JP2019078529A - 測定用プレート - Google Patents

Abstract

【課題】測定ウェルへの接着剤のはみ出しが生じにくい測定用プレートを提供する。【解決手段】第１の基板１０１と、第１の基板１０１と対向して設けられると共に、凹部１２１を有する第２の基板１０２と、第１の基板１０１と第２の基板１０２との間に設けられた接着剤層１０３とを備えている。第１の基板１０１と第２の基板１０２の凹部１２１とは、液体試料が注入されてその光学的特性を測定する測定ウェル１１０を構成する。第２の基板１０２は、接着剤層１０３と接する接着面１２２に接着剤を溜める接着剤吸収窪み１２３を有し、接着剤吸収窪み１２３は、測定ウェル１１０と接着面１２２との間に設けられる。【選択図】図２

Description

本開示は、測定用プレートに関し、特に臨床検査等に用いる液体試料の測定用プレートに関する。

臨床検査等の分野において、検体と試薬とを反応させ、光学的に、検体の定性的又は定量的な測定を行う方法が用いられている。臨床検査においては、検体が微量で、試薬も高価な場合が多い。また、多数の検体を効率良く測定することが求められている。このため、検体と試薬とを反応させる容器と、光学的な測定を行う測定ウェルとを一体にした測定用プレートが用いられている。

測定用プレートは、測定ウェルとなる空洞を形成するように２枚の基板を貼り合わせて作成されることが一般的である。分析の感度及び精度を向上させるため、２枚の基板のうち少なくとも一方は、光学的特性に優れた光学基板が用いられる。２枚の基板の貼り合わせには、接着剤を用いた接着又は融着等が用いられる（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２００９−９８０３９号公報

しかしながら、融着により２枚の基板を貼り合わせる場合、融着が生じるように２枚の基板の材質を選択する必要があり、測定用プレートの設計が制限される。基板の表面に融着層を設ける方法もあるが、この場合、製造工程が増加するという問題がある。また、融着の際に、熱や振動等が基板に加わるため、基板に歪み等が生じ、測定ウェルの光学特性が劣化するおそれがある。

一方、接着剤を用いて２枚の基板を貼り合わせる場合、熱や振動の影響は避けることができるが、測定ウェルへの接着剤のはみ出しが大きな問題となる。測定ウェルにはみ出した接着剤は、測定ウェルの光学特性を劣化させる原因となる。

接着剤を用いて２枚の基板を貼り合わせる場合に、２枚の基板の間にできる接着剤層の厚さをある程度厚くし、基板表面の凹凸を吸収できるようにすることが求められる。接着剤のはみ出しが生じないように、接着剤の塗布量を正確に制御することは非常に困難である。

本開示の課題は、測定ウェルへの接着剤のはみ出しが生じにくい測定用プレートを実現できるようにすることである。

本開示の測定用プレートの一態様は、第１の基板と、第１の基板と対向して設けられると共に凹部を有する第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に設けられた接着剤層とを備え、第１の基板と、第２の基板の凹部とは、液体試料が注入されてその光学的特性を測定する測定ウェルを構成し、第２の基板は、接着剤層と接する接着面に接着剤を溜める接着剤吸収窪みを有し、接着剤吸収窪みは、測定ウェルと接着面との間に設けられる。

測定用プレートの一態様において、接着剤吸収窪みの体積の合計は、接着剤層の体積の１０％以下とすることができる。

測定用プレートの一態様において、接着剤吸収窪みは、凹部と接して設けることができる。また、接着剤吸収窪みは、凹部と間隔をおいて設けることもできる。

測定用プレートの一態様において、接着剤吸収窪みは、凹部を囲んでいるようにすることができる。

測定用プレートの一態様において、第１の基板は、第２の基板よりも薄く、第２の基板よりも平坦性が高い光学基板とすることができる。

測定用プレートの一態様において、接着剤層の厚さは、接着面の表面に存在する凹凸の高さよりも厚くすることができる。

測定用プレートの一態様において、液体試料は細胞を含み、凹部の高さは細胞よりも高く、接着剤吸収窪みの高さは細胞よりも低くすることができる。

本開示の測定用プレートによれば、測定ウェルへの接着剤のはみ出しを生じにくくすることができる。

一実施形態に係る測定用プレートを示す斜視図である。 図１のII−II線における断面図である。 接着剤吸収窪みの変形例を示す断面図である。 接着剤吸収窪みの変形例を示す断面図である。 第２の基板の変形例を示す断面図である。

本実施形態の測定用プレートは、液体試料中に含まれる検体の定性的又は定量的な測定に用いることができる測定用プレートである。図１及び図２に示すように、本実施形態の測定用プレート１００は、第１の基板１０１と、第１の基板１０１と対向して設けられると共に凹部１２１を有する第２の基板１０２と、第１の基板１０１と第２の基板１０２との間に設けられた接着剤層１０３とを備えている。第１の基板１０１と、第２の基板１０２の凹部１２１とは、液体試料が注入されてその光学的特性を測定する測定ウェル１１０を構成する。第２の基板１０２は、接着剤層１０３と接する接着面１２２に接着剤を溜める接着剤吸収窪１２３みを有し、接着剤吸収窪み１２３は、測定ウェル１１０と接着面１２２との間に設けられる。

本実施形態の測定用プレート１００は、第２の基板１０２が、接着剤吸収窪み１２３を有している。このため、接着面１２２の表面に接着剤を塗布して、第１の基板１０１と第２の基板１０２とを貼り合わせる際に、接着面１２２から外側に拡がった接着剤を、接着剤吸収窪み１２３内にとどめることができる。このため、測定ウェル１１０内に接着剤がはみ出すことによる、測定ウェル１１０の光学的特性の劣化が生じにくい。

接着剤吸収窪み１２３は、凹部１２１よりも浅い窪みとすることができ、その体積は、接着剤層１０３の体積に応じて設計することができる。接着剤吸収窪み１２３が、測定ウェル１１０の体積に影響を与えないようにする観点から、接着剤吸収窪み１２３の体積は、接着剤層１０３の体積の１０％以下とすることが好ましく、５％以下とすることがより好ましい。接着剤の測定ウェル１１０へのはみ出しを抑える観点から、接着剤吸収窪み１２３の体積は、接着剤層１０３の体積の０．５％以上とすることが好ましく、１％以上とすることがより好ましい。

接着剤吸収窪み１２３は、図２に示すように凹部１２１と接して設けられた段差状部とすることができる。このような形状とすることにより、接着剤吸収窪み１２３を容易に形成することができる。また、図３に示すように、接着剤吸収窪み１２３を、凹部１２１と間隔を置いて設けられた凹状部とすることもできる。このような形状とすることにより、接着剤のはみ出しをより確実に抑えることができる。

また、図４に示すように、接着面１２２が、接着剤吸収窪み１２３よりも測定ウェル１１０から離れた位置に設けられており、接着面１２２と第１の基板１０１との距離ｈが、測定ウェル１１０と接着剤吸収窪み１２３との間に形成される第１の基板１０１との対向面１２４と第１の基板１０１との距離Ｈよりも小さくなっていてもよい。

接着剤吸収窪み１２３の形状は特に限定されるものではない。凹状形状以外にも、スリット形状（先細り）、凹状形状のエッジが丸まった形状、等方的な窪み形状、台形形状、等が挙げられる。また、それらが組み合わさった形状であってもよい。

また、接着剤吸収窪み１２３は、例えば図３の断面において、各凹部１２１に対して、複数個設けてもよい。

接着剤吸収窪み１２３は、凹部１２１を完全に囲むように設けることができる。このようにすることにより、接着剤のはみ出しをより確実に抑えることができる。しかし、体積の合計が接着剤層１０３の厚さから算出した設計値となるようにできれば、凹部１２１の周りに接着剤吸収窪み１２３が設けられていない部分が存在していてもよい。この場合、複数の接着剤吸収窪み１２３を設けるようにすることもできる。なお、凹部１２１を完全に囲むとは、凹部１２１に流路等が接続されている場合は、流路部分を除いた凹部１２１の周囲を囲むことを意味する。

第１の基板１０１は、平板であり光の減衰及び散乱が生じにくい光学基板とすることができる。第１の基板１０１は、少なくとも測定ウェル１１０における検出に用いる光の波長において透明で、光の吸収が生じにくい材料により形成されていることが好ましい。具体的に、ガラス又は樹脂材料により形成することができる。樹脂材料としては、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、エチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、不飽和ポリエステル、フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリカーボネート、アセタール樹脂、ポリアミド、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、スチレン・アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル・ブタジエンスチレン共重合体、シリコーン樹脂、ポリフェニレンオキサイド及びポリスルホン等を用いることができる。

第１の基板１０１の表面は、測定する検体に応じた種々の処理がされていてもよい。例えば、赤血球を検体とする場合には表面を親水化するコーティングや自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）処理（シランカップリング処理、ホスホン酸誘導体処理）又はプラズマ処理等をすることができる。また、第１の基板１０１の表面には、反射膜に覆われたトラッキング溝を設けることができる。トラッキング溝は同心円状としたり、らせん状としたりすることができる。トラッキング溝を設けることにより、測定用プレートの全体を走査することが容易となる。

第２の基板１０２は、必要とする深さの凹部１２１を形成できる厚さの基板とすることができる。第２の基板１０２は、透明の材料により形成することができるが、測定ウェル１１０における検出を第１の基板１０１側だけで行う場合には不透明な材料により形成することができる。第２の基板１０２が透明である場合には、ガラス又は樹脂材料により形成することができる。樹脂材料としては、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、エチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、不飽和ポリエステル、フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリカーボネート、アセタール樹脂、ポリアミド、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、スチレン・アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル・ブタジエンスチレン共重合体、シリコーン樹脂、ポリフェニレンオキサイド及びポリスルホン等を用いることができる。第２の基板１０２が不透明である場合には、シリコン、金属又は不透明な樹脂材料等により形成することができる。

第２の基板１０２は、複数の部材が組み合わされて形成されていてもよい。例えば、図５に示すように、平板部材１２５と、開口部を有する部材１２６とを貼り合わせることにより凹部１２１を有する基板とすることができる。この場合には、平板部材１２５と開口部を有する部材１２６とを貼り合わせる際に、凹部１２１内に接着剤１２７がはみ出さないように、開口部を有する部材１２６の平板部材１２５と貼り合わせる側にも接着剤吸収窪み１２８を設けることができる。

凹部１２１の内部は、測定する検体に応じた種々の処理がされていてもよい。例えば、赤血球を検体とする場合には表面を親水化するコーティングや自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）処理（シランカップリング処理、ホスホン酸誘導体処理）又はプラズマ処理等をすることができる。

接着剤層１０３は、第１の基板１０１と第２の基板１０２とを接着できる接着剤により形成される。接着剤は、透明で測定ウェル１１０に導入する液体試料の屈折率とできるだけ近いものが好ましい。熱可塑性樹脂を主成分とする接着剤又は光架橋性の樹脂を主成分とする接着剤等を用いることができる。特に、光架橋性の接着剤を用いて、硬化を促進する光源にLED等の熱エネルギーのかからない方法を選択することにより、基板に歪み等が生じ、測定ウェルの光学特性が劣化するおそれを回避することができる。

また、蛍光による検出を行う場合には、励起波長において、自家蛍光を持たず、また励起波長の吸収が少ない接着剤が望まれる。接着剤が発する自家蛍光は蛍光検出のノイズとなる。自家蛍光の強度に関しては、接着剤が塗布されていない場合の自家蛍光のレベルに対して、２倍以下が望ましい。

さらに、接着剤の励起波長の吸収が大きいと、反射光の強度が変化することにより、光学的な走査に対して不安定性をもたらす。励起波長の吸収率に関しては、２０％以下が望ましい。

第１の基板１０１は、比較的薄い平板であるため、表面の凹凸が小さく平滑な基板を得ることができる。第２の基板１０２は、比較的厚く、凹部１２１を形成するため、一般的な成型精度により成形した場合、数十μｍ以上の反り及び局所的なひけが生じる。また、金型や成型の条件、樹脂の種類によっては、数μｍ以上の凹凸が接着面の表面に存在する。液漏れ等が生じないように、第１の基板１０１と第２の基板１０２とを接着するためには、接着剤層１０３の厚さを、第２の基板１０２の表面に存在する凹凸よりも大きくすることが好ましい。例えば、接着剤層１０３は、１０〜２００μｍ程度以上の厚さにすることが好ましい。

本実施形態の測定用プレート１００は、図１に示すように、円盤状で、複数の測定ウェル１１０が円周上に配置されている構成とすることができる。このようにすれば多検体を一度に測定することができる。図１には、１つの測定用プレート１００に８個の測定ウェル１１０が設けられている例を示しているが、測定ウェル１１０の数は適宜変更することができる。

また、測定ウェル１１０の中に、突起や壁、凹凸等を設けても良い。その場合、第２の基板１０２に突起や壁などのパターンを形成すればよい。第２の基板１０２に形成した壁部を第１の基板１０１に接着させる場合においては、壁部の測定ウェル１１０と接する面に接着剤吸収窪み１２３を設けることにより、接着剤のはみ出しを抑える効果を得ることができる。

測定用プレート１００が円盤状である場合には、第１の基板１０１の表面にらせん状又は同心円状のトラック溝を設けることができる。トラック溝を設けることにより、検出位置を特定することが容易にできる。従って、測定用プレート１００を回転させながら検出を行うことにより、測定用プレート１００の全体をスキャンして、測定用プレート１００に含まれる各測定ウェル１１０をもれなく測定することが可能となる。

測定用プレート１００が円盤状である場合には、検体の注入孔を中心側に設けることにより、検体を含む液体試料が遠心力によって測定ウェル１１０内に拡がるようにすることができる。この際に、液体試料がフィルター等を通過して測定ウェル１１０内に流れ込むようにすることもできる。例えば、赤血球と白血球とを分離するフィルターを通過させるようにして、白血球を除去すれば、マラリア感染赤血球の測定が容易となる。なお、測定ウェル１１０は、毛管現象を利用したマイクロチャネルとすることもできる。

本実施形態の測定用プレート１００は、例えば以下のようにして製造することができる。まず、第１の基板１０１と、測定ウェル１１０となる凹部を有する第２の基板１０２とを準備する。準備した第２の基板１０２の接着面１２２に接着剤を塗布する。接着剤は所定量をできるだけ均一に塗布することが好ましい。接着剤の塗布は、スクリーン印刷、スプレー塗布、ブラシ塗布、ロールスプレッダ、フローコーター等を用いて行うことができる。その中でもスクリーン印刷は、簡易に塗布したい面のみに均一に接着剤を塗布することが可能であるため、望ましい工法である。

また、スクリーン印刷を用いて、接着剤を塗布する際に、接着面を基準として、測定ウェル１１０から所定の距離だけ内側に接着剤を塗布することにより、より大きな接着剤はみだし防止効果を得ることができる。

次に、接着剤を塗布した第２の基板１０２と第１の基板１０１とを重ね合わせ、所定の圧力を加える。その後、接着剤を硬化させることにより測定用プレート１００が得られる。加圧した際に、接着剤が押し拡げられるが、接着剤吸収窪み１２３が設けられているため、測定ウェル１１０内への接着剤の侵入を抑えることができる。

第１の基板１０１と第２の基板１０２とを貼り合わせる前に、第１の基板１０１及び第２の基板１０２の表面にコーティングを行ったり、試薬等を担持させたりすることができる。また、接着剤を塗布する前に、接着面１２２にプライマー処理をすることもできる。

図２の場合、接着剤吸収窪み１２３の凹部１２１に近い接着面１２２の部分に疎水性の処理を施すことにより、接着剤が接着剤吸収窪み１２３に留まりやすくなる。そのため、より接着剤が漏れにくい構造となる。図３の場合には、測定ウェル１１０と接着剤吸収窪み１２３の間の接着面１２２の部分に疎水性の処理を施すことにより、同様の効果が得られる。また、図３の場合に、測定ウェル１１０と接着剤吸収窪み１２３の間の部分に所定の高さ以上の壁部を設けてもよい。これにより、さらに測定ウェル１１０に接着剤がはみ出しにくくなる。

本実施形態の測定用プレート１００は、血球細胞、組織細胞及び細菌等の微生物細胞等の分析に用いることができる。検体が細胞である場合には、凹部１２１の高さは、検体である細胞よりも高くし、接着剤吸収窪み１２３の高さは、検体である細胞よりも低くすることが好ましい。このようにすれば、接着剤吸収窪み１２３内に検体が侵入することを防ぐことができる。なお、検体は細胞に限らず、抗体、酵素、その他のタンパク質、抗原、又は糖などの生体成分とすることができる。

測定ウェル１１０における検出は、例えば、検体に蛍光色素による標識を行い、第１の基板１０１側から励起光を入射させ、第１の基板１０１側へ出射した蛍光光の強度を測定することにより行うことができる。また、検体に吸収色素による標識を行い、第１の基板１０１側から光を入射させ、その反射光の強度を測定したり、第１の基板１０１側から第２の基板１０２側へ透過した光の強度を測定したりすることもできる。

本実施形態の測定用プレート１００は、測定ウェル１１０内への接着剤のはみ出しを抑えることができるため、測定ウェル１１０内にはみ出した接着剤による、測定感度及び測定精度の低下が生じにくい。

本実施形態において、分析プレートが円盤状であり、複数の測定ウェルが円周上に配置されている例を示した。分析プレートは円盤状に限らず、方形状等とすることもできる。また、分析プレートに測定ウェルが１つだけ設けられている構成とすることもできる。

第１の基板が下側になるようにした例を示したが、第２の基板が下側になるようにすることもできる。本実施形態において、測定用プレートに、測定ウェルだけが設けられている例を示したが、測定ウェルだけでなく、試薬の貯留を行うチャンバ、試薬と液体試料との混合を行うチャンバ、及び液体試料移送用の流路等を必要に応じて設けることができる。

本開示の測定用プレートは、測定ウェルへの接着剤のはみ出しを生じにくくすることができ、臨床検査等に用いる測定用プレートとして有用である。

１００ 測定用プレート
１０１ 第１の基板
１０２ 第２の基板
１０３ 接着剤層
１１０ 測定ウェル
１２１ 凹部
１２２ 接着面
１２３ 接着剤吸収窪み
１２４ 対向面
１２５ 平板部材
１２６ 開口部を有する部材
１２７ 接着剤
１２８ 接着剤吸収窪み

Claims (8)

1. 第１の基板と、前記第１の基板と対向して設けられると共に凹部を有する第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられた接着剤層とを備え、
   前記第１の基板と、前記第２の基板の凹部とは、液体試料が注入されてその光学的特性を測定する測定ウェルを構成し、
   前記第２の基板は、前記接着剤層と接する接着面に接着剤を溜める接着剤吸収窪みを有し、
   前記接着剤吸収窪みは、前記測定ウェルと前記接着面との間に設けられる、測定用プレート。
2. 前記接着剤吸収窪みの体積の合計は、前記接着剤層の体積の１０％以下である、請求項１に記載の測定用プレート。
3. 前記接着剤吸収窪みは、前記凹部と接して設けられている、請求項１又は２に記載の測定用プレート。
4. 前記接着剤吸収窪みは、前記凹部と間隔をおいて設けられている、請求項１又は２に記載の測定用プレート。
5. 前記接着剤吸収窪みは、前記凹部を囲んでいる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の測定用プレート。
6. 前記第１の基板は、前記第２の基板よりも薄く、前記第２の基板よりも平坦性が高い光学基板である請求項１〜５のいずれか１項に記載の測定用プレート。
7. 前記接着剤層の厚さは、前記接着面の表面に存在する凹凸の高さよりも厚い、請求項１〜６のいずれか１項に記載の測定用プレート。
8. 前記液体試料は細胞を含み、
   前記凹部の高さは前記細胞よりも高く、
   前記接着剤吸収窪みの高さは前記細胞よりも低い、請求項１〜７のいずれか１項に記載の測定用プレート。

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