JP2008302322A - Liquid agitation method, and cartridge and liquid agitation system used for it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、たとえば微量な血液と、希釈液または試薬などとを攪拌するのに適した液体攪拌方法、これに用いるカートリッジおよび液体攪拌システムに関する。 The present invention relates to a liquid stirring method suitable for stirring, for example, a very small amount of blood and a diluent or a reagent, a cartridge and a liquid stirring system used therefor.
身体の健康状態を把握するために、血液中の特定成分を分析することが広く行われている。近年においては、大掛かりな装置を用いることなく、比較的コンパクトな装置構成とされた分析装置を用いて上記特定成分の分析がなされ始めている。このような分析装置においては、血液を希釈液によって希釈したり、希釈された血液と試薬とを混合したりするために、液体を攪拌する処理が行われる。 In order to grasp the health state of the body, it is widely performed to analyze specific components in blood. In recent years, analysis of the specific component has begun using an analysis apparatus having a relatively compact apparatus configuration without using a large-scale apparatus. In such an analyzer, a process of stirring the liquid is performed in order to dilute the blood with a diluent or to mix the diluted blood and the reagent.
図23は、従来の液体攪拌方法の一例を示している(たとえば、特許文献1)。同図には、たとえば血液の特定成分の分析に用いるカートリッジXが示されている。カートリッジXには、導入された血液94を希釈し、あるいは試薬と混合する部位が形成されている。本体91に形成された希釈槽92は、その一例である。希釈槽92に導入された血液94は、希釈液95とともに攪拌される。この攪拌を行うために、希釈槽92には、あらかじめ複数の磁性体粒子93が収容されている。希釈槽92の外部には、攪拌アーム96が設けられている。攪拌アーム96には1対の磁石が備えられており、これらの磁石を回転させることが可能とされている。希釈槽92の外部において攪拌アーム96を回転させると、複数の磁性体粒子93が円運動させられる。これにより、血液94と希釈液95とが攪拌される。血液94と希釈液95との攪拌が十分に行えた後は、希釈血液を図外の分析工程へと送る。
FIG. 23 shows an example of a conventional liquid stirring method (for example, Patent Document 1). In the figure, a cartridge X used for analyzing a specific component of blood, for example, is shown. The cartridge X is formed with a portion where the introduced
しかしながら、この種の分析に供される血液94は、その量がμLオーダーのごく微量であることが一般的である。このため、複数の磁性体粒子93としても、非常に細かなものを用意する必要がある。また、磁性体粒子93は、血液94の特定成分の分析を不当に妨げるような性状であってはならない。このような磁性体粒子93は、カートリッジXのコストを甚だしく上昇させてしまう原因となっていた。特に、カートリッジXを1回の分析ののちに廃棄する、いわゆるディスポーザブルタイプとして構成する場合、前述のコスト増が、実用化の大きな障害となる。
However, the amount of
また、磁性体粒子93の円運動は、磁力を介して駆動力が伝達される。このため、攪拌アーム96の回転数を上昇させると、血液94による抵抗力などに起因して、攪拌アーム96の運動に磁性体粒子93が追従しにくくなる。これは、攪拌力の向上、ひいては分析までに要する時間の短縮を妨げる要因となっていた。
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、コスト上昇を招来することなく確実に攪拌を行うことが可能な液体攪拌方法、これに用いるカートリッジ、および液体攪拌システムを提供することをその課題とする。 The present invention has been conceived under the circumstances described above, and provides a liquid stirring method capable of reliably performing stirring without incurring an increase in cost, a cartridge used therefor, and a liquid stirring system. The issue is to provide.
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
本発明の第1の側面によって提供される液体攪拌方法は、液体と、この液体以外の物質と、を攪拌する液体攪拌方法であって、変形容易壁の内面を含む複数の内面によって規定された攪拌空間に、上記液体と、上記液体以外の物質とが収容された状態で、上記変形容易壁を、その内面の一部が上記攪拌空間の内方に突出するように変形させるとともに、上記内面の変形突出部分の位置を上記液体に対して順次変更することを特徴としている。 The liquid stirring method provided by the first aspect of the present invention is a liquid stirring method for stirring a liquid and a substance other than the liquid, and is defined by a plurality of inner surfaces including the inner surface of the easily deformable wall. In the state where the liquid and a substance other than the liquid are accommodated in the stirring space, the deformable wall is deformed so that a part of the inner surface protrudes inward of the stirring space, and the inner surface The position of the deformed protruding portion is sequentially changed with respect to the liquid.
このような構成によれば、このような構成によれば、上記攪拌空間内にたとえば磁性体粒子などの攪拌エネルギーを生じさせるものを収容しておく必要がない。これは、上記液体攪拌方法に用いる器具のコスト削減に有利である。 According to such a structure, according to such a structure, it is not necessary to accommodate what produces stirring energy, such as a magnetic particle, in the said stirring space. This is advantageous in reducing the cost of the instrument used for the liquid stirring method.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記変形容易壁の外面に対して、1以上の突起を押し当てることにより、上記変形容易壁の内面を、その一部が上記攪拌空間の内方に突出するように変形させる。このような構成によれば、上記突起に対して上記変形突出部分がずれてしまうおそれがない。 In a preferred embodiment of the present invention, by pressing one or more protrusions against the outer surface of the easily deformable wall, a part of the inner surface of the easily deformable wall protrudes inward of the stirring space. To deform. According to such a structure, there is no possibility that the said deformation | transformation protrusion part will shift | deviate with respect to the said protrusion.
本発明の好ましい実施の形態においては、1以上の上記突起を上記外面に対して相対動させることにより、上記内面の変形突出部分を上記液体に対して相対動させる。このような構成によれば、上記液体の流動を促進するのに適しており、攪拌速度の向上を図るのに有利である。 In a preferred embodiment of the present invention, one or more of the protrusions are moved relative to the outer surface, whereby the deformed protruding portion of the inner surface is moved relative to the liquid. Such a configuration is suitable for promoting the flow of the liquid, and is advantageous for improving the stirring speed.
本発明の好ましい実施の形態においては、1以上の上記突起の相対動は、円運動を含む。このような構成によれば、微小な閉空間におかれた液体に旋回動を生じさせることができる。旋回動によれば、液体を効率よく攪拌することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the relative movement of the one or more protrusions includes a circular movement. According to such a configuration, it is possible to cause a swiveling motion to occur in the liquid placed in the minute closed space. According to the turning motion, the liquid can be efficiently stirred.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記相対動させられたときの軌跡が、互いの直径が異なる同心円となる。このような構成によれば、上記攪拌空間にある液体を満遍なく攪拌することが可能である。 In a preferred embodiment of the present invention, the trajectories when the relative movement is performed are concentric circles having different diameters. According to such a configuration, it is possible to uniformly stir the liquid in the stirring space.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記変形容易壁は、樹脂製シートである。このような構成によれば、上記変形突出部分を上記突起によく沿った形状とするのに有利である。 In a preferred embodiment of the present invention, the easily deformable wall is a resin sheet. According to such a configuration, it is advantageous to make the deformed projecting portion well shaped along the projection.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記液体は、血液、希釈液、液状試薬から選択され、上記液体以外の物質は、希釈液、乾燥試薬、血球成分、液状試薬のうち、上記液体として選択されたものと異なる物質が選択される。このような構成によれば、このような構成によれば、血液のたとえば血球計数や、ヘモグロビン(以下、Hb)およびC反応蛋白(以下、CRP)測定などを効率よく、高精度で行うことができる。なお、このような構成において攪拌される液体およびこれ以外の物質の組み合わせとしては、たとえば、血液を希釈液で希釈する、乾燥試薬を血液で溶解する、血球成分(血餅)を希釈液で分散する、乾燥試薬を希釈液で溶かす、高濃度な液状試薬を希釈液で薄める、血液と液状試薬を混ぜる(この液状試薬は、高濃度液状試薬が希釈液で薄められたものでも良い)が挙げられる。 In a preferred embodiment of the present invention, the liquid is selected from blood, a diluent, and a liquid reagent, and the substance other than the liquid is selected as the liquid from among a diluent, a dry reagent, a blood cell component, and a liquid reagent. Substances different from those listed are selected. According to such a configuration, according to such a configuration, for example, blood cell count, hemoglobin (hereinafter referred to as Hb) and C-reactive protein (hereinafter referred to as CRP) measurement of blood can be performed efficiently and with high accuracy. it can. As a combination of the liquid to be stirred and other substances in such a configuration, for example, blood is diluted with a diluent, a dry reagent is dissolved with blood, and a blood cell component (blood clot) is dispersed with the diluent. The dry reagent is dissolved in the diluent, the high-concentration liquid reagent is diluted with the diluent, and the blood and the liquid reagent are mixed (this liquid reagent may be obtained by diluting the high-concentration liquid reagent with the diluent). It is done.
本発明の第2の側面によって提供されるカートリッジは、液体と、この液体以外の物質とを攪拌するための攪拌空間を有するカートリッジであって、上記攪拌空間を規定する複数の内面に含まれる内面を有する変形容易壁を備えており、上記変形容易壁は、その内面の一部が上記攪拌空間の内方に突出するように変形させられることが可能とされていることを特徴としている。 The cartridge provided by the second aspect of the present invention is a cartridge having a stirring space for stirring a liquid and a substance other than the liquid, and is an inner surface included in a plurality of inner surfaces defining the stirring space. The easily deformable wall is provided, and the easily deformable wall is characterized in that it can be deformed so that a part of its inner surface protrudes inward of the stirring space.
このような構成によれば、上記攪拌空間内に、たとえば磁性体粒子などを封入しておく必要がない。これにより、上記カートリッジのコスト低減を図ることができる。 According to such a configuration, it is not necessary to enclose magnetic particles, for example, in the stirring space. Thereby, the cost of the cartridge can be reduced.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記変形容易壁の外面に対して突起を押し当てることにより、その一部が上記攪拌空間の内方に突出するように上記変形容易壁の内面が変形させられることが可能とされている。このような構成によれば、上記変形容易壁の上記内面の一部を、上記攪拌空間の内方に確実に突出させることが可能である。 In a preferred embodiment of the present invention, by pressing a protrusion against the outer surface of the easily deformable wall, the inner surface of the easily deformable wall is deformed so that a part of the protrusion protrudes inward of the stirring space. It is possible to be done. According to such a configuration, a part of the inner surface of the easily deformable wall can be reliably protruded inward of the stirring space.
本発明の好ましい実施の形態においては、開口を有する本体と、上記開口をふさぐシートと、を備えており、上記シートのうち上記開口をふさぐ部分が、上記変形容易壁とされている。このような構成によれば、上記変形容易壁を、上記攪拌空間を囲う上記変形容易壁以外の部位に対して、顕著に剛性が小である部分とするのに適している。 In a preferred embodiment of the present invention, a main body having an opening and a sheet for closing the opening are provided, and a portion of the sheet for closing the opening is the easily deformable wall. According to such a configuration, the easily deformable wall is suitable for being a portion having a remarkably small rigidity with respect to a portion other than the easily deformable wall surrounding the stirring space.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記シートは、樹脂からなる。このような構成によれば、上記変形容易壁をたとえば押し付けられた突起の形状によく沿った形状に変形させるのに好適である。 In a preferred embodiment of the present invention, the sheet is made of a resin. Such a configuration is suitable for deforming the easily deformable wall into a shape that closely follows the shape of the pressed protrusion, for example.
本発明の第3の側面によって提供される液体攪拌システムは、本発明の第2の側面によって提供されるカートリッジと、上記変形容易壁を、その内面の一部が上記攪拌空間の内方に突出するように変形させるとともに、上記変形容易壁の変形突出部分の位置を順次変更させる変形突出部分生成手段を有する液体攪拌装置と、を備えることを特徴としている。 The liquid agitation system provided by the third aspect of the present invention includes a cartridge provided by the second aspect of the present invention, the easily deformable wall, and a part of the inner surface thereof protruding inward of the agitation space. And a liquid agitator having a deformed protrusion portion generating means for sequentially changing the position of the deformable protrusion portion of the easily deformable wall.
このような構成によれば、上記カートリッジの上記攪拌空間内に封入された液体を、非接触な状態でありつつ、十分に攪拌することが可能である。 According to such a configuration, the liquid sealed in the stirring space of the cartridge can be sufficiently stirred while being in a non-contact state.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記変形突出部分生成手段は、1以上の突起を有する。このような構成によれば、上記変形突出部分を、上記攪拌空間の内方に向けて確実に突出させることができる。 In preferable embodiment of this invention, the said deformation | transformation protrusion part production | generation means has a 1 or more protrusion. According to such a structure, the said deformation | transformation protrusion part can be reliably protruded toward the inner side of the said stirring space.
本発明の好ましい実施の形態においては、1以上の上記突起は、上記カートリッジの上記外面に対して相対動可能とされている。このような構成によれば、上記攪拌空間内の液体の流動を促進するのに適している。 In a preferred embodiment of the present invention, the one or more protrusions are movable relative to the outer surface of the cartridge. Such a configuration is suitable for promoting the flow of the liquid in the stirring space.
本発明の好ましい実施の形態においては、1以上の上記突起の相対動は、円運動を含む。このような構成によれば、上記攪拌空間内の液体を効率よく攪拌することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the relative movement of the one or more protrusions includes a circular movement. According to such a configuration, the liquid in the stirring space can be efficiently stirred.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記相対動させられたときの軌跡が、互いの直径が異なる同心円となる複数の上記突起を備える。このような構成によれば、上記攪拌空間内の液体を満遍なく攪拌するのに好適である。 In a preferred embodiment of the present invention, the trajectory when the relative movement is performed includes a plurality of the protrusions that are concentric circles having different diameters. Such a configuration is suitable for uniformly stirring the liquid in the stirring space.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る液体攪拌方法を利用した分析に用いるカートリッジの一例を示している。本実施形態のカートリッジAは、血液の特定成分の分析を行うためものであり、図5に示す分析装置Bに装填される。カートリッジAと分析装置Bとは、本発明に係る液体攪拌システムの一例に相当する。 FIG. 1 shows an example of a cartridge used for analysis using the liquid stirring method according to the present invention. The cartridge A of this embodiment is for analyzing a specific component of blood, and is loaded into the analyzer B shown in FIG. The cartridge A and the analyzer B correspond to an example of the liquid stirring system according to the present invention.
図1に示すように、カートリッジAは、本体1、シート2、希釈手段4、複数の分析部5A,5B,5C,5D、および2つの流量計測部6A,6Bを具備している。後述するように、希釈手段4および分析部5C,5Dにおいて、本発明に係る液体攪拌方法が行われる。
As shown in FIG. 1, the cartridge A includes a
本体1は、扁平矩形状であり、たとえばアクリルなどの樹脂からなる。本体1の図1における図中下面には、後述する流路や槽を形成するための複数の凹部または溝部が形成されている。また、本体1には、複数の開口H1〜H15が形成されている。本実施形態においては、本体1は、70mm角程度のサイズとされ、その厚さが5mm程度とされる。
The
シート2は、たとえばPET(PolyEthilene Terephthalate)などの透明な樹脂からなり、比較的薄状とされている。本実施形態においては、シート2の厚さは0.05mm程度とされている。
The
開口H1は、分析すべき血液をカートリッジAに導入するための液導入口となっている。開口H1は、その直径が3mm程度とされる。図4に示すように、開口H1は、本体1を貫通する貫通孔に繋がっており、その図中下部には導入流路43aが繋がれている。
The opening H1 serves as a liquid inlet for introducing blood to be analyzed into the cartridge A. The diameter of the opening H1 is about 3 mm. As shown in FIG. 4, the opening H <b> 1 is connected to a through hole penetrating the
希釈手段4は、開口H1から導入された血液を各種分析に適した濃度に希釈するためのものであり、第1および第2希釈槽42A,42B、血液計量手段43、および第1検体血液計量手段45を具備して構成されている。本実施形態の希釈手段4は、後述するように第1および第2希釈槽42A,42Bを用いた2段階希釈が可能なタイプとされている。
The dilution means 4 is for diluting the blood introduced from the opening H1 to a concentration suitable for various analyses. The first and
第1および第2希釈槽42A,42Bは、血液の希釈がなされる槽である。図2に示すように、第1希釈槽42Aは、本体1に形成された貫通孔とこれを塞ぐシート2によって囲われている。シート2のうちこの塞ぐ部分が、変形容易壁21となっている。すなわち、第1希釈槽42Aは、変形容易壁21の内面21aと、本体1の上記貫通孔の内面とによって規定された攪拌空間となっている。第1希釈槽42Aは、開口H2に繋がっている。第2希釈槽42Bは、第1希釈槽42Aと同様の構造とされており、開口H3に繋がっている。本実施形態においては、第1および第2希釈槽42A,42Bは、いずれもその直径が6mm程度、深さが2mm程度とされており、その容積が50μL以上となっている。第1希釈槽42Aは、血液計量手段43と繋がっており、血液計量手段43により計量された血液が希釈される槽である。第2希釈槽42Bは、第1検体血液計量手段45と繋がっている。第2希釈槽42Bにおいては、第1検体血液計量手段45によって計量された第1検体血液が希釈される。
The first and
血液計量手段43は、開口H1と第1希釈槽42Aとの間に配置されており、導入流路43a、計量流路43c、およびオーバーフロー流路43dを含んでいる。導入流路43aは、開口H1から血液を導入する流路となっている。導入流路43aからは、分岐部43bを介して計量流路43cとオーバーフロー流路43dとが延びている。計量流路43cは、分析に適した所定量の血液を一時的に滞留させるためのものである。導入流路43a、計量流路43c、およびオーバーフロー流路43dは、たとえばその幅が380μm程度、その深さが380μm程度とされている。計量流路43cは、その長さが8mm程度とされており、その容積が0.5μL程度とされる。計量流路43cと第1希釈槽42Aとの間には、オリフィス43eが設けられている。オリフィス43eは、その幅が50μm程度とされており、計量流路43cから第1希釈槽42Aへの圧損抵抗を意図的に高めるためのものである。オーバーフロー流路43dは、複数の屈曲部を有する流路であり、開口H8に繋がっている。
The blood metering means 43 is disposed between the opening H1 and the
第1検体血液計量手段45は、導入流路45a、計量流路45c、およびオーバーフロー流路45dを含んでいる。導入流路45aには、分岐部45bを介して計量流路45cおよびオーバーフロー流路45dが繋がれている。計量流路45cは、オリフィス45eを介して第2希釈槽42Bに繋がっている。オーバーフロー流路45dの下流側端には、開口H10が繋がっている。
The first sample blood metering means 45 includes an
複数の分析部5A,5B,5C,5Dは、血液中の特定成分の分析が行われる部位である。第1および第2分析部5A,5Bは、電気抵抗検出法を用いた分析部であり、第1分析部5Aが白血球用、第2分析部5Bが赤血球用である。一方、第3および第4分析部5C,5Dは、光学的手法を用いた分析部であり、第3分析部5CがHb用、第4分析部がCRP用である。
The plurality of
第1分析部5Aは、バッファ槽46を介して第1希釈槽42Aに繋がっており、第1希釈槽42Aにおいて希釈された検体血液を用いて白血球の計数を行うための部位である。バッファ槽46には、開口H9が接続されている。第1分析部5Aは、細孔52とこの細孔52を挟む1対の電極51とを有しており、電気抵抗検出法を用いた計数が可能に構成されている。細孔52は、その前後の流路の幅が200μm程度であるのに対して、その幅が50μm程度の狭幅とされている。この幅は、白血球が通過したときに1対の電極51間の電気抵抗の変化が顕著に大きくなるように決定されている。細孔52前後の拡大された流路部分には、1対の電極51が設けられている。1対の電極51は、たとえば金、白金、パラジウム、カーボンから選ばれた1種または複数種類のものからなる。
The
第2分析部5Bは、第2希釈槽42Bに繋がっており、第2希釈槽42Bにおいて第2回目の希釈がなされた検体血液を用いて赤血球の計数を行うための部位である。第2分析部5Bは、第1分析部5Aとほぼ同一の構造を有している。
The
第3分析部5Cは、バッファ槽46に繋がっており、第4分析部5Dは、第1希釈槽42Aに繋がっている。第3および第4分析部5C,5Dは、光学的手法によりそれぞれHbおよびCRPを計測するための部位である。第3および第4分析部5C,5Dは、それぞれ分析槽54を有している。図3に示すように、分析槽54は、開口H4あるいは開口H5に繋がる攪拌空間とされている。シート2のうち分析槽54を囲う部分は、変形容易壁21となっている。変形容易壁21の内面21aは、攪拌空間としての分析槽54を規定する内面のひとつである。分析槽54の天井面には、反射膜55が形成されている。反射膜55は、たとえば金、白金、パラジウムから選ばれた1種または複数種類のものからなる金属箔や、二酸化チタンなどからなる白色顔料層など、反射光測定を行うのに適した高い反射率を有する素材からなるものが好ましい。また、本実施形態においては、反射膜55に試薬56が塗布されている。試薬56は、検体血液と混合されてHbまたはCRPについて光学的手法により計測を行うことを可能とするものであり、乾燥状態とされている。第3および第4分析部5C,5Dの前後には、開口H9、H13,H14,H15が配置されている。
The
第1および第2分析部5A,5Bには、第1および第2流量計測部6A,6Bがそれぞれ繋がっている。第1および第2流量計測部6A,6Bは、それぞれ第1および第2分析部5A,5Bを通過した検体血液の流量を計測するための部位であり、幅広流路61と2つずつの電極62とを有している。第1および第2流量計測部6A,6Bの下流側には、開口H11,H12がそれぞれ繋がっている。上流側の1対の電極62が検体血液に濡れると、その導通が検出可能となる。この後に、下流側の1対の電極62が導通可能となるまでの時間を把握する。この時間と幅広流路61に滞留可能な容積とから、第1および第2分析部5A,5Bに流れる検体血液の流量を正確に測定可能とされている。
The first and second
次に、カートリッジAを用いた血液分析について、特に本発明に係る液体攪拌方法に関し、以下に説明する。 Next, blood analysis using the cartridge A will be described below, particularly regarding the liquid stirring method according to the present invention.
まず、開口H1から試料液としての血液をスポイトなどを用いて導入する。そして、図5に示すように、カートリッジAを分析装置Bに装填する。この装填においては、コネクタ8を分析装置Bのコネクタ(図示略)に接続する。開口H1〜H15は、分析装置Bに備えられた、たとえばポンプ(図示略)に繋がるバルブユニット(図示略)に接続される。
First, blood as a sample solution is introduced from the opening H1 using a dropper or the like. Then, as shown in FIG. 5, the cartridge A is loaded into the analyzer B. In this loading, the
次に、血液計量手段43による血液の計量を行う。図6に示すように、開口H1に導入された血液Sを、開口H1に高圧を付加することにより、下流側に送る。血液Sのうち、計量流路43cに滞留した血液Saは、その量が計量流路43cの容積によって正確に規定される。本実施形態においては、血液Saは、0.5μL程度とされる。なお、本図において開口H3,H14,H15に付記された×印は、閉状態とされていることを表し、以降の図においても同様である。
Next, the blood is measured by the blood measuring means 43. As shown in FIG. 6, the blood S introduced into the opening H1 is sent to the downstream side by applying a high pressure to the opening H1. Among the blood S, the amount of the blood Sa that has accumulated in the measuring
次に、図7に示すように、第1希釈槽42Aに希釈液40Aを導入する。カートリッジAを分析装置Bに装填した状態で、図9に示すように、第1希釈槽42Aに繋がる開口H2は、分析装置Bに設けられたノズル82によって塞がれている。このノズル82は、第1希釈槽42Aに対する圧力付加と、希釈液40Aの注入との機能を果たす。そして、図8に示すように、たとえば開口H1に再度高圧を付加することにより、計量流路43c内にあった血液Saを第1希釈槽42Aに送る。
Next, as shown in FIG. 7, the
図9は、血液Saおよび希釈液40Aが第1希釈槽42A内に導入された直後の状態を示している。第1希釈槽42Aの下方には、攪拌アーム7が配置されている。攪拌アーム7は、分析装置Bに設けられており、分析装置Bに内蔵されたCPU(図示略)によって適宜制御されている。攪拌アーム7は、本発明で言う変形突出部分生成手段の一例である。
FIG. 9 shows a state immediately after the blood Sa and the diluent 40A are introduced into the
図10に示すように、攪拌アーム7は、軸71、ベース72、および3つの突起73によって構成されている。軸71は、モータMに連結されている。ベース72は、軸71の一端に取り付けられており、たとえば円形板状である。3つの突起73は、ベース72に取り付けられている。3つの突起73は、ベース72の中心からの距離がいずれも異なるものとされている。モータMによって攪拌アーム7が回転させられると、3つの突起73それぞれの軌跡は、互いの直径が異なる同心円となる。本実施形態においては、モータMと攪拌アーム7とがカートリッジAに対して接近離間自在に構成されている。また、3つの突起73とベース72との間、あるいは、ベース72と軸71との間には、バネが組み込まれている。これにより、3つの突起73は、軸71の長手方向の力を受けると若干後退可能となっている。
As shown in FIG. 10, the stirring
次いで、図11に示すように、攪拌アーム7をカートリッジAに接近させる。そして、3つの突起73すべてをシート21の外面21bに押し当てる。変形容易壁21は、たとえばPETからなる柔軟な壁であるため、各突起73が押し当てられた部分が突起73の先端形状に沿って変形する。これにより、図11および図12に示すように、変形容易壁21の内面21aに変形突出部分21cが現れる。変形突出部分21cの配置は、2つの突起73の配置と同一となる。なお、図12は、理解の便宜上、血液Sa、希釈液40A、およびノズル82を省略している。
Next, as shown in FIG. 11, the stirring
次いで、図13に示すように、モータMによって攪拌アーム7を回転させる。これにより、3つの突起73が、互いの直径が異なる同心円の軌跡を描きながら円運動する。すると、3つの変形突出部分21cもまた、互いの直径が異なる同心円の軌跡を描きながら円運動する。3つの変形突出部分21cは、第1希釈槽42Aの内方に突出した形状であるため、血液Saおよび希釈液40Aが3つの変形突出部分21cによってかき混ぜられる格好となる。この攪拌においては、たとえば変形突出部分21cの高さが0.1mm程度、攪拌アーム7の回転数が5000〜15000rpm程度とされる。これにより、血液Saと希釈液40Aとが渦を生じるほどに攪拌されることとなる。この結果、0.5μL程度の血液Saと50μL程度の希釈液40Aとが混合され、100倍に希釈された希釈試料液としての第1検体血液DS1が得られる。
Next, as shown in FIG. 13, the stirring
第1希釈槽42Aにおける攪拌によって得られた第1検体血液DS1は、第2希釈槽42Bにおいてさらに希釈されるものと、第1分析部5Aにおける白血球の計数、第3分析部5CにおけるHb分析、および第4分析部5DにおけるCRP分析に用いられるものとに分けられる。第2希釈槽42Bにおいては、第1検体血液計量手段45によって計量された第1検体血液DS1が新たな希釈液40Aによってさらに100倍に希釈される。これにより、1万倍に希釈された第2検体血液が得られる。この第2検体血液を得るための攪拌は、第1希釈槽42Aにおいて攪拌アーム7を用いた手法と同じ手法による。第2検体血液は、第2分析部5Bにおける赤血球の計数に供される。
The first specimen blood DS1 obtained by stirring in the
他方の第1検体血液DS1のうち、バッファ槽46を介して第3分析部5Cへと送られたものは、分析槽54において再び攪拌される。図14に示すように、分析槽54には、試薬56が塗布されている。第3分析部5CにおけるHb分析を行うには、第1検体血液DS1と試薬56とを十分に攪拌する必要がある。そこで、分析槽54を分析装置Bに設けられたノズル84によって塞いだ状態で、分析槽54の下方に配置された攪拌アーム7を変形容易壁21の外面21bに押し当てる。この攪拌アーム7は、第1希釈槽42Aにおける攪拌に用いたものを、スライド機構などを設けることにより分析槽54直下に移動させてもよいし、分析槽54専用の攪拌アーム7を設けてもよい。攪拌アーム7の押し当てにより、3つの変形突出部分21cが現れる。
Of the other first specimen blood DS1, the one sent to the
図15に示すように、攪拌アーム7を回転させると、3つの変形突出部分21cが円運動させられる。これにより、第1検体血液DS1が渦を生じるほどに旋回する。この旋回エネルギーにより、試薬56が粉砕され、第1検体血液DS1に散乱する。そして、第1検体血液DS1と粉砕された試薬56とが攪拌され、試薬56が第1検体血液DS1に溶解する。この後は、たとえば、図16に示すように分析槽54下方から光Lを照射し、反射膜55によって反射された光Lの光量を測定することにより、Hb分析を行うことができる。第4分析部5DにおけるCRP分析もこれと同様である。
As shown in FIG. 15, when the
次に、本実施形態の液体攪拌方法、これを用いたカートリッジA、および分析装置Bと組み合わされた液体攪拌システムの作用について説明する。 Next, the operation of the liquid stirring method according to this embodiment, the cartridge A using the liquid stirring method, and the liquid stirring system combined with the analyzer B will be described.
本実施形態によれば、液体攪拌を行う攪拌空間である第1および第2希釈槽42A,42B、および各分析槽54には、攪拌のためのたとえば磁性体粒子などを収容しておく必要が無い。上述した液体攪拌方法を実現するための一要素であるシート2は、たとえばPETからなる汎用材料である。このため、カートリッジAにおいて液体攪拌を実現するために要するコストを極めて小さくすることが可能である。したがって、カートリッジAのコストが不当に高くなることが回避され、たとえばカートリッジAをディスポーサブルタイプの部品として構成するのに適している。
According to the present embodiment, the first and
また、本実施形態の液体攪拌方法は、カートリッジAのコスト低減に有利であるばかりでなく、たとえば磁力を用いた液体攪拌方法と比べて同等以上の攪拌性能が得られることが発明者らの実験によって明らかになっている。以下にその詳細を述べる。 In addition, the liquid stirring method of the present embodiment is not only advantageous for reducing the cost of the cartridge A, but also the inventors' experiment that stirring performance equal to or higher than that of the liquid stirring method using magnetic force can be obtained. It is revealed by Details are described below.
性能確認試験としては、(A)第1希釈槽42Aにおける希釈のための攪拌に相当する攪拌比較試験と、(B)分析槽54における試薬56との攪拌に相当する攪拌比較試験、とを行った。(A)の試験では、試験用のカートリッジを用意し、その攪拌空間に生理食塩水63μLを満たした。この生理食塩水に、血液7μLを静かに注いだものを攪拌した。(B)の試験では、液体試薬14μLを試験用のカートリッジの攪拌空間に塗布し、これを1晩放置することにより乾燥試薬を生成した。この攪拌空間に蒸留水70μLを満たしたものを攪拌した。そして、(A),(B)それぞれの試験について、(1)30秒間放置した場合、(2)複数の鉄球によって30秒間800rpmで攪拌した場合、(3)攪拌アーム7に類似のツールで30秒間9000rpmで攪拌した場合、の3ケースを検証した。攪拌度合いは、攪拌後のそれぞれの液体に対して波長570nmの吸光度を測定することによって定量化した。その結果を表1に示す。各ケースの測定回数は3回である。
As the performance confirmation test, (A) a stirring comparison test corresponding to stirring for dilution in the
この点について、ケース(2),(3)の攪拌エネルギーを比較することによって結果の妥当性を検討する。攪拌エネルギーの源は、攪拌に用いられた鉄球あるいは、攪拌アームによる変形突出部分の運動に伴う運動エネルギーである。この運動エネルギーは、1/2mv2で見積もることができる。ケース(2)においては、直径1mmの鉄球が押しのける水の質量が0.52mg程度、直径2mmの鉄球であれば押しのける水の質量は4.19mg程度である。これを800rpmで回転させると、回転半径を8mmとして、速度が335mm/s程度となる。よって、鉄球によって押しのけられる水の運動エネルギーは、29000〜235000mg・mm2/s2となる。一方、ケース(3)においては、直径1mmの突起によって高さ0.1mmとされた変形突出部分が押しのける水の質量が0.079mg程度である。これを9000rpmで回転させると、回転半径を4mmとして、速度が1885mm/s程度となる。よって、変形突出部分によって押しのけられる水の運動エネルギーは、140000mg・mm2/s2程度となる。液体内を運動する鉄球による運動エネルギーと、変形突出部分が円運動することによる運動エネルギーとは、液体の攪拌エネルギーへの変換効率に差があると考えられる。この変換効率があったとしても、ケース(3)による運動エネルギーの大きさは、ケース(2)に大きく劣ることは無く、これが表1の結果に現れたと言える。 About this point, the validity of a result is examined by comparing the stirring energy of cases (2) and (3). The source of agitation energy is the kinetic energy associated with the motion of the iron ball used for agitation or the deformed protruding portion by the agitation arm. This kinetic energy can be estimated at ½ mv 2 . In case (2), the mass of water that can be pushed away by an iron ball having a diameter of 1 mm is about 0.52 mg, and the mass of water that can be pushed out by an iron ball having a diameter of 2 mm is about 4.19 mg. When this is rotated at 800 rpm, the rotation radius is 8 mm and the speed is about 335 mm / s. Therefore, the kinetic energy of water displaced by the iron ball is 29000-235000 mg · mm 2 / s 2 . On the other hand, in the case (3), the mass of water that can be pushed out by the deformed protruding portion whose height is 0.1 mm by the protrusion having a diameter of 1 mm is about 0.079 mg. When this is rotated at 9000 rpm, the rotation radius is 4 mm and the speed is about 1885 mm / s. Therefore, the kinetic energy of water pushed away by the deforming protruding portion is about 140000 mg · mm 2 / s 2 . It is considered that there is a difference in the conversion efficiency of the liquid into the stirring energy between the kinetic energy due to the iron ball moving in the liquid and the kinetic energy due to the circular movement of the deforming protrusion. Even with this conversion efficiency, the magnitude of kinetic energy in case (3) is not significantly inferior to that in case (2), and this can be said to have appeared in the results of Table 1.
特に、鉄球などとこれを駆動する磁石とは、磁力によって駆動力を伝達する関係であるため、高速回転になるほど磁石に対して鉄球が遅れてしまうおそれがある。一方、攪拌アームの突起と変形突出部分とは、互いにずれることがありえない。したがって、攪拌アームを高速回転化すれば、変形突出部分の速度を容易に高めることが可能である。攪拌する対象が血液などであれば、その量がμLオーダーの微量であることが一般的である。このような微量の液体を攪拌する際の運動エネルギーを高めるには、速度向上が容易であるという利点を有する本発明に係る液体攪拌方法が好適である。 In particular, since an iron ball or the like and a magnet that drives the iron ball have a relationship of transmitting a driving force by a magnetic force, the iron ball may be delayed with respect to the magnet as the rotation speed increases. On the other hand, the protrusion of the stirring arm and the deformed protrusion cannot be displaced from each other. Therefore, if the stirring arm is rotated at a high speed, the speed of the deformed protruding portion can be easily increased. If the object to be agitated is blood or the like, the amount is generally a minute amount on the order of μL. In order to increase the kinetic energy at the time of stirring such a small amount of liquid, the liquid stirring method according to the present invention having the advantage that the speed can be easily improved is suitable.
上述した実施形態のように、第1希釈槽42Aにおける液体どうしの攪拌だけでなく、分析槽54における液体と固体の攪拌についても、本発明に係る液体攪拌方法は有効である。十分に大きな攪拌エネルギーが得られるため、分析に必要な試薬56をあらかじめ乾燥状態で分析槽54に塗布しておくことが可能となる。これは、カートリッジAをディスポーサブルタイプとして用いる場合、使用者が試薬56を注入するなどの手間を強いられることが無く、手軽に分析を行うことができる。また、試薬56が変質してしまうおそれが少ないという利点がある。
As in the above-described embodiment, the liquid stirring method according to the present invention is effective not only for stirring of liquids in the
閉じた攪拌空間に収容された液体を攪拌するには、3つの突起73、すなわち3つの変形突出部分21cを円運動させることが合理的である。円運動に起因した旋回動であれば、閉じた攪拌空間にある液体であっても全体が効率よく攪拌されるからである。
In order to stir the liquid stored in the closed stirring space, it is reasonable to circularly move the three
3つの突起73を、互いの直径が異なる同心円の軌跡を描く配置とすることにより、3つの変形突出部分21cもまた、同様の軌跡を描く。これにより、3つの変形突出部分21cによって、血液Sa、希釈液40A、あるいは第1検体血液DS1の全体を満遍なく攪拌することができる。
By arranging the three
図17〜図21は、本発明に係る液体攪拌方法、これに用いるカートリッジ、および液体攪拌システムの他の例を示している。これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。 FIGS. 17-21 has shown the other example of the liquid stirring method which concerns on this invention, the cartridge used for this, and a liquid stirring system. In these drawings, the same or similar elements as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the above embodiment.
図17および図18に示した例においては、試薬56が塗布された位置が、上述した実施形態と異なっている。図17に示すように、本実施形態においては、分析槽54において試薬56が変形容易壁21の内面21aに塗布されている。この場合、図18に示すように、攪拌アーム7が外面21bに押し当てられると、試薬56が塗布されていた部分が変形突出部分21cとなる。これにより、内面21aが盛り上がる過程において、試薬56を内面21aから積極的に剥離させる効果が期待できる。また、剥離した試薬56を変形突出部分21cによって確実に攪拌することができる。
In the example shown in FIGS. 17 and 18, the position where the
図19および図20は、分析槽54のさらに他の例を示している。図19に示すように、本実施形態の分析槽54には、図3および図17に示された反射膜55は設けられていない。また、本体1のうちすくなくとも分析槽54の天井面を形成する部分は、透明な樹脂によって形成されている。試薬56は、分析槽54の天井面に塗布されている。これと異なり、図17に示された例のように、試薬56が内面21aに塗布された構成であってもよい。
19 and 20 show still another example of the
図20は、上述した攪拌アーム7による攪拌を行った後に、光学的手法によってHb分析またはCRP分析を行う工程を示している。本実施形態においては、分析槽54の下方から照射された光Lが、変形容易壁21、試薬56とともに攪拌された第1検体血液DS1、本体1のうち分析槽54の天井面を形成する部分、を順に透過する。そして、この透過した光の光量が、分析槽54の上方に位置するように配置された受光手段によって測定されることにより、Hb分析またはCRP分析がなされる。
FIG. 20 shows a step of performing Hb analysis or CRP analysis by an optical method after stirring by the
図21は、攪拌アーム7についての他の例を示している。本実施形態においては、攪拌アーム7の回転軸が、変形容易壁21に対して垂直となる姿勢から傾けられている点が、上述した実施形態と異なっている。このような配置とすることにより、攪拌アーム7が回転すると、3つの突起73は円運動をしつつ、外面21bに対する接近離間を周期的に繰り返すこととなる。これにより、内面21aには、変形突出部分21cが出現し、円弧運動を行った後に消滅する、という現象が周期的に生じる。この結果、たとえば血液Saと希釈液40Aとが、旋回させられるとともに、上下方向に揺動させられることとなる。このように、3つの突起73の運動を、円運動を含むさらに複雑な運動とすることにより、たとえば、第1希釈槽42Aの深さが深い場合などに、攪拌を促進する効果が期待できる。
FIG. 21 shows another example of the
図22は、攪拌アーム7についてのさらに他の例を示している。本実施形態においては、攪拌アーム7は、複数の突起73と突起昇降器74とを備えている。複数の突起73は、変形容易壁21の略全域に当接するように配置されており、突起昇降器74によって個別に昇降自在に支持されている。突起昇降器74は、たとえばモータによる駆動力や電磁石による磁力を用いて、複数の突起73を定められた順序で昇降させる機構を有する。本実施形態においては、突起昇降器74によって複数の突起73を繰り返し昇降させる。このとき、たとえば第1希釈槽42Aの中央部分を中心とする円の周方向に沿って、複数の突起73を順に上昇させれば、第1検体血液DS1を擬似的に旋回させることが可能である。このような実施形態によっても、液体攪拌を適切に行うことができる。
FIG. 22 shows still another example of the
本発明に係る液体攪拌方法、これに用いるカートリッジ、および液体攪拌システムは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る液体攪拌方法、これに用いるカートリッジ、および液体攪拌システムの具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The liquid stirring method according to the present invention, the cartridge used therefor, and the liquid stirring system are not limited to the above-described embodiments. The specific configuration of the liquid stirring method according to the present invention, the cartridge used therefor, and the liquid stirring system can be varied in design in various ways.
攪拌アーム7の突起73の配置は、直径がことなる同心円の軌跡を描くものに限定されず、たとえば互いの軌跡が同一の円となる配置であってもよい。突起73の個数は4つ以上でも2つ以下でもよく、攪拌空間が極小である場合などは、1つであってもよい。突起73の外面21bに対する相対動は、円運動を含むことが好ましいが、これに限定されず、たとえばあらゆる方向に沿った往復動やこれらの組み合わせであってもよい。
The arrangement of the
本体1とシート2との組み合わせ構造の一部分によって本発明で言う攪拌空間と変形容易壁とを構成することのほかに、たとえば本体1とシート2に相当する部分を樹脂などを用いて一体成形してもよい。変形容易壁などの部分は、透明であっても不透明であってもよい。
In addition to constituting the stirring space and the easily deformable wall according to the present invention by a part of the combined structure of the
攪拌アーム7を変形容易壁21の外面21bに押し付ける方向は、鉛直方向上方に限定されるものではない。たとえば、鉛直方向に起立した変形容易壁21に対して水平方向に攪拌アーム7を押し付ける構成であってもよいし、鉛直方向下方に攪拌アーム7を押し付けてもよい。内面21aが攪拌すべき液体によって濡れる状態とされていれば、攪拌アーム7を押し付けることにより、液体攪拌を適切に行うことができる。
The direction in which the
本発明で言う変形突出部分生成手段は、変形容易壁の外面に押し当てるための突起を有する構成に限定されない。変形容易壁の一部を攪拌空間の内方に変形させる機能を有する構成であればよい。 The deformation | transformation protrusion part production | generation means said by this invention is not limited to the structure which has the processus | protrusion for pressing on the outer surface of an easily deformable wall. Any structure having a function of deforming a part of the easily deformable wall to the inside of the stirring space may be used.
本発明に係るカートリッジは、血液の計数などに限定されず、さまざまな試料液の分析に用いることができる。また、本発明に係るカートリッジは、分析部を備えないものであって、たとえば血球係数のための希釈試料液の調製のみに用いられる構成としてもよい。 The cartridge according to the present invention is not limited to the counting of blood and can be used for analysis of various sample solutions. In addition, the cartridge according to the present invention does not include an analysis unit, and may be configured to be used only for preparing a diluted sample solution for a blood cell coefficient, for example.
本発明に係る液体攪拌方法、これに用いられるカートリッジ、および液体攪拌システムは、血液の分析を目的としたものに限定されず、さまざまな液体とこれ以外の物質とを攪拌することを目的とすることができる。 The liquid stirring method according to the present invention, the cartridge used therefor, and the liquid stirring system are not limited to those intended for blood analysis, and are intended to stir various liquids and other substances. be able to.
A カートリッジ
B 分析装置
DS1 第1検体血液
H1〜H15 開口
S 血液
1 本体
2 シート
4 希釈手段
5A 第1分析部
5B 第2分析部
5C 第3分析部
5D 第4分析部
6A 第1流量計測部
6B 第2流量計測部
7 攪拌アーム(変形突出部分生成手段)
8 コネクタ
21 変形容易壁
21a 内面
21b 外面
21c 変形突出部分
40A 希釈液
42A 第1希釈槽(攪拌空間)
42B 第2希釈槽(攪拌空間)
43 血液計量手段
45 第1検体血液計量手段
46 バッファ槽
51 電極
52 細孔
54 分析槽(攪拌空間)
55 反射膜
56 試薬
61 幅広流路
62 電極
71 軸
72 ベース
73 突起
74 突起昇降器
A cartridge B analyzer DS1 first sample blood H1 to H15 opening
8
42B 2nd dilution tank (stirring space)
43 Blood measuring means 45 First specimen blood measuring means 46
55
Claims (16)
変形容易壁の内面を含む複数の内面によって規定された攪拌空間に、上記液体と、上記液体以外の物質とが収容された状態で、
上記変形容易壁を、その内面の一部が上記攪拌空間の内方に突出するように変形させるとともに、
上記内面の変形突出部分の位置を上記液体に対して順次変更することを特徴とする、液体攪拌方法。 A liquid stirring method for stirring a liquid and a substance other than the liquid,
In the stirring space defined by a plurality of inner surfaces including the inner surface of the easily deformable wall, the liquid and a substance other than the liquid are accommodated,
The deformable wall is deformed so that a part of the inner surface protrudes inward of the stirring space,
A liquid stirring method, wherein the position of the deformed protruding portion of the inner surface is sequentially changed with respect to the liquid.
上記液体以外の物質は、希釈液、乾燥試薬、血球成分、液状試薬のうち、上記液体として選択されたものと異なる物質が選択される、請求項1ないし6のいずれかに記載の液体攪拌方法。 The liquid is selected from blood, diluent, and liquid reagent,
The liquid stirring method according to any one of claims 1 to 6, wherein the substance other than the liquid is selected from a diluent, a dry reagent, a blood cell component, and a liquid reagent that are different from those selected as the liquid. .
上記攪拌空間を規定する複数の内面に含まれる内面を有する変形容易壁を備えており、
上記変形容易壁は、その内面の一部が上記攪拌空間の内方に突出するように変形させられることが可能とされていることを特徴とする、カートリッジ。 A cartridge having a stirring space for stirring a liquid and a substance other than the liquid,
Comprising an easily deformable wall having an inner surface included in a plurality of inner surfaces defining the stirring space;
The cartridge according to claim 1, wherein the easily deformable wall can be deformed so that a part of the inner surface protrudes inward of the stirring space.
上記開口をふさぐシートと、を備えており、
上記シートのうち上記開口をふさぐ部分が、上記変形容易壁とされている、請求項8または9に記載のカートリッジ。 A body having an opening;
A sheet for closing the opening,
The cartridge according to claim 8 or 9, wherein a portion of the sheet that closes the opening is the easily deformable wall.
上記変形容易壁を、その内面の一部が上記攪拌空間の内方に突出するように変形させるとともに、上記変形容易壁の変形突出部分の位置を順次変更させる変形突出部分生成手段を有する液体攪拌装置と、を備えることを特徴とする、液体攪拌システム。 A cartridge according to any of claims 8 to 11,
The liquid agitation having a deformed protruding portion generating means for deforming the deformable wall so that a part of the inner surface protrudes inward of the stirring space and sequentially changing the position of the deformed protruding portion of the easily deformable wall. A liquid agitation system.
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