JP2011127931A - アプリケータおよびその使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】測定チップへの検体液の導入操作を簡便、低コスト化し、またオペレータの待ち時間を低減し、並列測定などにより検査処理能力を向上させる。
【解決手段】液体導入口１２と、この液体導入口１２を上方として液体導入口１２よりも下方に延在する液体導入路１０と、この液体導入路１０の下方に延在する液体導出路１１と、この液体導出路１１の下方に位置した液体導出口１３とからなり、液体導入路１０にて毛細管力により吸引する液体体積が液体導出路１１にて毛細管力により吸引する液体体積よりも大きいことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体溶液をサンプリングし、検出器に液体溶液を供給するアプリケータおよびその使用方法に関するものである。

抗原抗体反応やＤＮＡプローブとＤＮＡとの結合などの高度な生体分子の識別能を利用した測定は、臨床検査、生化学分野での測定、および環境汚染物質の測定で重要な技術となっている。例えば、マイクロＴＡＳ（Total Analysis Systems）、マイクロコンビナトリアルケミストリー、化学ＩＣ、化学センサ、バイオセンサ、微量分析、電気化学分析、ＱＣＭ測定、ＳＰＲ測定、ＡＴＲ測定などがある。この中で、ＳＰＲは簡便で非常に高感度な測定技術として知られている。ＳＰＲは測定対象の検体が接触した金属の表面における、エバネッセント波と表面プラズモン波との共鳴を用いるものである。

この測定は、図７に示すＳＰＲ測定装置を用いて行う。測定においては、まず、光源５０１から出射された光を入射側レンズ５０２で集光してプリズム５０３に入射させ、プリズム５０３の測定面５０３ａに密着させているセンサチップ（測定チップ）５０５の測定領域に照射する。センサチップ５０５の測定領域には金（以下、Ａｕと称す)の薄膜が形成されており、このＡｕの薄膜の表面に検体を接触させた状態で置き、Ａｕの薄膜の裏面に、センサチップ５０５を透過してきた集光光が照射される。

このようにして照射された集光光は、Ａｕの薄膜の裏面で反射し、いわゆるＣＣＤイメージセンサなどの撮像素子よりなる光検出部５０４で強度（光強度）が測定され、図８に示すように、上記共鳴が起こる角度で反射率が低くなる谷が観測される。なお、図７では示していないが、光源および入射側レンズなどの光学系の位置（角度）および、光検出部を含む受光側の光学系の位置（角度）を制御する制御部（不図示）を備える。これらの、光源５０１、入射側レンズ５０２、プリズム５０３、光検出部５０４、および、制御部が、ＳＰＲ測定装置５００の測定部を構成している。

ＳＰＲ測定を医療分野における生体物質検出に用いる場合、検体間交差汚染を避けるためや同一感度の測定を維持するため、測定チップは使いきりであることが望まれる。また測定対象の液体は微量な液体の場合が多く、微量な液体溶液を薄めることなく高感度で測定するために微小な流路に検出領域を設けた微少量の測定チップを用いるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
医療分野においては、検体量が限られ、専門のオペレータが測定するため、測定チップへの検体の導入は、自動分注器やマイクロピペッタなどが利用される。

これに対して、食品などの品質検査や品質管理のための測定では、検体の量は十分にある場合が多いが、測定チップに内蔵する高価な抗体の塗布量の低減や、測定後の汚染廃棄物の処理コストの低減から、やはり微少量の測定チップを用いることが望まれる。
さらに医療サンプルや食品サンプルは夾雑物が多く、ＳＰＲ測定においては、夾雑物の沈降による偽シグナルを分離するため、溶液を流しなら測定するフロー分析が一般的である。ＳＰＲによる免疫測定を精度よく行うためには、数分間一定の速度で溶液を流し続ける必要があることや、従来のマイクロピペットとのコンパチビリティを確保するために、数十マイクロリットルの検体量で測定するよう測定チップが設計されている。

特開２００９−１８０７０７号公報

上述したように、医療や食品分野での検査では、使い切り型の測定チップが望ましい。通常、測定チップは検体液を一定量導入することが前提で設計されており、チップ導入前に微量定量が必要である。これには、マイクロピペッタなどが用いられる。マイクロピペッタはメカニカルな機構を用いてサンプリング量を広い領域に渡って調整できる。しかし、一方で、ピペッタの価格が高い、ピペット用チップが別途必要、繰り返し使用によるピペッタ内部の汚染がおこりやすい、校正のために定期的なメンテナンスが必要等の使用上の不便さがあった。

しかしながら、測定チップに導入する検体液の量は測定チップの設計値で決まっており、サンプリング量を調整する必要は無く、簡便な操作で、毎回一定量をチップに導入できればよい。
さらに、ＳＰＲ用に設計されたチップ（特許文献１参照）では、参照液と検体液との差分測定を行う必要から、はじめに参照液、一定時間経過した後、検体液を導入する必要があった。このため、参照液をチップ内に貯蔵する構造を有する測定チップがあるが、参照液から検体液への切り替えは、インレット内の参照液の残量を常時オペレータが観察し、そのタイミングを測っていた。この間オペレータは測定装置に時間的に拘束され、別装置での測定を行う事ができず、検査処理能力の低下を招いていた。

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、ＳＰＲセンサチップなどの測定チップへの検体液の導入操作を簡便、低コスト化し、またオペレータの待ち時間を低減し、並列測定などにより検査処理能力を向上させることを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、液体導入口（例えば、実施形態における液体導入口１２，１１２）と、この液体導入口を上方として前記液体導入口より下方に延在する液体導入路（例えば、実施形態における液体導入路１０、１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ）と、この液体導入路の下方に延在する液体導出路（例えば、実施形態における液体導出路１１、１１１）と、この液体導出路の下方に位置した液体導出口（例えば、実施形態における液体導出口１３、１１３）とからなり、前記液体導入路にて毛細管力により吸引する液体体積が前記液体導出路にて毛細管力により吸引する液体体積よりも大きいことを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、前記液体導入口から前記液体導出口へ至る主流路とは別に、さらに毛細管力により液体を収容する流路（例えば、実施形態における液体導入路１１０ａ，１１０ｃ）が液体導入口に形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載の発明において、複数の液体導入口と複数の液体導入路が複数の液体導出路と複数の液体導出口に接続され、液体導入路にて毛細管力により吸引する液体体積の総和が、液体導出路にて毛細管力により吸引する液体体積の総和が大きいことを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、請求項１乃至３の何れか一項に記載の発明において、前記液体導入路と前記液体導出路が内部リザーバ（例えば、実施形態における内部リザーバＲ）を介して接続されていることを特徴とする。

請求項５に記載した発明は、請求項１乃至４の何れか一項に記載の発明において、前記液体導入路および前記液体導出路の管路外側を伝わる液体を収容するためのリザーバ（例えば、実施形態におけるストッパー兼リザーバ１４）が形成されていることを特徴とする。

請求項６に記載した発明は、請求項１乃至５の何れか一項に記載の発明において、前記液体導入路を液体中に浸漬する際の上限を規定するストッパー（例えば、実施形態におけるストッパー兼リザーバ１４）が形成されていることを特徴とする。

請求項７に記載した発明は、請求項１乃至６の何れか一項に記載の発明において、前記液体を吐出する際に、アプリケータが自立しかつ設置角度を規定するための脚（例えば、実施形態における設置用脚部１７）が形成されていることを特徴とする。

請求項８に記載した発明は、請求項１乃至７の何れか一項に記載の発明において、前記液体導入路および前記液体導出路の全部あるいは一部が透明基材からなることを特徴とする。

請求項９に記載した発明は、請求項１乃至８の何れか一項に記載されたアプリケータを用いた液体の導入方法であって、前記液体導入口を下方へ向けた状態で前記液体導入路と前記液体導出路とを液体に浸漬させ、次いで、前記液体導入路と前記液体導出路とを前記液体から引き上げ、その後、前記液体導出口を下方へ向けた状態で該液体導出口を被導入位置に配置させることを特徴とする。

請求項１０に記載した発明は、請求項９に記載の発明において、各アプリケータの吐出量、吐出開始時間、吐出速度の違いにより、異なる液体の順次吐出や、同一液体の総吐出量、吐出速度の増大を制御することを特徴とする。

本発明によれば、アプリケータ内部にメカニカルな部分がなく、構造が簡単なため容易に作製でき、アプリケータ全体を使いきり型にできるため、検体間の交差汚染を防ぐ事ができる効果がある。
さらに、測定チップへアプリケータをマウントしてから一定時間後に検体液（液体）がチップに自動的に導入されるため、オペレータは余裕をもって測定チップにマウントできる。
また、あらかじめ参照液を測定チップに導入した後で、検体液用のアプリケータをマウントすれば、オペレータ作業は終了し、別な作業を行う事ができ作業効率を上げることができる。
あるいは時間差の異なるアプリケータを組み合わせれば、１回のマウントで参照液、検体液などの液体を順次導入可能となり、同様の効果を得る事ができる。

本発明の第１実施形態におけるアプリケータの斜視図である。 本発明の第１実施形態におけるアプリケータの使用方法を示す図であり、（ａ）は浸漬時、（ｂ）は浸漬からの引き上げ時、（ｃ）は、ＳＰＲセンサチップへの導入時の状態を示す図である。 本発明の第２実施形態におけるアプリケータを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は分解斜視図である。 本発明の第３実施形態におけるアプリケータの分解斜視図である。 本発明の第４実施形態におけるアプリケータの正面図である。 本発明の第５実施形態におけるアプリケータを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は浸漬時の状態、（ｃ）はＳＰＲセンタチップへの導入時の状態を示す図である。 ＳＰＲ測定装置の概略構成図である。 ＳＰＲ測定装置で測定された検出部の反射率と反射角度との関係の一例を示すグラフである。

以下、本発明の第一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態におけるアプリケータ１の構造を示す斜視図である。このアプリケータ１は、異径の２本の透明な毛細管である略円管状の液体導入路１０と液体導出路１１とを直列に接続して備える。液体導入路１０は、液体導出路１１の側でない端部に液体導入口１２を有し、液体導出路１１は、液体導入路１０の側でない端部に液体導出口１３を有し、液体導入路１０と液体導出路１１とは、互いに曲面により滑らかに接続されている。

ここで、断面が半径ｒの円形の毛細管を考えると、この毛細管を液面に垂直に立てたときに、毛細管力が吸い上げる高さｈは以下の（１）式で与えられる。
ｈ＝（２γｃｏｓθ）／（ρｇｒ）・・・・・・（１）
但し、γは表面張力、θは接触角度、ρは液体の密度、ｇは重力加速度である。
従って、半径ｒの毛細管が吸い上げる液体の体積Ｖはｈπｒ^２となるから、
Ｖ＝（２πｒγｃｏｓθ）／（ρｇ）・・・・・・（２）
となり半径に比例する。
次に、半径ｒ１、半径ｒ２の２本の毛細管（ｒ１＞ｒ２）を考えたとき、半径ｒ１の毛細管で吸い上げる体積Ｖ１は、半径ｒ２の毛細管で吸い上げる体積Ｖ２よりも大きく、その差ΔＶは、
ΔＶ＝Ｖ１−Ｖ２＝（ｒ１−ｒ２）（２πγｃｏｓθ）／（ρｇ）・・・（３）
となる。

細い方の毛細管である液体導出路１１の外側には、受け皿状のストッパー兼リザーバ部１４が形成されている。このストッパー兼リザーバ部１４は、液体導入路１０側に向かって開口し、その内部空間１５は液体導出口１３側から液体導入口１２側へ向かって徐々に拡径して形成される。また、ストッパー兼リザーバ部１４は、液体導出路１１の径方向に沿って形成された底面１６を備えている。この底面１６の面積は、後述する検体容器などの液体が入った容器の開口面積よりも大きく設定される。

液体導出路１１の外側には、さらにアプリケータ１を自立させるための設置用脚部１７が形成されている。この設置用脚部１７は、図１に示す状態でアプリケータ１を自立させるためのものであり略半球状の外形、すなわちストッパー兼リザーバ部１４よりも液体導出口１３側の液体導出路１１の外面に接続され、ここから液体導出口１３に向かって徐々に拡径して形成される。また、設置用脚部１７の径方向内側には空間が形成されてその径方向の略中央に上述した液体導出口１３が配置される。

図２は上述したアプリケータ１の使用例を示している。なお、図２の使用例では、液体である検体液を、アプリケータ１を用いてＳＰＲチップ（測定チップ）に導入する場合を示している。

はじめに、図２（ａ）に示すように、検体液Ｌが入った容器Ｃに、アプリケータ１の太い径の毛細管である液体導入路１０を、液体導入口１２が下方を向いた状態で容器Ｃの開口から下方に向かって挿入し容器Ｃ内の検体液Ｌに浸漬させる。この際、容器Ｃの開口にストッパー兼リザーバ１４の底面１６が当接して、所定以上のアプリケータ１の下方への移動が制限される。これにより検体液Ｌは、アプリケータ１のストッパー兼リザーバ１４で制限された位置の液面高さに加えて毛細管力による液面上昇分（図では不指示）だけ、液体導入路１０および液体導出路１１の毛細管の中に入り込む。この時、毛細管内側の大部分が検体液Ｌと接触することにより、毛細管の内側の濡れ性が均一化されるため、個体差によりアプリケータ１により吸い上げ可能な液体量の特性がばらつくのを小さく抑えることができる。

次に、図２（ｂ）に示すように、検体液Ｌに浸漬されたアプリケータ１全体をゆっくり持ち上げ、アプリケータ１を検体液Ｌの表面から分離する。この時、太い径の毛細管である液体導入路１０の下部に毛細管力により上述の体積Ｖ１だけ検体液Ｌが吸引された状態になる。

次に、図２（ｃ）に示すようにアプリケータ１を上下反転させ、設置用脚部１７の底部１８をＳＰＲチップ２０の周囲に接地させることでアプリケータ１を自立させ、これと同時に細い径の毛細管の先端すなわち、液体導出路１１の液体導出口１３をＳＰＲセンサチップ２０のインレット２１に挿入させる。これにより、アプリケータ１の上部すなわち、液体導入路１０内にあった検体液Ｌは重力の影響を受け、下部の液体導出路１１に移動する。この検体液Ｌは、ある一定時間後に液体導出口１３に到着するが、液体導出路１１では、毛細管力により液体体積Ｖ２しか保持できないため、液体導出路１１の毛細管力により吸引可能な液体体積Ｖ２と液体導入路１０の毛細管力により吸引可能な液体体積Ｖ１との差分ΔＶの検体液Ｌが、液体導出口１３を介してアプリケータ１の外部すなわち、ＳＰＲセンサチップ２０のインレット２１に供給される。

例えば、半径１ｍｍ，０．５ｍｍの２本のガラス毛細管が接続されたアプリケータ１で水をサンプリングする場合、表面張力０．０７３Ｎ／ｍ，接触角２０度，水の密度１０００ｋｇ／ｍ３，重力加速度９．８ｍ／ｓ２，を用いて計算すると、半径１ｍｍの毛細管で吸い上げる高さは１４ｍｍ，半径０．５ｍｍの毛細管で吸い上げる高さは２８ｍｍ，吐出量ΔＶは２２マイクロリットルと計算される。つまり、この計算より長さ５ｃｍ程度のアプリケータ１で２２マイクロリットルを定量することができ、現実的な大きさで適量を定量するアプリケータ１が実現可能であることが分かる。

上述のアプリケータ１を上下反転させる際には、液体導入路１０の外表面にも検体液Ｌが付着し、この付着した検体液Ｌが重力の影響で下部に移動してしまうが、ストッパー兼リザーバ１４で受け止められて下方への移動が妨げられ、ＳＰＲセンサチップ２０及びＳＰＲ装置（不図示）が汚染されることはない。

なお、上述した第一実施形態では、一体的に形成されたストッパー兼リザーバ１４に、ストッパーおよびリザーバの機能を持たせていたが、それぞれ、ストッパーおよびリザーバを個別の部品で構成してもよい。
さらに、ストッパーやリザーバを上下に移動可能に形成して、検体液の量、検体容器の形状に応じて適宜移動させても良い。
また、検体液ＬのＳＰＲセンサチップ２０への導入速度や導入量を調整するために、設置用脚部１７に液体導出路１１の角度を変化させる調整機構を設けても良い。
また、ＳＰＲセンサチップ２０やＳＰＲ装置側にアプリケータ１をマウントする機構が設けてある場合、設置用脚部１７を省略してもよい。

次に、本発明の第２実施形態について図３を参照して説明する。なお、この第２実施形態は上述した第１実施形態のアプリケータ１をプレート型にしたものであるため、第１実施形態と同一部分に同一符号を付して説明する。また図３では、図示都合上、リザーバ、ストッパー、および、設置用脚を省略している。使用状況に合わせて、リザーバ、ストッパー、設置用脚は装備されていてもいなくても良い。

図３（ａ）は本実施形態のアプリケータ１０１の平面図であり、図３（ｂ）は本実施形態のアプリケータ１０１の分解斜視図である。本実施形態のアプリケータ１０１は、透明アクリル（透明基材）の平面基板１０２と、黒色アクリルに溝を刻んだ平面基板１０３とを張り合わせた構造となっており、溝が平面基板１０２により覆われることで、液体流路が形成される。ここでは液体導入路１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ、液体導出路１１１の合計四本の液体流路があり、液体導入路１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃは、略平行に配置されて一本の液体導出路１１１に合流接続される。これら液体流路の断面積は、液体導入路（中央）１１０ｂ＞液体導入路（左）１１０ａ＝液体導入路（右）１１０ｃ＞液体導出路１１１の関係になっている。なお、液体導入口１１２から液体導出口１１３に至る液体導入路１１０ｂ、液体導出路１１１が主流路である。つまり、第２実施形態では、この主流路とは別に液体を収容可能な流路として、液体導入路１１０ａ，１１０ｃが設けられている。

上述した合流部分では、アプリケータ１０１の幅方向外側に配置された液体導入路１１０ａ，１１０ｃの外側壁１０５が、それぞれ、流路外側に向かって凸となる曲面１０６を介して、液体導出路１１１の液体導入路１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ側の入口１０７に至っており、三本の液体導入路１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃの間を仕切っている仕切り壁１０８は、その下端部が正面視略Ｕ字状の曲面に形成されている。

また、アプリケータ１０１の液体導出口１１３側には、液体導出口１１３に近づくほど先細りとなる突出部１２２が形成されている。この突出部１２２は、平面基板１０３の突出部１２２ａと平面基板１０２の突出部１２２ｂとの積層により形成されている。このように突出部１２２が先細り形状となっていることで、ＳＰＲセンサチップ２０のインレット２１へ液体導出口１１３を容易に挿入することが可能となっている。

次に、本実施形態のアプリケータ１０１の使用例として、牛乳を食品サンプルとして測定する方法について説明する。

まず、アプリケータ１０１の液体導出路１１１側を手で持ち、透明基板１０２を手前にして液体導入路１１０を液体導入口１１２側から牛乳中に浸漬させる。このとき、アプリケータ１０１をゆっくり浸漬させて液体導出路１１１と合流するところで、僅かに持ち上げて液体導入路１１０への牛乳の侵入の様子を確認すると、黒色基板を背景に白色の牛乳が観察されるため、コントラストがはっきりし、透明基板の外側が牛乳で濡れていても、毛細管への侵入が容易に確認することができる。

ここで牛乳が接続点すなわち液体導入路１１０と液体導出路１１１とが合流する部分に達していない時には、再び浸漬、観察を繰り返し、牛乳が上記合流する部分に達するまで繰り返し、合流部分に達したことが確認できたら、ウエスでアプリケータ１０１を挿み、その外表面についた牛乳を拭き取りながら、牛乳中から取り出す。なお、上述したリザーバ機能を有する場合は、この拭き取り作業を省略してもよい。

次にアプリケータ１０１を上下反転させて、液体導出口１１３をＳＰＲセンサチップ２０のインレット２１に挿入する。すると、液体導入口１１２付近にあった牛乳は重力のために液体導入路１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃを下方に移動し、液体導出路１１１の入口１０７付近で合流し、液体導出路１１１を通り、ＳＰＲセンサチップ２０に供給される。この際、液体導入路１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃの毛細管力により吸い上げられる牛乳体積の総和が、液体導出路１１１で毛細管力により保持できる牛乳体積より大きいので、この牛乳体積の差分がＳＰＲセンサチップ２０に供給されることとなる。

以下に測定例を示す。下記アプリケータは２ｍｍ厚の黒色アクリル板に両面テープを貼り、レーザで溝加工をした後、０．５ｍｍ厚の透明アクリル板を貼り合わせて作製したものである。表中「ａアプリケータ」が液体導入路を３本とし、それぞれ液体導入路１１０ａ，１１０ｃの導入路幅を０．５ｍｍ、液体導入路１１０ｂの導入路幅を１．２ｍｍに設定した場合であり、「ｂアプリケータ」が液体導入路を１本だけとして導入路幅を２．０ｍｍとした場合である。導入路本数や幅を適切に設計することによって供給体積を制御することができた。

したがって、上述した第２実施形態のアプリケータ１０１によれば、複数の液体導入路である液体導入路１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃを設けたことによって、液体導入路を一本だけ設ける場合と比較して、液体導入路の毛細管力により吸引可能な液体体積と液体導出路１１１の毛細管力により保持可能な液体体積との差分を大きくすることが可能となるため、アプリケータ１０１による液体の供給総量を増加させることができる。

また、液体導入路１１０を牛乳すなわち液体中に浸漬し、液体導入路１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃの内面を液体でいったん濡らすことによって、液体導入路１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃでの液体の下降速度を均一化することができる。
さらに、三本の液体導入路１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃのうち、最も断面積の大きな真ん中の液体導入路１１０ｂの中に導入された液体が最初に合流点である液体導出路１１１の入口１０７に到達することで、液体流路１１０ｂが空気抜け孔として機能し、両外側の断面積の小さな液体導入路１１０ａ，１１０ｃに導入されている液体の下降が妨げられるのを防止することができる。また、液体導入路１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃの液体内に気泡が入った場合でも中央の最も太い液体流路１１０ｂから気泡が抜け易くなる。

一方、液体導出路１１１の断面積をより小さく形成することで、ＳＰＲセンサチップ２０への液体の供給量を増大させることができる効果の他に、流路抵抗が断面積に反比例、長さに比例することから、流路抵抗を大きくし流速を遅くすることができる。これにより、アプリケータ１０１の流体導出口１１３を、時間的余裕をもってＳＰＲセンサチップ２０へ挿入することを可能にしている。
また、液体導入路１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃと液体導出路１１１との合流点まで液体中に浸漬して、液体導出路１１１を濡らさないようにすることで、ＳＰＲセンサチップ２０への液体の供給をさらに送らせることができる。

なお、上述した第２実施形態では、複数の液体導入口１１２および複数の液体導入路１１０を設け、一つの液体導出口１１３および一つの液体導出路１１１を設ける場合について説明したが、複数の液体導出口と複数の液体導出路を設けてもよく、この場合、複数の液体導入路にて毛細管力により吸引する液体体積の総和が、複数の液体導出路にて毛細管力により吸引する液体体積の総和よりも大きく設定される。

次に、本発明の第３実施形態のアプリケータ２０１について図４を参照して説明する。本実施形態のアプリケータ２０１は、上述したＳＰＲセンサチップ２０に検体液を供給する前に、検体液とは異なる液体である微量の参照液をＳＰＲセンサチップ２０に供給する機能を有するものである。なお、本実施形態のアプリケータ２０１は、上述したアプリケータ１０１を構成する透明アクリルの平面基板１０２の形状が異なるだけであるため、同一部分に同一符号を付して説明し、重複する説明は適宜省略する。

ここで、上記参照液の必要性について簡単に説明する。ＳＰＲでは屈折率を高感度に検出できるものの、検体液のみをＳＰＲセンサチップ２０へ供給した場合には、空気から検体液への屈折率変化を測定することになってしまい、その変化が非常に大きくなり、抗原抗体反応による小さな屈折率変化を覆い隠してしまう。そのため、検体に屈折率の近似した参照液を予め供給しておき、抗原抗体反応による屈折率変化を精度よく測定することが行われる。

また、ＳＰＲセンサチップ２０は乾燥状態で保存させるため、内部にある抗体も乾燥状態にある。そのため、乾燥状態にある抗体に検体液を供給したとしても抗体は直ちに活性を復活させることができず、感度の低下を招いてしまう。そのため、検体液を供給する前に参照液で抗体を濡らし、その後、抗体の活性を復活させる一定の時間が必要となる。

図４に示すように、本実施形態のアプリケータ２０１は、上述した第２実施形態のアプリケータ１０１と同様の平面基板１０３を備え、この平面基板１０３に張り合わされる透明な平面基板２０２を備えて構成される。透明な平面基板２０２の液体導出口１１３側には、黒色の平面基板１０３の突出部１２２よりも突出量が大きい突出部２２２が形成されている。この突出部２２２の外表面には、その先端部から基部に亘り液体導出路１１１の延在方向に沿う断面略Ｖ字状の溝２２３が形成されている。

本実施形態のアプリケータ２０１は、上述した構成を備えており、次に、アプリケータ２０１の使用例について説明する。なお、この使用例の説明では、複数の液体として参照液と検体液とを単一のアプリケータ２０１によってＳＰＲセンサチップ２０のインレット２１へ供給する場合を一例に説明する。
まず、液体容器に入れられた参照液（不図示）の上面に溝付き透明基板の突出部２２２の頂点ｔを接触させる。すると、Ｖ字型の溝２２３の部分の表面張力により、参照液がＶ字型の溝２２３に沿って吸い上げられる。

次に第２実施形態の牛乳の場合と同様に、アプリケータ２０１の上下を反転させて、容器中の検体液に浸漬して液体導入路１１０へ検体液を導入させ、その後、ＳＰＲセンサチップ２０のインレット２１に突出部２２２を頂点ｔから挿入する。この突出部２２２の頂点ｔはＳＰＲセンサチップ２０のインレット２１の底部に接触する構造になっており、Ｖ字型の溝２２３の部分に表面張力で吸い上げられた参照液は、インレット２１の底部に接触すると直ちにＳＰＲセンサチップ２０内を流れ、抗体領域を濡らす。一方、液体導入路１１０の検体液は、上述した第２実施形態と同様に時間をかけて液体導出路１１１を通りＳＰＲセンサチップ２０に導入される。

したがって、上述した第３実施形態のアプリケータ２０１によれば、参照液をＳＰＲセンサチップ２０に供給し一定時間が経過して抗体の活性が復活した後に検体液を供給することができるとともに、参照液−検体液間の屈折率を測定することができるため、抗原抗体反応による小さな屈折率変化も精度よく検出することができる。

次に、本発明の第４実施形態のアプリケータ３０１について図５を参照して説明する。なお、本実施形態のアプリケータ３０１は、液体導入路と液体導出路との間に、液体が貯留されるリザーバ部Ｒを内蔵した構造となっているため、上述した各実施形態と同一部分に同一符号を付して説明する。

内部リザーバ部Ｒは、図５に示すように、液体導入路１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃのうち、左右の液体導入路１１０ａ，１１０ｃの幅方向外側の側壁と連なり、液体導出路１１１の入口１０７へ至る弧状の曲面により形成されている。つまり、内部リザーバ部Ｒは、液体導入路１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃの全体の幅寸法と略等しい空間を有している。これにより、液体導入路１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃに導入された検体液は、これら液体導入路１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃを下降して、内部リザーバ部Ｒの液体導入路１０の下部側において徐々に液滴が成長される。そして液滴が成長すると、３本の液体導入路１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃの隣同士の液滴が一緒になり大きな液滴となり、内部リザーバ部Ｒ内を下降することとなる。

ここで、内部リザーバ部Ｒ内で液滴が成長し一体化するのに要する時間は、内部リザーバ部Ｒの形状で制御することができる。例えば、液体導入路１１０ａ，１１０ｃのリザーバ側口が、液体導出路１１０ｂのリザーバ側口を左右から回り込むよう曲げておけば、液的が一カ所で成長できるようになるため、短時間で液的が一体化する。さらに内部リザーバ部Ｒは横に広がる構造となるため、液体導出路からの液面高さが低くなったぶん、液体導出路にかかる圧力が小さくなり、供給時間を遅らせることができる。なお、アプリケータ３０１の使用方法は第２実施形態のアプリケータ１０１と同様であるため、その説明を省略する。

したがって、上述した第４実施形態のアプリケータ３０１によれば、上述した各実施形態のアプリケータと比較して、オペレータがさらに時間的余裕をもって操作できる。また、アプリケータ３０１に、第３実施形態の溝２２３の構成を組み合わせることによって、抗体活性の復活の時間を調整することができるようになり、より高精度の測定が可能になる。

アプリケータの内部リザーバ部Ｒの有無に応じた供給終了時間の測定結果を以下の表に示す。表中、「ｃアプリケータ」の３本の液体導入路１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃが合流する部分に内部リザーバ部Ｒが形成され、内部リザーバ部Ｒの形状は、直径５ｍｍの略半月状の形状であり、「ｄアプリケータ」には内部リザーバ部Ｒが形成されていない。「供給終了時間」はアプリケータを上下反転させてから、アプリケータ内の牛乳（液体）が外部に供給されなくなるまでの時間である。

次に、本発明の第５実施形態について図６を参照して説明する。このアプリケータ４０１は、プレート型のものにおいて異なる溶液をサンプリングし、これら溶液が混じる事なくＳＰＲセンサチップ２０へ供給するための構成である。

図６（ａ）は、アプリケータ４０１の正面図を示している。アプリケータ４０１の平面基板１０３には液体導入路１１０ａ，１１０ｃとが独立に形成されている。また、液体導入路１１０ａ，１１０ｃとの間には、液体導入口１２側が開口した空間部ｋが液体導入路１１０の長手方向に亘って形成されている。さらに、基板１０３には液体導入路１１０ａに連通する液体導出路１１１ａと、液体導入路１１０ｃに連通する液体導出路１１１ｃとが独立に形成されている。そして、これら液体導出路１１１ａ，１１１ｃとは、液体導出口１１３の直前で合流接続されている。液体導出路１１１ａの流路断面積は液体導入路１１０ａの流路断面積よりも小さく形成され、さらに、液体導出路１１１ｃの流路断面積は液体導入路１１０ｃの流路断面積よりも小さく形成される。ここで、図６では、液体導入路１１０ａの流路断面積よりも液体導入路１１０ｃの流体断面積の方が大きく形成され、液体導出路１１１ａの流体断面積よりも液体導出路１１１ｃの流体断面積の方が小さく形成される一例を示している。

次に、本実施形態のアプリケータ４０１の使用方法について図面を参照して説明する。このアプリケータ４０１の使用方法では、溶液が入った液体容器Ｃ２として仕切り壁Ｓにより区分けされて２つの異なる溶液が入った液体容器を用いる（図６（ｂ）参照）。なお、異なる溶液が入った２つの液体容器を接近配置させて用いてもよい。

まず、アプリケータ４０１の空間部ｋの開口を下方へ向けた状態で、この開口から空間部ｋに液体容器Ｃ２の仕切り壁Ｓを挟み込むようにアプリケータ４０１を下げ、空間部ｋの底部と仕切り壁Ｓの上端部とが当接する状態にする。すると、アプリケータ４０１が仕切り壁Ｓによって支持され、液体導入路１１０ａと、液体導入路１１０ｃとがそれぞれ異なる溶液中に浸漬されることとなる。これにより、それぞれ液体導入路１１０ａと液体導入路１１０ｃとに毛細管力によって異なる溶液が導入される。

次いで、アプリケータ４０１をゆっくり持ち上げて液体容器Ｃ２から取り出し、図６（ｃ）に示すように液体導出口１１３が下方を向くように上下反転させて液体導出口１１３をＳＰＲセンサチップ２０のインレット２１に挿入させる。すると、液体導入路１１０ａに導入された溶液が重力により液体導出路１１１ａに移動し、液体導入路１１０ｃに導入された溶液が重力により液体導出路１１１ｃへ移動して、所定の時間経過した後に、それぞれ異なるタイミングで液体導出路１１１ａ，１１１ｃに導入された溶液が、混ざることなしに液体導出口１１３から外部へ吐出されてインレット２１からＳＰＲセンサチップ２０へ導入される。ここで、液体導入路１１０ａ，１１０ｃおよび液体導出路１１１ａ，１１１ｃは、溶液の種類に応じて流路幅を適宜設計することで、図６（ｃ）に示すように、順次溶液をＳＰＲセンサチップ２０に供給することができる。

上述した第５実施形態のアプリケータ４０１によれば、液体導出口１１３から最初に流れ出る液体を参照液、次に流れ出る液体を検体にすれば、第３実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
また、第３実施形態のアプリケータ２０１の溝２２３を設けてもよく、この場合、溝２２３に吸い上げられる液体を参照液、液体導出口１１３から最初に流れ出る液体を検体、次に流れ出る液体を参照液に選べば、ＳＰＲセンサチップ２０へは、参照液、検体液、参照液と順次流れるようになり、抗原−抗体反応の吸着曲線をより正確に求めることができ、より高精度の測定が可能となる。

なお、本発明は上述した各実施形態について説明したが、これらの実施形態に限られるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の設計変更も含まれる。例えば、液体導入路の本数は任意であるし、また液体導出路を分岐し液体導出口を複数有するようにすれば、同時に同じ溶液を複数のセンサチップに供給することができる。

さらに、第５実施形態のアプリケータ４０１に第４実施形態のアプリケータ３０１にもうけられた内部リザーバ部Ｒを設け、ミキサーとして用いれば、異なる溶液を混合し、一定時間後にＳＰＲセンサチップ２０へ供給することが可能になる。さらに同一平面上に第２実施形態〜第５実施形態で説明した複数の液体流路を形成することで、大量の測定および、様々な測定を同時に行う事ができる。

１０、１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ 液体導入路
１１、１１１ 液体導出路
１２，１１２ 液体導入口
１３、１１３ 液体導出口
Ｒ 内部リザーバ
１４ ストッパー兼リザーバ（リザーバ，ストッパー）

Claims (10)

1. 液体導入口と、
   この液体導入口を上方として前記液体導入口より下方に延在する液体導入路と、
   この液体導入路の下方に延在する液体導出路と、
   この液体導出路の下方に位置した液体導出口とからなり、
   前記液体導入路にて毛細管力により吸引する液体体積が前記液体導出路にて毛細管力により吸引する液体体積よりも大きいことを特徴とするアプリケータ。
2. 前記液体導入口から前記液体導出口に至る主流路とは別に、さらに毛細管力により液体を収容する流路が液体導入口に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアプリケータ。
3. 複数の液体導入口と複数の液体導入路が複数の液体導出路と複数の液体導出口に接続され、液体導入路にて毛細管力により吸引する液体体積の総和が、液体導出路にて毛細管力により吸引する液体体積の総和よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載のアプリケータ。
4. 前記液体導入路と前記液体導出路が内部リザーバを介して接続されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のアプリケータ。
5. 前記液体導入路および前記液体導出路の管路外側を伝わる液体を収容するためのリザーバが形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のアプリケータ。
6. 前記液体導入路を液体中に浸漬する際の上限を規定するストッパーが形成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のアプリケータ。
7. 前記液体を吐出する際に、アプリケータが自立しかつ設置角度を規定するための脚が形成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のアプリケータ。
8. 前記液体導入路および前記液体導出路の全部あるいは一部が透明基材からなることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載のアプリケータ。
9. 請求項１乃至８の何れか一項に記載されたアプリケータの使用方法であって、
   前記液体導入口を下方へ向けた状態で前記液体導入路と前記液体導出路とを液体に浸漬させ、次いで、前記液体導入路と前記液体導出路とを前記液体から引き上げ、その後、前記液体導出口を下方へ向けた状態で該液体導出口を被導入位置に配置させることを特徴とするアプリケータの使用方法。
10. 複数のアプリケータの吐出量、吐出開始時間、吐出速度を異ならせることで、複数種の液体の吐出順、液体毎の総吐出量、および、吐出速度の増大を制御することを特徴とする請求項９に記載のアプリケータの使用方法。

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