JP5549719B2

JP5549719B2 - 検査対象受体

Info

Publication number: JP5549719B2
Application number: JP2012206696A
Authority: JP
Inventors: 千里吉村; 俊行田中
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2028-07-21
Also published as: JP2012247441A

Description

本発明は、検査対象受体に関し、詳細には、所望する液体の容量を定量し、定量後に分離する微小流体工学構成要素に関し、例えば、化学的、医学的、生物学的な検査を行うための検査対象受体に関する。

基板（チップ）上にポンプ、バルブ、リアクターなど様々な機能を微小化、集積化させたシステムにて、より高速、高効率な分析や合成などの化学反応を行う方法が研究されている。

このようなシステムとして、例えば、検査対象受体を回転させて、当該回転により生じる遠心力を利用して、検査対象受体内に形成された流路内の液体を移動させ、反応させるポンプレスの微量システム検査装置が提案されている（特許文献１参照）。この装置は、遠心力を利用するため、液体を駆動するためのポンプが不要となり、シンプルなシステムとすることができ、且つ、遠心力の特性上、回転の中心から同一距離にある液体に対しては、同一の力をかけることができるという利点がある。

また、他のシステムとしては、計量キャピラリーアレイを検査対象受体内に配置した例が知られている（特許文献２参照。）。
特開２００６−２０８１８３号公報特許第３５３７８１３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、廃液を溜める廃液溜部の容量が特に考慮されていないので、試薬や洗浄液が液溜まり部から溢れるという問題点があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、廃液溜部から廃液が溢れることがない検査対象受体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の検査対象受体は、液状の検査対象を検査する用途に用いられる検査対象受体であって、前記検査対象を一定の経路を経て移動させる第一流路と、前記第一流路の上流側に設けられ、複数の突起を当該突起の間に前記検査対象が毛細管現象により広がる間隔にて配置して、前記検査対象を導入する検査対象導入部から導入された前記検査対象の所定量を計り取る定量化部と、前記第一流路の下流側に設けられ、突起を複数配置して、所望の検査を行う検査部と、前記第一流路のうち、前記定量化部と前記検査部との間に試薬を導入するための試薬導入部と、前記検査部の下流側から流れ出た廃液を溜める廃液溜部と、前記第一流路において、前記検査部の下流側、かつ前記廃液溜部の上流側に設けられた複数の突起と、を備え、前記廃液溜部の容積は、検査対象導入部から注入される検査対象の予め定められている注入量と、前記試薬導入部から注入される試薬の予め定められている注入量と、前記検査部より上流側の任意の箇所から注入される洗浄液の予め定められている注入量との和よりも大きく、前記試薬導入部から前記第一流路への接続流路の延設方向と前記検査対象が前記第一流路を流下する方向とのなす角度は、鋭角であり、前記検査部の下流側に設けられた前記複数の突起と、前記検査部に配置された複数の前記突起とは、所定の間隔置かれて形成され、前記第一流路における前記所定の間隔を有する空間は、前記検査部における前記第一流路の幅の２乗の面積以上の空間であることを特徴とする。

また、請求項２に係る発明の検査対象受体は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記検査部の下流側に設けられた前記複数の突起の配置間隔は、前記検査部に配置された複数の前記突起の配置間隔よりも密であることを特徴とする。

また、請求項３に係る発明の検査対象受体は、請求項２に記載の発明の構成に加え、前記検査部の下流側に設けられた前記複数の突起の径は、前記検査部に配置された複数の前記突起の径よりも小さいことを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の検査対象受体では、定量化部を試薬導入部よりも上流側に配置しているので、各試薬と検査対象が、検査部より前で混合することがない。また、廃液溜部の容積は、検査対象導入部から注入される検査対象の予め定められている注入量と、試薬導入部から注入される試薬の予め定められている注入量と、検査部よりも上流側の任意の箇所から注入される洗浄液の予め定められている注入量との和よりも大きいので、廃液溜部から廃液が逆流して廃液が漏れることがない。また、試薬導入部から第一流路への接続流路の延設方向と検査対象が第一流路を流下する方向とのなす角度は、鋭角であるので、試薬導入部から第一流路への接続流路に試薬が残留することを防止できる。また、第一流路において、複数の突起が検査部の下流側、かつ廃液溜部の上流側に設けられるので、廃液の逆流を防止できる。また、前記第一流路における前記所定の間隔を有する空間は、前記検査部における前記第一流路の幅の２乗の面積以上の空間であるので、複数突起の上側に液体のメニスカスが形成されて廃液の逆流をより防止できる。

また、本発明の請求項２に記載の検査対象受体は、請求項１に記載の発明の効果に加え、前記検査部の下流側に設けられた複数の突起の配置間隔は、検査部に配置された複数の突起の配置間隔よりも密であるので、突起間に働く毛細管現象により廃液の逆流をより防止できる。

また、本発明の請求項３に記載の検査対象受体は、請求項２に記載の発明の効果に加え、検査部の下流側に設けられた複数の突起の径は、検査部に配置された複数の突起の径よりも小さいので、突起間に働く毛細管現象により廃液の逆流をより防止できる。

本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。まず、本実施の形態における検査装置１の構成を図１を参照して説明する。図１は、検査装置１の回転部分の構成を表す側面図である。図１に示すように、検査装置１は、ポリスチレン樹脂から成る円盤形状の検査対象受体２と、回転部３とから構成される。回転部３は、図１に示すように、チャック部４と、チャック部４の下面中央に取り付けられた回転軸５と、回転軸５を回転駆動する回転モータ７と、回転軸５を軸支する軸受け６と、軸受け６に取り付けられたカバー部材部８とを有している。そして、上記チャック部４の上面には、図示しない開口部が形成され、その開口部は図示しない吸引ポンプと連通しており、吸引ポンプが吸引することにより、検査対象受体２の下面とチャック部４の上面４ｂが相対移動不可能に密着する。すなわち、チャック部４と検査対象受体２とが一体に回転する。

検査対象受体２を、その中心が回転軸５と同軸となるように、チャック部４に固定した状態で回転モータ７を駆動すると、検査対象受体２は回転軸５（すなわち、検査対象受体２の中心）を回転中心として回転する。回転部３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する制御部９に接続されている。この制御部９の図示しないＲＯＭ（記憶媒体）に記憶されたプログラムにより、回転部３の動作は制御される。

次に、検査対象受体２の構成の概略を図２〜図５を参照して説明する。図２は、検査対象受体２の平面図であり、図３は、検査パターン構成部２０の拡大図である。図４は、検査対象受体２のカバー部材５０の平面図である。図５は、検査パターン構成部２０の縦断面図である。

検査対象受体２は、図２に示す本体部１０と、当該本体部１０の上部に貼り付けられるカバー部材５０（図４参照）とから成る。尚、カバー部材５０は、透明な合成樹脂製の膜により形成されている。また、図２に示すように、本体部１０は円盤型の部材の片面に、扇形の検査パターン構成部２０を２４組形成したものである。検査対象受体２の本体部１０は、一例として、ポリスチレン樹脂から形成され、直径１０ｃｍ、厚み２ｍｍの円盤である。また、カバー部材５０は、ＰＥＴ，ＰＭＭＡ，シリコンフィルム等から構成された透明の合成樹脂フィルムであり、一例として直径１０ｃｍ、厚み２５μｍ〜２００μｍである。

次に、図３を参照して、検査パターン構成部２０の構成の詳細について説明する。尚、検査パターン構成部２０の流路については、扇形の中心側を「上流側」、検査対象受体２の回転により遠心力の向く方向である周方向を「下流側」という。図３に示す検査パターン構成部２０は、中心角１５度の扇形の中に、上方が開口した断面略長方形の溝、リブ、突起、各液の導入部等が設けられている。具体的には、検査パターン構成部２０には、図３に示すように、扇形の中心角の部分を上方にした場合に、その右側の端部（図２に示す本体部１０の動径）方向に伸びる、幅一定の溝である第一流路２１が設けられている。この第一流路２１は、一定幅で扇形の半径方向（本体部１０の動径方向）に延設された壁部４２と、当該検査パターン構成部２０の右側に配置される他の検査パターン構成部２０の一定幅で扇形の半径方向（本体部１０の動径方向）に延設された壁部４５との間に直線状に延設された溝部として形成されている。

また、第一流路２１の上流側には、後述する検査対象導入部３５から導入された検査対象物を所定量計り取るための定量化部２６が設けられている。定量化部２６の上流側には、洗浄液を導入するための凹部である洗浄液導入部２３が設けられ、洗浄液導入部２３の上流側には、平面視円形の凹部である洗浄液注入口底部２２が設けられている。また、洗浄液導入部２３の下流側には、洗浄液の染み出しを防止する染み出し防止リブ２５が複数設けられている。

また、第一流路２１の下流側には、検査部２７が設けられている。この検査部２７は、一定幅で扇形の半径方向（本体部１０の動径方向）に延設された壁部４３と、当該検査パターン構成部２０の右側に配置される他の検査パターン構成部２０の一定幅で扇形の半径方向（本体部１０の動径方向）に延設された壁部４５との間に直線状に延設された溝部として形成されている。そして、検査部２７は、平面視楕円（横断面が楕円形状）の楕円柱形状を有する突起を溝部の底面から多数立設させている。この突起等の詳細については後述する。また、検査部２７の下流側の端部近傍には、前記突起が形成されていない空間部２９が形成されている。

さらに、検査パターン構成部２０の外周側（中心と反対側）には、検査部２７から流れ出した廃液を溜める凹部である廃液溜部３１が設けられている。また、検査部２７の下流側の端部には、当該検査部２７と廃液溜部３１とを接続する溝部である連通部３０が設けられ、当該連通部３０を介して検査部２７から流れ出した廃液が廃液溜部３１に溜まるようになっている。尚、廃液溜部３１の外周部には、壁部４４が形成されているので、廃液溜部３１は、壁部４３，４４，４５により囲まれている。

また、第一流路２１と洗浄液導入部２３との間の定量化部２６の近傍（図３に於ける左側）には、略円形の凹部である検査対象導入部３５が設けられている。この検査対象導入部３５からは、検査対象である抗原や血清等を注入するようになっている。検査対象導入部３５は溝部である誘導部３６を介して定量化部２６に接続されている。尚、検査対象導入部３５の周囲は、壁部４６及び壁部４７により囲まれている。

また、検査対象導入部３５と廃液溜部３１との間には、抗体、ブロッキング剤、基質等の試薬を検査部２７に注入するための凹部である試薬導入部４０が形成されている。この試薬導入部４０の上流側の端部（図３に於ける上側の端部）には、試薬導入部４０に試薬を注入するための凹部である試薬注入口底部３９が設けられている。また、試薬導入部４０の下流側と第一流路２１との間には、試薬導入部４０から試薬を第一流路２１に導入する試薬導入路２８が設けられている。そして、試薬導入路２８には、検査対象受体２を回転する前に試薬が染み出すことを防止する染み出し防止部４８が設けられている。

さらに、検査対象導入部３５と廃液溜部３１との間には、検査対象導入部３５と廃液溜部３１とを接続する溝部である第二流路３７が設けられ、当該第二流路３７を介して検査対象導入部３５から注入され定量化部２６で計り取られた残りの不要な検査対象液が廃液溜部３１に流れ込むようになっている。また、第二流路３７の廃液溜部３１への出口部分には、廃液溜部３１から廃液の逆流を防止する逆流防止リブ３８が設けられている。

また、面積の比較的広い洗浄液導入部２３、試薬導入部４０及び廃液溜部３１には、合成樹脂製のカバー部材であるカバー部材５０が内側に撓んで容積が減るのを防止する支持用リブ２４，４１，３２，３３，３４が各々設けられている。

次に、カバー部材５０に設けられている各注入口について図４を参照して説明する。図４に示すように、合成樹脂製の膜から形成されたカバー部材５０には、洗浄液注入口底部２２に対向した部分であり、且つ、その上流側の端部近傍に対向した部分に洗浄液注入口５１が開口されている。また、カバー部材５０には、検査対象導入部３５に対向した部分であり、且つ、その上流側の端部近傍に対向した部分に検査対象注入口５２が開口されている。さらに、カバー部材５０には、試薬注入口底部３９に対向した部分であり、且つ、その上流側の端部近傍に対向した部分に試薬注入口５３が開口されている。

次に、図５を参照して、洗浄液注入口底部２２の構造を説明する。図５に示すように、洗浄液注入口底部２２は、洗浄液導入部２３の深さよりも深く形成されており、洗浄液注入口底部２２の最深部から洗浄液導入部２３に向けて傾斜面２２ａが形成されている。従って、洗浄液注入口５１から注入された洗浄液は、洗浄液注入口底部２２から傾斜面２２ａを昇って洗浄液導入部２３に流れやすくなっている。尚、他の検査対象導入部３５及び試薬注入口底部３９にも同様の傾斜面が形成されている。従って、各導入部の窪み部への液の残留を防止できる。

次に、図６を参照して、第二流路３７に設けられている逆流防止リブ３８について説明する。図６は、逆流防止リブ３８の近傍の拡大図である。図６に示すように、第二流路３７には、廃液溜部３１からの廃液の第二流路３７への逆流を防止する逆流防止リブ３８が壁部４３の側面から下流方向へ傾斜して３本延設されている。また、壁部４３に対向する壁部４５の側面からは、前記３本の逆流防止リブ３８の間に入るように、下流方向へ傾斜して３本の逆流防止リブ３８が各々延設されている。尚、逆流防止リブ３８は、壁部の側面に繋がっていてもいなくても構わない。

次に、図７を参照して、洗浄液導入部２３に設けられている染み出し防止リブ２５について説明する。図７は、染み出し防止リブ２５及び検査対象導入部３５の近傍の拡大図である。図７に示すように、洗浄液導入部２３の下流側には、洗浄液導入部２３からの洗浄液の染み出しを防止する染み出し防止リブ２５が洗浄液導入部２３の右側壁（図７に於ける）から下流方向へ傾斜して３本延設されている。また、当該右側壁に対向する壁部４７の側面からは、前記３本の染み出し防止リブ２５の間に入るように、下流方向へ傾斜して３本の染み出し防止リブ２５が各々延設されている。尚、染み出し防止リブ２５は、壁部の側面に繋がっていてもいなくても構わない。

次に、図７を参照して、定量化部２６の構造の詳細について説明する。図７に示すように定量化部２６は、平面視楕円の楕円柱形状（横断面が楕円形状）を有する突起２６１を、第一流路２１の底面から多数立設させた部分である。突起２６１は千鳥格子状に規則正しく配列されており、突起同士の間隔は、液状の検査対象が毛細管現象により広がる間隔である。この定量化部２６では、複数の突起２６１により毛細管現象で一定量の検査対象の液体が保持されることになる。この突起２６１は、その長径方向を定量化部２６の流路方向（図７に於ける上下方向）に向けた楕円柱形状の突起である。即ち、第一流路２１の延設方向と直交する方向における突起２６１の径は、第一流路２１の延設方向における突起２６１の径よりも短くなっている。よって、定量化部２６を流れる液体によって突起２６１の流路方向下流側に双子渦ができ難いようになっている。また、突起２６１の高さは、定量化部２６の溝の深さと同じである。

また、検査対象導入部３５からは、定量化部２６に向けて溝部である誘導部３６が形成されている。この誘導部３６には、図１４に示すように、一例として直径が３０μｍの円柱形状を有する突起３６１が、底部から千鳥配置に多数立設されている。また、定量化部２６の突起２６１の上流側には、突起２６１の配列間隔よりも間隔を密に配列された突起２６２が複数配列され、また、定量化部２６の突起２６１の下流側には、突起２６１の配列間隔よりも間隔を密に配列された突起２６３が複数配列されている。この突起２６２及び突起２６３により、検査対象受体２を回転させる前に定量化部２６からの検査対象の液体の染み出しを防止することにより、より正確な定量化が可能になる。

次に、図８及び図９を参照して、検査部２７の構造について説明する。図８は、検査部２７及び試薬導入路２８の近傍の拡大図であり、図９は、検査部２７の下流側端部の拡大図である。図８に示すように、検査部２７は、平面視楕円の楕円柱形状（横断面が楕円形状）を有する突起２７１を、検査部２７の底面から多数立設させた部分である。突起２７１は千鳥格子状に規則正しく配列されており、突起同士の間隔は、液状の検査対象が毛細管現象により広がる間隔である。また、突起２７１の高さは、検査部２７の溝の深さと同じである。

この検査部２７では、検査対象導入部３５から注入された抗原等の検査対象が複数の突起２７１の表面に付着し、試薬導入部４０から注入された試薬（抗体、基質等）と生物・化学的反応を起こす。例えば、検査部２７において光学的反応（発光、発色等）を起こさせる。その光学的反応を検出することにより、極めて正確に検査対象の定量化がなされる。この突起２７１は、その長径方向を検査部２７の流路方向（図８に於ける上下方向）に向けた楕円柱形状の突起である。即ち、検査部２７の延設方向と直交する方向における突起２７１の径は、検査部２７の延設方向における突起２７１の径よりも短くなっている。よって、検査部２７を流れる液体によって突起２７１の流路方向下流側に双子渦ができ難いようになっている。尚、図９に示すように、検査部２７の下流側には、検査部２７の幅の２乗以上の面積の空間部２９を設けている。この空間部２９には、突起２７１等が設けられておらず、単に溝のみの領域となっている。そして、空間部２９の下流側には、一例として直径が３０μｍの円柱形状を有する突起２７２が、底部から千鳥配置に多数立設されている。また、検査部２７の下流側の端部は、連通部３０を介して、廃液溜部３１に接続されている。

次に、図８を参照して、試薬導入路２８の構造について説明する。図８に示すように、試薬導入部４０の下流側には、第一流路２１の下流側の端部に試薬導入部４０から抗体、ブロッキング剤、基質等の試薬を導入するための試薬導入路２８が接続されている。そして、この試薬導入路２８には、検査対象受体２の回転前に試薬が染み出すのを防止する突起４８１が複数設けられた染み出し防止部４８が設けられている。この突起４８１は、試薬導入路２８の延設方向の下流側の端部が上流側の端部よりもすぼまった紡錘形になっている。また、試薬導入路２８の第一流路２１への接続の角度は、第一流路２１の上流側の内角θ１が９０度より小さくなっている。従って、外角θ２は、９０度より大きくなっている。従って、試薬導入部４０から第一流路２１への接続流路である試薬導入路２８の延設方向と検査対象が第一流路２１を流下する方向とのなす角度は、鋭角であるので、試薬導入部４０から第一流路２１への試薬導入路２８に試薬が残留することを防止できる。

次に、図１０及び図１１を参照して、第一流路２１及び定量化部２６の断面構造について説明する。図１０は、第一流路２１の図３のＩ−Ｉ線に於ける矢視方向断面図であり、図１１は、図３のＩＩ−ＩＩ線に於ける矢視方向断面図である。図１０に示すように、第一流路２１の断面は、上方が開放された所定幅及び所定深さの溝となっている。そして、第一流路２１は、当該第一流路２１が形成された検査パターン構成部２０の右隣の検査パターン構成部２０の壁部４５と、当該第一流路２１が形成された検査パターン構成部２０の壁部４２との間に設けられている。

また、図１１に示すように定量化部２６は、上方が開放された所定幅及び所定深さの溝となっており、その底面から突起２６１が複数立設されている。そして、定量化部２６は、当該定量化部２６が形成された検査パターン構成部２０の右隣の検査パターン構成部２０の壁部４５と、当該定量化部２６が形成された検査パターン構成部２０の壁部４２との間に設けられている。

次に、検査対象受体２を本体部１０とともに構成するカバー部材５０について図４、図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は、カバー部材５０をした状態の第一流路２１の図３のＩ−Ｉ線に於ける矢視方向断面図であり、図１３は、カバー部材５０をした状態の定量化部２６の図３のＩＩ−ＩＩ線に於ける矢視方向断面図である。図４に示すように、カバー部材５０は、本体部１０と同一の直径を有する円盤型の部材であり、透明な合成樹脂製の膜から形成されている。このカバー部材５０は、本体部１０のうち、検査パターン構成部２０が形成されている側の面に、互いの中心が一致するように取り付けられる。こうすることにより、本体部１０の検査パターン構成部２０は、図１２及び図１３に示すように、カバー部材５０によって上方の開口部を閉じられる。

また、定量化部２６や検査部２７のように、突起部が設けられた部分では、図１３に示すように、突起部の上面がカバー部材５０に接するようになる。更に、カバー部材５０には、図４に示すように、穴５１，５２，５３が多数設けられている。これら穴５１，５２，５３は、カバー部材５０を本体部１０に取り付けたとき、検査パターン構成部２０において検査対象や試薬を注入する必要がある位置（例えば、洗浄液注入口底部２２、検査対象導入部３５、試薬注入口底部３９）に重なり、それぞれ洗浄液注入口５１、検査対象注入口５２、試薬注入口５３となるように形成されている。このことにより、カバー部材５０を本体部１０に取り付けた状態で、検査対象や試薬を検査パターン構成部２０に供給することができる。

次に、図１５及び図１６を参照して、定量化部２６の液体の染み出し防止構造について説明する。図１５は、染み出し防止構造を設けていない定量化部２６の拡大図であり、図１６は、染み出し防止構造を設けている定量化部２６の拡大図である。検査対象受体２の回転前の状態においては、検査対象導入部３５から注入され、定量化部２６にて所定量が量り取られた検査対象の液体が漏れないことが望まれる。図１５に示すように、定量化部２６に染み出し防止構造を設けていない場合には、突起２６１間に蓄えられた検査対象液体は、突起２６１間から漏れ出し、検査データの再現性が取れなくなる場合がある。これに対して、図１６に示すように、定量化部２６に染み出し防止構造として、径の小さい突起２６３を突起２６１間の間隔よりも密に配置した場合には、突起２６３間に働く毛細管現象により検査対象液体の漏れ出すことを防止でき、正確に再現性のある検査データを取ることができる。

次に、図１７乃至図１９を参照して、廃液溜部３１から検査部２７への廃液の逆流を防止する逆流防止構造について説明する。図１７は、逆流防止構造を設けていない検査部２７の拡大図である。図１８は、第一の逆流防止構造を設けている検査部２７の拡大図であり、図１９は、第二の逆流防止構造を設けている検査部２７の拡大図である。検査対象受体２では、廃液溜部３１から検査部２７への廃液の逆流が無いことが望まれる。廃液が検査部２７へ逆流すると、測定の精度が低下するからである。図１７に示すように、検査部２７に逆流防止構造を設けていない場合には、廃液溜部３１から検査部２７の突起２７１間に廃液の逆流が起こる場合がある。これに対して、図１８に示すように、検査部２７に逆流防止構造として、検査部２７の幅の２乗の面積以上の空間である空間部２９を設けた場合には、突起２７２の上側に液体のメニスカスが形成されて廃液の逆流を防止できる。また、図１９に示すように、突起２７１より径の小さい突起２７２を突起２７１間の間隔よりも密に配置した場合には、突起２７２間に働く毛細管現象により廃液の逆流を防止できる。

次に、図２０乃至図２６を参照して、カバー部材５０の支持構造について説明する。図２０は、カバー部材５０の支持構造を設けていない検査パターン構成部２０の平面図であり、図２１及び図２２は、支持構造を設けていない廃液溜部３１の縦断面図であり、図２３及び図２４は、支持構造を設けている廃液溜部３１の縦断面図である。図２５及び図２６は、支持構造の変形例の平面図である。

図２０に示すように、面積の比較的広い洗浄液導入部２３、試薬導入部４０及び廃液溜部３１には、カバー部材５０の支持構造を設けていない場合には、合成樹脂製のカバー部材であるカバー部材５０が内側に撓んで、面２３１、面４０１、面３０１に接触する虞がある。例えば、図２１に示すように、初期状態では、カバー部材５０が水平に張られて、廃液溜部３１の底面に接触していない。しかし、外部から圧力を受けたりすると図２２に示すように、カバー部材５０が撓んで、廃液溜部３１の底面に接触する場合がある。これを防止するために、図２３に示すように、廃液溜部３１に突起３３，３４等を設けると、外部から圧力を受けても、図２４に示すように、廃液溜部３１の突起３３，３４がカバー部材５０を支持して、カバー部材５０が廃液溜部３１の底面に接触したり、内側に撓んだりすることを防止できる。

本実施の形態では、図３に示すように、洗浄液導入部２３、試薬導入部４０及び廃液溜部３１には、カバー部材５０の支持構造として、支持用リブ２４，４１，３２，３３，３４を設けているので、カバー部材５０が洗浄液導入部２３、試薬導入部４０及び廃液溜部３１の底面に接触したり、内側に撓んだりして、洗浄液導入部２３、試薬導入部４０及び廃液溜部３１の体積が減少するのを防止できる。

次に、図２５乃至２６を参照して、支持用リブの変形例について説明する。図２５乃至図２６は、支持用リブの変形例を示す検査パターン構成部２０の平面図である。図２５に示すように、支持用リブ１２４，支持用リブ１４１，支持用リブ１３２は、円柱形状としても良い。また、図２６に示すように、支持用リブ１２５，支持用リブ１４２，支持用リブ１３３は、平面視Ｌ字形状（横断面Ｌ字形状）の突起としても良い。

次に、図２７を参照して、試薬注入口底部３９の周囲の構造について説明する。図２７は、試薬注入口底部３９の近傍の拡大図である。図２７に示すように、試薬注入口底部３９の周囲は、壁部により取り円形に囲まれ、試薬導入部４０側に開口している。この試薬注入口底部３９と試薬導入部４０への接続部は、壁部３７１及び壁部４２１により幅が狭小になり、流路がくびれるようになっている。このような構成にすることにより、壁部３７１及び壁部４２１によりカバー部材５０が内側に撓み、試薬注入口５３周辺のカバー部材と試薬注入口底部３９とが密着し、注入口を塞いでしまうことを防止できる。

次に、図２８及び図２９を参照して、カバー部材５０に形成された洗浄液注入口５１の形状の変形例について説明する。図２８及び図２９は、洗浄液注入口５１の形状の変形例の縦断面図である。図２８に示すように、洗浄液注入口５１は、上方に向けて開口径が大きくなるように形成されたテーパ形状となっている。従って、洗浄液注入口５１への注射針等の先の挿入が容易となる。また、図２９に示す例では、洗浄液注入口５１は、下方に向けて開口径が大きくなるように形成された逆テーパ形状となっている。従って、洗浄液注入口５１内の容積を大きくすることができる。また、検査対象受体２の回転時に穴からの液の飛び出しを防止できる。

次に、図３を参照して、廃液溜部３１の容積について説明する。検査対象導入部３５から注入された検査対象の液体は、定量化部２６で規定量計り取られて、検査対象受体２の回転により、検査部２７に送り込まれ、残りの余分な液体は第二流路３７を通過して廃液溜部３１に排出される。また、洗浄液導入部２３から検査部２７へ送り込まれる洗浄液は、検査部２７の洗浄後に廃液溜部３１に排出される。また、試薬導入部４０から検査部２７に送り込まれる抗体、ブロッキング剤、基質等の試薬は、検査部２７で反応に使われた後は、廃液溜部３１に排出される。従って、廃液溜部３１の容積は、検査対象導入部３５から注入された検査対象の液体の予め定められている注入量と、試薬導入部４０から注入される試薬の予め定められている注入量と、洗浄液導入部２３から注入される洗浄液の予め定められている注入量との和よりも大きい容量となるよう設計されている。この場合には、廃液溜部３１には、支持用リブ３２〜３４が立設しているので、廃液溜部３１の容積としては、この支持用リブ３２〜３４の体積を引いた容積を用いる。例えば、試薬導入部４０に注入される試薬が１０μｌ、洗浄液導入部２３に注入される試薬が１０μｌ、検査対象導入部３５から注入される抗原が１μｌならば、支持用リブ３２〜３４の体積を引いた廃液溜部３１の容積は、２１μｌより大きい体積とする。

次に、廃液溜部３１の容積、透明な合成樹脂製のカバー部材フィルムであるカバー部材５０の厚さ、剛性、想定される外力を用いれば、必要となる支持用リブの形状、数等が決定できる根拠について説明する。カバー部材５０を支持する支持用リブ３２〜３４の廃液溜部３１端面からの距離は、材料力学の不静定梁の両端支持梁モデルから算出した。ここで、廃液溜部３１の囲む壁部４３，４４，４５から最も離れた地点（中央部）に人指による押圧等で力が掛かった場合を想定する。
最大撓み量の計算式は、 б＝WL³／192EI
ここで、
荷重 W
液溜まり端面間の距離 L
フィルムのヤング率 E
慣性モーメント I
慣性モーメントの計算式は、 I=ｂｈ³／１２
フィルムの張り幅 b
厚さ h
とする。

例えば、二軸延伸ＰＥＴフィルム厚さ７５ミクロン、ヤング率４５００Ｎ／ｍｍ²の合成樹脂フィルムのカバー部材５０で、検査対象受体２（ディスク）を持つ際の指の力を０．２Ｎとし、カバー部材５０の張り幅を１５ｍｍとした場合、液溜まり端面間の距離とカバー部材５０の撓み量について算出すると、
距離Ｌ＝２ｍｍの場合
撓み量 б＝０．００３５ｍｍ б＝ＷＬ³／１９２ＥＩ
力Ｗ＝０．２Ｎ
ヤング率Ｅ＝４５００Ｎ／ｍｍ＾２
慣性モーメントＩ＝０．０００５２７３４４Ｉ＝ｂｈ³／１２
幅ｂ＝１５ｍｍ
フィルム厚さｈ＝０．０７５ｍｍ
距離Ｌ＝４ｍｍの場合
撓み量 б＝０．０２８ｍｍ

距離Ｌ＝６ｍｍの場合
撓み量 б＝０．０９５ｍｍ

距離Ｌ＝８ｍｍの場合
撓み量 б＝０．２２４ｍｍ
この計算例では、液溜まりの深さを０．１ｍｍとした場合、端面間の距離が４ｍｍならば、カバー部材が撓んで底面に付着する恐れは無いので、リブを形成しなくても良いが、６ｍｍの距離が離れていると０．０９５ｍｍ撓んで底面にカバー部材５０が付着する恐れが生じてくるため、支持用リブを形成することが好ましいと判断できる。８ｍｍであれば、０．２２４ｍｍ撓むと底面にカバー部材５０は確実に付着するため、リブ形成が必須となる。以上より、液溜まり端面から支持用リブ間距離、及び、支持用リブ−支持用リブ間距離は上記条件の場合の３ｍｍまでが適切と判断される。このように、液溜まりの大きさ、カバー部材５０の厚さ、剛性、想定される外力を用いれば、必要となるリブの形状、数等が決定できる。

次に、カバー部材５０の本体部１０への接着について説明する。カバー部材５０を検査対象受体２に接着する場合の接着剤のカバー部材５０への塗布面積は、検査対象受体２の壁部４２，４３，４４，４５，４６，４７の接着面よりも広く塗布される。このようにすることにより、カバー部材５０の本体部１０への接着時に位置が少しずれても確実に接着することができる。従って、接着時の位置ずれの公差を大きくとれる。また、接着面への試薬等の進入を防止できる。尚、接着剤の一例としては、アクリル系やシリコン系の接着剤を用いることができる。

次に、図３０を参照して、支持用リブ２４及び支持用リブ４１の変形例について説明する。図３０は、検査パターン構成部２０の変形例の拡大図である。図３０に示すように、洗浄液導入部２３に設けられた支持用リブ２４及び試薬導入部４０に設けられた支持用リブ４１は、各々、下流側の端部が上流側の端部よりもすぼまった紡錘形になっている。従って、洗浄液導入部２３を流れる洗浄液や試薬導入部４０を流れる試薬がスムーズに流れる。

次に、上記構成の検査対象受体２の使用方法の一例として、ＥＬＩＳＡ法により、人の血液中のトランスフェリン濃度を定量し、貧血の程度を少量の試薬にて正確に調べる方法を説明する。
(i)検査対象受体２への抗体の固定
各検査パターン構成部２０のそれぞれについて、検査部２７にＧｏａｔ由来のトランスフェリン抗体の炭酸ナトリウム緩衝溶液希釈液（０．０５ＭＮａＨＣＯ３、ｐＨ９．６、１０μｇ／ｍｌ、以下一次抗体溶液とする）を１５μＬずつ流す。

具体的には、検査対象受体２を図１に示すように検査装置１に取り付け、各検査パターン構成部２０の試薬導入部４０のそれぞれに、上記一次抗体溶液を１５μＬずつ注入する。尚、試薬導入部４０への注入は、カバー部材５０に形成された試薬注入口５３（図４参照）を通して行う。注入された溶液は、染み出し防止部４８によって試薬導入部４０の内部にとどまっている。

その後、検査対象受体２を１００〜３０００ｒｐｍの回転数（回転数Ｒ２）で、図２の方向から見て反時計回りに回転させる。すると、遠心力により、一次抗体液は、試薬導入部４０から流れだし、第一流路２１に入り、検査部２７の中を流れ、連通部３０を介して廃液溜部３１に至る。その後、検査対象受体２の回転を停止する。

(ii)ブロッキング
各検査パターン構成部２０のそれぞれについて、検査部２７にブロッキング溶液（５０ｍＭＴｒｉｓ、０．１４ＭＮａＣｌ１％ＢＳＡ、ｐＨ８．０）１５μＬを流す。

具体的には、まず、検査対象受体２を１５０〜１５０００ｒｐｍの回転数（回転数Ｒ１）で回転させることにより、検査部２７から、前記(i)の工程で流した一次抗体溶液を除く。次に、試薬導入部４０のそれぞれに、上記ブロッキング溶液を１５μＬずつ注入し、検査対象受体２を１００〜３０００ｒｐｍの回転数（回転数Ｒ２）で反時計回りに回転させる。すると、ブロッキング液は、前記(i)の工程における一次抗体溶液と同様に、試薬導入部４０から流れ出し、第一流路２１に入り、検査部２７の中を流れ、廃液溜部３１から外部に排出される。

ここまでの工程で、検査部２７には一次抗体が固定される。その後、以下の洗浄工程を行う。洗浄工程では、まず、各検査パターン構成部２０の洗浄液導入部２３に洗浄液（５０ｍＭＴｒｉｓ、０．１４ＭＮａＣｌ、０．０５％Ｔｗｅｅｎ２０、ｐＨ８．０、以下、洗浄液とする）を注入する。洗浄液を注入する場所は、洗浄液導入部２３の洗浄液注入口底部２２に対向したカバー部材５０の洗浄液注入口５１（図４参照）を通して行う。

次に、検査対象受体２を１００〜３０００ｒｐｍの回転数（回転数Ｒ２）で回転させることにより、検査部２７を洗浄液で満たした後、検査対象受体２を１５０〜１５０００ｒｐｍ（回転数Ｒ１）で回転させ、検査部２７から洗浄液を除く。除かれた洗浄液は、廃液溜部３１を経て外部に排出される。

尚、定量化部２６に立設された突起２６１及び検査部２７に立設された突起２７１は、その長径方向を洗浄液の流路方向に平行にするように立設された楕円柱であるので、上記洗浄工程においても、突起２６１及び突起２７１の流路方向に於ける後部側に双子渦が生じることがなく、突起２６１及び突起２７１の前記後部側の洗浄も十分に行うことが出来る。従って、検査時のＳ／Ｎ値を良好に保つことが出来る。

(iii)検査対象の抗原−抗体反応による捕捉
ここでは、検査対象をトランスフェリンとする。トランスフェリンのトリス緩衝食塩水（５０ｍＭＴｒｉｓ、０．１４ＭＮａＣｌ、１％ＢＳＡ、０．０５Ｔｗｅｅｎ２０、ｐＨ８．０）で濃度を１２５ｎｇ／ｍｌに調製した溶液（以下、抗原溶液とする）１μＬずつ各検査パターン構成部２０に流す。

具体的には、各検査パターン構成部２０のそれぞれについて、検査対象導入部３５に上記抗原溶液を１μＬずつ注入する。このとき、抗原溶液の注入は、検査対象導入部３５に対応するようにカバー部材５０に設けられた検査対象注入口５２（図４参照）を通して行う。この検査対象注入口５２は、検査対象導入部３５の上流側（図３に於ける上側）に設けられている。そのため、抗原溶液は、検査対象導入部３５のうち、一番奥側に供給される。

供給された抗原溶液は、誘導部３６から定量化部２６の内部に毛細管現象により広がる。このとき、定量化部２６の中に広がる抗原溶液の量は、定量化部２６を構成する複数の突起２６１の隙間の体積に等しくなる。次に、検査対象受体２を１００〜３０００ｒｐｍ（回転数Ｒ２）の回転数で回転させると、定量化部２６に保持されていた抗原溶液は、第一流路２１に入り、検査部２７の中を進み、その外周端まで至る。その後、検査対象受体２の回転を停止する。

このとき、検査パターン構成部２０では、定量化部２６に保持されたものだけが検査部２７に流れ、誘導部３６に保持されたものは、そのまま残る。これは、誘導部３６の延設方向が本体部１０の周方向に沿っているので、検査対象受体２を回転させても、遠心力により検査部２７に向かって検査対象を流そうとする力が働かないためである。また、検査対象導入部３５に注入された抗原溶液のうち、定量化部２６に保持されず、検査対象導入部３５に残ったものは、検査対象受体２を回転させたとき、第二流路３７を介して廃液溜部３１に流れ込む。従って、検査部２７に流入する抗原溶液は、定量化部２６に保持されていた、一定量だけである。

この工程により、検査部２７に固定されていた抗体が、トランスフェリンを捕捉する。その後、前記(ii)と同様の洗浄液を用い、以下の工程により、検査部２７を洗浄する。洗浄液を注入する場所は、検査パターン構成部２０では洗浄液導入部２３である。洗浄液の注入は、洗浄液注入口底部２２に対応したカバー部材５０の洗浄液注入口５１（図４参照）を通して行う。

(iv)標識された抗体の結合
各検査パターン構成部２０のそれぞれについて、検査部２７に、ＨＲＰ標識されたＧｏａｔ由来のトランスフェリン抗体をトリス緩衝食塩水（５０ｍＭＴｒｉｓ、０．１４ＭＮａＣｌ、１％ＢＳＡ、０．０５Ｔｗｅｅｎ２０、ｐＨ８．０）で濃度１０ｎｇ／ｍｌに調製した溶液（以下、二次抗体溶液）を１０μＬずつ流す。

具体的には、各検査パターン構成部２０の試薬導入部４０のそれぞれに、上記二次抗体溶液を１０μＬずつ注入し、検査対象受体２を１００〜３０００ｒｐｍの回転数（回転数Ｒ２）で反時計回りに回転させる。すると、遠心力により、二次抗体液は、試薬導入部４０から第一流路２１に入り、検査部２７の中を流れ、その外周端まで至る。

この工程により、前記(iii)で捕捉されたトランスフェリンに、Ｇｏａｔ由来のトランスフェリン抗体が結合する。その後、前記(iii)と同様の洗浄工程により、検査部２７を洗浄する。

(v)検査対象の定量
各検査パターン構成部２０のそれぞれについて、検査部２７に、基質溶液としての、ＡＢＴＳのリン酸−クエン酸溶液（０．０５Ｍリン酸ナトリウム、０．０５Ｍクエン酸）と過酸化水素水（以下、発色溶液とする）を流し、検査対象であるトランスフェリンを発色させる。

具体的には、各検査パターン構成部２０の試薬導入部４０のそれぞれに、上記発色溶液を注入し、検査対象受体２を１００〜３０００ｒｐｍの回転数（回転数Ｒ２）で反時計回りに回転させる。すると、遠心力により、発色溶液は、試薬導入部４０から第一流路２１に入り、検査部２７の中を流れ、その外周端まで至る。その後、検査対象受体２を蛍光アナライザーにかけ、その画像をスキャナーで取り込み、暗度解析ソフトにより発色の度合いを数値化する。

次に、本実施の形態の検査対象受体が奏する効果を説明する。本実施の形態の検査対象受体２において、検査パターン構成部２０に導入した液状の検査対象を定量化部２６に接触させると、毛細管現象により所定量の検査対象が定量化部２６の中に吸収される。その後、定量化部２６に吸収された検査対象に、検査対象受体２を回転させることにより生じる遠心力を作用させれば、定量化部２６に吸収された検査対象を取り出すことができる。

このとき、定量化部２６に一旦吸収される検査対象の量は、定量化部２６保持部全体の体積から突起部の体積を差し引いたもの（つまり、突起間の隙間の体積）であるから一定の量となる。そのため、本実施の形態の検査対象受体２を用いて上記のような操作を行えば、所定量の検査対象を計り取ることができる。

また、本実施の形態の検査対象受体２によれば、ｎＬ〜μＬオーダーの微細な量を精度良く計り取ることができる。更に、本実施の形態の検査対象受体２は、樹脂の射出成形法を用いれば一工程で作製できるので、微小バルブを別途作製し、高精度の組付けを行う必要がないので、製造が容易であり、量産性に富み、製造コストが低い。

本実施の形態の検査対象受体２では、上記のように計り取った検査対象に対し、検査パターン構成部２０の一部に設けた検査部２７において生物、化学反応による検査を行うことができる。

また、廃液溜部３１の容積は、検査対象導入部３５から注入される検査対象の予め定められている注入量と、試薬導入部４０から注入される試薬の予め定められている注入量と、洗浄液導入部２３から注入される洗浄液の予め定められている注入量との和よりも大きいので、廃液溜部３１から廃液が逆流したり廃液が漏れたりすることがない。また、試薬導入部４０から第一流路２１への接続流路の延設方向と検査対象が第一流路２１を流下する方向とのなす角度は、鋭角であるので、試薬導入部４０から第一流路２１への導入路に試薬が残留することを防止できる。

尚、本発明は前記実施の形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。例えば、突起２７１の横断面を前記流路の延設方向の下流側の端部が上流側の端部よりもすぼまった紡錘形に形成しても良い。

尚、突起２６１は、円柱に限られず、円筒でも良い。突起２７１についても楕円柱に限られず楕円筒でも良い。

検査装置１の回転部分の構成を表す側面図である。検査対象受体２の平面図である。検査パターン構成部２０の拡大図である。検査対象受体２のカバー部材５０の平面図である。検査パターン構成部２０の縦断面図である。逆流防止リブ３８の近傍の拡大図である。染み出し防止リブ２５及び検査対象導入部３５の近傍の拡大図である。検査部２７及び試薬導入路２８の近傍の拡大図である。検査部２７の下流側端部の拡大図である。第一流路２１の図３のＩ−Ｉ線に於ける矢視方向断面図である。図３のＩＩ−ＩＩ線に於ける矢視方向断面図である。カバー部材５０をした状態の第一流路２１の図３のＩ−Ｉ線に於ける矢視方向断面図である。カバー部材５０をした状態の定量化部２６の図３のＩＩ−ＩＩ線に於ける矢視方向断面図である。誘導部３６の突起３６１の斜視図である。染み出し防止構造を設けていない定量化部２６の拡大図である。染み出し防止構造を設けている定量化部２６の拡大図である。逆流防止構造を設けていない検査部２７の拡大図である。第一の逆流防止構造を設けている検査部２７の拡大図である。第二の逆流防止構造を設けている検査部２７の拡大図である。カバー部材５０の支持構造を設けていない検査パターン構成部２０の平面図である。支持構造を設けていない廃液溜部３１の縦断面図である。支持構造を設けていない廃液溜部３１の縦断面図である。支持構造を設けている廃液溜部３１の縦断面図である。支持構造を設けている廃液溜部３１の縦断面図である。支持構造の変形例の平面図である。支持構造の変形例の平面図である。試薬注入口底部３９の近傍の拡大図である。洗浄液注入口５１の形状の変形例の縦断面図である。洗浄液注入導入口５１の形状の変形例の縦断面図である。検査パターン構成部２０の変形例の拡大図である。

１検査装置
２検査対象受体
３回転部
４チャック部
５回転軸
６軸受け
７回転モータ
８カバー部
９制御部
１０本体部
２０検査パターン構成部
２１第一流路
２２洗浄液注入口底部
２３洗浄液導入部
２４支持用リブ
２５染み出し防止リブ
２６定量化部
２７検査部
２８試薬導入路
２９空間部
３０連通部
３１廃液溜部
３２，３３，３４支持用リブ
３５検査対象導入部
３６誘導部
３７第二流路
３８逆流防止リブ
３９試薬注入口底部
４０試薬導入部
４１支持用リブ
４２壁部
４３壁部
４４壁部
４５壁部
４６壁部
４７壁部
４８染み出し防止部
５０カバー部材
５１洗浄液注入口
５２検査対象注入口
５３試薬注入口
２６１突起
２７１突起
４８１突起
１２４支持用リブ
１４１支持用リブ
１３２支持用リブ
３７１壁部
４２１壁部

Claims

液状の検査対象を検査する用途に用いられる検査対象受体であって、
前記検査対象を一定の経路を経て移動させる第一流路と、
前記第一流路の上流側に設けられ、複数の突起を当該突起の間に前記検査対象が毛細管現象により広がる間隔にて配置して、前記検査対象を導入する検査対象導入部から導入された前記検査対象の所定量を計り取る定量化部と、
前記第一流路の下流側に設けられ、突起を複数配置して、所望の検査を行う検査部と、
前記第一流路のうち、前記定量化部と前記検査部との間に試薬を導入するための試薬導入部と、
前記検査部の下流側から流れ出た廃液を溜める廃液溜部と、
前記第一流路において、前記検査部の下流側、かつ前記廃液溜部の上流側に設けられた複数の突起と、
を備え、
前記廃液溜部の容積は、検査対象導入部から注入される検査対象の予め定められている注入量と、前記試薬導入部から注入される試薬の予め定められている注入量と、前記検査部より上流側の任意の箇所から注入される洗浄液の予め定められている注入量との和よりも大きく、
前記試薬導入部から前記第一流路への接続流路の延設方向と前記検査対象が前記第一流路を流下する方向とのなす角度は、鋭角であり、
前記検査部の下流側に設けられた前記複数の突起と、前記検査部に配置された複数の前記突起とは、所定の間隔置かれて形成され、
前記第一流路における前記所定の間隔を有する空間は、前記検査部における前記第一流路の幅の２乗の面積以上の空間であることを特徴とする検査対象受体。
前記検査部の下流側に設けられた前記複数の突起の配置間隔は、前記検査部に配置された複数の前記突起の配置間隔よりも密であることを特徴とする請求項１記載の検査対象受体。
前記検査部の下流側に設けられた前記複数の突起の径は、前記検査部に配置された複数の前記突起の径よりも小さいことを特徴とする請求項２記載の検査対象受体。