WO2009093422A1 - 分析装置 - Google Patents

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WO2009093422A1
WO2009093422A1 PCT/JP2009/000120 JP2009000120W WO2009093422A1 WO 2009093422 A1 WO2009093422 A1 WO 2009093422A1 JP 2009000120 W JP2009000120 W JP 2009000120W WO 2009093422 A1 WO2009093422 A1 WO 2009093422A1
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position detection
signal
measurement spot
rotation
mark
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PCT/JP2009/000120
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English (en)
French (fr)
Inventor
Masatake Hyoudou
Takuya Suzuki
Original Assignee
Panasonic Corporation
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Publication date
Application filed by Panasonic Corporation filed Critical Panasonic Corporation
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/07—Centrifugal type cuvettes

Definitions

  • the present invention relates to an analyzer for analyzing a device for analysis containing a sample solution collected from a living organism or the like by a centrifugal force toward a measurement spot.
  • a method for analyzing using a device for analysis in which a liquid channel is formed is known.
  • the analytical device can control the fluid using a rotating device, and utilizes centrifugal force to dilute the sample liquid, measure the solution, separate the solid component, transfer and distribute the separated fluid, Since a solution and a reagent can be mixed, various biochemical analyzes can be performed.
  • the analytical device 50 described in Patent Document 1 that transfers a solution using centrifugal force injects a sample liquid as a specimen into the measuring chamber 52 from an injection port 51 with an insertion instrument such as a pipette. After the sample liquid is held by the capillary force of the measuring chamber 52, the sample liquid is transferred to the separation chamber 53 by the rotation of the analyzing device.
  • An analytical device that uses such centrifugal force as a power source for liquid feeding can be used as a preferred shape because microchannels for liquid feeding control can be arranged radially by using a disk shape, and no wasted area is generated. It is done.
  • the mixing and stirring of the sample solution and the diluent are performed by accelerating / decelerating or rotating forward and backward in the same rotation direction of the turntable on which the analysis device 50 is set.
  • the measurement position detecting means for reading the analysis signal by accessing the mixed liquid of the sample liquid and the diluted liquid transferred to the measurement spot is composed of a light source and a light receiving section.
  • a configuration using three sensors that is, a sensor that detects the origin position of the analytical device and a sensor that detects the trigger mark, can be considered in addition to the sensor that reads the measurement spot.
  • a configuration in which the origin of the analyzing device and the trigger mark are arranged on the same circumference and the shapes of both are clearly different can be used in common.
  • a signal processing part for performing the difference between the two in real time while the analysis device is rotating is necessary.
  • a configuration in which a rotary encoder is attached to the turntable instead of the trigger mark is conceivable.
  • the analysis device is small, a high-resolution one is required.
  • the sensor that reads the measurement spot and the sensor that detects the position of the measurement spot are different sensors. For this reason, a deviation occurs in the detection of the position of the measurement spot due to the mounting error of each sensor and the backlash between the analytical device and the turntable.
  • the present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide an analysis apparatus and a position detection method capable of realizing a reliable reading process without adding the number of sensors or parts for position detection. .
  • the analysis apparatus of the present invention includes an analysis device having a microchannel structure for transferring a sample solution toward a measurement spot by centrifugal force, a rotation drive unit that rotates the set analysis device, and the set A light source and a photo detector arranged opposite to each other with an analysis device interposed therebetween are provided, and a reading means is configured to detect output light transmitted through the measurement spot of the analysis device with the photo detector, and the analysis device Is provided with a position detection mark having any one of a reflection surface, a refraction surface, and a light shielding surface that blocks output light incident on the photodetector from the light source when reaching the rotation detection position immediately before or immediately after the measurement spot,
  • the reading means includes a rotation detection of the analytical device obtained from the rotation driving means.
  • a signal processing apparatus is provided that extracts the output light at a timing when it passes through the measurement spot of the analysis device based on a signal and a detection signal of the photodetector, and calculates a component of the sample liquid. .
  • the analysis device is provided with an origin position mark indicating the origin position in the direction of rotation, and the signal processing device includes the origin position mark, the rotation detection signal, and the origin position mark. And a component of the sample liquid is calculated by extracting a signal at a predetermined timing in the analysis signal based on the position reading signal of the position detection mark.
  • the position detection marks are provided on the upper side and the lower side of the measurement spot with respect to the rotation direction
  • the signal processing device includes a trigger width of the first position detection mark and a second position detection mark.
  • the trigger width and the interval between the first position detection mark and the second position detection mark are within an allowable range, the reading between the first position detection mark and the second position detection mark is performed.
  • the present invention is characterized in that an analysis signal is extracted.
  • the position detection mark is provided on one of the upper side and the lower side of the measurement spot with respect to the rotation direction, and the signal processing device is configured based on the trigger width of the position detection mark and the rotation detection signal.
  • the analysis signal is extracted by determining the position of the measurement spot.
  • the position detection method of the analysis apparatus of the present invention includes an analysis device having a microchannel structure for transferring a sample solution toward a measurement spot by centrifugal force, and a rotation driving means for rotating the set analysis device, A light source and a photodetector arranged opposite to each other with the set analysis device interposed therebetween, and a reading unit configured to detect output light transmitted through the measurement spot of the analysis device with the photodetector,
  • the analysis device has a position detection having any one of a reflection surface, a refraction surface, and a light shielding surface that blocks output light incident on the photodetector from the light source when reaching a rotation detection position immediately before or after the measurement spot.
  • the reading means is provided with an analytical data obtained from the rotation driving means.
  • An analysis provided with a signal processing device that extracts the output light at a timing when it passes through the measurement spot of the analysis device based on a rotation detection signal of a chair and a detection signal of the photodetector and calculates a component of the sample liquid
  • the analysis device is rotated by the rotation driving means, the rotation detection signal is counted from the origin position mark, the light source is turned on when a predetermined number is reached, and the analysis device is operated by the photodetector.
  • the output light transmitted through the light source is detected and a predetermined time elapses after the light source is turned on or the rotation detection signal reaches a predetermined number, the light source is turned off and the position detection mark is extracted from the detected signal.
  • the positional relationship between the extracted position detection mark and the previously stored position detection mark and the measurement spot And identifies the measurement spot position from the broadcast.
  • the measurement spot position is determined from the extracted position detection mark, the number of rotations of the analysis device obtained from the rotation detection signal, and the positional relationship between the position detection mark and the measurement spot stored in advance. It is characterized by specifying.
  • the reading device is configured to detect the output light transmitted through the measurement spot of the analysis device with the photodetector, and the analysis device has a rotation detection position immediately before or immediately after the measurement spot. Since a position detection mark having any of a reflection surface, a refracting surface, or a light shielding surface that blocks output light incident on the photodetector from the light source is provided, the position of the measurement spot is determined from the output signal of the sensor that reads the measurement spot, The target analysis signal can be accurately extracted.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a device for analysis in the analyzer according to the first embodiment of the present invention, its surroundings, and a block diagram of a signal processor Flowchart diagram of the microcomputer of the embodiment Timing chart of the same embodiment
  • the perspective view of the state which opened the door of the analyzer of the embodiment Cross-sectional view of the relevant part with the analysis device set in the analyzer
  • External perspective view of the analytical device of the same embodiment with the protective cap opened Exploded perspective view of the analysis device of the same embodiment AA sectional view of FIG. 7A of the same embodiment BB sectional view of FIG. 7A of the same embodiment CC sectional view of FIG.
  • Embodiment 1 1 to 9A, 9B, 9C, 9D, and 13 show Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 7A and 7B show a state where the protective cap 2 of the analytical device 1 is closed and a state where it is opened.
  • FIG. 8 shows an exploded state with the lower side in FIG. 7A facing upward.
  • 9A is an AA cross-sectional view of FIG. 7A
  • FIG. 9B is a BB cross-sectional view of FIG. 7A
  • FIG. 9C is a CC cross-sectional view of FIG. 7A
  • FIG. 9A is an AA cross-sectional view of FIG. 7A
  • FIG. 9B is a BB cross-sectional view of FIG. 7A
  • FIG. 9C is a CC cross-sectional view of FIG. 7A
  • this analytical device 1 includes a base substrate 3 having a microchannel structure having a fine concavo-convex shape on one surface, a cover substrate 4 covering the surface of the base substrate 3, and In addition, it is composed of four parts including a diluent container 5 holding the diluent and a protective cap 2 for preventing sample liquid scattering.
  • the base substrate 3 and the cover substrate 4 are joined with the diluent container 5 and the like set therein, and a protective cap 2 is attached to the joined substrate.
  • the opening 5a of the diluent container 5 is sealed with an aluminum foil (not shown) after the diluent is added.
  • the outline of the analysis process using this analysis device 1 is as follows.
  • the sample solution is spotted on the inlet 6 of the analysis device 1 in which the dilution solution is set in advance, and the diluent container 5 is moved by closing the protective cap 2.
  • the aluminum foil in the opening 5a is broken by the protrusions 14, and the diluted solution flows out.
  • the sample liquid that has flowed out is to be measured after being diluted with the diluent.
  • FIG. 4 shows a state in which the door 103 of the analysis apparatus 100 is opened
  • FIG. 5 shows a state in which the analysis device 1 is set on the turntable 101 and the door 103 is closed.
  • a groove 102 is formed on the upper surface of the turntable 101 of the analysis apparatus 100, and the rotation support formed on the cover substrate 4 and the protective cap 2 of the analysis device 1 when the analysis device 1 is set on the turntable 101. Portions 15 and 16 engage with the groove 102 to accommodate it.
  • FIG. 6 shows the configuration of the analyzer 100.
  • the analysis apparatus 100 includes a rotation drive unit 106 for rotating the turntable 101, an optical measurement unit 108 for optically measuring the solution in the analysis device 1, and a rotation speed and a rotation direction of the turntable 101. And a control means 109 for controlling the measurement timing of the optical measurement means, a calculation part 110 for processing a signal obtained by the optical measurement means 108 and calculating a measurement result, and a result obtained by the calculation part 110 are displayed. And a display unit 111 for doing so.
  • the rotation driving means 106 not only rotates the analyzing device 1 around the rotation axis 107 in a predetermined direction at a predetermined rotation speed via the turntable 101 but also centers the rotation axis 107 at a predetermined stop position.
  • the analyzing device 1 can be swung by reciprocating left and right in a predetermined amplitude range and cycle.
  • the optical measurement means 108 includes the light source 112 for irradiating the measurement spot of the analysis device 1 with detection light, and the amount of transmitted light that has passed through the analysis device 1 as a reading means for accessing the measurement spot and reading the signal. And a photodetector 113 for detection.
  • the analysis device 1 is rotationally driven by the turntable 101 to rotate the analysis device 1 around the rotation axis 107 located on the inner periphery of the injection port 6 with the sample liquid taken in from the injection port 6.
  • the solution is transferred inside the analysis device 1 using the centrifugal force generated in this way and the capillary force of the capillary channel provided in the analysis device 1.
  • FIG. 1 to 3 show a signal processing device 120 in which the rotation driving means 106, the control means 109, the arithmetic unit 110, and the display unit 111 in FIG. 6 are realized by a microcomputer.
  • the first to third measurement spots 17a, 17b, and 17c are formed on the same radius of the analysis device 1.
  • Position detection marks 18 are provided on the upper and lower sides of the first to third measurement spots 17a, 17b, and 17c, respectively.
  • the position detection mark 18 has an inclined surface 18a that totally reflects toward the outer periphery of the analysis device 1 so that the detection light Ph emitted from the light source 112 does not enter the photodetector 113. It is comprised by the rib 18b which has.
  • the protrusions 17bb and 17cc provided at positions symmetrical to the measurement spots 17b and 17c with respect to the axis 107 are the base substrate 3 as a balance weight for balancing the rotation of the analyzing device 1. Is formed.
  • an origin sensor 19 is provided to detect the absolute position of the set analysis device 1.
  • the origin sensor 19 outputs an origin signal 22 to the microcomputer 21 at the timing when the origin position mark 20 of the through hole formed in the analyzing device 1 is detected as shown in FIGS. 7A and 7B.
  • the brushless motor 23 that rotationally drives the turntable 101 includes a plurality of stator coils, an outer rotor, and a magnet that is provided on the stator side and detects the magnetized state of the outer rotor that passes forward.
  • a synchronized FG signal 24 (see FIG. 3B) is obtained. More specifically, the cycle of the FG signal is a cycle that is inversely proportional to the rotational speed of the outer rotor.
  • FIG. 13 shows the wavelength spectrum of the light emitting diode.
  • the broken line is a wavelength spectrum at a low temperature.
  • the solid line is the wavelength spectrum at high temperature.
  • FIG. 2 shows the configuration of the microcomputer 21.
  • the microcomputer 21 instructs the brushless motor 23 to start rotation driving via the motor driving unit 25 in step S1.
  • step S2 When the generation of the origin signal 22 is detected in step S2 (timing T1 in FIG. 3A), counting of the FG signal 24 is started in step S3. In step S4, when it is detected that the count value of the FG signal 24 has reached the specified value, the light source 112 is switched to the lighting state via the light source driving unit 26 (timing T2 in FIG. 3C).
  • the light source 112 is turned on and the rib 18b on the upper side of the first measurement spot 17a passes through the front position of the photodetector 113, the first measurement spot 17a passes, and then the rib 18b on the lower side of the first measurement spot 17a.
  • the detection signal of the photodetector 113 is captured via the A / D converter (analog / digital converter) 27 as shown in FIG.
  • the data of FIG. 3D is recorded in the memory 28 in association with the occasional count value of the FG signal 24 that started counting in step S3.
  • step S6 when it is detected that the predetermined time has elapsed or the count value of the FG signal 24 has reached a specified value, the light source 112 is turned off.
  • steps S4 to S6 are repeated for the second measurement spot 17b and the third measurement spot 17c as in the case of the first measurement spot 17a, and the second and third measurement spots 17b, 17b, Data is collected in the memory 28 until the data collection of 17c is completed.
  • the description of the signal processing will be continued by taking the case of the first measurement spot 17a as an example.
  • step S7 as shown in FIG. 3B, the timing T31 at which the level of the photodetector 113 becomes dark across the threshold A immediately after the origin signal 22 is specified. Further, the timing T32 at which the level of the photodetector 113 becomes brighter across the threshold A immediately after the origin signal 22 is specified, and the interval B1 between the timing T31 and T32 from the FG signal 24 is the known width of the first rib 18b. It is determined whether it is.
  • the timing T33 at which the level of the photodetector 113 becomes dark across the threshold A is specified. Further, the timing T34 at which the level of the photodetector 113 becomes brighter across the threshold A is specified, and it is determined from the FG signal 24 whether the interval B2 between the timings T33 and T34 is a known width of the second rib 18b. To do.
  • the interval C1 between the center TC1 at timings T31 and T32 and the center TC3 at timings T33 and T34. Is a known interval between the first and second ribs 18b. If this condition is satisfied, in step S8, the relative positions of the interval C1 and the first and second ribs 18b and the first measurement spot 17a defined by the physical arrangement of the analysis device 1 are determined.
  • step 9 From the distance D1 from the center TC1 of the timings T31 and T32 and the center of the first measurement spot 17a obtained from (ratio), or from the distance D2 from the center TC3 of the timings T33 and T34 to the center of the first measurement spot 17a. The position of the first measurement spot 17a is determined.
  • the detection value S of the photodetector 113 is read from the data collected in the memory 28 based on the determined position, and the component amount is calculated from the amount of transmitted light.
  • the first measurement spot 17a is programmed to repeatedly execute steps S2 to S8 a predetermined number of times, and even if the number of repetitions reaches the upper limit, the condition is satisfied. If not satisfied, a measurement error is output for the first measurement spot 17a.
  • the second and third measurement spots 17b and 17c are processed in the same manner as the first measurement spot 17a.
  • the rib 18b is provided on the analysis device as the position detection mark 18, the position immediately before and after the measurement spot is detected using the sensor that reads the measurement spot, and the target analysis signal is accurately obtained. Can be extracted.
  • the position of the measurement spot is approximated by counting the FG signal 24 and is calculated by analyzing the data including the position detection mark 18, components for position detection such as a high-resolution rotary encoder are provided. A relatively good measurement result can be obtained even if it is not provided separately.
  • FIG. 10 shows a second embodiment of the present invention.
  • the analysis device is provided with a rib 18b having a shape having an inclined surface 18a as the position detection mark 18, and when the rotation detection position immediately before and immediately after the measurement spot is reached, the light detector 112 detects the photo detector.
  • the output light incident on 113 is configured to be shielded by the inclined surface 18a acting as a reflecting surface
  • the shape of the rib 18b is changed as shown in FIG. A light shielding film 18c that is difficult to be formed is formed.
  • the input signal of each part of the signal processing device 120 is the same as in FIG. 3, and the position immediately before and after the measurement spot is detected using a sensor that reads the measurement spot.
  • the target analysis signal can be accurately extracted.
  • FIG. 11 shows a third embodiment of the present invention.
  • the inclined surface 18a acts as a reflection surface so that the detection light Ph emitted from the light source 112 does not enter the photodetector 113.
  • the detection light Ph emitted from the light source 112 as shown in FIG.
  • the inclined surface 18a acts as a refracting surface, and the detection light Ph emitted from the light source 112 does not enter the photodetector 113 at the position of the position detection mark 18. The rest is the same as in the first embodiment.
  • FIG. 12 shows a fourth embodiment of the present invention.
  • the position detection mark 18 is provided on both the upper side and the lower side of the measurement spot with respect to the direction of rotation, and the signal processing device 120 is connected to the trigger width B1 of the upper side position detection mark 18.
  • the analysis signal read between the position detection mark 18 on the upper side and the position detection mark 18 on the lower side is extracted from the above.
  • the upper and lower sides of the measurement spot are extracted. Even when the position detection mark 18 is provided on only one of them, a necessary analysis signal can be extracted from the analysis signals written in the memory 28.
  • FIG. 12 shows an input signal of the signal processing device 120 when the position detection mark 18 is provided only on the upper side of the measurement spot.
  • the signal processing device 120 measures the actual number of revolutions of the analyzing device when the received light data is acquired, and binarizes the received light data with the threshold value A. Then, it is confirmed whether the width B1 of the light reception data of the position detection mark 18 is within the specified value. If the width B1 of the light reception data is within the specified value, it is recognized as the position detection mark 18.
  • the distance D1 distance from the center of the position detection mark to the center of the measurement spot
  • the specified rotation speed, and the sampling speed of the A / D converter 27 Using the actual number of revolutions of the analyzing device when the light reception data is actually acquired, the distance on the light reception data written in the memory 28 is recalculated, the position of the measurement spot is determined, and the necessary light reception data is obtained. Extract.
  • a specific calculation example is shown below.
  • the present invention can perform mixing and stirring of an analysis device used for component analysis of a liquid collected from a living organism or the like in a short time, maintaining analysis accuracy and contributing to improvement in analysis efficiency.

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Abstract

　分析用デバイス１の測定スポット１７ａ，１７ｂ，１７ｃの直前または直後の回転検出位置に到達したときに光源１２からセンサ１１３に入射する出力光を遮る反射面，屈折面あるいは遮光面の何れかを有する位置検出マーク１８を設け、測定スポット１７ａ，１７ｂ，１７ｃを読み取るセンサ１１３の出力信号をメモリ２８に蓄積して、このメモリ２８に蓄積した受光データから測定スポット１７ａ，１７ｂ，１７ｃの位置を判定して目的の分析信号だけを抽出することによって、測定スポットの数が増えても部品を追加することなく各測定スポットを読みとれる。

Description

分析装置
　本発明は、生物などから採取した試料液が入った分析用デバイスを、遠心力によって測定スポットに向かって移送して分析する分析装置に関する。
　従来、生物などから採取した液体を分析する方法として、液体流路を形成した分析用デバイスを用いて分析する方法が知られている。分析用デバイスは、回転装置を使って流体の制御をすることが可能であり、遠心力を利用して、試料液の希釈、溶液の計量、固体成分の分離、分離された流体の移送分配、溶液と試薬の混合等を行うことができるため、種々の生物化学的な分析を行うことが可能である。
　遠心力を利用して溶液を移送する特許文献１に記載の分析用デバイス５０は、図１４に示すように注入口５１からピペットなどの挿入器具によって検体としての試料液を計量室５２へ注入し、計量室５２の毛細管力で試料液を保持した後、分析用デバイスの回転によって、試料液を分離室５３へ移送するように構成されている。このような遠心力を送液の動力源とする分析用デバイスは、円盤形状にすることで送液制御を行うためのマイクロチャネルを放射状に配置でき、無駄な面積が発生しないため好ましい形状として用いられる。
　試料液と希釈液の混合攪拌は、この分析用デバイス５０をセットしたターンテーブルを、同一回転方向に加減速あるいは正転、逆転することで行っている。また、測定スポットに移送された試料液と希釈液の混合液にアクセスして分析信号を読み出す測定位置検出手段は、光源と受光部とで構成されている。
　また、ターンテーブルに取り付けられたロータリーエンコーダによって検出されたり、分析用デバイスに設けられたトリガーマークを検出した信号に基づいて測定位置のタイミングであると判定して、前記光源を点灯させて前記受光部によって読み取っている。
特表平７－５００９１０号公報
　このような場合、前記測定スポットの読み取りを実施するセンサとは別に、前記分析用デバイスの原点位置を検出するセンサと、前記トリガーマークを検出するセンサの３つのセンサを使った構成が考えられる。または、前記分析用デバイスの原点と前記トリガーマークを同一円周上に配置し、両者の形状を明らかに異なるものにすることで、センサを共通化するといった構成も可能である。但し、この場合は両者の違いを分析用デバイスの回転中にリアルタイムに行う信号処理部分が必要である。また、前記トリガーマークの代わりにターンテーブルにロータリーエンコーダを取り付けた構成も考えられるが、分析用デバイスが小型の場合には、高分解能のものが必要となる。しかし、いずれの方法でも、前記測定スポットの読み取りを実施するセンサと前記測定スポットの位置を検出するセンサは別のセンサである。このため、各々のセンサの取り付け誤差や分析用デバイスと前記ターンテーブルの嵌合ガタによって、前記測定スポットの位置検出にずれが発生する。
　本発明は、前記従来の課題を解決するもので、センサの数または位置検出用の部品を追加しなくても確実な読み取り処理を実現できる分析装置及び位置検出方法を提供することを目的とする。
　本発明の分析装置は、試料液を遠心力によって測定スポットに向かって移送するマイクロチャネル構造を有する分析用デバイスと、セットされた前記分析用デバイスに回転を与える回転駆動手段と、セットされた前記分析用デバイスを挟んで対向して配置された光源とフォトディテクタとを設け、前記分析用デバイスの前記測定スポットを透過した出力光を前記フォトディテクタで検出するよう読み取り手段を構成するとともに、前記分析用デバイスには、前記測定スポットの直前または直後の回転検出位置に到達したときに前記光源から前記フォトディテクタに入射する出力光を遮る反射面，屈折面あるいは遮光面の何れかを有する位置検出マークを設け、前記読み取り手段には、前記回転駆動手段から得られる分析用デバイスの回転検出信号と前記フォトディテクタの検出信号に基づいて、前記分析用デバイスの前記測定スポットを透過したタイミングの前記出力光を抽出して前記試料液の成分を計算する信号処理装置を設けたことを特徴とする。
　また、前記分析用デバイスには、位置検出マークとは別に前記回転の方向の原点位置を示す原点位置マークを設け、前記信号処理装置を、前記原点位置マークと前記回転検出信号と前記原点位置マークと前記位置検出マークの位置読み取り信号とに基づいて前記分析信号中の所定のタイミングの信号を抽出して前記試料液の成分を計算するよう構成したことを特徴とする。
　また、前記位置検出マークを前記回転の方向に対して前記測定スポットの上手側と下手側に設け、前記信号処理装置を、第１の位置検出マークのトリガ幅と、第２の位置検出マークのトリガ幅と、前記第１の位置検出マークと前記第２の位置検出マークの間隔が許容範囲内の場合に、前記第１の位置検出マークと前記第２の位置検出マークの間で読み取った前記分析信号を抽出するよう構成したことを特徴とする。
　また、前記位置検出マークを前記回転の方向に対して前記測定スポットの上手側と下手側の一方に設け、前記信号処理装置を、位置検出マークのトリガ幅と前記回転検出信号とに基づいて前記測定スポットの位置を判定して前記分析信号を抽出するよう構成したことを特徴とする。
　本発明の分析装置の位置検出方法は、試料液を遠心力によって測定スポットに向かって移送するマイクロチャネル構造を有する分析用デバイスと、セットされた前記分析用デバイスに回転を与える回転駆動手段と、セットされた前記分析用デバイスを挟んで対向して配置された光源とフォトディテクタとを設け、前記分析用デバイスの前記測定スポットを透過した出力光を前記フォトディテクタで検出するよう読み取り手段を構成するとともに、前記分析用デバイスには、前記測定スポットの直前または直後の回転検出位置に到達したときに前記光源から前記フォトディテクタに入射する出力光を遮る反射面，屈折面あるいは遮光面の何れかを有する位置検出マークを設け、前記読み取り手段には、前記回転駆動手段から得られる分析用デバイスの回転検出信号と前記フォトディテクタの検出信号に基づいて、前記分析用デバイスの前記測定スポットを透過したタイミングの前記出力光を抽出して前記試料液の成分を計算する信号処理装置を設けた分析装置において、前記回転駆動手段により前記分析用デバイスを回転させ、前記原点位置マークから前記回転検出信号をカウントし、所定の数に達した時点で前記光源を点灯させ、前記フォトディテクタで前記分析用デバイスを透過した出力光を検出し、前記光源を点灯させてから所定の時間が経過若しくは前記回転検出信号が所定の数に達したら前記光源を消灯させ、前記検出した信号から前記位置検出マークを抽出し、前記抽出した位置検出マークと、予め記憶されていた前記位置検出マークと前記測定スポットの位置関係の情報から前記測定スポット位置を特定することを特徴とする。
　また、前記抽出した位置検出マークと、前記回転検出信号から得られる前記分析用デバイスの回転数と、予め記憶されていた前記位置検出マークと前記測定スポットの位置関係の情報から前記測定スポット位置を特定することを特徴とする。
　この構成によれば、分析用デバイスの測定スポットを透過した出力光をフォトディテクタで検出するよう読み取り手段を構成するとともに、分析用デバイスには、測定スポットの直前または直後の回転検出位置に到達したときに光源から前記フォトディテクタに入射する出力光を遮る反射面，屈折面あるいは遮光面の何れかを有する位置検出マークを設けたため、測定スポットを読み取るセンサの出力信号から測定スポットの位置を判定して、目的の分析信号を的確に抽出できる。
本発明の実施の形態１の分析装置における分析用デバイスとその周辺の概略平面図と信号処理装置の構成図 同実施の形態のマイクロコンピュータのフローチャート図 同実施の形態のタイミング図 同実施の形態の分析装置のドアを開放した状態の斜視図 分析用デバイスを分析装置にセットした状態の要部断面図 同実施の形態の分析装置のブロック図 同実施の形態の分析用デバイスの保護キャップを閉じた状態の外観斜視図 同実施の形態の分析用デバイスの保護キャップを開いた状態の外観斜視図 同実施の形態の分析用デバイスの分解斜視図 同実施の形態の図７ＡのＡ－Ａ断面図 同実施の形態の図７ＡのＢ－Ｂ断面図 同実施の形態の図７ＡのＣ－Ｃ断面図 同実施の形態の図７ＡのＤ－Ｄ断面図 実施の形態２の分析用デバイスの要部断面図 実施の形態３の分析用デバイスの要部断面図 実施の形態４のタイミング図 実施の形態１の光源としての発光ダイオードのスペクトル図 特許文献１の分析用デバイスの一部切り欠き斜視図
　以下、本発明の分析装置の各実施の形態を図１～図１３に基づいて説明する。
　　（実施の形態１）
　図１～図９Ａ，図９Ｂ，図９Ｃ，図９Ｄと図１３は本発明の実施の形態１を示す。
　図７Ａ，図７Ｂ～図９Ａ，図９Ｂ，図９Ｃ，図９Ｄは分析用デバイスを示す。
　図７Ａ，図７Ｂは分析用デバイス１の保護キャップ２を閉じた状態と開いた状態を示している。図８は図７Ａにおける下側を上に向けた状態で分解した状態を示す。図９Ａは図７ＡのＡ－Ａ断面図，図９Ｂは図７ＡのＢ－Ｂ断面図，図９Ｃは図７ＡのＣ－Ｃ断面図，図９Ｄは図７ＡのＤ－Ｄ断面図である。
　図７Ａ，図７Ｂと図８に示すこの分析用デバイス１は、微細な凹凸形状を表面に有するマイクロチャネル構造が片面に形成されたベース基板３と、ベース基板３の表面を覆うカバー基板４と、希釈液を保持している希釈液容器５と、試料液飛散防止用の保護キャップ２とを合わせた４つの部品で構成されている。
　ベース基板３とカバー基板４は、希釈液容器５などを内部にセットした状態で接合され、この接合されたものに保護キャップ２が取り付けられている。希釈液容器５の開口５ａは、希釈液を入れた後にアルミ箔（図示せず）によって封止されている。
　ベース基板３の上面に形成されている数個の凹部の開口をカバー基板４で覆うことによって、複数の測定スポット１７ａ，１７ｂ，１７ｃとその間を接続するマイクロチャネル構造の流路などが形成されている。
　この分析用デバイス１を使用した分析工程の概要は、希釈液が予めセットされた分析用デバイス１の注入口６に試料液を点着し、保護キャップ２を閉じることによって希釈液容器５が移動して図９Ｂに示すように開口５ａの前記アルミ箔が突起１４によって破られて希釈液が流れ出す。この流れ出した試料液を前記希釈液で希釈した後に測定しようとするものである。
　図４は分析装置１００のドア１０３を開放した状態を示し、ターンテーブル１０１にこの分析用デバイス１をセットしてドア１０３を閉じた状態を図５に示す。
　分析装置１００のターンテーブル１０１の上面には溝１０２が形成されており、分析用デバイス１をターンテーブル１０１にセットした状態では分析用デバイス１のカバー基板４と保護キャップ２に形成された回転支持部１５，１６が溝１０２に係合してこれを収容している。
　ターンテーブル１０１に分析用デバイス１をセットして、ターンテーブル１０１を回転させる前に分析装置のドア１０３を閉じると、セットされた分析用デバイス１は、ドア１０３の側に設けられた可動片１０４によって、ターンテーブル１０１の回転軸心上の位置がバネ１０５の付勢力でターンテーブル１０１の側に押さえられて、分析用デバイス１は、回転駆動手段１０６によって回転駆動されるターンテーブル１０１と一体に回転する。１０７はターンテーブル１０１の回転中の軸心を示している。
　図６は分析装置１００の構成を示す。
　この分析装置１００は、ターンテーブル１０１を回転させるための回転駆動手段１０６と、分析用デバイス１内の溶液を光学的に測定するための光学測定手段１０８と、ターンテーブル１０１の回転速度や回転方向および光学測定手段の測定タイミングなどを制御する制御手段１０９と、光学測定手段１０８によって得られた信号を処理し測定結果を演算するための演算部１１０と、演算部１１０で得られた結果を表示するための表示部１１１とで構成されている。
　回転駆動手段１０６は、ターンテーブル１０１を介して分析用デバイス１を回転軸心１０７の回りに任意の方向に所定の回転速度で回転させるだけではなく、所定の停止位置で回転軸心１０７を中心に所定の振幅範囲、周期で左右に往復運動をさせて分析用デバイス１を揺動させることができるように構成されている。
　光学測定手段１０８には、分析用デバイス１の測定スポットに検出光を照射するための光源１１２と、測定スポットにアクセスして信号を読み取る読み取り手段として分析用デバイス１を通過した透過光の光量を検出するフォトディテクタ１１３とを備えている。
　分析用デバイス１をターンテーブル１０１によって回転駆動して、注入口６から内部に取り込んだ試料液を、注入口６よりも内周にある前記回転軸心１０７を中心に分析用デバイス１を回転させて発生する遠心力と、分析用デバイス１内に設けられた毛細管流路の毛細管力を用いて、分析用デバイス１の内部で溶液を移送していくよう構成されている。
　図１～図３は図６における回転駆動手段１０６と制御手段１０９と演算部１１０および表示部１１１とをマイクロコンピュータで実現した信号処理装置１２０を示している。
　この分析装置１００の分析用デバイス１では、第１～第３の測定スポット１７ａ，１７ｂ，１７ｃは分析用デバイス１の同一の半径上に形成されている。この第１～第３の測定スポット１７ａ，１７ｂ，１７ｃの上手側と下手側にはそれぞれ位置検出マーク１８が設けられている。位置検出マーク１８は、図９Ａ，図９Ｂ，図９Ｃに示すように光源１１２から出射した検出光Ｐｈがフォトディテクタ１１３へ入射しないように分析用デバイス１の外周へ向かって全反射させる傾斜面１８ａを有するリブ１８ｂで構成されている。
　なお、図７Ａにおいて軸心１０７に対して測定スポット１７ｂ，１７ｃと点対称の位置に設けられた突部１７ｂｂ，１７ｃｃは、分析用デバイス１の回転のバランスを取るためのバランスウェイトとしてベース基板３に形成されている。
　この分析装置１００ではセットした分析用デバイス１の絶対位置を検出するために原点センサ１９が設けられている。この原点センサ１９は、図７Ａ，図７Ｂに示すように分析用デバイス１に形成されている貫通孔の原点位置マーク２０を検出したタイミングにマイクロコンピュータ２１に原点信号２２を出力する。
　なお、図１，図５においてターンテーブル１０１を回転駆動するブラシレスモータ２３は、複数のステータコイルと、アウターロータと、ステータ側に設けられ前方を通過する前記アウターロータの着磁状態を検出するマグネットダイオードと、前記マグネットダイオードの検出に基づいて前記複数のステータコイルへの通電を切り換えて前記アウターロータを回転駆動する通電切換部を有しており、前記マグネットダイオードの出力からはアウターロータの回転に同期したＦＧ信号２４（図３（ｂ）参照）が得られる。さらに詳しくは、ＦＧ信号の周期は、アウターロータの回転速度に反比例した周期である。
　図１３は発光ダイオードの波長スペクトルを示す。
　発光ダイオードは長寿命で低消費電力、小型で安価なため、近年様々な光源として使用されている。図１３において破線は低温時の波長スペクトルである。実線が高温時の波長スペクトルである。このように発光ダイオードを測定用光源に使用した場合、温度によって波長スペクトルが変化するため、試料の濃度と試料の吸収するスペクトルに変化がなくてもフォトディテクタ１１３で受光する光量が変化する。すなわち、光源１１２に発光ダイオードを使用した場合、常時点灯させておくと発光の熱によって発光ダイオード自身の温度が上昇して波長が変化するため、パルス点灯させて発光ダイオード自身の発熱を抑える制御が必要である。
　図２はマイクロコンピュータ２１の構成を示す。
　マイクロコンピュータ２１は、ステップＳ１でモータ駆動部２５を介してブラシレスモータ２３に回転駆動の開始を指示する。
　ステップＳ２で原点信号２２の発生を検出（図３（ａ）のタイミングＴ１）すると、ステップＳ３ではＦＧ信号２４の計数を開始する。そしてステップＳ４では、ＦＧ信号２４の計数値が規定値になったことを検出すると、光源駆動部２６を介して光源１１２を点灯状態に切り換える（図３（ｃ）のタイミングＴ２）。
　光源１１２が点灯しフォトディテクタ１１３の前方位置を第１の測定スポット１７ａの上手側のリブ１８ｂが通過し、第１の測定スポット１７ａが通過し、次いで第１の測定スポット１７ａの下手側のリブ１８ｂが通過すると、ステップＳ５では、フォトディテクタ１１３の検出信号は、Ａ／Ｄ変換部（アナログ／デジタル変換部）２７を介して図３（ｄ）に示すように取り込まれる。この図３（ｄ）のデータはステップＳ３で計数を開始したＦＧ信号２４の時々の計数値と対応づけてメモリ２８に記録される。
　ステップＳ６では、所定時間が経過またはＦＧ信号２４の計数値が規定値になったことを検出すると、光源１１２を消灯させる。
　実際には、第２の測定スポット１７ｂ，第３の測定スポット１７ｃについても第１の測定スポット１７ａの場合と同様にステップＳ４～Ｓ６を繰り返し実行して、第２，第３の測定スポット１７ｂ，１７ｃのデータ収集が完了するまでデータをメモリ２８に収集するが、ここでは第１の測定スポット１７ａの場合を例に挙げて信号処理の説明を続ける。
　ステップＳ７では、図３（ｂ）に示すように原点信号２２の直後にフォトディテクタ１１３のレベルが閾値Ａを横切って暗くなったタイミングＴ３１を特定する。また、原点信号２２の直後にフォトディテクタ１１３のレベルが閾値Ａを横切って明るくなったタイミングＴ３２を特定して、ＦＧ信号２４とからタイミングＴ３１とＴ３２の間隔Ｂ１が、最初のリブ１８ｂの既知の幅であるかを判定する。
　また、次いでフォトディテクタ１１３のレベルが閾値Ａを横切って暗くなったタイミングＴ３３を特定する。また、フォトディテクタ１１３のレベルが閾値Ａを横切って明るくなったタイミングＴ３４を特定して、ＦＧ信号２４とからタイミングＴ３３とＴ３４の間隔Ｂ２が、２番目のリブ１８ｂの既知の幅であるかを判定する。
　最初のリブ１８ｂの既知の幅であってさらに２番目のリブ１８ｂの既知の幅であると判定した場合には、タイミングＴ３１とＴ３２のセンターＴＣ１と、タイミングＴ３３とＴ３４のセンターＴＣ３との間隔Ｃ１が、１番目と２番目のリブ１８ｂの既知の間隔であるのかを判定する。この条件を満足した場合には、ステップＳ８において、間隔Ｃ１と、分析用デバイス１の物理的な配置から規定される第１番目と２番目のリブ１８ｂ，第１の測定スポット１７ａとの相対位置（比率）から求められるタイミングＴ３１とＴ３２のセンターＴＣ１から第１の測定スポット１７ａの中心までの距離Ｄ１から、またはタイミングＴ３３とＴ３４のセンターＴＣ３から第１の測定スポット１７ａの中心までの距離Ｄ２から、第１の測定スポット１７ａの位置を割り出す。ステップ９では、割り出した位置に基づいてメモリ２８に収集済みのデータからフォトディテクタ１１３の検出値Ｓを読み出して、透過光の量から成分量を計算する。
　ステップＳ８において条件が満足しなかった場合には、第１の測定スポット１７ａについて所定回数だけステップＳ２～ステップＳ８を繰り返し実行するようにプログラムされており、繰り返し回数が上限値になっても条件を満足しない場合には、第１の測定スポット１７ａについて測定エラーを出力する。
　第２，第３の測定スポット１７ｂ，１７ｃについても第１の測定スポット１７ａと同様に処理される。
　このように、位置検出マーク１８として分析用デバイスにリブ１８ｂを設けたので、測定スポットを読み取るセンサを利用して測定スポットの直前位置と直後位置とを検出して、目的の分析信号を的確に抽出できる。
　さらに、測定スポットの位置をＦＧ信号２４を計数することで概算し、位置検出マーク１８を含むデータを分析することで精算するように構成したため、高分解能のロータリーエンコーダ等の位置検出用の部品を別途に設けなくても比較的良好な測定結果を得ることが出来る。
　　（実施の形態２）
　図１０は本発明の実施の形態２を示す。
　実施の形態１では、分析用デバイスに位置検出マーク１８として分析用デバイスに傾斜面１８ａを有する形状のリブ１８ｂを設け、測定スポットの直前、直後の回転検出位置に到達したときに光源１１２からフォトディテクタ１１３に入射する出力光を反射面として作用する傾斜面１８ａによって遮るように構成したが、この実施の形態２では図１０に示すようにリブ１８ｂの形状を変更すると共に、その端面に光が透過しにくい遮光膜１８ｃが形成されている。
　このように構成した場合であっても、信号処理装置１２０の各部の入力信号は図３と同じであって、測定スポットを読み取るセンサを利用して測定スポットの直前位置と直後位置とを検出して、目的の分析信号を的確に抽出できる。
　　（実施の形態３）
　図１１は本発明の実施の形態３を示す。
  実施の形態１では、光源１１２から出射した検出光Ｐｈがフォトディテクタ１１３へ入射しないよう傾斜面１８ａが反射面として作用したが、図１１に示すように光源１１２から出射した検出光Ｐｈがベース基板３の側からリブ１８ｂに入射する場合には、傾斜面１８ａが屈折面として作用して、位置検出マーク１８の位置では光源１１２から出射した検出光Ｐｈがフォトディテクタ１１３へ入射しない。その他は実施の形態１と同じである。
　　（実施の形態４）
　図１２は本発明の実施の形態４を示す。
　上記の各実施の形態では、位置検出マーク１８を回転の方向に対して測定スポットの上手側と下手側の両方に設け、信号処理装置１２０を、上手側の位置検出マーク１８のトリガ幅Ｂ１と、下手側の位置検出マーク１８のトリガ幅Ｂ２と、上手側の位置検出マーク１８と下手側の位置検出マーク１８の間隔Ｃ１が許容範囲内の場合に、メモリ２８に書き込まれている前記分析信号の内から、上手側の位置検出マーク１８と下手側の位置検出マーク１８の間で読み取った前記分析信号を抽出するよう構成したが、この実施の形態４では、測定スポットの上手側と下手側の一方だけに位置検出マーク１８を設けた場合であっても、メモリ２８に書き込まれている前記分析信号の内から、必要な分析信号を抽出することもできる。
　ここでは測定スポットの上手側にだけ位置検出マーク１８を設けた場合の信号処理装置１２０の入力信号を図１２に示す。この場合、信号処理装置１２０では、受光データ取得時の分析用デバイスの実回転数を測定し、受光データを前記閾値Ａで二値化する。そして位置検出マーク１８の受光データの幅Ｂ１が規定値内か確認し、受光データの幅Ｂ１が規定値内であれば、それを位置検出マーク１８と認識する。分析用デバイスの物理的な配置と規定回転数およびＡ／Ｄ変換部２７のサンプリング速度から予め求められる測定スポットまでの距離Ｄ１（位置検出マークの中心から測定スポットの中心までの距離）に対して、実際に受光データを取得したときの分析用デバイスの実回転数を用いて、メモリ２８に書き込まれている受光データ上の距離を再計算し、測定スポットの位置を割り出して必要な受光データを抽出する。具体的な計算例を下記に示す。
　ここでは、位置検出マーク１８の中心と測定スポットの中心との角度が３．６°、規定回転数が１５００ｒｐｍ、Ａ／Ｄ変換部２７のサンプリング速度が１ＭＳＰＳである時、前記距離Ｄ１は、
　（（６０〔秒〕÷１５００〔ｒｐｍ〕×３．６〔ｄｅｇ〕）／３６０〔ｄｅｇ〕)×１Ｍ〔Ｓａｍｐｌｅ〕
　＝４００〔Ｓａｍｐｌｅ〕
である。受光データを取得したときの分析用デバイスの実回転数２０００ｒｐｍとすると、信号処理装置１２０に予め格納されている。実際の測定スポット距離Ｄ１は、
　　４００〔Ｓａｍｐｌｅ〕×１５００〔ｒｐｍ〕÷２０００〔ｒｐｍ〕
　＝３００〔Ｓａｍｐｌｅ〕
となる。
　本発明は、生物などから採取した液体の成分分析に使用する分析用デバイスの混合攪拌を短時間で行うことができ、分析精度を維持して分析効率の向上に寄与する。

Claims (6)

  1. 　試料液を遠心力によって測定スポットに向かって移送するマイクロチャネル構造を有する分析用デバイスと、
    　セットされた前記分析用デバイスに回転を与える回転駆動手段と、
    　セットされた前記分析用デバイスを挟んで対向して配置された光源とフォトディテクタとを設け、前記分析用デバイスの前記測定スポットを透過した出力光を前記フォトディテクタで検出するよう読み取り手段を構成するとともに、
    　前記分析用デバイスには、前記測定スポットの直前または直後の回転検出位置に到達したときに前記光源から前記フォトディテクタに入射する出力光を遮る反射面，屈折面あるいは遮光面の何れかを有する位置検出マークを設け、
    　前記読み取り手段には、
    　前記回転駆動手段から得られる分析用デバイスの回転検出信号と前記フォトディテクタの検出信号に基づいて、前記分析用デバイスの前記測定スポットを透過したタイミングの前記出力光を抽出して前記試料液の成分を計算する信号処理装置を設けた
    分析装置。
  2. 　前記分析用デバイスには、位置検出マークとは別に前記回転の方向の原点位置を示す原点位置マークを設け、
    　前記信号処理装置を、前記原点位置マークと前記回転検出信号と前記位置検出マークの位置読み取り信号とに基づいて前記分析信号中の所定のタイミングの信号を抽出して前記試料液の成分を計算するよう構成した
    請求項１記載の分析装置。
  3. 　前記位置検出マークを前記回転の方向に対して前記測定スポットの上手側と下手側に設け、
    　前記信号処理装置を、
    　第１の位置検出マークのトリガ幅と、
    　第２の位置検出マークのトリガ幅と、
    　前記第１の位置検出マークと前記第２の位置検出マークの間隔
    が許容範囲内の場合に、前記第１の位置検出マークと前記第２の位置検出マークの間で読み取った前記分析信号を抽出するよう構成した
    請求項１記載の分析装置。
  4. 　前記位置検出マークを前記回転の方向に対して前記測定スポットの上手側と下手側の一方に設け、
    　前記信号処理装置を、
    　位置検出マークのトリガ幅と前記回転検出信号とに基づいて前記測定スポットの位置を判定して前記分析信号を抽出するよう構成した
    請求項１記載の分析装置。
  5. 　試料液を遠心力によって測定スポットに向かって移送するマイクロチャネル構造を有する分析用デバイスと、セットされた前記分析用デバイスに回転を与える回転駆動手段と、セットされた前記分析用デバイスを挟んで対向して配置された光源とフォトディテクタとを設け、前記分析用デバイスの前記測定スポットを透過した出力光を前記フォトディテクタで検出するよう読み取り手段を構成するとともに、前記分析用デバイスには、前記測定スポットの直前または直後の回転検出位置に到達したときに前記光源から前記フォトディテクタに入射する出力光を遮る反射面，屈折面あるいは遮光面の何れかを有する位置検出マークを設け、前記読み取り手段には、前記回転駆動手段から得られる分析用デバイスの回転検出信号と前記フォトディテクタの検出信号に基づいて、前記分析用デバイスの前記測定スポットを透過したタイミングの前記出力光を抽出して前記試料液の成分を計算する信号処理装置を設けた分析装置において、
    　前記回転駆動手段により前記分析用デバイスを回転させ、前記原点位置マークから前記回転検出信号をカウントし、所定の数に達した時点で前記光源を点灯させ、前記フォトディテクタで前記分析用デバイスを透過した出力光を検出し、前記光源を点灯させてから所定の時間が経過若しくは前記回転検出信号が所定の数に達したら前記光源を消灯させ、前記検出した信号から前記位置検出マークを抽出し、前記抽出した位置検出マークと、予め記憶されていた前記位置検出マークと前記測定スポットの位置関係の情報から前記測定スポット位置を特定する
    分析装置の位置検出方法。
  6. 　前記抽出した位置検出マークと、前記回転検出信号から得られる前記分析用デバイスの回転数と、予め記憶されていた前記位置検出マークと前記測定スポットの位置関係の情報から前記測定スポット位置を特定する
    請求項５記載の分析装置の位置検出方法。
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