JP6087272B2 - Analysis board - Google Patents
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Description
本発明は、液状物を分析するための分析基板に関する。 The present invention relates to an analysis substrate for analyzing a liquid material.
従来、表面に微細流路が形成された分析基板を用いて、血液や生体液などから特定のたんぱく質などの生体物質を分離、混合、検出等する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。このような分析基板は、例えば、アレルギー、伝染病、成人病などを調べるための抗原抗体反応分析、成人病などを調べるための血液成分の分析、遺伝子分析、腫瘍マーカー分析などに用いられることが検討されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for separating, mixing, and detecting a biological substance such as a specific protein from blood or biological fluid using an analysis substrate having a fine channel formed on the surface is known (for example, Patent Document 1). reference). Such an analysis board may be used for, for example, antigen-antibody reaction analysis for examining allergies, infectious diseases, adult diseases, etc., analysis of blood components for examining adult diseases, gene analysis, tumor marker analysis, etc. It is being considered.
近年、一度に多くの分析を短時間且つ簡易に行うために、複数の分析ユニットが形成された分析基板が知られている(例えば、特許文献2参照)。 In recent years, an analysis substrate on which a plurality of analysis units are formed in order to perform many analyzes at once in a short time and in a simple manner is known (for example, see Patent Document 2).
複数の分析ユニットが形成された分析基板を用いて分析を行う場合には、分析基板を回転させた際に、分析基板における分析ユニットの位置を適切に特定することが要請される。例えば、特許文献2に開示された技術では、分析基板を回転させる際に、ステッピングモーターを用いて、そのステッピングモーターへ供給するパルス数により、分析基板上の流路パターン(分析ユニットに相当)における測定流路を特定している。
When an analysis is performed using an analysis substrate on which a plurality of analysis units are formed, it is required to appropriately specify the position of the analysis unit on the analysis substrate when the analysis substrate is rotated. For example, in the technique disclosed in
ステッピングモーターを備えずとも、分析基板上の各分析ユニットの位置を検出できるようにすることが要請されている。 There is a need to be able to detect the position of each analysis unit on an analysis substrate without a stepping motor.
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、分析基板上の分析ユニットの位置を適切に認識することのできる技術を提供する。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a technique capable of appropriately recognizing the position of an analysis unit on an analysis substrate.
上記目的達成のため、本発明の一実施の形態に係る分析基板は、試料の分析に用いられ、自転させた際の遠心力を利用して中心から径方向外側に送液可能な円盤状の分析基板であって、それぞれ独立して試料の分析に用いられる分析ユニットを複数有し、分析基板の一方の面の、所定の検出センサにより反射光の検出が行われる検出範囲において、所定の方向から照射される光に対する反射態様が検出範囲の他の部位と異なり、分析ユニットの位置を特定するための基準部を少なくとも一つ有する。
分析基板。
In order to achieve the above object, an analysis substrate according to an embodiment of the present invention is used for analyzing a sample, and is a disk-shaped liquid that can be fed radially outward from the center using centrifugal force when rotated. An analysis board having a plurality of analysis units each independently used for analyzing a sample, and having a predetermined direction in a detection range on one surface of the analysis board, in which reflected light is detected by a predetermined detection sensor Unlike other parts of the detection range, the reflection mode with respect to the light emitted from the sensor has at least one reference part for specifying the position of the analysis unit.
Analysis board.
本発明の他の実施の形態に係る分析基板は、さらに、検出範囲が、分析基板の同一円周上の領域を含む範囲である。 In the analysis substrate according to another embodiment of the present invention, the detection range further includes a region on the same circumference of the analysis substrate.
本発明の他の実施の形態に係る分析基板は、さらに、透明樹脂材料により構成されている。 An analysis board according to another embodiment of the present invention is further made of a transparent resin material.
本発明の他の実施の形態に係る分析基板は、さらに、それぞれの分析ユニットが、試料を検出、反応、吸着、離脱、または分解する部位となる検出部を有し、基準部が、検出部よりも外縁側に配置されている。 In the analysis substrate according to another embodiment of the present invention, each analysis unit further includes a detection unit serving as a site for detecting, reacting, adsorbing, desorbing, or decomposing a sample, and the reference unit is a detection unit. It is arranged on the outer edge side.
本発明の他の実施の形態に係る分析基板は、さらに、基準部が、分析基板の外縁近傍に設けられている。 In the analysis substrate according to another embodiment of the present invention, the reference portion is further provided in the vicinity of the outer edge of the analysis substrate.
本発明の他の実施の形態に係る分析基板は、さらに、基準部が、所定の方向から照射された光が、所定の方向に反射しないように形成されている。 In an analysis substrate according to another embodiment of the present invention, the reference portion is further formed so that light irradiated from a predetermined direction is not reflected in the predetermined direction.
本発明の他の実施の形態に係る分析基板は、さらに、基準部が凹状部である。 In the analysis substrate according to another embodiment of the present invention, the reference portion is a concave portion.
本発明の他の実施の形態に係る分析基板は、さらに、基準部が、外径0.5〜2mmの凹状部である。 In the analysis substrate according to another embodiment of the present invention, the reference portion is a concave portion having an outer diameter of 0.5 to 2 mm.
本発明の他の実施の形態に係る分析基板は、さらに、基準部の凹状部の底面が、分析基板の一方の面に対して交差するように傾いた傾斜面となっている。 In the analysis substrate according to another embodiment of the present invention, the bottom surface of the concave portion of the reference portion is an inclined surface that is inclined so as to intersect with one surface of the analysis substrate.
本発明の他の実施の形態に係る分析基板は、さらに、基準部の傾斜面が、分析基板の一方の面となす角が20〜80度である。 In the analysis substrate according to another embodiment of the present invention, the angle formed by the inclined surface of the reference portion and one surface of the analysis substrate is 20 to 80 degrees.
本発明の他の実施の形態に係る分析基板は、さらに、基準部が、分析基板の裏面に形成されている。 In the analysis substrate according to another embodiment of the present invention, the reference portion is further formed on the back surface of the analysis substrate.
本発明の他の実施の形態に係る分析基板は、さらに、分析ユニットが廃液を集めるための廃液槽を有し、基準部は、分析基板の中心と、廃液槽とを結ぶ直線上から外れた位置に配置されている。 The analysis board according to another embodiment of the present invention further includes a waste liquid tank for the analysis unit to collect the waste liquid, and the reference unit is off the straight line connecting the center of the analysis board and the waste liquid tank. Placed in position.
本発明によると、分析基板上の分析ユニットの位置を適切に検出することができる。 According to the present invention, it is possible to appropriately detect the position of the analysis unit on the analysis substrate.
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施の形態の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiments described below do not limit the invention according to the claims, and all the elements and combinations described in the embodiments are indispensable for the solving means of the invention. Not always.
<第1の実施の形態>
まず、本発明の第1の実施の形態に係る分析基板について説明する。
<First Embodiment>
First, the analysis substrate according to the first embodiment of the present invention will be described.
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る分析基板の平面図、側面図、及び裏面図である。 FIG. 1 is a plan view, a side view, and a back view of an analysis board according to the first embodiment of the present invention.
分析基板1は、液状の試料(液状物)を分析するための基板である。分析基板1は、液状物を貯留する液体槽と、液状物の流路と、液状物を検出して分析するための検出部とを備える基板2を備える。また、分析基板1は、基板2の少なくとも一部の開口を覆うように、基板2の一方の面(例えば、基板2の上面)に貼付されるカバー部材3を有する。カバー部材3は、フィルムやシートを使用することができるがこれに限らず、基板と同様に成形体であっても良い。分析基板1は、例えば、それを自転させ、遠心力を利用して中心から径方向外側に液状物を送液可能なコンパクトディスク型の基板である。基板2は、中央に穴4を有する円盤形状を有し、平面視にて16個の分析ユニット5(図1の点線で囲まれた領域)を備える。本実施の形態では、各分析ユニット5は、同じ形態を有するが、一部若しくは全部が異なる形態であっても良い。また、分析ユニット5の数も、16個に限定されず、17個以上あるいは15個以下であっても良い。
The
基板2及びカバー部材3は、特にその材質に限定は無く、また、透光性材料あるいは非透光性材料のいずれにより構成されていても良いが、好適には、樹脂やガラス等の透光性材料から成り、本実施形態ではより好適にはアクリル樹脂から成る。分析基板1を構成する基板2は、後述の基準部検出センサ28から照射される光の少なくとも一部を反射する機能を有する。このため、基板2では、光を通過するのみならず、光反射能を備えるのが好ましい。基板2及びカバー部材3は、アクリル樹脂以外の樹脂、例えば、ポリプロピレン、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂等あるいはシリコーンゴムやポリジメチルシロキサン等の弾性ゴムから構成されても良い。特に、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、シクロオレフィン樹脂が好ましい。ここで、「透光性」とは、有色であるか無色であるかおよび光の透過率の多寡を問わず、光を透過させることができる意味を示している。基板2の製法は、特に限定されるものではないが、例えば、未硬化状態の材料を金型内に流し込んで成形する方法がある。
The material of the
図1に示すように、各分析ユニット5は、その領域内に検出部6を備える。検出部6は、基板2と一体的に形成されていても、あるいは別体に形成されていて基板2に着脱自在であっても良い。
As shown in FIG. 1, each analysis unit 5 includes a detection unit 6 in the region. The detection unit 6 may be formed integrally with the
基板2の裏面側には、分析基板1の基準位置を検出するための凹状部である基準部7が形成されている。本実施の形態では、基準部7は、検出部6よりも外側の分析基板1の外縁近傍に形成されている。基準部7は、後述する分析装置25の基準部検出センサ28による反射光の検出が行われる対象となる円周状の検出範囲S上に形成されている。基準部7は、基準部検出センサ28により所定方向から照射される光を、基準部検出センサ28で検出できないように反射させる。なお、検出範囲Sの基準部7以外の部位は、基準部検出センサ28により所定方向から照射される光を、基準部検出センサ28で検出できるように反射させる。本実施の形態では、基準部7は、好ましくは、基板2の中心と、基準となる分析ユニット5の検出部6とを結ぶ直線上又はその直線の近傍に形成されている。また、基準部7は、基板2の中心と、後述する廃液槽20とを結ぶ直線から離れた位置に形成されている。廃液槽20は、比較的広い凹部であり、基板2の中心と、廃液槽20とを結ぶ直線上の領域は、基板2においては、最も軽い領域となっている。このような直線上の領域に、さらに軽くしてしまう基準部7を設けていないので、基板2の中心を軸として回転させる場合の全体のバランスが低下することを適切に抑制することができる。
On the back side of the
図2は、図1中の分析ユニットの拡大図である。 FIG. 2 is an enlarged view of the analysis unit in FIG.
分析ユニット5は、検出部6と、液状物を貯留するための液体槽10,11と、廃液を集めるための廃液槽20とを備える。液体槽10,11及び廃液槽20は、共に、分析用基板1の表側の面から厚さ方向に窪む凹部形状を有する。廃液槽20は、分析ユニット5では、一番広い面積を占めている。液体槽10、液体槽11及び廃液槽20は、それぞれ、検出部6と、流路13、流路14及び流路21を介して接続される。また、検出部6は、流路17を介して凹部16と接続されている。これら流路13,14,17,21は、好ましくは、幅及び深さが10μm〜100μm程度の溝である。凹部16は、検出部6内の液状物の送液の際のエアーベントとなる部位である。流路13,14,17,21及び凹部16は、基板2の表側の面から厚さ方向内側に向かって窪む形状にて、基板2に設けられている。
The analysis unit 5 includes a detection unit 6,
図3は、図1中の領域Xの拡大図である。 FIG. 3 is an enlarged view of a region X in FIG.
図3に示すように、分析基板1の一方の面(裏面)の外縁近傍には、基準部7が形成されている。基準部7は、円形状の開口として形成されている。基準部7の開口の外径Dは、例えば、0.5〜2mmである。
As shown in FIG. 3, a
図4は、本発明の第1の実施の形態に係る分析基板のB−B線断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view of the analysis substrate according to the first embodiment of the present invention taken along line BB.
基準部7の底面7Aは、図4に示すように、分析基板1の裏面と角度θをなす傾斜面となっている。底面7Aと、分析基板1の裏面とがなす角度θは、例えば、20〜80度である。この角度θは、基準部検出センサ28により基準部7に対して照射された光の反射光を基準部検出センサ28が受光できない、又は、検出に十分な光量の反射光を受光できないような角度であれば良い。この基準部7によると、例えば、下方から垂直上方に照射された矢印Cで示す光を、下方ではなく、矢印C’に示す右下方向に反射させる。これにより、下方に配置された基準部検出センサ28は、反射光を受光することができない。一方、検出範囲Sの基準部7以外の部位においては、下方から垂直上方に照射された矢印Cで示す光は、矢印Cと反対方向に反射させるので、基準部検出センサ28は、十分な反射光を受光することができる。このため、基準部検出センサ28は、反射光の検出有無により基準部7の位置を特定することができる。基準部7は、貫通孔や切り欠きではないので、金型を用いて基準部7を有する基板2を形成する際において、フローマークや離型不良を起こす可能性がほとんどない。
As shown in FIG. 4, the
次に、分析基板1を用いて分析を行う分析装置について説明する。
Next, an analysis apparatus that performs analysis using the
図5は、本発明の第1の実施の形態に係る分析基板を用いる分析装置の構成図である。 FIG. 5 is a configuration diagram of an analysis apparatus using the analysis substrate according to the first embodiment of the present invention.
分析装置25は、試料の分析に用いられ、分析基板1を自転させた際の遠心力を利用して、分析基板1の中心から径方向外側に送液可能な装置である。
The
分析装置25は、分析基板1を接続可能な回転軸部27と、回転軸部27を回転させるモータ26とを有する。したがって、モータ26を駆動して回転軸部27を回転させることにより、分析基板1を回転(自転)させることができる。なお、モータ26の駆動は、図示しない制御装置によって制御されている。
The
また、分析装置25は、分析基板1の裏面側の基準部7を検出するための基準部検出センサ28と、分析基板1の検出部6からの光を受光する受光部29とを備える。
The
基準部検出センサ28は、例えば、反射式の光電センサである。基準部検出センサ28は、所定の方向(例えば、垂直上方)に光を照射し、その方向からの反射光を受光し、受光の状態を制御装置に通知する。本実施の形態では、基準部検出センサ28から照射される光が、分析基板1の裏面の検出範囲Sの一部の範囲に対して垂直下方から当たるように、基準部検出センサ28の位置が調整されている。本実施の形態では、基準部検出センサ28から照射される光が分析基板1の基準部7に当たっている場合には、基準部検出センサ28は、照射した光の反射光を検出できない一方、基準部検出センサ28から照射される光が分析基板1の検出範囲Sの基準部7以外の部位に当たっている場合には、基準部検出センサ28は、照射した光の反射光を適切に検出できる。
The reference
基準部検出センサ28が検出した光の状態は、電気信号として制御装置に送られる。制御装置は、照射した光の反射光を受信したことを示す信号であれば、その時点に基準部検出センサ28により光が照射されている部位は、検出範囲Sの基準部7以外の部位であることを認識でき、照射した光の反射光を受信していないことを示す信号であれば、その時点に基準部検出センサ28により光が照射されている部位は、基準部7であることを認識できる。このように、制御装置では、分析基板1に形成された基準部7の位置を認識できるので、分析基板1を回転させている際に基準部7が検出される間隔に基づいて、分析基板1の回転速度を把握することができ、このように把握した回転速度に基づいて、モータ26の駆動を制御することにより、分析基板1の回転速度を適切に制御することができる。また、基準部7の位置を認識できるので、基準部7の位置と分析基板1の各分析ユニット5との位置関係に基づいて、各分析ユニット5の位置を高精度に把握することができる。従って、例えば、或る特定の分析ユニット5に液状物を導入するのを自動化したり、或る特定の検出部6へ物質を固定したりする作業を自動化したりすることができ、人為的なミスを防止できる。
The state of the light detected by the reference
受光部29は、分析基板1の回転時に通過する検出部6を観察できるように、分析基板1の上方に配置されている。受光部29は、例えば、CCDカメラ、光電子増倍管(PMT)、フォトダイオード(PD)、有機フォトダイオード(OPD)などであり、特に、その中でもCCDカメラが好適である。受光部29による受光に基づく信号は制御装置に送信され、制御装置において、記録および解析が行われる。制御装置は、基準部検出センサ28からの信号により特定した基準部7の位置及び分析基板1の回転速度、基準部7の位置と分析基板1の各分析ユニット5との位置関係等に基づいて、受光部29による受光に基づく信号のいずれの部分がどの分析ユニット5に対応する信号であるかを高精度に識別することができる。
The
<第2の実施の形態>
次に、本発明の第2の実施の形態に係る分析基板について説明する。本実施の形態では、第1の実施の形態と共通する構成部分については、同一の符号を付し、適宜、その説明を省略する。
<Second Embodiment>
Next, an analysis substrate according to a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
図6は、本発明の第2の実施の形態に係る分析基板のB−B線断面図である。 FIG. 6 is a sectional view taken along line BB of the analysis substrate according to the second embodiment of the present invention.
基準部7の底面7Bは、光を乱反射させる面となっている。この基準部7は、下方から垂直上方に照射された矢印Cで示す光を、例えば、矢印Eに示すように乱反射させる。これにより、基準部検出センサ28が下方から基準部7に光を照射した際に、十分な光量の反射光を受光することができない。一方、検出範囲Sの基準部7以外の部位においては、下方から垂直上方に照射された光は、反対方向に反射されるので、基準部検出センサ28は、十分な反射光を受光することができる。このため、基準部検出センサ28からの信号を受信する制御装置は、基準部7の位置を適切に特定することができる。
The
<他の実施の形態>
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上述した実施の形態に限られず、他の様々な態様に適用可能である。
<Other embodiments>
Although the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be applied to various other modes.
例えば、第1及び第2の実施の形態においては、分析基板1は、基準部7を1つ備えるようにしていたが、基準部7を2つ以上設けるようにしても良い。例えば、分析ユニット5のそれぞれに対応する位置に基準部を設けるようにしても良い。また、基準部7を設ける位置は、基板の裏面に限らず、表面であっても良いし、基板の外縁部に限らず、内周部であっても良い。さらに、基準部7は、凹形状に限らず、凸形状であっても良い。
For example, in the first and second embodiments, the
また、第1及び第2の実施の形態においては、基準部7は、照射された方向(基準部検出センサ28が受光可能な方向)に十分な光を反射させないようにし、検出範囲Sの基準部7以外の部分は、照射された光をその方向に反射させるようにしていたが、基準部7のみが照射された方向(基準部検出センサ28が受光可能な方向)に光を反射し、検出範囲Sの基準部7以外の部分が、照射された光をその方向に反射させないようにしても良い。すなわち、所定の方向から照射される光に対する、基準部検出センサ28が受信可能な方向に反射するか否かに関する反射態様が、基準部7と、検出範囲Sの基準部7以外の部位とで異なっていれば良い。
In the first and second embodiments, the
本発明は、液状物の分析を行うための分析基板として利用できる。 The present invention can be used as an analysis substrate for analyzing a liquid substance.
1 分析基板
2 基板
3 カバー部材
5 分析ユニット
6 検出部
7 基準部
7A 底面(傾斜面)
20 廃液槽
28 基準部検出センサ(検出センサ)
DESCRIPTION OF
20
Claims (3)
それぞれ独立して試料の分析に用いられる分析ユニットを複数有し、
前記分析基板の一方の面の、所定の検出センサにより反射光の検出が行われる対象となる検出範囲において、所定の方向から照射される光に対する反射態様が前記検出範囲の他の部位と異なり、前記分析ユニットの位置を特定するための基準部を少なくとも一つ有しており、
前記検出範囲は、前記分析基板の同一円周上の領域を含む範囲であり、
前記分析ユニットは、廃液を集めるための廃液槽を有し、
前記廃液槽は、前記分析基板の中で最も広い面積を有する部分であり、
前記基準部は、前記分析基板の裏面の外縁部に形成される凹状部であり、当該凹部状の底面を前記分析基板の中心軸側に向く傾斜面としており、かつ前記分析基板の中心と前記廃液槽とを結ぶ直線上から外れた位置に配置されている分析基板。 A disc-shaped analysis substrate that is used for sample analysis and can be fed radially outward from the center using centrifugal force when rotating,
Multiple analysis units that are used independently for sample analysis,
In the detection range where the reflected light is detected by a predetermined detection sensor on one surface of the analysis substrate, the reflection mode for light irradiated from a predetermined direction is different from other parts of the detection range. the reference portion for specifying the position of the analysis unit has at least one closed,
The detection range is a range including a region on the same circumference of the analysis substrate,
The analysis unit has a waste liquid tank for collecting waste liquid,
The waste liquid tank is a portion having the widest area in the analysis substrate,
The reference portion is a concave portion formed on an outer edge portion of the back surface of the analysis substrate, the bottom surface of the concave shape is an inclined surface facing the central axis side of the analysis substrate, and the center of the analysis substrate and the An analysis board placed at a position off the straight line connecting the waste liquid tank .
前記基準部は、前記検出部よりも外縁側に配置されている、請求項1または請求項2に記載の分析基板。 Each of the analysis units has a detection unit that becomes a site for detecting, reacting, adsorbing, desorbing, or decomposing the sample,
The analysis substrate according to claim 1, wherein the reference unit is disposed on an outer edge side of the detection unit.
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