JP2011021954A - 分析用デバイスと分析方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】キャビティ53に試料40を流し込み、連結部59を介してキャビティ53の周方向に隣接したキャビティ61に吸い上げ凝集試薬67a,67bと反応させる。キャビティ61からこの外周側に形成されたキャビティ66へ連結流路64を介して遠心力で移送するとともに遠心分離する。連結流路70を介してキャビティ66と連結された計量流路80に定量を吸い上げる。計量流路80に保持された試料を外周側に形成されたセル52aへ遠心力によって移送し、試薬58a1,58a2を有する毛細管エリア56aへセル52aの試料を吸い上げて反応させる。毛細管エリア56aに保持された試料を遠心力によってセル52aに移送して、セル52aの外周側に溜まった液体にアクセスして計測する。
【選択図】図18
Description
図1(a)(b)は分析用デバイス1の保護キャップ2を閉じた状態と開いた状態を示している。図2は図1(a)における下側を上に向けた状態で分解した状態を示している。
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、後述の複数の収容エリアとその収容エリアの間を接続するマイクロチャネル構造の流路などが形成されている。
図4(a)は平面図、図4(b)は図4(a)のA−A断面図、図4(c)は側面図、図4(d)は背面図、図4(e)は開口部7から見た正面図である。この開口部7は希釈液容器5の内部5aに、図6(a)に示すように希釈液8を充填した後にシール部材としてのアルミシール9によって密封されている。希釈液容器5の開口部7とは反対側には、ラッチ部10が形成されている。この希釈液容器5は、ベース基板3とカバー基板4の間に形成され希釈液容器収容部11にセットされて図6(a)に示す液保持位置と、図6(c)に示す液放出位置とに移動自在に収容されている。
図5(a)は平面図、図5(b)は側面図、図5(c)は図5(a)のB−B断面図、図5(d)は開口2aから見た正面図である。保護キャップ2の内側には、図1(a)に示した閉塞状態で図6(a)に示すように、希釈液容器5のラッチ部10が係合可能な係止用溝12が形成されている。
この実施の形態では、ターンテーブル101は、図9に示すように傾斜した回転軸心107に取り付けられて水平線Hに対して角度θ(10°〜45°の範囲)だけ傾斜しており、分析用デバイス1の回転停止位置に応じて、分析用デバイス1内の溶液にかかる重力の方向を制御できる。
分析用デバイス1を構成する部品の材料としては、材料コストが安価で量産性に優れる樹脂材料が望ましい。前記分析装置100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合成樹脂が望ましい。
この分析装置100は、ターンテーブル101を回転させるための回転駆動手段106と、分析用デバイス1内の溶液を光学的に測定するための光学測定手段108と、ターンテーブル101の回転速度や回転方向および光学測定手段の測定タイミングなどを制御する制御手段109と、光学測定手段108によって得られた信号を処理し測定結果を演算するための演算部110と、演算部110で得られた結果を表示するための表示部111とで構成されている。
図11(a)は注入口13を分析用デバイス1の外側から見た拡大図を示し、図11(b)は保護キャップ2を開いて指先120から試料液18を採取するときの様子を示したものであり、図11(c)は前記マイクロチャネル構造をターンテーブル101の側からカバー基板4を透過して見たものである。
誘導部17から見て毛細管キャビティ19を介してその先には、毛細管力が作用しない隙間の受容キャビティ23aが形成されている。毛細管キャビティ19と屈曲部22および誘導部17の一部の側方には、大気に開放したキャビティ24が形成されている。キャビティ24の作用によって、注入口13から採取された試料液は誘導部17および毛細管キャビティ19のキャビティ24が形成されていない側の側壁を優先的に伝って充填されていくため、注入口13で気泡が混入した場合に、誘導部17のキャビティ24と隣接している区間内で空気がキャビティ24に向かって排出され、気泡を巻き込まずに試料液18を充填することができる。
− 工程1 −
検査を受ける試料液が注入口13に点着された分析用デバイス1は、図13(a)に示すように毛細管キャビティ19内に試料液を保持し、希釈液溶液5のアルミシール9が破られた状態でターンテーブル101にセットされる。
ドア103を閉じた後にターンテーブル101を時計方向(C2方向)に回転駆動(5000rpm〜8000rpm)すると、保持されている試料液が屈曲部22の位置で破断し、誘導部17内の試料液は保護キャップ2内に排出され、毛細管キャビティ19内の試料液18は図13(b)に示すように受容キャビティ23aを介して分離キャビティ23b,23cに流入する40〜70秒間回転を保持すると、分離キャビティ23b,23cで血漿成分18aと血球成分18bとに遠心分離される。
なお、希釈液容器5は、アルミシール9でシールされている開口部7とは反対側の底部の形状が、図4(a)(b)に示すように円弧面32で形成され、かつ図13(b)に示す状態の希釈液容器5の液放出位置においては、図14に示すように円弧面32の中心mが回転軸心107よりも排出流路26に近づくよう距離dだけオフセットするように形成されているため、この円弧面32に向かうように流れた希釈液8が円弧面32に沿って外側から開口部7に向かう流れ(矢印n方向)に変更されて、希釈液容器5の開口部7から効率よく希釈液容器収容部11に放出される。
次に、ターンテーブル101の回転を停止させると、血漿成分18aは分離キャビティ23bの壁面に形成された毛細管キャビティ33に吸い上げられ、毛細管キャビティ33と連通する連結流路30を介して図15(a)に示すように計量流路38に流れて定量が保持される。
ターンテーブル101を時計方向(C2方向)に回転駆動(4000rpm〜6000rpm)すると、図15(b)に示すように、計量流路38に保持されていた血漿成分18aは大気開放キャビティ31の位置で破断し、定量だけ混合キャビティ39に流れ込み、保持キャビティ27内の希釈液8もサイホン形状の連結流路41を介して混合キャビティ39に流れ込む。
次に、ターンテーブル101の回転を停止し、分析用デバイス1を図15(b)に示す位置にして、±1mm程度の揺動を分析用デバイス1に与えるようにターンテーブル101を20〜70Hzの周波数で制御して、混合キャビティ39内に移送された希釈液8と血漿成分18aからなる測定対象の希釈血漿40を攪拌する。
その後に、分析用デバイス1を図16(a)に示す位置にして、±1mm程度の揺動を分析用デバイス1に与えるようにターンテーブル101の揺動の強度を徐々に100Hz程度まで上げて混合キャビティ39に保持される希釈血漿40を、希釈血漿40の液面よりも内周側に形成された毛細管流路37の入口まで移送する。
ターンテーブル101を時計方向(C2方向)に回転駆動(4000rpm〜6000rpm)すると、図16(b)に示すように、計量流路47a,47b,47cに保持されていた希釈血漿40は、大気と連通する大気開放キャビティ50との連結部である屈曲部48a,48b,48c,48dの位置で破断して、定量だけ測定セル52b,52cおよび保持キャビティ53に流れ込む。
また、毛細管エリア56a,56b,56c内には図23(a)に示すように、それぞれの検査対象の成分と反応させるための試薬58a1,58a2,58b1,58b2,58b3,58c1,58c2が、毛細管エリア56a,56b,56c内に形成された試薬担持部57a1,57a2,57b1,57b2,57b3,57c1,57c2に担持されている。図23(a)におけるG−G断面を図23(b)に示す。
次に、ターンテーブル101の回転を停止し、分析用デバイス1を図17(a)に示す位置にして、±1mm程度の揺動を分析用デバイス1に与えるようにターンテーブル101を60〜120Hzの周波数で制御して、保持キャビティ53に保持される希釈血漿40を希釈血漿40の液面に浸かるよう保持キャビティ53の側壁に形成された連結部59を介して毛細管力の作用により操作キャビティ61に移送する。
また、試薬担持部65a,65bのカバー基板4との隙は、操作キャビティ61のカバー基板4との隙より薄くなるよう操作キャビティ61より突出して形成している。
図17(a)に示す状態では、希釈血漿40と試薬67a,67bとが接触して試薬67a,67bが希釈血漿40に溶け出す。この状態で分析用デバイス1を回転軸心107を中心に所定角度の揺動をさせると、操作キャビティ61の希釈血漿40は前記空間61aがあるために操作キャビティ61の中で移動して、この攪拌の際に、攪拌リブ63に衝突してより確実に攪拌される。これによって、試薬の比重が大きい場合であっても試薬を沈殿させないようにより有効に作用している。
次に、ターンテーブル101を時計方向(C2方向)に回転駆動(5000rpm〜7000rpm)すると、図17(b)に示すように、操作キャビティ61の試薬と反応した希釈血漿が連結通路64を通過して分離キャビティ66に流れ込み、さらに高速回転を20〜40秒間にわたって維持することで、操作キャビティ61内で生成された非HDL凝集成分とHDL成分を含む希釈血漿成分を遠心分離する。
次に、ターンテーブル101の回転を停止させると、希釈血漿40中のHDL成分を含む希釈血漿成分は分離キャビティ66の壁面に形成された毛細管キャビティ69に吸い上げられ、毛細管キャビティ69と連通する連結流路70を介して図18(a)に示すように計量流路80に流れて定量が保持される。
毛細管キャビティ69の最外周の位置は、図18(a)に示すように、分離キャビティ66に保持される希釈血漿に浸かるように外周方向に伸長して形成されている。
ターンテーブル101を時計方向(C2方向)に回転駆動(4000rpm〜6000rpm)すると、図18(b)に示すように、計量流路80に保持されていた希釈血漿40は、大気と連通する大気開放キャビティ83との連結部である屈曲部84の位置で破断して、定量だけが測定セル52aに流れ込む。
また、毛細管エリア56b,56cに保持されていた試薬と希釈血漿の混合溶液は、遠心力によって測定セル52b,52cの外周側に移送することで、試薬と希釈血漿の攪拌が行われる。
次に、ターンテーブル101の回転を停止させると、測定セル52aに移送されたHDL成分を含む希釈血漿40は、毛細管力によって図19(a)に示すように毛細管エリア56aに吸い上げられ、この時点で図23(a)に示す試薬58a1,58a2の溶解が開始され、希釈血漿40内に含まれる特定の成分と試薬の反応が開始される。
− 工程13 −
ターンテーブル101を時計方向(C2方向)に回転駆動すると、図19(b)に示すように、毛細管エリア56a,56b,56cに保持されていた試薬と希釈血漿の混合溶液は、遠心力によって測定セル52a,52b,52cの外周側に移送することで、試薬と希釈血漿の攪拌が行われる。
分析用デバイス1を反時計方向(C1方向)または時計方向(C2方向)に回転駆動(1000rpm〜1500rpm)して、各測定セル52a,52b,52cが光源112とフォトディテクタ113の間を通過するタイミングに、演算部110がフォトディテクタ113の検出値を読み取って、特定成分の濃度を算出する。なお、工程7および工程11で希釈血漿40が各測定セル52a,52b,52cに流入した際に、各測定セル52a,52b,52cが光源112とフォトディテクタ113の間を通過するタイミングに、演算部110がフォトディテクタ113の検出値を読み取ることで、試薬と反応前の吸光度を算出できるため、演算部110での計算処理に測定セル52a,52b,52cのリファレンスデータとして利用することで、測定精度を改善することができる。
53 保持キャビティ
56a 毛細管エリア
58a1 酵素試薬
58a2 発色試薬(メディエータ)
59 連結部
61 操作キャビティ
63 攪拌リブ
64 連結流路
65a,65b 試薬担持部
66 分離キャビティ
67a,67b 非HDL凝集試薬
69 毛細管キャビティ
70 連結流路
80 計量流路
Claims (5)
- 液体試料を遠心力によって測定セルに向かって移送するマイクロチャネル構造を有し、前記測定セルにおける液体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、
液体試料である定量の希釈血漿が流れ込む保持キャビティと、
前記保持キャビティの周方向に隣接した位置に形成され毛細管力の作用する連結部を介して前記保持キャビティに連結されるとともに非HDL凝集試薬を有する操作キャビティと、
前記操作キャビティよりも外周側に形成され毛細管力の作用する隙の連結流路を介して連結された分離キャビティと、
前記分離キャビティの周方向に隣接し毛細管力の作用する連結流路を介して前記分離キャビティと連結された計量流路と、
前記計量流路よりも外周側に形成された測定セルと、
前記測定セルよりも内周側に形成され酵素試薬およびメディエータを有する毛細管エリアと
を有し、
前記毛細管エリアで反応した反応溶液を前記遠心力を大きくして前記測定セルの外周側に移送し、前記測定セルの外周側に溜まった前記反応溶液にアクセスして前記液体試料のHDLを計測するよう構成した
分析用デバイス。 - 前記操作キャビティにおける前記非HDL凝集試薬を担持している試薬担持部の隙は、前記操作キャビティの隙より薄くなるよう前記操作キャビティより突出して形成されている
請求項1記載の分析用デバイス。 - 前記操作キャビティに半径方向に伸長した攪拌リブを形成し、前記攪拌リブの高さは前記操作キャビティの外周壁よりも低い
請求項1記載の分析用デバイス。 - 前記分離キャビティから前記計量流路に、前記分離キャビティの壁面に形成された毛細管が作用する毛細管キャビティによって比重の重い沈殿物よりも上澄みの希釈血漿の方を優先的に吸い上げて移送するよう構成した
請求項1記載の分析用デバイス。 - 液体試料を遠心力によって測定セルに向かって移送するマイクロチャネル構造を有する分析用デバイスを使用して、前記測定セルにおける液体にアクセスして読み取るに際し、
液体試料である定量の希釈血漿を前記分析用デバイスを軸心周りに回転させて遠心力によって保持キャビティに定量の希釈血漿を流し込み、
前記遠心力を小さくして、前記保持キャビティの外周側に溜まった希釈血漿を、毛細管力の作用する連結部を介して前記保持キャビティの周方向に隣接した位置に形成された操作キャビティに移送し、前記操作キャビティの内側の外周側に担持された非HDL凝集試薬と反応させ、
前記操作キャビティの反応した希釈血漿を直前よりも前記遠心力を大きくして、前記操作キャビティと前記操作キャビティよりも外周側に形成され毛細管力の作用する隙の連結流路を介して連結された分離キャビティに移送するとともに非HDL凝集成分とHDL成分を含む希釈血漿成分に遠心分離し、
前記分離キャビティ中のHDL成分を含む希釈血漿成分を直前よりも前記遠心力を小さくして、前記分離キャビティの周方向に隣接した計量流路に、毛細管力の作用する連結流路を介して沈殿物を除去したHDL成分を含む希釈血漿を移送し、
計量流路に保持されていた希釈血漿計量流路よりも外周側に形成された測定セルに直前よりも前記遠心力を大きくして移送し、
前記測定セルに移送されたHDL成分を含む希釈血漿を、直前よりも前記遠心力を小さくして、前記測定セルよりも内周側に形成された試薬担持部としての毛細管エリアに毛細管力によって吸い上げ、前記毛細管エリアに担持されている酵素試薬およびメディエータと反応させ、
前記毛細管エリアで反応した反応溶液を、直前よりも前記遠心力を大きくして前記測定セルの外周側に移送し、
前記測定セルの外周側に溜まった前記反応溶液にアクセスして前記液体試料のHDLを計測する分析方法。
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