JP6799308B2 - 液体試料搬送方法および試薬チップ - Google Patents

Description

本発明は 試薬チップに関し、特に遠心力を用いた液体試料の搬入技術に関する。

特開2007-278741号公報には、遠心力を用いて試薬反応室に液体試料を搬送する検査方法が開示されている。

図１を用いて説明する。供給口２６から供給された液体試料は、液体試料貯留部２３に畜留される。試薬チャンバー２４には、固体試薬３０が配列されている。ディスク全体を回転させることにより矢印の方向に遠心力が与えられ、試薬チャンバー２４に１種類の固体試薬３０の総体積分に相当する量の液体試料が供給される。これにより、流路２７を介して、試薬チャンバー２４／測定チャンバー２５に所定量の液体試料が搬入される。反応後の液体試料については呈色反応が測定される。

しかしながら、特開2007-278741号公報に記載された方法は、以下のような問題があった。

試薬チャンバー２４に狙った量の液体試料を搬入する制御が困難である。また、与える遠心力が大きすぎると、試薬チャンバー２４／測定チャンバー２５から流路２９へ液体試料が流出してしまうおそれがある。これは、試薬チャンバー２４／測定チャンバー２５の遠心力外側方向に伸びている流路２９が存在し、かつ、その端部に空気穴29aがあるからである。

本発明は、液体試料を試薬反応室から流出させることなく、試薬反応室内に導くことのできる試薬チップまたは液体試料搬送方法を提供することを目的とする。

（１）本発明にかかる液体試料搬送方法は、下記の試薬チップを回転させることにより発生する遠心力で、試薬チップの液体試料貯留部から流路に搬入された液体試料を試薬反応室に搬送させる液体試料搬送方法であって、前記試薬チップは、下記を備えており、搬入孔から搬入された液体試料を貯留可能な液体試料貯留部、試薬を収納しており、前記液体試料と当該試薬を反応させるための試薬反応室、前記液体試料貯留部と前記試薬反応室とを連結する第１の流路、前記試薬反応室と外部連絡空気孔とを連結する第２の流路、前記液体試料貯留部に搬入された液体試料が前記第１の流路の途中まで搬入され、これにより、前記試薬反応室および前記第１の流路内に空気の閉空間が形成された状態で、前記閉空間内の空気と前記液体試料との入れ替わる程度の遠心力を発生させることにより、前記試薬反応室内に前記液体試料を導くとともに、前記閉空間内の空気を前記空気孔から外部に放出する。

したがって、前記分岐位置から前記試薬反応室までを閉空間とできるとともに、前記試薬チップを回転によって生ずる遠心力が閾値をこえると、前記閉空間内の空気と前記液体試料を入れ替えることができる。

（２）本発明にかかる液体試料搬送方法においては、流体移動力により前記液体試料貯留部から流路への前記液体試料が搬入される。かかる流体移動力により流路へ前記液体試料を搬入することができる。

（３）本発明にかかる液体試料搬送方法においては、前記流体移動力は、前記試薬チップを回転させることにより生ずる、閉空間内の空気と前記液体試料との入れ替わる程度の遠心力よりも小さな遠心力である。したがって、2段階の遠心力を与えるだけで、上記前記閉空間内の空気と前記液体試料を入れ替えることができる。

（４）本発明にかかる液体試料搬送方法においては、前記液体試料貯留部の容量は、前記小さな遠心力により圧力平衡に達した時に、前記液体試料貯留部の液体供給口および前記空気孔まで、液体試料が達しないように、各流路の容積が決定されている。したがって、前記液体供給口および前記空気孔から前記液体試料が漏れることがない。

（５）本発明にかかる液体試料搬送方法においては、前記流路の一部が途中で回転中心Oに向かって近づくように斜めに折れ曲がっている。したがって、前記反応室が複数ある場合でも、前記第２の遠心力がかかっている状態での混入状態が起こりにくい。

（６）本発明にかかる液体試料搬送方法においては、前記流体移動力は毛細管力である。したがって、簡易の構成で前記流路まで液体試料を搬送することができる。

（７）本発明にかかる液体試料搬送方法においては、前記液体試料は遠心分離により分離される比重の大きい成分を含んでおり、A）前記試薬チップは、さらに、下記a1）〜a5）を備えており、a1）前記液体試料のうち比重の大きい成分を溜める大比重成分溜め部、a2）前記液体試料貯留部と前記大比重成分溜め部とを連結する大比重成分溜め部用流路、a3）前記大比重成分溜め部と外部連絡空気孔とを連結する外部連絡空気孔用流路、a4）前記大比重成分溜め部用流路または前記外部連絡空気孔用流路の途中から分岐する分岐流路、a5）前記液体試料貯留部、前記大比重成分溜め部用流路、前記大比重成分溜め部、および前記外部連絡空気孔用流路は、前記液体試料貯留部に搬入された液体試料を、前記大比重成分溜め部用流路、前記大比重成分溜め部、および前記外部連絡空気孔用流路まで搬入するとともに、これにより、前記試薬反応室に空気の閉空間が形成された状態とするように構成されており、B)前記大比重成分溜め部用流路、前記大比重成分溜め部、および前記外部連絡空気孔用流路に搬入された液体試料に含まれる大比重成分を、前記大比重成分溜め部に移動させる程度の第１の遠心力を前記試薬チップに与え、C)その後、前記第１の遠心力よりも大きな第２の遠心力を前記試薬チップに与え、これにより、前記閉空間内の空気と前記大比重成分が除去された液体試料とを入れ替える。

したがって、前記液体試料が比重の大きい成分を含んでいても、事前の分離作業なしで、比重の大きい成分を含まない液体試料を、前記試薬反応室に送り込むことができる。

（８）本発明にかかる液体試料搬送方法においては、前記分岐流路は、前記外部連絡空気孔用流路の途中から分岐しており、前記分岐流路と前記外部連絡空気孔との間に、さらに、液体溜部を有する。これにより、外部連絡空気孔用流路の途中に分岐流路を設けた場合でも、十分な量の液体試料を、前記試薬反応室に送り込むことができる。

（９）本発明にかかる試薬チップは、搬入孔から搬入された液体試料を貯留可能な液体試料貯留部、試薬を収納しており、前記液体試料と当該試薬を反応させるための試薬反応室、前記液体試料貯留部と前記試薬反応室とを連結する第１の流路、前記試薬反応室と外部連絡空気孔とを連結する第２の流路、を備え、前記液体試料貯留部から流路に搬入された液体試料が、回転によって発生する遠心力によって前記試薬反応室に搬送される試薬チップにおいて、前記第１の流路は、前記発生する遠心力に抗しない方向で前記試薬反応室と前記液体試料貯留部を連結する形状であり、前記第２の流路の前記試薬反応室からの流出方向は、前記発生する遠心力によって前記液体試料が流出しない方向であり、前記第２の流路は、前記第１の流路の途中から分岐されており、かかる分岐位置から前記試薬反応室までの前記第２の流路は前記第１の流路と共用されている。

したがって、前記分岐位置から前記試薬反応室までを閉空間とできるとともに、前記試薬チップを回転によって生ずる遠心力が閾値をこえると、前記閉空間内の空気と前記液体試料を入れ替えることができる。

（１０）本発明にかかる試薬チップにおいては、流体移動力により前記液体試料貯留部から流路への前記液体試料が搬入される。かかる流体移動力により流路へ前記液体試料を搬入することができる。

（１１）本発明にかかる試薬チップにおいては、前記第１の流路および前記第２の流路は、毛細管力が生ずる程度の細さであり、かつ、親水処理がなされている。したがって、簡易の構成で前記流路まで液体試料を搬送することができる。

（１２）本発明にかかる試薬チップにおいては、前記外部連絡空気孔と前記回転の中心との距離L1、前記搬入孔と前記回転の中心との距離L2、前記試薬反応室と前記回転の中心との距離L3は、L2＜L3、かつL1＜L3の関係にある。したがって、前記試薬チップの回転によって生ずる遠心力により、前記試薬反応室へ前記液体試料を搬入することができるとともに、前記試薬反応室から前記液体試料が流出することがない。

（１３）本発明にかかる試薬チップにおいては、前記外部連絡空気孔と前記回転の中心との距離L1と、前記搬入孔と前記回転の中心との距離L2とは等しい。したがって、前記外部連絡空気孔および前記搬入孔からの前記液体試料の流出を防止できる。

（１４）本発明にかかる試薬チップにおいては、前記第１の流路との分岐点と前記空気孔との間の前記第２の流路には、前記液体試料貯留部から前記試薬反応室に搬送される前に前記液体試料を事前反応させる試薬が収納された事前試薬反応室が設けられている。これにより、２段階の反応が可能となる。

（１５）本発明にかかる試薬チップにおいては、前記事前試薬反応室と前記回転の中心との距離L4が、前記L1〜L3との関係において、L1＜L4＜L3、かつ、L2＜L4＜L3、である。したがって、この試薬チップを回転させて、前記液体試料貯留部に搬入された液体試料を、前記第１の流路の途中まで搬入させた場合に、前記事前試薬反応室へ、前記液体試料を確実に搬入することができる。

（１６）本発明にかかる試薬チップにおいては、前記試薬反応室を複数有しており、かつ、各試薬反応室への第１の流路を有する。したがって、１の試薬チップにおいて、複数種類の試薬との反応を検出することができる。

（１７）本発明にかかる試薬チップにおいては、前記空気孔が、前記複数の試薬反応室に対応して、設けられている。したがって、前記液体試料を試薬反応室により確実に導くことができる。

（１８）本発明にかかる試薬チップにおいては、前記空気孔が、前記複数の試薬反応室で一部または全部で共用されている。これにより簡易な構造で、前記液体試料を試薬反応室に導くことができる。

（１９）本発明にかかる試薬チップにおいては、前記複数の試薬反応室の配置位置は、前記回転の中心からの距離が等しい。したがって、ほぼ等しい遠心力を各試薬反応室に与えることができる。これにより、ばらつきを減らすことができる。

（２０）本発明にかかる試薬チップにおいては、前記各第２の流路は直線であり、かつ、これらの直線は、前記回転の中心と各試薬反応室とを結んだ線上に位置する。したがって、前記液体試料とスムーズに試薬反応室に導くことができる。

（２１）本発明にかかる試薬チップにおいては、前記第１の流路との分岐点と前記空気孔との間の前記第２の流路には、前記液体試料貯留部から前記試薬反応室に搬送される前に前記液体試料を事前反応させる試薬が収納された事前試薬反応室が設けられている。したがって、１の試薬チップにて、２段階反応を複数平行して、反応させることができる。

この発明の特徴、他の目的、用途、効果等は、実施形態および図面を参酌することにより明らかになるであろう。

従来の試薬チップの概要を示す平面図である。 本発明にかかる試薬チップ１の積層構造を示す図である。 試薬チップ１の要部断面図である。 試薬チップ１の平面図である。 第１の流路の形状について説明するための図である。 第２の実施形態における平面図である。 第３の実施形態における平面図である。 血球/血漿分離部を設けた第５実施形態を示す図である。 血球貯留部を設けた第６実施形態を示す平面図である。 第６実施形態の変形実施形態を示す平面図である。 第７実施形態の変形実施形態を示す平面図である。 平衡状態となった場合に流路内に存在する液体試料を示す図である。

１. 第１実施形態
図２に、本発明にかかる試薬チップ１の構成を示す。試薬チップ１は、上シート１１、スペーサ２０、下シート３１を備えた3層構造で構成されている。

上シート１１は、厚み188μmのペットフィルムで、貫通の検体供給孔１３および、貫通の空気抜き孔１４を有する。試薬反応室形成面１５には試薬が塗布されている。

スペーサ２０は、図３に示すように、厚み125μmのペットフィルム２１の両側表面に、両面テープ２２、２３がラミネートされている。両面テープ２２，２３は、厚み2μmの糊層と、厚み6μmの心材であるペットフィルムと、厚み2μmの糊層の3層で構成されている（図示せず）。スペーサ２０は、図２に示すように、貫通の抜き加工により、流路用壁２４、試薬反応室形成壁２５、検体供給室壁２６、および空気孔形成壁２７が形成されている。

下シート３１は、厚み188μmのペットフィルムで、試薬反応室形成面３５には試薬が塗布されている。

既に説明した両面テープ２２，２３により、スペーサ２０と、上シート１１および下シート３３が接着されている。図３に、図２における体供給孔１３から、第１の流路を通って、試薬反応室５へ至る断面を示す。これにより、図３に示すように、反応室５、流路４、検体供給室２、が形成されている。たとえば、試薬反応室５は、スペーサ２０の試薬反応室形成壁２５、上シート１１および下シート３３の試薬反応室形成面１５，３５により、構成される。流路４は、スペーサ２０の流路用壁２４（図2参照）、上シート１１および下シート３３の平面により、形成されている。検体供給室２は、検体供給室壁２６（図２参照）および下シート３３の平面により形成されている。

また、上シート１１および下シート３３のスペーサ２０と接する面は、親水処理がなされている。流路４は、毛細管力が生ずる程度の幅で構成されている。

各シートの厚みについては、上記に限定されない。

なお、この実施形態では、試薬反応室が2つであり、異なる試薬が塗布されている場合について説明するが、かかる試薬反応室の個数については任意である。

また、図３では空気孔は示されていないが、空気孔形成壁２７および空気抜き孔１４で外部連絡空気孔を構成している。ただし、これに限定されず空気抜き孔１４だけで外部連絡空気孔を構成してもよい。

流路の形状と試薬反応室５の関係について図４を用いて説明する。

本実施形態においては、流路は、検体供給室２と試薬反応室５を連結する第１の流路４aと、空気孔１４aと試薬反応室５aとを連結する第２の流路で、構成した。本実施形態においては、第１の流路４aはクランク型であり、第２の流路４bは直線状であり、両者の交点Q１から試薬反応室５aまでは、両者が共用されている。また、交点Q１から交点Q２を通って試薬反応室５bに液体試料を導く第１の流路４cと、直線状の第２の流路４dを有する。両者の交点Q２から試薬反応室５bまでの第１の流路４cと直線状の第２の流路４dは共用されている。

この試薬チップ１が回転する中心Oとの関係について説明する。空気孔１４と回転の中心Oからの距離L1、検体供給孔１３と回転の中心Oからの距離L2、試薬反応室５と回転の中心Oからの距離L3は、L1＜L2＜L3の関係にある。

また、第１の流路４aは、前記発生する遠心力に抗しない方向で試薬反応室５と液体試料貯留部２を連結する形状となっている。前記遠心力に抗しない方向で試薬反応室５と液体試料貯留部２を連結するとは、図５に示すように、試薬反応室５へ流入する流路４aと試薬反応室５との交点Pを通過し、かつ、回転の中心Oを中心とする仮想円Ｓ１を定義し、かかる仮想円Ｓ１の内側から試薬反応室５へ入ることを意味する。これにより、遠心力がかかっても、試薬反応室５への液体試料の導入がスムーズに行われるからである。

また、第２の流路４bにおける試薬反応室５からの流出方向は、前記発生する遠心力によって前記液体試料が流出しない方向である。このように、試薬反応室５から液体試料が流出しない方向に、第2の流路４bを設けることにより、後述するように、液体試料を流出させることなく、試薬反応室内の空気と液体試料を入れ替えることができる。

また、本実施形態においては、第１の流路４aと第２の流路４bの交点Q１から試薬反応室５aまでは、第１の流路４aと第２の流路４bは共用されてる。したがって、交点Q１をこえて、液体試料が侵入すると、試薬反応室５は閉構造となる。これにより、液体試料は、存在する空気によって試薬反応室５に侵入することができない。

このように、交点Q１から試薬反応室５aまでの流路および試薬反応室５aを閉空間とすることにより、毛細管力だけでは、試薬反応室５へは液体試料は流入しない。

試薬チップ１の上シート１１は、PETフィルムであるので、スペーサ２０に形成されている流路などは、透けて見える。

試薬チップ１の使用方法について説明する。

液体試料貯留部２に液体試料が滴下されると、毛管作用によって、流路４aへ検体である液体試料が侵入する。液体試料が第１の流路４aから第２の流路４bの分岐点Q１まで達すると、試薬反応室５aは閉構造となるので、存在する空気によって、液体試料はそれ以上、侵入することができない。そこで、液体試料は分岐点Q１から、空気抜き孔１４aに向けて侵入する。また、液体試料は、第１の流路４cから第２の流路４dの分岐点Q２の方に侵入する。液体試料が第１の分岐点Q２まで達すると、試薬反応室５bは閉構造となるので、存在する空気によって、液体試料はそれ以上、侵入することができない。そこで、液体試料は分岐点Q２から、空気抜き孔１４bに向けて侵入する。

なお、液体試料の量が少ない場合には、途中で停止する
その後、試薬チップ１を、回転中心Ｏを中心として回転させる。本実施形態においては、回転中心から試薬反応室との距離が、４０mmであったので、3000RPMで1分間回転させた。これにより遠心力が発生し、かかる遠心力により、試薬反応室５a，b内の空気と流路内の液体試料が入れ替わって、液体試料は試薬反応室５a，bに搬入される。

試薬反応室５a，bに液体試料が搬入されると、従来と同様にして、試薬反応室５a，bにおける呈色反応などを検知するようにすればよい。

本実施形態においては、毛細管力だけでは試薬反応室５a，bに液体試料は搬入されない。これは、試薬反応室５a，bが閉構造となり、かつ、空気が存在するためである。したがって、反応時間の制御も可能である。

このように、本実施形態においては、第２の流路４bにおける試薬反応室５からの流出方向は、前記発生する遠心力によって前記液体試料が流出しない方向に設けられている。すなわち、試薬反応室５は遠心力がかかる方向には閉状態であるので、流入した液体試料が試薬反応室外へ流出することがない。これにより、試薬反応室５内の空気と液体試料を入れ替える時に、液体試料が試薬反応室５から流出することがない。

本実施形態においては、図４に示すように、流路が回転中心Ｏを中心として、放射状または円周状に配置されている。これにより、複数の試薬反応室がある場合でも、各試薬反応室まで、より均等な力を与えることができる。

２. 第２実施形態
図６に事前試薬反応室を有する実施形態である試薬チップ７０を示す。試薬チップ７０においては、事前試薬反応室以外は第１実施形態と同様である。試薬チップ７０は、図６Aに示すように、試薬反応室５aと,空気抜き孔１４aの間に、事前試薬反応室１８aが、試薬反応室５bと,空気抜き孔１４bの間に、事前試薬反応室１８bが設けられている点で第１実施形態と異なる。

事前試薬反応室１８a,bの断面構成は、図６Ｂに示すように、試薬反応室５a、bと同様である。すなわち、上シート１１の事前試薬反応室形成面７５には試薬が塗布されており、スペーサ２０は、貫通の抜き加工により、事前試薬反応室形成壁７６が形成されており、下シート３１の試薬反応室形成面７７には試薬が塗布されている。

試薬チップ７０の使用方法については、第１実施形態とほぼ、同様である。液体試料貯留部２に液体試料が滴下されると、毛管作用によって、流路４aを通って、液体試料が侵入する。同様にして、液体試料の侵入により試薬反応室５aは閉構造となるので、液体試料は存在する空気によって試薬反応室５aには侵入することができない。液体試料は第１の流路４aから第２の流路４bの分岐点Q１、Q２から、空気抜き孔１４a、ｂに向けて侵入する。これにより、事前試薬反応室１８a、bに液体試料が流入する。事前試薬反応室１８a、bにおいて、必要な時間、反応を起こさせてから、試薬チップ７０を第１実施形態と同様に、回転させ、遠心力を与える。これにより、事前試薬反応室１８a、bに存在する液体試料が、試薬反応室５a,bに搬入される。

このように、第１の反応をさせてから、第２の反応をさせる２段階の反応が必要がある検知も可能となる。たとえば、試料中に存在する妨害物質の除去反応、2段階で行う検出反応の1段目の反応等である。

このような事前試薬反応室を設ける場合には、それぞれに空気抜き孔を設けるとともに、中心Oと各試薬反応室を結ぶ放射方向に、空気抜き孔、事前試薬反応室、試薬反応室を配置することが望ましい。

このように試薬チップ７０においては、毛細管力により、事前試薬反応室まで液体試料を搬送させ、遠心力によって試薬反応室まで液体試料を搬送することができる。すなわち、事前試薬反応室への搬入方法と、事前試薬反応室から試薬反応室への搬入方法が異なることにより、事前試薬反応室における反応と、試薬反応室における反応について、それぞれの時間管理も簡易にできる。

３． 第３実施形態
図７に、試薬チップ１００を示す。試薬チップ１００は、第２実施形態として説明した事前試薬反応室が設けられている試薬反応室、事前試薬反応室が設けられていない試薬反応室が、不規則に中心Oと各試薬反応室を結ぶ放射線上に配置されている。

液体試料貯留部２に滴下された液体試料は、毛管作用によって、円弧状の流路１０４aを侵入する。各試薬反応室１０５は閉構造となっているので、存在する空気によって液体試料は侵入することができない。したがって、液体試料は流路１０４aを進む。分岐点Q１００aから、一部は空気抜き孔１１４aに向けて侵入する。また、他はさらに流路１０４aを進み、分岐点Q１００bから、一部は空気抜き孔１１４bに向けて侵入する。これにより、事前試薬反応室１１８bに液体試料が流入する。以下同様にして、液体試料は事前試薬反応室への流入する。なお、図７において、流路１０４aを矢印α方向へ流入するとして説明したが、矢印αの逆方向にも液体試料は流入する。

その後、試薬チップ１を、回転中心Ｏを中心として回転させると、第２実施形態と同様に、流路内および事前試薬反応室内の液体試料が試薬反応室内に流入する。

本実施形態においては、試薬チップ１００の中央部は、軽量化のために、貫通穴としたが、これは任意である。

４． 第４実施形態
上記各実施形態においては、液体試料貯留部に滴下された液体試料が、第1の流路から第２の流路との分岐点を超えるのを、毛管作用によって実現する場合について説明したが、かかる分岐までの侵入については、毛管力以外を用いてもよい。たとえば、第1実施形態における試薬反応室内の空気と液体試料を入れ替える程度の遠心力を生じさせる回転よりも弱い回転をさせることにより、第1の流路から第２の流路との分岐点を超える力を、液体試料に与えることができる。このように、流路の進行方向のベクトルを有する力を与えることにより、試薬反応室を閉状態とすることができる。

たとえば、第１実施形態では、試薬反応室内の空気と液体試料を入れ替える程度の遠心力を生じさせるために、３０００RPMで１分間回転させたが、その半分程度の１５００回転で回転させればよい。これらは液体試料の粘度によっても異なる。

また、前記分岐までの搬入については、回転以外でも、なんらかの力を与えられればよく、たとえば、空気による圧力なども可能である。

また、第１段階として、前記弱い遠心力を用いる場合で、かつ、事前試薬反応室を用いる場合には、事前試薬反応室の位置については、中心からの距離L4が、L1、L2、L3と下記の関係に配置することが望ましい。

L1＜L2＜L4＜L3。

これは、検体供給孔１３よりも事前試薬反応室の方が、中心から遠い方が事前試薬反応室へ液体試料を搬入しやすいからである。

かかる事前試薬反応室を採用する場合、毛管作用を用いる場合と比べて、事前試薬反応室への搬入を積極的にコントロールできるので、事前試薬反応室における反応時間をコントロールできるメリットがある。

なお、この実施形態では、毛管作用を用いないので、上シート１１および下シート３３のスペーサ２０と接する面を親水処理すると、毛管作用が生じてしまうので、かかる親水処理をしないか、または別途、疎水処理をするようにすればよい。

なお、毛管作用を用いるとともに、前記弱い回転を併用するようにしてもよい。

５． 第５実施形態
図８に示すような血球/血漿分離部８１を検体供給孔１３の上に設置するようにしてもよい。これにより下記に説明するように、全血試料を適用することが可能となる。

血球/血漿分離部８１には血球捕捉膜８４が設けられる。血球捕捉膜としては、ポリサルフォンあるいはポリエーテルサルフォン素材による非対称性の多孔性膜や、ポリエステルあるいはポリカーボネート素材によるトラックエッチング加工フィルム等が適用できる、いずれも孔径は1.0μm以下が望ましい。

血球/血漿分離部８１の使用方法について説明する。血球/血漿分離部８１の全血滴下域に適量の全血を滴下し、遠心操作を行う。これにより、供給された全血は血球捕捉膜８４を乗り越えて血球貯留域８５まで達する。血球は遠心力の作用で血球貯留域８５に留まるが、血漿成分は血球捕捉膜８４上に拡がり、遠心力の垂直方向のベクトル成分によって血球捕捉膜８４を通過して検体供給孔１３に流入する。

滴下する全血量と血球貯留域の容積をコントロールすることで、血球捕捉膜８４上に存在する血液中の血球成分量を効果的に低下させ、血球捕捉膜８４によって捕捉される血球による目詰まりを低減することができる。

全血量の約1/2が血球成分であるので、血球貯留域の滴下全血量の約1/2の容積となるように血球貯留域の形状を決定すればよい。

かかる血球/血漿分離部８１を装着することで、分析素子に滴下する試料を全血対応とすることができる
６． 第６実施形態
第５実施形態では、血球/血漿分離部８１を検体供給孔１３の上に設置したが、これに限定されず、図９に示すように、流路の途中に設けるとともに、遠心力を用いて分離するようにしてもよい。

以下、試薬チップ１５０について、説明する。試薬チップ１５０の断面構造は図３に示す試薬チップ１と同様である。試薬チップ１との違いは、図９に示すように流路の途中に大比重成分溜め部である血球貯留部８５が設けられている点である。断面形状は同じである。血球貯留部８５は試薬チップ１と同様に、図のスペーサ２０に貫通の抜き加工により、血球貯留部用壁が形成されており、上シート２２および下シート３３の平面により、形成される。

試薬チップ１５０の使用方法について説明する。検体供給孔１５２に液体試料である全血試料を滴下する。この全血試料は、毛管作用によって大比重成分溜め部用流路である主流路１５４aへ侵入する。全血試料が主流路１５４aから分岐流路１５４bの分岐点Q１０まで達すると、反応部１６０は閉構造となるので、存在する空気によって、全血試料はそれ以上、侵入することができない。そこで、全血試料は分岐点Q１０から、血球貯留部１５８へ向けて侵入し、さらに、血球貯留部１５８を通過して外部連絡空気孔用流路である主流路１５４Cを通過して、空気抜き孔１４まで到達する。

この状態で、回転中心Ｏを中心として、血漿と血球とを分離する程度の遠心力（以下、第１遠心力という）を加える。分離された血球は、血漿と比べると比重が大きいので、前記遠心力により血球貯留部１５８へ集められる。

本実施形態においては、検体供給孔から空気抜き孔までの主流路１５４a、１５４c及び血球貯留部１５８を含めた全容積に対して、血球貯留部１５８の容積を60%になるようにした。これは、血球成分は全血量の30〜60%の範囲であり、最大時でも血球貯留部１５８にその全量を収容するためである。たとえば、前記全容積が３CCの場合、血球貯留部１５８の容積を１．８CCとすればよい。

これにより、遠心操作後の主流路１５４a、１５４cと、検体供給孔１５２には血漿成分しか存在していない状態となる。さらに、そのまま、第１遠心力よりも大きな遠心力で回転させる。これにより、第１実施形態と同様に、反応部１６０内の空気と流路内の血漿成分が入れ替わって、血漿成分は反応部１６０に搬入される。反応部１６０における呈色反応などは第１実施形態と同様であるので、説明は省略する。

このように、第１遠心力により血漿成分を血球貯留部１５８へ集め、さらに強いGを加えることで、主流路及び検体供給孔の血漿成分を、閉鎖空間とした分岐流路及び反応部１６０に導入する。

本実施形態においては、反応室１６０の位置を、検体供給孔１５２と血球貯留部１５８の間に位置させた。すなわち、空気孔１４と回転の中心Oとの距離L1、検体供給孔１５２と回転の中心Oとの距離L2、試薬反応室５と回転の中心Oとの距離L3、血球貯留部１５８と回転の中心Oとの距離L5とした場合、L1＜L3＜L5、かつ、L2＜L3＜L5とした。しかしこれに限定されず、L1＜L5、かつ、L2＜L3＜L5であってもよい。

上記実施形態では、前記液体試料として、血球成分と血漿成分とを分離する場合について説明したが、これに限定されず、比重の大きい成分を含む液体試料であれば、どのようなものでも適用可能である。

この実施形態では、検体供給孔１５２と血球貯留部１５８との間の主流路１５４aに分岐流路１５４b及び反応部１６０を設けた場合について説明したが、空気抜き孔１４と血球貯留部１５８との間の主流路１５４cに、分岐流路１５４b及び反応部１６０を設けてもよい。この場合、図１０に示すように、液体溜部１６１をさらに設けるようにしてもよい。主流路１５４cに、分岐流路１５４b及び反応部１６０を設けると、反応室１６０に送り込む液体の量が足りなくなるおそれがあるからである。

なお、図９、図１０の実施形態では、主流路１５４aおよび主流路１５４cの一方にだけ、分岐流路１５４bおよび反応室１６０を設けたが、主流路１５４aおよび主流路１５４cのいずれにも、それぞれ分岐流路１５４bおよび反応室１６０を設けてもよい。これにより異なる試薬反応をまとめて検査することができる。

７． 第７実施形態
図１１に試薬チップ１７０を示す。図６に示す実施形態においては、２つの試薬反応室の片側から検体を導入するようにしたが、試薬チップ１７０は、中央から左右に分岐するとともに、さらに流路が一部斜めに形成されている。

以下、詳述する。対応する部位については、試薬チップ５０と同じ符号を付している。

試薬チップ１７０では、流路を、検体供給室２と試薬反応室５とを連結する第１の流路４aと、空気孔１４aと試薬反応室５aとを連結する第２の流路４bとで、構成した。

本実施形態においては、第１の流路４aは交点Q１にて左右に分離し、途中で回転中心Oに向かって近づくように斜めに折れ曲がっている。第２の流路４bは直線状であり、両者の交点Q１から試薬反応室５aまでは、上記各実施形態と同様に、両者が共用されている。第２の流路４bの交点Q１と空気孔１４aの間には、事前試薬反応室１８aが設けられている。 交点Q０から逆側の流路についても、同様である。

また、試薬チップ１７０は、第４実施形態に示すように、第１の遠心力を用いて、事前試薬反応室１８a,bに検体を導入されるので、流路は疎水処理されている。

試薬チップ１７０の使用方法について説明する。

検体供給室２の開口部２aに液体試料をたらすと、検体供給室２に液体試料がたまる。これは、上シート１１および下シート３３のスペーサ２０と接する面は、第４実施形態と同様に、親水処理をしないか、または別途、疎水処理がなされているからである。

この状態で、試薬チップ１７０を回転させて、第４実施形態と同様に、第１の遠心力を生じさせる。これにより、液体試料は、点Q0方向へ第１の流路４aを進む。液体試料は、点Q0で２つに分かれて、点Q1まで進むと、事前試薬反応室１８aの方に進む。これは、点Q1まで進むことで、反応室５aが閉状態となり、かつ、事前試薬反応室１８aの先には空気孔１４aが存在するからである。反対側も同様に、点Q2まで進むと、事前試薬反応室１８bの方に進む。これにより、事前試薬反応室１８a、bの試薬と第１の反応が生ずる。

この状態で、所定時間経過後、試薬チップ１７０の回転速度を上げると、液体試料に第２の遠心力よりも大きな第１の遠心力が与えられる。これにより、上記各実施形態と同様に、事前試薬反応室１８aの試薬と第１の反応がなされた液体試料と、反応室５aの空気が入れ替わる。第１の反応がなされた液体試料は反応室５aにて、第２の反応がおこる。

事前試薬反応室１８bの試薬と反応がなされた液体試料についても、同様にして、反応室５b内に搬入されて、反応室５bの試薬との反応がおこる。あとは、所定時間経過後、上記各実施形態と同様に、呈色反応などを調べればよい。

この実施形態において、流路４aが途中で回転中心Oに向かって近づくように斜めに折れ曲がっているのは、以下の理由による。試薬チップ１７０の事前反応室１８a,bは、それぞれ、試薬反応室５a,bと対応する試薬が塗布されている。したがって、事前反応室１８aで反応させた液体試料が反応室５bへ搬入される混入状態が生ずるのは、好ましくない。なお事前反応室１８bで反応させた液体試料が反応室５aへ混入するのは同様に好ましくない。

試薬チップ１７０では、回転中心Oに向かって近づくように斜めに折れ曲がっているので、前記第２の遠心力がかかっている状態では、前記混入状態が起こりにくい。

なお、かかる試薬チップ１７０において、事前試薬反応室１８a,bを省略するようにしてもよい。その場合、第１の遠心力を発生させることなく、上記第２の遠心力を発生させるように試薬チップ１７０を回転させればよい。これにより、検体供給室２にたまった液体試料が反応室５a、５bへ搬入される。

上記各実施形態においては、空気孔１４と回転の中心Oからの距離L1、検体供給孔１３と回転の中心Oからの距離L2は、L1＜L2とした。これは、液体試料の量が規定量を超えた場合に以下のおそれがあるからである。以下説明する。

上記各実施形態においては、いずれも、一旦、試薬反応室を閉構造とさせた後は、流路または事前試薬反応室に存在する液体試料を、試薬反応室に搬入するのに遠心力を用いている。したがって、上記規定量を超えた液体試料が検体供給室に与えられると、上記遠心力がかかった場合に、空気孔から液体試料が漏れ出すおそれがあるからである。これは試薬反応室を閉構造とした状態で、試薬チップを点Oを中心に回転させると、生じた遠心力により、供給部の検体と空気孔の検体が回転中心Oに対して同じ距離になろうとするからである。

L1＜L2であれば、上記遠心力がかかった場合に、空気孔から液体試料が漏れるおそれはないが、検体供給室の検体供給孔から液体試料が漏れるおそれがある。これを防ぐためには、L1＝L2とすればよい。

以下整理する。

流路への液体試料の搬入を毛管作用で行う実施形態では、検体供給室に供給された液体試料は毛管作用により、流路へ供給される。この場合、液体試料があらかじめ想定した規定量を超えて供給されなければ、L1＜L2でもL1＞L2でも特に問題はない。これに対して、前記規定量が守られないおそれがある場合、L1＝L2としておけば、空気孔および検体供給孔から液体試料が漏れることはない。

これに対して、流路への液体試料の搬入を遠心力により行う実施形態では、検体供給室に液体試料を供給しても、当該領域に液体試料は滞留したままとなる。これは流路が疎水処理（または親水処理がされていない）されているためである。かかる状態で、遠心力がかかり、閉空間ができた状態でも、空気孔および検体供給孔まで達しないように、検体供給室の容積と流路の体積を規定することで、距離L1、L2に関係なく、空気孔および検体供給孔からの液体試料漏れを防止できる。

検体供給室の容量は、遠心力がかかり、その結果、圧力平衡に達した時の「供給部とこれに繋がる流路」＋「空気孔とそれに繋がる流路」の総容積＞供給部の容積とすればよい。かかる関係について、図１２を用いて説明する。

図１２Ａは、検体供給室に液体試料を供給された状態である。図１２Ｂは遠心力がかかり、圧力平衡に達した状態である。かかる状態で、液体供給口および空気孔まで、液体試料が達しないように、「供給部とこれに繋がる流路」＋「空気孔とそれに繋がる流路」の総容積を決定すればよい。

本実施形態においては、第１の流路４a、および第２の流路４bについて、両者の交点Q１から試薬反応室５aまでは、両者が共用されていると説明したが、検体供給室２から交点Q１まで、および検体供給室２から交点Q２までを、第１の流路とし、交点Q１から試薬反応室５aまで、および交点Q２から試薬反応室５bまでを試薬反応室流入流路として把握することもできる。

これは図６の試薬チップ７０についても同様である。

液体試料を検体供給室から流路まで移動させる流体移動力について説明する。第1実施形態では、毛管力を流体移動力として採用したが、第4実施形態では弱い遠心力を採用した。しかしこれに限定されず、たとえば、空気の圧力を与えるようにしてもよい。

８． その他の実施形態
上記実施形態においては、第１の流路の形状をクランク型としたが、発生する遠心力に抗しない方向で試薬反応室５へ流入する形状であれば、かかる形状については任意である。

なお、第１実施形態においては、第１の流路４aはクランク型とし、第１の流路４cは交点Q１からほぼ直行する形状として説明したが、検体供給室２と交点Q２までを共通流路とし、交点Q１から試薬反応室５aまで、および交点Q２から試薬反応室５bまでを試薬反応室流入流路として把握することもできる。

また、上記実施形態においては、流路が回転中心Ｏを中心として、放射状または円周状に配置されている場合について説明したが、直線で構成してもよい。

また、上記実施形態では、事前試薬反応室を複数設ける場合に、第1と第2の流路の分岐点から事前試薬反応室までの距離を、それぞれ等しくしている。しかし、検体供給孔から離れる事前試薬反応室ほど、第1と第2の流路の分岐点から事前試薬反応室までの距離を、短くなるようにしてもよい。これにより、事前試薬反応室における反応時間のばらつきを少しでも抑えることができる。

実施形態においては、試薬反応室５a,bに対応するように、空気抜き孔を設けている。したがって、各試薬反応室内の空気と液体試料とを、より確実に入れ替えることができる。

しかし、これに限定されず、空気抜き孔は複数の試薬反応室で共用するようにすることも可能である。

上記実施形態においては、空気孔１４と回転の中心Oからの距離L1、検体供給孔１３と回転の中心Oからの距離L2、試薬反応室５と回転の中心Oからの距離L3は、L1＜L2＜L3の関係としたが、L1＜L2、かつL1＜L3であってもよい。

上記実施形態においては、各試薬反応室は、前記回転の中心からの距離が等しくなるように配置されている。しかし、これに限定されない。

上記実施形態においては、３枚のシートで試薬チップを構成した場合について説明した。これはスペーサ２０を打ち抜きで形成する方が、製造が簡易だからである。したがって、かかる要請がない場合には、３枚のシートで構成しなくてもよい。

流路の容積について説明する。第１の流路４aと第２の流路４bの流入した液体試料が、発生した遠心力により、試薬反応室５へ導入される。したがって、試薬反応室５の容積を決定する際に、前記流路の総容積が決まるように設計すればよい。たとえば、両者が等しくなるように設計することで、必要最小限の試料を供給口に滴下するだけで、目的となる検出を行うことができる。

また、試薬反応室を回転中心からの円周上に配置すれば、各試薬反応室への液体試料導入は均等に行われるため、試薬チップの大きさを拡大して、多くの試薬反応室を設けることにより多数の項目を測定することができる。

また、上記実施形態においては、流路を放射状または円周状としたが、これに限定されず、たとえば、一部または全部を直線で構成してもよい。

上記においては、本発明を好ましい実施形態として説明したが、限定のために用いたのではなく、説明のために用いたものであって、本発明の範囲および精神を逸脱することなく、添付のクレームの範囲において、変更することができるものである。

１・・・・・・試薬チップ
２・・・・・・検体供給室
４・・・・・・流路
４a・・・・・第１の流路
４b・・・・・第２の流路
１４・・・・・空気抜き孔
１８・・・・・事前試薬反応室

Claims (19)

1. 下記の試薬チップを回転させることにより発生する遠心力で、試薬チップの液体試料貯留部から流路に搬入された液体試料を試薬反応室に搬送させる液体試料搬送方法であって、
   前記試薬チップは、下記を備えており、
   搬入孔から搬入された液体試料を貯留可能な液体試料貯留部、
   試薬を収納しており、前記液体試料と当該試薬を反応させるための試薬反応室、
   前記液体試料貯留部と前記試薬反応室とを連結する第１の流路、
   前記試薬反応室と外部連絡空気孔とを連結する第２の流路、
   前記液体試料貯留部は、前記試薬反応室と外部連絡空気孔を結んだ直線から外れた位置に配置され、これにより、前記第２の流路は前記第１の流路によって、前記第１の流路の途中から分岐され、かつ、かかる分岐位置から前記試薬反応室までの前記第２の流路は前記第１の流路と共用されており、
   前記液体試料貯留部に搬入された液体試料が、前記第２の流路における分岐点まで搬入されることにより、前記試薬反応室および前記第１の流路と前記第２の流路の共用流路内に空気の閉空間が形成された状態で、前記閉空間内の空気と前記液体試料との入れ替わる程度の遠心力を発生させることにより、前記試薬反応室内に前記液体試料を導くとともに、前記閉空間内の空気を前記外部連絡空気孔から外部に放出すること、
   を特徴とする液体試料搬送方法。
2. 請求項１の液体試料搬送方法において、
   流体移動力により、前記液体試料貯留部から前記第２の流路の分岐点まで前記液体試料が搬入されること、
   を特徴とする液体試料搬送方法。
3. 請求項２の液体試料搬送方法において、
   前記流体移動力は、前記試薬チップを回転させることにより生ずる、前記閉空間内の空気と前記液体試料との入れ替わる程度の遠心力よりも小さな遠心力であること、
   を特徴とする液体試料搬送方法。
4. 請求項３の液体試料搬送方法において、
   前記液体試料貯留部の容量は、前記小さな遠心力により圧力平衡に達した時に、前記液体試料貯留部の液体供給口および前記外部連絡空気孔まで、液体試料が達しないように、前記第１および第２の流路の容積が決定されていること、
   を特徴とする液体試料搬送方法。
5. 請求項４の液体試料搬送方法において、
   前記流路の一部が途中で回転中心Oに向かって近づくように斜めに折れ曲がっていること、
   を特徴とする液体試料搬送方法。
6. 請求項２の液体試料搬送方法において、
   前記流体移動力は、毛細管力であること、
   を特徴とする液体試料搬送方法。
7. 搬入孔から搬入された液体試料を貯留可能な液体試料貯留部、
   試薬を収納しており、前記液体試料と当該試薬を反応させるための試薬反応室、
   前記液体試料貯留部と前記試薬反応室とを連結する第１の流路、
   前記試薬反応室と外部連絡空気孔とを連結する第２の流路、
   を備え、
   前記液体試料貯留部から流路に搬入された液体試料が、回転によって発生する遠心力によって前記試薬反応室に搬送される試薬チップにおいて、
   前記第１の流路は、前記発生する遠心力に抗しない方向で前記試薬反応室と前記液体試料貯留部を連結する形状であり、
   前記第２の流路の前記試薬反応室からの流出方向は、前記発生する遠心力によって前記液体試料が流出しない方向であり、
   前記液体試料貯留部は、前記試薬反応室と外部連絡空気孔を結んだ直線から外れた位置に配置され、これにより、前記第２の流路は前記第１の流路によって、前記第１の流路の途中から分岐されており、かつ、かかる分岐位置から前記試薬反応室までの前記第２の流路は前記第１の流路と共用されていること、
   を特徴とする試薬チップ。
8. 請求項７の試薬チップにおいて、
   流体移動力により、前記液体試料貯留部から前記第２の流路の分岐点まで前記液体試料が搬入されること、
   を特徴とする試薬チップ。
9. 請求項８の試薬チップにおいて、
   前記第１の流路および前記第２の流路は、毛細管力が生ずる程度の細さであり、かつ、親水処理がなされていること、
   を特徴とする試薬チップ。
10. 請求項９の試薬チップにおいて、
    前記外部連絡空気孔と前記回転の中心との距離L1、前記搬入孔と前記回転の中心との距離L2、前記試薬反応室と前記回転の中心との距離L3は、以下の関係にあること、
    L2＜L3、かつL1＜L3、
    を特徴とする試薬チップ。
11. 請求項９の試薬チップにおいて、
    前記外部連絡空気孔と前記回転の中心との距離L1と、前記搬入孔と前記回転の中心との距離L2とは等しいこと、
    を特徴とする試薬チップ。
12. 請求項７〜１１のいずれかの試薬チップにおいて、
    前記第１の流路との分岐点と前記外部連絡空気孔との間の前記第２の流路には、前記液体試料貯留部から前記試薬反応室に搬送される前に前記液体試料を事前反応させる試薬が収納された事前試薬反応室が設けられていること、
    を特徴とする試薬チップ。
13. 請求項１２の試薬チップにおいて、
    前記事前試薬反応室と前記回転の中心との距離L4が、前記L1〜L3との関係において、
    L1＜L4＜L3、かつ、L2＜L4＜L3、
    であること、
    を特徴とする試薬チップ。
14. 請求項７〜１３のいずれか試薬チップにおいて、
    前記試薬反応室を複数有しており、かつ、各試薬反応室への第１の流路を有すること、
    を特徴とする試薬チップ。
15. 請求項１４の試薬チップにおいて、
    前記外部連絡空気孔が、前記複数の試薬反応室に対応して、設けられていること、
    を特徴とする試薬チップ。
16. 請求項１５の試薬チップにおいて、
    前記外部連絡空気孔が、前記複数の試薬反応室で一部または全部で共用されていること、
    を特徴とする試薬チップ。
17. 請求項１４の試薬チップにおいて、
    前記複数の試薬反応室の配置位置は、前記回転の中心からの距離が等しいこと、
    を特徴とする試薬チップ。
18. 請求項１４〜１７のいずれかの試薬チップにおいて、
    前記各第２の流路は直線であり、かつ、これらの直線は、前記回転の中心と各試薬反応室とを結んだ線上に位置すること、
    を特徴とする試薬チップ。
19. 請求項１８の試薬チップにおいて、
    前記第１の流路との分岐点と前記外部連絡空気孔との間の前記第２の流路には、前記液体試料貯留部から前記試薬反応室に搬送される前に前記液体試料を事前反応させる試薬が収納された事前試薬反応室が設けられていること、
    を特徴とする試薬チップ。
    
    

Images