JPWO2017115733A1 - 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システム用プログラム - Google Patents
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Abstract
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、第1液体を保持するための第1空間を有する第1保持チャンバーと、
前記基板内に位置し、検体を含む液体試料を保持するための空間を有する反応チャンバーと、
前記基板内に位置しており、第1開口および第2開口を有する第1流路であって、前記第1開口および前記第2開口がそれぞれ前記第1保持チャンバーおよび前記反応チャンバーに接続された第1流路と、
前記基板内に位置し、前記検体を含む液体試料および表面にリガンドが固定された磁性粒子を保持するための空間を有するメインチャンバーと、
前記基板内に位置しており、第3開口および第4開口を有する第2流路であって、前記第3開口および前記第4開口がそれぞれ前記反応チャンバーおよび前記メインチャンバーに接続された第2流路と、
前記基板内に位置し、磁石を収納することが可能な磁石収納室と、を備え、
前記第1開口は、前記第2開口よりも回転軸に近い側に位置し、
前記第2開口は、前記第3開口よりも回転軸に近い側に位置し、
前記磁石収納室は、前記磁石収納室に磁石が収納された場合、前記磁石によって前記メインチャンバー中の前記磁性粒子を前記メインチャンバー内に捕捉することができる位置に配置されている、
試料分析用基板。
[項目2]
前記反応チャンバーの空間内に配置された、ドライ化試薬をさらに備え、
前記ドライ化試薬は、前記磁性粒子を含む、項目1に記載の試料分析用基板。
[項目3]
前記反応チャンバーは、非毛細管空間を含む、項目1または2に記載の試料分析用基板。
[項目4]
前記反応チャンバーは、毛細管空間を含む、項目1または2に記載の試料分析用基板。
[項目5]
前記反応チャンバーは、非毛細管空間および毛細管空間を含み、
前記非毛細管空間に前記第1開口が接しており、
前記毛細管空間に第3開口が接している、
項目1または2に記載の試料分析用基板。
[項目6]
前記非毛細管空間は、前記毛細管空間よりも回転軸に近接して位置する部分を有する、項目5に記載の試料分析用基板。
[項目7]
前記前記反応チャンバーは第1部分および第2部分を含み、
前記基板は前記反応チャンバーの前記第1部分と前記第2部分との間に位置する壁部分を有し、
前記壁部分は、回転軸に向かう方向に凸部を形成し、
前記第1部分および前記第2部分において、前記壁部分の回転軸から最も近い点と、前記回転軸とを結ぶ線分を半径とする円弧よりも遠い側に前記毛細管空間の一部および前記非毛細管空間の一部がそれぞれ位置する、
項目5に記載の試料分析用基板。
[項目8]
前記第1部分側に位置する前記壁部分の一部又は全部には、前記第1部分と前記第2部分を接続する前記毛細管空間の一部が位置している、
項目7に記載の試料分析用基板。
[項目9]
前記基板内に位置しており、空間を有する回収チャンバーと、
前記基板内に位置しており、第5開口および第6開口を有する第3流路であって、前記第5開口および前記第6開口がそれぞれ前記メインチャンバーおよび前記回収チャンバーに接続された第3流路と、
をさらに備え、
前記第5開口は前記第6開口よりも前記回転軸に近接して位置する、
項目1から8のいずれかに記載の試料分析用基板。
[項目10]
前記第1流路は、非毛細管路である、項目1から9のいずれかに記載の試料分析用基板。
[項目11]
前記第1チャンバーは、前記回転軸から最も離れて位置する最外周側面と、前記最外周側面に隣接する隣接側面とを有し、
前記最外周側面と前記隣接側面とで凹部を形成し、
前記試料分析用基板を所定の角度位置で保持した場合に、前記凹部で前記第1液体を保持する、項目10に記載の試料分析用基板。
[項目12]
前記第1流路は、毛細管路である、項目1から11のいずれかに記載の試料分析用基板。
[項目13]
前記第1流路は、サイフォン構造を有する項目12に記載の試料分析用基板。
[項目14]
前記第1流路の一部は、前記第1開口を挟んで前記第1保持チャンバーの一部よりも前記回転軸に近接して位置している、項目12に記載の試料分析用基板。
[項目15]
前記第1保持チャンバーの空間は、第1部分および第2部分と、前記第1部分および前記第2部分の間に位置しており前記第1部分および前記第2部分を連結する連結部分とを有し、
前記基板は、前記第1保持チャンバーの前記空間の前記第1部分および前記第2部分を区切る壁部分を有し、
前記反応チャンバーは前記第1保持チャンバーの前記第2部分よりも前記回転軸から遠くに位置し、
前記第1保持チャンバーの前記空間の前記連結部分は、前記基板の前記壁部分よりも前記回転軸側に位置し、
前記第1流路は、前記第1保持チャンバーの前記空間の前記第2部分と接続されている、項目12に記載の試料分析用基板。
[項目16]
前記基板内に位置し、第2液体を保持するための空間を有する第4保持チャンバーと、
前記第4保持チャンバーと前記反応チャンバーとを接続し、前記第2液体を移送する第8流路と、
前記第1保持チャンバーは、前記回転軸から最も遠くに位置する最外周側面と、前記最外周側面に隣接する隣接側面と、前記最外周側面および前記隣接側面とで形成される凹部とを有し、
前記第4保持チャンバーは、前記回転軸から最も遠くに位置する最外周側面と、前記最外周側面に隣接する隣接側面と、前記最外周側面および前記隣接側面とで形成される凹部とを有し、前記第1保持チャンバーの前記隣接側面と前記第4保持チャンバーの隣接側面とは、前記回転軸に平行な方向からみて非平行である、
項目1から14のいずれかに記載の試料分析用基板。
[項目17]
項目1から16のいずれかに記載の試料分析用基板と、
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、
前記プログラムは、
前記第1保持チャンバーおよび関反応チャンバーに前記第1液体および前記液体試料が導入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回転させることによって、前記反応チャンバーの前記液体試料を前記メインチャンバーへ移送させ、
(b)前記試料分析用基板を回転させることによって、前記工程(a)の後に、前記第1保持チャンバーの前記第1液体を前記反応チャンバーへ移送させ、
(c)前記試料分析用基板を回転させることにより、反応チャンバーの前記第1液体を、前記メインチャンバーへ移送させる、
試料分析システム。
[項目18]
項目1から16のいずれかに記載の試料分析用基板を回転軸回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
を備え、
前記プログラムは、
前記第1保持チャンバーおよび関反応チャンバーに前記第1液体および前記液体試料が導入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回転させることによって、前記反応チャンバーの前記液体試料を前記メインチャンバーへ移送させ、
(b)前記試料分析用基板を回転させることによって、前記工程(a)の後に、前記第1保持チャンバーの前記第1液体を前記反応チャンバーへ移送させ、
(c)前記試料分析用基板を回転させることにより、反応チャンバーの前記第1液体を、前記メインチャンバーへ移送させる、
試料分析装置。
[項目19]
項目1から16のいずれかに記載の試料分析用基板と、
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用のプログラムであって、
前記第1保持チャンバーおよび関反応チャンバーに前記第1液体および前記液体試料が導入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回転させることによって、前記反応チャンバーの前記液体試料を前記メインチャンバーへ移送させ、
(b)前記試料分析用基板を回転させることによって、前記工程(a)の後に、前記第1保持チャンバーの前記第1液体を前記反応チャンバーへ移送させ、
(c)前記試料分析用基板を回転させることにより、反応チャンバーの前記第1液体を、前記メインチャンバーへ移送させる、
試料分析システム用プログラム。
[項目20]
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、第1液体を保持するための第1空間を有する第1保持チャンバーと、
前記基板内に位置し、アナライトを含む液体試料を保持するための空間を有する反応チャンバーと、
前記基板内に位置しており、第1開口および第2開口を有する第1流路であって、前記第1開口および前記第2開口がそれぞれ前記第1保持チャンバーおよび前記反応チャンバーに接続された第1流路と、
前記基板内に位置し、前記アナライトを含む液体試料および表面にリガンドが固定された磁性粒子を保持するための空間を有するメインチャンバーと、
前記基板内に位置しており、第3開口および第4開口を有する第2流路であって、前記第3開口および前記第4開口がそれぞれ前記反応チャンバーおよび前記メインチャンバーに接続された第2流路と、
前記基板内に位置し、磁石を収納することが可能な磁石収納室と、
を備え、
前記第1開口は、前記第2開口よりも回転軸に近い側に位置し、
前記第2開口は、前記第3開口よりも回転軸に近い側に位置し、
前記磁石収納室は、前記磁石収納室に磁石が収納された場合、前記磁石によって前記メインチャンバー中の前記磁性粒子を前記メインチャンバー内に捕捉することができる位置に配置されている試料分析用基板を用いた送液方法であって、
(a)前記第1保持チャンバーおよび前記反応チャンバーに第1液体および液体試料をそれぞれ導入し、
(b)前記反応チャンバー中の前記液体試料を前記メインチャンバーへ移送し、
(c)前記工程(b)の後に、前記第1保持チャンバーの前記第1液体を、前記反応チャンバーへ移送し、
(d)前記反応チャンバー中の前記第1液体を、前記メインチャンバーへ移送する、
試料分析用基板の使用方法。
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。
[1.全体の構成]
図3Aは、試料分析用基板100の分解斜視図である。試料分析用基板100は、回転軸110および回転軸110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。試料分析用基板100の基板100’は、ベース基板100aとカバー基板100bによって構成されている。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、例えば、多角形形状、楕円形状、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(2つの主面の間の距離)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および100dの少なくも一方に凹部ないし凸部を有する構成を備えていてもよい。
図3Cに示すように、反応チャンバー106が試料分析用基板100に設けられている。反応チャンバー106は、図1を参照して説明したように、磁性粒子固定化抗体305と、抗原306を含む検体と、標識抗体308とを反応させて、複合体310を形成させる反応場である。
反応チャンバー106内の複合体310を含む溶液は、第2流路112を介して、メインチャンバー107へ移送される。第2流路112は、開口112gおよび開口112hを有する。第2流路112の開口112gは、反応チャンバー106の第2部分106rの第2領域106reを規定する側面のうち、回転軸110から最も遠い側に位置する最外周側面106ra、または、最外周側面106raに隣接する隣接側面であって、最外周側面106aとの接続部分を含む位置に設けられることが好ましい。反応チャンバー106中の液体をメインチャンバー107へ移送させるにあたり、反応チャンバー106中に液残りが生じることを抑制できるからである。図3Cは、開口112gが最外周側面106aの一部に設けられた例を示している。
図3Dに示すように、メインチャンバー107は、複合体310を含む溶液のB/F分離を行う場である。B/F分離のために、試料分析用基板100は、基板100’内に位置する磁石収納室120と磁石収納室120内に配置された磁石121を含む。
第3流路113は開口113gおよび開口113hを有し、開口113gがメインチャンバー107に接続され、開口113hが回収チャンバー108に接続されている。
回収チャンバー108は、第3流路113を介してメインチャンバー107から移送される磁性粒子311以外の反応液および使用済みの洗浄液を貯蔵する。回収チャンバー108は、前述の反応液と洗浄回数に応じた合計の使用済み洗浄液との合計量よりも大きな容量の空間を有する。回収チャンバー108は液体を保持する主要な部分が、メインチャンバー107よりも回転軸110に対して遠くに位置していることが好ましい。
図3Fを参照する。第1貯蔵チャンバー104は、B/F分離の際の洗浄に用いる洗浄液を貯蔵する。以下において詳細に説明するように、本実施形態の試料分析システムでは、B/F分離の際、複合体310を複数回洗浄することができる。このため、第1貯蔵チャンバー104は、洗浄回数に応じた合計容量の洗浄液を保持し得る空間を有している。
第1貯蔵チャンバー104の洗浄液は、第4流路114を介して、第1保持チャンバー101へ移送される。第4流路114は、開口114gおよび開口114hを有する。第4流路114の開口114gは、第1貯蔵チャンバー104の側面のうち、回転軸110から最も遠い側に位置する最外周側面104a、または、最外周側面104aに隣接する隣接側面であって、最外周側面104aとの接続部分を含む位置に設けられることが好ましい。図3Fは、開口114gが最外周側面104aと隣接側面との接続部分に設けられた例を示している。
第1保持チャンバー101は、第1貯蔵チャンバー104に貯蔵されていた全洗浄液を保持する。その後、メインチャンバー107で複合体310を洗浄するために、洗浄液の一部を反応チャンバー106へ移送させ、残りを保持する。一回の洗浄に用いる洗浄液の量は以下において説明するように、第1流路111によって秤量される。このため、第1保持チャンバー101は、第1流路111以上の容積を有しており、洗浄回数分の合計の洗浄液量以上の容積(例えば、2回の洗浄であれば第1流路111の2倍以上の容積、3回の洗浄であれば第1流路111の3倍以上の容積)を有している。
前述したように、第1流路111は、第1保持チャンバー101と反応チャンバー106とを接続している。このため、第1貯蔵チャンバー104に洗浄液が導入される場合、洗浄液は、いったん、反応チャンバー106へ移送され、その後、メインチャンバー107へ移送される。
図3Hを参照する。第2貯蔵チャンバー105は、試料分析システムを用いた分析の開始時に基質溶液を貯蔵する。第2貯蔵チャンバー105の形状に特に制限はなく、任意の形状を有していてもよい。
第5流路115は、第2貯蔵チャンバー105と、第2保持チャンバー102とを接続している。第5流路115は、例えば、回転軸110を中心とする半径方向に伸びており、毛細管路によって構成されている。第5流路115は、開口115gおよび開口115hを有する。開口115gは、第2貯蔵チャンバー105の側面のうち、回転軸110から最も離れた最外周側面105a、または、最外周側面105aに隣接する隣接側面であって、最外周側面105aに近接する位置に設けられることが好ましい。本実施形態では、最外周側面105aに開口115gが設けられている。開口115hは、第2保持チャンバー102に接続されている。
第2保持チャンバー102は、試料分析システムを用いた分析の開始後、洗浄を含むB/F分離の間、第2貯蔵チャンバー105から移送された基質溶液を保持する。第2保持チャンバー102は、第2貯蔵チャンバー105より回転軸110から遠くに位置している。第2保持チャンバー102は、基質溶液を保持する空間を挟む、第1外周側面102a1および第2外周側面102a2と、第1内周側面102b1および第2内周側面102b2とを有する。第1外周側面102a1と第2外周側面102a2とは、半径方向に重なっておらず、また、第1外周側面102a1は第2外周側面102a2よりも回転軸110から遠くに位置している。第1内周側面102b1と第2内周側面102b2とは半径方向に重なっておらず、また、第1内周側面102b1は第2内周側面102b2よりも回転軸110から遠くに位置している。
第6流路116は、第2保持チャンバー102と第3保持チャンバー103とを接続している。第6流路116は、開口116gおよび開口116hを有し、開口116gは第2保持チャンバー102の隣接側面102dに設けられている。また、開口116hは、第3保持チャンバー103の側面の1つに設けられている。第6流路116は重力によって液体の移動が可能な流路である。
第3保持チャンバー103は、第6流路116を介して第2保持チャンバー102から移送される基質溶液を保持する。第3保持チャンバー103は第2保持チャンバー102と周方向において隣接する第1部分103qおよび第7流路117と周方向に隣接する第2部分103rを含む。第1部分103qと第2部分103rとは半径方向に配置されている。また、第3保持チャンバー103は、第2保持チャンバー102の隣接側面101dに近接している。
第7流路117は、第1部分117qおよび第2部分117rと、開口117gおよび開口117hとを有する。第1部分117qの一端と第2部分117rの一端とは互いに接続されている。第1部分117qの他端に開口117gが位置しており、前述したように、第3保持チャンバー103の第2隣接側面103c2に接続されている。第2部分117rの他端に開口117hが位置しており、メインチャンバー107に接続されている。第2部分117rは毛細管路である。
試料分析システム501の動作を説明する。図4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。試料分析システム501を動作させるための、試料分析システム501の各部を制御する手順を規定したプログラムが、例えば制御回路205のメモリに記憶されており、演算器によるプログラムの実行により、以下の動作が実現する。以下の工程に先立ち、試料分析用基板100を試料分析装置200に装填し、試料分析用基板100の原点を検出する。また、反応チャンバー106の第2部分106rの第2領域106reには、磁性粒子固定化抗体305および標識抗体308を含むドライ化試薬125があらかじめ保持されている。以下の手順において、試料分析用基板は、例えば、すべて時計回りで回転させる。ただし、試料分析用基板の回転方向は、時計回りに限られず、半時計回りであってもよい。
まず、図5に示すように、洗浄液および基質溶液を第1貯蔵チャンバー104および第2貯蔵チャンバー105にそれぞれ導入する。基質溶液は、標識物質307との反応または標識物質307による触媒作用によって、発光、蛍光、あるいは、吸収波長の変化を生じる基質を含む。また、反応チャンバー106の第1部分106qに検体溶液を導入する。検体は、シリンジなどによって反応チャンバー106の第1部分106qに注入してもよい。
複合体310が生成した後、試料分析用基板100を回転させ、複合体310を含む反応液を反応チャンバー106の第2部分106rの第2領域106reからメインチャンバー107へ移動させる。前述したように第2流路112は、毛細管現象によって、反応液で満たされている。このため、反応チャンバー106の複合体310を含む反応液に、試料分析用基板100の回転により第2流路112内の反応液にかかる毛細管力よりも強い遠心力が働くと、反応液はメインチャンバー107へ移送される。メインチャンバー107へ移送された反応液は、試料分析用基板100が回転している状態では、続いて回収チャンバー108へ移送されることはない。前述したように第3流路113がサイフォンを構成しているため、遠心力に逆らって、液体が第3流路113を回転軸110に向かう方向へ移動しないからである。メインチャンバー107へ移送された複合体310を含む反応液のうち、磁性粒子311の多くは、磁石121の磁力により最外周側面107aに捕捉される。
試料分析用基板100を回転させる。回転にともない遠心力が発生し、メインチャンバー107内の反応液および磁性粒子311(複合体310および未反応の磁性粒子)に働く。この遠心力は、液体および複合体310がメインチャンバー107の最外周側面107a側へ移動するように働く。このため、磁性粒子311は、最外周側面107aに押し付けられる。
図9に示すように、前のステップで第2の角度で停止させない場合には、試料分析用基板100を少し回転させ、所定の第2の角度で停止させる。第2の角度は第1保持チャンバー101へ移送された洗浄液が、第1流路111の開口111gと接触する角度である。例えば図9に示す例では、試料分析用基板100のδ2で示す角度範囲内に重力方向が位置する角度である。
続いて、試料分析用基板100を回転させる。回転による遠心力が第1流路111および第1保持チャンバー101内の洗浄液に働く。図3Gを参照して説明したように、直線dbを基準として第1流路111側に位置する洗浄液は第1流路111を介して反応チャンバー106の第1部分106qへ移動する。また、直線dbを基準として第1保持チャンバー101側に位置する洗浄液は、遠心力によって、第1保持チャンバー101へ戻される。よって、図10に示すように、第1流路111によって秤量された洗浄液だけが反応チャンバー106の第1部分106qへ移送される。
試料分析用基板100を回転させ、洗浄液を反応チャンバー106の第2部分106rの第2領域106reからメインチャンバー107へ移動させる。第2流路112が、洗浄液で満たされているため、試料分析用基板100の回転により、第2流路112内の洗浄液に、毛細管力よりも強い遠心力が働くと、洗浄液はメインチャンバー107へ移送される。これにより、反応チャンバー106の第1部分106qおよび第2部分106rに残っていた反応溶液は、洗浄液と一緒にメインチャンバー107へ移送される。また、メインチャンバー107内の磁性粒子311が洗浄液と接触し、1回目の洗浄が行われる。
試料分析用基板100を回転させる。回転にともない遠心力が発生し、メインチャンバー107内の洗浄液および磁性粒子311に働く。この遠心力は、洗浄液及び磁性粒子311がメインチャンバー107の最外周側面107a側へ移動するように働き、磁性粒子311は遠心力および磁石121による吸引力によって最外周側面107aにおいて捕捉される。
図14に示すように、前のステップで第5の角度で停止させない場合には、試料分析用基板100を少し回転させ、所定の第5の角度で停止させる。第5の角度は第1保持チャンバー101へ移送された洗浄液が、第1流路111の開口111gと接触する角度である。例えば図14に示す例では、試料分析用基板100のδ5で示す角度範囲内に重力方向が位置する角度である。ステップS4における第1保持チャンバー101内に残っている洗浄液の量が異なるため、角度範囲δ5は角度範囲δ2と異なり得る。
続いて、試料分析用基板100を回転させる。回転による遠心力が第1流路111および第1保持チャンバー101内の洗浄液に働く。1回目の洗浄と同様、図3Gに示す直線dbを基準として第1流路111側に位置する洗浄液は第1流路111を介して反応チャンバー106の第1部分106qへ移動する。また、直線dbを基準として第1保持チャンバー101側に位置する洗浄液は、遠心力によって、第1保持チャンバー101へ戻される。よって、図15に示すように、第1流路111によって秤量された洗浄液だけが反応チャンバー106の第1部分106qへ移送される。
1回目の洗浄と同様、試料分析用基板100を回転させ、洗浄液を反応チャンバー106の第2部分106rの第2領域106reからメインチャンバー107へ移動させる。第2流路112が、洗浄液で満たされているため、試料分析用基板100の回転により、第2流路112内の洗浄液に、毛細管力よりも強い遠心力が働くと、洗浄液はメインチャンバー107へ移送される。これにより、反応チャンバー106の第1部分106qおよび第2部分106rに残っているかもしれない反応溶液は、洗浄液と一緒にメインチャンバー107へ移送される。また、メインチャンバー107内の磁性粒子311が洗浄液と接触し、2回目の洗浄が行われる。
試料分析用基板100を回転させる。回転にともない遠心力が発生し、メインチャンバー107内の洗浄液および磁性粒子311に働く。この遠心力は、洗浄液及び磁性粒子311がメインチャンバー107の最外周側面107a側へ移動するように働き、磁性粒子311は遠心力および磁石121による吸引力によって最外周側面107aにおいて捕捉される。
基質溶液をまず第2保持チャンバー102から第3保持チャンバー103へ移動させる。図19に示すように、前のステップで第8の角度で停止させない場合には、試料分析用基板100を少し回転させ、所定の第8の角度で停止させる。この時、試料分析用基板100は、時計回りに回転させる。第8の角度は第2保持チャンバー102内の基質溶液が第6流路116の開口116gと接触し、かつ、基質溶液の全量が重力によって第3保持チャンバー103へ移動し得る角度である。概ね第6流路116が重力方向に沿って配置される角度である。これにより、第2保持チャンバー102内の基質溶液が第3保持チャンバー103へ移送される。
続いて、試料分析用基板100を回転させる。回転による遠心力が第7流路117および第1保持チャンバー101内の洗浄液に働く。第7流路117内の基質溶液は、遠心力によって、メインチャンバー107へ移動する。開口112gよりも第3保持チャンバー103側に位置している基質溶液は、遠心力によって、第3保持チャンバー103の最外周側面102aへ押し付けられ、第3保持チャンバー103内に留まる。
光学測定ユニット207は、メインチャンバー107に保持された液体の光学的測定を行う。具体的には、光学測定ユニット207は、磁性粒子311に含まれる複合体310に結合した標識抗体308の標識物質307に応じた基質の色素、発光、蛍光等のシグナルを検出する。これにより、抗原306の検出、抗原306の濃度の定量等を行うことができる。
上記実施形態の試料分析用基板100には種々の改変が可能である。
上記実施形態において、反応チャンバー106は、第1部分106qおよび第2部分106rを有していたが、第1部分106qはなくてもよい。
上記実施形態において、第1流路111は、洗浄液を秤量することができる毛細管空間を有していたが、第1流路は秤量する機能を備えていなくてもよい。
上記実施形態では、第1流路111によって洗浄液を秤量していたが、第1保持チャンバーによって洗浄液を秤量してもよい。図26に示す試料分析用基板169は、第1部分133qと、第2部分133rと、第2部分133rおよび第1部分133qとを接続する連結部分133pとを含む第1保持チャンバー133を備える。
上記実施形態では、複数回分の洗浄液を第1保持チャンバー101が保持していたが、1回分の洗浄液を保持する複数のチャンバーを備えていてもよい。
図3C等を参照して説明した試料分析用基板100の反応チャンバー106は、第1部分106qおよび第2部分106rのそれぞれが、毛細管空間と非毛細管空間を有していた。反応チャンバーにおける毛細管空間と非毛細管空間はこれに限られず、種々の変形が可能である。
本実施形態では、磁性粒子を用いた測定系を想定した説明を行ったが、本願の一態様に係る試料分析用基板、試料分析装置、試料分析システムおよび試料分析システム用プログラムは、磁性粒子を用いた測定系に限定されるものではない。例えば、1次抗体が固定化される対象は、磁性粒子に替えて、チャンバー内の壁面であってもよい。すなわち、チャンバーがポリスチレンやポリカーボネートといった素材で構成されている場合には、チャンバー内の壁面に物理吸着により1次抗体を固定化させることができ、チャンバー内で抗原や標識抗体とのサンドイッチ型の結合反応をせしめることができる。また、チャンバー内の壁面に1次抗体と結合可能な官能基(例えば、アミノ基やカルボキシル基)を有し、化学結合により1次抗体を固定化させることができ、チャンバー内で抗原や標識抗体とのサンドイッチ型の結合反応をせしめることができる。また、チャンバー内の壁面に金属基板を備える構成であれば、例えば、SAMを用いて1次抗体を金属基板に結合して固定化させることができ、チャンバー内で抗原や標識抗体とのサンドイッチ型の結合反応をせしめることができる。一次抗体をチャンバー壁面に物理吸着または化学結合で固定化させる場合は、主に色素、化学発光または蛍光のシグナルを検出する系に使用される。一方、一次抗体を金属基板に固定化させる場合は、シグナルとして、主に電気化学的シグナル(例えば、電流)、電気化学発光のシグナルを検出する系に使用される。この場合、図3Bに示した磁石121は不要である。また、複合体310形成の反応場は反応チャンバー106ではなく、メインチャンバー107になる。したがって、一次抗体は、メインチャンバー107の壁面に固定化する必要がある。
100' 基板
100a ベース基板
100b カバー基板
100c、100d 主面
100f 壁部分
101、101A 第1保持チャンバー
101B 第4保持チャンバー
101a、102a 最外周側面
101c、101d 隣接側面
102 第2保持チャンバー
103 第3保持チャンバー
104 第1貯蔵チャンバー
105 第2貯蔵チャンバー
106 メインチャンバー
106q 第1部分
106qa 最外周側面
106qe 第2領域
106qf 第1領域
106r 第2部分
106ra 最外周側面
106rb 最内周側面
106re 第2領域
106rf 第1領域
107 メインチャンバー
108 回収チャンバー
110 回転軸
111 第1流路
112 第2流路
113 第3流路
114 第4流路
115 第5流路
116 第6流路
117 第7流路
120 磁石収納室
121 磁石
122 空気孔
123 開口
125 ドライ化試薬
126 壁部分
161〜169 試料分析用基板
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
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
210 マーカ
210a エッジ
210b エッジ
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
311 磁性粒子
501 試料分析システム
Claims (20)
- 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、第1液体を保持するための第1空間を有する第1保持チャンバーと、
前記基板内に位置し、検体を含む液体試料を保持するための空間を有する反応チャンバーと、
前記基板内に位置しており、第1開口および第2開口を有する第1流路であって、前記第1開口および前記第2開口がそれぞれ前記第1保持チャンバーおよび前記反応チャンバーに接続された第1流路と、
前記基板内に位置し、前記検体を含む液体試料および表面にリガンドが固定された磁性粒子を保持するための空間を有するメインチャンバーと、
前記基板内に位置しており、第3開口および第4開口を有する第2流路であって、前記第3開口および前記第4開口がそれぞれ前記反応チャンバーおよび前記メインチャンバーに接続された第2流路と、
前記基板内に位置し、磁石を収納することが可能な磁石収納室と、
を備え、
前記第1開口は、前記第2開口よりも前記回転軸に近い側に位置し、
前記第2開口は、前記第3開口よりも前記回転軸に近い側に位置し、
前記磁石収納室は、前記磁石収納室に磁石が収納された場合、前記磁石によって前記メインチャンバー中の前記磁性粒子を前記メインチャンバー内に捕捉することができる位置に配置されている、
試料分析用基板。 - 前記反応チャンバーの空間内に配置された、ドライ化試薬をさらに備え、
前記ドライ化試薬は、前記磁性粒子を含む、請求項1に記載の試料分析用基板。 - 前記反応チャンバーは、非毛細管空間を含む、請求項1または2に記載の試料分析用基板。
- 前記反応チャンバーは、毛細管空間を含む、請求項1または2に記載の試料分析用基板。
- 前記反応チャンバーは、非毛細管空間および毛細管空間を含み、
前記非毛細管空間に前記第1開口が接しており、
前記毛細管空間に前記第3開口が接している、
請求項1または2に記載の試料分析用基板。 - 前記非毛細管空間は、前記毛細管空間よりも回転軸に近接して位置する部分を有する、請求項5に記載の試料分析用基板。
- 前記前記反応チャンバーは第1部分および第2部分を含み、
前記基板は前記反応チャンバーの前記第1部分と前記第2部分との間に位置する壁部分を有し、
前記壁部分は、前記回転軸に向かう方向に凸部を形成し、
前記第1部分および前記第2部分において、前記壁部分の前記回転軸から最も近い点と、前記回転軸とを結ぶ線分を半径とする円弧よりも遠い側に前記毛細管空間の一部および前記非毛細管空間の一部がそれぞれ位置する、
請求項5に記載の試料分析用基板。 - 前記第1部分側に位置する前記壁部分の一部又は全部には、前記第1部分と前記第2部分を接続する前記毛細管空間の一部が位置している、
請求項7に記載の試料分析用基板。 - 前記基板内に位置しており、空間を有する回収チャンバーと、
前記基板内に位置しており、第5開口および第6開口を有する第3流路であって、前記第5開口および前記第6開口がそれぞれ前記メインチャンバーおよび前記回収チャンバーに接続された第3流路と、
をさらに備え、
前記第5開口は前記第6開口よりも前記回転軸に近接して位置する、
請求項1から8のいずれかに記載の試料分析用基板。 - 前記第1流路は、非毛細管路である、請求項1から9のいずれかに記載の試料分析用基板。
- 前記第1保持チャンバーは、前記回転軸から最も離れて位置する最外周側面と、前記最外周側面に隣接する隣接側面とを有し、
前記最外周側面と前記隣接側面とで凹部を形成し、
前記試料分析用基板を所定の角度位置で保持した場合に、前記凹部で前記第1液体を保持する、請求項10に記載の試料分析用基板。 - 前記第1流路は、毛細管路である、請求項1から11のいずれかに記載の試料分析用基板。
- 前記第1流路は、サイフォン構造を有する請求項12に記載の試料分析用基板。
- 前記第1流路の一部は、前記第1開口を挟んで前記第1保持チャンバーの一部よりも前記回転軸に近接して位置している、請求項12に記載の試料分析用基板。
- 前記第1保持チャンバーの空間は、第1部分および第2部分と、前記第1部分および前記第2部分の間に位置しており前記第1部分および前記第2部分を連結する連結部分とを有し、
前記基板は、前記第1保持チャンバーの前記空間の前記第1部分および前記第2部分を区切る壁部分を有し、
前記反応チャンバーは前記第1保持チャンバーの前記第2部分よりも前記回転軸から遠くに位置し、
前記第1保持チャンバーの前記空間の前記連結部分は、前記基板の前記壁部分よりも前記回転軸側に位置し、
前記第1流路は、前記第1保持チャンバーの前記空間の前記第2部分と接続されている、請求項12に記載の試料分析用基板。 - 前記基板内に位置し、第2液体を保持するための空間を有する第4保持チャンバーと、
前記4保持チャンバーと前記反応チャンバーとを接続し、前記第2液体を移送する第8流路と、
前記第1保持チャンバーは、前記回転軸から最も遠くに位置する最外周側面と、前記最外周側面に隣接する隣接側面と、前記最外周側面および前記隣接側面とで形成される凹部とを有し、
前記第4保持チャンバーは、前記回転軸から最も遠くに位置する最外周側面と、前記最外周側面に隣接する隣接側面と、前記最外周側面および前記隣接側面とで形成される凹部とを有し、前記第1保持チャンバーの前記隣接側面と前記第4保持チャンバーの隣接側面とは、前記回転軸に平行な方向からみて非平行である、
請求項1から14のいずれかに記載の試料分析用基板。 - 請求項1から16のいずれかに記載の試料分析用基板と、
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、
前記プログラムは、
前記第1保持チャンバーおよび関反応チャンバーに前記第1液体および前記液体試料が導入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回転させることによって、前記反応チャンバーの前記液体試料を前記メインチャンバーへ移送させ、
(b)前記試料分析用基板を回転させることによって、前記工程(a)の後に、前記第1保持チャンバーの前記第1液体を前記反応チャンバーへ移送させ、
(c)前記試料分析用基板を回転させることにより、反応チャンバーの前記第1液体を、前記メインチャンバーへ移送させる、
試料分析システム。 - 請求項1から16のいずれかに記載の試料分析用基板を回転軸回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
を備え、
前記プログラムは、
前記第1保持チャンバーおよび関反応チャンバーに前記第1液体および前記液体試料が導入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回転させることによって、前記反応チャンバーの前記液体試料を前記メインチャンバーへ移送させ、
(b)前記試料分析用基板を回転させることによって、前記工程(a)の後に、前記第1保持チャンバーの前記第1液体を前記反応チャンバーへ移送させ、
(c)前記試料分析用基板を回転させることにより、反応チャンバーの前記第1液体を、前記メインチャンバーへ移送させる、
試料分析装置。 - 請求項1から16のいずれかに記載の試料分析用基板と、
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用のプログラムであって、
前記第1保持チャンバーおよび関反応チャンバーに前記第1液体および前記液体試料が導入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回転させることによって、前記反応チャンバーの前記液体試料を前記メインチャンバーへ移送させ、
(b)前記試料分析用基板を回転させることによって、前記工程(a)の後に、前記第1保持チャンバーの前記第1液体を前記反応チャンバーへ移送させ、
(c)前記試料分析用基板を回転させることにより、反応チャンバーの前記第1液体を、前記メインチャンバーへ移送させる、
試料分析システム用プログラム。 - 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、第1液体を保持するための第1空間を有する第1保持チャンバーと、
前記基板内に位置し、アナライトを含む液体試料を保持するための空間を有する反応チャンバーと、
前記基板内に位置しており、第1開口および第2開口を有する第1流路であって、前記第1開口および前記第2開口がそれぞれ前記第1保持チャンバーおよび前記反応チャンバーに接続された第1流路と、
前記基板内に位置し、前記アナライトを含む液体試料および表面にリガンドが固定された磁性粒子を保持するための空間を有するメインチャンバーと、
前記基板内に位置しており、第3開口および第4開口を有する第2流路であって、前記第3開口および前記第4開口がそれぞれ前記反応チャンバーおよび前記メインチャンバーに接続された第2流路と、
前記基板内に位置し、磁石を収納することが可能な磁石収納室と、
を備え、
前記第1開口は、前記第2開口よりも回転軸に近い側に位置し、
前記第2開口は、前記第3開口よりも回転軸に近い側に位置し、
前記磁石収納室は、前記磁石収納室に磁石が収納された場合、前記磁石によって前記メインチャンバー中の前記磁性粒子を前記メインチャンバー内に捕捉することができる位置に配置されている試料分析用基板を用いた送液方法であって、
(a)前記第1保持チャンバーおよび前記反応チャンバーに第1液体および液体試料をそれぞれ導入し、
(b)前記反応チャンバー中の前記液体試料を前記メインチャンバーへ移送し、
(c)前記工程(b)の後に、前記第1保持チャンバーの前記第1液体を、前記反応チャンバーへ移送し、
(d)前記反応チャンバー中の前記第1液体を、前記メインチャンバーへ移送する、
試料分析用基板の使用方法。
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