from the first chamber to the third chamber. The liquid sample has a volume larger than the volume of the liquid sample flowing into the inside, and an obstacle for irregularly disturbing the flow of the liquid sample is arranged inside the third chamber. Analysis disc.
液体試料を前記第1のチャンバーに導入した後、遠心力発生手段による遠心力を、前記制御手段により制御させながら、前記液体試料を前記第1の流路の毛細管現象により第3のチャンバー直前まで移送させ、
その後に、遠心力発生手段により再び遠心力を与えることで、液体試料を第3のチャンバー内へと導き、前記第3のチャンバー内で液体試料に不規則な流れを生じさせてから、液体試料を第2のチャンバーへと移送させるようにしたことを特徴とする分析用装置。 An analysis device to which the analysis disk according to any one of claims 1 to 14 is mounted, wherein a centrifugal force generating means for generating a centrifugal force around an axis of the analysis disk, and the centrifugal force generating means Control means for controlling the strength of the generated centrifugal force,
After the liquid sample is introduced into the first chamber, the liquid sample is brought to just before the third chamber by capillary action of the first flow path while controlling the centrifugal force generated by the centrifugal force generating means by the control means. Transport
Thereafter, a centrifugal force is applied again by the centrifugal force generating means, whereby the liquid sample is guided into the third chamber and an irregular flow is generated in the liquid sample in the third chamber. Is transferred to the second chamber.
16. The method according to claim 15, wherein when the liquid sample passes through the third chamber, oxygen in the gas existing in the third chamber is dissolved in the liquid sample. The analyzer described.
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2005
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