JP2015121413A - 分析基板 - Google Patents

Abstract

【課題】分析基板上の分析ユニットの位置を適切に認識できるようにする。
【解決手段】試料の分析に用いられ、自転させた際の遠心力を利用して中心から径方向外側に送液可能な円盤状の分析基板１において、それぞれ独立して試料の分析に用いられる分析ユニット５を複数有し、分析基板１の一方の面の、所定の検出センサにより反射光の検出が行われる対象となる検出範囲Ｓにおいて、所定の方向から照射される光に対する反射態様が検出範囲Ｓの他の部位と異なり、分析ユニット５の位置を特定するための基準部７を少なくとも一つ有するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液状物を分析するための分析基板に関する。

従来、表面に微細流路が形成された分析基板を用いて、血液や生体液などから特定のたんぱく質などの生体物質を分離、混合、検出等する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような分析基板は、例えば、アレルギー、伝染病、成人病などを調べるための抗原抗体反応分析、成人病などを調べるための血液成分の分析、遺伝子分析、腫瘍マーカー分析などに用いられることが検討されている。

近年、一度に多くの分析を短時間且つ簡易に行うために、複数の分析ユニットが形成された分析基板が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−１０４３５号公報 特開２００９−４７５６４号公報

複数の分析ユニットが形成された分析基板を用いて分析を行う場合には、分析基板を回転させた際に、分析基板における分析ユニットの位置を適切に特定することが要請される。例えば、特許文献２に開示された技術では、分析基板を回転させる際に、ステッピングモーターを用いて、そのステッピングモーターへ供給するパルス数により、分析基板上の流路パターン（分析ユニットに相当）における測定流路を特定している。

ステッピングモーターを備えずとも、分析基板上の各分析ユニットの位置を検出できるようにすることが要請されている。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、分析基板上の分析ユニットの位置を適切に認識することのできる技術を提供する。

上記目的達成のため、本発明の一実施の形態に係る分析基板は、試料の分析に用いられ、自転させた際の遠心力を利用して中心から径方向外側に送液可能な円盤状の分析基板であって、それぞれ独立して試料の分析に用いられる分析ユニットを複数有し、分析基板の一方の面の、所定の検出センサにより反射光の検出が行われる検出範囲において、所定の方向から照射される光に対する反射態様が検出範囲の他の部位と異なり、分析ユニットの位置を特定するための基準部を少なくとも一つ有する。
分析基板。

本発明の他の実施の形態に係る分析基板は、さらに、検出範囲が、分析基板の同一円周上の領域を含む範囲である。

本発明の他の実施の形態に係る分析基板は、さらに、透明樹脂材料により構成されている。

本発明の他の実施の形態に係る分析基板は、さらに、それぞれの分析ユニットが、試料を検出、反応、吸着、離脱、または分解する部位となる検出部を有し、基準部が、検出部よりも外縁側に配置されている。

本発明の他の実施の形態に係る分析基板は、さらに、基準部が、分析基板の外縁近傍に設けられている。

本発明の他の実施の形態に係る分析基板は、さらに、基準部が、所定の方向から照射された光が、所定の方向に反射しないように形成されている。

本発明の他の実施の形態に係る分析基板は、さらに、基準部が凹状部である。

本発明の他の実施の形態に係る分析基板は、さらに、基準部が、外径０．５〜２ｍｍの凹状部である。

本発明の他の実施の形態に係る分析基板は、さらに、基準部の凹状部の底面が、分析基板の一方の面に対して交差するように傾いた傾斜面となっている。

本発明の他の実施の形態に係る分析基板は、さらに、基準部の傾斜面が、分析基板の一方の面となす角が２０〜８０度である。

本発明の他の実施の形態に係る分析基板は、さらに、基準部が、分析基板の裏面に形成されている。

本発明の他の実施の形態に係る分析基板は、さらに、分析ユニットが廃液を集めるための廃液槽を有し、基準部は、分析基板の中心と、廃液槽とを結ぶ直線上から外れた位置に配置されている。

本発明によると、分析基板上の分析ユニットの位置を適切に検出することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る分析基板の平面図、側面図、及び裏面図である。 図２は、図１中の分析ユニットの拡大図である。 図３は、図１中の領域Ｘの拡大図である。 図４は、本発明の第１の実施の形態に係る分析基板のＢ−Ｂ線断面図である。 図５は、本発明の第１の実施の形態に係る分析基板を用いる分析装置の構成図である。 図６は、本発明の第２の実施の形態に係る分析基板のＢ−Ｂ線断面図である。

本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施の形態の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

＜第１の実施の形態＞
まず、本発明の第１の実施の形態に係る分析基板について説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る分析基板の平面図、側面図、及び裏面図である。

分析基板１は、液状の試料（液状物）を分析するための基板である。分析基板１は、液状物を貯留する液体槽と、液状物の流路と、液状物を検出して分析するための検出部とを備える基板２を備える。また、分析基板１は、基板２の少なくとも一部の開口を覆うように、基板２の一方の面（例えば、基板２の上面）に貼付されるカバー部材３を有する。カバー部材３は、フィルムやシートを使用することができるがこれに限らず、基板と同様に成形体であっても良い。分析基板１は、例えば、それを自転させ、遠心力を利用して中心から径方向外側に液状物を送液可能なコンパクトディスク型の基板である。基板２は、中央に穴４を有する円盤形状を有し、平面視にて１６個の分析ユニット５（図１の点線で囲まれた領域）を備える。本実施の形態では、各分析ユニット５は、同じ形態を有するが、一部若しくは全部が異なる形態であっても良い。また、分析ユニット５の数も、１６個に限定されず、１７個以上あるいは１５個以下であっても良い。

基板２及びカバー部材３は、特にその材質に限定は無く、また、透光性材料あるいは非透光性材料のいずれにより構成されていても良いが、好適には、樹脂やガラス等の透光性材料から成り、本実施形態ではより好適にはアクリル樹脂から成る。分析基板１を構成する基板２は、後述の基準部検出センサ２８から照射される光の少なくとも一部を反射する機能を有する。このため、基板２では、光を通過するのみならず、光反射能を備えるのが好ましい。基板２及びカバー部材３は、アクリル樹脂以外の樹脂、例えば、ポリプロピレン、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂等あるいはシリコーンゴムやポリジメチルシロキサン等の弾性ゴムから構成されても良い。特に、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、シクロオレフィン樹脂が好ましい。ここで、「透光性」とは、有色であるか無色であるかおよび光の透過率の多寡を問わず、光を透過させることができる意味を示している。基板２の製法は、特に限定されるものではないが、例えば、未硬化状態の材料を金型内に流し込んで成形する方法がある。

図１に示すように、各分析ユニット５は、その領域内に検出部６を備える。検出部６は、基板２と一体的に形成されていても、あるいは別体に形成されていて基板２に着脱自在であっても良い。

基板２の裏面側には、分析基板１の基準位置を検出するための凹状部である基準部７が形成されている。本実施の形態では、基準部７は、検出部６よりも外側の分析基板１の外縁近傍に形成されている。基準部７は、後述する分析装置２５の基準部検出センサ２８による反射光の検出が行われる対象となる円周状の検出範囲Ｓ上に形成されている。基準部７は、基準部検出センサ２８により所定方向から照射される光を、基準部検出センサ２８で検出できないように反射させる。なお、検出範囲Ｓの基準部７以外の部位は、基準部検出センサ２８により所定方向から照射される光を、基準部検出センサ２８で検出できるように反射させる。本実施の形態では、基準部７は、好ましくは、基板２の中心と、基準となる分析ユニット５の検出部６とを結ぶ直線上又はその直線の近傍に形成されている。また、基準部７は、基板２の中心と、後述する廃液槽２０とを結ぶ直線から離れた位置に形成されている。廃液槽２０は、比較的広い凹部であり、基板２の中心と、廃液槽２０とを結ぶ直線上の領域は、基板２においては、最も軽い領域となっている。このような直線上の領域に、さらに軽くしてしまう基準部７を設けていないので、基板２の中心を軸として回転させる場合の全体のバランスが低下することを適切に抑制することができる。

図２は、図１中の分析ユニットの拡大図である。

分析ユニット５は、検出部６と、液状物を貯留するための液体槽１０，１１と、廃液を集めるための廃液槽２０とを備える。液体槽１０，１１及び廃液槽２０は、共に、分析用基板１の表側の面から厚さ方向に窪む凹部形状を有する。廃液槽２０は、分析ユニット５では、一番広い面積を占めている。液体槽１０、液体槽１１及び廃液槽２０は、それぞれ、検出部６と、流路１３、流路１４及び流路２１を介して接続される。また、検出部６は、流路１７を介して凹部１６と接続されている。これら流路１３，１４，１７，２１は、好ましくは、幅及び深さが１０μｍ〜１００μｍ程度の溝である。凹部１６は、検出部６内の液状物の送液の際のエアーベントとなる部位である。流路１３，１４，１７，２１及び凹部１６は、基板２の表側の面から厚さ方向内側に向かって窪む形状にて、基板２に設けられている。

図３は、図１中の領域Ｘの拡大図である。

図３に示すように、分析基板１の一方の面（裏面）の外縁近傍には、基準部７が形成されている。基準部７は、円形状の開口として形成されている。基準部７の開口の外径Ｄは、例えば、０．５〜２ｍｍである。

図４は、本発明の第１の実施の形態に係る分析基板のＢ−Ｂ線断面図である。

基準部７の底面７Ａは、図４に示すように、分析基板１の裏面と角度θをなす傾斜面となっている。底面７Ａと、分析基板１の裏面とがなす角度θは、例えば、２０〜８０度である。この角度θは、基準部検出センサ２８により基準部７に対して照射された光の反射光を基準部検出センサ２８が受光できない、又は、検出に十分な光量の反射光を受光できないような角度であれば良い。この基準部７によると、例えば、下方から垂直上方に照射された矢印Ｃで示す光を、下方ではなく、矢印Ｃ’に示す右下方向に反射させる。これにより、下方に配置された基準部検出センサ２８は、反射光を受光することができない。一方、検出範囲Ｓの基準部７以外の部位においては、下方から垂直上方に照射された矢印Ｃで示す光は、矢印Ｃと反対方向に反射させるので、基準部検出センサ２８は、十分な反射光を受光することができる。このため、基準部検出センサ２８は、反射光の検出有無により基準部７の位置を特定することができる。基準部７は、貫通孔や切り欠きではないので、金型を用いて基準部７を有する基板２を形成する際において、フローマークや離型不良を起こす可能性がほとんどない。

次に、分析基板１を用いて分析を行う分析装置について説明する。

図５は、本発明の第１の実施の形態に係る分析基板を用いる分析装置の構成図である。

分析装置２５は、試料の分析に用いられ、分析基板１を自転させた際の遠心力を利用して、分析基板１の中心から径方向外側に送液可能な装置である。

分析装置２５は、分析基板１を接続可能な回転軸部２７と、回転軸部２７を回転させるモータ２６とを有する。したがって、モータ２６を駆動して回転軸部２７を回転させることにより、分析基板１を回転（自転）させることができる。なお、モータ２６の駆動は、図示しない制御装置によって制御されている。

また、分析装置２５は、分析基板１の裏面側の基準部７を検出するための基準部検出センサ２８と、分析基板１の検出部６からの光を受光する受光部２９とを備える。

基準部検出センサ２８は、例えば、反射式の光電センサである。基準部検出センサ２８は、所定の方向（例えば、垂直上方）に光を照射し、その方向からの反射光を受光し、受光の状態を制御装置に通知する。本実施の形態では、基準部検出センサ２８から照射される光が、分析基板１の裏面の検出範囲Ｓの一部の範囲に対して垂直下方から当たるように、基準部検出センサ２８の位置が調整されている。本実施の形態では、基準部検出センサ２８から照射される光が分析基板１の基準部７に当たっている場合には、基準部検出センサ２８は、照射した光の反射光を検出できない一方、基準部検出センサ２８から照射される光が分析基板１の検出範囲Ｓの基準部７以外の部位に当たっている場合には、基準部検出センサ２８は、照射した光の反射光を適切に検出できる。

基準部検出センサ２８が検出した光の状態は、電気信号として制御装置に送られる。制御装置は、照射した光の反射光を受信したことを示す信号であれば、その時点に基準部検出センサ２８により光が照射されている部位は、検出範囲Ｓの基準部７以外の部位であることを認識でき、照射した光の反射光を受信していないことを示す信号であれば、その時点に基準部検出センサ２８により光が照射されている部位は、基準部７であることを認識できる。このように、制御装置では、分析基板１に形成された基準部７の位置を認識できるので、分析基板１を回転させている際に基準部７が検出される間隔に基づいて、分析基板１の回転速度を把握することができ、このように把握した回転速度に基づいて、モータ２６の駆動を制御することにより、分析基板１の回転速度を適切に制御することができる。また、基準部７の位置を認識できるので、基準部７の位置と分析基板１の各分析ユニット５との位置関係に基づいて、各分析ユニット５の位置を高精度に把握することができる。従って、例えば、或る特定の分析ユニット５に液状物を導入するのを自動化したり、或る特定の検出部６へ物質を固定したりする作業を自動化したりすることができ、人為的なミスを防止できる。

受光部２９は、分析基板１の回転時に通過する検出部６を観察できるように、分析基板１の上方に配置されている。受光部２９は、例えば、ＣＣＤカメラ、光電子増倍管（ＰＭＴ）、フォトダイオード（ＰＤ）、有機フォトダイオード（ＯＰＤ）などであり、特に、その中でもＣＣＤカメラが好適である。受光部２９による受光に基づく信号は制御装置に送信され、制御装置において、記録および解析が行われる。制御装置は、基準部検出センサ２８からの信号により特定した基準部７の位置及び分析基板１の回転速度、基準部７の位置と分析基板１の各分析ユニット５との位置関係等に基づいて、受光部２９による受光に基づく信号のいずれの部分がどの分析ユニット５に対応する信号であるかを高精度に識別することができる。

＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態に係る分析基板について説明する。本実施の形態では、第１の実施の形態と共通する構成部分については、同一の符号を付し、適宜、その説明を省略する。

図６は、本発明の第２の実施の形態に係る分析基板のＢ−Ｂ線断面図である。

基準部７の底面７Ｂは、光を乱反射させる面となっている。この基準部７は、下方から垂直上方に照射された矢印Ｃで示す光を、例えば、矢印Ｅに示すように乱反射させる。これにより、基準部検出センサ２８が下方から基準部７に光を照射した際に、十分な光量の反射光を受光することができない。一方、検出範囲Ｓの基準部７以外の部位においては、下方から垂直上方に照射された光は、反対方向に反射されるので、基準部検出センサ２８は、十分な反射光を受光することができる。このため、基準部検出センサ２８からの信号を受信する制御装置は、基準部７の位置を適切に特定することができる。

＜他の実施の形態＞
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上述した実施の形態に限られず、他の様々な態様に適用可能である。

例えば、第１及び第２の実施の形態においては、分析基板１は、基準部７を１つ備えるようにしていたが、基準部７を２つ以上設けるようにしても良い。例えば、分析ユニット５のそれぞれに対応する位置に基準部を設けるようにしても良い。また、基準部７を設ける位置は、基板の裏面に限らず、表面であっても良いし、基板の外縁部に限らず、内周部であっても良い。さらに、基準部７は、凹形状に限らず、凸形状であっても良い。

また、第１及び第２の実施の形態においては、基準部７は、照射された方向（基準部検出センサ２８が受光可能な方向）に十分な光を反射させないようにし、検出範囲Ｓの基準部７以外の部分は、照射された光をその方向に反射させるようにしていたが、基準部７のみが照射された方向（基準部検出センサ２８が受光可能な方向）に光を反射し、検出範囲Ｓの基準部７以外の部分が、照射された光をその方向に反射させないようにしても良い。すなわち、所定の方向から照射される光に対する、基準部検出センサ２８が受信可能な方向に反射するか否かに関する反射態様が、基準部７と、検出範囲Ｓの基準部７以外の部位とで異なっていれば良い。

本発明は、液状物の分析を行うための分析基板として利用できる。

１ 分析基板
２ 基板
３ カバー部材
５ 分析ユニット
６ 検出部
７ 基準部
７Ａ 底面（傾斜面）
２０ 廃液槽
２８ 基準部検出センサ（検出センサ）

Claims (12)

1. 試料の分析に用いられ、自転させた際の遠心力を利用して中心から径方向外側に送液可能な円盤状の分析基板であって、
   それぞれ独立して試料の分析に用いられる分析ユニットを複数有し、
   前記分析基板の一方の面の、所定の検出センサにより反射光の検出が行われる対象となる検出範囲において、所定の方向から照射される光に対する反射態様が前記検出範囲の他の部位と異なり、前記分析ユニットの位置を特定するための基準部を少なくとも一つ有する、分析基板。
2. 前記検出範囲は、前記分析基板の同一円周上の領域を含む範囲である、請求項１に記載の分析基板。
3. 透明樹脂材料により構成されている、請求項１又は請求項２に記載の分析基板。
4. それぞれの前記分析ユニットは、前記試料を検出、反応、吸着、離脱、または分解する部位となる検出部を有し、
   前記基準部は、前記検出部よりも外縁側に配置されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の分析基板。
5. 前記基準部は、前記分析基板の外縁近傍に設けられている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の分析基板。
6. 前記基準部は、前記所定の方向から照射された光が、前記所定の方向に反射しないように形成されている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の分析基板。
7. 前記基準部は、凹状部である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の分析基板。
8. 前記基準部は、外径０．５〜２ｍｍの凹状部である、請求項７に記載の分析基板。
9. 前記基準部の凹状部の底面は、前記分析基板の前記一方の面に対して交差するように傾いた傾斜面となっている、請求項７又は請求項８に記載の分析基板。
10. 前記基準部の前記傾斜面は、前記分析基板の前記一方の面となす角が２０〜８０度である、請求項９に記載の分析基板。
11. 前記基準部は、前記分析基板の裏面に形成されている、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の分析基板。
12. 前記分析ユニットは、廃液を集めるための廃液槽を有し、
    前記基準部は、前記分析基板の中心と、前記廃液槽とを結ぶ直線上から外れた位置に配置されている、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の分析基板。

Images