JP2017194441A - 生物検出カートリッジおよびその検出流体の流動方法 - Google Patents

生物検出カートリッジおよびその検出流体の流動方法 Download PDF

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Abstract

【課題】薬剤と迅速かつ均一に混合し、混合時間を減らすことのできる生物検出カートリッジおよびその検出流体の流動方法を提供する。
【解決手段】生物検出カートリッジ１００は、検出流体を収集するのに適しており、収集ポート１１０と、収集ポート１１０に連通した第１流動層構造１２０と、第１流動層構造１２０に連通した第２流動層構造１４０とを含む。第１および第２流動層構造は、生物検出カートリッジ内の異なる平面に配置される。さらに、生物検出カートリッジ内の検出流体の流動方法を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、検出カートリッジおよびその検出流体の流動方法に関するものであり、特に、生物検出カートリッジおよびその検出流体の流動方法である。
一般的に、生物検出カートリッジのサイズを減らすため、生物検出カートリッジにマイクロ流路構造を使用して、毛細管作用により検出流体をマイクロ流路構造に流動させる。しかしながら、マイクロ流路は、製造過程において高精度の方法で製造しなければならないため、製造が困難であり、収率損失が高い。
また、生物検出カートリッジで試験を行う場合、特定量の検出流体（例えば、血液）を提供して、生物検出カートリッジ内の薬剤と混合しなければならない。さらに詳しく説明すると、生物検出カートリッジ内の薬剤の量を固定することによって、生物検出カートリッジ内の薬剤と反応させたい検出流体の量が多すぎる、または不十分である場合に、検出値にエラーが発生する。
また、生物検出カートリッジに入れた検出流体と生物検出カートリッジ内の薬剤を均一に混合できるかどうかが、試験結果に大きな影響を与える。検出流体と薬剤が生物検出カートリッジ内で均一に混合されなかった場合、正確な検出値を使用者に参考として提供することができない。特に、微量の検体の場合、検出流体が少ないため、薬剤と均一に混合するのは容易ではない。そのため、上述した状況を回避するために、通常、長時間待機して、微量の検体と薬剤が生物検出カートリッジ内で完全かつ均一に混合されたことを確保しなければ、後続の生物試験を行うことができない。
従来の生物検出カートリッジの流路構造は製造が困難であり、収率損失が高い等、上述した従来の生物検出カートリッジにはいくつかの問題がある。また、従来の生物検出カートリッジは、薬剤と反応させたい検出流体の量が固定されない。さらに、従来の生物検出カートリッジでは、検出流体と薬剤が均一かつ迅速に混合されない。
本発明は、異なる時間点において生物検出カートリッジに関連する異なる方向に対応する駆動力を生物検出カートリッジ内の検出流体に印加することによって、生物検出カートリッジ内の流路構造で流動するよう検出流体を駆動して、有効かつ迅速に薬剤と均一に混合し、それにより、混合時間を減らすことのできる生物検出カートリッジ内の検出流体の流動方法を提供する。
本発明の１つの実施形態において、検出流体を収集するのに適した生物検出カートリッジを提供する。生物検出カートリッジは、収集ポートと、収集ポートに連通した第１流動層構造と、第１流動層構造に連通した第２流動層構造とを含む。第１および第２流動層構造は、生物検出カートリッジ内の異なる平面に配置される。
本発明の１つの実施形態において、下記のステップを含む生物検出カートリッジ内の検出流体の流動方法を提供する。生物検出カートリッジに検出流体を提供する。第１時間点において、生物検出カートリッジに関連する第１方向に対応する第１駆動力を生物検出カートリッジ内の検出流体に印加する。第２時間点において、生物検出カートリッジに関連する第２方向に対応する第２駆動力を生物検出カートリッジ内の検出流体に印加する。第１方向は、第２方向と異なる。
生物検出カートリッジ内に流路構造を設計することによって、生物検出カートリッジに関連する異なる方向に対応する駆動力を検出流体に印加して、生物検出カートリッジ内の流路構造の中を流動するよう検出流体を駆動することができる。このようにして、加工精度に対する要件を効果的に下げることができる。また、生物検出カートリッジ内に流路構造を設計することによって、薬剤と反応させたい検出流体を定量化することができ、検出流体を薬剤と迅速かつ均一に混合して、安定した試験結果を提供することができる。
本発明の上記の特徴および利点をより分かり易くするため、図面と併せた幾つかの実施形態を以下に説明する。
本発明の１つの実施形態に係る生物検出カートリッジを示す概略的立体図である。 図１に示した生物検出カートリッジの概略的透視上面図である。 本発明の１つの実施形態に係る生物検出カートリッジに適用した検出装置を示す概略図であり、それぞれ異なる時間点における生物検出カートリッジと検出装置の間の関係を示したものである。 本発明の１つの実施形態に係る生物検出カートリッジに適用した検出装置を示す概略図であり、それぞれ異なる時間点における生物検出カートリッジと検出装置の間の関係を示したものである。 本発明の生物検出カートリッジ内の検出流体の流動プロセスを示す概略図である。 本発明の生物検出カートリッジ内の検出流体の流動プロセスを示す概略図である。 本発明の生物検出カートリッジ内の検出流体の流動プロセスを示す概略図である。 本発明の生物検出カートリッジ内の検出流体の流動プロセスを示す概略図である。 本発明の生物検出カートリッジ内の検出流体の流動プロセスを示す概略図である。 本発明の生物検出カートリッジ内の検出流体の流動プロセスを示す概略図である。 本発明の生物検出カートリッジ内の検出流体の流動プロセスを示す概略図である。 本発明の生物検出カートリッジ内の検出流体の流動プロセスを示す概略図である。 本発明の生物検出カートリッジ内の検出流体の流動プロセスを示す概略図である。 本発明の別の実施形態に係る生物検出カートリッジを示す概略的透視図である。 図１２に示した生物検出カートリッジを示す概略的部分拡大図である。
図１は、本発明の１つの実施形態に係る生物検出カートリッジ１００を示す概略的立体図である。図２は、図１に示した生物検出カートリッジ１００の概略的透視上面図である。本実施形態において、生物検出カートリッジ１００は、収集ポート１１０と、第１流動層構造１２０と、第２流動層構造１４０とを含む。収集ポート１１０は、第１流動層構造１２０に連通し、第１流動層構造１２０は、第２流動層構造１４０に連通し、第１流動層構造１２０および第２流動層構造１４０は、生物検出カートリッジ１００内の異なる平面に配置される。
本実施形態において、第１流動層構造１２０および第２流動層構造１４０は、生物検出カートリッジ１００の中に配置され、第１流動層構造１２０は、第２流動層構造１４０の上方に配置され、第２流動層構造１４０に連通する。第１流動層構造１２０および第２流動層構造１４０は、互いに少なくとも部分的に重なっている。図２を参照すると、生物検出カートリッジ１００内の第１流動層構造１２０は、実線で示され、第２流動層構造１４０は、点線で示される。
本発明の実施形態において、第１流動層構造１２０および第２流動層構造１４０は、生物検出カートリッジ１００内の異なる平面に配置され、第１流動層構造１２０および第２流動層構造１４０は、互いに少なくとも部分的に重なっているため、生物検出カートリッジ１００のサイズを効果的に減らすことができる。
図１および図２を参照すると、本実施形態の生物検出カートリッジ１００の第１流動層構造１２０は、第１流路１２２と、分離タンク１６０とを含む。第１流路１２２は、収集ポート１１０に連通し、分離タンク１６０にも連通する。本実施形態の生物検出カートリッジ１００の第２流動層構造１４０は、少なくとも１つの分岐構造１４１を含む。分岐構造１４１は、定量タンク１３０と、第２流路１４２と、混合タンクセット１５０とを含む。定量タンク１３０は、第１流動層構造１２０の第１流路１２２に連通し、定量タンク１３０は、第２流路１４２を介して混合タンクセット１５０に接続される。
本発明の実施形態において、検出流体Ｆ（図４に示す）が収集ポート１１０から生物検出カートリッジ１００に進入した後、異なる時間点において、生物検出カートリッジ１００に関連する対応方向の駆動力を検出流体Ｆに印加して、生物検出カートリッジ１００内の第１流動層構造１２０および第２流動層構造１４０の中を流動するよう検出流体Ｆを駆動する。
図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、図３Ａおよび図３Ｂは、本発明の１つの実施形態に係る生物検出カートリッジ１００に適用した検出装置１０を示す概略図であり、それぞれ異なる時間点における生物検出カートリッジ１００と検出装置１０の間の関係を示したものである。本実施形態において、検出装置１０は、回転ベース１２を含む。回転ベース１２は、第１回転軸１４の周りを回転する。生物検出カートリッジ１００は、回転ベース１２の上に設置され、回転ベース１２に相対して第２回転軸１６の周りを回転することができる。第１回転軸１４および第２回転軸１６は、同軸ではない。また、生物検出カートリッジ１００は、回転ベース１２の回転を介して第１回転軸１４の周りを回転してもよい。つまり、生物検出カートリッジ１００は、第１回転軸１４の周りを回転し、第２回転軸１６を軸に回転してもよい。
本発明の検出装置１０において、生物検出カートリッジ１００が異なる時間点において第２回転軸１６の周りを対応する角度に回転した後、回転ベース１２は、第１回転軸１４の周りを回転するよう生物検出カートリッジ１００を駆動するため、生物検出カートリッジ１００に関連する対応方向の遠心力が検出流体Ｆに印加される。
例えば、第１時間点において、生物検出カートリッジ１００が第２回転軸１６の周りをある角度に回転し、図３Ａに示した位置にあると仮定する。図３Ａに示した位置において、生物検出カートリッジ１００上の点Ａは、第１回転軸１４と第２回転軸１６の間の接続線の延伸線上に位置する。この場合、回転ベース１２が第１回転軸１４の周りを回転するよう生物検出カートリッジ１００を駆動した時、点Ａに向かう方向の遠心力が生物検出カートリッジ１００内の検出流体Ｆに印加されるため、検出流体Ｆは、点Ａに向かって流動する。
そして、第２時間点において、生物検出カートリッジ１００が第２回転軸１６の周りをある角度に回転し、図３Ｂに示した位置にあると仮定する。図３Ｂに示した位置において、生物検出カートリッジ１００上の点Ｂは、第１回転軸１４と第２回転軸１６の間の接続線の延伸線上に位置する。この場合、回転ベース１２が第１回転軸１４の周りを回転するよう生物検出カートリッジ１００を駆動した時、点Ｂに向かう方向の遠心力が生物検出カートリッジ１００の検出流体Ｆに印加されるため、検出流体Ｆは、点Ｂに向かって流動する。
生物検出カートリッジ１００内の検出流体Ｆは、検出装置１０を介して異なる時間点において生物検出カートリッジ１００に関連する対応方向の駆動力を受けることにより、生物検出カートリッジ１００に関連する異なる方向に向かって流動し、生物検出カートリッジ１００内の第１流動層構造１２０および第２流動層構造１４０の中を流動することができる。本発明において、検出装置１０は、上述した実施形態に限定されない。本発明において、検出装置１０は、主に、異なる時間点において、生物検出カートリッジ１００に関連する対応方向の駆動力を生物検出カートリッジ内の検出流体Ｆに印加するために適用される。別の実施形態において、検出装置１０は、本発明が提供する生物検出カートリッジを異なる時間点において異なる方向に向かって移動するよう駆動して、異なる時間点において生物検出カートリッジ１００に関連する対応方向の駆動力を生物検出カートリッジ内の検出流体Ｆに印加することを達成してもよい。
本発明の実施形態において、検出流体Ｆは、検出流体Ｆに印加された生物検出カートリッジ１００に関連する異なる方向を有する駆動力（例えば、遠心力）を介して生物検出装置１０内の異なる位置に移動する方法で、生物検出装置１０内を移動する。そのため、生物検出装置１０内の流路のサイズに対する精度要求が緩和されるため、より便利になり、高収率および低製造コストの利点も得られる。
図４〜図１１は、本発明の生物検出カートリッジ１００内の検出流体Ｆの流動プロセスを示す概略図である。図４〜図６および図８において、生物検出カートリッジ１００内の第１流動層構造１２０は、実線で示され、第２流動層構造１４０は、点線で示される。図９〜図１１において、生物検出カートリッジ１００内の第１流動層構造１２０は、点線で示され、第２流動層構造１４０は、実線で示される。以下、生物検出カートリッジ１００の内部構造について詳しく説明し、生物検出カートリッジ１００内の検出流体Ｆの流動および混合方法についても説明する。
図４および図５Ａを参照すると、検出流体Ｆは、収集ポート１１０から生物検出カートリッジ１００に進入した後、収集ポート１１０に連通する第１流路１２２に進入する。検出流体Ｆが第１流路１２２に進入した後、検出装置１０は、第１流路１２２の延伸方向に基づいて対応方向の駆動力を検出流体Ｆに印加し、第１流路１２２に沿って流動するよう検出流体Ｆを駆動する。
本実施形態において、第１流路１２２は、複数の第１部分１２２ａ、１２２ｂ、および１２２ｃを含み、これらの第１部分は順番に接続され、２つの隣接する第１部分は１つの角度で接続される。本実施形態においてさらに詳しく説明すると、第１流路１２２は、直列に接続された３つの第１部分１２２ａ、１２２ｂ、および１２２ｃを含み、第１部分１２２ａ、１２２ｂ、および１２２ｃのうちの２つの隣接する部分間の接続は、湾曲部（bend）を有する。したがって、対応する第１部分１２２ａ、１２２ｂ、および１２２ｃの延伸方向は、全て同じではない。第１流路１２２に沿って第１部分１２２ａ、１２２ｂ、および１２２ｃを順番に流動するよう検出流体Ｆを駆動するために、検出装置１０は、第１部分１２２ａ、１２２ｂ、および１２２ｃの延伸方向に基づいて、異なる時間点においてそれぞれ第１部分１２２ａ、１２２ｂ、および１２２ｃの延伸方向に平行な駆動力を検出流体Ｆに印加する。
例えば、図５Ａを参照すると、第１部分１２２ａを流動するよう検出流体Ｆを駆動するために、検出装置１０は、第１部分１２２ａの延伸方向に基づいて、第１部分１２２ａの延伸方向に平行な駆動力Ｄ１を検出流体Ｆに印加するため、図５Ｂに示すように、検出流体Ｆは、第１部分１２２ａを流動して、２つの第１部分１２２ａと１２２ｂの間の湾曲部に収集する。そして、第１部分１２２ｂを流動するよう検出流体Ｆを駆動するために、検出装置１０は、第１部分１２２ｂの延伸方向に基づいて、第１部分１２２ｂの延伸方向に平行な駆動力Ｄ２を検出流体Ｆに印加するため、図６に示すように、検出流体Ｆは、第１部分１２２ｂを流動して、２つの第１部分１２２ｂと１２２ｃの間の湾曲部に収集する。残りも類推により推測される。
本実施形態において、第１流路１２２は、直列に接続された３つの第１部分１２２ａ、１２２ｂ、および１２２ｃを含み、第１部分１２２ａ、１２２ｂ、および１２２ｃのうちの２つの隣接する部分間の接続部分に湾曲部が設計されるため、異なる方向に対応する駆動力を検出流体Ｆに印加して第１流路１２２内を流動するよう検出流体Ｆを駆動するプロセスの間に、検出流体Ｆが逆流するのを回避することができる。しかしながら、第１部分の数は限定されず、本分野の技術者であれば、実際の要求に基づいて、異なる数の第１部分を設計してもよい。各第１部分における検出流体Ｆの流動方法は、上述した方法と類似するため、ここでは繰り返し説明しない。
図６を参照すると、第１流動層構造１２０の分離タンク１６０は、２つの第１部分（例えば、１２２ｂおよび１２２ｃ）の間の湾曲部に接続され、分離タンク１６０の延伸方向は、１つの第１部分（例えば、１２２ｂ）に平行である。ここで、検出流体Ｆは、第１部分１２２ｂおよび１２２ｃを順番に流動し、分離タンク１６０の延伸方向は、２つの第１部分１２２ｂおよび１２２ｃのうち検出流体Ｆが最初に流れる方（例えば、１２２ｂ）に平行である。図５Ｂを参照すると、分離タンク１６０は、２つの第１部分１２２ｂと１２２ｃの間の湾曲部に接続され、検出流体Ｆは、まず、第１部分１２２ｂを通ってから第１部分１２２ｃを流れるため、分離タンク１６０の延伸方向は、第１部分１２２ｂに平行である。
本実施形態において、第１流動層構造１２０の分離タンク１６０は、分離タンク１６０の延伸方向に向かう駆動力を検出流体Ｆに連続して印加することによって、検出流体Ｆに含まれる異なる密度を有する構成部分を分離するために適用される。駆動力が連続して印加されると、図６に示すように、比較的大きな密度を有する検出流体Ｆの第１構成部分Ｆ１が分離タンク１６０に流入し、比較的小さな密度を有する検出流体Ｆの第２構成部分Ｆ２が第１流路１２２に残る。
例えば、検出流体Ｆが血液Ｆである場合、血液Ｆは、混合された比較的大きな密度の第１構成部分Ｆ１（すなわち、血球Ｆ１）と比較的小さな密度の第２構成部分Ｆ２（すなわち、血漿Ｆ２）を含む。血液Ｆは、駆動力（例えば、遠心力）を介して生物検出カートリッジ１００の中を流動する。図５Ｂを参照すると、第１部分１２２ｂの延伸方向に平行な駆動力Ｄ２を血液Ｆに印加して、第１部分１２２ｂを流動して２つの第１部分１２２ｂと１２２ｃの間の湾曲部に収集するよう血液Ｆを駆動した後、検出装置１０は、分離タンク１６０の延伸方向に向かう駆動力Ｄ２を血液Ｆに印加し続けるため、比較的大きな密度を有する血球Ｆ１は、図６に示すように、分離タンク１６０に移動し、比較的小さな密度を有する血漿Ｆ２は、第１流路１２２の中に留まる。もちろん、別の実施形態において、生物検出カートリッジ１００が検出流体を異なる密度を有する構成部分に分離する必要がない場合は、分離タンク１６０の設計を省略してもよい。
本実施形態において、第１流動層構造１２０は、第１流路１２２の第１部分１２２ａ、１２２ｂ、および１２２ｃのうちの１つ（この場合、１２２ｃを指す）を介して第２流動層構造１４０の少なくとも１つの分岐構造１４１に接続されて連通し、分岐構造１４１に接続された第１部分１２２ｃは、接続部１２２ｃとも称す。つまり、第１流路１２２の複数の第１部分１２２ａ、１２２ｂ、および１２２ｃは、分岐構造１４１に接続された接続部１２２ｃを含む。本実施形態において、接続部１２２ｃは、分岐構造１４１と並んで設計された対応構造を有するが、これについては、第２流動層構造１４０と併せて後で説明する。
図２を参照すると、第２流動層構造１４０は、少なくとも１つの分岐構造１４１を含む。分岐構造１４１は、定量タンク１３０と、第２流路１４２と、混合タンクセット１５０とを含む。定量タンク１３０は、第１流路１２２の接続部１２２ｃに連通し、第２流路１４２は、定量タンク１３０に連通し、混合タンクセット１５０は、第２流路１４２に連通する。本実施形態において、第２流動層構造１４０は、第１流動層構造１２０の下方に配置され、定量タンク１３０は、第１流路１２２の接続部１２２ｃに部分的に重なるように連通する。
引き続き図６を参照すると、分離タンク１６０を流れる血液Ｆが異なる密度を有する構成部分に分離された後、比較的小さな密度を有する血漿Ｆ２は、第１流路１２２の中にあり、第１部分１２２ｂと１２２ｃの間の湾曲部に収集する。そして、第１部分１２２ｃの延伸方向に平行な駆動力Ｄ３が血漿Ｆ２に印加される。血漿Ｆ２が接続部１２２ｃの中を流動するよう駆動力Ｄ３により駆動されるプロセスの間、血漿Ｆ２は、分岐構造１４１に相応して設計された接続部１２２ｃの中に配置された構造を介して、第２流動層構造１４０の定量タンク１３０に優先的に進入する。以下、詳しく説明する。
本発明の別の実施形態において、生物検出カートリッジ１００が検出流体を異なる密度を有する構成部分に分離する必要がない場合は、分離タンク１６０の設計を省略してもよく、検出流体Ｆが第１部分１２２ｂを流れて第１部分１２２ｂと１２２ｃの間の湾曲部に収集した後、接続部１２２ｃの延伸方向に平行な駆動力Ｄ３を同じ方法で検出流体Ｆに連続して印加してもよく、検出流体は、分岐構造１４１に対応して、接続部１２２ｃ内に配置された構造を介して、第２流動層構造１４０の定量タンク１３０に優先的に進入することができる。
図２および図６〜図８を参照すると、図７は、図６の線Ａ−Ａに沿った概略的断面図であり、図８は、図６の概略的部分拡大図である。接続部１２２ｃは、分岐構造１４１に対応する細路１２３および連通孔１２５を有する。接続部１２２ｃは、連通孔１２５を介して分岐構造１４１の定量タンク１３０に連通する。連通孔１２５の流動断面幅Ｗ３は、細路１２３の流動断面幅Ｗ２よりも大きく、連通孔１２５は、細路１２３の検出流体が進入する側に設置される。つまり、検出流体Ｆは、連通孔１２５を通ってから、細路１２３を流れる。
本実施形態において、連通孔１２５の流動断面幅Ｗ３は、細路１２３の流動断面幅Ｗ２よりも大きいため、検出流体Ｆは、接続部１２２ｃの延伸方向に平行な駆動力Ｄ３により駆動された時、まず、連通孔１２５を通って定量タンク１３０に流入する。定量タンク１３０が満たされた後、検出流体Ｆは、連通孔１２５を介して定量タンク１３０に流入することができないため、こぼれた検出流体Ｆが駆動力Ｄ３によって駆動され、細路１２３に進入して、細路１２３を流れる。
まず、図６を参照すると、例えば、検出流体Ｆが血液Ｆである場合、分離タンク１６０を流れる血液Ｆが異なる密度を有する構成部分に分離された後、接続部１２２ｃの延伸方向に平行な駆動力Ｄ３を第２部分１２２ｂと接続部１２２ｃの間の湾曲部に収集した血漿Ｆ２に印加する。そして、図７および図８を参照すると、血漿Ｆ２が接続部１２２ｃに沿って流動して分岐構造１４１に対応する位置に到達した時（図８に示す）、連通孔１２５の流動断面幅Ｗ３は、細路１２３の流動断面幅Ｗ２よりも大きいため（図７に示す）、血漿Ｆ２は、連通孔１２５を通って定量タンク１３０に流入する。対応する定量タンク１３０が満たされた後、こぼれた血漿Ｆ２は、細路１２３を流れて、接続部１２２ｃに沿って流動し続ける。生物検出カートリッジ１００が複数の分岐構造１４１を有する場合、残りの血漿Ｆ２が接続部１２２ｃに沿って流動し続け、次の分岐構造１４１に対応する位置に到達し、上述した流動ステップを繰り返す。
本実施形態において、定量タンク１３０に対応する接続部１２２ｃの細路１２３および連通孔１２５が異なる断面幅を有するよう設計することによって、検出流体Ｆは、まず、定量タンク１３０の中を流動して充満するため、分岐構造１４１に進入する検出流体Ｆは、設定された量を有する。本実施形態において、生物検出カートリッジ１００は、４つの分岐構造１４１を有する。同様に、接続部１２２ｃは、４つの細路１２３および４つの連通孔１２５を有し、それぞれ４つの分岐構造１４１の定量タンク１３０に対応する。
図６〜図９に基づき、定量タンク１３０に対応する接続部１２２ｃの細路１２３および連通孔１２５が異なる断面幅を有するよう設計することによって、血漿Ｆ２の流動順序は、まず、連通孔１２５を介して定量タンク１３０に向かって流動してから、細路１２３を介して左向きに流動する傾向にある。つまり、血漿Ｆ２は、右から左に向かって定量タンク１３０を１つずつ満たす。定量タンク１３０は、混合タンクセット１５０に流入する血漿の量が設定された範囲内にあることを確保することができるため、血漿の量が多すぎる、または不十分であることによって検出エラーが生じるのを防ぐことができる。
また、図２に戻ると、本実施形態において、生物検出カートリッジ１００は、さらに、第１流路１２２の収集ポート１１０から離れた一端に接続されたオーバーフロータンク１７０を含む。図９を参照すると、血漿Ｆ２が定量タンク１３０を満たした後、残りの血漿Ｆ２は、接続部１２２ｃからオーバーフロータンク１７０に流入する。また、再び図２を参照すると、第１流路１２２の収集ポート１１０から離れた一端は、検出流体Ｆが第１流路１２２にスムーズに流入できるよう、生物検出カートリッジ１００の排気口１９０に連通してもよい。
再び図９を参照すると、本実施形態において、分岐構造１４１の数は、例えば、４つであるが、分岐構造１４１の数は、生物検出カートリッジで試験したい項目の数により変更してもよい。分岐構造１４１の第２流路１４２は、複数の第２部分１４２ａおよび１４２ｂを含み、第２部分１４２ａおよび１４２ｂは、ある角度で接続される。本実施形態において、２つの第２部分１４２ａと１４２ｂの間には湾曲部があり、血漿Ｆ２が逆流するのを防ぐ。血漿Ｆ２が定量タンク１３０に流入して収集された後、検出装置１０は、第２部分１４２ａの延伸方向に平行な駆動力Ｄ４を血漿Ｆ２に印加して、第２部分１４２ａを流れるよう血漿Ｆ２を駆動した後、第２部分１４２ｂの延伸方向に平行な駆動力Ｄ５を血漿Ｆ２に印加して、第２部分１４２ｂを流れるよう血漿Ｆ２を駆動することができる。同様に、本発明において、第２部分１４２ａおよび１４２ｂの数は限定されず、本分野の技術者であれば、実際の要求に基づいて、第２部分１４２ａおよび１４２ｂを異なる数に設計してもよい。
本実施形態において、混合タンクセット１５０は、互いに連通した第１混合タンク１５０ａおよび第２混合タンク１５０ｂを含む。第２流路１４２の第２部分１４２ｂは、混合タンクセット１５０に接続される。図１０を参照すると、血漿Ｆ２が第２部分１４２ｂと混合タンクセット１５０の間の接続部に流れた時、第１混合タンク１５０ａの延伸方向に向かう駆動力Ｄ６を血漿Ｆ２に印加して、第１混合タンク１５０ａに流入するよう血漿Ｆ２を駆動する。そして、図１１を参照すると、第２混合タンク１５０ｂの延伸方向に向かう駆動力Ｄ７を血漿Ｆ２に印加して、第２混合タンク１５０ｂに流入するよう血漿Ｆ２を駆動する。
本実施形態において、第１混合タンク１５０ａおよび第２混合タンク１５０ｂのうちの少なくとも１つに薬剤を提供する。あるいは、第１混合タンク１５０ａおよび第２混合タンク１５０ｂに異なる薬剤を提供してもよい。薬剤は、第１混合タンク１５０ａおよび／または第２混合タンク１５０ｂに前もって提供し、血漿Ｆ２が第１混合タンク１５０ａおよび／または第２混合タンク１５０ｂに流入した後、薬剤は、血漿Ｆ２内で溶解する。
本実施形態において、駆動力Ｄ６およびＤ７を交互に印加することによって、血漿Ｆ２は、第１混合タンク１５０ａと第２混合タンク１５０ｂの間を前後に流動し、第１混合タンク１５０ａおよび／または第２混合タンク１５０ｂに提供された薬剤と迅速かつ均一に混合されるため、混合に必要な時間を減らすことができる。
また、図１１を参照すると、本実施形態において、生物検出カートリッジ１００は、さらに、排気道１８０を含む。排気道１８０は、第２流路１４２に連通して、生物検出カートリッジ１００の流動構造の外に空気を排出するため、検出流体Ｆが空気に遮断され、流動構造の中に残るのを防ぐことができる。
図１２は、本発明の別の実施形態に係る生物検出カートリッジ２００を示す概略的透視図である。図１３は、図１２に示した生物検出カートリッジ２００を示す概略的部分拡大図である。図１２および図１３を参照すると、本実施形態の生物検出カートリッジ２００と前の実施形態の生物検出カートリッジ１００の間の主な相違点は、前の実施形態の生物検出カートリッジ１００において、接続部１２２ｃの細路１２３および連通孔１２５が定量タンク１３０に対応して提供され、本実施形態の生物検出カートリッジ２００において、接続部２２２ｃの分離部２９０および連通孔２２５が定量タンク２３０に対応して提供される。
前の実施形態において、生物検出カートリッジ１００は、接続部１２２ｃの細路１２３および連通孔１２５が異なる断面幅を有する設計を介して、定量タンク１３０に流入して充満するよう検出流体Ｆを駆動する。しかしながら、定量タンク１３０が満たされる前、少量の検出流体Ｆがまだ細路１２３を流動している。図８を参照すると、血漿Ｆ２が接続部１２２ｃの中を流動するプロセスの間、大部分の血漿Ｆ２は、比較的大きな断面幅を有する連通孔１２５を通過し、下層の定量タンク１３０に向かって流動する傾向がある。しかしながら、少量の血漿Ｆ２がまだ比較的小さい断面幅Ｗ２を有する細路１２３に向かって接続部１２２ｃに沿って流動している。
図１２および図１３を参照すると、本実施形態において、生物検出カートリッジ２００の第１流路２２２の接続部２２２ｃは、定量タンク２３０に対応する分離部２９０および連通孔２２５を有する。接続部２２２ｃは、連通孔２２５を介して対応する定量タンク２３０に連通する。分離部２９０は、連通孔２２５の上に設置され、連通孔２２５を入口２２５ａと出口２２５ｂに分割する。連通孔２２５の入口２２５ａと出口２２５ｂは、それぞれ分離部２９０の両側に設置される。
本実施形態の生物検出カートリッジ２００は、血漿Ｆ２が接続部２２２ｃに沿って定量タンク２３０に対応する位置に流動した時、血漿Ｆ２が分離部２９０により遮断され、まず、連通孔２２５の入口２２５ａを介して定量タンク２３０に流入する。対応する定量タンク２３０が満たされた後、血漿Ｆ２は、連通孔２２５の出口２２５ｂから流出して、接続部２２２ｃに沿って流動し続ける。生物検出カートリッジ２００が複数の定量タンク２３０を有する場合、残りの血漿Ｆ２は、接続部２２２ｃに沿って次の定量タンク２３０に対応する位置に流れ続け、上述した流動ステップを繰り返す。
以上のように、本発明の生物検出カートリッジは、第１および第２流動層構造を生物検出カートリッジの異なる平面に配置することによって、生物検出カートリッジのサイズを効果的に減らすことができる。また、流路、分離タンク、定量タンク、および混合タンクを様々な延伸方向に設計することによって、本発明の生物検出カートリッジは、異なる時間点において、生物検出カートリッジに関連する異なる方向に対応する駆動力を印加することができるため、生物検出カートリッジ内の対応位置に順番に流動するよう検出流体を駆動することができる。検出流体が毛細管作用によって流動する従来の生物検出カートリッジと比較して、本発明は、生物検出カートリッジ内の流路のサイズに対して高い精度を必要としないため、製造の便利性を上げることができる。また、定量タンクに対応して設計された接続部の構造により、混合タンクに流入して混合タンク内の薬剤と反応する検出流体の量が設定された範囲内にあることを確保することができるため、検出流体の量が多すぎる、または不十分であるために検出値のエラーが生じるのを防ぐことができる。また、複数の混合タンクおよび特定方向に対応する駆動力を設計することによって、検出流体を混合タンクに提供された薬剤と迅速かつ均一に混合することができるため、混合に必要な時間を減らすことができる。
以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
本発明は、生化学試験に用いる検出流体（例えば、血液）を検出することのできる生物検出カートリッジ、およびその検出流体の流動方法に関するものである。
Ａ、Ｂ 生物検出カートリッジの位置
Ｄ１〜Ｄ７ 駆動力
Ｆ 検出流体、血液
Ｆ１ 第１構成部分、血球
Ｆ２ 第２構成部分、血漿
Ｗ２、Ｗ３ 流動断面幅
１０ 検出装置
１２ 回転ベース
１４ 第１回転軸
１６ 第２回転軸
１００、２００ 生物検出カートリッジ
１１０ 収集ポート
１２０、２２０ 第１流動層構造
１２２ 第１流路
１２２ａ、１２２ｂ 第１部分
１２２ｃ 第１部分、接続部
１２３ 細路
１２５、２２５ 連通孔
１３０、２３０ 定量タンク
１４０ 第２流動層構造
１４１ 分岐構造
１４２ 第２流路
１４２ａ、１４２ｂ 第２部分
１５０ 混合タンクセット
１５０ａ 第１混合タンク
１５０ｂ 第２混合タンク
１６０ 分離タンク
１７０ オーバーフロータンク
１８０ 排気道
１９０ 排気口
２２２ｃ 接続部
２２５ａ 入口
２２５ｂ 出口
２９０ 分離部

Claims (16)

  1. 検出流体を収集するのに適しており、
    収集ポートと、
    前記収集ポートに連通した第１流動層構造と、
    前記第１流動層構造に連通した第２流動層構造と、
    を含み、前記第１および前記第２流動層構造が、生物検出カートリッジ内の異なる平面に配置された生物検出カートリッジ。
  2. 前記第１および前記第２流動層構造が、互いに部分的に重なっている請求項１に記載の生物検出カートリッジ。
  3. 前記第１流動層構造が、
    前記収集ポートに連通し、直列に接続された複数の第１部分を含み、前記複数の第１部分のうちの２つの隣接する第１部分がある角度で接続された第１流路と、
    前記複数の第１部分のうちの２つの隣接する第１部分の接続部に接続され、延伸方向が前記接続された第１部分のうちの１つに平行な分離タンクと、
    を含む請求項１または２に記載の生物検出カートリッジ。
  4. 前記第２流動層構造が、少なくとも１つの分岐構造を含み、前記分岐構造が、
    前記第１流路に連通した定量タンクと、
    前記定量タンクに連通し、直列に接続された複数の第２部分を含み、前記複数の第２部分のうちの２つの隣接する第２部分がある角度で接続された第２流路と、
    前記第２流路に連通した第１混合タンクと、
    前記第２流路に連通し、且つ前記第１混合タンクに連通した第２混合タンクと、
    を含む請求項３に記載の生物検出カートリッジ。
  5. 前記第１流動層構造が、第１流路を含み、前記第２流動層構造が、少なくとも１つの分岐構造を含み、前記第１流路が、前記分岐構造に対応する細路および連通孔を有し、前記第１流路が、前記連通孔を介して前記分岐構造に連通した請求項１〜４のいずれか１項に記載の生物検出カートリッジ。
  6. 前記連通孔の流動断面幅が、前記細路の流動断面幅よりも大きく、前記連通孔が、前記細路の前記検出流体が進入する側に設置された請求項５に記載の生物検出カートリッジ。
  7. 前記第１流動層構造が、第１流路を含み、前記第２流動層構造が、少なくとも１つの分岐構造を含み、前記第１流路が、前記分岐構造に対応する分離部および連通孔を有し、前記第１流路が、前記連通孔を介して前記分岐構造に連通した請求項１〜６のいずれか１項に記載の生物検出カートリッジ。
  8. 前記分離部が、前記連通孔の上に設置され、前記連通孔を入口と出口に分割し、前記連通孔の前記入口と前記出口が、それぞれ前記分離部の両側に設置された請求項７に記載の生物検出カートリッジ。
  9. 前記生物検出カートリッジが、検出装置に適用され、前記検出装置が、異なる時間点において、前記生物検出カートリッジに関連する対応方向の駆動力を前記生物検出カートリッジ内の前記検出流体に印加して、前記第１流動層構造および前記第２流動層構造の中を流動するよう前記検出流体を駆動するために適用される請求項１〜８のいずれか１項に記載の生物検出カートリッジ。
  10. 生物検出カートリッジに検出流体を提供するステップと、
    第１時間点において、前記生物検出カートリッジに関連する第１方向に対応する第１駆動力を前記生物検出カートリッジ内の前記検出流体に印加するステップと、
    第２時間点において、前記生物検出カートリッジに関連する第２方向に対応する第２駆動力を前記生物検出カートリッジ内の前記検出流体に印加するステップと、
    を含み、前記第１方向が、前記第２方向と異なる生物検出カートリッジ内の検出流体の流動方法。
  11. 前記生物検出カートリッジが、収集ポートと、前記収集ポートに連通した第１流動層構造と、前記第１流動層構造に連通した第２流動層構造と、
    を含み、前記第１および前記第２流動層構造が、前記生物検出カートリッジ内の異なる平面に配置された請求項１０に記載の生物検出カートリッジ内の検出流体の流動方法。
  12. 前記第１流動層構造が、接続部を含み、前記第２流動層構造が、定量タンクを含み、前記接続部が、前記定量タンクに接続され、前記検出流体の前記流動方法が、さらに、
    第３時間点において、前記接続部の延伸方向に平行な第３駆動力を前記生物検出カートリッジ内の前記検出流体に印加して、前記接続部に沿って流動するよう前記検出流体を駆動するステップ
    を含み、前記検出流体が前記定量タンクを流れた時、前記検出流体が前記定量タンクに流入して充満し、前記こぼれた検出流体が、前記接続部に沿って流動する請求項１１に記載の生物検出カートリッジ内の検出流体の流動方法。
  13. 前記接続部が、前記定量タンクに対応する細路および連通孔を有し、前記接続部が、前記連通孔を介して前記定量タンクに連通し、前記連通孔の流動断面幅が、前記細路の流動断面幅よりも大きく、前記検出流体が前記定量タンクを流れた時、前記検出流体が前記定量タンクに流入して充満し、前記こぼれた検出流体が、前記細路を通って前記接続部に沿って流動する請求項１２に記載の生物検出カートリッジ内の検出流体の流動方法。
  14. 前記接続部が、前記定量タンクに対応する分離部および連通孔を有し、前記接続部が、前記連通孔を介して前記定量タンクに連通し、前記分離部が、前記連通孔の上に設置され、前記連通孔を入口と出口に分割し、前記連通孔の前記入口と前記出口が、それぞれ前記分離部の両側に設置され、
    前記検出流体が前記定量タンクを流れた時、前記検出流体が前記定量タンクの前記入口を通って前記定量タンクに流入して充満し、前記こぼれた検出流体が、前記連通孔の前記出口を介して前記接続部に沿って前記接続部に逆流し、前記接続部に沿って流動する請求項１２に記載の生物検出カートリッジ内の検出流体の流動方法。
  15. 前記生物検出カートリッジが、第１混合タンクと、前記第１混合タンクに連通した第２混合タンクとを含み、
    前記検出流体の前記流動方法が、さらに、
    第３時間点において、前記第１混合タンクの延伸方向に向かう第３駆動力を前記生物検出カートリッジ内の前記検出流体に印加して、前記第１混合タンクに流入するよう前記検出流体を駆動するステップと、
    第４時間点において、前記第２混合タンクの延伸方向に向かう第４駆動力を前記生物検出カートリッジ内の前記検出流体に印加して、前記第１混合タンクから前記第２混合タンクに流入するよう前記検出流体を駆動するステップと、
    を含み、前記第１混合タンクの前記延伸方向が、前記第２混合タンクの前記延伸方向と異なる請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の生物検出カートリッジ内の検出流体の流動方法。
  16. 第５時間点において、前記第１混合タンクの前記延伸方向に向かう前記第３駆動力を前記生物検出カートリッジ内の前記検出流体に印加して、前記第２混合タンクから前記第１混合タンクに流入するよう前記検出流体を駆動するステップ
    をさらに含む請求項１５に記載の生物検出カートリッジ内の検出流体の流動方法。
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