JP2010025645A - 分析用デバイスと分析方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化できる分析用デバイスを提供することを目的とする。
【解決手段】分析対象の試料液を収容する液体収容室（９）と第１，第２の計量室（１０ａ，１０ｂ）を第１，第２の連結通路（１３ａ，１３ｂ）によって連結し、第１，第２の計量室（１０ａ，１０ｂ）とこの間に配置された溢流室（１１）とを第１，第２の毛細管通路（１７ａ，１７ｂ）によって連結し、第１，第２の計量室（１０ａ，１０ｂ）と第１，第２の測定セル（１２ａ，１２ｂ）とをサイフォン形状の連結流路（１５ａ，１５ｂ）を介して連結したことを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、回転駆動式の分析用デバイスに関するものであり、より詳細には、生物学的流体の測定に使用する分析用デバイスにおける生物学的流体の計量に関する。

従来、生物学的流体を分析する方法として液体流路を形成したマイクロデバイスを用いて分析する方法が知られている。マイクロ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の計量、細胞質材料の分離、分離された流体の移送分配などを行うことができ、種々の生物化学的な分析を行うことができる。

遠心力を利用して試料を計量する分析用デバイスが、特許文献１に記載されている。これは図１２〜図１５に示すように構成されている。
図１２は本発明の分析用デバイスを示す。また、図１３はその要部であるマイクロチャネルが形成されたベース基板を示す。

図１２において分析用デバイスは、マイクロチャネル４ａ，４ｂを有するベース基板１と、ベース基板１の開口部を閉塞するカバー基板２と、接着層３で構成されている。
ベース基板１に形成されるマイクロチャネル４ａ，４ｂは、図１３に示すような凹凸のあるマイクロチャネルパターンを射出成形により作製しており、分析する試料液を分析用デバイスに注入し、遠心力と毛細管力を利用して流体移動をさせることが可能となっている。図１４において点Ｏは、分析実行時の分析用デバイスの回転中心を示している。

測定時中の分析用デバイスには、マイクロチャネル４ａ内に試料液と試薬とを反応させた反応溶液５が充填され、反応溶液５は試料液と試薬の反応の割合で吸光度が変化する。そこで、光源部６からマイクロチャネル４ａに透過光を照射し、受光部７にてその透過光の光量を測定することで、反応溶液５を透過した光量の変化を測定して反応状態を分析できる。

この分析用デバイスのマイクロチャネル構成および試料液の移送プロセスについて説明する。
図１４は分析用デバイスのマイクロチャネル構成を示す平面図である。また、図１５（ａ）〜図１５（ｄ）は分析用デバイスの移送プロセスを示す。

図１３と図１４に示すようにマイクロチャネル構成は、試料液を注入／収容するための液体収容室９と、試料液を一定量計量し保持する計量室１０と、計量室１０の容量よりも過剰な容量の試料液を受容するための溢流室１１と、計量室１０で計量された試料液を移送させて試薬と反応させ吸光度を測定するための測定セル１２とで構成されている。

液体収容室９は計量室１０と連結通路１３を介して連結されており、注入口８から液体収容室９に図１５（ａ）に示すように試料液を注入／収容し、分析用デバイスを回転させることで、図１５（ｂ）に示すように試料液を計量室１０に移送することができる。

計量室１０は、計量室１０より回転半径方向の内方に配置された溢流室１１の流入口１６に、計量室１０の回転半径方向の最内方に位置する溢流口１４から毛細管流路１７で連結されている。また計量室１０は、計量室１０の回転半径方向の最外方に位置する場所から連結通路１５を介して測定セル１２に連結されている。溢流室１１には試料液が流入しやすいように空気孔１８が設けられており、測定セル１２にも試料液が連結通路１５を流れやすいように空気孔１９が設けられている。

連結通路１５は、分析用デバイスの回転中心から溢流室１１の流入口１６と、毛細管流路１７の界面までの距離より内方に配置される曲管を備えたサイフォン形状である。
このように計量室１０と測定セル１２を連結することで、液体収容室９内に収容された試料液を分析用デバイスの回転によって計量室１０に移送・充填させても、図１５（ｂ）に示すように、連結通路１５内の試料液は、分析用デバイスの回転中心から溢流室１１の流入口１６と、毛細管流路１７の界面までの回転半径方向の距離に相当する位置までしか充填されない。

計量室１０の充填完了後に分析用デバイスを停止させると連結通路１５内は毛細管力が働き、図１５（ｃ）に示すように測定セル１２の入口まで試料液で満たされる。このとき、試料液は測定セル１２の深さが深く、毛細管力が連結通路１５の毛細管力に比べて極めて小さいため、測定セル１２内には流入しない。

連結通路１５が満たされた後、分析用デバイスを再度回転させることで計量室１０内に保持されている試料液は、図１５（ｄ）に示すように、サイフォン効果で測定セル１２に移送される。

計量室１０を構成する壁面のうち、分析用デバイスの回転半径方向の内側に位置する壁面の形状が、計量室１０の連結通路１３の付近から溢流口１４の付近にかけて回転半径方向の内方に入り込むように形成されている。即ち、計量室１０を構成する壁面のうち、分析用デバイスの回転半径方向の内側に位置する壁面は、計量室１０の試料液の流入口から溢流口へ向かうに従って回転半径方向位置が回転中心へ近接するように形成することで、液体収容室９から試料液を移送させた際に、計量室１０内の空気が溢流口１４に向かって選択的に抜けるため、計量室１０の充填時に空気の混入による試料液の計量ばらつきが少なくなる。

毛細管流路１７の深さは５０μｍ〜２００μｍで形成されており、分析用デバイスの回転中は、溢流室１１の流入口１６と、毛細管流路１７の界面までの回転半径方向の距離に相当する位置で液面が安定して計量され、回転の減速／停止時には、試料液は毛細管流路１７の毛細管力によって毛細管流路１７内にトラップされているため、溢流室１１への流出を防ぐことができ、精密な計量が可能となる。また、毛細管流路１７内にトラップされている試料液は、次の回転時に遠心力によって計量室１０に戻されるため、計量された試料液を全て次の工程に移送することが可能となる。

このようにして、分析用デバイスの回転によって液体収容室９内に注入された試料液を計量室１０に移送し、定量を超えた試料液を毛細管通路１７を介して溢流室１１に排出させ、所定量の試料液を計量できるよう構成されている。
特開２００７−０３３２２５号公報

しかしながら特許文献１では、溢流室１１の流入口１６が計量室１０の溢流口１４より内周方向に配置されているため、液体収容室９の外周側と計量室１０の内周側との間に見られるスペースＳを設ける必要があり、分析用デバイスを小型化することが困難である。

また、計量室１０と溢流室１１は毛細管通路１７で連結されており、計量室１０に移送される液体の流量が排出される液体の流量よりも大きくなり、試料液の計量中にサイフォン形状の連結通路１５内の試料液が連結通路１５の最内周の屈曲部を超えて、未計量の試料液が測定セル１２に移送される可能性がある。

また、測定セル１２に数十マイクロリットルの定量の試料液を取り込んで長い光路長を確保して吸光度測定を実施できるが、数十マイクロリットルの定量の試料液を一つの測定セル１２にしか供給できないため、複数の項目の分析ができない問題がある。

さらに、検査対象を希釈液で希釈したものを試料液とする場合には、ベース基板１の液体収容室９の上手側に、定量の検査対象と定量の希釈液とを混合する混合手段と、希釈液から定量の希釈液を計量する計量室ならびに余剰の希釈液を受容する溢流室などを設けることが必要になり、分析用デバイスを小型化することを更に困難にしているのが現状である。

本発明は、従来の課題を解決するもので、容易に小型化できる計量機構を有する分析用デバイスを提供することを目的とする。
また、吸光度測定によって同時に複数の項目の分析ができる分析方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１記載の分析用デバイスは、液体収容室に連結通路によって連結されるとともに前記液体収容室に対して回転半径方向の外方に配置され前記液体収容室から受け入れた液体を一定量保持する計量室と、前記計量室に連結され過剰な容量の液体を受容する溢流室と、前記計量室よりも後段に配置され前記計量室から受け入れた液体を測定する測定セルを有し、前記溢流室の流入口と前記計量室の溢流口とを、同一の回転半径方向に沿って延びる毛細管通路によって連結したことを特徴とする。

本発明の請求項２記載の分析用デバイスは、液体収容室に連結通路によって連結されるとともに前記液体収容室に対して回転半径方向の外方に配置され前記液体収容室から受け入れた液体を一定量保持する計量室と、前記計量室に連結され過剰な容量の液体を受容する溢流室と、前記計量室よりも後段に配置され前記計量室から受け入れた液体を測定する測定セルを有し、前記溢流口より回転半径方向の外方に延びる毛細管通路によって、前記計量室の溢流口と前記溢流室の流入口とを連結したことを特徴とする。

本発明の請求項３記載の分析用デバイスは、請求項１または請求項２において、前記液体収容室と前記計量室を連結する前記連結通路を通過する液体の流量が、前記計量室と前記溢流室とを連結する前記毛細管通路を通過する液体の流量に比べて少なくなるように、前記連結通路の厚み方向の断面寸法と幅方向の断面寸法のうちの少なくとも一方が、前記毛細管通路の厚み方向の断面寸法と幅方向の断面寸法よりも小さいことを特徴とする。

本発明の請求項４記載の分析用デバイスは、液体収容室に第１の連結通路によって連結されるとともに前記液体収容室に対して回転半径方向の外方に配置され前記液体収容室から受け入れた液体を一定量保持する第１の計量室と、液体収容室に第２の連結通路によって連結されるとともに前記液体収容室に対して回転半径方向の外方に配置され前記液体収容室から受け入れた液体を一定量保持する第２の計量室と、前記第１の計量室と前記第２の計量室の間に配置され前記第１の計量室および前記第２の計量室に連結され過剰な容量の液体を受容する溢流室と、前記第１の計量室よりも後段に配置され前記第１の計量室から受け入れた液体を測定する第１の測定セルと、前記第２の計量室よりも後段に配置され前記第２の計量室から受け入れた液体を測定する第２の測定セルを有し、前記溢流室の流入口と前記第１の計量室の第１の溢流口とを、同一の回転半径方向に沿って延びる第１の毛細管通路によって連結し、前記溢流室の流入口と第２の計量室の第２の溢流口とを、同一の回転半径方向に沿って延びる第２の毛細管通路によって連結したことを特徴とする。

本発明の請求項５記載の分析用デバイスは、請求項４において、前記第１の連結通路および前記第２の連結通路を通過する液体の流量が、前記第１の毛細管通路および前記第２の毛細管通路を通過する液体の流量に比べて少なくなるように、前記第１，第２の連結通路の厚み方向の断面寸法と幅方向の断面寸法のうちの少なくとも一方が、前記第１，第２の毛細管通路の厚み方向の断面寸法と幅方向の断面寸法よりも小さいことを特徴とする。

本発明の請求項６記載の分析用デバイスは、請求項４において、前記溢流室に保持される液体の液面よりも前記回転半径方向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ことを特徴とする。

本発明の請求項７記載の分析用デバイスは、請求項４において、前記溢流室の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ことを特徴とする。

本発明の請求項８記載の分析用デバイスは、請求項４において、前記溢流室に吸水性材料を配置したことを特徴とする。
本発明の請求項９記載の分析方法は、分析用デバイスを回転させてその液体収容室にあった希釈液または分析対象の試料液を、分析用デバイスの前記液体収容室よりも前記回転半径の外側に配置された複数の計量室へ移送するとともに、前記計量室において定量して余剰となった前記希釈液または試料液を、分析用デバイスの前記計量室よりも前記回転半径の外側に配置された溢流室へ移送し、前記計量室において定量された前記希釈液または試料液を、分析用デバイスの回転を減速または停止させた後に分析用デバイスを回転させて、前記それぞれの複数の計量室よりも後段に配置された分析用デバイスの複数の測定セルに移送し、定量の試料液を測定セルにセットされている試薬と反応させ分析用デバイスの回転中に前記それぞれの複数の測定セルの中の分析対象に光を透過させて吸光度を測定することを特徴とする。

この構成によれば、液体収容室と計量室の間のスペースを削減できるため、径方向に配置されるチャンバーを内周方向に寄せて配置することができ、分析用デバイスの小型化が可能となる。

また、計量室に移送される試料液の流量が排出される試料液の流量よりも少なくなるように制限できるため、計量時のエラーを排除することができる。さらには、同時に複数の計量室を設けた場合には試料液をそれぞれ計量できるため、複数項目の測定も可能となる。

以下、本発明の各実施の形態を図１〜図１１に基づいて説明する。
なお、従来例を示す図１２〜図１５と同様の作用を成すものには同一の符号を付けて説明する。

（実施の形態１）
図１，図２は本発明の実施の形態１を示す。
この分析用デバイスは、マイクロチャネル４ａ，４ｂを有するベース基板１と、ベース基板１の開口部を閉塞するカバー基板２が貼り合わせて構成されている点は従来例を示す図１２と同じであるが、ベース基板１における液体収容室９に対する計量室１０の配置と、計量室１０と溢流室１１との接続が図１４とは異なっている。

図１はベース基板１の要部の斜視図を示し、図２はその平面図を示している。
溢流室１１の流入口１６を、計量室１０の溢流口１４と同一の回転半径方向の上に配置し、溢流室１１の流入口１６と計量室１０の溢流口１４とを、同一の回転半径方向に沿って延びる毛細管通路１７ｃで連結している。図２中の計量室１０におけるＬ１は、液体収容室９から連結通路１３ａを介して計量室１０に流れ込んだ試料液を規定量だけサンプリングした状態の液面を示している。計量室１０に流れ込んだ余剰分の試料液は、毛細管通路１７ｃの設置レベルを越えて溢流室１１に流れ込んで、計量室１０の試料液のサンプリング量を定量にしている。

計量室１０の最外周部は、分析用デバイスの回転中心から、溢流室１１の流入口１６と毛細管流路１７ｃの界面までの距離より内方に配置される曲管を備えたサイフォン形状の連結通路１５を介して測定セル１２に接続されている。８は大気と連通した注入口、１８，１９は大気側と連通する空気孔である。なお、連結通路１５の幅を０．５ｍｍ〜２ｍｍ、深さを５０μｍ〜２００μｍで形成しているが、毛細管力で連結通路１５内を試料液で充填できるのであれば特に制限はない。

このように構成したため、図１４と図２とを比べると、図１４において液体収容室９の外周側と計量室１０の内周側との間に見られたスペースＳを削減することができ、図１４では分析用デバイスの限られた径方向の寸法の間に、１つの測定セル１２を設けた場合であったが、この実施の形態１の場合には、分析用デバイスの径方向の寸法が図１４と同じ場合には、より多くの測定セル１２を設けることが出来る。また、測定セル１２の数が図１４と同じでよい場合には分析用デバイスを小型化できる。

なお、連結通路１５の途中で、計量室１０の回転半径方向の最外方より外側の位置と測定セル１２の間に仮想線で示すように毛細管バルブ２２を設けて、計量室１０と測定セル１２を連結することもできる。

また、液体収容室９、計量室１０、溢流室１１、測定セル１２の深さを０．３ｍｍ〜２ｍｍで形成しているが、試料液の量や吸光度測定するための条件（光路長、測定波長、試料液の反応濃度、試薬の種類等）によって調整可能である。

なお、連結通路１３Ａを通過する液体の流量が毛細管通路１７ｃを通過する液体の流量に比べて少なくなるように、連結通路１３Ａの厚み方向の断面寸法と幅方向の断面寸法のうちの少なくとも一方が、毛細管通路１７ｃの厚み方向の断面寸法と幅方向の断面寸法よりも小さく構成されている。具体的には、連結通路１３Ａの厚み方向の断面寸法を、深さ５０μｍ〜２００μｍの毛細管形状にして毛細管通路１７ｃよりも小さい寸法にすることによって、試料液を液体収容室９から計量室１０へ移送して計量している際に、連結通路１５内に保持される試料液の液面が連結通路１５の最内方点を越えて計量中の試料液を測定セル１２に移送してしまう現象を回避できるため、計量工程をより安定させることができる。

（実施の形態２）
図３，図４は本発明の実施の形態２を示す。
従来例を示す図１４では、溢流室１１の流入口１６を、計量室１０の溢流口１４より回転半径方向の内方に配置し、溢流室１１の流入口１６と計量室１０の溢流口１４を毛細管通路１７で連結したが、この実施の形態２では図４に示すように溢流室１１の流入口１６を、計量室１０の溢流口１４より回転半径方向の外方に配置し、溢流室１１の流入口１６と計量室１０の溢流口１４を毛細管通路１７ｄで連結している。その他は図２と同様であって、同じ作用を成すものには同一の符号を付けた。

図４中の計量室１０におけるＬ１は、液体収容室９から流れ込んだ試料液を計量室１０に規定量だけサンプリングした状態の液面を示しており、液体収容室９から計量室１０に流れ込んだ余剰分の試料液が、毛細管通路１７ｄの設置レベルを越えて溢流室１１に流れ込んで、計量室１０の試料液のサンプリング量を規定量にしている。

このように構成したため、図１４と図４とを比べると、図１４において液体収容室９の外周側と計量室１０の内周側との間に見られたスペースＳを図４に示した実施の形態２の場合には削減することができ、図１４では分析用デバイスの限られた径方向の寸法の間に、１つの測定セル１２を設けた場合を図示して説明したが、実施の形態２の場合には、分析用デバイスの径方向の寸法が図１４と同じ場合には、より多くの測定セル１２を設けることが出来る。また、測定セル１２の数が図１４と同じでよい場合には分析用デバイスを小型化できる。

なお、この場合にも図２に示した実施の形態１の場合と同様に、連結通路１５の途中で、計量室１０の回転半径方向の最外方より外側の位置と測定セル１２の間に仮想線で示すように毛細管バルブ２２を設けて、計量室１０と測定セル１２を連結することもできる。

また、液体収容室９、計量室１０、溢流室１１、測定セル１２の深さを０．３ｍｍ〜２ｍｍで形成しているが、試料液の量や吸光度測定するための条件（光路長、測定波長、試料液の反応濃度、試薬の種類等）によって調整可能である。

なお、連結通路１３Ａを通過する液体の流量が毛細管通路１７ｄを通過する液体の流量に比べて少なくなるように、連結通路１３Ａの厚み方向の断面寸法と幅方向の断面寸法のうちの少なくとも一方が、毛細管通路１７ｄの厚み方向の断面寸法と幅方向の断面寸法よりも小さく構成されている。具体的には、連結通路１３Ａの厚み方向の断面寸法を、深さ５０μｍ〜２００μｍの毛細管形状にして毛細管通路１７ｄよりも小さい寸法にすることによって、試料液を液体収容室９から計量室１０へ移送して計量している際に、連結通路１５内に保持される試料液の液面が連結通路１５の最内方点を越えて計量中の試料液を測定セル１２に移送してしまう現象を回避できるため、計量工程をより安定させることができる。

（実施の形態３）
上記の実施の形態１と実施の形態２では、液体収容室９へ試料液を注入したが、検査対象を希釈液で希釈したものを試料液とする場合には、ベース基板１の液体収容室９の上手側に、定量の検査対象と定量の希釈液とを混合する混合手段と、希釈液から定量の希釈液を計量する計量室ならびに余剰の希釈液を受容する溢流室などを設けることが必要になる。この場合には、実施の形態１または実施の形態２において試料液を計量室で定量して、余剰の試料液を溢流室に受容し、計量室で定量された試料液を計量室よりも後段へ移送する具体的な構成部分と同様の構成をベース基板１の液体収容室９の上手側に、さらに設けて少ないスペースで希釈液の定量ならびに余剰の希釈液の受容を実施できる。

具体例として実施の形態１の変形例を図５に示す。
図５に示した分析用デバイスのベース基板１には、希釈液を計量して混合室９ｃへ移送する第１グループＧ１と、血液を計量して混合室９ｃへ移送する第２グループＧ２と、混合室９ｃで混合された試料液を測定セル１２に移送する第３グループＧ３とが形成されている。第１，第２，第３グループＧ１〜Ｇ３の基本構成は同じであって、希釈液保持部９ａ，血液保持部９ｂが実施の形態１における液体収容室９に相当する。希釈液計量室１０ａ，血液定量室１０ｂ，試料液計量部１０ｃが実施の形態１における計量室１０に相当する。希釈液溢流室１１ａ，血液排出室１１ｂ，試料液溢流室１１ｃが実施の形態１における溢流室１１に相当する。

注入口８ａから希釈液保持部９ａに注入された希釈液は、実施の形態１における連結通路１３Ａに相当する連結通路１３Ａを介して希釈液計量室１０ａに流れる。希釈液計量室１０ａで余剰となった希釈液は、実施の形態１における毛細管通路１７ｃに相当する毛細管通路１７ｅを介して希釈液溢流室１１ａに流れる。希釈液計量室１０ａで定量となった希釈液は、サイフォン形状の連結通路１５ａを介して混合室９ｃに流れる。

注入口８ｂから血液保持部９ｂに注入された血液は、実施の形態１における連結通路１３Ａに相当する連結通路１３Ｂを介して血液定量室１０ｂに流れる。血液定量室１０ｂで余剰となった血液は、実施の形態１における毛細管通路１７ｃに相当する毛細管通路１７ｆを介して血液排出室１１ｂに流れる。血液定量室１０ｂで定量となった血液は、サイフォン形状の連結通路１５ｂを介して混合室９ｃに流れる。

混合室９ｃにおいて混合された定量の血液と定量の希釈液は、サイフォン形状の連結通路１５ｃを介して試料液計量部１０ｃに流れる。試料液計量部１０ｃで余剰となった試料液は、実施の形態１における毛細管通路１７ｃに相当する毛細管通路１７ｇを介して試料液溢流室１１ｃに流れる。試料液計量部１０ｃで定量となった試料液は、サイフォン形状の連結通路１５ｄを介して測定セル１２に流れる。

このように同一半径に沿って延びる毛細管通路１７ｅによって希釈液計量室１０ａと希釈液溢流室１１ａを接続することによって第１グループＧ１における希釈液保持部９ａと希釈液計量室１０ａの間のスペースを削減できる。また、同一半径に沿って延びる毛細管通路１７ｆによって血液定量室１０ｂと血液排出室１１ｂを接続することによって第２グループＧ２における血液保持部９ｂと血液定量室１０ｂの間のスペースを削減できる。また、同一半径に沿って延びる毛細管通路１７ｇによって試料液計量部１０ｃと試料液溢流室１１ｃを接続することによって第３グループＧ３における混合室９ｃと試料液計量部１０ｃの間のスペースを削減でき、径方向に配置されるチャンバーを内周方向に寄せて配置することができ、分析用デバイスの小型化が可能となる。

なお、試料液を定量計量して余剰な試料液を受容する場合、または希釈液と試料液のそれぞれを定量計量して余剰な希釈液と試料液のそれぞれを受容する場合を説明したが、希釈液を定量計量して余剰な希釈液を受容するだけの場合も、実施の形態１または実施の形態２の構成において試料液を希釈液に置換するだけで実施できる。

（実施の形態４）
図６，図７，図８は本発明の実施の形態４を示す。
図６はベース基板１の要部の斜視図を示し、図７はその平面図を示している。

上記の各実施の形態では一つの液体収容室９に対して計量室１０と溢流室１１ならびに測定セル１２がそれぞれ一つずつ設けられていたが、この実施の形態では一つの液体収容室９に対して一つの溢流室１１と、それぞれ複数の第１，第２の計量室１０ａ，１０ｂと第１，第２の測定セル１２ａ，１２ｂが設けられている点が異なっている。

図６と図７に示すように、分析実行時の分析用デバイスの回転中心となる点Ｏに対してベース基板１には、分析対象の試料液を収容する液体収容室９が最内周部に設けられている。この液体収容室９よりも回転半径方向の外方部には、第１の計量室１０ａと第２の計量室１０ｂが形成されている。第１の計量室１０ａは液体収容室９に第１の連結通路１３ａによって連結されている。第２の計量室１０ｂは液体収容室９に第２の連結通路１３ｂによって連結されている。

さらにベース基板１には、第１の計量室１０ａと前記第２の計量室１０ｂの間に溢流室１１が形成されており、溢流室１１の流入口１６と第１の計量室１０ａの第１の溢流口１４ａとが、同一の回転半径方向に沿って延びる第１の毛細管通路１７ａによって連結されている。また、溢流室１１の流入口１６と第２の計量室１０ｂの第２の溢流口１４ｂとを、同一の回転半径方向に沿って延びる第２の毛細管通路１７ｂによって連結されている。

さらに、第１の計量室１０ａの最外周部は、分析用デバイスの回転中心から、溢流室１１の流入口１６と第１の毛細管流路１７ａの界面までの距離より内方に配置される曲管を備えたサイフォン形状の第１の連結通路１５ａを介して第１の測定セル１２ａに接続されている。第２の計量室１０ｂの最外周部は、分析用デバイスの回転中心から、溢流室１１の流入口１６と第２の毛細管流路１７ｂの界面までの距離より内方に配置される曲管を備えたサイフォン形状の第２の連結通路１５ｂを介して第２の測定セル１２ｂに接続されている。第１，第２連結通路１５ａ，１５ｂの幅を０．５ｍｍ〜２ｍｍ、深さを５０μｍ〜２００μｍで形成しているが、毛細管力で第１，第２連結通路１５ａ，１５ｂ内を試料液で充填できるのであれば特に制限はない。

なお、第１，第２の連結通路１３ａ，１３ｂを通過する液体の流量が第１，第２の毛細管通路１７ａ，１７ｂを通過する液体の流量に比べて少なくなるように、第１，第２の連結通路１３ａ，１３ｂの厚み方向の断面寸法と幅方向の断面寸法のうちの少なくとも一方が、第１，第２の毛細管通路１７ａ，１７ｂの厚み方向の断面寸法と幅方向の断面寸法よりも小さく構成されている。具体的には、第１，第２の連結通路１３ａ，１３ｂの厚み方向の断面寸法を、深さ５０μｍ〜２００μｍの毛細管形状にして第１，第２の毛細管通路１７ａ，１７ｂよりも小さい寸法にすることによって、試料液を液体収容室９から計量室１０へ移送して計量している際に、連結通路１５内に保持される試料液の液面が連結通路１５の最内方点を越えて計量中の試料液を測定セル１２に移送してしまう現象を回避できるため、計量工程をより安定させることができる。

さらに溢流室１１には、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する敷居２０が設けられている。１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ，２１は大気側と連通する空気孔である。空気孔２１を、溢流室１１の敷居２０よりも内周側の毛細管力の作用しないエリアに形成することによって、第１，第２の計量室１０ａ，１０ｂから溢流室１１への余剰分の流れがスムーズに行われる。

図８（ａ）〜図８（ｄ）は分析用デバイスの移送プロセスを示す。
図８（ａ）に示すように注入口８から試料液５を注入して液体収容室９に収容し、分析用デバイスを回転させることで、第１，第２の連結通路１３ａ，１３ｂを介して図８（ｂ）に示すように、第１，第２の計量室１０ａ，１０ｂに試料液を移送できる。第１，第２の計量室１０ａ，１０ｂに移送された試料液の内で、第１，第２の溢流口１４ａ，１４ｂから第１，第２の毛細管通路１７ａ，１７ｂを越えた試料液は溢流室１１に流入する。このとき、第１，第２の連結通路１５ａ，１５ｂ内の試料液は、分析用デバイスの回転中心から溢流室１１の流入口１６と、第１，第２の毛細管通路１７ａ，１７ｂの界面までの回転半径方向の距離に相当する位置までしか充填されない。

第１，第２の計量室１０ａ，１０ｂの充填完了後に分析用デバイスを減速または停止させると、図８（ｃ）に示すように、第１，第２の連結通路１５ａ，１５ｂ内は毛細管力が働き、第１，第２の測定セル１２ａ，１２ｂの入口まで試料液で満たされる。このとき、第１，第２の測定セル１２ａ，１２ｂの深さが深く、毛細管力が第１，第２の連結通路１５ａ，１５ｂの毛細管力に比べて極めて小さいため、試料液は第１，第２の測定セル１２ａ，１２ｂ内には流入しない。

また、敷居２０が設けられているため、分析用デバイスを減速または停止させときに溢流室１１から第１，第２の計量室１０ａ，１０ｂへの試料液の逆流が発生しない。
第１，第２の連結通路１５ａ，１５ｂが試料液で満たされた後、分析用デバイスを再度回転させることで、第１，第２の計量室１０ａ，１０ｂ内に保持されている試料液は、図８（ｄ）に示すようにサイフォン効果で第１，第２の測定セル１２ａ，１２ｂに移送され、第１，第２の測定セル１２ａ，１２ｂにおいて個別に分析が実施される。

このようにベース基板１に、一つの液体収容室９に対して一つの溢流室１１と、それぞれ複数の計量室１０ａ，１０ｂと第１，第２の測定セル１２ａ，１２ｂを適切に形成したため、分析用デバイスの径方向の寸法が図１４と同じ場合には、より多くの測定セル１２を設けることが出来る。

なお、第１，第２の連結通路１５ａ，１５ｂの途中で、第１，第２の計量室１０ａ，１０ｂの回転半径方向の最外方より外側の位置と第１，第２の測定セル１２ａ，１２ｂの間に仮想線で示すように毛細管バルブ２２ａ，２２ｂを設けて、第１，第２の計量室１０ａ，１０ｂと第１，第２の測定セル１２ａ，１２ｂを連結することもできる。

また、液体収容室９、第１，第２の計量室１０ａ，１０ｂ、溢流室１１、第１，第２の測定セル１２ａ，１２ｂの深さを０．３ｍｍ〜２ｍｍで形成しているが、試料液の量や吸光度測定するための条件（光路長、測定波長、試料液の反応濃度、試薬の種類等）によって調整可能である。

（実施の形態５）
図９と図１０は本発明の実施の形態５を示す。
この実施の形態５は、実施の形態４の構成をベース基板１に展開した分析用デバイスの具体例を示している。

ベース基板１とカバー基板（図９と図１０には図示せず）２とを接合したこの分析用デバイスでは、血液点着部２３に点着された血液は、カバー基板２との間に形成されたマイクロ流路２４を介して血液保持部２５に吸い上げられる。また、希釈液貯留部２６にセットされた希釈容器（図示せず）には希釈液がセットされている。この状態で分析用デバイスを中心軸２７（＝Ｏ）を中心に回転駆動すると、血液は血液分離部２８を介して血液定量室２９で定量される。余分な血液は血液排出部３０に回収される。また、希釈液は希釈液定量室３１で定量される。余分な希釈液は希釈液排出部３２に回収される。血液定量室２９で定量された血液と希釈液定量室３１で定量された希釈液は、混合部３３で混合されて液体収容室９に移送される。

液体収容室９に移送された前記試料液としての希釈血液は、第１，第２の連結通路１３ａ，１３ｂを介して第１，第２の希釈血液定量室１０ａ，１０ｂに移送されて定量される。余分な希釈血液は第１，第２の毛細管通路１７ａ，１７ｂを介して溢流室１１に回収される。分析用デバイスを再度回転させることで、第１，第２の希釈血液定量室１０ａ，１０ｂで定量された希釈血液は、第１，第２の計量室１０ａ，１０ｂからサイフォン状の第１，第２の連結通路１５ａ，１５ｂを介して第１，第２の測定セル１２ａ，１２ｂに移送され、第１，第２の測定セル１２ａ，１２ｂにおいて個別に分析が実施される。第１，第２の測定セル１２ａ，１２ｂの内部には試薬３４ａ，３４ｂ，３４ｃがセットされている。

この実施の形態５では、希釈液を定量計量する希釈液定量室３１を、希釈液貯留部２６の周りを取り囲むように湾曲して配置し、また、希釈液定量室３１において生じる余剰な希釈液を受容する希釈液排出部３２も希釈液貯留部２６の周りに沿って形成し、この希釈液定量室３１と希釈液排出部３２とを接続する毛細管通路３６が、第１，第２の毛細管通路１７ａ，１７ｂと同じように同一の回転半径方向に沿って延びる形状であって、分析用デバイスの小型化に有効に作用している。更にこの場合、希釈液貯留部２６と希釈液定量室３１とを接続している連結通路３７を通過する液体の流量が毛細管通路３６を通過する液体の流量に比べて少なくなるように、連結通路３７の厚み方向の断面寸法と幅方向の断面寸法のうちの少なくとも一方が、毛細管通路３６の厚み方向の断面寸法と幅方向の断面寸法よりも小さく構成されている。この実施の形態５では液体収容室９において余剰となった試料液は、毛細管通路３８を介して希釈液排出部３２を経由して測定セル１２ｃ，１２ｄに受容されるように構成されている。

（実施の形態６）
図１１は本発明の実施の形態６を示す。
実施の形態５と実施の形態６では、溢流室１１に敷居２０を形成してカバー基板２との隙間を小さくして毛細管力の作用する大きさに制限したが、敷居２０を無くすることもできる。図１１は実施の形態５の場合の具体例を示す。

この図１１では溢流室１１に吸水性を有する吸水性材料３５が配置されており、溢流室１１に流入した試料液を吸水性材料３５が吸い取ることによって、分析用デバイスを減速または停止させたときに溢流室１１から第１，第２の計量室１０ａ，１０ｂへの試料液の逆流を防止できる。実施の形態６の場合も同様である。

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計量手段として有用である。

本発明の実施の形態１における分析用デバイスのベース基板のマイクロチャネル構成を示す斜視図 同実施の形態における分析用デバイスのベース基板のマイクロチャネル構成を示す平面図 本発明の実施の形態２における分析用デバイスのベース基板のマイクロチャネル構成を示す斜視図 同実施の形態における分析用デバイスのベース基板のマイクロチャネル構成を示す平面図 本発明の実施の形態１の変形例を示す実施の形態３の平面図 本発明の実施の形態４における分析用デバイスのベース基板のマイクロチャネル構成を示す斜視図 同実施の形態における分析用デバイスのベース基板のマイクロチャネル構成を示す平面図 同実施の形態における移送プロセスの工程図 本発明の実施の形態５における分析用デバイスのベース基板のマイクロチャネル構成を示す斜視図 同実施の形態における分析用デバイスのベース基板のマイクロチャネル構成を示す平面図 本発明の実施の形態６における分析用デバイスのベース基板のマイクロチャネル構成を示す平面図 本発明の従来の分析用デバイスの拡大断面図 同従来例におけるベース基板の斜視図 同従来例における分析用デバイスのマイクロチャネル構成を示す平面図 同従来例における移送プロセスの工程図

符号の説明

１ ベース基板
２ カバー基板
４ａ，４ｂ マイクロチャネル
８ 注入口
９ 液体収容室
１０ 計量室
１０ａ，１０ｂ 第１，第２の計量室
１１ 溢流室
１２ 測定セル
１２ａ，１２ｂ 第１，第２の測定セル
１３Ａ 連結通路
１３ａ，１３ｂ 第１，第２の連結通路
１４ 計量室の溢流口
１４ａ，１４ｂ 第１，第２の溢流口
１５ａ，１５ｂ サイフォン形状の第１，第２の連結通路
１６ 溢流室１１の流入口
１７ａ，１７ｂ 第１，第２の毛細管通路
１７ｃ，１７ｄ 毛細管通路
１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ，２１ 空気孔
Ｌ１ 計量室１０の液面
Ｏ 分析用デバイスの回転中心となる点
２０ 敷居
２２，２２ａ，２２ｂ， 毛細管バルブ
２３ 血液点着部
２４ マイクロ流路
２５ 血液保持部
２６ 希釈液貯留部
２７ 分析用デバイスの中心軸
２８ 血液分離部
２９ 血液定量室
３０ 血液排出部
３１ 希釈液定量室
３２ 希釈液排出部
３３ 混合部
３４ａ，３４ｂ，３４ｃ 試薬
３５ 吸水性材料

Claims (9)

1. 液体収容室に連結通路によって連結されるとともに前記液体収容室に対して回転半径方向の外方に配置され前記液体収容室から受け入れた液体を一定量保持する計量室と、
   前記計量室に連結され過剰な容量の液体を受容する溢流室と、
   前記計量室よりも後段に配置され前記計量室から受け入れた液体を測定する測定セルを有し、
   前記溢流室の流入口と前記計量室の溢流口とを、同一の回転半径方向に沿って延びる毛細管通路によって連結した
   分析用デバイス。
2. 液体収容室に連結通路によって連結されるとともに前記液体収容室に対して回転半径方向の外方に配置され前記液体収容室から受け入れた液体を一定量保持する計量室と、
   前記計量室に連結され過剰な容量の液体を受容する溢流室と、
   前記計量室よりも後段に配置され前記計量室から受け入れた液体を測定する測定セル測定セルを有し、
   前記溢流口より回転半径方向の外方に延びる毛細管通路によって、前記計量室の溢流口と前記溢流室の流入口とを連結した
   分析用デバイス。
3. 前記液体収容室と前記計量室を連結する前記連結通路を通過する液体の流量が、前記計量室と前記溢流室とを連結する前記毛細管通路を通過する液体の流量に比べて少なくなるように、前記連結通路の厚み方向の断面寸法と幅方向の断面寸法のうちの少なくとも一方が、前記毛細管通路の厚み方向の断面寸法と幅方向の断面寸法よりも小さい
   請求項１または請求項２に記載の分析用デバイス。
4. 液体収容室に第１の連結通路によって連結されるとともに前記液体収容室に対して回転半径方向の外方に配置され前記液体収容室から受け入れた液体を一定量保持する第１の計量室と、
   液体収容室に第２の連結通路によって連結されるとともに前記液体収容室に対して回転半径方向の外方に配置され前記液体収容室から受け入れた液体を一定量保持する第２の計量室と、
   前記第１の計量室と前記第２の計量室の間に配置され前記第１の計量室および前記第２の計量室に連結され過剰な容量の液体を受容する溢流室と、
   前記第１の計量室よりも後段に配置され前記第１の計量室から受け入れた液体を測定する第１の測定セルと、
   前記第２の計量室よりも後段に配置され前記第２の計量室から受け入れた液体を測定する第２の測定セルを有し、
   前記溢流室の流入口と前記第１の計量室の第１の溢流口とを、同一の回転半径方向に沿って延びる第１の毛細管通路によって連結し、
   前記溢流室の流入口と第２の計量室の第２の溢流口とを、同一の回転半径方向に沿って延びる第２の毛細管通路によって連結した
   分析用デバイス。
5. 前記第１の連結通路および前記第２の連結通路を通過する液体の流量が、前記第１の毛細管通路および前記第２の毛細管通路を通過する液体の流量に比べて少なくなるように、前記第１，第２の連結通路の厚み方向の断面寸法と幅方向の断面寸法のうちの少なくとも一方が、前記第１，第２の毛細管通路の厚み方向の断面寸法と幅方向の断面寸法よりも小さい
   請求項４に記載の分析用デバイス。
6. 前記溢流室に保持される液体の液面よりも前記回転半径方向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
   請求項４に記載の分析用デバイス。
7. 前記溢流室の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４に記載の分析用デバイス。
8. 前記溢流室に吸水性材料を配置した
   請求項４に記載の分析用デバイス。
9. 分析用デバイスを回転させてその液体収容室にあった希釈液または分析対象の試料液を、分析用デバイスの前記液体収容室よりも前記回転半径の外側に配置された複数の計量室へ移送するとともに、前記計量室において定量して余剰となった前記希釈液または試料液を、分析用デバイスの前記計量室よりも前記回転半径の外側に配置された溢流室へ移送し、
   前記計量室において定量された前記希釈液または試料液を、分析用デバイスの回転を減速または停止させた後に分析用デバイスを回転させて、前記それぞれの複数の計量室よりも後段に配置された分析用デバイスの複数の測定セルに移送し、定量の試料液を測定セルにセットされている試薬と反応させ、
   分析用デバイスの回転中に前記それぞれの複数の測定セルの中の分析対象に光を透過させて吸光度を測定する
   分析方法。

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