WO2007029720A1 - 微細流路用流量計およびこれを用いた分析装置、分析装置用カートリッジ - Google Patents

Abstract

　微細流路１０を流れる検体血液ＤＳの流量を計測するための微細流路用流量計Ａ１であって、それぞれが１対の電極６２ａ，６２ｂを含む２以上の電極群２Ａａ，６２Ａｂと、各電極群６２Ａａ，６２Ａｂに含まれる１対の電極６２ａ，６２ｂ間の導通を検出する導通検出手段７と、を備えており、各電極６２ａ，６２ｂは、少なくともその一部ずつが微細流路１０内に露出しており、各電極群６２Ａａ，６２Ａｂは、微細流路１０の流れ方向において互いに離間している。

Description

明 細 書

微細流路用流量計およびこれを用いた分析装置、分析装置用カートリツ ジ

技術分野

[0001] 本発明は、たとえば検体血液中の特定成分の分析において、微細流路内を流れる 検体血液の流量を計測するための流量計、およびこれを用いた分析装置、分析装 置用カートリッジであって、特にディスポーザブルタイプの分析装置用カートリッジに 関する。

背景技術

[0002] 人体の健康状態を把握し、あるいは特定の病気を治療するには、血液中の特定成 分を分析することが有効である。このような分析には、たとえば、微細流路が形成され たカートリッジを装填して使用するタイプの分析装置が用いられている。上記カートリ ッジにおレ、ては、上記微細流路を流れる検体血液中の赤血球または白血球などの 血球を計数するために、上記検体血液の流量を正確に測定することが必要である。 上記流量を正確に把握するには、上記検体血液を流動させる手段として一定流量型 のポンプなどを上記分析装置に備える構成とすることが考えられる。しかし、上記力 ートリッジ内には微細流路が形成されているため、流れ方向における圧損抵抗の変 化が大きぐ上記ポンプのみによって一定流量を実現することは困難である。したが つて、上記力ートリッジの上記微細流路内を流れる検体血液の流量を測定する手段 を備えることが望ましい。

[0003] 図 15は、従来の微細流路用流量計を示している。同図に示された流量計 Xは、基 板 91に形成された微細流路 92内を流れる流体 93の流量を測定するためのものであ る。流量計 Xは、レンズ 94を介して照射される励起レーザ光 94aと、レンズ 95を介し て照射される検出レーザ光 95aとを用いて流体 93の流量計測を行うように構成され ている。励起レーザ光 94aは、たとえば赤外線であり、微細流路 92を流れる流体 93 を加熱するために用いられる。検出レーザ光 95aは、たとえば波長が 532nmの可視 光である。流体 93を透過した検出レーザ光 95aは、赤外線フィルタ 96およびピンホ ールプレート 97を経て受光装置 98により受光される。受光装置 98からの信号は、制 御装置 99により処理される。これにより、流体 93のうち検出レーザ光 95aが照射され ている部分の屈折率を即時検出することが可能とされている。励起レーザ光 94aが照 射されると、流体 93の屈折率が変化する。励起レーザ光 94aの照射が開始されてか ら、流体 93の屈折率変化が検出されるまでの時間を測定する。この時間と、励起レ 一ザ光 94aおよび検出レーザ光 95aの照射位置間の距離とにより、微細流路 92を流 れる流体 93の流速が得られる。この流速に微細流路 92の断面積を乗算すると、流 体 93の流量を求めることができる。

[0004] し力 ながら、流量計 Xが搭載される上記カートリッジは、小型化の要請が強い。こ のため、微細流路 92は、より小断面なものとされる。微細流路 92が小断面であるほど 、励起レーザ光 94aおよび検出レーザ光 95aを微小なスポット光となるように集光し、 かつ照射位置の精度を高めることが必要となる。すなわち、レンズ 94, 95、さらに励 起レーザ光 94aおよび検出レーザ光 95aの照射源（図示略）について、小型化を図 ること力 S求められる。これにより、上記分析用カートリッジの製造が困難となる。このよう なことでは、上記分析装置用カートリッジの小型化が阻害されるという問題があった。

[0005] 特許文献 1 :特開 2005— 140756号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、微細流路内を流れる 流体の流量を適切に計測可能であり、かつ小型化に適した微細流路用流量計、およ びこれを用いた分析装置、分析装置用カートリッジを提供することをその課題とする。 課題を解決するための手段

[0007] 上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

[0008] 本発明の第 1の側面によって提供される微細流路用流量計は、微細流路を流れる 流体の流量を計測するための微細流路用流量計であって、それぞれが 1対の電極を 含む 2以上の電極群と、上記各電極群に含まれる上記 1対の電極間の導通を検出す る導通検出手段と、を備えており、上記各電極は、少なくともその一部が上記微細流 路内に露出しており、上記各電極群は、上記微細流路の流れ方向において互いに 離間していることを特徴としている。

[0009] 本発明の好ましい実施の形態においては上記 1対の電極は、上記微細流路の幅 方向において互いに離間している。

[0010] 本発明の第 2の側面によって提供される微細流路用流量計は、微細流路を流れる 流体の流量を計測するための微細流路用流量計であって、 2以上の電極と、上記 2 以上の電極間の導通を検出する導通検出手段と、を備えており、上記 2以上の電極 は、少なくともその一部ずつが上記微細流路内に露出しており、かつ上記微細流路 の流れ方向にぉレ、て互いに離間してレ、ることを特徴としてレ、る。

[0011] 本発明の好ましい実施の形態においては、上記 2以上の電極に対して上記微細流 路の流れ方向上流側に配置されており、かつ少なくともその一部が上記流体に接触 可能とされた共通電極をさらに備えており、上記導通検出手段は、上記共通電極と 上記各電極との間の導通をさらに検出可能とされている。

[0012] 本発明の第 3の側面によって提供される分析装置は、試料液に含まれる特定成分 の分析を行う分析装置であって、上記特定成分を分析するための分析部と、上記分 析部に繋がる微細流路と、上記微細流路内を流れる上記試料液の流量を計測する ための本発明の第 1または第 2の側面によって提供される微細流路用流量計と、を備 えることを特徴としている。

[0013] 本発明の第 4の側面によって提供される分析装置用カートリッジは、試料液に含ま れる特定成分の分析を行う分析装置に装填される分析装置用カートリッジであって、 上記特定成分を分析するための分析部と、上記分析部に繋がる微細流路と、上記微 細流路内を流れる上記試料液の流量を計測するための本発明の第 1または第 2の側 面によって提供される微細流路用流量計に用いられる上記電極群と、を備えることを 特徴としている。

[0014] 本発明の好ましい実施の形態においては、上記微細流路が貫通状に形成された 平板状の本体を有しており、上記電極は、上記本体の表面から上記微細流路まで貫 通している。

[0015] 本発明の好ましい実施の形態においては、上記微細流路を形成するための溝部が 形成された平板状の本体と、上記本体のうち上記溝部が形成された側の面に貼り合 わされたプリント配線板と、を備えており、上記電極は、上記プリント配線板において スルーホール電極として形成されてレ、る。

[0016] 本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明 によって、より明らかとなろう。

図面の簡単な説明

[0017] [図 1]本発明に係る微細流路用流量計の第 1実施形態を示す断面概念図である。

[図 2]本発明に係る微細流路用流量計の第 1実施形態を示す全体斜視図である。

[図 3]本発明に係る微細流路用流量計の第 2実施形態を示す断面概念図である。

[図 4]本発明に係る微細流路用流量計の第 2実施形態を示す全体斜視図である。

[図 5]図 3の V— V線に沿う要部断面図である。

[図 6]本発明に係る微細流路用流量計の第 3実施形態を示す断面概念図である。

[図 ₇]本発明に係る分析装置用カートリッジの一例を示す全体平面図である。

[図 8]本発明に係る分析装置用カートリッジの一例を示す全体斜視図である。

[図 9]本発明に係る分析装置の一例を示す全体斜視図である。

[図 10]本発明に係る分析装置用カートリッジの一例を用いた血球計数手順において

、その初期状態を示す要部平面図である。

[図 11]本発明に係る分析装置用カートリッジの一例を用いた血球計数手順において 、検体血液が第 1分析部に到達した状態を示す要部平面図である。

[図 12]本発明に係る分析装置用カートリッジの一例を用いた血球計数手順において 、その開始状態を示す要部平面図である。

[図 13]本発明に係る分析装置用カートリッジの一例を用いた血球計数手順において 、検体血液の先端部分が上流から 2個目の電極に到達した状態を示す要部平面図 である。

[図 14]本発明に係る分析装置用カートリッジの一例を用いた血球計数手順において 、検体血液の先端部分が最下流側の電極に到達した状態を示す要部平面図である

[図 15]従来の微細流路用流量計の一例を示す断面概念図である。

発明を実施するための最良の形態 [0018] 以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

[0019] 図 1および図 2は、本発明に係る微細流路用流量計の第 1実施形態を示している。

本実施形態の流量計 A1は、 2つの電極群 62Aa, 62Abと、導通検出手段 7とを備え ている。本実施形態においては、流量計 A1は、検体血液 DSの流量を測定するもの として構成されている。検体血液 DSは、本体 1に形成された微細流路 10内を流れる 。図 2に示すように、本実施形態においては、本体 1は、たとえばアクリルなどの透明 樹脂からなる。微細流路 10は、平板状の本体 1を貫通するように形成されている。微 細流路 10には、液溜め部 11および血球計数用の分析部 5が設けられている。分析 部 5は、 1対の電極 51および細孔 53を具備しており、電気抵抗検出法を用いた分析 が可能とされている。細孔 53を検体血液 DS中の赤血球または白血球などの絶縁体 である血球が通過すると、 1対の電極 51間の抵抗値が大きくなる。この抵抗値の変動 を検出することにより、分析部 5を通過した検体血液 DSに含まれる血球を計数するこ とがでさる。

[0020] 2つの電極群 62Aa, 62Abは、分析部 5の流れ方向下流側に配置されている。 2つ の電極群 62Aa, 62Abは、それぞれ 1対ずつの電極 62a, 62b力らなる。各電極 62a , 62bは、少なくともその図中上端が微小流路 10内に露出しており、検体血液 DSに 接触可能とされている。図 2に示すように、 1対ずつの電極 62a, 62bは、本体 1の図 中下面から微細流路 10へと貫通するように設けられている。また、 1対ずつの電極 6 2a, 62bは、微細流路 10の流れ方向に対して直角方向に並んで配置されている。な お、図 1においては、理解の便宜上、 1対ずつの電極 62a, 62bを、図 2とは異なる方 向に模式的に示している。本体 1と 1対ずつの電極 62a, 62bとは、いわゆるインサー ト成形により形成することができる。すなわち、本体 1を形成するための金型を用いた モールド成形において、 1対ずつの電極 62a， 62bを上記金型内の所定位置に配置 しておく。この状態で樹脂材料を上記金型内に充填し、これを固ィヒさせると、 1対ず つの電極 62a， 62bが貫通状に設けられた本体 1が得られる。

[0021] 導通検出手段 7は、 1対の電極 62a， 62bのそれぞれが導通したことを検出するた めのものであり、 2対のスィッチ 71a, 71b、 2つの抵抗 72、電源電圧 73、 2つの信号 ライン 74a, 74bを備えてレ、る。電極群 62Aaの 1対の電極 62aの一方は、スィッチ 71 aを介してグランド接続されている。 1対の電極 62aの他方は、スィッチ 71aを介して信 号ライン 74aに接続されている。信号ライン 74aには、抵抗 72を介して電源電圧 73が 接続されている。電極群 62bとスィッチ 71b、抵抗 72、電源電圧 73、および信号ライ ン 74bとの構成も同様である。

[0022] 流量計 A1を用いた検体血液 DSの流量測定を、以下に説明する。

[0023] まず、液溜め部 11から検体血液 DSの送り出しを開始する。検体血液 DSの送り出 し開始に際しては、分析部 5における分析および導通検出手段 7による導通検出が 可能な状態としておく。すなわち、導通検出手段 7においては、 1対ずつのスィッチ 7 la, 71bをいずれも閉状態としておく。

[0024] 検体血液 DSの先端が分析部 5を通過し、さらに電極群 62Aaに到達した時点で、 血球の計数を開始する。検体血液 DSの先端が分析部 5を通過した時点で、血球の 計数は可能である力 検体血液 DSの単位体積当たりの血球数を計数するには、分 析部 5を通過する検体血液 DSの流量を計測することが必要となるからである。検体 血液 DSの先端が電極群 62Aaに到達すると、 1対の電極 62aが導電体である検体 血液 DSの血漿などにより導通する。この導通を信号ライン 74aの信号変化から検出 することにより、検体血液 DSの先端が電極群 62Aaに到達したことを検知することが できる。

[0025] さらに検体血液 DSの送り出しを継続すると、検体血液 DSの先端は、電極群 62Ab に到達する。この到達は、信号ライン 74bの信号変化から検知することができる。これ らにより、検体血液 DSが電極群 62Aaに到達してから電極群 62Abに到達するまで の時間を測定することができる。この時間を T12とする。一方、電極群 62Aa， 62Ab 間の距離は L2— L1で表される。検体血液 DSが電極群 62Aaから電極群 62Abに到 達する間の平均流速を V12とすると、 V12= (L2_L1) /T12により平均流速 V12 が求められる。そして、微細流路 10の断面積を Aとすると、検体血液 DSが電極群 62 Aaから電極群 62Abに到達する間の平均流量 Q12は、 Q12=A X V12により得ら れる。平均流量 Q12と、分析部 5により計数された血球数から、検体血液 DSの単位 体積当たりの血球数が求められる。検体血液 DSが希釈された血液である場合には、 希釈倍率から上記血液中の血球数が得られる。 [0026] 検体血液 DSが電極群 62Abを通過した後は、 1対ずつのスィッチ 71a， 71bのうち 信号ライン 74a， 74bに繋がるものを開状態としておく。これにより、検体血液 DSがグ ランド接続された状態となる。他の手順としては、検体血液 DSが電極群 62Abを通過 した後に、 1対ずつのスィッチ 71a, 71bをいずれも開状態としてもよい。

[0027] 次に、流量計 A1の作用について説明する。

[0028] 本実施形態によれば、分析部 5における分析中に分析部 5を通過した検体血液 DS の流量を精度よく測定することができる。電極 62a, 62bは、たとえばレンズなどの光 学部品と比べて小型に仕上げやすい。したがって、流量計 A1を含む系の小型化に 適している。図 2に示すように、 1対ずつの電極 62a, 62bがいずれも微細流路 10の 流れ方向と直交する方向に並べられていることにより、 1対ずつの電極 62a, 62b力 S 導通するタイミングがばらつくことを防止することができる。また、電極群 62Aa, 62A bどうしを近づけることが可能である。これは、微細流路 10の短縮化により流量計 A1 を含む系の小型化を図るのに有利である。

[0029] 本体 1を一体成形することにより、微細流路 10から検体血液 DSが不当に漏れるこ とを防止することが可能である。したがって、流量計 A1を含む系の衛生状態を向上さ せること力 Sできる。

[0030] 図 3および図 4は、本発明に係る微細流路用流量計の第 2実施形態を示している。

本実施形態の流量計 A2は、 1つずつの電極 62a, 62bおよび共通電極 63を備えて レ、る点、および本体 1とプリント配線板 2とを有する構造とされている点が、上述した第 1実施形態と異なっている。なお、図 3以降の図面においては、上記実施形態と同一 または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。

[0031] 図 3に示すように、流量計 A2は、 1つずつの電極 62a, 62bと、共通電極 63とを備 えている。電極 62a， 62bは、流量計 A1の説明において述べた構成と同様である。 電極 62a, 62bは、それぞれスィッチ 71a， 71bを介して、信号ライン 74a， 74bに接 続されている。共通電極 63は、その一端が液溜め部 11内に露出するように設けられ ており、その他端がグランド接続されている。導通検出手段 7は、共通電極 63と電極 62a, 62bそれぞれとの導通を検出可能とされている。

[0032] 図 4に示すように、本実施形態においては、本体 1とプリント配線板 2とが貼り合わさ れたたとえばカートリッジに流量計 A2が構成されている。本体 1には、微細流路 10と なるべき溝 10Aが形成されている。プリント配線板 2は、エポキシ樹脂などからなる複 数の基材が積層されており、これらの基材の間に銅箔などからなる配線パターンが形 成されている。プリント配線板 2のうち、溝 10Aと対向する部分には、電極 62a， 62b および共通電極 63が形成されている。本体 1とプリント配線板 2とを接着剤などを用 レ、て液密の状態で張り合わせることにより、上記カートリッジが形成される。電極 62a, 62bおよび共通電極 63は、いわゆるスルーホール電極として形成されている。たとえ ば、電極 62aは、図 5に示すように、プリント配線板 2をその厚さ方向に貫通しており、 その下端には、配線パターン 22が接続されている。配線パターン 22の不当な導通を 防止するために、プリント配線板 22の図中下面側には保護シートが貼付されている。

[0033] 流量計 A2を用いて検体血液 DSの流量を測定するには、まず、スィッチ 71a, 71b を信号ライン 74a, 74b側が閉となる状態としておく。検体血液 DSの送り出しを開始 すると、検体血液 DSの先端が、電極 62a, 62bへと順に到達する。検体血液 DSの 電極 62a, 62bへの到達は、それぞれ信号ライン 74a, 74bの信号変化から検知する こと力 Sできる。これ以降は、上述した流量計 A1と同様の処理により検体血液 DSの平 均流量 Q 12を計測することができる。

[0034] 本実施形態によっても、分析部 5における分析中に分析部 5を通過した検体血液 D Sの流量を精度よく測定することができる。また、流量計 A2を含む系の小型化に適し ている。特に、電極 62a, 62bを 1つずつ備える構成であることにより、形成すべき電 極 62a, 62bの個数を少なくすることが可能である。これは、流量計 A2を含む系の小 型化、およびこの系の製造工程の簡略化に好ましレ、。共通電極 63と電極 62a, 62b との導通を検出する手法とすれば、電極 62a， 62bを 1つずつだけ備える構成におい て検体血液 DSが電極 62a， 62bに到達したことを合理的に検出することができる。

[0035] プリント基板 2においてスルーホール電極とされた電極 62a, 62bの位置は、比較的 正確に設定することが可能である。微細流路 10を細径化した場合に、電極 62a, 62 bを微細流路 10の所望箇所に配置することができる。したがって、流量計 A2を含む 系の小型化に適している。

[0036] 図 6は、本発明に係る微細流路用流量計の第 3実施形態を示している。本実施形 態の流量計 A3は、複数の電極群 62Aa〜62Afを備えている点が上述したいずれの 実施形態とも異なっている。

[0037] 複数の電極群 62Aa〜62Afは、微細流路 10の流れ方向に沿って一定の距離 Lc をおいて配列されている。 1対の電極 51と電極群 62Aaとは、距離 2Lcを隔てている 。電極群 62Aa〜62Afは、それぞれ 1対の電極 62a〜62fからなる。 1対の電極 62a 〜62fは、それぞれ微細流路 10の流れ方向と直交する方向に並べられている。図 6 においては、理解の便宜上、 1対の電極 62a〜62fのいずれもが表れるように模式的 に示されている。

[0038] プリント配線板 2の端部には、コネクタ 21が設けられている。電極群 62Aa〜62Afと コネクタ 21とは、プリント配線板 2の図中下面側に形成された配線パターン（図示略） により接続されている。コネクタ 21と導通検出手段 7とは、ケーブルにより接続されて いる。導通検出手段 7は、図 1および図 3を用いて説明した構成と同様であり、 6つの 電極群 62Aa〜62Afそれぞれの導通を検出可能とされている。

[0039] 各電極群 62Aa〜62Af間は、距離 Lcを隔てている。検体血液 DSの先端が電極 群 62Aa〜62Afのある電極群からこれと下流側に隣り合う電極群に到達するまでの 流量は、いずれの電極群間においても等しレ、。すなわち、電極群 62Aa〜62Afのそ れぞれに到達するたびに一定量の検体血液 DSが流れたことを検知可能である。こ の一定量の検体血液 DSの検出と分析部 5による血球計数とを繰り返すと、検体血液 DSの単位体積当たりの血球計数を複数回行うことができる。

[0040] このような構成によれば、分析部 5における血球係数を行いながら、連続して複数 回の流量測定を行うことが可能である。これは、たとえば検体血液 DSの単位体積当 たりの血球係数の測定精度を高めるのに適している。また、検体血液 DSが比較的少 ないような場合に、検体血液 DSが電極群 92Afまで到達しなくても、検体血液 DSが 少なくとも電極群 62Abまで到達すれば血球係数を適切に行うことが可能である。こ れにより、流量計 A3を含む系が対応可能な検体血液 DSの量の範囲を広げることが できる。

[0041] 図 7および図 8は、本発明に係る分析装置用カートリッジの一例を示している。これ らの図に示されたカートリッジ Bは、本体 1とプリント配線板 2とが貼りあわされており、 液導入口 3、希釈手段 4、複数の分析部 5A， 5B， 5C, 5D、および 2つの流量計測 部 6A， 6Bとを具備して構成されている。 2つの流量計測部 6A， 6Bは、本発明に係 る微細流路用流量計の構成要素である。カートリッジ Bは、図 9に示すように、分析装 置 Cの装填口 81に装填される。分析装置 Cには、図 1および図 3に示した導通検出 手段 7と類似の導通検出手段が備えられている。

[0042] 本体 1は、扁平矩形状であり、たとえばアクリルなどの透明樹脂からなる。本体 1の 図 8における図中下面には、後述する流路ゃ槽を形成するための複数の凹部または 溝部が形成されている。本実施形態においては、本体 1は、 70mm角程度のサイズ とされ、その厚さが 3mm程度とされる。プリント配線板 2には、複数の電極 51, 62が 形成されている。プリント配線板 2の延出部には、コネクタ 8が形成されている。コネク タ 8は、カートリッジ Bを分析装置 Cに接続するために用いられる。

[0043] 液導入口 3は、分析すべき血液をカートリッジ Bに導入するためのものである。液導 入口 3は、本体 1に形成された貫通口であり、その直径が 3mm程度とされる。

[0044] 希釈手段 4は、液導入口 3から導入された血液を各種分析に適した濃度に希釈す るためのものであり、希釈液槽 41、第 1および第 2希釈槽 42A, 42B、血液計量手段 43、および希釈液計量手段 44を具備して構成されている。本実施形態の希釈手段 4は、後述するように第 1および第 2希釈槽 42A, 42Bを用いた 2段階希釈が可能な タイプとされている。

[0045] 希釈液槽 41は、血液を希釈するための希釈液 40をカートリッジ B内に内蔵しておく ためのものである。希釈液槽 41は、直径 12mm程度、深さ 2mm程度とされており、 2 00 μ L程度の希釈液 40を内蔵可能である。

[0046] 血液計量手段 43は、液導入口 3と第 1希釈槽 42Αとの間に配置されており、導入 流路 43a、計量流路 43c、およびオーバーフロー流路 43dを含んでいる。導入流路 4 3aは、液導入口 3から血液を導入する流路である。導入流路 43aは、その幅が 250 x m程度、その深さが 250 z m程度とされており、幅/深さが 1である。以下に説明 する各流路は、特に説明する場合を除き、導入流路 43aと同様の幅および深さとされ ている。導入流路 43aからは、分岐部 43bを介して計量流路 43cとオーバーフロー流 路 43dとが延びている。計量流路 43cは、血液を分析に適した所定量だけ一時的に 滞留させるためのものである。計量流路 43cは、その長さが 8mm程度とされており、 その容積が 0. 5 x L程度とされる。計量流路 43cと第 1希釈槽 42Aとの間には、オリ フィス 43eが設けられている。オリフィス 43eは、計量流路 43cから第 1希釈槽 42Aへ の圧損抵抗を意図的に高めるためのものである。オーバーフロー流路 43dは、蛇行 流路であり、ドレイン D1に繋がっている。

[0047] 希釈液計量手段 44は、希釈液槽 41の下流側に配置されており、第 1および第 2希 釈槽 42A， 42Bのそれぞれに繋がっている。希釈液計量手段 44は、導入流路 44a、 計量流路 44c、およびオーバーフロー流路 44dを含んでいる。導入流路 44aは、希 釈液槽 41から希釈液 40を導入する流路となっている。導入流路 44aからは、分岐部 44bを介して計量流路 44cとオーバーフロー流路 44dとが延びてレ、る。計量流路 44c は、上記血液を所定濃度に希釈するために正確な量の希釈液 40を一時的に滞留さ せるためのものである。計量流路 44cは、大断面部 44caと 2つのテーパ部 44cbとを 有する。大断面部 44cは、その幅が 2mm程度、深さが 2mm程度とされており、その 容積が 50 / L程度となっている。 2つのテーパ部 44cbは、大断面部 44caの前後端 にそれぞれ繋がっており、希釈液 40が大断面部 44caに流入し、また大断面部 44ca 力も流出するときにその流れが不当に乱れることを防止するためのものである。ォー バーフロー流路 44dは、ドレイン D2に繋がっている。

[0048] 第 1および第 2希釈槽 42A, 42Bは、血液の希釈がなされる槽であり、いずれもそ の直径が 6mm程度、深さが 2mm程度とされており、その容積が 50 μ L以上となって いる。第 1希釈槽 42Αは、血液計量手段 43および希釈液計量手段 44と繋がってお り、血液計量手段 43により計量された血液が、希釈液計量手段 44により計量された 希釈液 40により希釈される槽である。第 2希釈槽 42Βは、第 1希釈槽 42Αおよび希 釈液計量手段 44と繋がっており、第 1希釈槽 42Αにおいて希釈された検体血液が、 希釈液計量手段 44により計量された希釈液 40により希釈される槽である。第 1希釈 槽 42Αと第 2希釈槽 42Βとの間には、計量流路 46が設けられている。

[0049] 複数の分析部 5Α， 5Β, 5C, 5Dは、血液中の特定成分の分析が行われる部位で ある。第 1および第 2分析部 5Α, 5Βは、電気抵抗検出法を用いた分析部であり、第 1 分析部 5Αが白血球用、第 2分析部 5Βが赤血球用である。一方、第 3および第 4分析 部 5C， 5Dは、光学的手法を用いた分析部であり、第 3分析部 5Cが Hb用、第 4分析 部が CRP用である。

[0050] 第 1分析部 5Aは、ノ ノファ層 45を介して第 1希釈槽 42Aに繋がっており、第 1希釈 槽 42Aにおいて希釈された検体血液を用いて白血球の計数を行うための部位であ る。第 1分析部 5Aは、細孔 53とこの細孔 53を挟む 1対の電極 51とを有しており、電 気抵抗検出法を用いた計数が可能に構成されている。細孔 53は、その前後の流路 の幅が 250 μ m程度であるのに対して、その幅が 50 μ m程度の狭幅とされてレ、る。 細孔 53前後の略円形状に拡大された流路部分には、 1対の電極 51が設けられてい る。第 2分析部 5Bは、第 2希釈槽 42Bに繋がっており、第 2希釈槽 42Bにおいて第 2 回目の希釈がなされた検体血液を用いて赤血球の計数を行うための部位である。第 2分析部 5Bは、第 1分析部 5Aとほぼ同一構造を有している。ノくッファ層 45には、共 通電極 63が設けられている。

[0051] 第 3および第 4分析部 5C, 5Dは、バッファ層 45にそれぞれ独立に繋がっている。

第 3および第 4分析部 5C, 5Dは、略円形状に拡大された流路部分に設けられた反 射膜 55を有しており、光学的手法によりそれぞれ Hbおよび CRPを計測するための 部位である。本実施形態においては、透明とされた本体 1を通して、第 3および第 4分 析部 5C, 5Dに光が照射され、その反射光を検出することにより、 Hbおよび CRPの 計測が可能となっている。

[0052] 第 1および第 2分析部 5A, 5Bには、流量計測部 6A， 6Bがそれぞれ繋がっている 。流量計測部 6A, 6Bは、それぞれ第 1および第 2分析部 5A， 5Bを通過した検体血 液の流量を計測するための部位であり、蛇行流路 61と複数の電極 62とを有している 。蛇行流路 61は、流れ方向の長さを大としつつ、十分な容積を有する。本実施形態 においては、蛇行流路 61は、第 1分析部 5Aまたは第 2分析部 5Bを通過した分析済 みの検体血液を少なくとも 50 μ L以上貯蔵可能な貯蔵手段となっている。複数の電 極 62は、互いに蛇行流路 61の流れ方向において一定ピッチで配置されている。複 数の電極 62は、第 1ないし第 3実施形態において説明した導通検出手段（図示略） に接続される。

[0053] 次に、カートリッジ Βを用いた血液分析について、以下に説明する。 [0054] まず、図 7において、液導入口 3から試料液としての血液をスポイトなどを用いて導 入する。ついで、図 9に示すように、血液が導入されたカートリッジ Bを分析装置じに 装填する。この装填においては、コネクタ 8を分析装置 Cのコネクタ（図示略）に接続 する。

[0055] 次に、血液計量手段 43による血液の計量を行う。この計量により、第 1希釈槽 42A には所定量である 0. 5 x L程度の血液が滞留する。一方、希釈液計量手段 44による 希釈液 40の計量を行う。この計量が完了すると、第 1希釈槽 42Aには、所定量であ る 50 / L程度の希釈液 40aが滞留する。この後は、第 1希釈槽 42A内において、 0. 5 μ L程度の血液と 50 μ L程度の希釈液 40aとを混合し、 100倍に希釈された希釈 試料液としての検体血液を得る。この混合は、たとえば、第 1希釈槽 42Aに内蔵され た撹拌子（図示略)を磁力を利用して第 1希釈槽 42A内で回転運動させることなどに より行えばよい。以上の手順による希釈を、第 1回目の希釈と呼ぶこととする。

[0056] 第 1希釈槽 42Aにおける第 1回目の希釈が完了した後は、第 1分析部 5Aによる白 血球の計数と、第 3および第 4分析部 5C, 5Dによる Hbおよび CRPの分析とを行う。 図 7に示すように、第 1希釈槽 42Aにはバッファ層 45が繋がっている。このバッファ層 45に 100倍に希釈された上記検体血液を送出する。

[0057] ノくッファ層 45に蓄えられた上記検体血液の一部を用いて、第 1分析部 5Aにより白 血球を計数する手順を、図 10〜図 14を参照しつつ説明する。この計数には、第 1分 析部 5Aと、その下流側に設けられた第 1流量計測部 6Aとを用いる。図 10は、白血 球の計数を開始する状態を示しており、バッファ槽 45に 100倍に希釈された希釈試 料液としての検体血液 DSが滞留している。この状態において、たとえばドレイン D4 力もエアの吸引を開始する。すると、図 11に示すようにバッファ層 45から検体血液 D Sが流出し、第 1分析部 5 Aを流れる。

[0058] さらにドレイン D4からの吸引を継続すると、図 12に示すように検体血液 DSの先端 部分が、複数の電極 62のうち最も上流側に位置する電極 62aに到達する。共通電極 63と電極 62aとの導通を監視することにより、検体血液 DSの先端部分が電極 62aに 到達したことを検出することができる。この検出を目安として、第 1分析部 5Aによる白 血球の計数を開始する。 [0059] 上記吸引を継続すると、図 13に示すように、検体血液 DSの先端部分は、複数の電 極 62のうち上流側から数えて 2番目にある電極 62bに到達する。この到達は、たとえ ば、共通電極 63および電極 62b間の導通を監視することにより検出することができる 。検体血液 DSの先端部分が電極 62aに到達してから電極 62bに到達するまでの間 に第 1分析部 5Aを通過した検体血液 DSの流量は、電極 62a， 62b間に滞留可能な 検体血液 DSの量と同じである。電極 62a， 62b間の流れ方向距離は既知であるため 、第 1分析部 5Aを通過した検体血液 DSの流量を知ることができる。この流量と積算 された白血球数とにより、検体血液 DSの単位体積あたりの白血球数が得られる。こ れにより上記血液の単位体積あたりの白血球の個数を計数することができる。

[0060] この後は、上記吸引を継続し計数を重ねることにより、さらに計数の精度を向上させ ることも可能である。本実施形態においては、第 1流量計測部 6Aは、多数の電極 62 を備えている。したがって、検体血液 DSの先端部分が電極 62a, 62b以降の各電極 62に到達するごとに白血球数を記憶すると、多数回の計数が可能である。これは、よ り多量の検体血液 DSを用いて計数することと同義であるため、計数精度の向上を図 ることができる。そして、たとえば図 14に示すように、検体血液 DSの先端部分が、複 数の電極 62のうち最も下流側に位置する電極 62ηに到達したことを検知したことをも つて、第 1分析部 5Αによる計数処理を終了すればよい。また、本図から明らかなよう に、第 1分析部 5Αによる計数が終了したときには、分析済みの検体血液 DSは、蛇 行流路 61内に滞留した状態とされる。

[0061] 一方、第 3および第 4分析部 5C, 5Dによる分析は、たとえば、第 1分析部 5Αによる 計数が終了した後に、ドレイン D5, D6からそれぞれ吸引し、検体血液 DSを第 3およ び第 4分析部 5C， 5Dそれぞれの反射膜 55に到達させて行う。

[0062] 次に、第 2分析部 5Bによる赤血球の計数手順を以下に説明する。この計数に先立 ち、図 7に示す希釈手段 4により、第 2回目の希釈を行う。上述した第 1回目の希釈に おいては、希釈液 40を用いて上記血液を 100倍程度に希釈したのに対し、第 2回目 の希釈においては、第 1回目の希釈により得られた 100倍希釈の検体血液 DSを希 釈液 40を用いてさらに 100倍程度希釈する。この結果、第 2希釈槽 42Bにおいては 、 5 / Lの検体血液 DSと 50 / L程度の希釈液 40とにより、実質的に 1万倍の希釈を 行う。

[0063] 以上の手順により得られた 1万倍希釈の検体血液を用いて、第 2分析部 5Bによる 赤血球の計数を行う。この計数手順は、第 1分析部 5Aよる計数手順とほぼ同一であ る。第 2流量計測部 6Bを利用して流量計測する点にっレ、ても、第 1流量計測部 6Aを 利用した流量計測と同様である。

[0064] 次に、カートリッジ Bおよび分析装置 Cの作用について説明する。

[0065] 第 1および第 2流量計測部 6A, 6Bを用いた流量計測は、第 1ないし第 3の実施形 態の流量計について説明したのと同様に、非常に簡便かつ正確である。これにより、 たとえば赤血球および白血球の正確な計数が可能となる。また検体血液 DSなどの 流量が時間的に変動する場合であつても、検体血液 DSなどの流量を確実に測定す ることが可能である。これにより、分析装置 C内には、一定流量を実現するための機 構が不要となる。したがって、分析装置 Cの簡便化にも有利である。特に、分析部 5A , 5Bの細孔 53は、圧損が非常に大きい。このような圧損が大きい部分を含む流路に 対して、一定流量で流体を流すことは非常に困難である。本実施形態によれば、一 定流量であることは不要であるため、細孔 53を有する分析部 5A, 5Bを用いた分析 を行うのに適している。

[0066] カートリッジ Bは、流量測定のためにたとえば光学部品などの比較的小型化が困難 である部品を備えていない。電極を用いた流量計を採用することにより、カートリッジ Bの小型化を図るのに有利である。これは、カートリッジ Bをいわゆるデイスポーザブ ルタイプのカートリッジとするのに好ましい。

[0067] 本発明に係る微細流路用流量計およびこれを用いた分析装置、分析装置用カート リッジは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る微細流路用流 量計およびこれを用いた分析装置、分析装置用カートリッジの各部の具体的な構成 は、種々に設計変更自在である。

[0068] 本発明に係る微細流路用流量計においては、電極群あるいは電極の個数は、上 述した実施形態に限定されず、流量測定の対象となる流体、微細流路の構成などに 応じて決定すればよい。

[0069] 本体の材質は、透明であるものに限定されず、一部が不透明であってもよい。この 場合、少なくとも光学的分析部に相当する部分は透明部とする。プリント配線板を用 いれば、薄型化に好ましいが、いわゆるリジッド基板を用いてもよい。

本発明に係る分析装置および分析装置用のカートリッジは、血液の計数などの機 能を有するものに限定されず、さまざまな試料液を分析する機能を有するものとして ちょい。

Claims

請求の範囲

[1] 微細流路を流れる流体の流量を計測するための微細流路用流量計であって、 それぞれが 1対の電極を含む 2以上の電極群と、

上記各電極群に含まれる上記 1対の電極間の導通を検出する導通検出手段と、を 備えており、

上記各電極は、少なくともその一部が上記微細流路内に露出しており、 上記各電極群は、上記微細流路の流れ方向において互いに離間していることを特 徴とする、微細流路用流量計。

[2] 上記 1対の電極は、上記微細流路の幅方向において互いに離間している、請求項

1に記載の微細流路用流量計。

[3] 微細流路を流れる流体の流量を計測するための微細流路用流量計であって、

2以上の電極と、

上記 2以上の電極間の導通を検出する導通検出手段と、を備えており、 上記 2以上の電極は、少なくともその一部ずつが上記微細流路内に露出しており、 かつ上記微細流路の流れ方向にぉレ、て互いに離間してレ、ることを特徴とする、微細 流路用流量計。

[4] 上記 2以上の電極に対して上記微細流路の流れ方向上流側に配置されており、か つ少なくともその一部が上記流体に接触可能とされた共通電極をさらに備えており、 上記導通検出手段は、上記共通電極と上記各電極との間の導通をさらに検出可能 とされている、請求項 3に記載の微細流路用流量計。

[5] 試料液に含まれる特定成分の分析を行う分析装置であって、

上記特定成分を分析するための分析部と、

上記分析部に繋がる微細流路と、

上記微細流路内を流れる上記試料液の流量を計測するための請求項 1ないし 4の いずれかに記載の微細流路用流量計と、を備えることを特徴とする、分析装置。

[6] 試料液に含まれる特定成分の分析を行う分析装置に装填される分析装置用カート リッジであって、

上記特定成分を分析するための分析部と、 上記分析部に繋がる微細流路と、

上記微細流路内を流れる上記試料液の流量を計測するための請求項 1ないし 4の いずれかに記載の微細流路用流量計に用いられる上記電極群と、を備えることを特 徴とする、分析装置用カートリッジ。

[7] 上記微細流路が貫通状に形成された平板状の本体を有しており、

上記電極は、上記本体の表面から上記微細流路まで貫通している、請求項 6に記 載の分析装置用カートリッジ。

[8] 上記微細流路を形成するための溝部が形成された平板状の本体と、

上記本体のうち上記溝部が形成された側の面に貼り合わされたプリント配線板と、 を備えており、

上記電極は、上記プリント配線板においてスルーホール電極として形成されている 、請求項 6に記載の分析装置用カートリッジ。