JP4044163B2 - 液体検知方法および器具 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は微量の液体の有無を光学的手法により検知する方法、その方法に供する器具及びそれらを用いた微量液体定量装置に関する。特に微量の生物学的液体試料を分析に供するのに有用である。
【０００２】
【従来の技術】
液体中の成分分析、特に体液中成分の分析において、簡易に測定できる使い捨て乾式分析器具の利用が普及している。体液の分析は患者または患畜の負担軽減のため、できるだけ少量の試料で行うのが通常であり、生物災害等を防止するため試料を分析器具の流路内に閉じ込めて、ポンプで吸引することにより試料を移動させて流路内で反応や測定を行う方法が用いられている。また、細菌等を含む試料の場合には特に試料を試料受容口等に滴下するピペッティング等の操作回数を少なくすることが望まれている。
【０００３】
従来、液体の検知方法で一般的には、電極を用いて液接触時の導通の変化を検出する方法、超音波を照射して液体の有無を検出する方法、液体の存在、非存在下における静電容量の変化等を検出する方法等がある。しかし、微量の生物学的液体試料を測定するための、厚さの薄い、気密性が高い器具は、その中に電極を構成することは構造的に難しく、又薄層となっている微量の生物学的液体試料を超音波や静電容量の微小変化により検知することは困難であり、試料の移送量を正確に制御することは容易ではなかった。
【０００４】
光学的には、従来光を透過させてその透過率の変化から液体の有無を検出する方法が用いられている。しかし、厚さが０．０５〜０．５ｍｍである流路における薄層の液体の有無を検知するには、その透過率の変化は微弱であり検知できる信号として用いるのは困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の状況に鑑み、微量かつ薄層になっている分析器具での液体の検知を容易に行う方法、該方法に用いる器具、分析器具および微量液体定量装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち本発明は、 少なくとも流路上面より上部部分がガラス、アクリル樹脂、またはポリスチレン樹脂の透明材料により形成され、微量液体が流れる上面が平面である流路を有する成形体であって、
前記流路の法線に対して４２〜６２°の角度で光の入射面および射出面を該成形体外面に形成し、
前記入射面および前記射出面が、前記成形体外面に対して凹状に設けられている、流路内の液体の有無を検知する液体検知部分を有する第１の器具；
少なくとも流路上面より上部部分がガラス、アクリル樹脂、またはポリスチレン樹脂の透明材料により形成され、微量液体が流れる上面が平面である流路を有する成形体であって、
前記流路の法線に対して４２〜６２°の角度で光の入射面および射出面を該成形体外面に形成し、
前記入射面および前記射出面が、前記成形体外面に対して凹状に設けられている、流路内の液体の有無を検知する液体検知部分を有する器具であって、
光の入射面および射出面が成形体外面の同一面に形成され、流路上面が該入射面と該射出面との中間に配置され、かつ該流路上面における反射光が該射出面を透過するように配置されている第２の器具；または
少なくとも流路上面より上部部分がガラス、アクリル樹脂、またはポリスチレン樹脂の透明材料により形成され、微量液体が流れる上面が平面である流路を有する成形体であって、
前記流路の法線に対して４２〜６２°の角度で光の入射面および射出面を該成形体外面に形成し、
前記入射面および前記射出面が、前記成形体外面に対して凹状に設けられている、流路内の液体の有無を検知する液体検知部分を有する器具であって、
光の入射面および射出面が成形体外面の相対する平面に形成され、流路上面が該入射面と該射出面との中間に位置され、かつ該流路上面における透過光が該射出面を透過するように配置されている第３の器具；
のいずれかの液体検知部分を少なくとも１つ有する、試料の光学特性を測定して体液成分分析を行う分析器具であって、試料受容口とポンプ接続口を有し、該試料受容口と該ポンプ接続口の間に少なくとも１つの試料処理室と少なくとも１つの測光室、または少なくとも１つの試料処理室兼測光室を有し、それぞれが少なくとも１つの開閉可能な空気穴を有する流路で結合されている液成分分析器具のいずれかの液体検知部分を少なくとも１つ有する、試料の光学特性を測定して体液成分分析を行う分析器具であって、試料受容口とポンプ接続口を有し、該試料受容口と該ポンプ接続口の間に少なくとも１つの試料処理室と少なくとも１つの測光室、または少なくとも１つの試料処理室兼測光室を有し、それぞれが少なくとも１つの開閉可能な空気穴を有する流路で結合されており、
該試料溜より分岐している空気穴を有する複数の流路と、それぞれの流路に第１の器具、第２の器具、または第３の器具の液体検知部分を有する体液成分分析器具の試料受容口に分析に供する試料を滴下し、試料溜に一旦試料を貯留した後、空気穴を開閉することにより複数の流路を通じて試料を分岐移送せしめ、それぞれ所定の分析を行う体液多項目分析方法である。
前記体液多項目分析方法は、前記体液成分分析器具が、血球分離部分、試料溜、および廃液溜の少なくとも１つを更に備えるのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
一般に、光が屈折率ｎの物質から屈折率ｎ0 の物質に入る時に、入射角をθ、屈折角をθ0 とすれば、ｎｓｉｎθ＝ｎ0 ｓｉｎθ0 という屈折の法則が成立する。光が屈折率の大きなところから屈折率の小さなところにでる場合はｎ＞ｎ0 で、入射角が相当大きくなるとｎｓｉｎθ／ｎ0 ＞１となり、どんな屈折率をとっても上記の法則を満足せず全反射する。この場合の入射角が臨界角である。
例えば、空気に対するガラスの屈折率をｎ／ｎ0 ＝１．５２とすれば、ｎｓｉｎθ／ｎ0 ＝１という条件を満たす角度は約４２°となる。したがってガラスの内部を通ってくる光が空気との境界面にあたる入射角が４２°以上のとき、光は全部ガラスの内部に反射して空気の側に出てこない。この場合反射光の強さを入射光の強さで割った値が反射率であり、この値は一般に入射角と共に増大する。
【００１１】
このように流路が空気で満たされている場合に全反射する角度で光を入射するときに、空気の側にたとえば水が流入すると、（ガラスの屈折率＝１．５２）／（水の屈折率＝１．３３）＝１．１４となり、ｎｓｉｎθ／ｎ0 ＝１を満たす角度は約６２°となるので入射角は全反射せず反射率は減少する。したがって、この反射光の変化を検知することにより流路内の液体の有無を容易に検知することができる。
【００１２】
少なくとも流路上面より上部部分の透明材料はガラス、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂等が用いられるが、その屈折率は約１．５である。一方流路を満たす生物学的液体である血漿の屈折率は約１．３５である。したがって、流路上面へ流路上面の法線に対して４２〜６２°の光を入射し、液体の有無に従って生じる反射光の強度の変化を測定することにより液体の有無を検知できる。この場合、流路より下部の部分は必ずしも透明材料である必要はない。
【００１３】
反射光の強度の変化を測定する代わりに液体の透過光の強度の変化を測定してもよい。透過光の測定を行うときは流路より下部も透明材料で形成されている必要がある。
【００１４】
本発明の、流路内の液体の有無を検知する液体検知機構を有する分析器具は、少なくとも流路上面より上部部分が透明材料により形成されており、微量液体が流れる流路を有する成形体であって、流路上面に対して４２〜６２°の角度で入射面および射出面を成形体外面に形成しているものである。
流路上部は入射面と射出面の中間に配置される。流路上面の反射光を測定するときは、入射面および射出面は成形体外面の同一平面に形成され、流路上面の透過光を測定するときは、入射面および射出面は成形体外面の相対する面に形成される。
【００１５】
入射面または射出面は、その光が透過する面が流路上面に対して４２〜６２°の角度をなすように形成されればよく、その面は成形体外面に対して凹状に設ける。また、入射面および射出面の周囲に黒インク等でマスキングを施すと、成形体内での迷光を防止することができる。
【００１６】
本発明の液体検知部分を体液成分分析器具に設けることにより、微量の生物学的液体を定量的に供給することができる。図１に本発明の第１実施態様である体液成分分析器具の平面図を示す。試料が全血であり、血球を分離して血漿を分析に供する場合を例に示す。この分析器具は試料受容口（１）、血球分離領域（２）、第１空気穴（３）、第２空気穴（４）、液体検知部分（５）、試料処理室兼測光室（６）、ポンプ接続口（７）とそれらを結合している流路（８）より構成されている。試料受容口（１）より全血を供給し、ポンプ接続口（７）より吸引すると血球分離領域（２）で分離された血漿が流路（８）に導き出される。血漿が液体検知部分（５）に到達するのを検知すると、ポンプ接続口（７）は一旦開放されて流路（８）内の減圧が解除される。このとき血漿がほんのわずか試料受容口（１）側に後退する。次に第１空気穴（３）を開口した状態で吸引し、血漿の先端を液体検知部分（５）まで移送する。第１空気穴（３）を閉じ、第２空気穴（４）を開口して吸引すると、第２空気穴（４）から液体検知部分（５）までの間の血漿のみを試料処理室兼測光室（６）に移送し、分析に供することができる。
【００１７】
図２は、本発明の第１実施態様である体液成分分析器具の別の態様の平面図を示す。この体液成分分析器具でも、試料として全血を用い、血球を分離して血漿を分析する場合を例として説明する。この分析器具は試料受容口（１０１）、血球分離領域（１０２）、第１空気穴（１０３）、第２空気穴（１０５）、第１液体検知部分（１０４）、第２液体検知部分（１０６）、試料処理室兼測光室（１０７）、ポンプ接続口（１０８）とそれらを結合している流路（１０９）より構成されている。試料受容口（１０１）より全血を供給し、ポンプ接続口（１０８）より吸引すると血球分離領域（１０２）で分離された血漿が流路（１０９）に導き出される。血漿が第１液体検知部分（１０４）に到達するのを検知すると、第２空気穴（１０５）は一旦開放されて流路（１０９）内の減圧が解除される。このとき流路（１０９）内の血漿がほんのわずか試料受容口（１０１）側に後退する。次に第１空気穴（１０３）を開口し、第２空気穴（１０５）を閉口した状態で吸引し、血漿の先端を第２液体検知部分（１０６）まで移送する。第１空気穴（１０３）を閉口し、第２空気穴（１０５）を開口して吸引すると、第２空気穴（１０５）から第２液体検知部分（１０６）までの間の血漿のみを試料処理室兼測光室（１０７）に移送し、分析に供することができる。
【００１８】
図３は図１および図２の体液成分分析器具の液体検知部分（５、１０４、１０６）の断面図を示す。この場合は成形体が透明材料で作られた上部プレート（１１）および下部プレート（１２）により構成され、流路（８、１０９）が下部プレート（１２）に形成されており、入射面（１４）と射出面（１５）が上部プレート（１１）に形成されている。流路（８、１０９）の法線（１６）に対して４２〜６２°の範囲の入射角（１７）は入射面（１４）を垂直に通過し、流路上面（１３）で反射し、射出面（１５）を垂直に通過し受光器（図示せず）により測光され、その値により流路（８、１０９）内の液体の有無を検知できるようになっている。
【００１９】
図４に示したのは、前記液体検知部分を備えた体液成分分析器具において試料溜を設け、試料溜より分岐している空気穴を有する３つの流路を備えた本発明の第２実施態様の体液成分分析器具である。全血試料の場合を例に説明する。
試料受容口（２０）に供給された全血は第３ポンプ接続口（３５）からの吸引によって血球分離領域（２１）で血球と血漿に分離される。血漿は試料溜（２３）を満たした後、第３液体検知部分（２９）に到達する。そこで一旦第１、第２および第３ポンプ接続口（３３、３４、３５）を開放し大気圧に戻した後、第１空気穴（２２）を開口する。それぞれ分岐した流路（３６、３７、３８）に設けられた第２、第３および第４空気穴（２４、２５、２６）を閉じたままそれぞれのポンプで吸引し、血漿を流路に導入する。血漿は３つの流路をそれぞれに移動し、第１、第２および第３液体検知部分（２７、２８、２９）にて液体の存在が検知されたときに第２、第３および第４空気穴（２４、２５、２６）を開口すると一定量の血漿がそれぞれの流路に計量されたことになる。その後、第１、第２および第３試料処理室兼測光室（３０、３１、３２）において、必要に応じ試料の前処理、反応、測光等を行い種々の体液成分分析が行われる。
【００２０】
以下の表１に図４の体液成分分析器具を用いた血漿の分割採取の具体的なプロセスを示す。
【表１】
血漿の分割採取のプロセス
○：開いている状態
×：閉じている状態
Ｓ：ポンプがポンプ接続口に接続されたまま止まっている状態
Ｍ：ポンプがポンプ接続口に接続されたまま動いている状態
Ｌ：ポンプ接続口を開放して流路内を大気圧に戻す状態
【００２１】
ステップ１で、第１および第２ポンプが、第１および第２ポンプ接続口（３３、３４）に接続されているが、その動作が停止された状態で、第３ポンプ接続口（３５）に接続した第３ポンプを作動し、第１、第２、第３ならびに第４空気穴（２２、２４、２５、２６）を閉止した状態とすると、第３ポンプ接続口（３５）を介しての吸引により液体は、第３流路（３８）を通って第３液体検知部分（２９）まで流れて、ここで液体が検知される。
ステップ２で、第１、第２および第３ポンプ接続口（３３、３４、３５）を第１、第２および第３ポンプから分離して大気に開放して、第１空気穴（２２）を開口して、第３流路（３８）を大気圧とする。
ステップ３で、第１ポンプおよび第２ポンプが第１および第２ポンプ接続口（３３、３４）に接続されているが、その動作が停止された状態で第３ポンプ接続口（３５）に第３ポンプを接続して作動させるとともに、第１空気穴（２２）を開口して液体の先端が第３液体検知部分（２９）まで達するようにする。
ステップ４で、第３液体検知部分（２９）で液体が検知されたら第１空気穴（２２）を閉口して、第４空気穴（２６）を開口する。これにより第４空気穴（２６）から第３液体検知部分（２９）までの液体が、第３試料処理室兼測光室（３２）へ向かう第３流路（３８）に流入する。すなわち定量の液体を第３流路（３８）内の第３試料処理室兼測光室（３２）の直前まで流入させる。第３液体検知部分（２９）が液体を検知しなくなったら第３ポンプの動作を停止する。
ステップ５で、第４空気穴（２６）を閉じ、第１ポンプおよび第３ポンプが第１および第３ポンプ接続口（３３、３５）に接続されているが、その動作が停止された状態で第２ポンプ接続口（３４）に第２ポンプを接続して作動させるとともに、第１空気穴（２２）を開口して液体の先端が第２液体検知部分（２８）まで達するようにする。
ステップ６で、第２液体検知部分（２８）で液体が検知されたら第１空気穴（２２）を閉口して、第３空気穴（２５）を開口する。これにより第３空気穴（２５）から第２液体検知部分（２８）までの液体を第２流路（３７）内の第２試料処理室兼測光室（３１）の直前まで流入させる。第２液体検知部分（２８）が液体を検知しなくなったら第２ポンプの動作を停止する。
ステップ７で、第３空気穴（２５）を閉じ、第２ポンプおよび第３ポンプが第２および第３ポンプ接続口（３４、３５）に接続されているが、その動作が停止された状態で第１ポンプ接続口（３３）に第１ポンプを接続して作動させるとともに、第１空気穴（２２）を開口して液体の先端が第１液体検知部分（２７）まで達するようにする。
ステップ８で、第１液体検知部分（２７）で液体が検知されたら第１空気穴（２２）を閉口して、第２空気穴（２４）を開口する。これにより第２空気穴（２４）から第１液体検知部分（２７）までの液体を第１流路（３６）内の第１試料処理室兼測光室（３０）の直前まで流入させる。第１液体検知部分（２７）が液体を検知しなくなったら第１ポンプの動作を停止する。
ステップ９で、第１、第２および第３ポンプをそれぞれ第１、第２および第３ポンプ接続口（３３、３４、３５）に接続してすべてのポンプを作動させるとともに、第１空気穴（２２）を閉じ、第２、第３および第４空気穴（２４、２５、２６）を開口して第１、第２および第３流路（３６、３７、３８）内の一定量の液体を第１、第２および第３試料処理室兼測光室（３０、３１、３２）に通して反応させ、光学的に測定する。
なお、ステップ１は流路内に血漿を導入するためのステップであり、第１、第２および第３ポンプ接続口（３３、３４、３５）のいずれより吸引を行ってもよい。
【００２２】
図５は、本発明の第２実施態様である体液成分分析器具の別の態様の平面図を示す。全血を試料とする場合を例に説明する。
試料受容口（１１９）に供給された全血は第３ポンプ接続口（１３５）からの吸引によって血球分離領域（１２０）で血球と血漿に分離される。血漿は試料溜（１２２）を満たした後、第１液体検知部分（１２３）に到達する。そこで一旦それぞれ分岐した流路（１３６、１３７、１３８）に設けられた第２、第３および第４空気穴（１２４、１２５、１２６）を開口し大気圧に戻した後、第１空気穴（１２１）を開口する。次に第２、第３および第４空気穴（１２４、１２５、１２６）を閉口し、それぞれのポンプで吸引し、血漿を分岐した流路（１３６、１３７、１３８）に導入する。血漿は３つの流路をそれぞれに移動し、第２、第３および第４液体検知部分（１２７、１２８、１２９）にて液体の存在が検知されたときに、第１空気穴（１２１）を開口し、第２、第３および第４空気穴（１２４、１２５、１２６）を開口すると、一定量の血漿がそれぞれの流路（１３６、１３７、１３８）に計量されたことになる。その後、第１、第２および第３試料処理室兼測光室（１３０、１３１、１３２）において、必要に応じて試料の前処理、反応、測光等を行い種々の体液成分分析が行われる。
【００２３】
以下に図５の体液成分分析器具を用いた血漿の分割採取の具体的なプロセスを説明する。
ステップ１で、第１および第２ポンプが第１および第２ポンプ接続口（１３３、１３４）に接続されているが、その作動が停止された状態で第３ポンプ接続口（１３５）に接続した第３ポンプを作動し、第１、第２、第３および第４空気穴（１２１、１２４、１２５、１２６）を閉口した状態とすると、第３ポンプ接続口（１３５）を介しての吸引により液体は第１液体検知部分（１２３）にまで流れて、ここで液体が検知される。この検知により第２、第３および第４空気穴（１２４、１２５、１２６）を開口して流路内を大気圧とする。
ステップ２で、第１空気穴（１２１）を開口し、第１および第２ポンプが第１および第２ポンプ接続口（１３３、１３４）に接続されているが、その作動が停止された状態で第３ポンプ接続口（１３５）に第３ポンプを接続して作動させるとともに、第２、第３および第４空気穴（１２４、１２５、１２６）を閉口した状態で液体の先端が第４液体検知部分（１２９）まで達するようにする。
ステップ３で、第４液体検知部分（１２９）で液体が検知されたら第１空気穴（１２１）を閉口し、第４空気穴（１２６）を開口する。これにより、第４空気穴（１２６）から第４液体検知部分（１２９）までの液体が第３試料処理室兼測光室（１３２）へ向かう第３流路（１３８）に流入する。すなわち、定量の液体を第３流路（１３８）内の第３試料処理室兼測光室（１３２）の直前まで流入される。
ステップ４で、第４空気穴（１２６）を閉口し、第１および第３ポンプが第１および第３ポンプ接続口（１３３、１３５）に接続されているが、その作動が停止された状態で第２ポンプ接続口（１３４）に第２ポンプを接続して作動させるとともに、第１空気穴（１２１）を開口して液体の先端が第３液体検知部分（１２８）まで達するようにする。
ステップ５で、第３液体検知部分（１２８）で液体が検知されたら第１空気穴（１２１）を閉口し、第３空気穴（１２５）を開口する。これにより、第３空気穴（１２５）から第３液体検知部分（１２８）までの液体が第２試料処理室兼測光室（１３１）の直前まで流入する。
ステップ６で、第３空気穴（１２５）を閉口し、第２および第３ポンプが第２および第３ポンプ接続口（１３４、１３５）に接続されているが、その作動が停止された状態で第１ポンプ接続口（１３３）に第１ポンプを接続して作動させるとともに、第１空気穴（１２１）を開口して液体の先端が第２液体検知部分（１２７）まで達するようにする。
ステップ７で、第２液体検知部分（１２７）で液体が検知されたら第１空気穴（１２１）を閉口し、第２空気穴（１２４）を開口する。これにより、第２空気穴（１２４）から第２液体検知部分（１２７）までの液体が第１試料処理室兼測光室（１３０）の直前まで流入する。
ステップ８で、第１、第２および第３ポンプをそれぞれ第１、第２および第３ポンプ接続口（１３３、１３４、１３５）に接続して全てのポンプを作動させるとともに、第２、第３および第４空気穴（１２４、１２５、１２６）を開口して第１、第２および第３流路（１３６、１３７、１３８）の液体を第１、第２および第３試料処理室兼測光室（１３０、１３１、１３２）に通して反応させ、反応終了後に光学的に測定する。
なお、ステップ１は流路内に血漿を導入するためのステップであり、第１、第２および第３ポンプ接続口（１３３、１３４、１３５）のいずれより、およびまたは、これらを組み合わせて同時に吸引を行ってもよい。
【００２４】
【実施例】
以下本発明にかかる液体検出方法を用いた具体例について説明する。
（実施例１） 薄層セルでの光の透過と反射の光量比較
２枚の１．５ｍｍ厚のポリスチレン樹脂で挟まれた深さ０．１ｍｍ、幅１．０ｍｍの流路を有するプレートの流路に液体を流し込み、液体検知部分の受光器の光量変化を調べた。流路上面への入射角が５２°となるようにポリスチレン樹脂の光照射側に入射面を設けた。受光器側にも５２°の角度の反射光が受けられるように射出面を設けた。入射面および射出面は縦１ｍｍ、幅０．６ｍｍとなるように形成した。光源はエピテックス社製発光ダイオードＬ６３０、受光器は東芝製ホトトランジスタＴＰＳ６１３Ｃを使用した。流路内での送液速度が０．３μｌ／秒となるように制御した。受光器の出力を変換しレコーダに記録させたものを図６に示す。時間の変化を表すＸ軸は１目盛りが１秒に相当する。
図６より、液体のないときは３．２５ボルトを示しているが液体が流路に流れてくると電圧は急激に減少し、液体が流路を満たしたときには０．１９ボルトにまで下がっているのが分かる。これは流路内への液体の侵入にともなって流路上面での受光器への反射光が減少し、流路が液体で満たされてしまうと反射光がほとんどなくなることを示している。
これより、液体の有無を検知するレベルを例えば１ボルトに設定すると、１ボルト以下なら液体は液体検知部分を満たしており、１ボルト以上であれば液体が液体検知部分にないことを知ることができる。また、液体の有無を検知するレベルを例えば１ボルトと２ボルトの２点に設定すると、液体が液体検知部分を満たしていない状態、液体が液体検知部分に到達した瞬間、液体が液体検知部分を満たしている状態のいずれかの状態であるかを知ることができる。
【００２５】
（実施例２） 複数の流路を有する分析器具による測定
図４に示した本発明の体液成分分析器具を用いて前述の各作動ステップに従って試料の分割定量を行った。血球分離領域（２１）には非対称な孔径を有するメンブレンフィルター（１０ｍｍ×１０ｍｍ）をフィルターの周囲から血球が漏れないように周縁部で押さえて装着した。第１、第２および第３試料処理室兼測光室（３０、３１、３２）には食用色素青色１号０．５ｇ／ｌ（０．０５％トリトンＸ−４０５水溶液）１．５μｌを試薬として滴下乾燥した。
流路全体の高さは０．１ｍｍ、流路の幅は１ｍｍ、試料溜（２３）の体積は５μｌ、試料処理室兼測光室の幅は３ｍｍで、第２、第３および第４空気穴（２４、２５、２６）から第１、第２および第３液体検知部分（２７、２８、２９）までの距離はそれぞれ１５ｍｍとした。
血液２０μｌを試料受容口（２０）に滴下し、第３ポンプ接続口（３５）以外の全ての空気穴およびポンプ接続口が閉じている状態（ステップ１）で第３ポンプ接続口（３５）より吸引すると内部の圧力が低下し、血漿が流路、試料溜（２３）を次々と満たし第３液体検知部分（２９）に到達した。次にステップ２から９までの操作を行い、第１、第２および第３試料処理室兼測光室（３０、３１、３２）内の食用青色色素を溶解させ、青色色素の吸光度を６３０ｎｍの波長で測定した。空気穴は機械側に設けられたゴム板をソレノイドで駆動させて開閉し、ポンプ接続口はポンプ接続口とポンプとの間に大気への通路の開放機構を設け、開閉した。同じ実験を５回行った。結果を以下の表２に示す。
【表２】
複数流路を持つ分析器具での吸光度測定
表２より、各実験においてそれぞれ第１、第２および第３試料処理室兼測光室（３０、３１、３２）の試料濃度がほぼ同じであり、複数流路（３６、３７、３８）のそれぞれを通じて一定量の試料が送液できたことがわかる。
【００２６】
（比較例） 垂直方向での液検知
実施例１と同様な実験を、流路に対して垂直に光を照射し、透過した光を測定することによって行った。その結果、液体が液体検知部分を満たしても受光器の値は３．２ボルトの出力のままで変化せず液の有無を検知できるだけの信号が得られなかった。これは垂直に入った光がそのまま透過し、受光器でキャッチできる光量がほとんど変化しないためである。
【００２７】
【発明の効果】
本発明により、微量かつ薄層になっている分析器具での液体の検知を容易に行う方法、その方法に用いる器具、分析器具および微量液体定量装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施態様の体液成分分析器具の平面図
【図２】本発明の第１実施態様の別の態様の体液成分分析器具の平面図
【図３】図１および図２の体液成分分析器具のＡ−Ａ断面図
【図４】複数の流路を持つ本発明の第２実施態様の体液成分分析器具の平面図
【図５】本発明の第２実施態様の別の態様の体液成分分析器具の平面図
【図６】液体検知時の電圧変化を示す図
【符号の説明】
１、１０１ 試料受容口
２、１０２ 血球分離領域
３、１０３ 第１空気穴
４、１０５ 第２空気穴
５ 液体検知部分
６、１０７ 試料処理室兼測光室
７、１０８ ポンプ接続口
８、１０９ 流路
９、１１０ 試薬
１０、１１１ 測光部
１１ 上部プレート
１２ 下部プレート
１３ 流路上部
１４ 入射面
１５ 射出面
１６ 流路上面の法線
１７ 入射角
２０、１１９ 試料受容口
２１、１２０ 血球分離領域
２２、１２１ 第１空気穴
２３、１２２ 試料溜
２４、１２４ 第２空気穴
２５、１２５ 第３空気穴
２６、１２６ 第４空気穴
２７、１２３ 第１液体検知部分
２８、１２７ 第２液体検知部分
２９、１２８ 第３液体検知部分
３０、１３０ 第１試料処理室兼測光室
３１、１３１ 第２試料処理室兼測光室
３２、１３２ 第３試料処理室兼測光室
３３、１３３ 第１ポンプ接続口
３４、１３４ 第２ポンプ接続口
３５、１３５ 第３ポンプ接続口
３６、１３６ 第１流路
３７、１３７ 第２流路
３８、１３８ 第３流路
１０４ 第１液体検知部分
１０６ 第２液体検知部分
１２９ 第４液体検知部分
【発明の属する技術分野】
本発明は微量の液体の有無を光学的手法により検知する方法、その方法に供する器具及びそれらを用いた微量液体定量装置に関する。特に微量の生物学的液体試料を分析に供するのに有用である。
【０００２】
【従来の技術】
液体中の成分分析、特に体液中成分の分析において、簡易に測定できる使い捨て乾式分析器具の利用が普及している。体液の分析は患者または患畜の負担軽減のため、できるだけ少量の試料で行うのが通常であり、生物災害等を防止するため試料を分析器具の流路内に閉じ込めて、ポンプで吸引することにより試料を移動させて流路内で反応や測定を行う方法が用いられている。また、細菌等を含む試料の場合には特に試料を試料受容口等に滴下するピペッティング等の操作回数を少なくすることが望まれている。
【０００３】
従来、液体の検知方法で一般的には、電極を用いて液接触時の導通の変化を検出する方法、超音波を照射して液体の有無を検出する方法、液体の存在、非存在下における静電容量の変化等を検出する方法等がある。しかし、微量の生物学的液体試料を測定するための、厚さの薄い、気密性が高い器具は、その中に電極を構成することは構造的に難しく、又薄層となっている微量の生物学的液体試料を超音波や静電容量の微小変化により検知することは困難であり、試料の移送量を正確に制御することは容易ではなかった。
【０００４】
光学的には、従来光を透過させてその透過率の変化から液体の有無を検出する方法が用いられている。しかし、厚さが０．０５〜０．５ｍｍである流路における薄層の液体の有無を検知するには、その透過率の変化は微弱であり検知できる信号として用いるのは困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の状況に鑑み、微量かつ薄層になっている分析器具での液体の検知を容易に行う方法、該方法に用いる器具、分析器具および微量液体定量装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち本発明は、 少なくとも流路上面より上部部分がガラス、アクリル樹脂、またはポリスチレン樹脂の透明材料により形成され、微量液体が流れる上面が平面である流路を有する成形体であって、
前記流路の法線に対して４２〜６２°の角度で光の入射面および射出面を該成形体外面に形成し、
前記入射面および前記射出面が、前記成形体外面に対して凹状に設けられている、流路内の液体の有無を検知する液体検知部分を有する第１の器具；
少なくとも流路上面より上部部分がガラス、アクリル樹脂、またはポリスチレン樹脂の透明材料により形成され、微量液体が流れる上面が平面である流路を有する成形体であって、
前記流路の法線に対して４２〜６２°の角度で光の入射面および射出面を該成形体外面に形成し、
前記入射面および前記射出面が、前記成形体外面に対して凹状に設けられている、流路内の液体の有無を検知する液体検知部分を有する器具であって、
光の入射面および射出面が成形体外面の同一面に形成され、流路上面が該入射面と該射出面との中間に配置され、かつ該流路上面における反射光が該射出面を透過するように配置されている第２の器具；または
少なくとも流路上面より上部部分がガラス、アクリル樹脂、またはポリスチレン樹脂の透明材料により形成され、微量液体が流れる上面が平面である流路を有する成形体であって、
前記流路の法線に対して４２〜６２°の角度で光の入射面および射出面を該成形体外面に形成し、
前記入射面および前記射出面が、前記成形体外面に対して凹状に設けられている、流路内の液体の有無を検知する液体検知部分を有する器具であって、
光の入射面および射出面が成形体外面の相対する平面に形成され、流路上面が該入射面と該射出面との中間に位置され、かつ該流路上面における透過光が該射出面を透過するように配置されている第３の器具；
のいずれかの液体検知部分を少なくとも１つ有する、試料の光学特性を測定して体液成分分析を行う分析器具であって、試料受容口とポンプ接続口を有し、該試料受容口と該ポンプ接続口の間に少なくとも１つの試料処理室と少なくとも１つの測光室、または少なくとも１つの試料処理室兼測光室を有し、それぞれが少なくとも１つの開閉可能な空気穴を有する流路で結合されている液成分分析器具のいずれかの液体検知部分を少なくとも１つ有する、試料の光学特性を測定して体液成分分析を行う分析器具であって、試料受容口とポンプ接続口を有し、該試料受容口と該ポンプ接続口の間に少なくとも１つの試料処理室と少なくとも１つの測光室、または少なくとも１つの試料処理室兼測光室を有し、それぞれが少なくとも１つの開閉可能な空気穴を有する流路で結合されており、
該試料溜より分岐している空気穴を有する複数の流路と、それぞれの流路に第１の器具、第２の器具、または第３の器具の液体検知部分を有する体液成分分析器具の試料受容口に分析に供する試料を滴下し、試料溜に一旦試料を貯留した後、空気穴を開閉することにより複数の流路を通じて試料を分岐移送せしめ、それぞれ所定の分析を行う体液多項目分析方法である。
前記体液多項目分析方法は、前記体液成分分析器具が、血球分離部分、試料溜、および廃液溜の少なくとも１つを更に備えるのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
一般に、光が屈折率ｎの物質から屈折率ｎ0 の物質に入る時に、入射角をθ、屈折角をθ0 とすれば、ｎｓｉｎθ＝ｎ0 ｓｉｎθ0 という屈折の法則が成立する。光が屈折率の大きなところから屈折率の小さなところにでる場合はｎ＞ｎ0 で、入射角が相当大きくなるとｎｓｉｎθ／ｎ0 ＞１となり、どんな屈折率をとっても上記の法則を満足せず全反射する。この場合の入射角が臨界角である。
例えば、空気に対するガラスの屈折率をｎ／ｎ0 ＝１．５２とすれば、ｎｓｉｎθ／ｎ0 ＝１という条件を満たす角度は約４２°となる。したがってガラスの内部を通ってくる光が空気との境界面にあたる入射角が４２°以上のとき、光は全部ガラスの内部に反射して空気の側に出てこない。この場合反射光の強さを入射光の強さで割った値が反射率であり、この値は一般に入射角と共に増大する。
【００１１】
このように流路が空気で満たされている場合に全反射する角度で光を入射するときに、空気の側にたとえば水が流入すると、（ガラスの屈折率＝１．５２）／（水の屈折率＝１．３３）＝１．１４となり、ｎｓｉｎθ／ｎ0 ＝１を満たす角度は約６２°となるので入射角は全反射せず反射率は減少する。したがって、この反射光の変化を検知することにより流路内の液体の有無を容易に検知することができる。
【００１２】
少なくとも流路上面より上部部分の透明材料はガラス、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂等が用いられるが、その屈折率は約１．５である。一方流路を満たす生物学的液体である血漿の屈折率は約１．３５である。したがって、流路上面へ流路上面の法線に対して４２〜６２°の光を入射し、液体の有無に従って生じる反射光の強度の変化を測定することにより液体の有無を検知できる。この場合、流路より下部の部分は必ずしも透明材料である必要はない。
【００１３】
反射光の強度の変化を測定する代わりに液体の透過光の強度の変化を測定してもよい。透過光の測定を行うときは流路より下部も透明材料で形成されている必要がある。
【００１４】
本発明の、流路内の液体の有無を検知する液体検知機構を有する分析器具は、少なくとも流路上面より上部部分が透明材料により形成されており、微量液体が流れる流路を有する成形体であって、流路上面に対して４２〜６２°の角度で入射面および射出面を成形体外面に形成しているものである。
流路上部は入射面と射出面の中間に配置される。流路上面の反射光を測定するときは、入射面および射出面は成形体外面の同一平面に形成され、流路上面の透過光を測定するときは、入射面および射出面は成形体外面の相対する面に形成される。
【００１５】
入射面または射出面は、その光が透過する面が流路上面に対して４２〜６２°の角度をなすように形成されればよく、その面は成形体外面に対して凹状に設ける。また、入射面および射出面の周囲に黒インク等でマスキングを施すと、成形体内での迷光を防止することができる。
【００１６】
本発明の液体検知部分を体液成分分析器具に設けることにより、微量の生物学的液体を定量的に供給することができる。図１に本発明の第１実施態様である体液成分分析器具の平面図を示す。試料が全血であり、血球を分離して血漿を分析に供する場合を例に示す。この分析器具は試料受容口（１）、血球分離領域（２）、第１空気穴（３）、第２空気穴（４）、液体検知部分（５）、試料処理室兼測光室（６）、ポンプ接続口（７）とそれらを結合している流路（８）より構成されている。試料受容口（１）より全血を供給し、ポンプ接続口（７）より吸引すると血球分離領域（２）で分離された血漿が流路（８）に導き出される。血漿が液体検知部分（５）に到達するのを検知すると、ポンプ接続口（７）は一旦開放されて流路（８）内の減圧が解除される。このとき血漿がほんのわずか試料受容口（１）側に後退する。次に第１空気穴（３）を開口した状態で吸引し、血漿の先端を液体検知部分（５）まで移送する。第１空気穴（３）を閉じ、第２空気穴（４）を開口して吸引すると、第２空気穴（４）から液体検知部分（５）までの間の血漿のみを試料処理室兼測光室（６）に移送し、分析に供することができる。
【００１７】
図２は、本発明の第１実施態様である体液成分分析器具の別の態様の平面図を示す。この体液成分分析器具でも、試料として全血を用い、血球を分離して血漿を分析する場合を例として説明する。この分析器具は試料受容口（１０１）、血球分離領域（１０２）、第１空気穴（１０３）、第２空気穴（１０５）、第１液体検知部分（１０４）、第２液体検知部分（１０６）、試料処理室兼測光室（１０７）、ポンプ接続口（１０８）とそれらを結合している流路（１０９）より構成されている。試料受容口（１０１）より全血を供給し、ポンプ接続口（１０８）より吸引すると血球分離領域（１０２）で分離された血漿が流路（１０９）に導き出される。血漿が第１液体検知部分（１０４）に到達するのを検知すると、第２空気穴（１０５）は一旦開放されて流路（１０９）内の減圧が解除される。このとき流路（１０９）内の血漿がほんのわずか試料受容口（１０１）側に後退する。次に第１空気穴（１０３）を開口し、第２空気穴（１０５）を閉口した状態で吸引し、血漿の先端を第２液体検知部分（１０６）まで移送する。第１空気穴（１０３）を閉口し、第２空気穴（１０５）を開口して吸引すると、第２空気穴（１０５）から第２液体検知部分（１０６）までの間の血漿のみを試料処理室兼測光室（１０７）に移送し、分析に供することができる。
【００１８】
図３は図１および図２の体液成分分析器具の液体検知部分（５、１０４、１０６）の断面図を示す。この場合は成形体が透明材料で作られた上部プレート（１１）および下部プレート（１２）により構成され、流路（８、１０９）が下部プレート（１２）に形成されており、入射面（１４）と射出面（１５）が上部プレート（１１）に形成されている。流路（８、１０９）の法線（１６）に対して４２〜６２°の範囲の入射角（１７）は入射面（１４）を垂直に通過し、流路上面（１３）で反射し、射出面（１５）を垂直に通過し受光器（図示せず）により測光され、その値により流路（８、１０９）内の液体の有無を検知できるようになっている。
【００１９】
図４に示したのは、前記液体検知部分を備えた体液成分分析器具において試料溜を設け、試料溜より分岐している空気穴を有する３つの流路を備えた本発明の第２実施態様の体液成分分析器具である。全血試料の場合を例に説明する。
試料受容口（２０）に供給された全血は第３ポンプ接続口（３５）からの吸引によって血球分離領域（２１）で血球と血漿に分離される。血漿は試料溜（２３）を満たした後、第３液体検知部分（２９）に到達する。そこで一旦第１、第２および第３ポンプ接続口（３３、３４、３５）を開放し大気圧に戻した後、第１空気穴（２２）を開口する。それぞれ分岐した流路（３６、３７、３８）に設けられた第２、第３および第４空気穴（２４、２５、２６）を閉じたままそれぞれのポンプで吸引し、血漿を流路に導入する。血漿は３つの流路をそれぞれに移動し、第１、第２および第３液体検知部分（２７、２８、２９）にて液体の存在が検知されたときに第２、第３および第４空気穴（２４、２５、２６）を開口すると一定量の血漿がそれぞれの流路に計量されたことになる。その後、第１、第２および第３試料処理室兼測光室（３０、３１、３２）において、必要に応じ試料の前処理、反応、測光等を行い種々の体液成分分析が行われる。
【００２０】
以下の表１に図４の体液成分分析器具を用いた血漿の分割採取の具体的なプロセスを示す。
【表１】
血漿の分割採取のプロセス
×：閉じている状態
Ｓ：ポンプがポンプ接続口に接続されたまま止まっている状態
Ｍ：ポンプがポンプ接続口に接続されたまま動いている状態
Ｌ：ポンプ接続口を開放して流路内を大気圧に戻す状態
【００２１】
ステップ１で、第１および第２ポンプが、第１および第２ポンプ接続口（３３、３４）に接続されているが、その動作が停止された状態で、第３ポンプ接続口（３５）に接続した第３ポンプを作動し、第１、第２、第３ならびに第４空気穴（２２、２４、２５、２６）を閉止した状態とすると、第３ポンプ接続口（３５）を介しての吸引により液体は、第３流路（３８）を通って第３液体検知部分（２９）まで流れて、ここで液体が検知される。
ステップ２で、第１、第２および第３ポンプ接続口（３３、３４、３５）を第１、第２および第３ポンプから分離して大気に開放して、第１空気穴（２２）を開口して、第３流路（３８）を大気圧とする。
ステップ３で、第１ポンプおよび第２ポンプが第１および第２ポンプ接続口（３３、３４）に接続されているが、その動作が停止された状態で第３ポンプ接続口（３５）に第３ポンプを接続して作動させるとともに、第１空気穴（２２）を開口して液体の先端が第３液体検知部分（２９）まで達するようにする。
ステップ４で、第３液体検知部分（２９）で液体が検知されたら第１空気穴（２２）を閉口して、第４空気穴（２６）を開口する。これにより第４空気穴（２６）から第３液体検知部分（２９）までの液体が、第３試料処理室兼測光室（３２）へ向かう第３流路（３８）に流入する。すなわち定量の液体を第３流路（３８）内の第３試料処理室兼測光室（３２）の直前まで流入させる。第３液体検知部分（２９）が液体を検知しなくなったら第３ポンプの動作を停止する。
ステップ５で、第４空気穴（２６）を閉じ、第１ポンプおよび第３ポンプが第１および第３ポンプ接続口（３３、３５）に接続されているが、その動作が停止された状態で第２ポンプ接続口（３４）に第２ポンプを接続して作動させるとともに、第１空気穴（２２）を開口して液体の先端が第２液体検知部分（２８）まで達するようにする。
ステップ６で、第２液体検知部分（２８）で液体が検知されたら第１空気穴（２２）を閉口して、第３空気穴（２５）を開口する。これにより第３空気穴（２５）から第２液体検知部分（２８）までの液体を第２流路（３７）内の第２試料処理室兼測光室（３１）の直前まで流入させる。第２液体検知部分（２８）が液体を検知しなくなったら第２ポンプの動作を停止する。
ステップ７で、第３空気穴（２５）を閉じ、第２ポンプおよび第３ポンプが第２および第３ポンプ接続口（３４、３５）に接続されているが、その動作が停止された状態で第１ポンプ接続口（３３）に第１ポンプを接続して作動させるとともに、第１空気穴（２２）を開口して液体の先端が第１液体検知部分（２７）まで達するようにする。
ステップ８で、第１液体検知部分（２７）で液体が検知されたら第１空気穴（２２）を閉口して、第２空気穴（２４）を開口する。これにより第２空気穴（２４）から第１液体検知部分（２７）までの液体を第１流路（３６）内の第１試料処理室兼測光室（３０）の直前まで流入させる。第１液体検知部分（２７）が液体を検知しなくなったら第１ポンプの動作を停止する。
ステップ９で、第１、第２および第３ポンプをそれぞれ第１、第２および第３ポンプ接続口（３３、３４、３５）に接続してすべてのポンプを作動させるとともに、第１空気穴（２２）を閉じ、第２、第３および第４空気穴（２４、２５、２６）を開口して第１、第２および第３流路（３６、３７、３８）内の一定量の液体を第１、第２および第３試料処理室兼測光室（３０、３１、３２）に通して反応させ、光学的に測定する。
なお、ステップ１は流路内に血漿を導入するためのステップであり、第１、第２および第３ポンプ接続口（３３、３４、３５）のいずれより吸引を行ってもよい。
【００２２】
図５は、本発明の第２実施態様である体液成分分析器具の別の態様の平面図を示す。全血を試料とする場合を例に説明する。
試料受容口（１１９）に供給された全血は第３ポンプ接続口（１３５）からの吸引によって血球分離領域（１２０）で血球と血漿に分離される。血漿は試料溜（１２２）を満たした後、第１液体検知部分（１２３）に到達する。そこで一旦それぞれ分岐した流路（１３６、１３７、１３８）に設けられた第２、第３および第４空気穴（１２４、１２５、１２６）を開口し大気圧に戻した後、第１空気穴（１２１）を開口する。次に第２、第３および第４空気穴（１２４、１２５、１２６）を閉口し、それぞれのポンプで吸引し、血漿を分岐した流路（１３６、１３７、１３８）に導入する。血漿は３つの流路をそれぞれに移動し、第２、第３および第４液体検知部分（１２７、１２８、１２９）にて液体の存在が検知されたときに、第１空気穴（１２１）を開口し、第２、第３および第４空気穴（１２４、１２５、１２６）を開口すると、一定量の血漿がそれぞれの流路（１３６、１３７、１３８）に計量されたことになる。その後、第１、第２および第３試料処理室兼測光室（１３０、１３１、１３２）において、必要に応じて試料の前処理、反応、測光等を行い種々の体液成分分析が行われる。
【００２３】
以下に図５の体液成分分析器具を用いた血漿の分割採取の具体的なプロセスを説明する。
ステップ１で、第１および第２ポンプが第１および第２ポンプ接続口（１３３、１３４）に接続されているが、その作動が停止された状態で第３ポンプ接続口（１３５）に接続した第３ポンプを作動し、第１、第２、第３および第４空気穴（１２１、１２４、１２５、１２６）を閉口した状態とすると、第３ポンプ接続口（１３５）を介しての吸引により液体は第１液体検知部分（１２３）にまで流れて、ここで液体が検知される。この検知により第２、第３および第４空気穴（１２４、１２５、１２６）を開口して流路内を大気圧とする。
ステップ２で、第１空気穴（１２１）を開口し、第１および第２ポンプが第１および第２ポンプ接続口（１３３、１３４）に接続されているが、その作動が停止された状態で第３ポンプ接続口（１３５）に第３ポンプを接続して作動させるとともに、第２、第３および第４空気穴（１２４、１２５、１２６）を閉口した状態で液体の先端が第４液体検知部分（１２９）まで達するようにする。
ステップ３で、第４液体検知部分（１２９）で液体が検知されたら第１空気穴（１２１）を閉口し、第４空気穴（１２６）を開口する。これにより、第４空気穴（１２６）から第４液体検知部分（１２９）までの液体が第３試料処理室兼測光室（１３２）へ向かう第３流路（１３８）に流入する。すなわち、定量の液体を第３流路（１３８）内の第３試料処理室兼測光室（１３２）の直前まで流入される。
ステップ４で、第４空気穴（１２６）を閉口し、第１および第３ポンプが第１および第３ポンプ接続口（１３３、１３５）に接続されているが、その作動が停止された状態で第２ポンプ接続口（１３４）に第２ポンプを接続して作動させるとともに、第１空気穴（１２１）を開口して液体の先端が第３液体検知部分（１２８）まで達するようにする。
ステップ５で、第３液体検知部分（１２８）で液体が検知されたら第１空気穴（１２１）を閉口し、第３空気穴（１２５）を開口する。これにより、第３空気穴（１２５）から第３液体検知部分（１２８）までの液体が第２試料処理室兼測光室（１３１）の直前まで流入する。
ステップ６で、第３空気穴（１２５）を閉口し、第２および第３ポンプが第２および第３ポンプ接続口（１３４、１３５）に接続されているが、その作動が停止された状態で第１ポンプ接続口（１３３）に第１ポンプを接続して作動させるとともに、第１空気穴（１２１）を開口して液体の先端が第２液体検知部分（１２７）まで達するようにする。
ステップ７で、第２液体検知部分（１２７）で液体が検知されたら第１空気穴（１２１）を閉口し、第２空気穴（１２４）を開口する。これにより、第２空気穴（１２４）から第２液体検知部分（１２７）までの液体が第１試料処理室兼測光室（１３０）の直前まで流入する。
ステップ８で、第１、第２および第３ポンプをそれぞれ第１、第２および第３ポンプ接続口（１３３、１３４、１３５）に接続して全てのポンプを作動させるとともに、第２、第３および第４空気穴（１２４、１２５、１２６）を開口して第１、第２および第３流路（１３６、１３７、１３８）の液体を第１、第２および第３試料処理室兼測光室（１３０、１３１、１３２）に通して反応させ、反応終了後に光学的に測定する。
なお、ステップ１は流路内に血漿を導入するためのステップであり、第１、第２および第３ポンプ接続口（１３３、１３４、１３５）のいずれより、およびまたは、これらを組み合わせて同時に吸引を行ってもよい。
【００２４】
【実施例】
以下本発明にかかる液体検出方法を用いた具体例について説明する。
（実施例１） 薄層セルでの光の透過と反射の光量比較
２枚の１．５ｍｍ厚のポリスチレン樹脂で挟まれた深さ０．１ｍｍ、幅１．０ｍｍの流路を有するプレートの流路に液体を流し込み、液体検知部分の受光器の光量変化を調べた。流路上面への入射角が５２°となるようにポリスチレン樹脂の光照射側に入射面を設けた。受光器側にも５２°の角度の反射光が受けられるように射出面を設けた。入射面および射出面は縦１ｍｍ、幅０．６ｍｍとなるように形成した。光源はエピテックス社製発光ダイオードＬ６３０、受光器は東芝製ホトトランジスタＴＰＳ６１３Ｃを使用した。流路内での送液速度が０．３μｌ／秒となるように制御した。受光器の出力を変換しレコーダに記録させたものを図６に示す。時間の変化を表すＸ軸は１目盛りが１秒に相当する。
図６より、液体のないときは３．２５ボルトを示しているが液体が流路に流れてくると電圧は急激に減少し、液体が流路を満たしたときには０．１９ボルトにまで下がっているのが分かる。これは流路内への液体の侵入にともなって流路上面での受光器への反射光が減少し、流路が液体で満たされてしまうと反射光がほとんどなくなることを示している。
これより、液体の有無を検知するレベルを例えば１ボルトに設定すると、１ボルト以下なら液体は液体検知部分を満たしており、１ボルト以上であれば液体が液体検知部分にないことを知ることができる。また、液体の有無を検知するレベルを例えば１ボルトと２ボルトの２点に設定すると、液体が液体検知部分を満たしていない状態、液体が液体検知部分に到達した瞬間、液体が液体検知部分を満たしている状態のいずれかの状態であるかを知ることができる。
【００２５】
（実施例２） 複数の流路を有する分析器具による測定
図４に示した本発明の体液成分分析器具を用いて前述の各作動ステップに従って試料の分割定量を行った。血球分離領域（２１）には非対称な孔径を有するメンブレンフィルター（１０ｍｍ×１０ｍｍ）をフィルターの周囲から血球が漏れないように周縁部で押さえて装着した。第１、第２および第３試料処理室兼測光室（３０、３１、３２）には食用色素青色１号０．５ｇ／ｌ（０．０５％トリトンＸ−４０５水溶液）１．５μｌを試薬として滴下乾燥した。
流路全体の高さは０．１ｍｍ、流路の幅は１ｍｍ、試料溜（２３）の体積は５μｌ、試料処理室兼測光室の幅は３ｍｍで、第２、第３および第４空気穴（２４、２５、２６）から第１、第２および第３液体検知部分（２７、２８、２９）までの距離はそれぞれ１５ｍｍとした。
血液２０μｌを試料受容口（２０）に滴下し、第３ポンプ接続口（３５）以外の全ての空気穴およびポンプ接続口が閉じている状態（ステップ１）で第３ポンプ接続口（３５）より吸引すると内部の圧力が低下し、血漿が流路、試料溜（２３）を次々と満たし第３液体検知部分（２９）に到達した。次にステップ２から９までの操作を行い、第１、第２および第３試料処理室兼測光室（３０、３１、３２）内の食用青色色素を溶解させ、青色色素の吸光度を６３０ｎｍの波長で測定した。空気穴は機械側に設けられたゴム板をソレノイドで駆動させて開閉し、ポンプ接続口はポンプ接続口とポンプとの間に大気への通路の開放機構を設け、開閉した。同じ実験を５回行った。結果を以下の表２に示す。
【表２】
複数流路を持つ分析器具での吸光度測定
【００２６】
（比較例） 垂直方向での液検知
実施例１と同様な実験を、流路に対して垂直に光を照射し、透過した光を測定することによって行った。その結果、液体が液体検知部分を満たしても受光器の値は３．２ボルトの出力のままで変化せず液の有無を検知できるだけの信号が得られなかった。これは垂直に入った光がそのまま透過し、受光器でキャッチできる光量がほとんど変化しないためである。
【００２７】
【発明の効果】
本発明により、微量かつ薄層になっている分析器具での液体の検知を容易に行う方法、その方法に用いる器具、分析器具および微量液体定量装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施態様の体液成分分析器具の平面図
【図２】本発明の第１実施態様の別の態様の体液成分分析器具の平面図
【図３】図１および図２の体液成分分析器具のＡ−Ａ断面図
【図４】複数の流路を持つ本発明の第２実施態様の体液成分分析器具の平面図
【図５】本発明の第２実施態様の別の態様の体液成分分析器具の平面図
【図６】液体検知時の電圧変化を示す図
【符号の説明】
１、１０１ 試料受容口
２、１０２ 血球分離領域
３、１０３ 第１空気穴
４、１０５ 第２空気穴
５ 液体検知部分
６、１０７ 試料処理室兼測光室
７、１０８ ポンプ接続口
８、１０９ 流路
９、１１０ 試薬
１０、１１１ 測光部
１１ 上部プレート
１２ 下部プレート
１３ 流路上部
１４ 入射面
１５ 射出面
１６ 流路上面の法線
１７ 入射角
２０、１１９ 試料受容口
２１、１２０ 血球分離領域
２２、１２１ 第１空気穴
２３、１２２ 試料溜
２４、１２４ 第２空気穴
２５、１２５ 第３空気穴
２６、１２６ 第４空気穴
２７、１２３ 第１液体検知部分
２８、１２７ 第２液体検知部分
２９、１２８ 第３液体検知部分
３０、１３０ 第１試料処理室兼測光室
３１、１３１ 第２試料処理室兼測光室
３２、１３２ 第３試料処理室兼測光室
３３、１３３ 第１ポンプ接続口
３４、１３４ 第２ポンプ接続口
３５、１３５ 第３ポンプ接続口
３６、１３６ 第１流路
３７、１３７ 第２流路
３８、１３８ 第３流路
１０４ 第１液体検知部分
１０６ 第２液体検知部分
１２９ 第４液体検知部分
Claims (2)
- 少なくとも流路上面より上部部分がガラス、アクリル樹脂、またはポリスチレン樹脂の透明材料により形成され、微量液体が流れる上面が平面である流路を有する成形体であって、
前記流路の法線に対して４２〜６２°の角度で光の入射面および射出面を該成形体外面に形成し、
前記入射面および前記射出面が、前記成形体外面に対して凹状に設けられている、流路内の液体の有無を検知する液体検知部分を有する第１の器具；
少なくとも流路上面より上部部分がガラス、アクリル樹脂、またはポリスチレン樹脂の透明材料により形成され、微量液体が流れる上面が平面である流路を有する成形体であって、
前記流路の法線に対して４２〜６２°の角度で光の入射面および射出面を該成形体外面に形成し、
前記入射面および前記射出面が、前記成形体外面に対して凹状に設けられている、流路内の液体の有無を検知する液体検知部分を有する器具であって、
光の入射面および射出面が成形体外面の同一面に形成され、流路上面が該入射面と該射出面との中間に配置され、かつ該流路上面における反射光が該射出面を透過するように配置されている第２の器具；または
少なくとも流路上面より上部部分がガラス、アクリル樹脂、またはポリスチレン樹脂の透明材料により形成され、微量液体が流れる上面が平面である流路を有する成形体であって、
前記流路の法線に対して４２〜６２°の角度で光の入射面および射出面を該成形体外面に形成し、
前記入射面および前記射出面が、前記成形体外面に対して凹状に設けられている、流路内の液体の有無を検知する液体検知部分を有する器具であって、
光の入射面および射出面が成形体外面の相対する平面に形成され、流路上面が該入射面と該射出面との中間に位置され、かつ該流路上面における透過光が該射出面を透過するように配置されている第３の器具；
のいずれかの液体検知部分を少なくとも１つ有する、試料の光学特性を測定して体液成分分析を行う分析器具であって、試料受容口とポンプ接続口を有し、該試料受容口と該ポンプ接続口の間に少なくとも１つの試料処理室と少なくとも１つの測光室、または少なくとも１つの試料処理室兼測光室を有し、それぞれが少なくとも１つの開閉可能な空気穴を有する流路で結合されている液成分分析器具のいずれかの液体検知部分を少なくとも１つ有する、試料の光学特性を測定して体液成分分析を行う分析器具であって、試料受容口とポンプ接続口を有し、該試料受容口と該ポンプ接続口の間に少なくとも１つの試料処理室と少なくとも１つの測光室、または少なくとも１つの試料処理室兼測光室を有し、それぞれが少なくとも１つの開閉可能な空気穴を有する流路で結合されており、
該試料溜より分岐している空気穴を有する複数の流路と、それぞれの流路に第１の器具、第２の器具、または第３の器具の液体検知部分を有する体液成分分析器具の試料受容口に分析に供する試料を滴下し、試料溜に一旦試料を貯留した後、空気穴を開閉することにより複数の流路を通じて試料を分岐移送せしめ、それぞれ所定の分析を行う体液多項目分析方法。 - 前記体液成分分析器具が、血球分離部分、試料溜、および廃液溜の少なくとも１つを更に備える請求項１に記載の体液多項目分析方法。
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