JP2007078676A - 分析用デバイス、およびこれを使用する分析装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】サンプル溶液を溶液成分と固体成分に分離する分離室10と、分離された固体成分32を一定量保持する保持流路13と、保持流路に連結される混合室16と、保持流路と分離室の間に連結された溢流流路12と、分離室内に残るサンプル溶液を排出するサンプル溢流室17と、分離室とサンプル溢流室を連結する連結通路14を備え、分離された溶液成分31が毛細管力により溢流流路を優先的に充填した後、分離された固体成分が溢流流路を経て保持流路に移送され所定量の固体成分を計量する。保持流路内の固体成分は遠心力によって混合室へ移送され、同時に分離室内に残留するサンプル溶液は連結通路のサイフォン効果によって、サンプル溢流室に排出される。
【選択図】 図15
Description
(実施の形態1)
以下、本発明の請求項1、請求項2、および請求項5に対応する実施の形態1による分析用デバイス101、およびこれを用いた測定装置1000について、図1〜図5を用いて、説明する。
図1において、本実施の形態1による分析用デバイス101は、マイクロチャネル4a、4bを有する基板1と、平坦な基板2と、該両基板1および2を、相互に接着する接着層3とで構成されている。また、5は、上記両基板1,2を張り合わせることにより形成されるマイクロチャネルのうちのマイクロチャネル4a内に充填された反応溶液である。
図2において、本実施の形態1の分析用デバイス101は、本実施の形態1における分析装置1000の回転駆動手段であるモータ102の上に装着され、該モータ102を駆動することにより、該分析用デバイス101を軸心周りに回転させることができる。該分析用デバイス101は、回転によって発生する遠心力を用いて該デバイス内の液を移送させたり、遠心分離させたりすることができる。本実施の形態1では、ディスク形状の分析用デバイスを分析装置に装着しているが、扇形状や、その他の形状のものを、複数個同時に装着するようにしてもよい。
図3は本実施の形態1の分析用デバイス101のマイクロチャネル構成を示す平面図である。また、図4(a),(b)は本実施の形態1の分析用デバイス101の注入/分離過程を説明するための図、図5(a),(b),(c)は本実施の形態1の分析用デバイス101の計量過程、および測定セル28の充填過程を説明するための図である。
連結通路11は、通路幅を0.5mm〜2mm、深さを50μm〜200μmで形成しているが、これは、分析用デバイスの回転停止時に発生する毛細管力によって、連結通路11内にサンプル溶液を充填できるのであれば、特にこれに限定されるものではない。
以下、本発明の請求項1、請求項3、および請求項5に対応する実施の形態2による分析用デバイス201、およびこれを用いた測定装置について、図6〜図8を用いて、説明する。
なお、本実施の形態2による分析用デバイス201の主な構成、および該分析用デバイスが装着される分析装置1000の構成については、実施の形態1におけると同様であり、ここでは説明を省略する。
連結通路11は、通路幅を0.5mm〜2mm、深さを50μm〜200μmで形成しているが、これは、特にこれに限定されるものではない。
以下、本発明の請求項6、請求項7、請求項9、および請求項10に対応する実施の形態3による分析用デバイス301、およびこれを用いた測定装置について、図9〜図11を用いて、説明する。
以下、本発明の請求項6、請求項8、請求項9、および請求項10に対応する実施の形態4による分析用デバイス401、およびこれを用いた測定装置について、図12〜図14を用いて、説明する。
以下、本発明の請求項4、請求項11、および請求項12に対応する実施の形態5による分析用デバイス、およびこれを用いた測定装置について、図15〜図18を用いて、説明する。
以下、本発明の請求項4、請求項11、請求項12、および請求項13に対応する実施の形態6による分析用デバイス601、およびこれを用いた測定装置について、図19〜図22を用いて、説明する。
2 基板
3 接着層
4a、4b マイクロチャネル
5a 反応サンプル
5 反応溶液
6 光源部
6a 透過光
7 受光部
8 注入口
9 液体収容室
10 分離室
11 連結通路
12 溢流流路
13 計量流路
14 連結通路
15 溢流室
16 混合室
17 サンプル溢流室
18 空気孔
19 空気孔
20 空気孔
21 注入口
22 希釈液収容室
23 計量室
24 希釈液溢流室
25 毛細管流路
26 連結通路
27 連結通路
28 測定セル
29 空気孔
30 結合部
31 溶液成分
32 固体成分
33 空気孔
34 連結通路
35 空気孔
36 保持流路
37 測定セル
81 大型流体室
82 計量室
83 溢流室
84 受容室
85 毛細管連結手段
86 サイフォン
101 201 301 401 501 601 分析用デバイス
102 モータ
103 レーザ光源
104 トラバースモータ
105 送りねじ
106 サーボコントロール回路
107 フォトディテクタ
108 調整回路
109 A/D変換器
110 透過光量信号処理回路
111 CPU
112 表示部
113 メモリー
1000 分析装置
Claims (17)
- 分析すべきサンプル溶液が収納され、前記サンプル溶液を内部で移送可能な分析用デバイスにおいて、
前記サンプル溶液を、溶液成分と、固体成分とに、該分析用デバイスの回転によって発生する遠心力を用いて分離するための分離室と、
前記分離室にて分離された前記固体成分の一部が移送され、これを保持するための保持流路と、
前記保持流路と前記分離室との間に設けられた、前記分離室のサンプル溶液を移送するための連結通路により連結される溢流流路と、を備え、
前記分離室で分離されて前記連結通路に存在する溶液成分が、前記溢流流路に優先的に流入した後に、前記分離室で分離された固体成分が、前記連結通路を経由して前記溢流流路に充填され、その後に、前記溢流流路に流入した固体成分の一部が優先的に前記保持流路に流入されて保持される、
ことを特徴とする分析用デバイス。 - 請求項1に記載の分析用デバイスにおいて、
前記溢流流路内に充填されたサンプル溶液が排出される溢流室を、さらに備え、
前記溢流室は、結合部を介して前記溢流流路と接続されており、
前記連結通路から前記溢流流路への前記サンプル溶液の移送は、毛細管力によりなされるものであり、
前記溢流流路と前記溢流室との間の、前記結合部における前記溢流流路の開口面積が、前記保持流路の開口面積より大きい、
ことを特徴とする分析用デバイス。 - 請求項1に記載の分析用デバイスにおいて、
前記溢流流路内に充填されたサンプル溶液が排出される溢流室を、さらに備え、
前記溢流室は、結合部を介して前記溢流流路と接続されており、
前記連結流路から前記溢流流路への前記サンプル溶液の移送は、圧送によりなされるものであり、
前記溢流室に設けられた空気孔から、吸引ポンプによって、前記溢流流路および前記連結通路内の空気が吸引され、
その吸引によってできる圧力差によって、前記連結通路に存在する溶液成分が、優先して前記溢流流路の前記溢流室との前記結合部に移送される、
ことを特徴とする分析用デバイス。 - 請求項1に記載の分析用デバイスにおいて、
前記保持流路と連通し、前記固体成分と、希釈溶液または試薬溶液とを混合するための混合室と、
前記混合室と連通し、前記希釈溶液または前記試薬溶液を収容する希釈液収容室とを、さらに備えた、
ことを特徴とする分析用デバイス。 - 請求項1に記載の分析用デバイスにおいて、
前記保持流路は、その流路の体積によって固体成分を計量する、
ことを特徴とする分析用デバイス。 - 分析すべきサンプル溶液が収納され、前記サンプル溶液を内部で移送可能な分析用デバイスにおいて、
前記サンプル溶液を収容するための液体収容室と、
前記液体収容室と連通し、毛細管力によって前記液体収容室から前記サンプル溶液を移送し、前記サンプル溶液の一部を保持するための保持流路と、
外力によって移送された前記保持流路内のサンプル溶液を保持するための液体保持室と、
該分析用デバイスを軸心回りに回転させる際、前記液体収容室に対して前記軸心より外側に位置し、サイフォン構造を有する毛細管流路を介して前記液体収容室と連結されているサンプル溢流室と、を備えた、
ことを特徴とする分析用デバイス。 - 請求項6に記載の分析用デバイスにおいて、
前記外力が、分析用デバイスの回転によって発生する遠心力である、
ことを特徴とする分析用デバイス。 - 請求項6に記載の分析用デバイスにおいて、
前記外力が、前記保持流路の液分離位置に設けられている空気孔からのガスの導入によって発生する圧力である、
ことを特徴とする分析用デバイス。 - 請求項6に記載の分析用デバイスにおいて、
前記液体収容室が、前記サンプル溶液を、溶液成分と、固体成分に、該分析用デバイスの回転によって発生する遠心力を用いて分離するための分離室を有するものであり、
前記保持流路は、前記連結通路を介して前記分離室から前記サンプル溶液のうちの分離された溶液成分のみを移送する、
ことを特徴とする分析用デバイス。 - 請求項6に記載の分析用デバイスにおいて、
前記保持流路は、その流路の体積によって保持される溶液を計量する、
ことを特徴とする分析用デバイス。 - 請求項6に記載の分析用デバイスにおいて、
前記液体収容室が、前記サンプル溶液を、溶液成分と、固体成分に、該分析用デバイスの回転によって発生する遠心力を用いて分離するための分離室を有するものであり、
前記分離室にて分離された前記固体成分の一部を保持するための保持流路と、
前記保持流路と前記分離室の間に設けられた、前記分離室と連結通路で連結される溢流流路と、
前記溢流流路に連結される溢流室とを、さらに備えた、
ことを特徴とする分析用デバイス。 - 請求項11に記載の分析用デバイスにおいて、
前記保持流路および前記溢流流路が、液体の毛管流を生成する毛管寸法を有し、
前記溢流流路の前記溢流室との前記結合部における前記溢流流路の開口面積が、前記保持流路の開口面積よりも大きい、
ことを特徴とする分析用デバイス。 - 請求項11に記載の分析用デバイスにおいて、
前記分離室と連結し、前記分離室内の前記サンプル溶液の、分離された溶液成分の一部を保持するための溶液成分保持流路と、
前記溶液成分保持流路内に充填された溶液成分を保持し、その溶液成分と試薬を混合/反応させて、その混合した液の吸光度や濁度を測定するための測定セルとを、さらに備えた、
ことを特徴とする分析用デバイス。 - 請求項2に記載の分析用デバイスが装着される分析装置であって、
前記分析用デバイスを、その軸心周りに回転させる回転駆動手段を備え、
前記分離室にサンプル溶液が収容された状態で前記分析用デバイスを回転させることにより前記サンプル溶液を溶液成分と固体成分に分離し、
その後に前記分析デバイスの回転を停止することで、前記分離室から前記連結通路に流入した溶液成分を、毛細管力によって前記溢流流路の前記溢流室との前記結合部に優先して移送し、
その後に前記分離室内の固体成分を、毛細管力によって前記保持流路に移送し、
再び前記分析デバイスを回転させることで、前記溢流流路およびその結合部に充填された溶液成分と固体成分を、前記溢流室に排出する、
ことを特徴とする分析装置。 - 請求項3に記載の分析用デバイスが装着される分析装置であって、
前記分析用デバイスを軸心周りに回転させる回転駆動手段と、
前記分析用デバイス内の液を吸引するためのポンプと、
前記ポンプと前記分析用デバイスの空気孔とを接続するための連結機構と、を備え、
前記分離室にサンプル溶液が収容された状態で、前記分析用デバイスを回転させることにより、前記サンプル溶液を溶液成分と固体成分に分離し、
その後に、前記分析デバイスの回転を停止させた後に、前記連結機構を前記溢流室の空気孔に接続させて、前記ポンプにて空気を吸引して、前記連結通路内に流入した溶液成分を前記溢流流路の前記溢流室との前記結合部にまで優先して移送させ、
さらに、前記結合部が充填された後に、前記保持流路に連結された保持室の空気孔に前記連結機構を接続させて、前記ポンプにて空気を吸引することで、前記分離室内の固体成分を前記保持流路に移送させ、
前記保持流路が固体成分で充填された後に、前記連結機構を離脱させ、再び前記分析デバイスを回転させることで、前記溢流流路およびその結合部に充填された溶液成分と固体成分を、前記溢流室に排出させる、
ことを特徴とする分析装置。 - 請求項7に記載の分析用デバイスが装着される分析装置であって、
前記分析用デバイスをその軸心周りに回転させる回転駆動手段を備え、
前記溶液収容室にサンプル溶液が収容された前記分析用デバイスを回転させることにより、前記サンプル溶液を前記液体収容室の外周部に移送させ、
その後に、前記分析デバイスの回転を停止することで、前記液体収容室から毛細管力によって、前記保持流路に前記サンプル溶液を吸い出して保持し、
さらに、前記液体収容室から毛細管力によって前記サンプル溢流室と連結しているサイフォン構造を有する毛細管流路に、前記サンプル溶液を吸い出して保持し、
前記分析デバイスを回転させることで、前記保持流路内に充填されたサンプル溶液を液体保持室に移送させ、前記液体収容室内のサンプル溶液を、前記毛細管流路のサイフォン構造によって、前記サンプル溢流室内に排出させる、
ことを特徴とする分析装置。 - 請求項8に記載の分析用デバイスが装着される分析装置であって、
前記分析用デバイスを軸心周りに回転させる回転駆動手段と、
前記分析用デバイス内の液を移送するためのガス導入機構を備え、
溶液収容室にサンプル溶液が収容された前記分析用デバイスを回転させることにより、前記サンプル溶液を前記液体収容室の外周部に移送させ、
その後に、前記分析デバイスの回転を停止することで、前記液体収容室から毛細管力によって前記保持流路に前記サンプル溶液を吸い出して保持し、
さらに、前記液体収容室から毛細管力によって前記サンプル溢流室と連結しているサイフォン構造を有する毛細管流路に前記サンプル溶液を吸い出して保持し、
前記ガス導入機構を、前記保持流路の液分離位置に設けられている空気孔と、前記液体収容室の内周部に設けられている空気孔とに連結し、
前記ガス導入機構から空気孔を介してガスを導入することで、前記保持流路内に充填されたサンプル溶液を、前記液分離位置で切り離して前記液体保持室に移送させ、前記液体収容室内のサンプル溶液を前記毛細管流路のサイフォン構造によって、前記サンプル溢流室に排出する、
ことを特徴とする分析装置。
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