本発明を具体化した実施形態について、図面を参照して説明する。尚、図1は、検査システム3を構成する検査装置1の平面及び制御装置90の内部の機能ブロックを示している。
<1.検査システム3の概略構造>
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、本実施形態の検査システム3及び検査装置1は、特開2012−78107号公報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。
<2.検査装置1の構造>
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、夫々、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。
図1に示すように、検査装置1は、上部筐体30、下部筐体31、上板32、ターンテーブル33、角度変更機構34、及び制御装置90を備える。ターンテーブル33は、後述する上板32の上側に回転可能に設けられた円盤である。検査チップ2は、ターンテーブル33の上方に保持される。角度変更機構34は、ターンテーブル33に設けられた駆動機構である。この角度変更機構34は、水平軸線A2を中心に検査チップ2を各々回転させる。上部筐体30は、後述する上板32に固定されており、検査チップ2に対して光学測定を行う測定部7が内部に設けられている。制御装置90は、検査装置1の各種処理を制御するコントローラである。
下部筐体31の概略構造を説明する。下部筐体31は、枠部材を組み合わせた箱状のフレーム構造を有する。下部筐体31の上面には、長方形の板材である上板32が設けられている。下部筐体31の内部には、垂直軸線A1を中心にターンテーブル33を回転させる駆動機構が、次のように設けられている。
下部筐体31内の左方寄りに、ターンテーブル33を回転させるための駆動力を供給する主軸モータ35が設置されている。主軸モータ35の軸36は、上方に突出しており、プーリ37が固定されている。下部筐体31の中央部には、下部筐体31の内部から上方に延びる垂直な主軸57が設けられている。主軸57は、上板32を貫通して、下部筐体31の上側に突出している。主軸57の上端部は、ターンテーブル33の中央部に接続されている。
主軸57は、上板32の直下に設けられた図示しない支持部材により、回転自在に保持されている。支持部材の下側では、主軸57にプーリ38が固定されている。プーリ37とプーリ38とに亘って、ベルト39が掛け渡されている。主軸モータ35が軸36を回転させると、プーリ37、ベルト39、及びプーリ38を介して駆動力が主軸57に伝達される。このとき、主軸57の回転に連動して、ターンテーブル33が主軸57を中心に回転する。
下部筐体31内の右方寄りに、下部筐体31の内部において上下方向に延びる図示しないガイドレールが設けられている。図示しないT型プレートは、ガイドレールに沿って下部筐体31内において上下方向に移動可能である。
先述の主軸57は、内部が中空の筒状体である。図示しない内軸は、主軸57の内部において上下方向に移動可能な軸である。内軸の上端部は、主軸57内を貫通してラックギア43に接続されている。T型プレートの左端部には、図示しない軸受が設けられている。軸受の内部では、内軸の下端部が回転自在に保持される。
T型プレートの前方には、T型プレートを上下動させるためのステッピングモータ51が固定されている。ステッピングモータ51の軸58は後方、すなわち図1では下方側に向けて突出している。軸58の先端には、図示しない円盤状のカム板が固定されている。カム板の後側の面には、図示しない円柱状の突起が設けられている。突起の先端部は、図示しない溝部に挿入されている。突起は、溝部内を摺動可能である。ステッピングモータ51が軸58を回転させると、カム板の回転に連動して突起が上下動する。このとき、溝部に挿入されている突起に連動して、T型プレートがガイドレールに沿って上下動する。
角度変更機構34の詳細構造を説明する。角度変更機構34は、ターンテーブル33の上面に固定された一対のL型プレート60を有する。各L型プレート60は、ターンテーブル33の中心近傍に固定された基部から上方に延び、且つ、その上端部がターンテーブル33の径方向外側に向けて延びている。一対のL型プレート60の間には、内軸に固定された図示しないラックギア43が設けられている。ラックギア43は、上下方向に長い金属製の板状部材であり、両端面にギアが各々刻まれている。
各L型プレート60の延設方向の先端側では、ギア45を有する水平な支軸46が回転自在に軸支されている。支軸46は図示外の装着用ホルダを介して検査チップ2に固定されている。このため、ギア45の回転に連動して検査チップ2も支軸46を中心に回転する。ギア45とラックギア43との間には、L型プレート60により図示略の水平軸線を中心に回転自在に支持されたピニオンギア44が介在している。ピニオンギア44は、ギア45及びラックギア43に夫々噛合している。ラックギア43の上下動に連動して、ピニオンギア44、及びギア45が夫々従動回転し、ひいては検査チップ2が支軸46を中心に回転する。
本実施形態では、主軸モータ35がターンテーブル33を回転駆動するのに伴って、検査チップ2が垂直軸である主軸57を中心に回転して、検査チップ2に遠心力が作用される。検査チップ2の垂直軸線A1を中心とした回転を、公転と呼ぶ。一方、ステッピングモータ51が内軸を上下動させるのに伴って、検査チップ2が水平軸である支軸46を中心に回転して、検査チップ2に作用する遠心力の方向が相対変化する。検査チップ2の水平軸線A2を中心とした回転を、自転と呼ぶ。
T型プレートが可動範囲の最下端まで下降した状態では、ラックギア43も可動範囲の最下端まで下降する。このとき、検査チップ2は、自転角度が0度の定常状態になる。また、T型プレートが可動範囲の最上端まで上昇した状態では、ラックギア43も可動範囲の最上端まで上昇する。このとき、検査チップ2は、定常状態から水平軸線A2を中心に180度回転した状態になる。つまり、本実施形態では検査チップ2が自転可能な角度幅は、自転角度0度〜180度である。
上部筐体30の詳細構造を説明する。図1に示すように、上部筐体30は、枠部材を組み合わせた箱状のフレーム構造を有し、上板32の左部上側に設置されている。より詳細には、上部筐体30は、ターンテーブル33の回転中心にある主軸57からみて、検査チップ2が回転される範囲の外側に設けられている。
上部筐体30の内部に設けられた測定部7は、測定光を発光する光源71と、光源71から発せられた測定光を検出する光センサ72とを有する。光源71及び光センサ72は、検査チップ2の回転範囲の外側において、ターンテーブル33の前後両側に配置されている。本実施形態では、検査チップ2の公転可能範囲のうちで主軸57の左側位置が、検査チップ2に測定光が照射される測定位置である。検査チップ2が測定位置にある場合、光源71と光センサ72とを結ぶ測定光が、検査チップ2の前面及び後面に対して略垂直に交差する。
<3.制御装置90の電気的構成>
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。
さらに、CPU91には、公転コントローラ97、自転コントローラ98、及び測定コントローラ99が接続されている。公転コントローラ97は、主軸モータ35を回転駆動させる制御信号を主軸モータ35に送信することによって、検査チップ2の公転を制御する。自転コントローラ98は、ステッピングモータ51を回転駆動させる制御信号をステッピングモータ51に送信することによって、検査チップ2の自転を制御する。測定コントローラ99は、測定部7を駆動することによって、検査チップ2の光学測定を実行する。詳細には、測定コントローラ99は、光源71の発光、及び光センサ72の光検出を実行させる制御信号を、光源71及び光センサ72に送信する。尚、CPU91が公転コントローラ97、自転コントローラ98及び測定コントローラ99を制御する。
<4.検査チップ2の構造>
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、左方、右方、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、左方、右方、前方、及び後方とする。検査チップ2は、第一軸を中心に回転されることで遠心力が付与され、且つ、前記第一軸とは異なる第二軸を中心に回転されることで前記遠心力の方向が変化される。
図2及び図3に示すように、検査チップ2は一例として前方から見た場合に正方形状であり、所定の厚みを有する透明な合成樹脂の板材20を主体とする。図2に示すように、板材20の前面201は、透明の合成樹脂の薄板から構成されたシート291によって封止されている。図3に示すように、前面201の反対側の後面202は、透明の合成樹脂の薄板から構成されたシート292によって封止されている。図2及び図3に示すように、板材20とシート291との間、及び、板材20とシート292との間には、検査チップ2に封入された液体が流動可能な液体流路25が形成されている。液体流路25は、板材20の前面201側及び後面202側に所定深さに形成された凹部であり、板材20の厚み方向である前後方向と直交する方向に延びる。シート291,292は、板材20の流路形成面を封止する。シート291,292は、図2及び図3以外では図示を省略している。
液体流路25は、検体定量流路11、試薬定量流路13,15、第一接続流路301、第二接続流路331、混合部80、及び測定部81等を含む。図2に示すように、試薬定量流路13は、前面201における左上部に設けられている。検体定量流路11は、前面201における試薬定量流路13の右側に設けられている。図3に示すように、試薬定量流路15は、後面202側における左上部に設けられている。混合部80は、前面201における右下部に設けられている。混合部80は、後述する通路117に接続されて下方に延びる、後述する端部315及び後述する流入口306より右側の流路である。測定部81は、混合部80の下部である。
試薬定量流路13、15に共通する構成について説明する。図2及び図3に示すように、試薬定量流路13,15は、それぞれ、注入口130、試薬保持部131、供給部132、試薬定量部134、第一案内部138、第二案内部137、第三案内部139、及び余剰部136を含む。試薬保持部131は、検査チップ2の左上部に設けられている。試薬保持部131は、上方に開口する凹部である。注入口130は、試薬保持部131の上部から検査チップ2の上辺部21に向かって板材20を貫通する。注入口130は、第一試薬18又は第二試薬19が試薬保持部131に注入される部位である。試薬定量流路13の試薬保持部131は、試薬定量流路13の注入口130から注入された第一試薬18が貯留される部位である。試薬定量流路15の試薬保持部131は、試薬定量流路15の注入口130から注入された第二試薬19が貯留される部位である。尚、本実施形態の第二試薬19は、第一試薬18と後述する検体17Aとが混合された後に混合される試薬である。以下の説明では、第一試薬18、及び第二試薬19を総称する場合、又はいずれかを特定しない場合、試薬16という。
図2及び図3に示すように、供給部132は、試薬保持部131の右上部分から下方向に延びる流路である。供給部132の下端部は、流路が狭く形成された通路である第三案内部139に繋がっている。試薬保持部131と供給部132との間には、壁部27が設けられている。左辺部23から上辺部21に向けて壁部27が右斜め上方に延びる。第三案内部139の下方には、試薬定量部134が設けられている。第三案内部139は、試薬定量部134に試薬16を案内する。試薬定量部134は、試薬16が定量される部位であり、左下方に凹む凹部である。
試薬定量部134は、第一接続流路301を介して混合部80と接続されており、第二案内部137を介して余剰部136と接続されている。試薬定量部134の混合部80側の端部を第一接続部141という。試薬定量部134の混合部80とは反対側の端部を第二接続部142という。第一接続部141と第二接続部142とを結ぶ面は、試薬定量面146である。試薬定量面146は、試薬16が試薬定量部134において定量される場合における試薬16の上面の位置となる仮想的な面である。従って、試薬定量面146より下方の液体流路25の容量が試薬定量部134における定量量である。
試薬定量部134の上部から、第二案内部137が左斜め下方に延びる。すなわち、第二案内部137は第二接続部142から余剰部136に向けて延びる。第二案内部137は、試薬定量部134から溢れた試薬16が移動する流路である。試薬定量部134の左下方には、試薬余剰部136が設けられている。試薬余剰部136は、第二案内部137を移動した試薬16が収容される部位であり、第二案内部137の下端部から下方向及び右方向に設けられた凹部である。
第一接続流路301について説明する。以下の説明では、試薬定量流路13の試薬定量部134を試薬定量部134Aといい、試薬定量流路15の試薬定量部134を試薬定量部134Bという。第一接続流路301は、前面201に形成され、試薬定量部134Aと混合部80とを接続する流路である。第一接続流路301は、試薬定量部134Aの上部から右斜め上方に延び、右端部から下方に延び、下端部からさらに右方に延びる。第一接続流路301は、第一壁面302と第二壁面303とによって形成されている。第一壁面302は、試薬定量部134Aと対向して混合部80側に延びる壁面である。第一壁面302は、第三案内部139の下端から、後述する流入口306を形成する右端部314まで延びる。第二壁面303は、第一壁面302に対向する壁部である。第二壁面303は、試薬定量部134Aの第一接続部141から、後述する流入口306を形成する右端部313まで延びる。
第一接続流路301は、部分受け部304、試薬受け部305、及び流入口306を備えている。部分受け部304は、試薬定量部134Aにおいて定量された第一試薬18の一部を保持する部位である。部分受け部304は、試薬定量部134Aの右方、且つ後述する合流孔部351より試薬定量部134A側に設けられている。部分受け部304は、第一接続部141から第二接続部142に向かう左方向に開口する凹部である。部分受け部304は、試薬定量部134Aの容量よりも小さい容量を有する。
第二壁面303のうち、試薬定量部134Aの第一接続部141に接続された壁面を試薬流路壁面308という。すなわち、試薬流路壁面308は、第一接続流路301において試薬定量部134Aに接続されており、第一接続流路301の一部を形成する。試薬流路壁面308は、試薬定量流路13の試薬定量面146を、試薬定量面146と平行に混合部80側である右側に延ばした仮想的な面である仮想面320より、第三案内部139側に傾いている。より詳細には、試薬流路壁面308は、第一壁面308Aと、第二壁面308Bとから構成される。第一壁面308Aは、第一接続部141から右斜め上方に延び、接続部309において第二壁面308Bに接続している。第二壁面308Bは、接続部309から右斜め上方に延びる。試薬流路壁面308における混合部80側の第一端部310から、試薬流路壁面308に垂直な方向に引いた仮想線311は、部分受け部304より試薬定量部134A側の第一接続流路301の部位と交差する。
試薬受け部305は、部分受け部304と混合部80との間において、部分受け部304の下方に設けられている。試薬受け部305は、部分受け部304側である上方に開口を有する凹部であり、部分受け部304に保持された後に下方に移動する第一試薬18を保持する部位である。試薬受け部305は、第二壁面303のうち、壁面303A、壁面303B、及び壁面303Cによって形成されている。壁面303Aは、試薬定量流路13の試薬余剰部136の右方を上下に延びる壁面である。壁面303Bは、壁面303Aの下端部から、右方向に延びる壁面である。壁面303Bの右端部は、混合部80の左下方に位置する。壁面303Cは、壁面303Bの右端部から右斜め上方に延びる壁面である。
流入口306は、壁面303Cの右端部313と、右端部313の上方に位置する第一壁面302の右端部314とによって形成されている。流入口306は、混合部80の左側に位置し、混合部80に試薬16を流入させる部位である。
第一接続流路301の下端部の左右方向中央部には、合流孔部351が設けられている。合流孔部351は、板材20を前後方向に貫通し、第一接続流路301に第二接続流路331を合流させる孔部である。合流孔部351における第二壁面303側である下側の端部352と、端部352に対向する上側の端部353のうち、端部352は、第二壁面303の壁面303Bに沿って左右方向に延びる。端部353は、第一壁面302に沿っている。
第二接続流路331について説明する。図3に示すように、第二接続流路331は、後面202に形成され、試薬定量部134Bから混合部80側に延び、試薬定量部134Bと混合部80とを接続する流路である。第二接続流路331は、4つの試薬受け部341,342,343,344を備えている。試薬受け部341〜344は、試薬定量部134Bにおいて定量された第二試薬19を受ける部位である。試薬受け部341は、試薬定量部134Bの右上方に位置し、左方に開口する凹部である。試薬受け部342は、試薬受け部341の左下方に位置し、上方に開口する凹部である。試薬受け部343は、試薬受け部342の右下方に位置し、左方に開口する凹部である。試薬受け部344は、試薬受け部343の下側に位置し、上方に開口する凹部である。
第二接続流路331は、試薬定量部134Bから右斜め上方に延びて試薬受け部341に繋がり、試薬受け部341から左斜め下方に延びて試薬受け部342に繋がる。第二接続流路331は、試薬受け部342から右斜め上方に延び、右端から下方に延びて試薬受け部343に繋がる。第二接続流路331は、試薬受け部343から左斜め下方に延びて試薬受け部344に繋がる。試薬受け部344の右端部は、合流孔部351に接続されており、前面201側の第一接続流路301に繋がる。
検体定量流路11について説明する。図2に示すように、検体定量流路11は、注入口110、検体保持部111、検体供給部112、検体案内部113、分離部124、通路125、通路127、検体余剰部126、第二供給部123、検体定量部114、通路115、通路117、及び第二余剰部116を含む。検体保持部111は、試薬定量流路13の供給部132の右側に設けられている。検体保持部111は、上方に開口する凹部である。注入口110は、検体保持部111の上部から検査チップ2の上辺部21に向かって板材20を貫通する。注入口110は、検体17が検体保持部111に注入される部位である。検体保持部111は、注入口110から注入された検体17が貯留される部位である。本実施形態の検体17は、例えば、血液、血漿、血球、骨髄、尿、膣組織、上皮組織、腫瘍、精液、唾液、又は食料品などの成分を含む液体である。検体供給部112は、検体保持部111の右上部分から下方に延びる流路である。検体供給部112の下端部は、流路が狭く形成された通路である検体案内部113に繋がっている。
検体案内部113の下方には、分離部124が設けられている。検体案内部113は、分離部124に検体17を案内する。分離部124は検体17に含まれる成分が分離される部位である。分離部124は、上方に開口し、右斜め下方に傾く凹部である。分離部124は、遠心力の作用によって、検体17を比重の小さい成分と比重の大きい成分とに遠心分離する。以下の説明では、図6(C)に示すように分離部124において分離された検体17の比重の小さい成分を検体17Aといい、比重の大きい成分を検体17Bという。
分離部124の右側面における上下方向中央部から連結流路120が右斜め上方に延設され、連結流路120の上端部は成分保持部121の上端部に接続されている。成分保持部121は分離部124において分離された検体17Aと検体17Bの一部とを保持する貯溜部である。また、連結流路120の流路の幅は、後述する通路127の流路の幅より狭い。このため、検体17Aは、連結流路120に流入するよりも先に通路127に流れ出す。故に、検体17Aが通路127より先に成分保持部121に流入してしまう可能性を低減できる。
分離部124の上部から、通路125が左斜め下方に延び、通路127が右斜め上方に延びている。通路125は、分離部124の左下方に設けられた検体余剰部126まで延びている。検体余剰部126は、分離部124から溢れ出た検体17が貯留される部位であり、通路125の下端部から右方向及び下方向に設けられた凹部である。
通路127は、第二供給部123に繋がっている。第二供給部123は、通路127の右上部分から下方に延びる流路である。第二供給部123の下端は、流路が狭く形成された通路である第二案内部128に繋がっている。第二案内部128の下方には、検体定量部114が設けられている。第二案内部128は、検体定量部114に検体17Aを案内する。検体定量部114は、検体17Aを定量する部位であり、上側に開口する凹部である。
検体定量部114は、通路117を介して混合部80と接続されており、通路115を介して第二余剰部116に接続されている。検体定量部114の混合部80側の端部を第一検体端部118という。検体定量部114の混合部80とは反対側の端部を第二検体端部119という。すなわち、通路115は第二検体端部119から第二余剰部116に延びる。第一検体端部118と第二検体端部119とを結ぶ面は、検体定量面129である。検体定量面129は、検体17Aが検体定量部114において定量される場合における検体17Aの上面の位置となる仮想的な面である。従って、検体定量面129より下方の液体流路25の容量が検体定量部114における定量量である。
検体定量部114の上部から、通路115が左斜め下方に延び、通路117が右斜め上方に延びている。検体定量部114の左下方には、第二余剰部116が設けられている。通路115は、第二余剰部116に繋がっている。第二余剰部116は、検体定量部114から溢れ出た検体17Aが貯留される部位である。第二余剰部116は、通路115の下端部から右方向に設けられた凹部である。通路117は、混合部80に繋がっている。
検体定量部114の混合部80側に設けられ、検体定量部114に接続された壁面を検体流路壁面312という。検体流路壁面312は、検体定量面129を、検体定量面129と平行に混合部80側である右側に延ばした仮想面321より、第二案内部128側に傾いている。より詳細には、検体流路壁面312は、検体定量部114の第一検体端部118から右斜め上方に延びる。また、混合部80における検体流路壁面312と平行な仮想的な面を仮想面317という。仮想面317の位置は、混合部80における、仮想面317より検体流路壁面312より遠い側である下側の部位と仮想面317とによって囲まれる領域318の容量が、試試薬定量部134Aの容量から部分受け部304の容量を引いた差分容量と等しくなる位置である。検体流路壁面312における混合部80側の端部315から、検体流路壁面312に垂直な方向に引いた仮想線316は、仮想面317と交差する。
図3及び図11に示す点線は、前面201の流路を示している。図11に示すように、前面201において第一接続部141Aと第二接続部142Aとを結ぶ線分146Aと、後面202において第一接続部141Bと第二接続部142Bとを結ぶ線分146と、が検査チップ2の厚み方向において重なる部分がある。これにより、検査チップ2が垂直軸線Aを中心に回転され、前面201及び裏面202の各試薬定量部134において、試薬18,19が定量される際に、垂直軸線Aから各定量面146までの距離を同じにできる。従って、各定量面146に垂直に作用される遠心力の大きさを同じにして、各定量部146における定量精度の低下を低減できる。
また、前面201の第一接続部141Aの位置と後面202の第一接続部141Bの位置が、検査チップ2の前面201及び後面202において、検査チップ2の厚み方向において重なる。この構成により、公転の軸芯である垂直軸線A1から前面201の第一接続部141Aまでの距離と、垂直軸線A1から後面201の第一接続部141Bまでの距離とが同じになる。従って、各定量面146に遠心力が垂直に作用するまでの間に、供給部132から試薬定量部134の第一接続部141方向に注入される試薬18,19に作用する遠心力の大きさかが同じになり、より同様に送液することができる。従って、二つの試薬定量部134における定量精度の低下を低減できる。
混合部80は、端部315及び流入口306の右側を、下方に延びる。混合部80は、通路117を介して検体定量部114と繋がっている。混合部80は、第一接続流路301を介して試薬定量部134Aに繋がっている。混合部80は、第二接続流路331を介して、試薬定量部134Bに繋がっている。混合部80においては、検体定量部114において定量された検体17A、試薬定量部134Aにおいて定量された第一試薬18、及び試薬定量部134Bにおいて定量された第二試薬19が混合される。後述する光学測定が行われる際には、混合部80の下部を形成する測定部81に測定光が透過される。
次に、図3及び図4を参照して、検査チップ2の縦断面の構造について説明する。図4に示すように、検査チップ2は、厚みがtであり、前面201側の試薬定量部134Aの試薬の定量量である容積Aが後面202側の試薬定量部134Bの試薬の定量量である容積Bよりも多く、試薬定量部134Aの容積と後面202側の試薬定量部134Bの容積との比がA:Bである。前面201側の容積の比がAの試薬定量部134Aの厚み方向の深さTAは、後面202側の容積の比がBの試薬定量部134Bの厚み方向の深さTBより深く、t−TA−TBが、少なくとも試薬定量部134A、試薬定量部134Bにおいて、一定となっている。また、各試薬定量部間の厚みT1と各第一案内部138間の厚みT2は、同じ厚みに形成されている。
図3及び図11に示すように、容積の比がBの後面202側の試薬定量部134Bの第一接続部141と第二接続部142Bと間の幅L1が、容積の比がAの前面201側の試薬定量部134Aの第一接続部141と第二接続部142Aと間の幅L2より狭く形成されている。
また、図4に示すように、検査チップ2の前面201の第一案内部138Aには、検査チップ2の厚み方向に対して流路が混合部80方向に向けて狭くなる傾斜した傾斜面144Aが設けられている。検査チップ2の後面202の第一案内部138Bには、検査チップ2の厚み方向に対して流路が混合部80方向に向けて拡大する傾斜した傾斜面144Bが設けられている。
傾斜面144A及び傾斜面144Bの上流側は、各々の第一接続部141である。図3、、図10及び図11に示すように、第一接続部141と第二接続部142との間の幅の狭い方、すなわち検査チップ2の後面202の試薬定量部134Bにおいて、供給部132の第一案内部138B側の底面132Bに平行に第二接続部142Bから引いた直線153が第一案内部138Bの壁面308Bとの交差する交点が交点307である。傾斜面144Bの下流の端部390は、交点307より試薬定量部134Bと反対側に位置する。従って、試薬19が第一案内部138Bの浅い方から深い方向に移動する場合は、試薬19に勢いがついて試薬定量部134Bへの試薬19の注入の開始時に第一案内部138Bから混合部80方向へ流出してしまうことを低減できる。
検査チップ2の厚み方向において、容積の小さい方の試薬定量部134Bは容積の大きい方の試薬定量部134Aより浅く、第一案内部138が容積の小さい方の試薬定量部134Bより深い。従って、試薬定量部134Aへの検体及び試薬の注入時に第一案内部138Aに検体及び試薬が流出しやすいが、傾斜面144Aを設けることにより、第一案内部138Aにて保持される試薬18が試薬定量部134Aに導入されることで、試薬18が第一案内部138Aから流出することが低減される。
図4に示すように、容積の比がAの試薬定量部134Aに接続される第一案内部138Aにおいて、第一接続部141から下流に向かう第一案内部138Aの検査チップ2の厚み方向の深さTaは、深さTAよりも浅い。容積の比がBの試薬定量部134Bに接続される第一案内部138Bにおいて、第一接続部141から下流に向かう第一案内部138Bの検査チップ2の厚み方向の深さTbは、深さTBよりも深い。従って、容量の異なる2つの試薬定量部134で定量された各試薬16を、各第一案内部138の深さを近づけることにより、より同様に送液することができる。
<5.検査チップ2のその他構造>
図1に示すように、L型プレート60から延びる支軸46は、図示外の装着用ホルダを介して板材20の後面中央に垂直に連結される。支軸46の回転に伴って、検査チップ2が支軸46を中心に自転する。検査チップ2は図2及び図3に示す定常状態である場合、上辺部21及び下辺部24が重力Gの方向と直交し、右辺部22及び左辺部23が重力Gの方向と平行、且つ、左辺部23が右辺部22よりも主軸57側に配置される。定常状態の検査チップ2が測定位置に配置されている状態において、光源71と光センサ72とを結ぶ測定光を測定部81に通過させることで、検査装置1は光学測定による検査を行う。
<6.検査方法の一例>
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。図2に示すように、注入口110から検体17が注入され、検体保持部111に配置される。試薬定量流路13の注入口130から第一試薬18が注入され、試薬定量流路13の試薬保持部131に配置される。図3に示すように、試薬定量流路15の注入口130から第二試薬19が注入され、試薬定量流路15の試薬保持部131に配置される。第一試薬18、第二試薬19、及び検体17の配置方法は限定されない。例えば、シート291,292における検体保持部111及び試薬保持部131に対応する位置に穴が開いており、ユーザが穴から、検体17、第一試薬18、及び第二試薬19を注入し、さらにシールをして封止してもよい。また、予め、第一試薬18と第二試薬19とが、試薬定量流路13,15のそれぞれの試薬保持部131に配置されて、シート291,292によって封止されていてもよい。この場合、シート291における検体定量流路11の検体保持部111に対応する位置に穴が開いており、ユーザが穴から検体17を注入し、さらにシールをして封止してもよい。
ユーザは検査チップ2を図示外の装着用ホルダに取り付けて、操作部94から処理開始のコマンドを入力する。これによって、CPU91は、ROM93に記憶されている制御プログラムに基づいて、図5に示す遠心処理を実行する。尚、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及び図3に示す検査チップ2の定常状態を自転角度0度といい、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度という。尚、以下の説明においてCPU91が検査チップ2を自転角度0度から90度に回転させる場合、検査チップ2は、前方から見て反時計回りに回転する。また、CPU91が検査チップ2を自転角度90度から0度に回転させる場合、検査チップ2は、前方から見て時計回りに回転する。
図5に示すように、CPU91は、HDD95に予め記憶されているモータの駆動情報を読み込み、公転コントローラ97に主軸モータ35の駆動情報をセットし、自転コントローラ98にステッピングモータ51の駆動情報をセットする(S1)。このとき、検査チップ2は図2及び図3に示すように、定常状態であり自転角度0度である。次いで、図1に示すCPU91が公転コントローラ97を制御し、主軸モータ35の駆動を開始する(S2)。この結果、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、公転コントローラ97の指示に基づき、ターンテーブル33の回転速度を速度Vに上げる。速度Vは、例えば3000rpmである。この速度Vでターンテーブル33が回転されると、検査チップ2に、数百Gほどの遠心力Xが作用する。CPU91は主軸モータ35の回転速度を速度Vに保持する(S3)。図6(A)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Xが作用する。遠心力Xの作用によって試薬16は、試薬保持部131から供給部132に移動する。また、検体17は、検体保持部111から検体供給部112に移動する。尚、以下の説明では、ターンテーブル33の回転速度は速度Vで一定であるとするが、速度Vの値が遠心処理の途中で変更されてもよい。
次いで、CPU91は自転コントローラ98を制御してステッピングモータ51を駆動制御し、図6(B)に示すように、自転角度90度まで検査チップ2を回転させる(S4)。この結果、上辺部21から下辺部24に向けて、検査チップ2に遠心力Xが作用する。遠心力Xの作用によって、試薬16は、供給部132から、第三案内部139を介して試薬定量部134に流れる。試薬定量部134において余った試薬16は、第二案内部137を介して試薬余剰部136に流れる。遠心力Xは試薬定量面146に垂直な方向に作用する。これによって、試薬定量部134の容量分の試薬16が定量される。また、検体17は、検体供給部112から、検体案内部113を介して分離部124に流れる。分離部124において余った検体17は、通路125を介して検体余剰部126に流れる。このため、分離部124の容量分の検体17が分離部124に残る。分離部124の容量は、図2に示す分離部124における通路125側の端部147から、右方向に延びる仮想面148より下方の液体流路25の容量である。
CPU91は、所定時間の間、主軸モータ35の回転速度を速度Vに保持する(S5)。これによって、所定時間の間、上辺部21から下辺部24に向けて、検査チップ2に遠心力Xが作用する。これによって、図6(C)に示すように、分離部124においては、検体17の成分が検体17Aと検体17Bとに分離される。例えば、検体17が血液の場合、比重の大きい血球が遠心力Xの作用方向側に溜まり、比重の小さい血漿が遠心力Xの作用方向の反対側に溜まる。すなわち、血液中の血球である検体17Bと血漿である検体17Aとが分離される。
次いで、CPU91は、自転コントローラ98を制御してステッピングモータ51を駆動制御し、図7(D)に示すように、自転角度0度まで検査チップ2を回転させる(S6)。この結果、左辺部23から右辺部22に向けて検査チップ2に遠心力Xが作用する。
図7(D)に示す状態に検査チップ2の姿勢が変化すると、部分受け部304の容量分の第一試薬18が部分受け部304に残る。また、試薬定量部134Aの容量から部分受け部304の容量を引いた差分容量分の第一試薬18が混合部80に貯留される。また、試薬定量部134Bにおいて定量された第二試薬19は、試薬受け部341に移動する。また、検体17Aは通路127を通って第二供給部123に移動する。尚、分離部124に残った検体17Aと、検体17Bの一部とは、連結流路120を介して成分保持部121に移動する。
次いで、CPU91は、自転コントローラ98を制御してステッピングモータ51を駆動制御し、図7(E)に示すように、自転角度90度まで検査チップ2を回転させる(S7)。この結果、上辺部21から下辺部24に向けて遠心力Xが作用する。遠心力Xの作用によって、検体17Aは、第二供給部123から、第二案内部128を介して検体定量部114に流れる。検体定量部114において余った検体17Aは、通路115を介して第二余剰部116に流れる。遠心力Xは検体定量面129に垂直な方向に作用する。これによって、検体定量部114の容量分の検体17Aが定量される。また、部分受け部304に保持されていた第一試薬18は、試薬受け部305に移動する。また、試薬受け部341に保持されていた第二試薬19は、試薬受け部342に移動する。
次いで、CPU91は、自転コントローラ98を制御してステッピングモータ51を駆動制御し、図7(F)に示すように、自転角度0度まで検査チップ2を回転させる(S8)。この結果、左辺部23から右辺部22に向けて検査チップ2に遠心力Xが作用する。
図7(E)に示す状態から図7(F)に示す状態に検査チップ2の姿勢が変化する過程及び図7(F)に示す検査チップ2の姿勢において遠心力Xが作用することで、第一試薬18と検体17Aとが混合され、図7(F)に示すように第一混合液261が生成される。また、第二試薬19は、試薬受け部342から試薬受け部343に移動する。
次いで、CPU91は、自転コントローラ98を制御してステッピングモータ51を駆動制御し、図8(G)に示すように、自転角度90度まで検査チップ2を回転させる(S9)。この結果、上辺部21から下辺部24に向けて検査チップ2に遠心力Xが作用する。第二試薬19は、試薬受け部343から試薬受け部344に移動する。試薬受け部344に移動した第二試薬19は、合流孔部351を介して前面201に形成された第一接続流路301に合流する。
次いで、CPU91は、自転コントローラ98を制御してステッピングモータ51を駆動制御し、図8(H)に示すように、自転角度0度まで検査チップ2を回転させる(S10)。この結果、左辺部23から右辺部22に向けて検査チップ2に遠心力Xが作用する。遠心力Xの作用によって、第二試薬19は混合部80に移動し、第一混合液261と合流する。遠心力Xの作用によって、第一試薬18、第二試薬19、及び検体17Aが混合された第二混合液262が生成される。
次いで、CPU91は、自転コントローラ98を制御してステッピングモータ51を駆動制御し、図8(I)に示すように、自転角度90度まで検査チップ2を回転させる(S11)。この結果、上辺部21から下辺部24に向けて検査チップ2に遠心力Xが作用する。遠心力Xの作用によって、第二混合液262は、測定部81に移動する。
図8には図示しないが、S11が実行された後、CPU91は自転コントローラ98を制御し、ステッピングモータ51を駆動する。CPU91は、自転角度0度まで検査チップ2を回転させる(S12)。また、CPU91は公転コントローラ97を制御し、主軸モータ35の回転を停止する(S12)。故に、検査チップ2の公転が終了する。遠心処理は終了される。
遠心処理の実行後、CPU91は公転コントローラ97を制御し、検査チップ2を測定位置の角度まで回転移動させる。図1に示す測定コントローラ99が光源71を発光させると、測定光が測定部81に貯溜された第二混合液262を通る。CPU91は光センサ72が受光した測定光の変化量に基づいて、第二混合液262の光学測定を行い、測定データを取得する。CPU91は、取得された測定データに基づいて、第二混合液262の測定結果を算出する。測定結果に基づく第二混合液262の検査結果が、図1に示すディスプレイ96に表示される。尚、第二混合液262の測定方法は、光学測定に限られず、他の方法でもよい。
<7.本実施形態の主たる作用・効果>
以上のように本実施形態における測定が実行される。上記態様に係る検査チップ2によれば、二つの定量部134A,134Bが、検査チップ2の前面201及び後面202に各々設けられるので、検査チップ2を面方向において小型化できる。また、検査チップ2の前面201において、第一接続部141と第二接続部142を結ぶ線分146Aと、裏面202において第一接続部141と第二接続部142とを結ぶ線分146Bとが検査チップの厚み方向において重なる部分がある。これにより、検査チップ2が、垂直軸線A1を中心に回転され、前面201及び後面202の各定量部134において、試薬が定量される際に、検査チップ2の前面201及び後面202において、第一接続部141と第二接続部142とを結び試薬を定量する定量面146を垂直軸線A1から同じ距離にできる。従って、各定量面146に垂直に作用される遠心力の大きさを同じにして、各定量部146における定量精度の低下を低減できる。
また、上記態様に係る検査チップ2によれば、前記検査チップの表面における第一接続部の位置と、検査チップの裏面における第一接続部の位置とが、検査チップの厚み方向において重なる。従って、公転の軸芯である垂直軸線A1から前面201の第一接続部141Aまでの距離と、垂直軸線A1から後面201の第一接続部141Bまでの距離とが同じになる。従って、供給部132から試薬定量部134に、試薬が注入される場合に、各定量面146に遠心力が垂直に作用するまでの間に、第一接続部141に作用する遠心力の大きさを検査チップ2の前面201及び後面202において同じにできる。従って、供給部132から試薬定量部134の第一接続部141方向に注入される試薬に作用する遠心力の大きさかが同じになり、より同様に送液することができる。従って、二つの試薬定量部134における定量精度の低下を低減できる。
上記態様に係る検査チップによれば、二つの前記定量部の容積の比がA:Bであり、且つ、A>Bである場合に、容積の比がAの試薬定量部134Aの厚み方向の深さTAは、は、容積の比がBの試薬定量部134Bの厚み方向の深さTBより深く、深さTAが深い試薬定量部134A裏面側には、深さTBが浅い試薬定量部134Bが存在し、検査チップを面方向において小型化できる。また、試薬定量部134において、t−TA−TBが一定であるので、2つの定量部の間の壁の厚みが均一化して、成形収縮によって生じる凹みを低減できる。
上記態様に係る検査チップ2によれば、検査チップ2の厚み方向において、容積の小さい方の試薬定量部134Bは容積の大きい方の試薬定量部134Aより浅く、第一案内部138が容積の小さい方の試薬定量部134Bより深い。
従って、試薬定量部134Aへの検体及び試薬の注入時に第一案内部138Aに試薬が流出しやすい。しかし、傾斜面144Aを設けることにより、第一案内部138Aにて保持している試薬が試薬定量部134Aに導入されることで、試薬が第一案内部138Aから流出することが低減される。また、後面202において、斜面144Bは、第一接続部141から、供給部132の鉛直下方向の面である底面132Bに平行に第二接続部142から引いた直線153が第一案内部の壁面308Bとの交差する交点307より試薬定量部134Bと反対側まで形成される。従って、試薬定量部134Bへの試薬の注入時に、定量面146に遠心力が垂直に作用するまでの間に、この長さの傾斜面144Bにより、検体または試薬が第一案内部138Bから流出することが低減される。
上記実施形態において、第一試薬18は本発明の「試薬」の一例である。第二試薬19は本発明の「追加試薬」の一例である。試薬定量部134Aは本発明の「定量部」の一例である。試薬定量部134Bは本発明の「定量部」の一例である。前面201は本発明の「表面」の一例であり、後面202は本発明の「裏面」の一例である。
尚、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、第一試薬18は、検体に変えてもよい。また、測定部81は、混合部80の下部であったが、混合部80とは別に設けられていてもよい。
尚、検査チップ2の後面202の第二接続流路331に設けられている試薬受け部341〜344の数である4つは、前面201試薬定量部134Aにおいて定量された第一試薬18の一部を受けることが可能な受け部である部分受け部304と試薬受け部305との数である2つより多い。図9は、本発明の第二実施形態の検査チップ2の図2のX1−X2線における縦断面図である。この場合には、図9に示すように、第一案内部138の下流側において、検体または試薬を受ける受け部の数が多い方の面である後面202側の試薬定量部134Bの深さは、検体または記試薬を受ける受け部の数が少ない方の面である前面201の試薬定量部134Aの深さより深くしてもよい。すなわち、試薬定量部134Bの深さTBは、試薬定量部134Aの深さTAより深くしてもよい。
二接続流路331に設けられている試薬受け部の数は、前面201試薬定量部134Aにおいて定量された第一試薬18の一部を受けることが可能な受け部である部分受け部304と試薬受け部305との数である2つより多い。受け部の数が多い方の面202側の試薬定量部134Bは、各受け部に注入される試薬の容量を十分に確保する必要がある。試薬定量部134Bの深さを深くすることで、試薬定量部134Bの容量が増加されて、試薬の容量が確保される。従って、定量部の面積を大きくすることなく、検査チップ2を面方向において小型化できる。
また、試薬定量流路15と第二接続流路331とは後面202側に形成され、試薬定量流路13と第一接続流路301とは前面201に形成されていたが、これに限定されない。例えば、試薬定量流路15、第二接続流路331、試薬定量流路13、及び第一接続流路301が前面201に形成されてもよい。この場合、第一接続流路301と第二接続流路331とが合流孔部351において合流するのではなく、前面201の流路において合流してもよい。また、試薬定量流路15及び第二接続流路331が検査チップ2に設けられなくてもよい。
本発明は、上記実施の形態に限られず、各種の変形が可能である。例えば、本実施例では、検査チップ2の前面201の試薬定量部134A及び後面202の試薬定量部134Aにおいて、試薬を定量しているが、何れか一方の試薬定量部を検体の定量に使用してもよい。