JP2009121892A - 分析用デバイスとこれを使用する分析装置および分析方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】試料液が保持される測定スポット29の厚み方向の断面寸法を測定条件に応じて調整可能ではあるが、一例として1000〜3000μmで構成しているが、保持される試料液の液面よりも内周位置に流路の敷居28を設けて厚み方向の断面寸法(g3)を毛細管力によって液の通過を制限できる大きさ50〜300μmに制限したことを特徴とする。
【選択図】図10
Description
本発明の請求項4記載の分析用デバイスは、請求項2において、前記毛細管エリアよりも内周側の毛細管力の作用しないエリアに大気側と連通する空気孔を設けたことを特徴とする。
図1は本発明の実施の形態における分析用デバイス1を分析装置のロータ103の上にセットした状態を示し、図2は分析用デバイス1の前記ロータ103と接触している面を上側にして分解した状態を示している。
図3において、分析用デバイス1は、分析装置100の前記軸心102を中心に回転するロータ103の上に、ベース基板3とカバー基板4のうちのカバー基板4の側を下にして装着され、蓋101を閉じた状態で分析が行われる。
また、分析装置100には、分析用デバイス1内の希釈ユニット5を自動で開封する開封手段、具体的には、ロータ103にセットされた分析用デバイス1の開封ボタン6を操作できるように、ロータ103に上下運動ができるアームを設け、開封ボタン6を前記アームによって押し上げる機構を設けてもかまわない。
図7は分析用デバイス1の希釈ユニット開封部を示す。
図7(a)は開封ボタン6の取り付け位置を示す平面図、図7(b)は図7(a)のA−A断面図を示す。
分析用デバイス1は、注入口11に試料液を付着させることで、試料液を内部に形成された毛細管キャビティ17の毛細管力によって吸引させることができるため、指先などから血液を直接採取することができる。ここで、注入口11は、分析用デバイス1本体の一側面より軸心102の方向に突出した形状をしているため、注入口11以外の場所に指などが接触して血液が付着し、分析時に付着した血液が外部に飛散するのを防ぐという効果を有している。
図14は分析用デバイス1の構造をブロック図で表示したもので、分析用デバイス1の内部には、試料液を採取する試料液採取部150と、試料液を希釈する希釈液を保持する希釈液保持部151と、試料液採取部150から移送される試料液を保持し、溶液成分と固体成分とに遠心分離した後、所定量の固体成分を含む試料液を採取する分離部152と、希釈液保持部151から移送される希釈液を計量する希釈液計量部153と、分離部152から移送される試料液と希釈液計量部153から移送される希釈液を保持し、内部で混合した後、分析に必要な量に希釈溶液を計量する混合部154と、混合部154から移送される希釈溶液を分析試薬と反応させて測定する測定部155が形成されている。
分離部152は、試料液採取部150の下手側で図9に示すように、キャビティ12を介して毛細管キャビティ17と連通するように形成されて毛細管キャビティ17から遠心力によって移送される試料液を保持して遠心力によって試料液を溶液成分と固体成分とに分離する分離キャビティ18と、分離キャビティ18と希釈液計量部153との間に形成されて分離キャビティ18で分離された固体成分の一部が移送されて保持する第1の保持部としての計量流路23と、計量流路23と分離キャビティ18とを連結して分離キャビティ18内の試料液を移送する連結流路21と、分離キャビティ18と希釈液計量部153との間に形成されて連結流路21内で分離された試料液の溶液成分を優先的に保持して固体成分だけを計量流路23に移送させる溢流流路22と、分離された分離キャビティ18内の溶液成分が計量流路23に移送されるのを抑制するよう分離キャビティ18内に形成された毛細管キャビティ19と、分離キャビティ18を境に計量流路23と反対側に形成されて分離キャビティ18や連結流路21、溢流流路22内の分析に必要ない試料液を排出する連結流路24と、連結流路24経由で移送される不必要な試料液を保持する溢流キャビティ25,26とで構成される。図11に示すE−E位置の断面の拡大図を示す図12(e)のように、溢流キャビティ25,26は連通しており、さらに、遠心力の発生時の回転の外周部の毛細管エリアとしての溢流キャビティ26は、厚み方向の断面寸法(g1)が内周部の溢流キャビティ25の厚み方向の断面寸法(g2)よりも小さくて毛細管力の作用する大きさに形成されている。
ここで、連結流路15、溢流流路16の厚み方向の断面寸法を50〜300μm、敷居28の厚み方向の断面寸法(g3)も50〜300μmで構成しているが、毛細管力によって液の通過を制限できる寸法であればよい。
なお、図15〜図22はロータ103にセットされた分析用デバイス1をロータ103の表面側から見た状態で図示されており、軸心102に対して回転方向C1が図1における左回転、軸心102に対して回転方向C2が図1における右回転を示している。
− 工程1 −
図15(a)において、試料液である血液は、穿刺された指先などから分析用デバイス1の注入口11を介して毛細管キャビティ17の毛細管力によって、毛細管キャビティ17内が充填されるまで採取される。ここでは、毛細管キャビティ17の隙と対向面積によって決まる体積によって試料液、例えば約10μLの血液を計量できる構成としているが、分析に必要な量に応じて毛細管キャビティ17の形状寸法を規定し、採取できる容量を調整してもかまわない。
− 工程2,工程3 −
希釈ユニット5の開封が終了した後、ロータ103を回転(C2で示す右回転・3000rpm)させることで毛細管キャビティ17の内の血液と希釈液は、図15(b)に示すように分離キャビティ18へ移送され、希釈ユニット5内の希釈液は保持キャビティ14へ移送される。ここで、血液を希釈して血球中の測定成分を取り出す際に、個人差を有するヘマトクリット値(血液中に含まれる血球成分の比率)の影響による希釈のばらつきを低減させるために、分離キャビティ18へ移送された血液を遠心力によって血漿成分と血球成分とに分離し、外周部の高ヘマトクリット血液を採取して希釈することで、希釈のばらつきを低減している。
この実施の形態の毛細管キャビティ19は、分離キャビティ18内の左側の側面に接して形成されているが、分離キャビティ18内の右側の側面に接して形成しても同様である。毛細管キャビティ19の一端は、図16(a)に示すように分離キャビティ18内に保持される試料液に浸かるように試料液57の液面より外周位置まで形成されている。
ロータ103の前記回転(C2で示す右回転・3000rpm)を停止させて静止した後に、図17(a)からロータ103を回転(C2で示す右回転・2000rpm)させることによって、計量流路23で保持されていた必要量の血球成分57bと保持キャビティ14の希釈液が操作キャビティ30に流れ込んで混合されて希釈され、余分な血球成分57bは図17(b)に示すように溢流キャビティ26に保持される。そして光学測定手段109は、分析用デバイス1の測定スポット29の希釈液が、レーザー光源105とフォトディテクタ106の間に介在するタイミングで読み取りを行うリファレンス測定を実施する。このときには、レーザー光源105の波長を535nmと625nmに切り換えてリファレンス測定している。
次に、分析用デバイス1を図18(a)に示す60°付近の位置にして、±1mm程度の揺動を分析用デバイス1に与えるようにモータ104を1000rpmの周波数で制御して希釈液を攪拌する。
その後に、分析用デバイス1を図18(b)に示す180°付近の位置にして、±1mm程度の揺動を分析用デバイス1に与えるようにモータ104を1000rpmの周波数で制御して希釈液を攪拌する。
次に、分析用デバイス1を図19(a)に示す300°付近の位置にして、±1mm程度の揺動を分析用デバイス1に与えるようにモータ104を1000rpmの周波数で制御して、操作キャビティ30の希釈後の血球成分57b(希釈溶液)を、連結部59を介して保持キャビティ32に揺動移送する。
次に、分析用デバイス1をロータ103を回転(C2で示す右回転・2000rpm)させることによって、図19(b)に示すように保持キャビティ32から連結流路34を介して保持キャビティ35に規定量の希釈溶液が移送される。保持キャビティ35へ移送される希釈溶液が所定量を越えた分は溢流流路36を介して溢流キャビティ27へ溢流し、保持キャビティ35には規定量の希釈溶液60だけが保持される。
ロータ103の前記回転(C2で示す右回転・2000rpm)を停止させて静止することによって、図20(a)に示すように保持キャビティ35の希釈溶液が連結流路37に呼び水され、さらに図20(a)からロータ103を回転(C1で示す左回転・2000rpm)させることによって、保持キャビティ35に保持された規定量の希釈溶液が、連結流路37を介して測定スポット38に移送され、測定スポット38に予め担持されている変性試薬を溶解する。
その後、図20(b)に示す180°付近の位置において、±1mm程度の揺動を分析用デバイス1に与えるようにモータ104を1000rpmの周波数で制御して、分析用デバイス1の測定スポット38の第1反応液61を攪拌する。
次に、分析用デバイス1を静止させて第1反応液61を変性反応させた後に、ロータ103を回転(C1で示す左回転・1500rpm)させて第1測定を実施する。
次に、分析用デバイス1を図21(a)に示す60°付近の位置にして、±1mm程度の揺動を分析用デバイス1に与えるようにモータ104を1500rpmの周波数で制御することによって、測定スポット38に保持された第1反応液61が毛細管キャビティ39に毛細管移送されて、毛細管キャビティ39には規定量の第1反応液61が保持される。
次に、ロータ103を回転(C1で示す左回転・2000rpm)させることによって、毛細管キャビティ39から連結流路41を介して測定スポット43に第1反応液61が流入し、測定スポット43に予め担持されているラテックス試薬を溶解する。
その後、図21(b)に示す180°付近の位置において、±1mm程度の揺動を分析用デバイス1に与えるようにモータ104を1000rpmの周波数で制御して、分析用デバイス1の測定スポット43の第2反応液62を攪拌する。
次に、分析用デバイス1を静止させて第2反応液62を抗原抗体反応させた後に、ロータ103を回転(C1で示す左回転・1500rpm)させて第2測定を実施する。
次に、分析用デバイス1を図22(a)に示す60°付近の位置にして、±1mm程度の揺動を分析用デバイス1に与えるようにモータ104を1500rpmの周波数で制御して第2反応液62を毛細管キャビティ44に毛細管移送する。
その後、ロータ103を回転(C1で示す左回転・2000rpm)させることによって、毛細管キャビティ44に保持された規定量の第2反応液62が、連結流路45を介して測定スポット46に流入し、測定スポット46に担持されている凝集試薬を溶解する。
その後、図22(b)に示す180°付近の位置において、±1mm程度の揺動を分析用デバイス1に与えるようにモータ104を1000rpmの周波数で制御して、分析用デバイス1の測定スポット46の第3反応液63を攪拌する。
次に、分析用デバイス1を静止させて第3反応液63を凝集反応させた後に、ロータ103を回転(C1で示す左回転・1500rpm)させて第3測定を実施する。
また、測定スポット38と毛細管キャビティ39の部分では、測定スポット38が操作キャビティであり、毛細管キャビティ39が受容キャビティである。
上記の実施の形態では、分析用デバイス1の測定スポット38,43,46における反応物を読み取るアクセス手段は、測定スポット38,43,46における反応物としての反応液に光学的にアクセスして読み取りを実行したが、測定スポット38,43,46の少なくとも何れかの測定スポットの反応物に静電結合または電磁結合して非接触に電気的にアクセスして読み取ったり、測定スポット38,43,46の少なくとも何れかの測定スポットに電極を設けておき、この電極を介して測定スポットの反応物に電気的にアクセスして読み取ったりすることもできる。前記反応物とは、液体であっても、固体であっても、ゼリー状やゲル状などの半固形物であっても同様である。
2 保護キャップ
3 ベース基板
4 カバー基板
5 希釈ユニット
6 開封ボタン
7 開封孔
8 ピン
9 排出孔
10 アルミシール
11 注入口
12,13 キャビティ
14 保持キャビティ(第2の保持部)
15 連結流路
16 溢流流路
17 毛細管キャビティ
18 分離キャビティ
19 毛細管キャビティ
20a,20b1,20b2,20c〜20i 空気孔
21,24 連結流路
22 溢流流路
23 計量流路(第1の保持部)
g1 連結流路21の厚み方向の断面寸法
g2 溢流流路22の厚み方向の断面寸法
w1 連結流路21の流れ方向と交差する方向の幅
w2 溢流流路22の流れ方向と交差する方向の幅
25,27 溢流キャビティ
26 溢流キャビティ(毛細管エリア)
28 敷居
29 測定スポット
30 操作キャビティ(第3の保持部)
31 リブ
32 保持キャビティ(第4の保持部,受容キャビティ)
33 毛細管部
34 連結流路
35 保持キャビティ
36 溢流流路
37 連結流路
38 測定スポット(操作キャビティ)
39 毛細管キャビティ(受容キャビティ)
40 毛細管キャビティ(第2の連結部)
41 連結流路(連結部)
42 リブ
43 測定スポット(操作キャビティ)
44 毛細管キャビティ(受容キャビティ)
45 連結流路
46 測定スポット
56 親水処理位置
57 血液
57a 血漿成分
57b 血球成分
58 キャビティ
59 連結部
61 第1反応液
62 第2反応液
63 第3反応液
64 毛細管キャビティ(第3の連結部)
100 分析装置
101 蓋
102 軸心
103 ロータ
104 モータ
105 レーザー光源
106 フォトディテクタ
107 回転駆動手段
108 制御手段
109 光学測定手段
110 演算部
111 表示部
150 試料液採取部
151 希釈液保持部
152 分離部
153 希釈液計量部
154 混合部
155 測定部
C1 左回転
C2 右回転
θ 傾斜角度
Claims (6)
- 試料液を遠心力によって測定スポットに向かって移送するマイクロチャネル構造を有し、前記測定スポットにおける試料にアクセスする読み取りに使用される分析用デバイスであって、
試料液が保持される測定スポットまたは余剰分を保持する溢流キャビティに、保持される試料液の液面よりも前記遠心力の発生時の回転の内周位置に流路の敷居を設けて厚み方向の断面寸法を毛細管力の作用する大きさに制限した
分析用デバイス。 - 試料液を遠心力によって測定スポットに向かって移送するマイクロチャネル構造を有し、前記測定スポットにおける試料にアクセスする読み取りに使用される分析用デバイスであって、
試料液が保持される測定スポットまたは余剰分を保持する溢流キャビティは、厚み方向の断面寸法が前記遠心力の発生時の回転の内周部よりも外周部が小さくて毛細管力の作用する大きさに制限されている毛細管エリアを設けた
分析用デバイス。 - 前記敷居よりも内周側の毛細管力の作用しないエリアに大気側と連通する空気孔を設けた
請求項1に記載の分析用デバイス。 - 前記毛細管エリアよりも内周側の毛細管力の作用しないエリアに大気側と連通する空気孔を設けた
請求項2に記載の分析用デバイス。 - 試料液を採取した請求項1または請求項2に記載の分析用デバイスがセット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、
前記回転駆動手段によって移送された溶液に基づく前記分析用デバイス内の試料にアクセスして分析する分析手段とを備え、
前記回転駆動手段の回転によって試料液を前記測定スポットおよび前記溢流キャビティへ移送できるよう構成した
分析装置。 - 請求項1または請求項2に記載の分析用デバイスを用いた分析方法であって、
前記分析用デバイスを回転させて前記分析用デバイスに点着された試料液の少なくとも一部を測定スポットへ移送し、それ以外の試料液を溢流キャビティへ移送するステップと、
前記移送された試料液と試薬を混合するステップと、
前記分析用デバイスを回転させて読み取り位置に前記測定スポットが介在するタイミングに前記測定スポットの試料にアクセスするステップと
を有する分析方法。
Priority Applications (10)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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