JP2012078113A

JP2012078113A - 検査対象受体

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Publication number: JP2012078113A
Application number: JP2010220957A
Authority: JP
Inventors: Chisato Yoshimura; 千里吉村; Yumiko Oshika; 由美子大鹿
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-04-19
Anticipated expiration: 2030-09-30
Also published as: JP5408094B2

Abstract

【課題】余剰部に溜まった液体の流出を防止できる検査対象受体を実現すること。
【解決手段】検査対象受体１の板状部材２には、所定深さに掘り下げられた凹部からなる第一液溜め部５、当該第一液溜め部５から流出する液体を所定量計り取る計量部１４、計量部１４で計り取った残りの液体が流れる流路１１、流路１１の先に設けられ計量部１４で計り取った残りの液体溜まる余剰部１０、余剰部１０の奥の部分で液体を貯溜する貯溜部１３、計量部１４で計り取った液体が流入する受け部１７及び受け部１７に注入する試薬や液体等が溜まる第二液溜め部６が形成されている。計量部１４で量り取った液体を計量部１４から流出させるように検査対象受体１を所定角度自転させて公転により遠心力を付加する状態で、重力方向において、余剰部１０は、計量部１４の上端部より下側に位置するように構成されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、検査対象受体に関し、例えば、化学的、医学的、生物学的な検査を行うための検査対象受体に関する。

従来、化学的、医学的、生物学的な検査の分野で、ＤＮＡ（Deoxyribo Nucleic Acid)や酵素、抗原、抗体、タンパク質、ウィルス、細胞などの生体物質、及び化学物質等を検知、定量する場合に使用するマイクロチップ又は検査チップと呼ばれる検査対象受体が提案されている。この検査対象受体では、内部の液体供給路に検査対象の液体を注入して、当該検査対象受体を水平に保持して公転させて、当該公転により生じる遠心力を利用して、検査対象受体内に形成された流路内の複数の混合槽に液体を移動させ検査を行うようになっている（例えば、特許文献１参照）。この検査対象受体では、試料計量室（本願の「計量部」に相当）で液体を所定量計量して、残りの液体が溢流室（本願の「余剰部」に相当）に流れ込むようになっている。また、試料計量室で計量された液体はキュペット室（本願の「受け部」に相当）に流入して他の液体や試薬と混合されるようになっている。

特開昭６０−２３８７６０号公報

流体回路が形成されている検査対象受体は、マイクロタス（μ−ＴＡＳ）と言われるように、微量な液体を用いるので、その構成は略長方形で薄い基板上となっていることが一般的である。特許文献１に記載の発明の検査対象受体は、遠心力を発生する検査装置のホルダに水平方向に挿入して使用するようになっている。検査装置が一度に検査できる処理能力を向上させるためには、搭載できる検査対象受体の数をより多くする必要があるが、検査対象受体を特許文献１のように、水平円盤上の所定の円周上に流体回路面を上にして配置するよりも、検査対象受体の流体回路面を重力と平行な「縦」方向に挿入するように構成した検査装置の方が、検査対象受体の薄い厚さ方向に集積することで多数の検査対象受体を実装することができる。また、検査装置を小型化することができる。しかしながら、検査対象受体における余剰部の配置によっては遠心力や重力の影響で余剰部に溜まった液体が、受け部側に流れ出すという問題点があった。この場合には、計量部で正しく計量された量以外の液体が受け部の液体に混ざるので、検査結果が正しく出ないという問題点があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、余剰部に溜まった液体の流出を防止できる検査対象受体を実現することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様の検査対象受体では、公転により生じる遠心力の方向に対して、自転により複数の所定の回転角度に順次保持されて、検査対象の液体を内部で移動させて検査する用途に用いられる検査対象受体であって、前記液体を注入する注入口と、前記注入口から注入された液体を溜める液溜め部と、当該液溜め部に溜まった液体を流入させて所定量を量り取る計量部と、当該計量部で所定量を量り取った残りの液体が流入する余剰部とを備え、前記液溜め部から前記計量部に前記液体を流入させるように前記検査対象受体を所定角度自転させて公転により遠心力を付加する状態で、重力方向において、前記余剰部は、前記計量部より下流側に位置し、前記計量部で量り取った液体を当該計量部から流出させるように前記検査対象受体を所定角度自転させて公転により遠心力を付加する状態で、重力方向において、前記余剰部は、前記計量部の上端部より下側になるように構成されていることを特徴とする。

この構成の検査対象受体では、計量部で量り取った液体を当該計量部から流出させるように検査対象受体を所定角度自転させて公転により遠心力を付加する場合に、重力方向において、前記余剰部は、前記計量部より下流側に位置しているので、余剰部から液体が流れ出すことを防止できる。

また、前記検査対象受体を所定角度自転させて、重力方向において前記余剰部の入り口を前記計量部より上にした状態で、前記余剰部には、当該余剰部の入り口より下方に延設された貯溜部が設けられていても良い。この場合には、検査対象受体を所定角度自転させて、重力方向において余剰部を計量部より上にした状態でも、余剰部に流れ込んだ液体は貯溜部に溜まっているので、余剰部から液体が流れ出すことを防止できる。

また、前記液溜め部の容積から前記計量部の容積を引いた量は、前記余剰部の容積から前記貯溜部の容積を引いた量より小さく、且つ、前記計量部で量り取った液体を当該計量部から流出させるように前記検査対象受体を所定角度自転させて公転により遠心力を付加する状態で、前記余剰部において液体が溜まる部分の容積は、前記液溜め部の容積から前記計量部の容積を引いた量より大きくしても良い。この条件を満たすことにより、余剰部から液体が流れ出すことを防止できる。

また、前記液溜め部の容積から前記計量部の容積を引いた量は、前記余剰部の容積から前記貯溜部の容積を引いた量より小さく、且つ、前記計量部で量り取った液体を当該計量部から流出させるように前記検査対象受体を所定角度自転させて公転により遠心力を付加する状態で、前記余剰部において遠心力方向の壁部から遠心力方向に延設され、液体が溜まる貯溜部の容積は、前記液溜め部の容積から前記計量部の容積を引いた量より大きくしても良い。この条件を満たすことにより、余剰部から液体が流れ出すことを確実に防止できる。

検査装置３０の平面図である。検査対象受体１の正面図である。検査対象受体１の図２のＸ−Ｘ線に於ける矢視方向断面図である。検査対象受体１を初期の角度から９０度反時計回りに自転させた状態の正面図である。検査対象受体１を初期の角度から９０度反時計回りに自転させ、さらに遠心力を加えた状態の正面図である。検査対象受体１を初期の角度に戻し、遠心力により計量部から液体を受け部に流れ込ませる状態の正面図である。検査対象受体１を初期の角度から９０度時計回りに自転させた状態の正面図である。式１の説明のため検査対象受体１を初期の角度から９０度反時計回りに自転させた状態の正面図である。式１及び式２の説明のため検査対象受体１を初期の角度に戻した状態の正面図である。式１及び式３の説明のため検査対象受体１を初期の角度に戻した状態の正面図である。

以下、本発明の第一実施形態について説明する。本実施の形態では、検査対象受体１は、図１に示す検査装置３０に当該検査対象受体１の底面が重力方向（図１の紙面方向）と平行にして装着されて公転されて遠心力が付加される。先ず、図１を参照して、検査装置３０の構造を簡単に説明する。図１に示すように、検査装置３０の上板３２上には、回転する円盤状のターンテーブル３３が設けられている。また、当該ターンテーブル３３上には、ホルダ角度変更機構３４が設けられている。ホルダ角度変更機構３４には、検査対象受体１が挿入され固定されて、所定角度自転するホルダ４７が一対設けられている。また、上板３２の下方には、図示外のモータが設けられ、ターンテーブル３３を回転駆動するようになっている。ターンテーブル３３がその中心部分３５を軸心として回転することにより各ホルダ４７に各々挿入された検査対象受体１には、矢印Ａ方向に遠心力が各々働くようになっている。また、ホルダ角度変更機構３４の動作によりホルダ４７が自転されて、検査対象受体１に働く遠心力の方向を変化させることができるようになっている。

ここで、図２の状態の検査対象受体１を初期状態という。図２では、重力方向は下方（矢印Ｂ方向）である。例えば、図５に示すように、検査対象受体１が初期状態から９０度反時計回りに自転された状態で公転されると、検査対象受体１には図５に示す矢印Ａ方向に重力よりも大きな力で遠心力が付与される。その遠心力により、検査対象受体１内に注入された検査対象の液体が移動する。

まず、検査対象受体１の構造について図２及び図３を参照して説明する。図２は、検査対象受体１を検査装置３０に装着する場合の正面図であり、検査対象受体１の正面及び背面が重力方向（図２に於ける下方向）と平行になっている。図２及び図３に示すように、検査対象受体１は、所定の厚みを有する板状部材２から構成され、下端部２２、上端部２５、左端部２３及び右端部２４から構成される正面視長方形の板状の部材である。板状部材２の材質としては、一例として合成樹脂を用いることができる。

図２及び図３に示すように、検査対象受体１の板状部材２には、所定深さに掘り下げられた凹部からなる第一液溜め部５、当該第一液溜め部５から流出する液体を所定量計り取る計量部１４、計量部１４で計り取った残りの液体が流れる流路１１、流路１１の先に設けられ計量部１４で計り取った残りの液体が溜まる余剰部１０、余剰部１０の奥の部分で液体を貯溜する貯溜部１３と、計量部１４で計り取った液体が流入する受け部１７及び受け部１７に注入する試薬や液体等が溜まる第二液溜め部６が形成されている。

また、図２及び図３に示すように、検査対象受体１には、その表面側に検査対象受体１の表面を覆うカバー部材３が貼り付けられている。このカバー部材３が第一液溜め部５、第二液溜め部６、流路１１、計量部１４、余剰部１０及び受け部１７を封止する。カバー部材３は、正面視、板状部材２と同一形状の長方形の合成樹脂の透明の薄板から構成されている。また、カバー部材３には、第一液溜め部５に検査対象の液体や試薬等を注入する注入口１５及び第二液溜め部６に検査対象の液体や試薬等を注入する注入口１６が形成されている。

第一液溜め部５は、注入口１５から注入された検査対象の液体や試薬を溜める部分であり、板状部材２に対して、正面視五角形で所定深さ掘り下げられている。また、第二液溜め部６は、注入口１６から注入された検査対象の液体や試薬を溜める部分であり、板状部材２に対して、正面視五角形で所定深さ掘り下げられている。

図２に於ける第一液溜め部５の下方には、計量部１４が設けられている。計量部１４は板状部材２に対して、所定深さ、所定幅及び所定長さを有する溝であり、図２に示す検査対象受体１の左端部２３方向に傾斜して延設されている。流路１１は、板状部材２に形成された所定幅、所定深さ及び所定長さを有する溝であり、図２に示すように逆Ｌ字形状に屈曲している。即ち、流路１１の上部で斜め左下方向へ傾斜した上流部１１１は、図２に示す検査対象受体１の下端部２２に対してやや斜めに下がるように延設されており、流路１１の下流部１１２は、図２に示す検査対象受体１の左端部２３と平行に延設されている。また、流路１１の下流部１１２の先には、第一液溜め部５から流れ出し、計量部１４で所定量計り取られた残りの液体が溜まる余剰部１０が設けられている。余剰部１０は、所定深さ、所定幅及び所定長さを有する溝であり、検査対象受体１の下端部２２と平行に延設される正面視長方形の溝となっている。また、図２に示すように、余剰部１０の貯溜部１３は、計量部１４の直下まで延設されている。

また、受け部１７は、板状部材２に対して所定深さ掘り下げられており、底部１８、右壁部１９、左壁部２６を備えている。この受け部１７には、計量部１４で所定量計り取られた液体が流入して、第二液溜め部６から流入する試薬や液体と混合される。

次に、図２から図７を参照して、上記検査対象受体１の使用方法について説明する。まず、注入口１５から検査対象の液体が第一液溜め部５に注入され、注入口１６から試薬が第二液溜め部６に注入される。次いで、図２に示すように、検査対象受体１は、左端部２３及び右端部２４を重力方向と平行にし、上端部２５及び下端部２２を重量方向と直交する状態で、図１に示す検査装置３０のターンテーブル３３のホルダ４７に保持される。次いで、この状態から検査対象受体１が反時計回りに９０度自転されると図４に示す状態になる。この時、検査対象受体１の左端部２３及び右端部２４が、図１に示す検査装置３０のターンテーブル３３の直径方向と平行になっている。ここで、重力は図４において、下端部２２及び上端部２５と平行に下方向（図４の矢印Ｂ方向）に働いている。この状態で、検査対象受体１が検査装置３０により公転されると、図５の矢印Ａ方向に遠心力が働く。すると、第一液溜め部５に溜まっていた検査対象の液体は、遠心力方向に流れ出し、計量部１４に流れ込み、溢れた分は流路１１を流れて余剰部１０に入るが遠心力により、図５に示すように、検査対象受体１の下端部２２側に引きつけられる。

また、第二液溜め部６に溜まっていた試薬は、遠心力方向に流れ出し、受け部１７に流れ込む。ここで、図５に示すように、遠心力が矢印Ａ方向に働いているので、受け部１７内の試薬は底部１８側に引きつけられる。この状態で、余剰部１０は計量部１４より、重力方向において下側になっている。即ち、計量部１４に検査対象の液体を注入する際の遠心力を付与する方向に検査対象受体１を自転させて向きを設定した場合に、余剰部１０は計量部１４より重力方向において下側になっているので、余剰部１０から液体が流れ出すことを防止できる。

次いで、図５に示す状態から、検査対象受体１が時計回りに９０度自転されると図６に示す状態になる。この時、検査対象受体１の下端部２２及び上端部２５が、検査装置３０のターンテーブル３３の直径方向と平行になっている。ここで、重力は図６において、左端部２３及び右端部２４と平行に下方向（矢印Ｂ方向）に働いている。この状態で、検査対象受体１が検査装置３０により公転されると、図６の矢印Ａ方向に遠心力が働く。すると、計量部１４に溜まっていた検査対象の液体は、遠心力の分力により計量部１４の傾斜した壁部１４１を登り受け部１７に流れ込む。この状態で、図６に示すように、余剰部１０は、計量部１４の上面側より、重力方向において下側にある。

次いで、図６に示す状態から、検査対象受体１が時計回りに９０度自転されると図７に示す状態になる。この時、検査対象受体１の左端部２３及び右端部２４が、検査装置３０のターンテーブル３３の直径方向と平行になっている。ここで、重力は図７において、下端部２２及び上端部２５と平行に下方向（矢印Ｂ方向）に働いている。この状態で、受け部１７において、第二液溜め部６から受け部１７に流れ込んだ試薬と計量部１４から受け部１７に流れ込んだ検査対象の液体とが混合されることになる。この状態で、余剰部１０の貯溜部１３は、重力方向において下側に窪んでいる状態となる。また、図７に示すように、貯溜部１３は、重力方向（矢印Ｂ方向）において、余剰部１０の入り口よりも下方に所定幅、所定深さ、所定長さで延設された貯溜部となっている。従って、余剰部１０の液体は、貯溜部１３に流れ込んでいるので、受け部１７側に余剰部１０から液体が流れ込むことがない。この後、受け部１７で混合された液に光をあてて調べる光学等の方法で測定する。

ここで、図８に示すように、検査対象受体１の下端部２２及び上端部２５が、重力方向（矢印Ｂ）と平行になり、左端部２３が重力方向の下側、右端部２４が重力方向の上側となっている場合に、第一液溜め部５の容積をＡ、計量部１４の容積をＢ、流路１１と余剰部１０の壁部１０１より重力方向における下の部分２０の容積をＣとし、図９に示すように、図８に示す検査対象受体１が時計回りに９０度自転された状態のとき（左端部２３及び右端部２４が重力方向（矢印Ｂ方向）と平行になったとき）に、第一液溜め部５の容積をＡ、計量部１４の容積をＢ、余剰部１０の壁部１０２より重力方向における下の部分２１の容積をＤとした場合には、以下の式１及び式２の関係の何れも満たすように、検査対象受体１の第一液溜め部５、計量部１４及び余剰部１０の容積が定められている。
Ａ−Ｂ＜Ｃ・・・・・（式１）
Ａ−Ｂ＜Ｄ・・・・・（式２）

即ち、Ａの容積からＢの容積を引いた差は、第一液溜め部５に溜まった液体が計量部１４に流れ込んで溢れた液体の容積である。ここで、式１及び式２の関係を満たすように、余剰部１０の形状及び容積が定められていれば、検査対象受体１を所定角度に順次自転させて公転により遠心力を付与する場合にも、重力の影響により、余剰部１０から液体が漏れてしまうことを防止できる。

また、図１０に示すように、図８に示す検査対象受体１が時計回りに９０度自転された状態のとき（左端部２３及び右端部２４が重力方向（矢印Ｂ方向）と平行になったとき）に、第一液溜め部５の容積をＡ、計量部１４の容積をＢ、余剰部１０の壁部１０１より右側（図１０に於ける）の部分２７の容積をＥとした場合には、以下の式３の関係を満たすように、検査対象受体１の第一液溜め部５、計量部１４及び余剰部１０の容積が定められても良い。
Ａ−Ｂ＜Ｅ・・・・・（式３）
ここで、式１及び式３の関係を満たすように、余剰部１０の形状及び容積が定められていれば、検査対象受体１を所定角度に順次自転させて公転により遠心力を付与する場合にも、重力の影響により、余剰部１０から液体が漏れてしまうことを確実に防止できる。

尚、本発明は、上記実施形態に限られず、各種の変形ができる。例えば、検査対象受体１の材質は特に制限されず、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアリレート樹脂（ＰＡＲ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ）、塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリメチルペンテン樹脂（ＰＭＰ）、ポリブタジエン樹脂（ＰＢＤ）、生分解性ポリマー（ＢＰ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などの有機材料を用いることができる。また、シリコン、ガラス、石英等の無機材料を用いても良い。また、検査対象受体１では、液体の注入口は２つ設けているが、１つ、３つ、４つ等適宜設けても良い。

１検査対象受体
２板状部材
３カバー部材
５第一液溜め部
６第二液溜め部
１０余剰部
１１流路
１３貯溜部
１４計量部
１５注入口
１６注入口
１７受け部
３０検査装置
３２上板
３３ターンテーブル
３４ホルダ角度変更機構
３５中心部分
４７ホルダ

Claims

公転により生じる遠心力の方向に対して、自転により複数の所定の回転角度に順次保持されて、検査対象の液体を内部で移動させて検査する用途に用いられる検査対象受体であって、
前記液体を注入する注入口と、
前記注入口から注入された液体を溜める液溜め部と、
当該液溜め部に溜まった液体を流入させて所定量を量り取る計量部と、
当該計量部で所定量を量り取った残りの液体が流入する余剰部と
を備え、
前記液溜め部から前記計量部に前記液体を流入させるように前記検査対象受体を所定角度自転させて公転により遠心力を付加する状態で、重力方向において、前記余剰部は、前記計量部より下流側に位置し、
前記計量部で量り取った液体を当該計量部から流出させるように前記検査対象受体を所定角度自転させて公転により遠心力を付加する状態で、重力方向において、前記余剰部は、前記計量部の上端部より下側になるように構成されていることを特徴とする検査対象受体。
前記検査対象受体を所定角度自転させて、重力方向において前記余剰部の入り口を前記計量部より上にした状態で、前記余剰部には、当該余剰部の入り口より下方に延設された貯溜部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の検査対象受体。
前記液溜め部の容積から前記計量部の容積を引いた量は、前記余剰部の容積から前記貯溜部の容積を引いた量より小さく、
且つ、前記計量部で量り取った液体を当該計量部から流出させるように前記検査対象受体を所定角度自転させて公転により遠心力を付加する状態で、前記余剰部において液体が溜まる部分の容積は、前記液溜め部の容積から前記計量部の容積を引いた量より大きいことを特徴とする請求項２に記載の検査対象受体。
前記液溜め部の容積から前記計量部の容積を引いた量は、前記余剰部の容積から前記貯溜部の容積を引いた量より小さく、
且つ、前記計量部で量り取った液体を当該計量部から流出させるように前記検査対象受体を所定角度自転させて公転により遠心力を付加する状態で、前記余剰部において遠心力方向の壁部から遠心力方向に延設され、液体が溜まる貯溜部の容積は、前記液溜め部の容積から前記計量部の容積を引いた量より大きいことを特徴とする請求項２に記載の検査対象受体。