JP2014092486A - Analysis chip and analysis device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は分析チップ、分析装置、および分析方法に関する。 The present invention relates to an analysis chip, an analysis apparatus, and an analysis method.
生体液等の試料中に含まれるターゲット物質の濃度測定は、医療や生化学の分野において広く用いられる分析手法である。例えば、医療分野では、血液や尿中のグルコースの濃度測定は、低血糖症や糖尿病等の疾患の診断において有効なスクリーニング検査として適用されている。 Measurement of the concentration of a target substance contained in a sample such as a biological fluid is an analytical technique widely used in the fields of medicine and biochemistry. For example, in the medical field, measurement of glucose concentration in blood and urine is applied as an effective screening test in the diagnosis of diseases such as hypoglycemia and diabetes.
化学反応による呈色または蛍光を利用して血液中の成分を検出する場合、あらかじめ血液から血球を分離除去(血球分離)することが行われる。分析チップ内で血球分離と検出とを行うことで、分析を容易に行うことができ、分析装置の小型化および低コスト化を図ることができる。 When components in blood are detected using coloration or fluorescence due to a chemical reaction, blood cells are separated and removed (blood cell separation) from the blood in advance. By performing blood cell separation and detection within the analysis chip, analysis can be easily performed, and the analysis apparatus can be reduced in size and cost.
分析チップ内で血球分離を行う方法として、濾過材を利用する方法または遠心力を利用する方法が用いられる。濾過材を用いる血球分離方法では、分析チップの構造を簡単にすることができるため、分析チップを小型化することができる。 As a method for separating blood cells in the analysis chip, a method using a filter medium or a method using centrifugal force is used. In the blood cell separation method using the filter medium, the structure of the analysis chip can be simplified, and thus the analysis chip can be miniaturized.
また、分析チップ内で送液および前処理(希釈、定量、または混合等の処理)を行う方法として、遠心力を利用する方法またはポンプを利用する方法が用いられる。分析チップ内で複数の成分を一度に分析するためには、送液および前処理を並列して行うことができる遠心力を利用した方法が適している。 Moreover, as a method for performing liquid feeding and pretreatment (treatment such as dilution, quantification, or mixing) in the analysis chip, a method using centrifugal force or a method using a pump is used. In order to analyze a plurality of components at once in the analysis chip, a method using centrifugal force capable of performing liquid feeding and pretreatment in parallel is suitable.
特許文献1には、前処理要素と、多層乾式分析要素と、前処理要素および多層乾式分析要素をつなぐ流路とを備えた分析チップが記載されている。この分析チップでは、遠心力を利用して前処理要素におけるガラス繊維によって血球分離を行う。
特許文献2、3には、遠心分離によって血球分離する装置が記載されている。
しかしながら、上述のような従来技術は以下の問題を生じる。 However, the conventional techniques as described above cause the following problems.
特許文献1に記載の分析チップでは、ガラス繊維等の濾過材と濾過材を通過した血漿が流れる流路とが一直線上に配置されている。そのため、血液中の血漿が濾過材を通過する方向と、遠心力が働く方向とが同じである。それゆえ、血球に遠心力が働くことによって血球が濾過材から漏れ出すおそれがある。また、血球に遠心力が働くことによって血球が壊れる(溶血する)ことがあり、溶血した液体が濾過材から漏れ出すおそれがある。漏れ出した血球または溶血した液体が分析部に浸入すると、分析を正確に行うことができないという問題を生じる。
In the analysis chip described in
なお、濾過材を用いずに遠心力を利用して血球分離をする方法を採用する場合、1つの分析チップで複数の処理を行うためには、流路構造が複雑になってしまうという問題がある。 In addition, when adopting a method of separating blood cells using centrifugal force without using a filter medium, there is a problem that the flow path structure becomes complicated in order to perform a plurality of processes with one analysis chip. is there.
本発明はかかる現状に鑑みてなされたものであり、本発明の一態様によれば、簡単な構造で正確に分析を行うことができる分析チップを実現することができる。 The present invention has been made in view of the current situation, and according to one embodiment of the present invention, an analysis chip capable of performing an analysis accurately with a simple structure can be realized.
本発明の一態様に係る分析チップは、液体試料から分析対象成分を分離することにより、当該分析対象成分を透過するとともに、当該分析対象成分以外の成分である非分析対象成分の透過を妨げる分離部(濾過材6)と、上記分離部において分離された上記分析対象成分を分析するための分析部と、上記分離部と上記分析部とを接続し、かつ上記分離部において分離された上記分析対象成分を上記分析部へと移動させるための流路(第1流路11および第2流路12)と、を備え、上記分離部は、上記分離部において分離された上記分析対象成分が上記流路に導入される方向が、上記流路内を上記分析部へと移動する上記分析対象成分の移動方向と異なるように配置されている。
The analysis chip according to one embodiment of the present invention separates an analysis target component from a liquid sample, thereby allowing the analysis target component to pass through and preventing separation of a non-analysis target component that is a component other than the analysis target component. The analysis unit connected to the separation part (filter medium 6), the analysis part for analyzing the analysis target component separated in the separation part, and the separation part and the analysis part, and separated in the separation part A flow channel (
本発明の一態様によれば、分離部は、液体試料中の分析対象成分を透過するとともに、非分析対象成分の透過を妨げる。そのため、分析対象成分は流路に導入されるが、非分析対象成分は分離部に保持される。また、分離部は、分析対象成分が流路に導入される方向が、流路内での分析対象成分の移動方向と異なるように配置されている。 According to one aspect of the present invention, the separation unit transmits the analysis target component in the liquid sample and prevents the non-analysis target component from transmitting. Therefore, the analysis target component is introduced into the flow path, but the non-analysis target component is held in the separation unit. The separation unit is arranged so that the direction in which the analysis target component is introduced into the flow path is different from the moving direction of the analysis target component in the flow path.
これにより、例えば遠心力が印加されることによって分析対象成分が流路内を移動し、分析部へと導入される場合であっても、上記のように配置された分離部に保持されている非分析対象成分が、その遠心力の印加を受けて流路内に導入されることを防止することができる。従って、分析誤差の原因となる、分析部への非分析対象成分の導入を防止することができるため、簡易に高精度な分析が可能となる。 As a result, for example, even when centrifugal force is applied, the analysis target component moves in the flow path and is introduced into the analysis unit, it is held in the separation unit arranged as described above. It is possible to prevent the non-analysis target component from being introduced into the flow path upon application of the centrifugal force. Therefore, it is possible to prevent the introduction of the non-analysis target component into the analysis unit, which causes an analysis error, and thus it is possible to easily perform a highly accurate analysis.
〔実施形態1〕
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。ここでは、検体中の成分を測定する例として、血液中のグルコースを測定するための分析チップについて説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. Here, an analysis chip for measuring glucose in blood will be described as an example of measuring components in a specimen.
(分析チップ1の構成)
図1は、本実施形態の分析チップ1の構成を示す平面図である。図2は、図1のA−A断面を示す断面図である。分析チップ1は、検体導入部2、血球分離部3、前処理部4、分析部5、廃液部9、第1流路11、第2流路12、第3流路13、第1バルブ部14、および第2バルブ部15を備える。図2では、第1バルブ部14および第2バルブ部15は省略している。前処理部4、分析部5、および廃液部9は、分析チップ1内に設けられた空間(セル)である。特に、前処理部4は、所定の容積に規定された空間(セル)である。
(Configuration of analysis chip 1)
FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the
分析チップ1は、上部基板16と下部基板17とを含む。上部基板16の上面側には血球分離部3が設けられている。上部基板16には、流路としての溝および各空間としての凹部が形成されている。第1流路11、第2流路12、第3流路13、前処理部4、分析部5、および廃液部9は、上部基板16と下部基板17とを貼り合わせることによって形成される。上部基板16および下部基板17は、透明であり、例えば樹脂、ガラス、またはシリコン等を用いて製作することができる。
The
血球分離部3は、円柱形の濾過材6(分離部)と、濾過材6の側面側に設けられた空洞である格納部7とを備える。濾過材6の側面側は、格納部7に面している。濾過材6の上面側は、円柱形の空間である検体導入部2に面している。濾過材6の下面側は、円柱形の空間である下部空間8に面している。格納部7の内壁の表面は疎水性である。濾過材6は、例えば濾紙、メンブラン、ガラス繊維、ガラス繊維濾紙、微多孔性材料、または高分子材料等を用いて製作することができる。また、血球分離部3の枠(濾過材6および格納部7を囲う部分)は、基板と同様に例えば樹脂、ガラス、またはシリコン等を用いて製作することができる。下部空間8の内壁の表面は親水性とすることもできる。
The blood
血球分離部3と前処理部4とは第1流路11によって接続されている。具体的には、濾過材6の下面は、下部空間8を介して第1流路11に接続されている。下部空間8と前処理部4とは第1流路11によって接続されている。第1流路11の途中には第1バルブ部14が設けられている。
The blood
前処理部4と分析部5とは第2流路12によって接続されている。第2流路12の途中には第2バルブ部15が設けられている。第1バルブ部14および第2バルブ部15は、検体の送液を段階的に行うために設けられている。
The
第1バルブ部14および第2バルブ部15は、遠心力を利用することで機能するバルブである。第1バルブ部14および第2バルブ部15の内壁は疎水性であり、第1バルブ部14および第2バルブ部15の通路の断面積は、それぞれに接続されている第1流路11および第2流路12の断面積よりも小さい。そのため、遠心力が働かない(または小さい)状態においては、第1バルブ部14および第2バルブ部15で液体の移動を停止させることができる。そして、回転数を上げて遠心力を大きくすることにより、液体に第1バルブ部14または第2バルブ部15を通過させることができる。また、第1バルブ部14の通路より第2バルブ部15の通路の断面積を小さくすることにより、第1バルブ部14を通過した液体を第2バルブ部15で停止させることができる。その後、遠心力をさらに大きくすることにより、液体に第2バルブ部15を通過させることができる。複数のバルブ部の通路の断面積を多段階に異ならせる、または複数のバルブ部の内壁の疎水性の程度を多段階に異ならせることにより、3つ以上のバルブ部を停止状態から通過状態に順次切り替えることも可能である。なお上記に限らず、第1バルブ部14および第2バルブ部15は、外部からの操作に応じて開閉するバルブで構成されていてもよい。
The
また、第1流路11と廃液部9とは第3流路13によって接続されている。第3流路13は、第1流路11が前処理部4に接続されている位置の近傍において、第1流路11と接続されている。
The
第1流路11および第2流路12は、第1方向に沿って延びている。前処理部4は、血球分離部3よりも第1方向側にある。分析部5は、前処理部4よりも第1方向側にある。また、廃液部9は、第1流路11と第3流路13との接続箇所よりも第1方向側にある。分析チップ1に遠心力を印加する際は、遠心力の働く方向が第1方向に沿うようにする。
The
(分析方法)
以下に分析チップ1を用いた検体の分析方法について説明する。検体(液体試料)としての血液は、分析チップ1の検体導入部2から導入される。
(Analysis method)
Hereinafter, a method for analyzing a specimen using the
図3は、回転装置20の構成を示す平面図である。回転装置20(分析装置)は、テーブル20aを備える。テーブル20aは、回転軸20bを軸として回転される。血液が検体導入部2に導入された分析チップ1は、検体導入部2がテーブル20aの内周側に配置されかつ分析部5が外周側に配置されるように、テーブル20a上に設置される。検体導入部2は、前処理部4よりも回転軸20b側に位置するように配置される。テーブル20aを回転させた時、遠心力は、検体導入部2から分析部5に向かう方向(図1における第1方向)に働く。また、回転装置20は回転数を変えることにより、働く遠心力の強さを変えることができる。
FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the
検体導入部2に導入された血液は、濾過材6によって濾過される。濾過材6は、血液中から非分析対象成分である血球を分離し、分析対象成分であるグルコースを含む血漿を通過させる。血漿は、濾過材6を濾過材6の上面側から下面側へ通過する、すなわち、検体導入部2から下部空間8に向かう方向(第2方向)へ通過する。第2方向は、第1方向に対して略垂直である。ただし、第2方向が第1方向と異なっている構成であれば、垂直でなくてもよい。
The blood introduced into the
回転装置20による遠心力は、濾過材6から下部空間8の方向ではなく、濾過材6から格納部7の方向に向かって働く。そのため、たとえ遠心力が強い場合であっても、血球は濾過材6から格納部7へ漏れ出す。そのため、血球は濾過材6から下部空間8に漏れ出さない。また、検体導入部2において、遠心力によって血球は検体導入部2の内壁に向かって押しつけられる。そのため、従来のように血球が細い繊維等で構成された濾過材に押しつけられる場合に比べて、本実施形態の分析チップ1では血球は壊れにくい(溶血しにくい)。
The centrifugal force by the rotating
格納部7の内壁の表面は疎水性である。そのため、分析対象成分を含む血漿は格納部7へ浸入しにくい。また、格納部7は、一旦格納部7に格納された非分析対象成分である血球が、格納部7から濾過材6へ逆流することを防止することができる。また、たとえ格納部7内で血球が溶血した場合であっても、格納部7は、溶血した血球中の液体成分が格納部7から濾過材6へ逆流することを防止することができる。それゆえ、回転を停止した場合であっても、血球および溶血した液体成分が格納部7から下部空間8に流れ出すことを防止する効果がある。
The surface of the inner wall of the
これにより、血球分離部3は、分析対象成分を含む血漿を下部空間8に導入することができ、かつ、非分析対象成分である血球と格納部7内で溶血した血球中の液体成分とが下部空間8へ通過することを防止することができる。
Thereby, the blood
濾過材6から下部空間8へ通過した血漿は、遠心力によって第1流路11に導入される。そして血漿は、遠心力によって第1流路11から前処理部4へと送液される。この段階では、血漿は遠心力によって第1バルブ部14を通過することはできるが、第2バルブ部15で停止する。
The plasma that has passed from the
前処理部4が血漿で満たされると、溢れた血漿は第3流路13を経由して廃液部9に送液される。前処理部4は所定の容量に規定されているので、前処理部4で血漿を定量することができる。なお、前処理部4は、分析対象成分を含む液体(血漿)の希釈、分析対象成分を含む液体中のタンパク質の分解、分析対象成分を含む液体中の夾雑物の除去、分析対象成分を含む液体と試薬との混合、または、分析対象成分に対する化学反応の惹起等の前処理を行う機能を備えていてもよい。分析チップ1に前処理部4が設けられているため、分析チップ1外での前処理が不要となる。そのため、手作業で前処理を行う場合に比べて、分析処理の簡略化・短時間化が可能になる。また、分析装置に前処理機構を設ける場合に比べて、分析装置の小型化・低コスト化が可能になる。
When the
余分な血漿を廃液部9へ廃液し終わった後で、回転数を上げることで遠心力によって血漿に第2バルブ部15を通過させ、遠心力によって前処理部4の血漿を分析部5へ送液する。分析部5には、あらかじめ乾燥された反応のための試薬が保存されている。分析部5に導入された血漿は、試薬と接触することにより化学反応を生じる。例えば、化学反応は、呈色または蛍光等を引き起こす。血漿と試薬とが反応した分析チップ1を、分析装置を用いて観察することにより、分析を行うことができる。
After the excess plasma is drained to the
血液中のグルコースの量を測定する場合、分析部5は、試薬としてグルコース酸化酵素(GOD:glucose oxidase)、過酸化酵素(POD:peroxidase)、4−アミノアンチピリン(AA:4-aminoantipyrine)、およびN-ethyl-N-(2-hydroxy-3-sulfopropyl)-3-methylaniline, sodium salt(TOOS)を含む。GODおよびPODは酵素であり、AAおよびTOOSは呈色試薬である。分析部5において、血漿中のグルコースはGODによって酸化され過酸化水素を発生する。過酸化水素はPODを触媒としてAAとTOOSとを酸化し、AAとTOOSとが縮合する。この反応によって得られる生成物は、555nmに吸収波長のピークを有する多量体であり、紫色を呈する。555nm付近の波長を有する光を照射し、該光の吸収量を測定することにより、任意の観測時点において反応が完了したグルコースの積算量を求めることができる。
When measuring the amount of glucose in the blood, the
図4は、分析装置30および分析チップ1の断面を示す断面図である。分析装置30は、光源31および光検出器32を備える。分析チップ1は、光源31と光検出器32との間に分析部5が位置するように、分析装置30に設置される。光源31から照射された光が分析部5を透過した光量を、光検出器32が測定する。透過光量より、血漿中のグルコースの量を特定することができる。なお、分析装置30は、回転装置20を備えていてもよい。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing cross sections of the
分析チップ1は、血液に限らず、検体中の一部の成分を分離部(濾過材)によって除去し、分析部に分析対象成分を含む液体を導入するために用いることができる。
The
本実施形態の分析チップ1では、濾過材6によって検体を濾過する方向(第2方向)が、遠心力が働く方向(濾過材6から、前処理部4または分析部5への方向:第1方向)に対して略垂直である。そのため、濾過する方向に遠心力が働かないため、検体中の非分析対象成分(分離対象成分)である粒子が濾過材6から漏れ出しにくくなる。そのため、前処理部4および分析部5に非分析対象成分が混入することを防止することができる。よって、分析チップ1を用いれば、検体中の分析対象成分の測定を精度よく行うことができる。また、一定方向に働く遠心力を利用して、分離対象成分の分離および分析対象成分を含む液体の送液を行うことができる。そのため、分析チップ1の流路構造を簡単にすることができる。
In the
(変形例)
なお、分析チップは、格納部を備えない構成でもよい。
(Modification)
Note that the analysis chip may be configured without a storage unit.
図5は、格納部を備えない分析チップ40の構成を示す断面図である。格納部を備えない点以外は、分析チップ40は分析チップ1と同じ構成である。検体が濾過材6を通過する方向(第2方向)が、濾過材6を通過した検体が第1流路11によって前処理部4に導入される方向(第1方向)に対して垂直である。そのため、第1方向に働く遠心力によって血球が濾過材6を通過してしまうことを防止することができる。また、血球が遠心力によって濾過材6に押しつけられないので、血球の破壊を防ぐことができる。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the analysis chip 40 that does not include a storage unit. The analysis chip 40 has the same configuration as the
〔実施形態2〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上述の実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
Another embodiment of the present invention will be described below. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図6は、本実施形態の分析チップ50の構成を示す断面図である。図7は、図6のB−B断面を示す断面図である。分析チップ50は、図2に示す分析チップ1とは血球分離部の構成が異なる。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the
分析チップ50の血球分離部51は、格納部52および複数の第4流路53(格納部接続流路)とを備える。複数の第4流路53は、濾過材6の側面側に設けられている。格納部52は、濾過材6の側面から離れて位置しており、濾過材6の側面と格納部52とは、複数の第4流路53によって接続されている。
The blood
格納部52の内壁の表面および第4流路53の内壁の表面は、疎水性である。そのため、分析対象成分を含む血漿は第4流路53へ浸入しにくい。また、第4流路53を設けることで、血球が逆流するときに通過する断面積が小さくなる。それゆえ、格納部52および第4流路53は、一旦格納部52に格納された非分析対象成分である血球が、格納部52から濾過材6へ逆流することを防止することができる。また、格納部52および第4流路53は、溶血した血球中の液体成分が格納部52から濾過材6へ逆流することを防止することができる。さらに、第4流路53の内壁の表面が疎水性であるので、第4流路53内を血球が移動する方向に対して逆向きに働く毛細管力が大きくなるため、逆流の防止効果が高くなる。
The surface of the inner wall of the
本実施形態の分析チップ50によれば、格納部52から濾過材6への分離対象成分の逆流を、分析チップ1より効果的に防止することができる。そのため、分離対象成分の分離を行い、分析対象成分の分析を精度よく行うことができる。
According to the
また、濾過材6の側面の一部が壁に接するので、濾過材6を上部基板16または血球分離部51に取り付ける際の位置合わせが容易である。
In addition, since a part of the side surface of the
(変形例)
図8は、血球分離部の他の構成を示す断面図である。図8に示す血球分離部55は、格納部56を備える。格納部56は、濾過材6の側面の一部に対応して設けられており、濾過材6に対して第1方向に位置するよう配置されている。遠心力は第1方向に働くので、濾過材6から漏れ出た血球等は、格納部56に格納される。濾過材6の第1方向とは反対側の側面に格納部56を設けないことにより、格納部56から濾過材6へ非分析対象成分が逆流することを防ぐ効果が高くなる。
(Modification)
FIG. 8 is a cross-sectional view showing another configuration of the blood cell separation unit. The blood
図9は、血球分離部のさらに他の構成を示す断面図である。図9に示す血球分離部57は、複数の格納部58を備える。格納部58は、濾過材6の側面の一部に対応して設けられており、濾過材6に対して第1方向に位置するよう配置されている。血球分離部57も、図8の血球分離部55と同様に、格納部56から濾過材6へ非分析対象成分が逆流することを防ぐ効果が高い。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing still another configuration of the blood cell separator. The blood
また、図8の血球分離部55および図9の血球分離部57では、濾過材6の側面の一部が壁に接するので、濾過材6を上部基板または血球分離部に取り付ける際の位置合わせが容易である。
Further, in the blood
〔実施形態3〕
本発明のさらに他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上述の実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 3]
Still another embodiment of the present invention will be described below. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図10は、本実施形態の分析チップ60の構成を示す平面図である。分析チップ60は、円盤形状を有し、円盤状の基板(上部基板および下部基板)によって構成されている。また、分析チップ60は、回転装置の回転軸に固定するための中心軸(穴)61を中心に有する。分析チップ60は、検体導入部2、および血球分離部3をそれぞれ1つ備える。分析チップ60は、複数の(5つの)分析ユニット62を備える。
FIG. 10 is a plan view showing the configuration of the
各分析ユニット62は、前処理部4、分析部5、廃液部9、第1流路11、第2流路12、第3流路13、第1バルブ部14、および第2バルブ部15を備える。分析ユニット62の各要素の構成は、図1に示すものと同様のものである。ただし、分析ユニット62毎に、前処理部4および分析部5の構成が異なっていてもよい。例えば、複数の分析部5に互いに異なる試薬を設けておくことで、血液中の異なる複数の成分の検出・分析を同時に行うことができる。各分析ユニット62の第1流路11は、中心軸に対して放射状に延びている。
Each
分析チップ60は、複数の分析ユニット62を血球分離部3に接続するための、第5流路63を備える。第5流路63は、円周方向に沿って形成されており、各分析ユニット62の第1流路11を、血球分離部3に接続する。第5流路63の内壁の表面は、親水性であることが好ましい。
The
分析チップ60が回転装置に設置されて回転されると、血球分離部3の濾過材を通過した血漿は、遠心力および/または毛細管力によって第5流路63に導入され、各分析ユニット62の第1流路11へと送液される。分析チップ60の回転により、複数の分析ユニット62において、送液および前処理等を並行して行うことができる。そして、それぞれの分析ユニット62の分析部5において、試薬との反応を並行して行うことができる。複数の分析部5を観察することにより、血液中の複数の成分の検出・分析を個別に行うことができる。
When the
本実施形態の分析チップ60によれば、検体中の複数の分析対象成分の分析を、並行して同時に行うことが容易となる。
According to the
なお、検体導入部2および血球分離部3は、例えば第5流路63の端部63aに設けられていてもよい。
Note that the
(変形例)
血球分離部3が回転軸の近傍に位置するように、構成することもできる。
(Modification)
The blood
図11は、分析チップ65の構成を示す平面図である。分析チップ65は、円盤形状である。分析チップ65は、図10の分析チップ60と同様に、血球分離部3と複数の分析ユニット62とを備える。分析チップ65は、回転装置の回転軸が中心に一致するように回転装置に固定される。分析チップ65では、血球分離部3は分析チップ65の回転軸(中心)に位置するように配置されている。血球分離部3と第5流路63とは、分析チップ65の中心から外周側に向かって延びる第7流路66によって接続されている。
FIG. 11 is a plan view showing the configuration of the
血球分離部3が回転装置の回転軸の近傍に位置することで、血球分離部3に働く遠心力を小さくすることができる。そのため、濾過材6によって分離された血球が遠心力によって分析ユニット62に導入されることを防ぐことができる。また、濾過材6によって分離された血球が遠心力によって破壊されることを防ぐことができる。
Since the blood
なお、分析チップは円盤形状でなくてもよい。 Note that the analysis chip may not have a disk shape.
図12は、回転装置20に設置された分析チップ64の構成を示す平面図である。分析チップ64は、図10の分析チップ60と同様に、血球分離部3と複数の分析ユニット62とを備える。分析チップ64は、各分析ユニットの第1流路の延長線上に回転軸20bが位置するように、回転装置20に設置される。分析チップ64を回転装置20に設置して回転させることにより、分析チップ60と同様に、複数の分析対象成分の分析を並行して行うことができる。
FIG. 12 is a plan view showing the configuration of the
なお、分析チップ64の血球分離部3が回転装置20の回転軸20bに位置するように、分析チップ64が回転装置20に固定されてもよい。
The
〔実施形態4〕
本発明のさらに他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上述の実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 4]
Still another embodiment of the present invention will be described below. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図13は、本実施形態の分析チップ70の構成を示す断面図である。分析チップ70は、濾過材6の下面側の下部空間に下部濾過材71(吸収体)を備える。下部濾過材71は、濾過材6と第1流路11とを接続している。下部濾過材71は、例えば濾紙、メンブラン、ガラス繊維、ガラス繊維濾紙、微多孔性材料、または高分子材料等を用いて製作することができる。濾過材6と下部濾過材71とは同じ材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。また、濾過材6と下部濾過材71とは一体化されていてもよい。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing the configuration of the
下部濾過材71は、毛細管力によって液体を吸収する。濾過材6の下面と第1流路11とを下部濾過材71で接続することにより、濾過材6を通過した血漿は下部濾過材71の毛細管力によって第1流路11へと導入される。そのため、例えば遠心力を印加しなくても、毛細管力によって血漿を第1流路11へ導入することが可能である。よって、第1流路11内への分析対象成分を含む液体の導入が容易になる。
The
〔実施形態5〕
本発明のさらに他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上述の実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 5]
Still another embodiment of the present invention will be described below. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図14は、本実施形態の分析チップ80の構成を示す平面図である。図15は、図14のC−C断面を示す断面図である。分析チップ80は、開放孔81(大気開放部)、および、開放孔81と下部空間8とを接続する第6流路82を備える点において、図1の分析チップ1とは異なる。開放孔81は、血球分離部3に対して、第1方向とは反対側(すなわち第1流路11とは反対側)に設けられている。ただし、開放孔81の位置はこれに限らず、任意の位置に設けることができる。
FIG. 14 is a plan view showing the configuration of the
分析チップ80では、開放孔81から下部空間8へ空気(大気)を導入することができる。そのため、例えば血液導入後に検体導入部2を封鎖した場合、または、濾過材6の上面側に血球または血液が充填された場合であっても、第1流路11への空気の導入路が確保される。それゆえ、下部空間8から第1流路11へ血漿を容易に送液することができる。
In the
〔実施形態6〕
本発明のさらに他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上述の実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 6]
Still another embodiment of the present invention will be described below. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図16は、分析装置35および分析チップ1の断面を示す断面図である。分析装置35は、光源31・33および光検出器32・34を備える。光源31と光検出器32との間に分析部5が位置するように、かつ、光源33と光検出器34との間に格納部7が位置するように、分析チップ1は分析装置35に設置される。光源31から照射された光が分析部5を透過した光量を、光検出器32が測定する。透過光量より、血漿中のグルコースの量を特定することができる。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing cross sections of the
光源33は、格納部7に対して照射光を照射する。光源33から照射された光が格納部7を透過した光量を、光検出器34が測定する。光検出器34は、格納部7に格納されている血球または溶血した血球の液体成分による光吸収量を検出することができる。
The
これにより、分析装置35は、遠心力によって、血球が濾過材6から第1流路11に導入された量、または、溶血した血球の液体成分が格納部7に存在する量を測定することができる。これにより、分析装置35は、血球または溶血した血球の液体成分が第1流路11または分析部5に導入されている可能性があることを、利用者に警告(報知)することができる。また、検体に含まれる血球の溶血のしやすさを評価することもできる。よって、分析装置35は、分析誤差の発生を防止し、より高精度な分析を可能とする。
Thereby, the
〔まとめ〕
「態様1」本発明の一態様に係る分析チップは、液体試料から分析対象成分を分離することにより、当該分析対象成分を透過するとともに、当該分析対象成分以外の成分である非分析対象成分の透過を妨げる分離部(濾過材6)と、上記分離部において分離された上記分析対象成分を分析するための分析部と、上記分離部と上記分析部とを接続し、かつ上記分離部において分離された上記分析対象成分を上記分析部へと移動させるための流路(第1流路11および第2流路12)と、を備え、上記分離部は、上記分離部において分離された上記分析対象成分が上記流路に導入される方向が、上記流路内を上記分析部へと移動する上記分析対象成分の移動方向と異なるように配置されている。
[Summary]
[Aspect 1] The analysis chip according to an aspect of the present invention separates an analysis target component from a liquid sample, thereby allowing the analysis target component to pass therethrough, and for non-analysis target components other than the analysis target component. A separation unit (filter medium 6) that prevents permeation, an analysis unit for analyzing the analysis target component separated in the separation unit, the separation unit and the analysis unit are connected, and separation is performed in the separation unit A flow path (
上記の構成によれば、分離部は、液体試料中の分析対象成分を透過するとともに、非分析対象成分の透過を妨げる。そのため、分析対象成分は流路に導入されるが、非分析対象成分は分離部に保持される。また、分離部は、分析対象成分が流路に導入される方向が、流路内での分析対象成分の移動方向と異なるように配置されている。 According to said structure, a separation part permeate | transmits the analysis target component in a liquid sample, and prevents permeation | transmission of a non-analysis target component. Therefore, the analysis target component is introduced into the flow path, but the non-analysis target component is held in the separation unit. The separation unit is arranged so that the direction in which the analysis target component is introduced into the flow path is different from the moving direction of the analysis target component in the flow path.
これにより、例えば遠心力が印加されることによって分析対象成分が流路内を移動し、分析部へと導入される場合であっても、上記のように配置された分離部に保持されている非分析対象成分が、その遠心力の印加を受けて流路内に導入されることを防止することができる。従って、分析誤差の原因となる、分析部への非分析対象成分の導入を防止することができるため、簡易に高精度な分析が可能となる。 As a result, for example, even when centrifugal force is applied, the analysis target component moves in the flow path and is introduced into the analysis unit, it is held in the separation unit arranged as described above. It is possible to prevent the non-analysis target component from being introduced into the flow path upon application of the centrifugal force. Therefore, it is possible to prevent the introduction of the non-analysis target component into the analysis unit, which causes an analysis error, and thus it is possible to easily perform a highly accurate analysis.
「態様2」上記態様1に係る分析チップでは、上記分離部は、上記分離部において分離された上記分析対象成分が上記流路に導入される方向が、上記流路内を上記分析部へと移動する上記分析対象成分の移動方向に対し略垂直の方向となるように配置されていてもよい。
“
上記の構成によれば、分離部において分離された分析対象成分は、上記流路内での移動方向に対して略垂直の方向から、流路に導入される。 According to said structure, the analysis object component isolate | separated in the isolation | separation part is introduce | transduced into a flow path from the substantially perpendicular | vertical direction with respect to the moving direction in the said flow path.
これにより、例えば遠心力が印加されることによって分析対象成分が流路内を移動する場合であっても、その遠心力によって非分析対象成分が流路内に導入されることをより確実に防止することができる。 Thus, for example, even when a centrifugal force is applied and the analysis target component moves in the flow channel, the centrifugal force prevents the non-analysis target component from being introduced into the flow channel more reliably. can do.
「態様3」上記態様1または2に係る分析チップでは、上記分離部は、濾紙、メンブラン、ガラス繊維、ガラス繊維濾紙、微多孔性材料、および高分子材料のうちいずれかを含む構成であってもよい。
"
上記の構成によれば、濾過によって非分析対象成分を簡易に分離し、その透過を妨げることが可能となる。 According to said structure, it becomes possible to isolate | separate a non-analysis object component easily by filtration and to prevent the permeation | transmission.
「態様4」上記態様1から3に係る分析チップでは、上記分離部における、上記分析対象成分が上記流路に導入される面とは異なる側面の少なくとも一部には、上記分析対象成分に遠心力が印加されたときに、上記非分析対象成分が上記分離部から移動して格納される格納部が配置されていてもよい。
“
上記の構成によれば、分離部に保持されている非分析対象成分は、遠心力によって、格納部に格納される。 According to said structure, the non-analysis target component currently hold | maintained at the isolation | separation part is stored in a storage part by centrifugal force.
これにより、流路内への非分析対象成分の導入をより確実に防止することができる。 Thereby, the introduction of the non-analysis target component into the flow path can be more reliably prevented.
「態様5」上記態様4に係る分析チップでは、上記格納部の内壁が疎水性を有していてもよい。
“
上記の構成によれば、液体試料中の分析対象成分が、分離部から格納部へ浸入することを防止することができる。また、格納部に一旦格納された非分析対象成分が、分離部へ逆流することを防止することができる。また、格納部内で、例えば遠心力により破損した非分析対象成分中の液体成分が、分離部に逆流することを防止することができる。 According to said structure, it can prevent that the analysis object component in a liquid sample permeates into a storage part from a isolation | separation part. In addition, it is possible to prevent the non-analysis target component once stored in the storage unit from flowing back to the separation unit. Further, it is possible to prevent the liquid component in the non-analysis target component damaged by, for example, centrifugal force from flowing back to the separation unit in the storage unit.
これにより、分析対象成分を確実に流路内へ導入することができるとともに、非分析対象成分、および、格納部内で破損した非分析対象成分中の液体成分の、流路内への導入を確実に防止することができる。 As a result, the analysis target component can be reliably introduced into the flow path, and the non-analysis target component and the liquid component in the non-analysis target component damaged in the storage unit can be reliably introduced into the flow path. Can be prevented.
「態様6」上記態様4または5に係る分析チップでは、上記分離部と上記格納部とは、複数の格納部接続流路(第4流路53)によって接続されている構成であってもよい。
“
上記の構成によれば、分離部から格納部に移動した非分析対象成分の、分離部への逆流をより確実に防止することができる。 According to said structure, the backflow to the separation part of the non-analysis object component which moved to the storage part from the separation part can be prevented more reliably.
「態様7」上記態様6に係る分析チップでは、上記複数の格納部接続流路の内壁が疎水性を有していてもよい。
“
上記の構成によれば、液体試料中の分析対象成分が、分離部から上記複数の格納部接続流路内へ浸入することを防止することができる。また、格納部に一旦格納された非分析対象成分が、分離部へ逆流することを防止することができる。 According to said structure, it can prevent that the analysis object component in a liquid sample permeates into the said several storage part connection flow path from a isolation | separation part. In addition, it is possible to prevent the non-analysis target component once stored in the storage unit from flowing back to the separation unit.
また、格納部内で、例えば遠心力により破損した非分析対象成分中の液体成分が、分離部に逆流することを防止することができる。 Further, it is possible to prevent the liquid component in the non-analysis target component damaged by, for example, centrifugal force from flowing back to the separation unit in the storage unit.
これにより、分析対象成分を確実に流路内へ導入することができるとともに、非分析対象成分、および、格納部内で破損した非分析対象成分中の液体成分の流路内への導入をさらに確実に防止することができる。 As a result, the analysis target component can be reliably introduced into the flow path, and the non-analysis target component and the liquid component in the non-analysis target component damaged in the storage unit can be more reliably introduced into the flow path. Can be prevented.
「態様8」上記態様1から7に係る分析チップでは、上記分離部と上記流路とは、毛細管力により液体を吸収する吸収体(下部濾過材71)を介して接続されている構成であってもよい。
“
上記の構成によれば、分離部において分離した分析対象成分は、吸収体の構造によって生じる毛細管力によって、流路内へと導入される。よって、流路内への分析対象成分の導入が容易となる。 According to said structure, the analysis object component isolate | separated in the isolation | separation part is introduce | transduced in a flow path by the capillary force produced by the structure of an absorber. Therefore, it becomes easy to introduce the analysis target component into the flow path.
「態様9」上記態様1から8に係る分析チップでは、上記流路と接続された、上記流路内に大気を導入するための大気開放部(開放孔81)が形成されていてもよい。
“
上記の構成によれば、例えば分離部に形成された液体試料を導入する導入口が封鎖された場合、または、分離部に液体試料が充填された等の場合であっても、流路内への大気の導入が確保される。これにより、流路内への分析対象成分の導入を容易に行うことができる。 According to the above configuration, for example, even when the inlet for introducing the liquid sample formed in the separation unit is blocked or when the separation unit is filled with the liquid sample, Introduction of the atmosphere is ensured. Thereby, the component to be analyzed can be easily introduced into the flow path.
「態様10」上記態様1から9に係る分析チップでは、上記流路の途中に、上記分析対象成分を含む液体に対して上記分析部における分析の前処理を行うための前処理部を備えていてもよい。
“Aspect 10” The analysis chip according to the
上記の構成によれば、分離部から流路内へと導入された分析対象成分は、前処理部による前処理を経て分析部に導入される。これにより、分析部で実施される分析の内容に応じた前処理を前処理部で行うことにより、分析部における多様な分析を可能とすることもできる。 According to said structure, the analysis object component introduced into the flow path from the isolation | separation part is introduce | transduced into an analysis part through the pre-processing by a pre-processing part. Thereby, various analyzes in the analysis unit can be made possible by performing pre-processing according to the content of the analysis performed in the analysis unit in the pre-processing unit.
「態様11」上記態様10に係る分析チップでは、上記前処理は、上記分析対象成分を含む液体の希釈、上記分析対象成分を含む液体の定量、上記分析対象成分を含む液体中のタンパク質の分解、上記分析対象成分を含む液体中の夾雑物の除去、上記分析対象成分を含む液体と試薬との混合、および、上記分析対象成分に対する化学反応の惹起のうちいずれかを含む処理であってもよい。
“
上記の構成によれば、様々な液体試料中の成分の分析、または、分析の高精度化が可能となる。また、分析チップ外部での前処理が不要になるため、分析の簡略化・短時間化が可能になる。また、分析チップ内部で前処理を行うことができるので、外部装置の小型化・低コスト化が可能になる。 According to the above configuration, it is possible to analyze components in various liquid samples or to increase the accuracy of the analysis. In addition, since pre-processing outside the analysis chip is unnecessary, the analysis can be simplified and shortened. In addition, since pre-processing can be performed inside the analysis chip, the external device can be reduced in size and cost.
「態様12」上記態様1から11に係る分析チップでは、上記分析部に、上記分析対象成分との接触により化学反応を生じさせる試薬が保存されていてもよい。
“
上記の構成によれば、分析部に導入された分析対象成分は、該分析部に保存されている試薬と接触し、化学反応を生ずる。そして、該反応結果を観測することによって、分析対象成分を分析することができる。これにより、分析を容易に行うことができる。 According to said structure, the analysis object component introduced into the analysis part contacts with the reagent preserve | saved at this analysis part, and produces a chemical reaction. And an analysis object component can be analyzed by observing this reaction result. Thereby, analysis can be performed easily.
「態様13」上記態様1から12に係る分析チップでは、上記液体試料は血液であり、上記非分析対象成分は血球であってもよい。
“
上記の構成によれば、血液中の様々な成分の分析を行うことができる。 According to said structure, the analysis of various components in blood can be performed.
「態様14」本発明の一態様に係る分析方法では、上記態様1から13に係る分析チップを用いて、上記分析部において上記分析対象成分に対する分析を行う。
[Aspect 14] In the analysis method according to one aspect of the present invention, the analysis component is analyzed in the analysis unit using the analysis chip according to
「態様15」本発明の一態様に係る分析装置は、上記態様1から13に係る分析チップが備える上記分析部において、上記分析対象成分に対する分析を行う分析装置であって、内周側に上記分離部が配置され、外周側に上記分析部が配置されるように、上記分析チップを設置することが可能な回転機構部を備えている。
“
上記の構成によれば、遠心力によって流路の中の分析対象成分を移動させ、分析部へと導入することができる。また、分離部は、分析対象成分が流路に導入される方向が、流路内での分析対象成分の移動方向と異なるように配置されている。そのため、分離部に保持されている非分析対象成分が、その遠心力の印加を受けて流路内に導入されることを防止することができる。従って、分析誤差の原因となる、分析部への非分析対象成分の導入を防止することができるため、簡易に高精度な分析が可能となる。 According to said structure, the to-be-analyzed component in a flow path can be moved with a centrifugal force, and can be introduce | transduced into an analysis part. The separation unit is arranged so that the direction in which the analysis target component is introduced into the flow path is different from the moving direction of the analysis target component in the flow path. Therefore, it is possible to prevent the non-analysis target component held in the separation unit from being introduced into the flow path due to the application of the centrifugal force. Therefore, it is possible to prevent the introduction of the non-analysis target component into the analysis unit, which causes an analysis error, and thus it is possible to easily perform a highly accurate analysis.
「態様16」上記態様15に係る分析装置では、上記回転機構部(テーブル20a)は、当該回転機構部の回転軸の近傍に上記分離部が配置されるように、上記分析チップを設置することが可能である構成であってもよい。
“
上記の構成によれば、回転機構部により分析チップが回転することにより遠心力が発生するが、この遠心力は、回転機構部の回転軸に近いほど小さい。そのため、分離部において分離された非分析対象成分の、遠心力による流路内への導入、および、当該非分析対象成分の遠心力による破損を防止することができる。 According to the above configuration, a centrifugal force is generated by rotating the analysis chip by the rotation mechanism unit, and this centrifugal force is smaller as it is closer to the rotation axis of the rotation mechanism unit. Therefore, it is possible to prevent the non-analysis target component separated in the separation unit from being introduced into the flow path by centrifugal force and the non-analysis target component from being damaged by the centrifugal force.
「態様17」上記態様15または16に係る分析装置は、上記分離部における、上記分析対象成分が上記流路に導入される面とは異なる側面の少なくとも一部には、上記分析対象成分に遠心力が印加されたときに、上記非分析対象成分が上記分離部から移動して格納される格納部が配置されており、上記格納部に対して照射光を照射する光源と、上記光源から照射され、上記格納部内を通過した照射光の、非分析対象成分、または破損した非分析対象成分中の液体成分による吸収量を検出する検出器(光検出器34)とを備えている構成であってもよい。
“
上記の構成によれば、検出器は、格納部に対し照射された照射光が、格納部内に存在する非分析対象成分、または、破損した非分析対象成分中の液体成分による吸収量を検出する。 According to said structure, a detector detects the absorption amount by the liquid component in the non-analysis target component which exists in the storage part, or the damaged non-analysis target component with the irradiation light irradiated with respect to the storage part .
これにより、分析装置は、遠心力によって、非分析対象成分が分離部から流路内に導入された量、または、破損した非分析対象成分中の液体成分の、該格納部内に存在する量を測定することができる。従って、分析装置は、非分析対象成分、または破損した非分析対象成分中の液体成分が、流路または分析部に導入されている可能性があることを警告することもできる。また、非分析対象成分の破損容易性を評価することもできる。よって、分析誤差の発生を防止し、より高精度な分析が可能となる。 As a result, the analysis device calculates the amount of the non-analytical component introduced into the flow path from the separation unit or the amount of the liquid component in the damaged non-analytical component existing in the storage unit by centrifugal force. Can be measured. Therefore, the analyzer can also warn that a non-analysis target component or a liquid component in the damaged non-analysis target component may be introduced into the flow path or the analysis unit. It is also possible to evaluate the ease of breakage of non-analyzed components. Therefore, generation of analysis errors can be prevented, and more accurate analysis can be performed.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention. Furthermore, a new technical feature can be formed by combining the technical means disclosed in each embodiment.
本発明は、分析チップおよび分析装置に利用することができる。 The present invention can be used for an analysis chip and an analysis apparatus.
1、40、50、60、64、65、70、80 分析チップ
2 検体導入部
3、51、55、57 血球分離部
4 前処理部
5 分析部
6 濾過材(分離部)
7、52、56、58 格納部
8 下部空間
9 廃液部
11 第1流路
12 第2流路
13 第3流路
14 第1バルブ部
15 第2バルブ部
16 上部基板
17 下部基板
20 回転装置(分析装置)
20a テーブル(回転機構部)
20b 回転軸
30、35 分析装置
31、33 光源
32、34 光検出器(検出器)
53 第4流路(格納部接続流路)
61 中心軸
62 分析ユニット
63 第5流路
63a 端部
66 第7流路
71 下部濾過材(吸収体)
81 開放孔(大気開放部)
82 第6流路
1, 40, 50, 60, 64, 65, 70, 80
7, 52, 56, 58
20a Table (rotating mechanism)
53 4th channel (container connection channel)
61
81 Open hole (atmosphere open part)
82 6th channel
Claims (5)
上記分離部において分離された上記分析対象成分を分析するための分析部と、
上記分離部と上記分析部とを接続し、かつ上記分離部において分離された上記分析対象成分を上記分析部へと移動させるための流路と、を備え、
上記分離部は、上記分離部において分離された上記分析対象成分が上記流路に導入される方向が、上記流路内を上記分析部へと移動する上記分析対象成分の移動方向と異なるように配置されていることを特徴とする分析チップ。 By separating the analysis target component from the liquid sample, the separation unit transmits the analysis target component and prevents the non-analysis target component, which is a component other than the analysis target component, from passing through;
An analysis unit for analyzing the analysis target component separated in the separation unit;
A flow path for connecting the separation unit and the analysis unit and moving the analysis target component separated in the separation unit to the analysis unit,
The separation unit is configured such that a direction in which the analysis target component separated in the separation unit is introduced into the flow path is different from a moving direction of the analysis target component that moves in the flow path to the analysis unit. An analysis chip that is arranged.
内周側に上記分離部が配置され、外周側に上記分析部が配置されるように、上記分析チップを設置することが可能な回転機構部と、
上記格納部に対して照射光を照射する光源と、
上記光源から照射され、上記格納部内を通過した照射光の、非分析対象成分、または破損した非分析対象成分中の液体成分による吸収量を検出する検出器とを備えていることを特徴とする分析装置。 In the analysis part with which the analysis chip according to any one of claims 2 to 4 is provided, it is an analysis device which performs analysis to the analysis object ingredient,
A rotation mechanism capable of installing the analysis chip such that the separation unit is disposed on the inner peripheral side and the analysis unit is disposed on the outer peripheral side;
A light source for irradiating irradiation light to the storage unit;
And a detector for detecting an absorption amount of the irradiation light irradiated from the light source and passed through the storage portion by a non-analysis target component or a liquid component in the damaged non-analysis target component. Analysis equipment.
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