JP2009236504A

JP2009236504A - 分析装置

Info

Publication number: JP2009236504A
Application number: JP2008079414A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Fujii; 善之藤井
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2009-10-15

Abstract

【課題】開閉蓋の開閉動作に伴って光学測定手段の光軸のずれが無く、測定精度の向上が期待できる分析装置を提供することを目的とする。
【解決手段】ターンテーブル（１０１）にセットされた分析用デバイス（１）に設けられている測定セル（１２１）を横切るように分析装置本体（１００）に取り付けられた光学測定手段（１０９）と、光学測定手段（１０９）の読み取り結果に基づいて特定成分を検出する演算部（１１０）とを設け、光学測定手段（１０９）を、開閉蓋（１０３）の支持軸（１１４）とターンテーブル（１０１）の中心との間の範囲に配置したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、生物などから採取した液体の分析に使用する分析用デバイスなどがセットされる分析装置に関する。

従来、生物などから採取した液体を分析する方法として、液体流路を形成した分析用デバイスを用いて分析する方法が知られている。分析用デバイスは、回転装置を使って流体の制御をすることが可能であり、遠心力を利用して、試料液の希釈、溶液の計量、固体成分の分離、分離された流体の移送分配、溶液と試薬の混合等を行うことができるため、種々の生物化学的な分析を行うことが可能である。

遠心力を利用して溶液を移送する分析用デバイスは特許文献１などに記載されている。
分析用デバイスが着脱自在にセットされ、セットされた分析用デバイスを回転駆動する分析装置として、図９〜図１２の構成を考えることができる。

これは図９に示すように、開閉蓋１０３を閉じた状態で分析用デバイス１をクランパ１１６とで挟持し、ターンテーブル１０１を回動させて前記試料液を分析用デバイス１の内部で移送して分析、または遠心分離する。開閉蓋１０３は支持軸１１４の回りに回動して開閉できる。図１０と図１１は開閉蓋１０３を開いた状態を示している。８はターンテーブル１０１の回転中の軸心を示している。

ここでは分析装置本体１００に発光部１１２が取り付けられ、開閉蓋１０３に受光部１１３が取り付けられており、図９と図１２に示すように分析状態では、発光部１１２から出斜されて分析用デバイス１の測定セルを通過した光を受光部１１３で検出するように構成されている。１０６は回転テーブル１０１を回転駆動する回転駆動手段、１０８は制御手段で、ターンテーブル１０１の回転速度や回転方向、および発光部１１２と受光部１１３とで構成される光学測定手段１０９の測定タイミングなどを制御している。受光部１１３で検出された信号は演算部１１０で処理して測定結果が表示部１１１によって表示される。
特表平７−５００９１０号公報（図１）

しかし、光学測定手段１０９の受光部１１３を開閉蓋１０３の側に設けた構成では、開閉蓋１０３の開閉動作に伴って光学測定手段１０９の光軸がずれた場合には測定精度が低下する問題がある。

本発明は、開閉蓋１０３の開閉動作に伴って光学測定手段１０９の光軸のずれが無く、測定精度の向上が期待できる分析装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１記載の分析装置は、試料液をセットした分析用デバイスをターンテーブルにセットし、前記ターンテーブルを回動させて前記試料液を分析用デバイス内で移送して分析する分析装置であって、一端を支持軸として回動して分析装置本体に取り付けられ前記ターンテーブルが露出する開放位置と前記ターンテーブルにセットされた分析用デバイスを覆う閉鎖位置とに動く開閉蓋と、受光部と発光部から成り前記ターンテーブルにセットされた分析用デバイスに設けられている測定セルを横切るように前記分析装置本体に取り付けられた光学測定手段と、前記光学測定手段の読み取り結果に基づいて特定成分を検出する演算部とを設け、前記光学測定手段を、前記開閉蓋の前記支持軸と前記ターンテーブルの中心との間の範囲に配置したことを特徴とする。

本発明の請求項２記載の分析装置は、請求項１において、前記光学測定手段を、セットされた前記分析用デバイスの内周位置の測定セルと外周位置の測定セルとに対応して取り付けるとともに、前記開閉蓋の前記支持軸と前記ターンテーブルの中心とを最短で結ぶ中心線に対して、内周位置の測定セルに対応して取り付けた前記光学測定手段を、外周位置の測定セルに対応して取り付けた前記光学測定手段よりも近づけて配置したことを特徴とする。

本発明の請求項３記載の分析装置は、請求項１において、前記光学測定手段を、セットされた前記分析用デバイスの内周位置の測定セルと外周位置の測定セルとに対応して取り付けるとともに、内周位置の測定セルに対応して取り付けた前記光学測定手段と、外周位置の測定セルに対応して取り付けた前記光学測定手段とを、前記ターンテーブルの回転方向に交互に配置したことを特徴とする。

本発明の請求項４記載の分析装置は、請求項１において、分析用デバイスの位相を読み取るフォトリフレクタを前記受光部の受光エリアから外れた位置に配置したことを特徴とする。

本発明の請求項５記載の分析装置は、請求項１において、非接触式の温度センサを分析デバイスの表面温度検出可能な位置で、かつ開閉蓋の開閉側端面と前記ターンテーブルの間となる位置に配置したことを特徴とする。

この構成によれば、分析装置本体の側に光学測定手段を設け、ターンテーブルにセットした分析用デバイスの一部が光学測定手段の発光部と受光部との間に介在するように構成したため、開閉蓋の開閉に伴って光学測定手段の光軸のずれが発生しないので、長期間にわたって安定した分析精度を維持できる。

本発明の実施の形態を図１〜図８に基づいて説明する。
なお、図９〜図１２と同じ構成には同一の符号を付けて説明する。
（実施の形態１）
図１と図２は開閉蓋１０３を開放位置にして分析用デバイス１をターンテーブル１０１にセットする際の状態を示している。

開閉蓋１０３の一端は支持軸１１４によって分析装置本体１００に回動自在に支持されている。光学測定手段１０９は、発光部１１２と受光部１１３とを対向配置して一般的なフォトインタラプタに見られるように一体化して構成したものである。この光学測定手段１０９を支持軸１１４とターンテーブル１０１の軸心８との間の分析装置本体１００に取り付けている。発光部１１２は、受光部１１３と比較して高さが有り、また、分析用デバイス１との位置関係を最適化するために分析用デバイス１との間にスペースが必要であるため、開閉蓋１０３の操作性の考慮し、発光部１１２を分析用デバイス１の底面側に、受光部１１３を分析用デバイス１の天面側に配置している。

分析用デバイス１は、試料液飛散防止用の保護キャップ２と、微細な凹凸形状を表面に有するマイクロチャネル構造が形成されたベース基板３と、ベース基板３の表面を覆うカバー基板４などの部品で構成されている。ベース基板３とカバー基板４は接合され、この接合された状態のものに保護キャップ２が取り付けられている。

ベース基板３の上面に形成されている数個の凹部の開口をカバー基板４で覆うことによって、複数の収容エリアとその収容エリアの間を接続する流路などが形成されている。収容エリアのうちの必要なものには各種の分析に必要な試薬が予め担持されている。

分析装置は、分析用デバイス１を透過した光を測定する光学的測定方法によって試料液の分析を行うため、ベース基板３およびカバー基板４の材料としては、ＰＣ、ＰＭＭＡ、ＡＳ、ＭＳなどの透明性が高い樹脂が望ましい。

ベース基板３とカバー基板４との接合は、前記収容エリアに担持された試薬の反応活性に影響を与えにくい方法が望ましく、接合時に反応性のガスや溶剤が出にくい超音波溶着やレーザー溶着などが望ましい。

図３は分析用デバイス１をターンテーブル１０１にセットして開閉蓋１０３を閉じた状態を示している。分析用デバイス１は、軸心８を中心に回転するターンテーブル１０１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の側を下にしてセットされるとともに、セットされた分析用デバイス１の一部が、発光部１１２と受光部１１３との間に介在している。１２１は測定セルを示している。

開閉蓋１０３には、保持板１１５を介してクランパ１１６が保持されている。また、開閉蓋１０３には、クランパ１１６を押圧する付勢手段としての板バネ１１７が設けられており、ターンテーブル１０１に分析用デバイス１をセットした後に、ターンテーブル１０１の回転させる前に分析装置の開閉蓋１０３を図３に示すように閉じると、ターンテーブル１０１の回転の軸心８の軸上で板バネ１１７がクランパ１１６に接触して、板バネ１１７の付勢力によってクランパ１１６がターンテーブル１０１の側に押し出されて、クランパ１１６とターンテーブル１０１とで分析用デバイス１を挟持して、分析用デバイス１と一体にターンテーブル１０１が高速回転する。

この実施の形態の回転駆動手段１０６は、ターンテーブル１０１を介して分析用デバイス１を軸心８の回りに任意の方向に所定の回転速度で回転させるだけではなく、所定の停止位置で軸心８を中心に所定の振幅範囲、周期で左右に往復運動をさせて分析用デバイス１を揺動させることができるように構成されている。ここでは回転駆動手段１０６としてモータ１０４を使用してターンテーブル１０１を軸心８の回りに回転させている。

なお、ここでは分析用デバイス１の回転動作と揺動動作を１つの回転駆動手段１０６で行う構成としているが、回転駆動手段１０６の負荷を軽減させるために、揺動動作用の駆動手段を別に設けてもかまわない。具体的には、ターンテーブル１０１の上にセットした分析用デバイス１に対して、モータ１０４とは別に用意したバイブレーションモータなどの加振手段を、直接または間接的に接触させることによって分析用デバイス１を揺動させて分析用デバイス１内の溶液に慣性力を付与する。

このように発光部１１２と受光部１１３を、分析装置本体１００の側に設け、ターンテーブル１０１にセットした分析用デバイス１の一部が発光部１１２と受光部１１３との間に介在するように構成したため、開閉蓋１０３の開閉に伴って光学測定手段１０９の光軸のずれが発生しないので、演算部１１０と表示部１１１を介して長期間にわたって安定した分析精度を維持することができる。

図４（ａ）（ｂ）（ｃ）は測定セルが分析用デバイス１の単一の円周上だけでなく、異なる円周上に測定セルが設けられている場合の具体例を示している。
１０９ａ，１０９ｂは分析用デバイス１における内周位置の測定セルに対応して取り付けた第１，第２の光学測定手段、１０９ｃ，１０９ｄは分析用デバイス１における外周位置の測定セルに対応して取り付けた第３，第４の光学測定手段である。

図４（ａ）では、開閉蓋１０３の支持軸１１４とターンテーブル１０１の軸心８とを最短で結ぶ中心線１１９に対して、第１，第２の光学測定手段１０９ａ，１０９ｂを、第３，第４の光学測定手段１０９ｃ，１０９ｄよりも近づけて配置している。

図４（ｂ）では、中心線１１９に対して、第３，第４の光学測定手段１０９ｃ，１０９ｄを、第１，第２の光学測定手段１０９ａ，１０９ｂよりも近づけて配置している。
この図４（ａ）（ｂ）を比べて分かるように、ターンテーブル１０１の軸心８と第１〜第４の光学測定手段１０９ａ〜１０９ｄのパッケージ先端との距離：Ｌ１，Ｌ２は、
Ｌ１＞Ｌ２
で、図４（ａ）の配置の方が、第１〜第４の光学測定手段１０９ａ〜１０９ｄの外装のライン１２０を、開閉蓋１０３によって開放された開口面の奥側、つまり、ターンテーブル１０１の軸心８から見て開閉蓋１０３の支持軸１１４に近づけることができ、分析用デバイス１をターンテーブル１０１にセットする場合の操作性は、図４（ａ）の配置を採用した方が図４（ｂ）の配置の場合よりも良好である。

図４（ｃ）では、第１〜第４の光学測定手段１０９ａ〜１０９ｄを、ターンテーブル１０１の回転方向に対して、第３の光学測定手段１０９ｃ，第１の光学測定手段１０９ａ，第４の光学測定手段１０９ｄ，第２の光学測定手段１０９ｂと交互に配置されている。この場合、ターンテーブル１０１の軸心８と第１〜第４の光学測定手段１０９ａ〜１０９ｄとの距離：Ｌ３は
Ｌ３＞Ｌ１＞Ｌ２
で、図４（ｃ）の配置を採用した方が図４（ａ）の配置の場合よりも操作性が更に良好である。

なお、上記の実施の形態では光学測定手段１０９の発光部１１２と受光部１１３を一部品としたものを光学測定手段１０９，１０９ａ〜１０９ｄとして説明したが、この光学測定手段１０９，１０９ａ〜１０９ｄは、発光部１１２と受光部１１３を分析装置本体１００に別々に組み付けて構成した場合も含まれている。

（実施の形態２）
図５と図６は本発明の（実施の形態２）を示す。
実施の形態２では、図５に示すように分析用デバイス１の位相を読み取るフォトリフレクタ１１８を受光部１１３の受光エリア１２２から外れた位置に追加している。その他の構成は実施の形態１と同じである。

実施の形態２の構成において、分析用デバイス１の上に位相読み取り用のマークを設けたり、保護キャップ２に低反射の材料を用いたりすることで反射率に差が出るようにし、その反射率の差をフォトリフレクタ１１８で検出することで光学測定手段１０９に対して分析用デバイス１がどの位置にあるかを読み取っている。

これにより、演算部１１０の演算処理の簡易化や発光部１１２の発光時間の最適化を行うことができ、測定回数に対する発光部１１２の寿命を延ばすことができる。発光部１１２とフォトリフレクタ１１８との位置が近いとフォトリフレクタ１１８からの発光が受光部１１３に届きノイズとなるため、分析精度に影響を与えてしまう。

そこで図６に示すように、受光部１１３の受光エリア１２２からフォトリフレクタ１１８の位置を外すことで、分析精度への影響を排除している。１２３ａ，１２３ｂはアパーチャーで、発光部１１２と分析用デバイス１の間にあるアパーチャー１２３ａは、受光部１１３へ入射してくる光を制限するために用いている。また、フォトリフレクタ１１８を開閉蓋１０３の側ではなく、固定側（分析用デバイス１の底面側）に配置することで開閉蓋１０３の開閉に伴うフォトリフレクタ１１８の位置ずれを回避し、位置精度を確保できる。

（実施の形態３）
図７と図８は本発明の（実施の形態３）を示す。
この実施の形態３では図７に示すように、非接触式の温度センサ１２４を分析用デバイス１の表面温度検出可能な位置で、かつ開閉蓋１０３の開閉側端面とターンテーブル１０１の間となる位置に追加している。その他の構成は実施の形態１と同じである。ここで、開閉蓋１０３の開閉側端面とは、開閉蓋１０３の開閉を支持している支持軸１１４の側を開閉蓋１０３によって開閉されるエリアの奥側とした場合に、開閉蓋１０３によって開閉されるエリアの手前側を意味しており、温度センサ１２４は、開閉蓋１０３によって開閉されるエリアの手前側で、ターンテーブル１０１の中心を通る線１２５との間に設けられている。

非接触式の温度センサを用いて分析用デバイス１の表面温度を検出することで、溶液と試薬の反応に際し、反応時間の予測や分析結果の補正等に用いることができる。
また、溶液と酵素系試薬の反応を行う分析用デバイス１においては、図示しないヒータ等を用い温度制御を行った際の分析用デバイス１の表面温度確認に利用できる。

非接触式の温度センサを開閉蓋の開閉側端面とターンテーブル１０１の間となる位置に配置することで、光学測定手段１０９の配置を妨げないので、分析用デバイス１をターンテーブル１０１にセットする場合の操作性が良好である。

また、非接触式の温度センサの温度検出範囲は一定の広がり角を持っているため、固定位置の位置精度が確保されないと検出範囲が分析用デバイス１を外れ温度検出精度が確保されない可能性がある。そのため、開閉蓋１０３にではなく、分析装置本体１００に温度センサ１２４を取り付けている。

なお、温度センサ１２４は、一般的には赤外線の量から物体の温度を測定する方式のセンサで、焦電型赤外線センサと熱型赤外線センサなどあるが、分析用デバイス１の温度検出には精度が必要であり、熱型赤外線センサが望ましい。

また、図８に示すように、非接触温度センサ１２４と実施の形態２に記載のフォトリフレクタ１１８を同時に搭載してもよい。

本発明は、生物などから採取した液体の成分分析に使用する分析用デバイスの移送制御手段として有用である。

本発明の実施の形態１において開閉蓋を開放して分析用デバイスを分析装置にセットする際の断面図図１の外観斜視図同実施の形態の開閉蓋を閉じた分析中の断面図同実施の形態の光学測定手段の配置例を示す平面図本発明の実施の形態２の外観斜視図同実施の形態の受光部の光路と温度センサの配置を示す断面図本発明の実施の形態３の外観斜視図更に別の実施の形態の外観斜視図比較例において開閉蓋を閉じた分析中の断面図同比較例において開閉蓋を開放して分析用デバイスを分析装置にセットする際の断面図図１０の外観斜視図一般的な分析装置の信号処理回路の構成図

符号の説明

１分析用デバイス
２保護キャップ
３ベース基板
４カバー基板
８ターンテーブルの軸心
１００分析装置本体
１０１ターンテーブル
１０３開閉蓋
１０４モータ
１０６回転駆動手段
１０８制御手段
１０９光学測定手段
１０９ａ，１０９ｂ第１，第２の光学測定手段
１０９ｃ，１０９ｄ第３，第４の光学測定手段
１１０演算部
１１１表示部
１１２発光部
１１３受光部
１１４支持軸
１１５保持板
１１６クランパ
１１７板バネ
１１８フォトリフレクタ
１１９支持軸１１４と軸心８とを最短で結ぶ中心線
１２０外装のライン
１２１測定セル
１２２受光部の受光エリア
１２３ａ，１２３ｂアパーチャー
１２４温度センサ
１２５ターンテーブルの中心を通る線

Claims

試料液をセットした分析用デバイスをターンテーブルにセットし、前記ターンテーブルを回動させて前記試料液を分析用デバイス内で移送して分析する分析装置であって、
一端を支持軸として回動して分析装置本体に取り付けられ前記ターンテーブルが露出する開放位置と前記ターンテーブルにセットされた分析用デバイスを覆う閉鎖位置とに動く開閉蓋と、
受光部と発光部から成り前記ターンテーブルにセットされた分析用デバイスに設けられている測定セルを横切るように前記分析装置本体に取り付けられた光学測定手段と、
前記光学測定手段の読み取り結果に基づいて特定成分を検出する演算部と
を設け、前記光学測定手段を、前記開閉蓋の前記支持軸と前記ターンテーブルの中心との間の範囲に配置した
分析装置。
前記光学測定手段を、セットされた前記分析用デバイスの内周位置の測定セルと外周位置の測定セルとに対応して取り付けるとともに、
前記開閉蓋の前記支持軸と前記ターンテーブルの中心とを最短で結ぶ中心線に対して、内周位置の測定セルに対応して取り付けた前記光学測定手段を、外周位置の測定セルに対応して取り付けた前記光学測定手段よりも近づけて配置した
請求項１記載の分析装置。
前記光学測定手段を、セットされた前記分析用デバイスの内周位置の測定セルと外周位置の測定セルとに対応して取り付けるとともに、
内周位置の測定セルに対応して取り付けた前記光学測定手段と、外周位置の測定セルに対応して取り付けた前記光学測定手段とを、前記ターンテーブルの回転方向に交互に配置した
請求項１記載の分析装置。
分析用デバイスの位相を読み取るフォトリフレクタを前記受光部の受光エリアから外れた位置に配置した
請求項１記載の分析装置。
非接触式の温度センサを分析デバイスの表面温度検出可能な位置で、かつ開閉蓋の開閉側端面と前記ターンテーブルの間となる位置に配置した
請求項１記載の分析装置。