JP5958331B2 - 検査チップ及び検査システム - Google Patents
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Description
本発明の実施形態を説明する。図1を参照して、検査システム3の概略構造について説明する。本実施形態の検査システム3は、液体である検体及び試薬を収容可能な検査チップ2と、検査チップ2を用いて検査を行う検査装置1とを含む。検査装置1が検査チップ2から離間した垂直軸線A1を中心として検査チップ2を回転させると、遠心力が検査チップ2に作用する。検査装置1が水平軸線A2を中心に検査チップ2を回転させると、検査チップ2に作用する遠心力の方向である遠心方向が切り替えられる。尚、本実施形態の検査システム3及び検査装置1は、特開2012−78107に記載されているように周知の構造であるので、以下の説明では、検査装置1の構造の概略について説明する。
図1を参照して、検査装置1の構造について説明する。以下の説明では、図1の上方、下方、右方、左方、紙面手前側、及び紙面奥側を、それぞれ、検査装置1の前方、後方、右方、左方、上方、及び下方とする。本実施形態では、垂直軸線A1の方向は検査装置1の上下方向であり、水平軸線A2の方向は、検査チップ2が垂直軸線A1を中心として回転される際の速度の方向である。なお、図1は検査装置1の上部筐体30の天板が取り除かれた状態を示す。
図1を参照して、制御装置90の電気的構成について説明する。制御装置90は、検査装置1の主制御を司るCPU91と、各種データを一時的に記憶するRAM92と、制御プログラムを記憶したROM93とを有する。CPU91には、ユーザが制御装置90に対する指示を入力するための操作部94と、各種データ、及びプログラムを記憶するハードディスク装置95と、各種情報を表示するディスプレイ96とが接続されている。制御装置90としては、パーソナルコンピュータを用いてもよいし、専用の制御装置を用いてもよい。
以下の図2及び図3を参照して、第一実施形態に係る検査チップ2の詳細構造を説明する。以下の説明では、図2の上方、下方、右方、左方、紙面手前側、及び紙面奥側を、それぞれ、検査チップ2の上方、下方、右方、左方、前方及び後方とする。図3〜図10は、シート29を取り除いた検査チップ2の正面図を示している。
図2〜図10を参照して、検査装置1及び検査チップ2を用いた検査方法について説明する。尚、検査チップ2の自転、公転、及び回転数の制御は、それぞれ、所定の基準時間が経過したか否かで制御される。基準時間の情報は制御装置90のHDD95に予め記憶されている。検査チップ2が支軸46に取り付けられて、制御装置90に操作部94から処理開始のコマンドが入力されると、以下の測定動作が実行される。なお、検査装置1は二つの検査チップ2を同時に検査可能であるが、以下では説明の便宜のため、一つの検査チップ2を検査する手順を説明する。以下の説明では、図2に示す検査チップ2の定常状態を自転角度0度と言い、定常状態から80度反時計回りに回転した状態を「自転角度80度」と言い、定常状態から85度反時計回りに回転した状態を「自転角度85度」と言い、定常状態から90度反時計回りに回転した状態を「自転角度90度」と言う。また、検査チップ2には、検体10、第一試薬13及び第二試薬14が注入された状態になっている。
まず、主軸モータ35が制御装置90のCPU91の指示に基づき、ターンテーブル33の駆動を開始する。この結果、自転角度が0度の検査チップ2が公転する。主軸モータ35は、CPU91の指示に基づき、ターンテーブル33の回転速度を上げる。一例として、回転速度が3000rpmに達すると、主軸モータ35はこの回転速度を保持する。尚、ターンテーブル33の回転速度は、3000rpmに限られず、他の回転速度でもよい。この状態で、図4に示すように、左辺部23から右辺部22に向けて、検査チップ2に遠心力Fが作用する。遠心力Fの作用により検体10は検体注入部101から検体保持部112に移動する。同様に、第一試薬13は第一試薬注入部102から第一試薬保持部133に移動する。第二試薬14は第二試薬注入部103から第二試薬保持部143に移動する。この状態での公転時間は、検体10、第一試薬13、及び第二試薬14が、上述した移動を行うのに十分な時間はHDD95に予め記憶されている。
次に、CPU91の指示に基づくステッピングモータ51の駆動制御により、図5に示すように、公転中の検査チップ2が前方からみて反時計回りに85度自転される。これにより、検査チップ2の自転角度が85度に変化する。ターンテーブル33の回転速度は、一例として、3000rpmである。この結果、図5の矢印F方向に遠心力Fが作用する。遠心力Fの作用方向は、図3に示す仮想線Jの方向、すなわち、供給案内部113から定量部120の底面120Cに向かう方向となる。従って、遠心力Fの作用により検体10は検体保持部112から供給案内部113を介して定量部120に注入される。このとき、定量部120に注入される検体10の体積は、図3に示す定量部120の第一壁面120A、第二壁面120B、底面120C、第三壁面120D、第四壁面120E及び第一仮想面K1にて囲まれる体積となる。従って、図3に示す定量部120の第一壁面120A、第二壁面120B、底面120C、第三壁面120D、第四壁面120E及び第三仮想面K3にて囲まれる体積より多い。定量部120から溢れた検体10は、検体余剰部140に収容される。また、第一試薬13は第一試薬保持部133から第一試薬流入口134を介して第一試薬定量部135に注入される。第一試薬定量部135から溢れた第一試薬13は第一試薬余剰部137に収容される。第二試薬14は第二試薬保持部143から第二試薬流入口144を介して第二試薬定量部145に注入される。第二試薬定量部145から溢れた第二試薬14は第二試薬余剰部147に収容される。
次に、CPU91の指示に基づくステッピングモータ51の駆動制御により、図6に示すように、公転中の検査チップ2が前方からみて反時計回りに5度自転される。これにより、検査チップ2の自転角度が90度に変化する。ターンテーブル33の回転速度は、一例として、3000rpmである。この結果、上辺部21と遠心力の方向との成す角度が90度になるように検査チップ2に遠心力Fが作用する。この自転による遠心力Fの作用方向は、供給案内部113の開口方向、つまり、供給案内部113の連通方向となる。すなわち、遠心力Fの作用方向は、図3に示す定量部120の第三仮想面K3と直交する方向となる。この状態にて公転が行われることにより定量部120に注入された検体10の定量が行われる。ここで、定量される検体10の体積は、図3に示す定量部120の第一壁面120A、第二壁面120B、底面120C、第三壁面120D、第四壁面120E及び第三仮想面K3にて囲まれる体積である。同様に第一試薬13は第一試薬定量部135にて定量される。第二試薬14も第二試薬定量部145にて定量される。この状態での公転時間は、検体10、第一試薬13、及び第二試薬14が、上述した回転速度、移動及び検体の遠心分離を行うのに十分な時間はHDD95に予め記憶されている。
次に、CPU91の指示に基づくステッピングモータ51の駆動制御により、図7に示すように、公転中の検査チップ2が前方からみて時計回りに10度自転される。これにより、検査チップ2の自転角度が80度に変化する。この結果、上辺部21と遠心力の方向との成す角度が80度になるように検査チップ2に遠心力Fが作用する。ここで、図7に示すように定量部120における検体10の液面は遠心力の方向Fと直交する方向となる。第一ステップにおいて自転角度が85度であったのに対して、第三ステップにおいて自転角度が80度と低角になったことにより、定量部120において第二接続部123から第四接続部128の間に検体10の液面が位置する。従って、定量部120から第二案内部129側に検体10が漏れて流れることを低減できる。図7に示す定量部120に注入された検体10は、図8に示すように、第一成分10Aと第二成分10Bとに遠心分離される。図8に示す例では、ターンテーブル33の回転速度は、第二ステップの回転速度よりも速くなる。一例として、5000rpmに速くなる。図8に示すように、この高速の公転が行われることにより定量部120に注入された検体10は、短時間で第一成分10Aと第一成分より比重の大きい第二成分10Bとに遠心分離される。第二成分10Bは、第一成分10Aより比重が大きいため定量部120の底面120C側に溜まる。例えば、検体10が血液の場合には、第一成分10Aである血漿と第二成分10Bである血球とに分離され、血球が定量部120の底面120C側に溜まる。この状態での公転時間は、検体10、第一試薬13、及び第二試薬14が、上述した回転速度、移動及び検体の遠心分離を行うのに十分な時間はHDD95に予め記憶されている。
次に、CPU91の指示に基づくステッピングモータ51の駆動制御により、図9に示すように、公転中の検査チップ2が前方からみて時計回りに80度自転される。これにより検査チップ2の自転角度が0度に戻り、左辺部23から右辺部22に向けて検査チップ2に遠心力Fが作用する。ターンテーブル33の回転速度は、一例として、3000rpmに低下する。従って、遠心力Fの作用により、定量部120にて分離された第一成分10Aの内、第三壁面120D、第四壁面120E、第二仮想面K2及び第三仮想面K3に囲まれる凹部126の体積分の第一成分10Aが、第一案内部130を介して流路160に流れ込み、右辺部22側に保持される。ここで、凹部126の体積分の第一成分10AをV1とする。また、第二ステップにて定量された検体10の体積をV2とする。図9に示すように、定量部120に残った第一成分10A及び第二成分10Bの合計の体積をV3とする。V1=V2−V3となる。尚、第一試薬定量部135にて定量された第一試薬13が流路138に流れ込み壁部141側に保持される。また、第一試薬13の一部は、測定部150方向に流れ込む。同様に、第二試薬定量部145にて定量された第二試薬14が流路139を介して壁部102側に保持される。また、第二試薬14の一部は、測定部150方向に流れ込む。上述した回転速度、移動を行うのに十分な時間はHDD95に予め記憶されている。
次に、CPU91の指示に基づく主軸モータ35の駆動制御により、主軸モータ35が減速駆動され、主軸モータ35が停止する。故に、検査チップ2の公転が終了する。図10に示すように、第一成分10A、第一試薬13及び第二試薬14が混合された混合液170は重力により測定部150に溜まる。
上記遠心処理の実行後、主軸モータ35の駆動制御により、検査チップ2を測定位置の角度まで回転移動させる。光源71が発光すると、測定光が測定部150に貯溜された混合液170を通る。光センサ72が受光した測定光の変化量に基づいて、混合液170の光学測定が行われ、測定データが取得される。次いで、取得された測定データに基づいて、検体10の測定結果が算出される。測定結果に基づく検体10の検査結果が表示される。その後、メイン処理が終了される。
以上説明したように、本実施形態の検査チップ2によれば、第五壁面124を延設した第一仮想面K1は、第一案内部130の壁面である第六壁面122に交差する。従って、第一接続部121と第二接続部123とを結ぶ第三仮想面K3を延長した面に対する第五壁面124の傾斜角度θ4より第三仮想面K3を延長した面に対する第六壁面122の傾斜角度θ5が大きい。従って、検査チップ2へ遠心力を作用させて定量部120へ検体10の注入をするときに、検体10が第六壁面122を乗り越えて流路160に漏れずに、溢れた検体10を検体余剰部140へ流入させることが出来る。また、第三壁面120Dは、第一接続部121と第三接続部127とを結ぶ第二仮想面K2よりも第二案内部129側に存在するので、第三壁面120Dが及び第四壁面120Eが液面である第二仮想面K2に近接せず、表面張力により第三壁面120Dが及び第四壁面120Eに第一成分10Aが付着することを低減できる。従って、第一成分10Aの取り出し時の定量精度が向上する。また、定量部120が分離部を兼ねるので検査チップ2を小型化できる。
図11を参照して、第二実施形態に係る検査チップ202の詳細構造を説明する。以下の説明では、図11の上方、下方、右方、左方、紙面手前側、及び紙面奥側を、それぞれ、検査チップ2の上方、下方、右方、左方、前方及び後方とする。図11は、シート29を取り除いた検査チップ202の定量部120周辺の拡大図を示している。尚、第二実施形態において、検査チップ202の定量部120の周辺以外の構造は、第一実施形態の検査チップ2の構造と同じであるので、以下では、図11を参照して、検査チップ202の特有の構造のみ説明する。
第二実施形態に係る検査チップ202では、第一壁面120Aに連結流路163により接続された残渣保持部161を備えているので、定量部120に残った残渣を残渣保持部161にて保持できる。従って、定量された第一成分10Aが第一案内部130に移動した後に、残渣が定量部120から第一案内部130に流れ出してしまうことを防止できる。従って、検査の精度を向上することができる。
上記実施形態において、第三壁面120Dと第四壁面120Eとを接続する第四接続部128は、接点になっているが、第四接続部128を壁または円弧状の壁にしてもよい。すなわち、これら壁または円弧状の壁が第四接続部に相当する。よって、第四壁面120Eは、第三壁面120Dと第四接続部128を介して接続される。また、第二壁面120Bと第三壁面120Dとのなす角の内、定量部120の外側の角度θ1は、90度より大きく、180度未満に形成してもよい。この場合にも、第三壁面120Dが第一接続部121と第三接続部127とを結ぶ定量面である第二仮想面K2に近接せず、表面張力により第三壁面120Dに第一成分が付着することを低減できる。従って、第一成分10Aの取り出し時の定量精度が向上する。尚、上記実施の形態では、測定部150が、「混合部」の一例である。
2 検査チップ
3 検査システム
10 検体
13 第一試薬
14 第二試薬
90 制御装置
95 ハードディスク装置
97 公転コントローラ
98 自転コントローラ
113 供給案内部
115 壁面
120 定量部
120A 第一壁面
120B 第二壁面
120C 底面
120D 第三壁面
120E 第四壁面
120F 背面
121 第一接続部
122 第六壁面
123 第二接続部
124 第五壁面
126 凹部
127 第三接続部
128 第四接続部
129 第二案内部
130 第一案内部
Claims (7)
- 注入された検体が定量されると共に、前記検体中に含まれる第一成分と前記第一成分より比重が大きい第二成分とが分離される分離部を兼ねる定量部と、
前記定量部に前記検体を注入する供給案内部と、
前記定量部において分離された第一成分が移動する第一案内部と、
前記定量部から溢れた検体を収容する余剰部と、
前記定量部から前記余剰部に接続された第二案内部と、
前記定量部から前記第一案内部を介して移動した前記第一成分と試薬とが混合される混合部とを備え、
前記定量部は、
前記第一案内部と接続する第一接続部と、
前記第二案内部と接続する第二接続部と、
前記第一接続部に接続される第一壁面と、
前記第一壁面と対向する第二壁面と、
前記第二壁面の端部と前記第二接続部とに接続する凹部とを備え、
前記凹部は、
前記凹部を構成する第三壁面と、
前記第三壁面と前記第二壁面とが接続される第三接続部と、
前記第三壁面と第四接続部を介して接続される第四壁面とを備え、
前記第二接続部に接続する前記第二案内部の壁面である第五壁面を延設した第一仮想面は、前記第一接続部に接続する前記第一案内部の壁面である第六壁面に交差し、
前記第三壁面は、前記第一接続部と前記第三接続部とを結ぶ第二仮想面よりも前記第二案内部側に存在し、
前記第二仮想面と、前記第六壁面とがなす角度の内、前記第二接続部側の角度は、180度より大きいことを特徴とする検査チップ。 - 前記第一接続部と前記第二接続部と結ぶ第三仮想面と前記第四壁面とがなす角度の内、前記第二案内部側の角度は、90度以上であることを特徴とする請求項1に記載の検査チップ。
- 前記第一案内部が形成された壁面の内、前記供給案内部側の壁面に対して直角方向に前記供給案内部の前記第一案内部側の端部から引いた仮想線は、前記定量部の底面と交差することを特徴とする請求項1又は2に記載の検査チップ。
- 前記第一壁面に連結流路により接続され、且つ、前記定量部の残渣を保持する残渣保持部を備えたことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の検査チップ。
- 前記連結流路の延設方向は前記第二仮想面の延設方向と交差し、
且つ、前記連結流路の入口から前記第二仮想面と平行に延設した第四仮想面は、前記残渣保持部と前記連結流路とを隔てる連結流路の壁面と交差することを特徴とする請求項4に記載の検査チップ。 - 検体または試薬を定量して混合する検査チップと、前記検査チップを所定の第一軸を中心に公転させることにより前記検査チップに遠心力を作用させ、且つ、前記第一軸とは異なる前記検査チップの前面に対し鉛直方向の第二軸を中心に前記検査チップを自転させることにより前記遠心力の方向を変化させる検査装置とから構成される検査システムであって、
前記検査チップは、
注入された検体が定量されると共に、前記検体中に含まれる第一成分と前記第一成分より比重が大きい第二成分とが分離される分離部を兼ねる定量部と、
前記定量部に前記検体を注入する供給案内部と、
前記定量部において分離された第一成分が移動する第一案内部と、
前記定量部から溢れた検体を収容する余剰部と、
前記定量部から前記余剰部に接続された第二案内部と、
前記定量部から前記第一案内部を介して移動した前記第一成分と試薬とが混合される混合部とを備え、
前記定量部は、
前記第一案内部と接続する第一接続部と、
前記第二案内部と接続する第二接続部と、
前記第一接続部に接続される第一壁面と、
前記第一壁面と対向する第二壁面と、
前記第二壁面の端部と前記第二接続部とに接続する凹部とを備え、
前記凹部は、
前記凹部を構成する第三壁面と、
前記第三壁面と前記第二壁面とが接続される第三接続部と、
前記第三壁面と第四接続部を介して接続される第四壁面とを備え、
前記第二接続部に接続する前記第二案内部の壁面である第五壁面を延設した第一仮想面は、前記第一接続部に接続する前記第一案内部の壁面である第六壁面に交差し、
前記第三壁面は、前記第一接続部と前記第三接続部とを結ぶ第二仮想面よりも前記第二案内部側に存在し、
前記第二仮想面と、前記第六壁面とがなす角度の内、前記第二接続部側の角度は、180度より大きく形成され、
前記検査装置は、
前記自転を制御する自転制御手段と、
前記公転を制御する公転制御手段と
を備え、
前記自転制御手段は、前記公転により生じる遠心力により、前記検体が前記供給案内部から前記定量部に注入される方向に前記検査チップを自転させる第一ステップと、
前記遠心力により、前記定量部において前記第一接続部と前記第二接続部とを結ぶ第一定量面にて前記検体が定量される方向に前記検査チップを自転させる第二ステップと、
前記遠心力により、前記定量部にて前記検体が前記第一成分と前記第二成分とに分離される方向に前記検査チップを自転させる第三ステップと、
前記遠心力により、前記定量部において前記第二仮想面にて前記第一成分が定量され、定量された第一成分が前記第一案内部に流入される方向に前記検査チップを自転させる第四ステップと
を少なくとも実行することを特徴とする検査システム。 - 前記公転制御手段は、前記第三ステップでの公転速度を前記第二ステップよりも上げることを特徴とする請求項6に記載の検査システム。
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