JP6588909B2 - 試料分析用基板、試料分析システムおよび磁性粒子を含む液体から液体を取り除く方法 - Google Patents
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Description
回転運動によって液体の移送を行う試料分析用基板であって、
回転軸を有する基板と、
前記基板内に位置し、液体および磁性粒子を保持するための第1空間を有する第1チャンバーと、
前記基板内に位置し、前記第1チャンバーから排出される前記液体を保持するための第2空間を有する第2チャンバーと、
前記基板内に位置し、前記第1チャンバーおよび前記第2チャンバーを接続する経路を有する流路と、
前記基板内において、前記基板の前記第1空間に近接して位置し、前記第1チャンバーにおいて前記磁性粒子を捕捉するための磁石と
を備える試料分析用基板。
[項目2]
前記流路は、毛管路である項目1に記載の試料分析用基板。
[項目3]
前記基板は、前記基板内において前記第1空間を規定する少なくとも1つの内面を有し、
前記少なくとも1つの内面は、前記回転軸から最も遠くに位置する側面部分を含み、前記磁石は、前記少なくとも1つの面の側面部分に近接し、かつ、前記側面部分より前記回転軸から遠くに位置する、項目1または2に記載の試料分析用基板。
[項目4]
前記基板は、第1主面および第2主面を有し、
前記基板の前記少なくとも1つの内面は、前記第1主面および前記第2主面に沿った上面部分および下面部分を含み、
前記流路の第1チャンバーにおける開口は、前記少なくとも1つの内面の前記下面部分と接している、項目1から3のいずれかに記載の試料分析用基板。
[項目5]
前記磁石は、前記流路の前記開口よりも前記上面部分側に位置している項目3に記載の試料分析用基板。
[項目6]
前記基板は、
前記第1主面および前記第2主面の間に位置する側面と、
前記第1主面、前記第2主面および前記側面の少なくともいずれかに開口を有し、前記基板内に位置する収納室と
をさらに備え、
前記磁石は前記収納室に収納されている項目3から5のいずれかに記載の試料分析用基板。
[項目7]
前記側面部分は、前記第1主面に垂直な方向から見て、一端に前記流路が接続されており、
前記回転軸側であって、任意の基準点と前記流路が接続された一端とを結ぶ線に垂直な基準直線をとり、
前記側面部分の前記一端から他端側へ任意の間隔で位置する複数の点a1、a2、a3、・・・ah、ah+1・・・・anをとり、
前記複数の点a1、a2、a3、・・・ah、ah+1・・・・anにおける前記基準点を中心とする接線をとり、
前記複数の点a1、a2、a3、・・・ah、ah+1・・・・anにおける、前記基準直線と接線とがなす角度をα1、α2、α3、・・・αh、αh+1・・・・αnとした場合、
α1≦α2≦α3≦・・・≦αh<αh+1≦・・・・≦αn
の関係を満たし、
前記基準点をどの位置に設定したとしても、前記基準点と点a1、a2、a3、・・・ah、ah+1・・・・anとのそれぞれの距離、d1、d2、d3、・・・dh、dh+1・・・・dnのうち、d1=d2=d3=・・・=dh=dh+1=・・・=dnとなる場合が存在しない項目4に記載の試料分析用基板。
[項目8]
前記側面部分は、前記回転軸を中心とする半径方向と平行であり、かつ、前記第1主面と垂直な断面において、一端に前記流路が接続されており、
前記第1空間内の任意の基準点と前記流路が接続された一端とを結ぶ線に垂直な基準直線をとり、
前記側面部分の前記一端から他端側へ任意の間隔で位置する複数の点a1、a2、a3、・・・ah、ah+1・・・・anをとり、
前記複数の点a1、a2、a3、・・・ah、ah+1・・・・anにおける前記基準点を中心とする接線をとり、
前記複数の点a1、a2、a3、・・・ah、ah+1・・・・anにおける、前記基準直線と接線とがなす角度をα1、α2、α3、・・・αh、αh+1・・・・αnとした場合、
α1≦α2≦α3≦・・・≦αh<αh+1≦・・・・≦αn
の関係を満たしている項目4に記載の試料分析用基板。
[項目9]
前記側面部分は、前記回転軸を中心とする半径方向と平行であり、かつ、前記第1主面と垂直な断面において、前記回転軸から遠ざかる方向に窪んだ凹部を有している、項目1から5のいずれかに記載の試料分析用基板。
[項目10]
前記側面部分は、それぞれ前記回転軸を中心とする半径方向に垂直な方向に伸び、前記基板の厚さ方向に配列された、第3副側面部および第4副側面部を有し、第3副側面部および第4副側面部は、前記回転軸から遠ざかる方向に窪んだ溝を形成している項目1から5のいずれかに記載の試料分析用基板。
[項目11]
前記磁石は、前記第1主面に垂直な方向から見て、前記側面部分の両端における磁束密度が前記側面部分の前記両端以外の部分における磁束密度小さくなるように構成されている項目1から10のいずれかに記載の試料分析用基板。
[項目12]
前記側面部分を前記第1主面に垂直な方向から見た場合において、前記側面部分を任意の位置で2つに分割した場合に、
前記磁石は、一方の分割部分に対応する部分にN極を有し、他方の分割部分に対応する部分にS極を有する項目11に記載の試料分析用基板。
[項目13]
前記磁石は、前記第1主面に垂直な方向から見て、前記回転軸側に突出した弓形形状を有しており、前記回転軸側および回転軸と反対側にそれぞれ異なる磁極を有する項目11に記載の試料分析用基板。
[項目14]
前記基板内において、前記第2チャンバーは、前記第1チャンバーよりも前記回転軸から遠くに位置している項目1から11のいずれかに記載の試料分析用基板。
[項目15]
前記流路は、前記第1チャンバーよりも前記回転軸に近接する位置を経由して、前記第1チャンバーおよび前記第2チャンバーを接続する経路を有する項目1から12のいずれかに記載の試料分析用基板。
[項目16]
前記流路は、前記回転軸側に凸状の折れ曲がり構造を有し、前記折れ曲がり構造の頂点部分は、第1チャンバーに液体が入っている場合において、液体の液面位置よりも回転軸側に位置している項目15に記載の試料分析用基板。
[項目17]
項目1から14のいずれかに記載の試料分析用基板と、
前記回転軸を重力方向に対して0°以上90°以下の角度にした状態で、前記試料分析用基板を前記回転軸周りに回転させるモータ、
前記モータの回転軸の回転角度を検出する回転角度検出回路 、
前記回転角度検出回路の検出結果に基づき、前記モータの回転および停止時の回転角度を制御する駆動回路、および
演算器、メモリおよびメモリに記憶され、前記演算器に実行可能なように構成されたプログラムを含み、前記プログラムに基づき、前記モータ、前記回転角度検出回路、前記原点検出回路および前記駆動回路の動作を制御する制御回路
を有する試料分析装置と、
を備えた試料分析システムであって、
前記第1チャンバーに磁性粒子を含む液体が充填された試料分析用基板が前記試料分析装置に装填された場合において、
(a)前記試料分析用基板を、所定の回転角度で停止させることによって 、前記流路
は、毛細管現象によって、前記第1チャンバーの液体の一部により満たされ、
(b)前記試料分析用基板を前記流路に満たされた前記液体にかかる毛細管力よりも強い遠心力が働く速度で回転させることで、前記磁石で前記磁性粒子を前記第1チャンバー内で捕捉した状態で、前記第1チャンバー内の液体を、前記流路を通って前記第2チャンバーへ移動させる、
試料分析システム。
[項目18]
回転軸および所定の厚さを有する板形状を備えた基板と、前記基板内に位置し、液体および磁性粒子を保持するための第1空間を有する第1チャンバーと、前記基板内において、前記第1空間に近接して位置する収納室とを備え、回転運動によって液体の移送を行う試料分析用基板に適合した試料分析装置であって、
重力方向に対して0度以上90度以下の角度で前記回転軸を傾斜させた状態で、前記試料分析用基板を前記回転軸周りに回転させるモータと、
前記モータの回転軸の角度を検出する回転角度検出回路と、
前記角度検出器の検出結果に基づき、前記モータの回転および停止時の角度を制御する駆動回路と、
磁石と、
前記モータによる回転を停止した状態で、前記試料分析用基板の前記収納室に前記磁石を挿入し、前記収納室に位置する前記磁石を取り外す駆動機構と、
前記モータ、前記回転角度検出回路、前記駆動回路および駆動機構の動作を制御する制御器回路と
を備えた試料分析装置。
[項目19]
回転軸および所定の厚さを有する板形状を備えた基板と、前記基板内に位置し、液体および磁性粒子を保持するための第1空間を有する第1チャンバーと、前記基板内において、前記第1空間に近接して位置し、前記基板の主面に開口を有する収納室とを備え、回転運動によって液体の移送を行う試料分析用基板に適合した試料分析装置であって、
回転軸、前記試料分析用基板を支持する支持面、および、前記支持面から突出し、前記支持面に支持された前記試料分析用基板の前記収納室に挿入される位置に配置された磁石を有するターンテーブルと、
重力方向に対して0度以上90度以下の角度で前記ターンテーブルの回転軸を傾斜させた状態で、前記ターンテーブルを前記回転軸周りに回転させるモータと、
前記モータの回転軸の角度を検出する角度検出器と、
前記角度検出器の検出結果に基づき、前記モータの回転および停止時の角度を制御する駆動回路と、
前記モータ、前記角度検出器および前記駆動回路の動作を制御する制御回路と、
を備えた試料分析装置。
[項目20]
回転軸を有する基板と、前記基板内に位置する第1チャンバーと、前記基板内に位置する第2チャンバーと、前記基板内に位置し、前記第1チャンバーおよび前記第2チャンバーを接続する経路を有し、毛管路である流路とを備え、前記基板の前記第1空間に近接して磁石が配置された試料分析用基板を用意し、
前試料分析用基板の第1チャンバーに磁性粒子を含む液体を導入し、毛細管現象によって前記流路内に前記液体の一部を満たし、
前記試料分析用基板を前記回転軸周りに前記流路に満たされた前記液体にかかる毛細管力よりも強い遠心力が働く速度で回転させることによって、前記磁性粒子を前記第1チャンバー内で捕捉しながら、前記液体を前記第1チャンバーから前記第2チャンバーへ移送させる、磁性粒子を含む液体から液体を取り除く方法。
「[項目21]
前記第1チャンバーは、第1空間を有し、
前記基板は、前記第1空間を規定する少なくとも1つの内面を有し、
前記少なくとも1つの内面は、前記回転軸から最も遠くに位置する側面部分を含み、
前記磁石は、前記少なくとも1つの面の側面部分に近接し、かつ、前記側面部分より前記回転軸から遠くに位置 するよう配置される、項目20に記載の磁性粒子を含む液体から液体を取り除く方法。
試料分析装置200は、モータ201と、原点検出器203と、回転角度検出回路204と、制御回路205と、駆動回路206と、光学測定ユニット207とを備える。
図3Aおよび図3Bは、試料分析用基板100の平面図および分解斜視図である。試料分析用基板100は、回転軸101および回転軸に平行な方向に所定の厚さを有する板形状の基板100’を備える。本実施形態では、試料分析用基板100の基板100’は円形形状を有しているが、多角形形状、楕円形形状、扇形形状等を有していてもよい。基板100’は、2つの主面100c、100dを有している。本実施形態では、主面100cおよび主面100dは互いに平行であり、主面100cおよび主面100dの間隔で規定される基板100’の厚さは、基板100’のどの位置でも同じである。しかし、主面100c、100dは、平行でなくてもよい。例えば、2つの主面の一部分が非平行または平行であってもよいし、全体的に非平行であってもよい。また、基板100’の主面100c、100dの少なくとも一方に凹部または凸部を有する構造を備えていてもよい。試料分析用基板100は、基板100’内に位置する反応チャンバー102と、第1チャンバー103と、第2チャンバー107と、流路104と流路105とを有する。
図1、図3A、図5および図6Aから図6Dを参照しながら、試料分析システム501の動作を説明する。図5は、試料分析システム501の動作を示すフローチャートである。図6Aおよび図6Cは、第1チャンバー103における複合体310の分布を示す平面図であり、図6Bおよび図6Dは、図6Aおよび図6Cの6B−6B線および6D−6D線における断面図である。
以下、第1チャンバー103の側面部分103bの変形例を説明する。
α1≦α2≦α3≦・・・≦αh<αh+1≦・・・・≦αn (1)
ただし、基準点Bをどの位置に設定したとしても、基準点Bと点a1、a2、a3、・・・ah、ah+1・・・・anとのそれぞれの距離、d1、d2、d3、・・・dh、dh+1・・・・dnのうち、d1=d2=d3=・・・=dh=dh+1=・・・・dnとなる場合が存在しない。
α1≦α2≦α3≦・・・≦αh<αh+1≦・・・・≦αn (1)
以下、磁石106の構成および変形例を説明する。上述したように、磁石106によって磁性粒子311を捕捉するため、磁石106は流路105の開口と近接していないことが好ましい。本実施形態では、図12に示すように、試料分析用基板100の主面100mに垂直な面から見て、流路105は側面部分103bの一端E1に設けられている。この場合、磁石106の幅W2は、側面部分103bの幅W1よりも短いことが好ましい。また、磁石106は、少なくとも流路105が設けられた側面部分103bの一端E1から離れていることが好ましい。これにより、磁石106に吸引される磁性粒子311は、側面部分103bの両端E1、E2を除き、両端E1、E2の間の領域において捕捉され得る。
本実施形態では、試料分析用基板100は、基板100’内に挿入された磁石106を備えていた。しかし、磁石は試料分析装置200に設けられていてもよい。試料分析装置200が磁石106を備える場合、例えば、以下のような構成が挙げられる。
100’ 基板
100a ベース基板
100b カバー基板
100m 主面
101 回転軸
102 反応チャンバー
103 第1チャンバー
103a、103b、103c、103d 側面部分
103b1 第1副側面部分
103b2 第2副側面部分
103b3 第3副側面部分
103b4 第4副側面部分
103bc 中央
103e 上面部分
103f 下面部分
103g 分割部分
103h 分割部分
104、105 流路
106、106’ 磁石
107 第2チャンバー
107a 側面部分
108 空気孔
109 開口
110 液体
110s 液面
130b 側面部分
200 試料分析装置
201 モータ
201a ターンテーブル
203 原点検出器
204 回転角度検出回路
205 制御回路
206 駆動回路
207 光学測定ユニット
302 磁性粒子
304 一次抗体
305 磁性粒子固定化抗体
306 抗原
307 標識物質
308 標識抗体
310 複合体
501 試料分析システム
Claims (16)
- 回転運動によって液体の移送を行う試料分析用基板であって、
回転軸を有する基板と、
前記基板内に位置し、液体および磁性粒子を保持するための第1空間を有する第1チャンバーと、
前記基板内に位置し、前記第1チャンバーから排出される前記液体を保持するための第2空間を有する第2チャンバーと、
前記基板内に位置し、前記第1チャンバーおよび前記第2チャンバーを接続する経路を有する流路と、
前記基板内において、前記基板の前記第1空間よりも前記回転軸を中心とする半径方向の外側に位置し、前記第1チャンバーにおいて前記磁性粒子を捕捉するための磁石と
を備え、
前記基板は、第1主面および第2主面を有し、
前記基板は、前記基板内において前記第1空間を規定する少なくとも1つの内面を有し、
前記基板の前記少なくとも1つの内面は、前記第1主面および前記第2主面に沿った上面部分および下面部分と、前記回転軸から最も遠くに位置する側面部分とを含み、
前記側面部分は、前記回転軸を中心とする半径方向と平行であり、かつ、前記第1主面と垂直な断面において、前記回転軸から遠ざかる方向に窪んだ凹部を有しており、
前記流路の第1チャンバーにおける開口は、前記少なくとも1つの内面の前記下面部分と接している、試料分析用基板。 - 前記流路は、毛管路である請求項1に記載の試料分析用基板。
- 前記磁石は、前記少なくとも1つの内面の側面部分に近接し、かつ、前記側面部分より前記回転軸から遠くに位置する、請求項1または2に記載の試料分析用基板。
- 前記磁石は、前記流路の前記開口よりも前記上面部分側に位置している請求項3に記載の試料分析用基板。
- 前記基板は、
前記第1主面および前記第2主面の間に位置する側面と、
前記第1主面、前記第2主面および前記側面の少なくともいずれかに開口を有し、前記基板内に位置する収納室と
をさらに備え、
前記磁石は前記収納室に収納されている請求項3または4に記載の試料分析用基板。 - 前記側面部分は、前記第1主面に垂直な方向から見て、一端に前記流路が接続されており、
前記回転軸側であって、任意の基準点と前記流路が接続された一端とを結ぶ線に垂直な基準直線をとり、
前記側面部分の前記一端から他端側へ任意の間隔で位置する複数の点a1、a2、a3、・・・ah、ah+1・・・・anをとり、
前記複数の点a1、a2、a3、・・・ah、ah+1・・・・anにおける前記基準点を中心とする接線をとり、
前記複数の点a1、a2、a3、・・・ah、ah+1・・・・anにおける、前記基準直線と接線とがなす角度をα1、α2、α3、・・・αh、αh+1・・・・αnとした場合、
α1≦α2≦α3≦・・・≦αh<αh+1≦・・・・≦αn
の関係を満たし、
前記基準点をどの位置に設定したとしても、前記基準点と点a1、a2、a3、・・・ah、ah+1・・・・anとのそれぞれの距離、d1、d2、d3、・・・dh、dh+1・・・・dnのうち、d1=d2=d3=・・・=dh=dh+1=・・・=dnとなる場合が存在しない請求項3に記載の試料分析用基板。 - 前記側面部分は、前記回転軸を中心とする半径方向と平行であり、かつ、前記第1主面と垂直な断面において、一端に前記流路が接続されており、
前記第1空間内の任意の基準点と前記流路が接続された一端とを結ぶ線に垂直な基準直線をとり、
前記側面部分の前記一端から他端側へ任意の間隔で位置する複数の点a1、a2、a3、・・・ah、ah+1・・・・anをとり、
前記複数の点a1、a2、a3、・・・ah、ah+1・・・・anにおける前記基準点を中心とする接線をとり、
前記複数の点a1、a2、a3、・・・ah、ah+1・・・・anにおける、前記基準直線と接線とがなす角度をα1、α2、α3、・・・αh、αh+1・・・・αnとした場合、
α1≦α2≦α3≦・・・≦αh<αh+1≦・・・・≦αn
の関係を満たしている請求項3に記載の試料分析用基板。 - 前記側面部分は、それぞれ前記回転軸を中心とする半径方向に垂直な方向に伸び、前記基板の厚さ方向に配列された、第3副側面部および第4副側面部を有し、第3副側面部および第4副側面部は、前記回転軸から遠ざかる方向に窪んだ溝を形成している請求項1に記載の試料分析用基板。
- 前記磁石は、前記第1主面に垂直な方向から見て、前記側面部分の両端における磁束密度が前記側面部分の前記両端以外の部分における磁束密度小さくなるように構成されている請求項3から8のいずれかに記載の試料分析用基板。
- 前記側面部分を前記第1主面に垂直な方向から見た場合において、前記側面部分を任意の位置で2つに分割した場合に、
前記磁石は、一方の分割部分に対応する部分にN極を有し、他方の分割部分に対応する部分にS極を有する請求項9に記載の試料分析用基板。 - 前記磁石は、前記第1主面に垂直な方向から見て、前記回転軸側に突出した弓形形状を有しており、前記回転軸側および回転軸と反対側にそれぞれ異なる磁極を有する請求項9に記載の試料分析用基板。
- 前記基板内において、前記第2チャンバーは、前記第1チャンバーよりも前記回転軸から遠くに位置している請求項1から9のいずれかに記載の試料分析用基板。
- 前記流路は、前記第1チャンバーよりも前記回転軸に近接する位置を経由して、前記第1チャンバーおよび前記第2チャンバーを接続する経路を有する請求項1から10のいずれかに記載の試料分析用基板。
- 前記流路は、前記回転軸側に凸状の折れ曲がり構造を有し、前記折れ曲がり構造の頂点部分は、第1チャンバーに液体が入っている場合において、液体の液面位置よりも回転軸側に位置している請求項13に記載の試料分析用基板。
- 請求項1から14のいずれかに記載の試料分析用基板と、
前記回転軸を重力方向に対して0°以上90°以下の角度にした状態で、前記試料分析用基板を前記回転軸周りに回転させるモータ、
前記モータの回転軸の回転角度を検出する回転角度検出回路 、
前記回転角度検出回路の検出結果に基づき、前記モータの回転および停止時の回転角度を制御する駆動回路、および
演算器、メモリおよびメモリに記憶され、前記演算器に実行可能なように構成されたプログラムを含み、前記プログラムに基づき、前記モータ、前記回転角度検出回路、および前記駆動回路の動作を制御する制御回路
を有する試料分析装置と、
を備えた試料分析システムであって、
前記第1チャンバーに磁性粒子を含む液体が充填された試料分析用基板が前記試料分析装置に装填された場合において、
(a)前記試料分析用基板を、所定の回転角度で停止させることによって 、前記流路
は、毛細管現象によって、前記第1チャンバーの液体の一部により満たされ、
(b)前記試料分析用基板を前記流路に満たされた前記液体にかかる毛細管力よりも強い遠心力が働く速度で回転させることで、前記磁石で前記磁性粒子を前記第1チャンバー内で捕捉した状態で、前記第1チャンバー内の液体を、前記流路を通って前記第2チャンバーへ移動させる、
試料分析システム。 - 請求項1から14のいずれかに記載の試料分析用基板を用意し、
前試料分析用基板の第1チャンバーに磁性粒子を含む液体を導入し、毛細管現象によって前記流路内に前記液体の一部を満たし、
前記試料分析用基板を前記回転軸周りに前記流路に満たされた前記液体にかかる毛細管力よりも強い遠心力が働く速度で回転させることによって、前記磁性粒子を前記第1チャンバー内で捕捉しながら、前記液体を前記第1チャンバーから前記第2チャンバーへ移送させる、磁性粒子を含む液体から液体を取り除く方法。
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