JP4917529B2 - 被検液分析用チップ - Google Patents

Description

この発明は、被検液を分析するための被検液分析用チップに関するものである。

従来、被検液を分析するための被検液分析用チップとしては、例えば特許文献１に示すように、チップ側面に設けられた試料導入口（接触口）に手などの被検液提供部位を接触させることにより、その接触口から、毛細管現象により血液を分析部に導入するものがある。

しかしながら、このようなチップでは、シリンジ等を用いて採取した血液を分析することができない。そして、シリンジ等を用いて採取した血液を分析するためには、被検液分析チップの接触口に接触させるために、別の容器に移し替える必要がある。また、左利きのユーザ又は右利きのユーザの一方を対象として構成されており、何れか一方にとって使い勝手の良いものとは言い難い。

一方、特許文献２に示すように、チップ上面に設けられた試料導入口に、シリンジから血液を滴下して、その試料導入口から、毛細管現象により血液を分析部に導入するものがある。

しかしながら、チップ上面に設けられた試料導入口は、滴下される血液が導入され易いように、開口径が大きく形成されており、このような試料導入口に手などの被検液提供部位を接触させて、血液を導入することは難しい。
特開２００６−３０８５６１号公報 特開２００２−２４３７２６号公報

そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、１つの被検液分析用チップにより、被検液提供部位からのサンプリング及びシリンジ等からの滴下によるサンプリングの両方を実現し、さらに、左利きのユーザ及び右利きのユーザに対して使い勝手の良い被検液分析用チップを提供することをその主たる所期課題とするものである。

すなわち本発明に係る被検液分析用チップは、被検液を分析するための被検液分析用チップであって、被検液が滴下される滴下用開口部と、互いに対向する面にそれぞれ設けられ、被検液に接触する第１の接触口及び第２の接触口と、前記被検液を分析するための分析部と、前記第１の接触口、第２の接触口又は滴下用開口部と前記分析部とを連通して、毛細管現象により被検液を分析部に移送する移送路と、を具備することを特徴とする。

このようなものであれば、１つの被検液分析用チップにより、被検液提供部位に接触させることによるサンプリング及びシリンジ等からの滴下によるサンプリングの両方を行うことができる。また、滴下用開口部の他に、互いに対向する面にそれぞれ第１の接触口及び第２の接触口を形成しているので、左利きのユーザ及び右利きのユーザの両方にとって使い勝手を良くすることができる。

具体的な実施の態様としては、前記滴下用開口部は、鉛直上方に開口するものであり、前記第１の接触口及び前記第２の接触口が、鉛直方向と直交する方向に対向する側面にそれぞれ形成されていることが望ましい。

前記移送路の具体的な実施の態様としては、前記移送路が、前記第１の接触口と前記分析部とを連通する第１移送路と、前記第２の接触口と前記分析部とを連通する第２移送路と、前記滴下用開口部と前記分析部とを連通する滴下用移送路とを備えていることが考えられる。

移送路の構成を簡単にするためには、前記第１移送路が、前記第１の接触口及び前記滴下用開口部を連通する第１上流路と、当該第１上流路に連なり、前記滴下用開口部の内側周面に設けられた第１中流路と、当該第１中流路及び前記分析部を連通する第１下流路とからなり、前記第２移送路が、前記第２の接触口及び前記滴下用開口部を連通する第２上流路と、当該第２上流路に連なり、前記滴下用開口部の内側周面に設けられた第２中流路と、当該第２中流路及び前記分析部を連通する第２下流路とからなり、前記滴下用移送路、前記第１下流路及び前記第２下流路が、共通の流路であることが望ましい。

移送路の構成をさらに簡単にするためには、前記第１中流路及び前記第２中流路が、前記滴下用開口部の内側周面に設けられ、毛細管現象により被検液を移送する断面コの字状の部分環状溝により構成されていることが望ましい。

このように本発明によれば、１つの被検液分析用チップにより、被検液提供部位からのサンプリング及びシリンジ等からの滴下によるサンプリングの両方を実現し、さらに、左利きのユーザ及び右利きのユーザに対して使い勝手の良い被検液分析用チップを提供することができる。

次に、本発明に係る被検液分析用チップ１の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、図１は本実施形態に係る被検液分析用チップ１及び濃度測定装置Ｚを示す図、図２は被検液分析用チップ１の斜視図、図３は被検液分析用チップ１の平面図、図４はＡ−Ａ線断面図、図５は部分拡大断面図、図６は被検液分析用チップ１の分解斜視図である。

＜装置構成＞

本実施形態に係る被検液分析用チップ１は、電極センサＺ３を用いた濃度測定装置Ｚに用いられるものである。

濃度測定装置Ｚは、例えば血液中の血糖値を測定するものであり、図１に示すように、被検液分析用チップ１が挿入される挿入口Ｚ１と、当該挿入口Ｚ１に挿入された被検液分析用チップ１の位置決めを行う位置決め機構Ｚ２と、位置決めされた被検液分析用チップ１に対して進退移動する酵素電極センサＺ３と、当該酵素電極センサＺ３に対して測定用電圧を印加する測定用電源Ｚ４と、酵素電極センサＺ３から出力される電流を検出する電流検出部Ｚ５と、前記測定用電源Ｚ４を制御するとともに、検出電流を微分演算し、その微分値の最大値を検出して被検液中の測定対象物質の濃度を算出する演算部Ｚ６とを備えている。酵素電極センサＺ３は、先端部に白金（Ｐｔ）電極を備え、その表面にグルコースオキシターゼ（ＧＯＤ）固定化膜が被膜されている。

具体的に被検液分析用チップ１は、図２、図３及び図４に示すように、平面視において概略矩形形状をなすものであり、被検液である血液が滴下される滴下用開口部２と、被検液提供部位（血液提供部位、例えば指など）にある血液に接触する第１の接触口３と、第１の接触口３とは異なる位置に設けられ、血液提供部位にある血液に接触する第２の接触口４と、血液を分析するための分析部５と、前記第１の接触口３、第２の接触口４又は滴下用開口部２と前記分析部５とを連通して、毛細管現象により血液を分析部５に移送する移送路６と、を具備する。なお、被検液分析用チップは、濃度測定装置Ｚへの位置決め時に、位置決め機構Ｚ２のピン等が挿入される位置決め孔（図示しない）を備えている。

滴下用開口部２は、被検液分析用チップ１の上面１Ａに形成され、鉛直上方を向いて開口するものである。

第１の接触口３及び第２の接触口４は、滴下用開口部２の開口方向、つまり鉛直方向に直交する方向を向いて開口するものである。具体的には、第１の接触口３及び第２の接触口４は、鉛直方向と直交する方向において互いに対向する側面、つまり被検液分析用チップ１の左右側面１Ｂ、１Ｃにそれぞれ形成されている。つまり、第１の接触口３の開口方向と、第２の接触口４の開口方向とは互いに逆向きである（図３参照）。

分析部５は、図２、図３及び図４に示すように、移送路６により移送された血液中から血球以外の血漿及び血清等の非血球成分を酵素電極センサＺ３に接触させるためのものであり、移送路６における空気孔７の上流側に設けられ、流路幅が拡開する被検液貯留部５１と、この被検液貯留部５１を形成する側壁において、外部と連通する分析用開口部５２と、当該分析用開口部５２に設けられ、血液中から測定対象物質である血漿及び血清を分離して分析用開口部５２を通過させる分離膜５３とを備えている。なお、空気孔７は、血液の導入に伴う空気の排出を行うものである。

分析用開口部５２は、図４に示すように、滴下用開口部２が形成された面とは反対側の面（下面１Ｄ）に形成されている。そして、分析用開口部５２には、酵素電極センサＺ３が接触する。

分離膜５３は、血液中から血球以外の血漿及び血清等の非血球成分を通過させる微小孔を多数有する、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）膜である。なお、分離膜５３としては、その他、ポリカーボネート膜等でもよい。

移送路６は、図２及び図３に示すように、第１の接触口３及び分析部５を連通する第１移送路６１と、第２の接触口４及び分析部５を連通する第２移送路６２と、滴下用開口部２及び分析部５を連通する滴下用移送路６３とを備えている。

第１移送路６１が、第１の接触口３及び滴下用開口部２を連通する第１上流路６１１と、当該第１上流路６１１に連なり、滴下用開口部２の内側周面に設けられた第１中流路６１２と、当該第１中流路６１２及び前記分析部５を連通する第１下流路６１３とからなる。

また、第２移送路６２は、第２の接触口４及び前記滴下用開口部２を連通する第２上流路６２１と、当該第２上流路６２１に連なり、前記滴下用開口部２の内側周面に設けられた第２中流路６２２と、当該第２中流路６２２及び前記分析部５を連通する第２下流路６２３とからなる。

そして、第１移送路６１及び第２移送路６２は、被検液分析用チップ１の長手方向における中心軸に対称に形成されている（図３参照）。つまり、第１上流路６１１及び第２上流路６２１、第１中流路６１２及び第２中流路６２２、及び第１下流路６１３及び第２下流路６２３とは、被検液分析用チップ１の長手方向の中心軸において軸対称に形成されている。

また、本実施形態では、移送路６の構成を簡単にするため、第１下流路６１３及び第２下流路６２３及び滴下用移送路６３を共通の流路としている。

さらに、第１中流路６１２及び第２中流路６２２は、滴下用開口部２の内側周面に形成されている。つまり、図３の平面図に示すように、第１中流路６１２及び第２中流路６２２は、平面視において、滴下用開口部２の内側周面に沿って形成された、部分円環状溝である。具体的には、４分の１円環状溝である。また、図５の部分拡大断面図に示すように、それら中流路６１２、６２２は、毛細管現象により血液を移送する断面コの字状の凹溝である。このような構成により、第１中流路６１２及び第２中流路６２２は、その凹溝の底面及び対向する内側面により毛細管現象により血液を移送する流路を構成する。

そして、本実施形態の被検液分析用チップ１は、図２及び図４に示すように、下基板１１、中間部材１２及び上基板１３の三層構造により構成されている。以下、下基板１１、中間部材１２及び上基板１３の説明とともに、上記各部２〜６について説明する。

下基板１１は、図６等に示すように、概略矩形板状をなす親水性を有する基板である。本実施形態では、ＰＥＴ、アクリル等の樹脂製の基板の表面に親水コーティングを行うことにより構成している。親水コーティングとしては、ヘパリン等の多糖類、ＤＮＡ等のヌクレチド類又は界面活性剤などの化合物をコーティングすることが考えられる。なお、プラズマ処理により親水性を付加したものでも良い。

また、後述する中間部材１２の分析部形成スリット１２１ｃに対応する部分には、分析用開口部５２を形成する分析用貫通孔１１１が形成されている（図４参照）。

分析用貫通孔１１１の内径は、酵素電極センサＺ３の先端部の直径よりも小さい。言い換えれば、分析用開口部５２は、酵素電極センサＺ３の先端部の直径よりも小さい。これにより、測定の際、酵素電極センサＺ３の先端部は、分析用開口部５２の外部側の開口縁部に接触するとともに、分離膜５３に接触する。

そして、この分析用貫通孔１１１の上面側（中間部材１２の接触面側）の開口縁部には、分離膜５３が取り付けられている。これにより、分離膜５３が分析用開口部５２の内側開口に設けられていることになり、分離膜５３が、外部に接触して破損することを防ぐことができる。

中間部材１２は、図６等に示すように、概略矩形板状をなす薄板部材であり、第１中間体１２１と第２中間体１２２とからなる。本実施形態の中間体１２１、１２２は、両面テープから構成されている。

第１中間体１２１は、下基板１１及び上基板１３が接着又は接合されることにより、下基板１１の上面及び上基板１３の下面とともに、滴下用開口部２を形成する開口部形成スリット１２１ａと、滴下用移送路６３、第１下流路６１３及び第２下流路６２３を形成する移送路形成スリット１２１ｂと、分析部５の被検液貯留部５１を形成する分析部形成スリット１２１ｃとを備えている。

開口部形成スリット１２１ａは、一端が第１中間体１２１の長手方向における一端面に開口する、平面視において概略半円形状をなすものである。また、開口部形成スリット１２１ａは、下基板１１の上面及び上基板１３の下面とともに、第１移送路６１の第１中流路６１２及び第２移送路６２の第２中流路６２２を形成する。

移送路形成用スリットは、開口部形成スリット１２１ａの中間部に開口し、長手方向に沿って直線状に形成されている。

分析部形成スリット１２１ｃは、移送路形成用スリットの下流側においてスリット幅が拡開して所定量の被検液（血液）を貯留するためのものである。具体的には、分析部形成スリット１２１ｃは、平面視において、概略円形状をなすものである。

第２中間体１２２は、第１中間体１２１の開口部形成スリット１２１ａ側に対向して設けられるものであり、下基板１１及び上基板１３が接着又は接合されることにより、下基板１１の上面、上基板１３の下面及び第１中間体１２１の開口部形成スリット１２１ａが形成された側面とともに、第１上流路６１１及び第２上流路６２１を形成するものである。

このような構成において、下基板１１及び上基板１３を接着又は接合することにより、移送路６及び分析部５が形成される。

上基板１３は、図６に示すように、前記下基板１１と同様、概略矩形板状をなす親水性を有する基板であり、滴下用開口部２を形成する滴下用貫通孔１３１と、空気孔７となる排気用貫通孔１３２を備えている。

そして、上基板１３は、中間部材１２に取り付けられた状態において、排気用貫通孔１３２が移送路形成スリット１２１ｂの終端部に連通する。また、滴下用貫通孔１３１が開口部形成スリット１２１ａに連通する。そして、上基板１３の下面、中間部材１２の側面及び下基板１１の上面により、移送路６、滴下用開口部２及び分析部５が形成される。

また、上基板１３に形成された滴下用貫通孔１３１の大きさは、前記第１中間体１２１に形成された開口部形成スリット１２１ａの大きさよりも小さくしている。つまり、滴下用貫通孔１３１の内径を、開口部形成スリット１２１ａの内径よりも小さくしている。これにより、図５の部分拡大断面図に示すように、第１中間体１２１の開口部形成スリット１２１ａの内側周面と、下基板１１の上面及び上基板１３の下面（滴下用貫通孔１３１の下側開口縁部）により、第１中流路６１２及び第２中流路６２２を構成する凹溝が形成される。

＜製作方法＞

次に、本実施形態に係る被検液分析用チップ１の製作方法について、図６を参照して説明する。

まず、概略矩形板状に加工した下基板１１に、例えば切削加工により分析用貫通孔１１１を形成する。また、概略矩形板状に加工した上基板１３に、例えば切削加工により滴下用貫通孔１３１及び排気用貫通孔１３２を形成する。

さらに、概略矩形状に加工した第１中間体１２１（両面テープ）に、開口部形成スリット１２１ａ、移送路形成スリット１２１ｂ及び分析部形成スリット１２１ｃを形成する。なお、第２中間体１２２も矩形状に加工しておく。次に、下基板１１の上面に、分析用貫通孔１１１を覆うように分離膜５３を取り付ける。

そして、その下基板１１、第１中間体１２１、第２中間体１２２及び上基板１３を接着させる。このとき、上基板１３の排気用貫通孔１３２が移送路形成スリット１２１ｂの終端部に、滴下用貫通孔１３１が開口部形成スリット１２１ａにそれぞれ連通するように、また下基板１１の分析用貫通孔１１１が第１中間体１２１の分析部形成スリット１２１ｃに連通するように、接着させる。さらに、第１中間体１２１及び第２中間体１２２との間で第１上流路６１１及び第２上流路６２１が形成されるように、接着させる。

このようにして、第１の接触口３、第２の接触口４、滴下用開口部２、移送路６及び分析部５を有する概略矩形板状のアクリル製の被検液分析用チップ１が製作される。

＜本実施形態の効果＞

このように構成した本実施形態の被検液分析用チップ１によれば、１つの被検液分析用チップ１により、指などの血液提供部位に接触させることによるサンプリング及びシリンジなどからの滴下によるサンプリングの両方を行うことができる。また、鉛直上方を向く滴下用開口部２の他に、鉛直方向と直交する方向において互いに対向する面にそれぞれ接触口を形成しているので、左利きのユーザ及び右利きのユーザの両方にとって使い勝手の良い被検液分析用チップ１を提供することができる。

また、第１下流路６１３及び第２下流路６２３を共通にするとともに、第１中流路６１２及び第２中流路６２２を滴下用開口部２の内側周面に形成しているので、被検液分析用チップ１の移送路６を簡単にすることができ、低コストを実現することができる。

＜その他の変形実施形態＞

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。以下の説明において前記実施形態に対応する部材には同一の符号を付すこととする。

例えば、前記実施形態では、被検液分析用チップ１は、下基板１１、中間部材１２及び上基板１３からなる三層構造であったが、図７に示すように、下基板１１及び上基板１３からなる二層構造により構成しても良い。この場合、下基板１１は、その上面には、上基板１３が接着又は接合されることにより、上基板１３の下面とともに、移送路６を形成する凹溝Ｍ１と、被検液貯留部５１を形成する貯留溝Ｍ２と、分析用開口部５２を形成する貫通孔１１Ｈとを備えている。

また、図８に示すように、下基板１１において、分析用貫通孔１１１の上面側の開口縁部に、分離膜５３を収容して固定するための環状段部１１Ｄを形成しても良い。環状段部の深さは、分離膜５３の厚さと略同一である。これにより、分離膜５３が環状段部内に収容された場合、下基板１１の上面と分離膜５３の上面とが面一となる。これにより、分離膜５３が移送路６（被検液貯留部５１）内の毛細管現象を妨げることなく、血液が移送路６（被検液貯留部５１）を流れやすくすることができる。

さらに、前記実施形態の中間部材（第１中間体及び第２中間体）は両面テープであったが、上基板及び下基板と同様、親水性を有する基板を用いても良い。この場合、少なくとも導入スリット及び貯留スリットの内面に親水コーティングを行う。この場合、上基板、中間部材及び下基板を接着又は接合する方法としては、両面テープを用いるほか、熱融着又は超音波接合などが考えられる。

さらに、前記実施形態の導入路は、被検液貯留部を有しないものでも良い。この場合、分析用開口部の大きさに合わせて移送路の流路幅を設定するか、移送路の流路幅に合わせて分析用開口部の大きさを設定することができる。

その上、前記実施形態の被検液分析用チップは、非血球成分のみを通過させる血球分離膜を有し、血液から非血球成分を分離するものであったが、これに限られず、その他の被検液から測定対象成分を分離するものであっても良い。この場合、その被検液及び測定対象成分に合わせて分離膜を選択する。

その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係る被検液分析用チップ及び濃度測定装置を示す図。 同実施形態の被検液分析用チップの斜視図。 同実施形態の被検液分析用チップの平面図。 Ａ−Ａ線断面図。 部分拡大断面図。 同実施形態の被検液分析用チップの分解斜視図。 その他の変形実施形態に係る被検液分析用チップの分解斜視図。 その他の変形実施形態に係る被検液分析用チップの断面図。

符号の説明

１・・・被検液分析用チップ
２・・・滴下用開口部
２Ｂ、２Ｃ・・・互いに対向する面
４・・・第２の接触口
５・・・分析部
６・・・移送路
６３・・・滴下用移送路
６１・・・第１移送路
６１１・・・第１上流路
６１２・・・第１中流路
６１３・・・第１下流路
６２・・・第２移送路
６２１・・・第２上流路
６２２・・・第２中流路
６２３・・・第２下流路

Claims (3)

1. 被検液を分析するための被検液分析用チップであって、
   被検液が滴下される滴下用開口部と、
   互いに対向する面にそれぞれ設けられ、被検液に接触する第１の接触口及び第２の接触口と、
   前記被検液を分析するための分析部と、
   前記第１の接触口、第２の接触口又は滴下用開口部と前記分析部とを連通して、毛細管現象により被検液を分析部に移送する移送路と、を具備し、
   前記移送路が、前記第１の接触口と前記分析部とを連通する第１移送路と、
   前記第２の接触口と前記分析部とを連通する第２移送路と、前記滴下用開口部と前記分析部とを連通する滴下用移送路とを備え、
   前記第１移送路が、
   前記第１の接触口及び前記滴下用開口部を連通する第１上流路と、
   当該第１上流路に連なり、前記滴下用開口部の内側周面に設けられた第１中流路と、
   当該第１中流路及び前記分析部を連通する第１下流路とからなり、
   前記第２移送路が、
   前記第２の接触口及び前記滴下用開口部を連通する第２上流路と、
   当該第２上流路に連なり、前記滴下用開口部の内側周面に設けられた第２中流路と、
   当該第２中流路及び前記分析部を連通する第２下流路とからなり、
   前記滴下用移送路、前記第１下流路及び前記第２下流路が、共通の流路である被検液分析用チップ。
2. 前記滴下用開口部は、鉛直上方に開口するものであり、
   前記第１の接触口及び前記第２の接触口が、鉛直方向と直交する方向において互いに対向する側面にそれぞれ形成されている請求項１記載の被検液分析用チップ。
3. 前記第１中流路及び前記第２中流路が、前記滴下用開口部の内側周面に設けられ、毛細管現象により被検液を移送する断面コの字状の部分環状溝により構成されている請求項２記載の被検液分析用チップ。