JP6977067B2 - 試料分析用基板、試料分析装置、試料分析システムおよび試料分析装置の制御方法 - 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、希釈液を保持する第1保持チャンバと、
前記基板内に位置する測定チャンバと、
少なくとも1つの試薬と、
前記基板内に位置し、前記少なくとも1つの試薬が配置された試薬チャンバであって、前記測定チャンバに接続された試薬チャンバと、
前記基板内に位置し、前記第1保持チャンバ―と前記測定チャンバまたは試薬チャンバとを接続する第1希釈液経路と、
を備えた試料分析用基板。
前記試薬チャンバは毛細管領域を含み、前記試薬は前記毛細管領域に配置されている、項目1に記載の試料分析用基板。
前記基板内に位置し、希釈液を保持する第2保持チャンバと、
前記基板内に位置し、検体を保持する検体チャンバと、
前記基板内に位置する混合チャンバと、
前記基板内に位置し、前記検体チャンバと前記混合チャンバとを接続する検体経路と、
前記基板内に位置し、前記第2保持チャンバと前記混合チャンバとを接続する第2希釈液経路と、
前記基板内に位置し、前記混合チャンバと前記測定チャンバとを接続する混合液経路と、
をさらに備えた項目1または2に記載の試料分析用基板。
前記基板内に位置し、検体を保持する検体チャンバと、
前記基板内に位置し、前記検体チャンバと前記測定チャンバとを接続する検体経路と、をさらに備えた項目1または2に記載の試料分析用基板。
前記測定チャンバおよび前記試薬チャンバは空気穴を有しておらず、
前記第1希釈液経路は、入口および出口を有し、前出口が前記測定チャンバに接続された毛細管流路であって、前記出口は前記入口よりも前記回転軸に対して外周側に位置し、かつ、前記入口よりも内周側に屈曲したサイホン形状を備えた毛細管流路を含み、
前記混合液経路は、入口および出口を有し、前出口が前記測定チャンバに接続された毛細管流路と、前記毛細管流路の入口に接続されており、空気穴を有するチャンバとを含む、項目1から4のいずれかに記載の試料分析用基板。
前記第1希釈液経路の毛細管流路の出口は、前記試薬チャンバと接続されている、項目1から5のいずれかに記載の試料分析用基板。
前記試薬を複数含み、前記試薬チャンバの毛細管領域において前記複数の試薬は周方向に配置されている、項目2に記載の試料分析用基板。
前記測定チャンバは前記試薬チャンバの前記毛細管領域のうち前記複数の試薬が配置されている領域よりも外周側に位置する部分を含む、項目7に記載の試料分析用基板。
項目2に記載の試料分析用基板と、
前記試料分析用基板を載置可能なターンテーブルを有し、重力方向に対して0°より大きく90°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、
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、前記分析用基板の基準となる原点を検出する原点検出器、
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角度を制御するドライバー駆動回路、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、前記原点検出器および前記ドライバー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、
前記プログラムは、
前記第1保持チャンバに前記希釈液が保持された試料分析用基板が前記試料分析装置のターンテーブルに載置された場合において、
(a) 前記試料分析用基板を回転させることによって、前記第1保持チャンバに保持された前記希釈液を、前記第1希釈液経路を介して前記測定チャンバへ移送させ、
(b) 前記試料分析用基板の回転を停止することによって、前記測定チャンバの前記希釈液を前記試薬チャンバの毛細管領域へ移動させ、前記複数の試薬を前記希釈液に溶解させ、試薬溶液を調製し、
(c) 前記試料分析用基板を回転させることによって、前記試薬チャンバの前記試薬溶液を前記測定チャンバへ移動させる、
工程を含む試料分析システム。
前記プログラムは、前記工程(b)と工程(c)との間に前記試料分析用基板を揺動させる工程をさらに含む項目9に記載の試料分析システム。
前記プログラムは、前記工程(b)と工程(c)とを複数回繰り返す、項目9に記載の試料分析システム。
項目2に記載の試料分析用基板を載置可能なターンテーブルを有し、重力方向に対して0°より大きく90°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、
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、前記分析用基板の基準となる原点を検出する原点検出器、
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角度を制御するドライバー駆動回路、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、前記原点検出器および前記ドライバー駆動回路の動作を制御する制御回路を備え、
前記プログラムは、
前記第1保持チャンバに前記希釈液が保持された試料分析用基板がターンテーブルに載置された場合において、
(a) 前記試料分析用基板を回転させることによって、前記第1保持チャンバに保持された前記希釈液を、前記第1希釈液経路を介して前記測定チャンバへ移送させ、
(b) 前記試料分析用基板の回転を停止することによって、前記測定チャンバの前記希釈液を前記試薬チャンバの毛細管領域へ移動させ、前記複数の試薬を前記希釈液に溶解させ、試薬溶液を調製し、
(c) 前記試料分析用基板を回転させることによって、前記試薬チャンバの前記試薬溶液を前記測定チャンバへ移動させる、
工程を含む試料分析装置。
前記プログラムは、前記工程(b)と工程(c)との間に前記試料分析用基板を揺動させる工程をさらに含む項目12に記載の試料分析装置。
前記プログラムは、前記工程(b)と工程(c)とを複数回繰り返す、項目12に記載の試料分析装置。
項目2に記載の試料分析用基板を載置可能なターンテーブルを有し、重力方向に対して0°より大きく90°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、
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、前記分析用基板の基準となる原点を検出する原点検出器、
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角度を制御するドライバー駆動回路、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、前記原点検出器および前記ドライバー駆動回路の動作を制御する制御回路を備えた試料分析装置の制御方法であって、
前記第1保持チャンバに前記希釈液が保持された試料分析用基板がターンテーブルに載置された場合において、
(a) 前記試料分析用基板を回転させることによって、前記第1保持チャンバに保持された前記希釈液を、前記第1希釈液経路を介して前記測定チャンバへ移送させ、
(b) 前記試料分析用基板の回転を停止することによって、前記測定チャンバの前記希釈液を前記試薬チャンバの毛細管領域へ移動させ、前記複数の試薬を前記希釈液に溶解させ、試薬溶液を調製し、
(c) 前記試料分析用基板を回転させることによって、前記試薬チャンバの前記試薬溶液を前記測定チャンバへ移動させる、
工程を含む試料分析装置の制御方法。
前記工程(b)と工程(c)との間に前記試料分析用基板を揺動させる工程をさらに含む項目15に記載の試料分析装置の制御方法。
前記プログラムは、前記工程(b)と工程(c)とを複数回繰り返す、項目15に記載の試料分析装置の制御方法。
試料分析用基板の構造を詳細に説明する。試料分析用基板は、回転運動によって、試料分析用基板1に導入された液体の移送を行う。図2Aは、試料分析用基板1の分解斜視図を示す。試料分析用基板1は、本実施形態では、ベース基板3と、カバー基板4と、保護キャップ2と希釈液容器5とを備える。ベース基板3とカバー基板4とにより基板本体を構成し、基板本体と保護キャップ2とは全体として1つの基板を構成する。
まず、検出すべき検体を含む試料液を試料分析用基板1へ導入する。図10Aは、試料分析用基板1の注入口13を試料分析用基板1の外側から見た拡大図を示し、図10Bは保護キャップ2を開いて指先120から試料液18を採取するときの様子を示したものであり、図10Cは、ターンテーブル202の側から見た注入口近傍の構造を示す斜視図である。
試料液を試料分析用基板1へ導入した後、保護キャップ2を閉じる。これにより上述したように、希釈液容器5が収納部11内で移動し、開封リブ14がシール部材9を開封する。これにより、シール部材9の開口から、希釈液が排出され得る状態となる。
操作者が入力装置209から測定の開始を指示することによって、ターンテーブル202が回転し、試料分析用基板1が図11Bに示すように、例えば、時計方向(C2方向)に回転する。これにより、流路61内の試料液18が遠心力を受け、屈曲部61bの位置で破断し、屈曲部61bよりも出口側に位置する試料液18は検体チャンバ62Aへ移動する。また、屈曲部61bよりも入口側に位置する試料液18は、注入口13から保護キャップ2内に排出される。
次に、ターンテーブル202の回転を停止させる。前述したように、流路64の入口は、血漿成分18aおよび血球成分18bと接する。しかし、血球成分18bよりも血漿成分18aの粘度の方が低いため、図13Aに示すように、毛細管力によって、血漿成分18aが優先的に流路64に吸い上げられ、流路64は血漿成分18aで満たされる。血漿成分18aが流路64に吸い上げられた後、血球成分18bも吸い上げられ得る。
ターンテーブル202を時計方向(C2方向)に回転させると、流路64が大気開放チャンバ66に接続されていることによって、大気開放チャンバ66に接続されている部分で流路64内の血漿成分18aおよび血球成分18bが破断する。具体的には、部分64Aに位置していた血漿成分18aおよび血球成分18bは、回転による遠心力によって、検体チャンバ62Bへ移動する。図13Bに示すように、検体チャンバ62Bへ移動した血漿成分18aおよび血球成分18bは、検体チャンバ62Bに位置していた血球成分18bと一緒になり、流路65を経て溢流チャンバ67へ移動する。
ターンテーブル202の回転を停止し、例えば、試料分析用基板1を図15Aに示す回転角度で停止させる。さらに、この回転角度から試料分析用基板1の外周上において±1mm程度の移動範囲の揺動を試料分析用基板1に与えるようにターンテーブル202を5〜80Hzの周波数で揺動、つまり、正転および逆転させる。この角度では、特に揺動を行っても、混合チャンバ44内の検体溶液が混合チャンバ44に接続された流路45の入り口に接しない回転角度が選択される。
ターンテーブル202を時計方向に回転させると、図15Bに示すように試薬チャンバ29の部分29Bに保持されていた試薬溶液が遠心力によって測定チャンバ28へ移動する。
ターンテーブル202の回転を停止し、例えば、試料分析用基板1を図16Aに示す回転角度で停止させる。さらに、この回転角度から試料分析用基板1の外周上において±1mm程度の移動範囲の揺動を試料分析用基板1に与えるようにターンテーブル202を5〜80Hzの周波数で揺動させる。この動作によって、混合チャンバ44内に保持される検体溶液を混合チャンバ44の内周側に入口が接続された流路45と接触させる。検体溶液は毛細管力によって流路45に吸い込まれ、流路45が検体溶液で満たされる。
図16Aに示すように、ターンテーブル202を時計方向に回転させると、流路45に保持されている検体溶液は、大気開放チャンバ46と接している凸部45a、45b、45c、45dの位置で、大気開放チャンバ46から空気が入り込むことによって、破線で示すように破断する。つまり、検体溶液は、部分45A〜45Eに対応し分割される。図16Aおよび図16Bに示すように、部分45Aに位置する検体溶液は、混合チャンバ44へ戻る。部分45Bおよび部分45Cに位置する検体溶液は、溢流チャンバ49Aへ移動し、さらに流路50を介して溢流チャンバ49Bへ移動する。部分45Dに位置する検体溶液は大気開放チャンバ47へ移動し、流路48を介して測定チャンバ28へ移動する。また部分45Eに位置する検体溶液は、溢流チャンバ51Aへ移動し、流路52を介して溢流チャンバ51Bへ移動する。
ターンテーブル202の回転を停止させると、測定チャンバ28に移送された試薬溶液および検体溶液の混合液は、毛細管力によって図17Aに示すように、試薬チャンバ29の部分29Aに吸上げられる。
ターンテーブル202を時計方向に回転させると図17Bに示すように、試薬チャンバ29の部分29Aに保持されていた混合溶液が遠心力によって測定チャンバ28の外周側に移送され保持される。
上記実施形態では、検体を含む試料液を希釈液で希釈し、検体溶液を調製しているが、検体を含む試料液を希釈液で希釈せずに、試薬溶液と反応させてもよい。この場合、検体チャンバは混合チャンバを経ずに検体経路によって測定チャンバと接続されていてもよい。この場合でも試薬は希釈液に溶解されているため、前述したように、検体と試薬とを均一に反応させることができ、測定精度を向上させることが可能である。
2 保護キャップ
2a、2b孔
2c 第1面
2d 側面
2e 第2面
2f 切り欠き
2j、2hエッジ
3 ベース基板
3a 第1面
3b 第2面
3c マイクロチャンネル構造
3n 切り欠き部
4 カバー基板
4a 第1面
4b 第2面
4aa 孔
5 希釈液容器
5a 第1面
5b 第2面
5c 曲面
5d 側面
5e 収納空間
5f 内壁
5aa 凹部
5da 開口
7a、7b凸部
8 希釈液
9 シール部材
10 ラッチ
10c 当接面
10e 凸部
11 収納部
12 突起部
12c 切り欠き
12d 当接面
13 注入口
14 開封リブ
15 回転支持部
15c 凸部
17 誘導部
18 試料液
18a 血漿成分
18b 血球成分
19 試料液
21、23、25、27、32〜35、41、43、48 流路
50、52、55、64、65、68、69 流路
22、26 保持チャンバ
24、31A〜31D、49A、49B、67、51A、51B 溢流チャンバ
28 測定チャンバ
29 試薬チャンバ
29A 毛細管が働く部分
29B 毛細管が働かない部分
29Aa 一端
30 試薬
42、47、54チャンバ
44 混合チャンバ
45 流路
45a〜45d内周側に屈曲した凸
45e〜45g外周側に屈曲した凸
45A〜45E部分
46、47、66、70、71 大気開放チャンバ
56 空気路
61 流路
61a 凹部
61b 屈曲部
62A〜62C 検体チャンバ
64 流路
64a 屈曲部
64A 入口側に位置する部分
64B 出口側に位置する部分
85 空気孔
121 チャンバ
122 外側面
123 左側面
124 右側面
125 溶液
150 固定治具
150a 突起
151 押圧治具
200 試料分析装置
201 モータ
202 ターンテーブル
202a 上面
202c 中央凸部
202d 凹部
202f 歯車
202t テーパー
203 原点検出器
203a 光源
203b 受光素子
203c 原点検出回路
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
207a 光源
207b 光検出器
207c 検出回路
208 タッチパネル
209 入力装置
250 筐体
250c 収納室
251 ドア
252 電源スイッチ
253 クランパ
Claims (13)
- 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、希釈液を保持する第1保持チャンバと、
前記基板内に位置する測定チャンバと、
前記基板内に位置し、毛細管領域を含む試薬チャンバであって、前記測定チャンバに接続された試薬チャンバと、
前記試薬チャンバの前記毛細管領域に配置されている、少なくとも1つの試薬と、
前記基板内に位置し、前記第1保持チャンバ―と前記測定チャンバまたは試薬チャンバとを接続する第1希釈液経路と、
前記基板内に位置し、希釈液を保持する第2保持チャンバと、
前記基板内に位置し、検体を保持する検体チャンバと、
前記基板内に位置する混合チャンバと、
前記基板内に位置し、前記検体チャンバと前記混合チャンバとを接続する検体経路と、
前記基板内に位置し、前記第2保持チャンバと前記混合チャンバとを接続する第2希釈液経路と、
前記基板内に位置し、前記混合チャンバと前記測定チャンバとを接続する混合液経路と、
前記測定チャンバおよび前記試薬チャンバは空気穴を有しておらず、
前記第1希釈液経路は、入口および出口を有し、前出口が前記測定チャンバに接続された毛細管流路であって、前記出口は前記入口よりも前記回転軸に対して外周側に位置し、かつ、前記入口よりも内周側に屈曲したサイホン形状を備えた毛細管流路を含み、
前記混合液経路は、入口および出口を有し、前出口が前記測定チャンバに接続された毛細管流路と、前記毛細管流路の入口に接続されており、空気穴を有するチャンバとを含む、
試料分析用基板。 - 前記第1希釈液経路の毛細管流路の出口は、前記試薬チャンバと接続されている、請求項1に記載の試料分析用基板。
- 前記試薬を複数含み、前記試薬チャンバの毛細管領域において前記複数の試薬は周方向に配置されている、請求項1に記載の試料分析用基板。
- 前記測定チャンバは前記試薬チャンバの前記毛細管領域のうち前記複数の試薬が配置されている領域よりも外周側に位置する部分を含む、請求項3に記載の試料分析用基板。
- 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、希釈液を保持する第1保持チャンバと、
前記基板内に位置する測定チャンバと、
前記基板内に位置し、毛細管領域を含む試薬チャンバであって、前記測定チャンバに接続された試薬チャンバと、
前記試薬チャンバの前記毛細管領域に配置された、少なくとも1つの試薬と、
前記基板内に位置し、前記第1保持チャンバ―と前記測定チャンバまたは前記試薬チャンバとを接続する第1希釈液経路と、
を備えた試料分析用基板と、
前記試料分析用基板を載置可能なターンテーブルを有し、重力方向に対して0°より大きく90°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、
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、前記分析用基板の基準となる原点を検出する原点検出器、
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角度を制御するドライバー駆動回路、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、前記原点検出器および前記ドライバー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、
前記プログラムは、
前記第1保持チャンバに前記希釈液が保持された試料分析用基板が前記試料分析装置のターンテーブルに載置された場合において、
(a) 前記試料分析用基板を回転させることによって、前記第1保持チャンバに保持された前記希釈液を、前記第1希釈液経路を介して前記測定チャンバへ移送させ、
(b) 前記試料分析用基板の回転を停止することによって、前記測定チャンバの前記希釈液を前記試薬チャンバの毛細管領域へ移動させ、前記複数の試薬を前記希釈液に溶解させ、試薬溶液を調製し、
(c) 前記試料分析用基板を回転させることによって、前記試薬チャンバの前記試薬溶液を前記測定チャンバへ移動させる、
工程を含む試料分析システム。 - 前記プログラムは、前記工程(b)と工程(c)との間に前記試料分析用基板を揺動させる工程をさらに含む請求項5に記載の試料分析システム。
- 前記プログラムは、前記工程(b)と工程(c)とを複数回繰り返す、請求項5に記載の試料分析システム。
- 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、希釈液を保持する第1保持チャンバと、
前記基板内に位置する測定チャンバと、
前記基板内に位置し、毛細管領域を含む試薬チャンバであって、前記測定チャンバに接続された試薬チャンバと、
前記試薬チャンバの前記毛細管領域に配置された、少なくとも1つの試薬と、
前記基板内に位置し、前記第1保持チャンバ―と前記測定チャンバまたは前記試薬チャンバとを接続する第1希釈液経路と、
を備えた試料分析用基板を載置可能なターンテーブルを有し、重力方向に対して0°より大きく90°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、
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、前記分析用基板の基準となる原点を検出する原点検出器、
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角度を制御するドライバー駆動回路、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、前記原点検出器および前記ドライバー駆動回路の動作を制御する制御回路を備え、
前記プログラムは、
前記第1保持チャンバに前記希釈液が保持された試料分析用基板がターンテーブルに載置された場合において、
(a) 前記試料分析用基板を回転させることによって、前記第1保持チャンバに保持された前記希釈液を、前記第1希釈液経路を介して前記測定チャンバへ移送させ、
(b) 前記試料分析用基板の回転を停止することによって、前記測定チャンバの前記希釈液を前記試薬チャンバの毛細管領域へ移動させ、前記複数の試薬を前記希釈液に溶解させ、試薬溶液を調製し、
(c) 前記試料分析用基板を回転させることによって、前記試薬チャンバの前記試薬溶液を前記測定チャンバへ移動させる、
工程を含む試料分析装置。 - 前記プログラムは、前記工程(b)と工程(c)との間に前記試料分析用基板を揺動させる工程をさらに含む請求項8に記載の試料分析装置。
- 前記プログラムは、前記工程(b)と工程(c)とを複数回繰り返す、請求項8に記載の試料分析装置。
- 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、希釈液を保持する第1保持チャンバと、
前記基板内に位置する測定チャンバと、
前記基板内に位置し、毛細管領域を含む試薬チャンバであって、前記測定チャンバに接続された試薬チャンバと、
前記試薬チャンバの前記毛細管領域に配置された、少なくとも1つの試薬と、
前記基板内に位置し、前記第1保持チャンバ―と前記測定チャンバまたは前記試薬チャンバとを接続する第1希釈液経路と、
を備えた試料分析用基板を載置可能なターンテーブルを有し、重力方向に対して0°より大きく90°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、
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、前記分析用基板の基準となる原点を検出する原点検出器、
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角度を制御するドライバー駆動回路、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、前記原点検出器および前記ドライバー駆動回路の動作を制御する制御回路を備えた試料分析装置の制御方法であって、
前記第1保持チャンバに前記希釈液が保持された試料分析用基板がターンテーブルに載置された場合において、
(a) 前記試料分析用基板を回転させることによって、前記第1保持チャンバに保持された前記希釈液を、前記第1希釈液経路を介して前記測定チャンバへ移送させ、
(b) 前記試料分析用基板の回転を停止することによって、前記測定チャンバの前記希釈液を前記試薬チャンバの毛細管領域へ移動させ、前記複数の試薬を前記希釈液に溶解させ、試薬溶液を調製し、
(c) 前記試料分析用基板を回転させることによって、前記試薬チャンバの前記試薬溶液を前記測定チャンバへ移動させる、
工程を含む試料分析装置の制御方法。 - 前記工程(b)と工程(c)との間に前記試料分析用基板を揺動させる工程をさらに含む請求項11に記載の試料分析装置の制御方法。
- 前記プログラムは、前記工程(b)と工程(c)とを複数回繰り返す、請求項11に記載の試料分析装置の制御方法。
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