JP2010091440A - デバイスおよび送液方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装填される装置の小型化および低コスト化を図るとともに、送液を適切に行うことが可能なデバイスおよび送液方法を提供すること。
【解決手段】血液検体Ｓを送液するための微細流路３を有し、別体とされた装置に装填されるデバイスＡ１であって、微細流路３の下流側につながっており、外部から遮断され、かつ微細流路３の上流側における圧力よりも低い圧力状態をとりうる低圧空間としての第２槽５を備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、たとえば電気泳動を用いたヘモグロビン検査に用いられるデバイスおよびこの検査に用いられる送液方法に関する。

血液中のヘモグロビン検査は、たとえば糖尿病患者の健康状態を把握するために広く行われている。電気泳動を用いた手法は、ヘモグロビン検査の主な検査方法のひとつである（たとえば特許文献１参照）。図１２は、従来のヘモグロビン検査に用いられるデバイスの一例を示している。図示されたデバイスＸは、ベース９１およびシート９２が張り合わされた構造とされており、第１および第２槽９４，９５と、これらをつなぐ微細流路９３とを有している。第１および第２槽９４，９５には、電極９４ｂ、９５ｂが設けられている。電気泳動を用いた検査を行うには、電極９４ｂ，９５ｂが血液検体Ｓによって導通するように、微細流路９３および第１および第２槽９４，９５に血液検体Ｓを充填する必要がある。微細流路９３は、その内部における液体の挙動が表面張力に大きく影響されるため血液検体Ｓの充填は容易ではない。

微細流路９３に血液検体Ｓを充填するには、差圧を利用した送液方法が考えられる。微細流路９３の上流側にある第１槽９４に血液検体Ｓを滞留させ、この血液検体Ｓよりも上流側を高圧側に、下流側を低圧側に設定することにより、血液検体Ｓを微細流路９３内に送液するのである。しかしながら、たとえば、スポイトなどによって血液検体Ｓを第１槽９４に注入するとともに、スポイトからの加圧によって送液する場合、充填および加圧作業における血液検体Ｓの汚染防止や加圧を適切に加減するといったことが強いられる。

あるいは、図１２に示すように、第１槽９４に血液検体Ｓを注入した後に、ポンプＰによって差圧を発生させることが考えられる。ポンプＰは、第２槽９５に挿通する孔９５ａに接続されている。第１槽９４は、孔９４ａが繋げられており、大気開放されている。ポンプＰによって吸引を行うと、第２槽９５内の圧力が大気圧よりも低くなる。これによって生じる差圧により、血液検体Ｓを微細流路９３内に送液できる。しかしながら、ポンプＰによる吸引時間が短いと、血液検体Ｓが電極９５ｂに到達しない。反対に、ポンプＰによる吸引時間が長いと、血液検体ＳがポンプＰ側に誤って流出してしまう。したがって、ポンプＰの動作を適切に制御することが強いられる。また、デバイスＸを装填する装置にポンプＰおよび吸引経路を設ける必要があるため、この装置の大型化やコスト増大を招来してしまう。

特開２００８−１７０３５１号公報

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、装填される装置の小型化および低コスト化を図るとともに、送液を適切に行うことが可能なデバイスおよび送液方法を提供することをその課題とする。

本発明の第１の側面によって提供されるデバイスは、液体を送液するための微細流路を有し、別体とされた装置に装填されるデバイスであって、上記微細流路の下流側につながっており、外部から遮断され、かつ上記微細流路の上流側における圧力よりも低い圧力状態をとりうる低圧空間を備えることを特徴としている。

このような構成によれば、送液を行うための差圧を発生させるたとえばポンプを上記装置に備える必要が無い。これにより、上記装置の小型化および低コスト化を図ることができる。また、上記低圧空間の圧力が上記微小流路の上流側の圧力と等しくなったときに、送液が停止する。このため、過大に送液しすぎるおそれが少ない。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記微細流路の上流側に位置し、上記微細流路上流側を外部に対して遮断された状態から減圧解除された状態としうる減圧解除手段を備える。本発明で言う減圧解除とは、ある空間を低圧状態にある上記低圧空間よりも高い圧力状態にすることを意味し、一般的な例としては大気開放が相当するが、これに限定されない。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記減圧解除手段は、上記微細流路上流側と外部とを遮断し、かつ除去または開孔可能とされた遮断膜である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記減圧解除手段は、上記微細流路上流側を外部に対して遮断する遮断壁、およびこの遮断壁から外部に向かって突出しており、かつ上記遮断壁の一部とともに除去可能とされた突起である。

このような構成によれば、簡単かつ確実に減圧解除することが可能であり、上記液体の送液を行うのに適している。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記低圧空間には、密閉された状態から上記低圧空間に露出する状態をとりうる気体吸収剤が設けられている。このような構成によれば、上記デバイスにたとえば大気圧よりも相当に低圧とされた状態で上記低圧空間を作りこんでおく必要が無い。これは、上記デバイスの製造を容易に行うのに有利である。

本発明の第２の側面によって提供される送液方法は、微細流路内において液体を送液する送液方法であって、上記微細流路の下流側につながっており、外部から遮断された低圧空間の圧力を、上記微細流路の上流側における圧力よりも低い状態とすることにより上記液体を送液することを特徴としている。

このような構成によれば、送液を行うための差圧を発生させるたとえばポンプを用意する必要が無い。これにより、送液を行うためのシステムの小型化および低コスト化を図ることができる。また、上記低圧空間の圧力が上記微小流路の上流側の圧力と等しくなったときに、送液が停止する。このため、過大に送液しすぎるおそれが少ない。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記微細流路の上流側を外部に対して遮断された状態から減圧解除された状態とすることにより、上記液体を送液する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記微細流路上流側と外部とを遮断する遮断膜を除去し、または開孔することにより、上記微細流路の上流側が減圧解除された状態とする。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記微細流路上流側を外部に対して遮断する遮断壁から外部に突出する突起を、この遮断壁の一部とともに取り除くことにより、上記微細流路の上流側が減圧解除された状態とする。

このような構成によれば、簡単かつ確実に減圧解除することが可能であり、上記液体の送液を行うのに適している。

本発明の好ましい実施の形態においては、気体吸収剤を、上記低圧空間に対して密閉された状態から上記低圧空間に露出した状態とすることにより、上記低圧空間内の圧力を上記微細流路上流側の圧力よりも低くする。このような構成によれば、送液に先立って、上記低圧空間内の圧力をたとえば大気圧よりも相当に低い圧力としておく必要が無い。これは、上記送液方法に用いるシステムの製造および準備を容易に行うのに適している。

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。

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。

図１および図２は、本発明に係るデバイスの第１実施形態を示している。本実施形態のデバイスＡ１は、ベース１とシート２とが張り合わされた構造を有しており、微細流路３、第１および第２槽４，５を備えている。デバイスＡ１は、たとえば電気泳動を利用したヘモグロビン検査に供されるものであり、図１に示す分析装置Ｂに装填される。

ベース１は、たとえばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの透明な樹脂材料からなり、デバイスＡ１の土台となっている。ベース１には、微細流路３や第１および第２槽４，５を構成するための微小な凹部や溝が形成されている。

シート２は、ベース１に対して接着されており、たとえばポリカーボネ−ト（ＰＣ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アクリル、ポリスチレン、ガラス、ポリイミドからなる。ベース１に形成された上記凹部や溝がシート２によって塞がれることにより、微細流路３や第１および第２槽４，５が構成されている。本実施形態においては、シート２は、本発明で言う遮断膜として機能する。

微細流路３は、第１および第２槽４，５をつなぐ流路であり、たとえば断面矩形状とされている。微細流路３は、その内部を流れる流体の挙動がほぼ表面張力によって支配される程度の寸法とされており、その断面寸法がたとえば０．１×０．１ｍｍ程度、長さが２０ｍｍ程度である。

第１槽４は、たとえば平面視円形状または平面視矩形状であり、ヘモグロビン検査に供される血液検体Ｓが注入される槽である。第１槽４は、微細流路３の上流側に設けられている。本実施形態においては、第１槽４は、直径６ｍｍ程度、深さが１ｍｍ程度とされており、２０μＬ程度の容量を有する。

第２槽５は、たとえば平面視円形状または平面視矩形状であり、血液検体Ｓが第１槽４から微細流路３を経由して送液されてくる槽である。第２槽５は、微細流路３の下流側に設けられている。本実施形態においては、第２槽５は、直径８ｍｍ程度、深さが１ｍｍ程度とされており、５０μＬ程度の容量を有する。本実施形態においては、第２槽５は、本発明で言う低圧空間として機能する。

第１および第２槽４，５には、電極４１，５１が設けられている。電極４１，５１は、電気泳動を用いた検査において、血液検体Ｓに電圧を印加するためのものである。電極４１，５１は、たとえばシート２に対してメッキを施すことによって形成されている。これらの電極４１，５１は、図示しない配線パターンおよびコネクタを経由して分析装置Ｂに接続される。

次に、デバイスＡ１を用いた送液方法について、図２〜図４を参照しつつ以下に説明する。なお、本実施形態においては、血液検体Ｓを第１槽４から微細流路３を経て第２槽５へと送ることにより、電極４１，５１が血液検体Ｓを介して導通する状態とすることを目的としている。このため、すべての血液検体Ｓが微細流路３を完全に通過してしまう前に送液が停止する。この状態においては、微細流路３に血液検体Ｓが充填された状態となる。

まず、図２に示すように、患者から採取した血液を調製することによって得られた血液検体Ｓを第１槽４に充填しておく。また、第２槽５内の圧力を大気圧よりも十分に低い圧力としておく。このとき、微細流路３と第１および第２槽４，５は、いずれもデバイスＡ１外には通じておらず、大気開放されていない。

次に、図３に示すように、シート２のうち第１槽４を構成する部分に対して、針Ｎｄを突き刺す。この針Ｎｄを抜き去ると、図４に示すように、第１槽４が大気開放、すなわち減圧解除された状態となる。すると、血液検体Ｓを挟んで、上流側が大気圧となり、下流側にある第２槽５が大気圧となった上流側よりも低い気圧となる。この差圧によって、血液検体Ｓが第１槽４から微細流路３を経由して第２槽５へと送液される。この送液は、第２槽５内の圧力が大気圧と等しい圧力となったときに停止する。

この後は、分析装置Ｂに装填された状態で、電極４１，５１に電圧が印加され電気泳動を用いたヘモグロビン検査が行われる。この検査においては、たとえばベース１を透して微細流路３内の血液検体Ｓがモニタリングされる。なお、上述した送液は、デバイスＡ１を分析装置Ｂに装填する前に行ってもよいし、デバイスＡ１を分析装置Ｂに装填した後に行ってもよい。

次に、デバイスＡ１およびこれを用いた送液方法の作用について説明する。

本実施形態によれば、たとえば図１２に示されたような送液のためのポンプＰを分析装置Ｂに設ける必要が無い。このため、分析装置Ｂの小型化およびコスト低減を図ることができる。

電気泳動を用いたヘモグロビン検査を行うには、血液検体Ｓを、微細流路３を満たし、かつ電極４１，５１の双方に接する状態となるように送液を行い、これを停止することが求められる。本実施形態においては、血液検体Ｓの送液は、第２槽５内の圧力が大気圧になるまでは継続され、第２槽５内の圧力が大気圧となった以降は継続されることが無い。このため、第１および第２槽４，５の容量、微細流路３のサイズ、第２槽５内の初期圧力を適切に設定しておけば、電気泳動に適した状態で送液を停止することが容易に実現できる。

針Ｎｄを用いた大気開放は、簡単かつ確実であり、血液検体Ｓの送液開始を失敗してしまうおそれが少ない。

図５〜図１１は、本発明の他の実施形態を示している。なお、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。

図５および図６は、本発明に係るデバイスの第２実施形態およびこれを用いた送液方法を示している。本実施形態のデバイスＡ２は、第１槽４を大気開放、すなわち減圧解除するための減圧解除手段の構成が上述した実施形態と異なっている。本実施形態においては、減圧解除手段として、貫通孔２１および遮断シール２２を備える。

貫通孔２１は、シート２にあけられた小孔であり、第１槽４を大気開放するのに十分な大きさとされている。遮断シール２２は、たとえば樹脂製の接着シートであり、貫通孔２１を完全に覆うとともに、手作業によって除去可能とされている。遮断シール２２は、本発明で言う遮断膜の一例に相当する。

デバイスＡ２を用いた送液を行う場合、図５に示すように上述した実施形態と同様に、第１槽４に血液検体Ｓを充填し、第２槽５内の圧力を大気圧よりも低くした状態で、第１および第２槽４，５と微細流路３とをデバイスＡ２外から遮断しておく。

次いで、図６に示すように、たとえば検査実施者が手作業によって遮断シール２２を剥がす。これにより、第１槽４は、貫通孔２１を通じて大気開放される。これによって血液検体Ｓを挟んで差圧が生じ、血液検体Ｓが送液される。

このような実施形態によっても、分析装置Ｂの小型化およびコスト低減が可能であるとともに、電気泳動を行うのに適した状態となるように血液検体Ｓを容易に送液することができる。また、遮断シール２２を剥がすことによる大気開放は、容易かつ確実に行うことができるという利点がある。

図７および図８は、本発明に係るデバイスの第３実施形態およびこれを用いた送液方法を示している。本実施形態のデバイスＡ３は、減圧解除手段として突起２３を備えている点が上述した実施形態と異なっている。

本実施形態においては、シート２のうち第１槽４を構成する部分に突起２３が設けられている。突起２３は、シート２の外面から突出している。また、本実施形態のシート２は、たとえばポリプロピレン（ＰＰ）などのプラスチックからなる。

デバイスＡ３を用いた送液を行う場合、図７に示すように上述した実施形態と同様に、第１槽４に血液検体Ｓを充填し、第２槽５内の圧力を大気圧よりも低くした状態で、第１および第２槽４，５と微細流路３とをデバイスＡ３外から遮断しておく。

次いで、たとえば検査実施者が突起２３を指で倒す。すると、図８に示すように、シート２の一部が突起２３とともにシート２から取り除かれる。これにより、第１槽４が大気開放され、血液検体Ｓが第２槽５へと送液される。

このような実施形態によっても、分析装置Ｂの小型化およびコスト低減が可能であるとともに、電気泳動を行うのに適した状態となるように血液検体Ｓを容易に送液することができる。また、大気開放する前の状態においては、突起２３はシート２の一部である。このため、シート２に隙間が生じるおそれが非常に少なく、検査前に意図しない送液が行われてしまうことを防止するのに適している。

図９〜図１１は、本発明に係るデバイスの第４実施形態およびこれを用いた送液方法を示している。本実施形態のデバイスＡ４は、低圧空間として気体吸収槽７を備える点が上述した実施形態と異なっている。

本実施形態においては、第２槽５のさらに下流に気体吸収槽７が設けられている。気体吸収槽７は、第２槽５とつながっており、その内部に気体吸収剤７１が配置されている。気体吸収剤７１は、たとえば湿式気体吸収を実現する液体薬剤であり、空気を構成する気体を顕著に吸収するものである。気体吸収剤７１は、バッグ７２に収容されている。バッグ７２は、たとえば樹脂からなり、気体吸収剤７１を密閉する。また、気体吸収槽７には、気体吸収剤７１に向かって突出する突起７３が形成されている。第１槽４は、導入口４２によってあらかじめ大気開放されている。

デバイスＡ４を用いた送液を行う場合、図９に示すように、導入口４２から血液検体Ｓを導入する。このとき、第２槽５および気体吸収槽７の圧力は大気圧である。ついで、図１０に示すように、ベース１の上面の一部を押し下げることにより、突起７３をバッグ７２に突き刺す。これにより、図１１に示すように、気体吸収剤７１が露出し、気体吸収槽７内の気体が気体吸収剤７１によって吸収される。すると、気体吸収槽７および第２槽５内の気圧が大気圧よりも低い状態となる。これにより、血液検体Ｓを挟んで差圧が生じ、血液検体Ｓが送液される。

このような実施形態によっても、分析装置Ｂの小型化およびコスト低減が可能であるとともに、電気泳動を行うのに適した状態となるように血液検体Ｓを容易に送液することができる。また、血液検体Ｓの導入を大気開放環境で行い、その後に血液検体Ｓを送液するまでの間、第１槽４を外気から遮断する必要が無い。また、密閉された気体吸収剤７１を露出させることによって、任意のタイミングで気体吸収槽７を本発明で言う低圧空間として機能させることができる。これにより、デバイスＡ４の製造工程などで低圧状態にある低圧空間を形成しておく必要がなく、デバイスＡ４を比較的容易に製造することができる。

本発明に係るデバイスおよび送液方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るデバイスおよび送液方法の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

本発明に係るデバイスおよび送液方法は、電気泳動を用いたヘモグロビン検査を行うために微小流路内に血液検体を充填するのに適しているが、これ以外の用途に広く用いることができる。また、第１および第２槽と微細流路とのみを経由して送液することに限定されず、たとえば、複数の第１槽から複数の微細流路が１つの第２槽につながる構成において、この第２槽を低圧空間として機能させることにより、複数の微小流路内において同時に送液を行ってもよい。本発明に係るデバイスおよび送液方法は、検査に供されるものに限定されず、微細流路に液体を充填させ、あるいは微細流路を完全に通過するように液体を送液する様々な処理に用いることができる。

本発明に係るデバイスの第１実施形態およびこれが装填される分析装置の一例を示す斜視図である。 図１に示すデバイスを示す断面図である。 図１に示すデバイスを用いた送液方法において、大気開放（減圧解除）した状態を示す断面図である。 図１に示すデバイスを用いた送液方法において、送液が完了した状態を示す断面図である。 本発明に係るデバイスの第２実施形態を示す断面図である。 図５に示すデバイスを用いた送液方法において、大気開放（減圧解除）した状態を示す断面図である。 本発明に係るデバイスの第３実施形態を示す断面図である。 図７に示すデバイスを用いた送液方法において、大気開放（減圧解除）した状態を示す断面図である。 本発明に係るデバイスの第４実施形態を示す断面図である。 図９に示すデバイスを用いた送液方法において、気体吸収剤を露出させるステップを示す断面図である。 図９に示すデバイスを用いた送液方法において、送液が完了した状態を示す断面図である。 従来のデバイスの一例を示す断面図である。

符号の説明

Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４， デバイス
Ｎｄ 針
１ ベース
２ シート（遮断膜、遮断壁）
３ 微細流路
４ 第１槽
５ 第２槽（低圧空間）
７ 気体吸収槽（低圧空間）
２１ 貫通孔
２２ 遮断シール（遮断膜）
２３ 突起
４１，５１ 電極
４２ 導入口
７１ 気体吸収剤
７２ バッグ

Claims (10)

1. 液体を送液するための微細流路を有し、別体とされた装置に装填されるデバイスであって、
   上記微細流路の下流側につながっており、外部から遮断され、かつ上記微細流路の上流側における圧力よりも低い圧力状態をとりうる低圧空間を備えることを特徴とする、デバイス。
2. 上記微細流路の上流側に位置し、上記微細流路上流側を外部に対して遮断された状態から減圧解除された状態としうる減圧解除手段を備える、請求項１に記載のデバイス。
3. 上記減圧解除手段は、上記微細流路上流側と外部とを遮断し、かつ除去または開孔可能とされた遮断膜である、請求項２に記載のデバイス。
4. 上記減圧解除手段は、上記微細流路上流側を外部に対して遮断する遮断壁、およびこの遮断壁から外部に向かって突出しており、かつ上記遮断壁の一部とともに除去可能とされた突起である、請求項２に記載のデバイス。
5. 上記低圧空間には、密閉された状態から上記低圧空間に露出する状態をとりうる気体吸収剤が設けられている、請求項１に記載のデバイス。
6. 微細流路内において液体を送液する送液方法であって、
   上記微細流路の下流側につながっており、外部から遮断された低圧空間の圧力を、上記微細流路の上流側における圧力よりも低い状態とすることにより上記液体を送液することを特徴とする、送液方法。
7. 上記微細流路の上流側を外部に対して遮断された状態から減圧解除された状態とすることにより、上記液体を送液する、請求項６に記載の送液方法。
8. 上記微細流路上流側と外部とを遮断する遮断膜を除去し、または開孔することにより、上記微細流路の上流側が減圧解除された状態とする、請求項７に記載の送液方法。
9. 上記微細流路上流側を外部に対して遮断する遮断壁から外部に突出する突起を、この遮断壁の一部とともに取り除くことにより、上記微細流路の上流側が減圧解除された状態とする、請求項７に記載の送液方法。
10. 気体吸収剤を、上記低圧空間に対して密閉された状態から上記低圧空間に露出した状態とすることにより、上記低圧空間内の圧力を上記微細流路上流側の圧力よりも低くする、請求項６に記載の送液方法。

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