JP2014119325A - 検査チップ及び検査システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】分離部163の壁部167の壁面167Bと、第2成分保持部164の壁面164Aとのなす角度の内、分離部163の外側における角度θ0は90度以上、180度未満に形成されている。第1成分保持部169の開口端部168Aは、第2成分保持部164の壁面164Aに平行な方向において、開口端部167Aよりも第2成分保持部側にある。従って、遠心力により第2成分保持部164から第2成分を取り出す場合には、第2成分が第1成分保持部169に入るのを防止できる。
【選択図】図3
Description
本発明の実施形態を説明する。図1を参照して、検査システム3の概略構造について説明する。本実施形態の検査システム3は、液体である検体及び試薬を収容可能な検査チップ2と、検査チップ2を用いて検査を行う検査装置1とを含む。検査装置1が検査チップ2から離間した垂直軸線A1を中心として検査チップ2を回転させると、遠心力が検査チップ2に作用する。検査装置1が水平軸線A2を中心に検査チップ2を回転させると、検査チップ2に作用する遠心力の方向である遠心方向が切り替えられる。尚、本第一実施形態の検査システム3及び検査装置1は、特開2012−78107に記載されているように周知の構造であるので、以下の説明では、検査装置1の構造の概略について説明する。
図1を参照して、検査装置1の構造について説明する。以下の説明では、図1の上方、下方、右方、左方、紙面手前側、及び紙面奥側を、それぞれ、検査装置1の前方、後方、右方、左方、上方、及び下方とする。本実施形態では、垂直軸線A1の方向は検査装置1の上下方向であり、水平軸線A2の方向は検査チップ2が垂直軸線A1を中心として回転される際の速度の方向である。なお、図1は検査装置1の上部筐体30の天板が取り除かれた状態を示す。尚、第1軸の方向である垂直軸線A1と第2軸の方向である水平軸線A2が上述した関係に限られず、同じ上下方向を向いてもよいし、第1軸の方向と第2軸の方向とが異なってもよい。
図1を参照して、制御装置90の電気的構成について説明する。制御装置90は、検査装置1の主制御を司るCPU91と、各種データを一時的に記憶するRAM92と、制御プログラムを記憶したROM93とを有する。CPU91には、ユーザが制御装置90に対する指示を入力するための操作部94と、各種データ、及びプログラムを記憶するハードディスク装置95と、各種情報を表示するディスプレイ96とが接続されている。制御装置90としては、パーソナルコンピュータを用いてもよいし、専用の制御装置を用いてもよい。
図2及び図3を参照して、本実施形態に係る検査チップ2の詳細構造を説明する。以下の説明では、図2の上方、下方、右方、左方、紙面手前側、及び紙面奥側を、それぞれ、検査チップ2の上方、下方、右方、左方、前方及び後方とする。図3〜図12は、シート29を取り除いた検査チップ2の正面図を示している。
第3角度θ3は、検査チップ2の下辺部24と平行な仮想線H3と分離部163の壁面167Bとなす角度の内、鋭角である角度でもある。この構成により、図8に示すように、第1成分を第1成分保持部169に流入させる角度に検査チップ2を自転させても第1角度θ1が第3角度θ3より小さいので、希釈液保持部底面159Bより先に、第2成分保持部164の壁部167が遠心力の作用方向と直交する方向になる。従って、希釈液保持部底面159B保持された希釈液10よりも先に、第2成分保持部164から第1成分を先に流出させることができる。第2成分に第1成分が混ざることを防止して第2成分の分離を良好に行うことができる。尚、図2に示すように、検査チップ2の下辺部24は、本実施の形態では、左右方向に水平であるが、左右方向に対して所定角度斜め上方向又は斜め下方向に傾斜していてもよい。この場合でも、第1角度θ1が、第2角度θ2より大きく、第3角度θ3より小さい関係は保たれる。
図2〜図12を参照して、検査装置1及び検査チップ2を用いた検査方法について説明する。尚、検査チップ2の自転、公転、及び回転数の制御は、それぞれ、所定の基準時間が経過したか否かで制御される。基準時間の情報は制御装置90のHDD95に予め記憶されている。検査チップ2が支軸46に取り付けられて、制御装置90に操作部94から処理開始のコマンドが入力されると、以下の測定動作が実行される。なお、検査装置1は二つの検査チップ2を同時に検査可能であるが、以下では説明の便宜のため、一つの検査チップ2を検査する手順を説明する。以下の説明では、図2に示す検査チップ2の定常状態を自転角度0度とし、定常状態から90度反時計回りに回転した状態を「自転角度90度」と言う。また、検査チップ2には、検体11、希釈液10、第1試薬13及び第2試薬14が注入された状態になっている。
まず、主軸モータ35が制御装置90のCPU91の指示に基づき、ターンテーブル33の駆動を開始する。この結果、図4に示すように、自転角度が0度の検査チップ2が公転する。主軸モータ35は、CPU91の指示に基づき、ターンテーブル33の回転速度を上げる。一例として、回転速度が3000rpmに達すると、主軸モータ35はこの回転速度を保持する。尚、ターンテーブル33の回転速度は、3000rpmに限られず、他の回転速度でもよい。この状態において、図4に示すように、左辺部23から右辺部22に向けて、検査チップ2に遠心力Fが作用する。遠心力Fの作用により検体11は検体注入部112から流路115に移動する。同様に、希釈液10は希釈液注入部101から流路105に移動する。第1試薬13は第1試薬注入部132から第1試薬保持部133に移動する。第2試薬14は第2試薬注入部142から第2試薬保持部143に移動する。この状態での公転時間は、検体11、希釈液10、第1試薬13、及び第2試薬14が、上述した移動を行うのに十分な時間としてHDD95に予め記憶されている。
次に、CPU91の指示に基づくステッピングモータ51の駆動制御により、図5に示すように、高速駆動により公転中の検査チップ2が前方からみて反時計回りに90度自転される。これにより、検査チップ2の自転角度が90度に変化する。この結果、上辺部21と遠心力の方向との成す角度が90度になるように検査チップ2に遠心力Fが作用する。遠心力Fの作用により検体11は流路115から検体流入口117を通過して検体保持部162に注入される。同様に、希釈液10は流路105から希釈液流入口106を介して希釈液定量部155に注入されて定量される。希釈液定量部155から溢れた希釈液10は希釈液余剰部157に溜まる。第1試薬13は第1試薬保持部133から第1試薬流入口134を介して第1試薬定量部135に注入されて定量される。第1試薬定量部135から溢れた第1試薬13は第1試薬余剰部137に溜まる。第2試薬14は第2試薬保持部143から第2試薬流入口144を介して第2試薬定量部145に注入されて定量される。第2試薬定量部145から溢れた第2試薬14は第2試薬余剰部147に溜まる。
次に、CPU91の指示に基づくステッピングモータ51の駆動制御により、図6に示すように、公転中の検査チップ2が前方からみて時計回りに90度自転される。これにより検査チップ2の自転角度が0度に戻り、左辺部23から右辺部22に向けて検査チップ2に遠心力Fが作用する。遠心力Fの作用により、検体11は検体保持部162から検体流入口117を介して分離部163に流入する。同様に、希釈液10は希釈液定量部155から流路158を介して希釈液保持部159に移動する。第1試薬定量部135にて定量された第1試薬13は流路154に移動する。第2試薬定量部145にて定量された第2試薬14は流路154に移動する。また、希釈液余剰部157に溜まった希釈液10は、希釈液余剰部157の右側に移動する。第1試薬余剰部137に溜まった第1試薬13は第1試薬余剰部137の右側に移動する。第2試薬余剰部147に溜まった第2試薬14は第2試薬余剰部147の右側に移動する。一方、希釈液余剰部157、第1試薬余剰部137及び第2試薬余剰部147は各々右方向に閉じる凹部であるため、溜まった液体が漏れることがない。
この状態にて公転が所定時間行われることにより、図7に示すように、分離部163に注入された検体11は第1成分11Aと第1成分より比重の大きい第2成分11Bに遠心分離される。第2成分11Bは、第1成分11Aより比重が大きいので分離部163の右端部に形成されている第2成分保持部164に溜まる。例えば、検体11が血液の場合には、第1成分11Aである血漿と第2成分11Bである血球とに分離され、血球が第2成分保持部164に溜まる。尚、第2成分保持部164から溢れた第2成分11Bは、分離部163において第1成分11Aの下層である右側に溜まる。この状態での公転時間は、検体11、希釈液10、第1試薬13、及び第2試薬14が、上述した移動及び検体の遠心分離を行うのに十分な時間が制御装置90のHDD95に予め記憶されている。
次に、制御装置90の指示に基づくステッピングモータ51の駆動制御により、図8に示すように、公転中の検査チップ2が前方からみて反時計回りに54度自転される。これにより検査チップ2の自転角度が54度になる。図8に示す矢印方向Fに向けて検査チップ2に遠心力Fが作用する。遠心力Fの作用により、分離部163にて分離された第1成分11A及び第2成分保持部164から溢れた第2成分11Bは、壁面167Bを流れる。
第1成分保持部169の開口端部167A及び開口端部168Aの間から遠心力Fの作用方向に沿って第1成分保持部169に流入し保持される。また、第2成分保持部164に留まった第2成分11Bの体積は、図3に示す、壁面167Bの延長面Tと、第2成分保持部164の壁面164Aと、壁面166とに囲まれた三角柱状の体積となる。この体積が第2成分保持部164にて定量された第2成分11Bの定量量となる。また、希釈液保持部159に保持された希釈液10は、混合部160に流入し保持される。さらに、第1試薬13及び第2試薬14は流路154から測定部150に移動する。上述した処理を行うのに十分な時間が制御装置90のHDD95に予め記憶されている。ここで、図3に示す第1角度θ1は、第2角度θ2より大きくなるように検査チップ2が形成されているので、希釈液保持部159から希釈液を混合部160に流出させる角度に検査チップ2を自転させても第2成分保持部164には第2成分が保持されたままにできる。また、第1角度θ1は、第3角度θ3より小さくなるように、検査チップ2が形成されている。このようにすると、第1成分を第1成分保持部169に流入させる角度に検査チップ2を自転させても第2成分保持部164には第2成分が保持されたままにできる。従って、第1成分を先に流出させることができ、第2成分の分離を良好に行うことができる。
次に、制御装置90の指示に基づくステッピングモータ51の駆動制御により、図9に示すように、公転中の検査チップ2が前方からみて反時計回りに33度自転される。これにより検査チップ2の自転角度が87度になる。図9に示す矢印方向Fに向けて検査チップ2に遠心力Fが作用する。遠心力Fの作用により、第2成分保持部164に保持されていた第2成分11Bが壁面167Bを流れて、混合部160に注入される。このとき、遠心力Fの作用方向は、左方向であるので、第2成分11Bは、第1成分保持部169に流れ込まずに混合部160に注入される。また、希釈液保持部159に保持されていた希釈液10も混合部160に注入される。従って、混合部160にて第2成分11Bは希釈液10と混合して希釈される。
次に、制御装置90の指示に基づくステッピングモータ51の駆動制御により、図11に示すように、公転中の検査チップ2が前方からみて時計回りに90度自転される。これにより検査チップ2の自転角度が0度に戻り、左辺部23から右辺部22に向けて検査チップ2に遠心力Fが作用する。遠心力Fの作用により、混合部160にて希釈液10により希釈された第2成分11Bは、取り出し側壁面170を乗り越えて流路171を通過して流路154に移動し、第1試薬13及び第2試薬14と混ざる。希釈液余剰部157に溜まった希釈液10は、希釈液余剰部157の右側に移動する。第1試薬余剰部137に溜まった第1試薬13は第1試薬余剰部137の右側に移動する。第2試薬余剰部147に溜まった第2試薬14は第2試薬余剰部147の右側に移動する。上述した移動を行うのに十分な時間が制御装置90のHDD95に予め記憶されている。
次に、制御装置90の指示に基づく主軸モータ35の駆動制御により、主軸モータ35が減速駆動され、主軸モータ35が停止する。故に、図11に示すように、測定部150に希釈液10により希釈された第2成分11B、第1試薬13及び第2試薬14の混合液175が溜まる。
上記遠心処理の実行後、主軸モータ35の駆動制御により、検査チップ2を測定位置の角度まで回転移動させる。光源71が発光すると、測定光が測定部150に貯溜された混合液175を通る。光センサ72が受光した測定光の変化量に基づいて、混合液175の光学測定が行われ、測定データが取得される。次いで、取得された測定データに基づいて、検体11の測定結果が算出される。測定結果に基づく検体11の検査結果が表示される。その後、メイン処理が終了される。
以上説明したように、本実施形態の検査チップ2及び検査装置1によれば、分離部163において第2成分保持部164の方向に遠心力を作用させると、検体11は第1成分11Aと第2成分11Bとに分離される。分離部163の壁面167Bと、第2成分保持部164の壁面164Aとのなす角度の内、分離部163の外側における角度θ0は90度以上、180度未満である。これにより、検査チップを自転させて遠心力の作用方向を変化させると、分離部163の壁面167Bが、この壁面167Bに接続された第2成分保持部164の壁面164Aよりも先に遠心力の作用方向と直交する。従って、第1成分11Aと第2成分保持部164から溢れた第2成分11Bとが分離部163から先に流出する。次いで、流出した第1成分11Aと第2成分保持部164から溢れた第2成分11Bは、第1成分保持部169が、分離部163の一壁面と交差する方向に開口しているので、遠心力の作用により第1成分保持部169に流入する。第2成分保持部164には第2成分11Bが残る。従って、第1成分11Aが先に流出しているので、第2成分保持部164に残った第2成分11Bに第1成分11Aが混ざることを低減できる。よって、検体11から分離された第2成分11Bの検査精度を高めることができる。検査チップ2をさらに自転させると、第1成分保持部169において第2成分保持部164と反対側の開口端部168Aが、第2成分保持部164の壁面164Aに平行な方向において、第1成分保持部169の第2成分保持部164側の開口端部167Aよりも第2成分保持部164側にあるので、第2成分保持部164に残った第2成分11Bが第1成分保持部169に流入することが低減される。よって、検体11から分離された第2成分11Bの検査精度を高めることができる。
上記実施形態において、開口端部168Aが本発明の「第1成分保持部において第2成分保持部と反対側の開口端部」の一例である。また、開口端部167Aが本発明の「第1成分保持部の第2成分保持部側の開口端部」の一例である。
2 検査チップ
3 検査システム
10 希釈液
11 検体
13 第一試薬
14 第二試薬
101 希釈液注入部
112 検体注入部
150 測定部
159 希釈液保持部
159B 希釈液保持部底面
159C 希釈液保持部側面
160 混合部
162 検体保持部
163 分離部
164 第2成分保持部
169 第1成分保持部
167A 開口端部
168A 開口端部
169 第1成分保持部
170 取り出し側壁面
175 混合液
θ1 第1角度
θ2 第2角度
θ3 第3角度
θ4 第4角度
Claims (6)
- 検体中に含まれる第1成分と前記第1成分より比重が大きい第2成分とが分離される分離部と、
前記分離部の一壁面に直接接続されている第2成分保持部とを備え、
前記分離部の一壁面と前記一壁面に接続された前記第2成分保持部の一壁面とのなす角度の内、前記分離部の外側における角度は90度以上、180度未満であり、
前記分離部の一壁面において前記第2成分保持部とは反対側に連結し、前記分離部の一壁面と交差する方向に開口する第1成分保持部を備え、
前記第1成分保持部において前記第2成分保持部と反対側の開口端部は、前記第2成分保持部の一壁面に平行な方向において、前記第1成分保持部の前記第2成分保持部側の開口端部よりも第2成分保持部側にあること
を特徴とする検査チップ。 - 前記分離部の一壁面の延長面と前記第2成分保持部を構成する凹部とに囲まれる体積が前記第2成分の定量量であることを特徴とする請求項1に記載の検査チップ。
- 前記第2成分を希釈する希釈液が注入される希釈液注入部と、
前記希釈液注入部から流出する希釈液を保持する希釈液保持部を備え、
前記希釈液保持部は、底面である希釈液保持部底面及び側面である希釈液保持部側面を少なくとも備え、
前記検査チップの下辺部の延設方向と平行な方向と前記希釈液保持部底面のなす角度の内、鋭角である第1角度は、
前記平行な方向と前記第2成分保持部の一壁面がなす角度の内、鋭角である第2角度より大きく、
前記平行な方向と前記分離部の一壁面がなす角度の内、鋭角である第3角度より小さいことを特徴とする請求項1又は2に記載の検査チップ。 - 前記第2成分と前記希釈液が混合される混合部と、
前記混合部で前記希釈液が混合された前記第2成分が注入される測定部とを備え、
前記混合部は、前記測定部側に前記希釈液と混合された前記第2成分を取り出す取り出し側壁面を備え、
前記検査チップの下辺部の延設方向と平行な方向と前記取り出し側壁面とのなす角度の内、前記測定部側の第4角度は、前記第3角度より大きいことを特徴とする請求項3に記載の検査チップ。 - 前記希釈液保持部の開口方向は、前記第2成分保持部の開口方向と同方向であることを特徴とする請求項3又は4に記載の検査チップ。
- 検体または試薬を定量して混合する検査チップと、前記検査チップを所定の第一軸を中心に公転させることにより前記検査チップに遠心力を作用させ、且つ、前記第一軸とは異なる第二軸を中心に前記検査チップを自転させることにより前記遠心力の方向を変化させる検査装置とから構成される検査システムであって、
前記検査チップは、
検体中に含まれる第1成分と前記第1成分より比重が大きい第2成分とが分離される分離部と、
前記分離部の一壁面に直接接続されている第2成分保持部とを備え、
前記分離部の一壁面と前記一壁面に接続された前記第2成分保持部の一壁面とのなす角度の内、前記分離部の外側における角度は90度以上、180度未満であり、
前記分離部の一壁面において前記第2成分保持部とは反対側に連結し、前記分離部の一壁面と交差する方向に開口する第1成分保持部を備え、
前記第1成分保持部において前記第2成分保持部と反対側の開口端部は、前記第2成分保持部の一壁面に平行な方向において、前記第1成分保持部の前記第2成分保持部側の開口端部よりも第2成分保持部側にあり、
前記検査装置は、
前記自転を制御する自転制御手段と、
前記公転を制御する公転制御手段と
を備え、
前記自転制御手段は、前記公転により生じる遠心力により、前記検体が前記分離部に注入される方向に前記検査チップを自転させる第1ステップと、
前記遠心力により、前記分離部にて前記検体が前記第1成分と前記第2成分とに分離される第2ステップと、
前記遠心力により、前記第2成分保持部にて前記第2成分が所定量定量される方向に前記検査チップを自転させる第3ステップと、
前記遠心力により、前記第2成分保持部から前記第2成分が取り出される方向に前記検査チップを自転させる第4ステップとを実行すること
を特徴とする検査システム。
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