JP7164552B2

JP7164552B2 - 測定用具及び送液方法

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Publication number: JP7164552B2
Application number: JP2019568112A
Authority: JP
Inventors: 勤中村; 一彦今村; 延彦乾; 良輔高橋
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2019-11-21
Publication date: 2022-11-01
Anticipated expiration: 2039-11-21
Also published as: WO2020110877A1; US20210263059A1; CN112292602B; US11940458B2; CN112292602A; EP3889616A1; EP3889616A4; JPWO2020110877A1

Description

本発明は、液体の試料を毛細管現象を用いて採取し、種々の測定に用いるための測定用具及び測定用具における送液方法に関する。

下記の特許文献１には、微量の血液を採取し得る血液定量採取キットが開示されている。この血液定量採取キットは、平板状のベース部と、キャピラリー部とを有している。キャピラリー部において、毛細管現象を利用して血液が採取される。次に、キャピラリー部を、ベース部に接続し、血液をベース部内に注入する。ベース部内において、一定量の血液が採取される。

特開２００５－２１８６７７号公報

特許文献１に記載の血液定量採取キットでは、ベース部内に血液を定量採取できるが、しかる後、分析のために、ベース部から血液を取り出さねばならなかった。従って、ベース部内に血液が残存するおそれがあった。そのため、採取した血液をすべて使用することができないことがあった。よって、最終的な測定精度が低くなるおそれがあった。

本発明の目的は、定量採取された液体の試料の損失が生じ難く、測定精度を高め得る、測定用具及び該測定用具における送液方法を提供することにある。

本発明に係る測定用具は、毛細管現象により液体の試料を採取する試料採取部と、送液流路とを有する測定用具本体と、前記測定用具本体に着脱可能な蓋体とを備え、前記送液流路が、上流側流路と、下流側流路とを有し、前記蓋体が前記測定用具本体に取り付けられた状態で、前記試料採取部の上流側端部及び前記上流側流路の下流側端部が開口している空間が設けられており、前記試料採取部の下流側端部に前記下流側流路が接続されており、前記蓋体が前記測定用具本体から分離された状態で前記空間が開放状態とされ、前記蓋体が前記測定用具本体に取り付けられた際に、前記空間が閉じられ、前記上流側流路と前記試料採取部とが接続される。

本発明に係る測定用具では、好ましくは、前記空間が閉じられた状態における前記空間の体積が、前記送液流路に供給される液体の体積よりも小さい。この場合には、上流側流路から液体を確実に試料採取部を介して下流側流路に送ることができる。より好ましくは、前記蓋体が取り付けられて前記空間が閉じられた際の前記空間の体積が、１００μＬ以下である。

本発明に係る測定用具では、好ましくは、前記上流側流路が前記空間に開口している部分よりも、前記試料採取部の前記空間に開口している部分の方が、前記蓋体側に位置している。その場合には、試料採取部において、より確実に液体の試料を採取することができる。

本発明に係る測定用具では、前記上流側流路の途中に試薬収納部が設けられており、前記試薬収納部に試薬が収納されていてもよい。

本発明に係る測定用具では、前記上流側流路に送液するためのポンプがさらに備えられていてもよい。

本発明に係る測定用具の他の特定の局面では、前記測定用具本体が、第１の面と、前記第１の面と反対側の第２の面とを有し、前記第１の面側から、前記蓋体が前記測定用具本体に取り付けられる。

本発明に係る測定用具のさらに別の特定の局面では、前記測定用具本体の前記第１の面に第１の凹部が設けられており、前記蓋体が前記測定用具本体に取り付けられた際に、前記第１の凹部と前記蓋体とで囲まれた前記空間が閉じられた状態とされる。

本発明に係る測定用具のさらに他の特定の局面では、前記第１の凹部の底面に前記上流側流路が開口している。

本発明では、好ましくは、前記測定用具本体の前記第１の面に前記試料採取部が開口している。この場合には、空間が開放されている状態において、試料採取部により、毛細管現象によって液体の試料を容易に採取することができる。

本発明に係る測定用具の他の特定の局面では、前記試料採取部が、前記第１の面側から、前記第２の面側に向かって延ばされている。

本発明に係る測定用具のさらに別の特定の局面では、前記測定用具本体に、前記第１の凹部の周囲に、前記第１の凹部よりも深い第２の凹部が設けられており、前記蓋体が、前記第２の凹部に嵌まり合う挿入部を有する。この場合には、蓋体を、測定用具本体に確実に固定することが容易である。

本発明に係る測定用具のさらに他の特定の局面では、前記上流側流路が、前記第２の凹部と前記測定用具本体の前記第２の面との間を通る第１の流路部と、前記第１の流路部の下流側端部に接続されており、前記第１の面と前記第２の面とを結ぶ方向に延びる第２の流路部とを有し、前記第２の流路部の下流側端部が前記空間に開口しており、前記下流側流路が、前記試料採取部の下流側端部から前記第２の凹部と前記第２の面との間を通り、前記第２の凹部外に延ばされている。

本発明に係る送液方法は、本発明に従って構成された測定用具を用いた送液方法であって、前記蓋体を前記測定用具本体から取り外した状態で、前記試料採取部に毛細管現象により試料を採取する工程と、前記蓋体を前記測定用具本体に取り付け、前記上流側流路と前記試料採取部とを結ぶ流路が構成されるように前記空間を閉じた状態とする工程と、前記上流側流路から液体を送り、前記試料及び前記液体を前記下流側流路に流す工程とを備える。

本発明に係る測定用具及び送液方法によれば、試料採取部に定量採取された液体の試料が、下流側流路に確実に送液される。従って、液体の試料の損失が生じ難く、定量採取性に優れている。よって、下流側流路に送液された液体の試料を測定した場合、測定精度の低下が生じ難い。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る測定用具の外観を示す斜視図である。図２は、図１のＡ－Ａ線に沿う部分の断面図である。図３は、第１の実施形態に係る測定用具において、蓋体が分離されて、空間が開放状態とされている状態を説明するための正面断面図である。図４は、第１の実施形態の測定用具において、液体の試料を試料採取部に採取した状態を説明するための正面断面図である。図５は、比較例の試料採取キットを説明するための斜視図である。図６（ａ）は、比較例で用いられるキャピラリーを示す斜視図であり、図６（ｂ）は、比較例で用いられるディスポーザブルチップを説明するための斜視図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る測定用具の外観を示す斜視図であり、図２は、図１のＡ－Ａ線に沿う部分の断面図である。図２では、液体の試料としての血液が試料採取部に採取された状態が示されている。

測定用具１は、測定用具本体２と、測定用具本体２に着脱可能な蓋体３とを備える。

測定用具本体２内には、毛細管現象により液体の試料を採取する試料採取部１３と、送液流路とが設けられている。送液流路は、上流側流路１１と、下流側流路１２とを有する。

上流側流路１１と下流側流路１２は、マイクロ流路である。マイクロ流路とは、流体の搬送に際し、マイクロ効果が生じるような微細な流路をいう。このようなマイクロ流路では、流体は、表面張力の影響を強く受け、通常の大寸法の流路を流れる流体とは異なる挙動を示す。

マイクロ流路の横断面形状及び大きさは、上記のマイクロ効果が生じる流路であれば特に限定はされない。例えば、マイクロ流路に流体を流す際、ポンプや重力を用いる場合には、流路抵抗をより一層低下させる観点から、マイクロ流路の横断面形状がおおむね長方形（正方形を含む）の場合には、小さい方の辺の寸法で、２０μｍ以上が好ましく、５０μｍ以上がより好ましく、１００μｍ以上がさらに好ましい。また、マイクロ流体デバイスをより一層小型化する観点より、５ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下がより好ましく、５００μｍ以下がさらに好ましい。

また、マイクロ流路の横断面形状がおおむね円形の場合には、直径（楕円の場合には、短径）が、２０μｍ以上が好ましく、５０μｍ以上がより好ましく、１００μｍ以上がさらに好ましい。マイクロ流体デバイスをより一層小型化する観点からは、直径（楕円の場合には、短径）が、５ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下がより好ましく、５００μｍ以下がさらに好ましい。

一方、例えば、マイクロ流路に流体を流す際、毛細管現象をより一層有効に活用するときに、マイクロ流路の横断面形状がおおむね長方形（正方形を含む）の場合には、小さい方の辺の寸法で、５μｍ以上であることが好ましく、１０μｍ以上であることがより好ましく、２０μｍ以上であることがさらに好ましい。また、小さい方の辺の寸法で、２００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以下であることがより好ましい。

測定用具本体２は、基板４に、カバーシート５を積層することにより構成されている。基板４及びカバーシート５は、合成樹脂などの適宜の材料からなる。

測定用具本体２は、第１の面２ａと、第１の面２ａとは反対側の第２の面２ｂとを有する。第1の面２ａ側から、蓋体３が、測定用具本体２に固定されている。

蓋体３は、様々な材料で構成され得るが、ゴムやエラストマーなどの弾力性を有する材料からなることが好ましい。

図３は、第１の実施形態に係る測定用具１において、蓋体３が分離されて、空間が開放状態とされている状態を説明するための正面断面図である。上流側流路１１は、第１の流路部１１ａと、第２の流路部１１ｂとを有する。第１の流路部１１ａは、基板４の面方向と平行な方向に延びている。第１の流路部１１ａの途中に試薬収納室１１ｃが設けられている。試薬収納室１１ｃ内に、試薬６が配置されている。試薬６は、後述する血液と混合される。この試薬６としては、特に限定されないが、例えば界面活性剤、ラテックス溶液などを用いることができる。

第１の流路部１１ａの下流側に、第２の流路部１１ｂが連なっている。第２の流路部１１ｂは、第１の面２ａと第２の面２ｂとを結ぶ方向、すなわち基板４の厚み方向に延びている。

測定用具本体２の第１の面２ａには、第１の凹部１４と、第２の凹部１５とが設けられている。

図２に戻り、蓋体３は、筒状の挿入部３ａと、挿入部３ａの一端に設けられたフランジ部３ｂとを有する。フランジ部３ｂの外径は、挿入部３ａの外径よりも大きくなっている。挿入部３ａは、図３に示した第２の凹部１５に嵌まり合うように構成されている。蓋体３は、天板部３ｃを有する。天板部３ｃは、挿入部３ａで囲まれた部分である。蓋体３を測定用具本体２に固定した場合、天板部３ｃの下面と、第１の面２ａとの間に隙間が存在するように、挿入部３ａの長さが選ばれている。また、第２の凹部１５よりも第１の面２ａ側に第１の凹部１４が設けられている。第１の凹部１４の径は、フランジ部３ｂの径と同等とされている。試料採取部１３は、第１の面２ａに開口している。試料採取部１３の下流側端部が下流側流路１２に接続されている。試料採取部１３が第１の面２ａに開口している部分は、第２の流路部１１ｂが凹部１４に開口している底面１４ａよりも、蓋体３側に突出していることになる。

試料採取部１３は、毛細管現象により血液などの液体の試料を採取し得る寸法とされている。試料採取部１３の径は、特に限定されないが、例えば、０．１～２ｍｍの範囲とすればよい。試料採取部１３の長さ、すなわち第１の面２ａと第２の面２ｂとを結ぶ寸法は、採取する試料の大きさに応じて選択すればよい。例えば、１～４０ｍｍ程度の寸法とすればよい。

図２に示されているように、蓋体３を測定用具本体２に取り付けた状態では、第１の凹部１４と蓋体３とで囲まれた、閉じた空間が設けられることになる。この空間は、蓋体３が測定用具本体２から分離された状態では開放状態とされる。蓋体３が測定用具本体２に取り付けられた状態では、上記空間が閉じられ、上流側流路１１と試料採取部１３とが接続されることになる。

上記閉じられた空間の体積は、送液流路に供給される液体の体積よりも小さいことが望ましい。それによって、空間内を確実に液体が満たす。従って、液体を確実に試料採取部に送液することができる。

上記閉じられた状態の空間の体積は、好ましくは１００μＬ以下である。

下流側流路１２は、試料採取部１３の下流側端部に接続されており、第２の凹部１５と第２の面２ｂとの間を通り、第２の凹部１５よりも外側に延ばされている。

下流側流路１２は、好ましくは、基板４内に設けられた測定部などに接続される。

第１の流路部１１ａは、第２の凹部１５と第２の面２ｂとの間において、第１の面２ａ及び第２の面２ｂと平行な方向に延ばされている。上流側流路１１の第１の流路部１１ａには、ポンプＰが接続される。ポンプＰは、測定用具本体２の外部に配置されていてもよく、あるいは、測定用具本体２内に内蔵されてもよい。内蔵型のポンプとしては、例えば、光照射によりガスを発生させる光ガス発生剤を用いたマイクロポンプが好適に用いられる。

次に、測定用具１を用いた血液の採取及び送液方法を説明する。

初期状態では、蓋体３が、測定用具本体２に固定されている。あるいは、蓋体３は、予め測定用具本体２から分離されていてもよい。蓋体３が、測定用具本体２に固定されている場合には、まず、蓋体３を測定用具本体２から分離する。その結果、図３に示すように、試料採取部１３が露出する。この状態で、試料採取部１３の第１の面２ａに開口している部分を血液と接触させる。特に限定されないが、試料採取部１３が第１の面２ａに開口している部分を、血液の液面に接触させる。それによって、血液が試料採取部１３に毛細管現象により採取される。従って、図４に示すように、試料採取部１３を血液Ａが満たすこととなる。よって、試料採取部１３の容積に応じた量の血液Ａを正確に採取することができる。

次に、図２に示すように、蓋体３を測定用具本体２に取り付ける。すなわち、第２の凹部１５内に挿入部３ａが嵌まり合うように、蓋体３を固定する。その結果、第１の凹部１４と蓋体３で囲まれた空間が閉じられることになる。蓋体３の天板部３ｃの下面と、第１の面２ａとの間に隙間が存在するように、挿入部３ａの長さが選ばれている。従って、蓋体３を測定用具本体２に固定した状態で、上記空間が閉じられるとともに、上記空間に上流側流路１１の第２の流路部１１ｂと、試料採取部１３とが接続されることになる。従って、上流側流路１１、試料採取部１３及び下流側流路１２を有する送液流路が構成されることになる。この状態で、ポンプＰを駆動し、液体を上流側流路１１から送液する。この液体としては、試薬６を溶解する液体であってもよく、また試薬６として、液体試薬を用い、試薬６を送液してもよい。液体は、上流側流路１１及び上記空間を経由し、試料採取部１３に至る。従って、試料採取部１３内の血液Ａが、試薬６と反応し、下流側流路１２に送られることになる。この場合、試料採取部１３に採取されている量の血液Ａが確実に試薬６と反応され、下流側流路１２に送られる。あるいは、試薬６を用いない場合においても、試料採取部１３に採取されていた量の血液Ａを確実に回収することができる。

従って、測定用具１では、血液Ａのような液体の試料を確実に定量採取することができるだけでなく、採取された液体の試料の全量を確実に用いることができる。従って、下流側流路１２に接続されている測定部において測定等を行った場合、測定のばらつきが小さい。

以下、具体的な実施例及び比較例を説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例）
材料としてポリスチレンを用いた測定用具本体２内に、以下の寸法の試料採取部を設けた。

開口径０．８ｍｍ、長さ２ｍｍ、容積１μＬ。

接続される下流側流路１２の横断面の寸法は、幅０．５ｍｍ×深さ０．５ｍｍとした。

上記試料採取部に、毛細管現象により血液を採取した。下記の表１のサンプルＮｏ．１～６の重量の測定用具に対し、それぞれ、上記のようにして血液を採取し、さらに血液吸引量を求めた。方法としては、血液採取前後の重量変化を計測後、比重で割り戻して血液吸引量を算出した。結果を下記の表１に示す。

（比較例）
図５に示す血液採取キット１０１を用いた。血液採取キット１０１は、キャピラリー挿入部１０１ｂとプレート１０１ａを有する。プレート１０１ａに、キャピラリー挿入部１０１ｂ及びディスポーザブルチップ挿入部１０１ｃが設けられている。プレート１０１ａの下面に容器１０２が連結されている。血液の吸引に際しては、図６（ａ）に示すキャピラリー１０３を血液に浸漬し、血液を毛細管現象により採取する。このキャピラリー１０３を、プレート１０１ａのキャピラリー挿入部１０１ｂに挿入し、血液を容器１０２内に取り出す。次にプレート１０１ａを移動し、容器１０２上に、ディスポーザブルチップ挿入部１０１ｃを位置させる。その状態で、ディスポーザブルチップ１０４をディスポーザブルチップ挿入部１０１ｃから容器１０２内に挿入し、採取された血液を取り出す。このようにして取り出された血液の量を測定した。結果を下記の表２に示す。

表１と表２とを対比すれば明らかなように、比較例に比べ、実施例によれば、採取された血液量のほぼ全量を回収し得ることがわかる。また、比較例に比べて実施例では、回収率のばらつきが、非常に小さくなることがわかる。

なお、本発明において、液体の試料としては血液に限らず、様々な体液や、体液以外の生化学試料、あるいは生化学用途以外の液体も用いることができる。

１…測定用具
２…測定用具本体
２ａ…第１の面
２ｂ…第２の面
３…蓋体
３ａ…挿入部
３ｂ…フランジ部
３ｃ…天板部
４…基板
５…カバーシート
６…試薬
１１…上流側流路
１１ａ…第１の流路部
１１ｂ…第２の流路部
１１ｃ…試薬収納室
１２…下流側流路
１３…試料採取部
１４…第１の凹部
１４ａ…底面
１５…第２の凹部
１０１…血液採取キット
１０１ａ…プレート
１０１ｂ…キャピラリー挿入部
１０１ｃ…ディスポーザブルチップ挿入部
１０２…容器
１０３…キャピラリー
１０４…ディスポーザブルチップ
Ａ…血液
Ｐ…ポンプ

Claims

毛細管現象により液体の試料を採取する試料採取部と、上流側流路と、下流側流路とを有する測定用具本体と、
前記測定用具本体に着脱可能な蓋体とを備え、
前記蓋体が前記測定用具本体に取り付けられた状態で、前記試料採取部の上流側端部及び前記上流側流路の下流側端部が開口している空間が設けられており、
前記試料採取部の下流側端部に前記下流側流路が接続されており、
前記蓋体が前記測定用具本体から分離された状態で前記空間が開放状態とされ、前記蓋体が前記測定用具本体に取り付けられた際に、前記空間が閉じられ、前記上流側流路と前記試料採取部とが接続される、測定用具。
前記蓋体が取り付けられて前記空間が閉じられた際の前記空間の体積が、１００μＬ以下である、請求項１に記載の測定用具。
前記上流側流路が前記空間に開口している部分よりも、前記試料採取部の前記空間に開口している部分の方が、前記蓋体側に位置している、請求項１又は２に記載の測定用具。
前記上流側流路の途中に試薬収納部が設けられており、前記試薬収納部に試薬が収納されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の測定用具。
前記上流側流路に送液するためのポンプをさらに備える、請求項１～４のいずれか１項に記載の測定用具。
前記測定用具本体が、第１の面と、前記第１の面と反対側の第２の面とを有し、前記第１の面側から、前記蓋体が前記測定用具本体に取り付けられる、請求項１～５のいずれか１項に記載の測定用具。
前記測定用具本体の前記第１の面に第１の凹部が設けられており、前記蓋体が前記測定用具本体に取り付けられた際に、前記第１の凹部と前記蓋体とで囲まれた前記空間が閉じられた状態とされる、請求項６に記載の測定用具。
前記第１の凹部の底面に前記上流側流路が開口している、請求項７に記載の測定用具。
前記測定用具本体の前記第１の面に前記試料採取部が開口している、請求項８に記載の測定用具。
前記試料採取部が、前記第１の面側から、前記第２の面側に向かって延ばされている、請求項９に記載の測定用具。
前記測定用具本体に、前記第１の凹部の周囲に、前記第１の凹部よりも深い第２の凹部が設けられており、前記蓋体が、前記第２の凹部に嵌まり合う挿入部を有する、請求項１０に記載の測定用具。
前記上流側流路が、前記第２の凹部と前記測定用具本体の前記第２の面との間を通る第１の流路部と、前記第１の流路部の下流側端部に接続されており、前記第１の面と前記第２の面とを結ぶ方向に延びる第２の流路部とを有し、前記第２の流路部の下流側端部が前記空間に開口しており、前記下流側流路が、前記試料採取部の下流側端部から前記第２の凹部と前記第２の面との間を通り、前記第２の凹部外に延ばされている、請求項１１に記載の測定用具。
請求項１～１２のいずれか１項に記載の測定用具を用いた送液方法であって、
前記蓋体を前記測定用具本体から取り外した状態で、前記試料採取部に毛細管現象により試料を採取する工程と、
前記蓋体を前記測定用具本体に取り付け、前記上流側流路と前記試料採取部とを結ぶ流路が構成されるように前記空間を閉じた状態とする工程と、
前記上流側流路から液体を送り、前記試料及び前記液体を前記下流側流路に流す工程とを備える、送液方法。