WO2022054700A1 - 血液検査装置及び血液検査方法 - Google Patents

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blood
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plasma
blood test
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学 渡慶次
雄士 小松
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ニプロ株式会社
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    • G—PHYSICS
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    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/487—Physical analysis of biological material of liquid biological material
    • G01N33/49—Blood

Definitions

  • the present invention relates to a blood test device and a blood test method.
  • the voltage application unit In this plasma fractionation technique, the voltage application unit generates a negative electrophoretic force by applying a high frequency voltage (2 MHz) between each drive electrode and the upper electrode. This creates an electric field in the space between the upper and lower electrodes that impedes the movement of the blood sample containing red blood cells. After that, the voltage application unit generates an EWOD force by applying a low frequency voltage (1 MHz) between the reservoir electrode and the upper electrode. This maintains the shape of the blood sample. After the plasma droplets in the blood sample move to the second drive electrode, the application of the high frequency voltage to the first drive electrode by the voltage application unit is stopped, so that the plasma droplets are located on the second drive electrode. ..
  • An object of the present invention is to provide a blood test apparatus and a blood test method capable of easily performing a blood test using whole blood without the need for pretreatment such as centrifugation when performing a test using blood as a sample. To provide.
  • the blood test device is a blood test device capable of separating blood cell components and plasma components from whole blood, and is a bottom plate and a top arranged above the bottom plate.
  • It is provided on an electrode and includes at least one detector capable of detecting a measurement substance in blood, and the lower electrode is arranged so as to be spaced apart from a reservoir electrode on which a blood sample is arranged.
  • a plurality of provided drive electrodes are included, and the voltage application unit can apply a low frequency voltage between the reservoir electrode and the upper electrode, and also has a low frequency voltage between each drive electrode and the upper electrode.
  • a high frequency voltage can be selectively applied, and the at least one detection unit is arranged on the drive electrode.
  • the substance to be measured is a component contained in blood, and refers to a substance conventionally used as a measurement item of a blood test.
  • Various substances such as the above-mentioned metal ions such as lithium and zinc, lipids such as HDL and LDL and chylomicrons, and AST, ALT, and C-reactive protein (CRP) can be mentioned.
  • a blood cell component and a plasma component can be separated from each other by using the blood test device, and a blood test method for detecting a measurement substance contained in a blood sample.
  • the reservoir is obtained by applying a low frequency voltage between the reservoir electrode and the upper electrode and selectively applying a high frequency voltage and a low frequency voltage between the plurality of drive electrodes and the upper electrode.
  • the separation step of separating plasma droplets from the blood sample arranged on the electrode and the movement of the plasma droplets separated in the separation step to the at least one detection unit provided on the drive electrode are described above. It comprises a detection step of detecting a measurement substance contained in plasma.
  • a blood test device and a blood test method capable of easily performing a blood test using whole blood without the need for pretreatment such as centrifugation when performing a test using blood as a sample. Can be provided.
  • FIG. 1 shows schematically the blood test apparatus of one Embodiment of this invention. It is sectional drawing which shows roughly the process of separating plasma from a blood sample. It is sectional drawing which shows roughly the process of separating plasma from a blood sample. It is sectional drawing which shows roughly the process of separating plasma from a blood sample. It is sectional drawing which shows roughly the process of separating plasma from a blood sample. It is a graph which shows the analysis result by the blood test apparatus shown in FIG. 1 and the measurement result by a microplate reader. It is a graph which shows the analysis result by the blood test apparatus shown in FIG. 1, and the measurement result of the plasma obtained by centrifuging the blood sample by the conventional method.
  • Espa LiII (Nipro Co., Ltd.)
  • tetraphenylporphyrin can be used as a measuring reagent.
  • Espa ZnII (Nipro Co., Ltd.)
  • Espa TP (Nipro Co., Ltd.)
  • Espa UA-FS (Nipro Co., Ltd.)
  • Espa UN Liquid (Nipro Co., Ltd.)” as a reagent for measuring urea nitrogen "Nipro Co., Ltd.”
  • Espa CRE Liquid II (Nipro Co., Ltd.)” as a reagent for measuring creatinine
  • Espa CRE Liquid II (Nipro Co., Ltd.)
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a blood test apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a step of separating plasma from a blood sample.
  • the blood test apparatus 1 includes a bottom plate 100, a top plate 200, a lower electrode 300, an upper electrode 400 (see FIG. 2), and a voltage application unit 500 (FIG. 2). (See) and at least one detector 600.
  • the blood test device 1 includes a plurality of detection units 600.
  • the upper electrode 400 and the voltage application unit 500 are not shown.
  • the bottom plate 100 is made of, for example, a glass substrate.
  • the top plate 200 is arranged above the bottom plate 100.
  • the top plate 200 is made of, for example, a glass substrate.
  • the gap between the top plate 200 and the bottom plate 100 is set to, for example, 50 ⁇ m.
  • the lower electrode 300 is provided on the upper surface of the bottom plate.
  • the lower electrode 300 is made of, for example, a transparent electrode film (ITO).
  • ITO transparent electrode film
  • the lower electrode 300 has a reservoir electrode 310 and a plurality of drive electrodes 320.
  • a blood sample S is arranged on the reservoir electrode 310.
  • the reservoir electrode 310 is formed in a rectangular shape.
  • a dot pattern is attached to the blood sample S, and in FIGS. 2 to 4, the red blood cells R in the blood sample S are shaded.
  • the plurality of drive electrodes 320 are provided so as to be arranged at intervals from each other. Each drive electrode 320 is formed in a rectangular shape. The outer shape of each drive electrode 320 is smaller than the outer shape of the reservoir electrode 310. The size of each drive electrode 320 is set to, for example, 1 mm 2 .
  • the plurality of drive electrodes 320 include a plurality of connecting electrodes 322 and a plurality of branch electrodes 324.
  • the plurality of connecting electrodes 322 are arranged so as to be continuously arranged from a position adjacent to the reservoir electrode 310.
  • the plurality of connecting electrodes 322 are arranged so as to be arranged in a straight line.
  • the arrangement of the plurality of connecting electrodes 322 is not limited to a straight line, and as long as they are arranged continuously, even if they are branched to the left or right or in a cross, two or more branched electrodes become one straight line again. You can also meet like this.
  • Each branch electrode 324 is branched from the connecting electrode 322.
  • the plurality of branch electrodes 324 are arranged at positions separated from each other in the arrangement direction of the plurality of connecting electrodes 322. Note that FIG. 1 shows five branch electrodes 324.
  • a coating layer 302 made of parylene C is provided on the surface of the lower electrode 300.
  • a resist layer 304 made of SU-8 is provided on the coating layer 302, and a coating layer 306 made of polytetrafluoroethylene is provided on the resist layer 304.
  • the upper electrode 400 is provided on the lower surface of the top plate 200.
  • the upper electrode 400 is made of, for example, a transparent electrode film (ITO).
  • a coating layer 402 made of polytetrafluoroethylene is provided on the surface of the upper electrode 400.
  • the voltage application unit 500 can apply a voltage between the lower electrode 300 and the upper electrode 400.
  • the voltage application unit 500 can apply a low frequency voltage (for example, 1 MHz) between the reservoir electrode 310 and the upper electrode 400, and also has a low frequency voltage and a high frequency voltage (for example, 1.5 MHz) between each drive electrode 320 and the upper electrode 400. ⁇ 2MHz) can be applied selectively.
  • the frequency range of the high frequency voltage will be described.
  • plasma separation at frequencies of 100 kHz to 2 MHz was investigated and tested because it causes hemolysis.
  • frequencies of 100 kHz to 900 kHz erythrocytes and plasma move simultaneously on the drive electrode 320, resulting in blood. Separation of plasma from sample S was difficult.
  • erythrocytes moved away from the drive electrode 320 due to the non-uniform strong electric field generated on the drive electrode 320, and plasma was guided onto the drive electrode 320.
  • the detection unit 600 can detect the measurement substance contained in the blood sample S.
  • the detection unit 600 is arranged on the branch electrode 324.
  • the detection unit 600 is manufactured, for example, by impregnating a filter paper with a measurement reagent of a measurement substance and then drying the measurement reagent.
  • the diameter of the detection unit 600 is set to, for example, 2 mm.
  • the detection unit 600 can also detect metal ions (lithium ion or zinc ion) as a measuring substance.
  • metal ions lithium ion or zinc ion
  • F28 tetraphenylporphyrin is preferably used as the measuring reagent.
  • This blood test method includes a separation step and a detection step.
  • this test method is preferably performed in, for example, a 2 cSt silicon oil environment.
  • a low frequency voltage is applied between the reservoir electrode 310 and the upper electrode 400, and a high frequency voltage and a low frequency voltage are selectively applied between the plurality of drive electrodes 320 and the upper electrode 400.
  • a low frequency voltage VLF is applied between the reservoir electrode 310 in which the blood sample S is arranged and the upper electrode 400.
  • the high frequency voltage VHF is applied to the first connecting electrode 322a adjacent to the reservoir electrode 310 and the second connecting electrode 322b adjacent to the first connecting electrode 322a among the plurality of connecting electrodes 322.
  • an electric field E that hinders the movement of the blood sample S is generated in the space between the connecting electrodes 322a and 322b and the upper electrode 400.
  • the application of the high frequency voltage VHF to the first connecting electrode 322a is stopped, and the second connecting electrode 322b and the upper electrode are stopped.
  • the high frequency voltage VHF is applied only between 400.
  • the plasma droplet P is separated from the blood sample S arranged on the reservoir electrode 310.
  • the plasma droplet P separated in the separation step is moved to the detection unit 600 provided on the drive electrode 320. Specifically, the plasma droplet P is guided from the connecting electrode 322 to the branch electrode 324, so that the plasma droplet P reaches the detection unit 600 arranged on the branch electrode 324. As a result, the detection unit 600 detects the measurement substance contained in the plasma droplet P.
  • the detection unit 600 is provided on the drive electrode 320, the plasma droplet P separated from the blood sample S on the reservoir electrode 310 is driven. By moving to the detection unit 600 on the electrode 320, the measurement substance contained in the blood sample S can be easily detected.
  • Example 1 As blood sample S, human whole blood and a lithium standard solution of each concentration (0.0, 0.4, 0.8, 1.2, 1.6, 2.0 mM) are mixed at a volume ratio of 18: 1. (0.0, 0.4, 0.8, 1.2, 1.6, 2.0 mm lithium ion / 0.5% Pluronic (registered trademark) F-127) 5 ⁇ L prepared by the above was used.
  • the detection unit 600 was created as follows. That is, 350 ⁇ L of a lithium ion measuring reagent (0.168 mg / mL F28 tetraphenylporphyrin, Nipro Co., Ltd.) was moistened on a 200 ⁇ m thick, 4 cm 2 quantitative filter paper (Advantech No. 1), dried, and then circular with a diameter of 2 mm. It was made by punching.
  • a lithium ion measuring reagent 0.168 mg / mL F28 tetraphenylporphyrin, Nipro Co., Ltd.
  • the plasma droplets (0.2 ⁇ L) separated in the separation step were transported to the detection unit 600.
  • the detection of the lithium ion concentration by the detection unit 600 in this detection step was performed by image analysis of the magenta intensity of the entire detection unit 600.
  • the coefficient of determination (LOD) of the result of the image analysis was 0.26 mM
  • the coefficient of determination (LOD) of the measurement result by the microplate reader was 0.051 mM. From these results, it can be seen that the blood test apparatus 1 can rapidly detect lithium ions in blood in a trace amount of blood and accurately in the range of 0.4 to 1.2 mM required in clinical practice. Proven. Further, in the blood test method using the blood test device 1, the introduction of plasma droplets into all the detection units (paper devices) 600 was completed within 20 minutes.
  • Example 2 The plasma obtained by centrifuging the blood sample S used in the above-mentioned image analysis (Example 2) and the above-mentioned experimental example 1 is used by a conventional method (“Espa LiII (Nipro Co., Ltd.)”. Was compared with the result (comparative example) measured by the method used. As a result, as shown in FIG. 6, it was confirmed that the two were in good agreement.
  • a plurality of reservoir electrodes 310 may be provided on the bottom plate 100, a drive electrode 320 may be provided adjacent to each reservoir electrode 310, and a detection unit 600 may be provided on each drive electrode 320.
  • the blood test device is a blood test device that detects metal ions contained in blood, and is a bottom plate, a top plate arranged above the bottom plate, and the bottom plate.
  • a lower electrode provided on the upper surface, an upper electrode provided on the lower surface of the top plate, a voltage application portion capable of applying a voltage between the lower electrode and the upper electrode, and a voltage application portion provided on the lower electrode.
  • the lower electrode comprises at least one detector capable of detecting a measurement substance in blood, the lower electrode is a reservoir electrode on which a blood sample is arranged, and a plurality of drive electrodes provided so as to be spaced apart from each other.
  • the voltage application unit can apply a low frequency voltage between the reservoir electrode and the upper electrode, and can selectively select a low frequency voltage and a high frequency voltage between each drive electrode and the upper electrode.
  • the at least one detection unit is arranged on the drive electrode.
  • the detection unit is provided on the drive electrode, the plasma fractionated from the blood sample on the reservoir electrode is moved to the detection unit on the drive electrode to measure the substance contained in the blood sample. Can be easily detected.
  • the plurality of drive electrodes include a plurality of articulated electrodes arranged so as to be continuously arranged from a position adjacent to the reservoir electrode, and a plurality of branched electrodes each branched from the articulated electrode. It is preferable that at least one detection unit includes a plurality of detection units arranged on each branch electrode.
  • a plurality of inspection targets are used by using the same type of detection unit as a plurality of detection units to increase the number of inspections and improving the inspection accuracy, or by using different detection targets as the plurality of detection units. Can be inspected.
  • the at least one detection unit can detect a metal ion as the measurement substance.
  • a blood cell component and a plasma component can be separated from each other by using the blood test device, and a blood test method for detecting metal ions contained in a blood sample.
  • the reservoir is obtained by applying a low frequency voltage between the reservoir electrode and the upper electrode and selectively applying a high frequency voltage and a low frequency voltage between the plurality of drive electrodes and the upper electrode.
  • the separation step of separating plasma droplets from the blood sample arranged on the electrode and the movement of the plasma droplets separated in the separation step to the at least one detection unit provided on the drive electrode are described above. It comprises a detection step of detecting a measurement substance contained in plasma droplets.
  • Blood test device 100 bottom plate, 200 top plate, 300 lower electrode, 310 reservoir electrode, 320 drive electrode, 322 connecting electrode, 324 branch electrode, 400 upper electrode, 500 voltage application part, 600 detection part, S blood sample, P Plasma.

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Abstract

血液検査装置（１０）は、ボトムプレート（１００）と、トッププレート（２００）と、下部電極（３００）と、上部電極（４００）と、電圧印加部（５００）と、下部電極（３００）上に設けられており、血液中の測定物質を検出可能な少なくとも一つの検出部（６００）と、を備える。下部電極（３００）は、リザーバ電極（３１０）と、複数の駆動電極（３２０）と、を含む。電圧印加部（５００）は、リザーバ電極（３１０）及び上部電極（４００）間に低周波電圧を印加可能であるとともに、各駆動電極（３２０）及び上部電極（４００）間に低周波電圧と高周波電圧とを択一的に印加可能である。少なくとも一つの検出部（６００）は、駆動電極（３２０）上に配置されている。

Description

血液検査装置及び血液検査方法
　この発明は、血液検査装置及び血液検査方法に関する。
　従来、血液試料から血漿液滴を分離する技術が知られている。例えば、下記非特許文献１には、デジタルマイクロフルイディクス（ＤＭＦ）装置によって血液試料から血漿液滴を分離する技術が開示されている。デジタルマイクロフルイディクス装置は、ボトムプレートと、ボトムプレートと対向する位置に配置されたトッププレートと、ボトムプレートの上面に設けられた下部電極と、トッププレートの下面に設けられた上部電極と、下部電極及び上部電極間に高周波電圧及び低周波電圧を印加可能な電圧印加部と、を備えている。下部電極は、血液試料が配置されるリザーバ電極と、リザーバ電極に隣接する位置に設けられた第１駆動電極と、第１駆動電極に隣接する位置に設けられた第２駆動電極と、を有している。
　この血漿分画技術では、電圧印加部は、各駆動電極及び上部電極間に高周波電圧（２ＭＨｚ）を印可することによって負の電気泳動力を生成する。これにより、赤血球を含む血液試料の移動を妨げる電場が上部電極及び下部電極間の空間に生成される。その後、電圧印加部は、リザーバ電極及び上部電極間に低周波電圧（１ＭＨｚ）を印可することによってＥＷＯＤ力を生成する。これにより、血液試料の形状が維持される。血液試料中の血漿液滴が第２駆動電極に移動した後、電圧印加部による第１駆動電極への高周波電圧の印加が停止されることにより、血漿液滴が第２駆動電極上に位置する。
Takeshi　Komatsu，他３名，"Separation　of　plasma　from　whole　blood　with　DMF　device"，化学とマイクロナノシステム学会研究会要旨集（38th），一般社団法人化学とマイクロ・ナノシステム学会，平成３０年１０月３０日，４Ｐ０４，p.９７
　血液を測定試料として用い、血液検査を行うためには、遠心分離等を行い、血球を分離し、血漿または血清を用いて検査することが通例である。そのため、検査するための操作が繁雑になり、より簡便に検査したいというニーズがある。血液検査としては例えば、躁鬱病の患者には、炭酸リチウムを投与する治療が行われており、その患者の血液中のリチウムイオン濃度を検査することが求められている。この検査は簡易に行われることが望ましい。その他、栄養状態を確認したり、各種欠乏症の有無を調べるためにビタミンＢ１等の各種ビタミンや亜鉛などの金属イオン、肝機能や腎機能の指標となるASTやALT、炎症の有無を判定するための指標であるＣ反応性蛋白（CRP）、脂質代謝異常等の指標になる、HDL、LDL及びカイロミクロン、等を簡易に検査したいというニーズがある。
　本発明の目的は、血液を試料として検査を行うにあたり、遠心分離等の前処理を行う必要のない、簡便に全血を用いて血液検査を行うことが可能な血液検査装置及び血液検査方法を提供することである。
　この発明の一局面に従った血液検査装置は、全血から血球成分と血漿成分とをそれぞれ分離することのできる血液検査装置であって、ボトムプレートと、前記ボトムプレートの上方に配置されたトッププレートと、前記ボトムプレートの上面に設けられた下部電極と、前記トッププレートの下面に設けられた上部電極と、前記下部電極及び前記上部電極間に電圧を印加可能な電圧印加部と、前記下部電極上に設けられており、血液中の測定物質を検出可能な少なくとも一つの検出部と、を備え、前記下部電極は、血液試料が配置されるリザーバ電極と、互いに間隔を置いて並ぶように設けられた複数の駆動電極と、を含み、前記電圧印加部は、前記リザーバ電極及び前記上部電極間に低周波電圧を印加可能であるとともに、各駆動電極及び前記上部電極間に低周波電圧と高周波電圧とを択一的に印加可能であり、前記少なくとも一つの検出部は、前記駆動電極上に配置されている。
　ここで測定物質とは、血液中に含まれる成分の事であり、血液検査の測定項目として従来用いられているものを指す。前述したリチウムや亜鉛などの金属イオン、HDLやLDL、カイロミクロンなどの脂質、AST、ALT、C反応性タンパク（CRP）など、様々なものが挙げられる。
　また、この発明の一局面に従った血液検査方法は、前記血液検査装置を用いることによって血球成分と血漿成分とをそれぞれ分離することができ、血液試料に含まれる測定物質を検出する血液検査方法であって、前記リザーバ電極及び前記上部電極間に低周波電圧を印加するとともに、前記複数の駆動電極及び前記上部電極間に高周波電圧及び低周波電圧を択一的に印可することにより、前記リザーバ電極上に配置された血液試料から血漿液滴を分離する分離工程と、前記分離工程で分離された血漿液滴を前記駆動電極上に設けられた前記少なくとも一つの検出部に移動させることによって前記血漿に含まれる測定物質を検出する検出工程と、を備える。
　本発明によれば、血液を試料として検査を行うにあたり、遠心分離等の前処理を行う必要のない、簡便に全血を用いて血液検査を行うことが可能な血液検査装置及び血液検査方法を提供することができる。
本発明の一実施形態の血液検査装置を概略的に示す図である。 血液試料から血漿を分離する工程を概略的に示す断面図である。 血液試料から血漿を分離する工程を概略的に示す断面図である。 血液試料から血漿を分離する工程を概略的に示す断面図である。 図１に示される血液検査装置による解析結果と、マイクロプレートリーダーによる測定結果と、を示すグラフである。 図１に示される血液検査装置による解析結果と、血液試料を遠心分離することにより得られた血漿の従来の方法での測定結果と、を示すグラフである。
　この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。また、測定物質として血液中のリチウムイオンを例に挙げて説明しているが、検出部に適応する試薬を測定物質に応じた試薬にすることで、目的に応じた血液中の測定物質を測定することができる。
　測定物質として例えば、血漿中リチウムイオンを測定するためには、測定試薬としてはテトラフェニルポルフィリンを含有する「エスパ・LiII（ニプロ株式会社）」を用いることができる。他に亜鉛を測定するための試薬として「エスパ・ZnII（ニプロ株式会社）」、総蛋白を測定するための測定試薬として「エスパ・ＴＰ（ニプロ株式会社）」、アルブミンを測定するための試薬として「エスパ・ＡＬＢ(Ｇ)（ニプロ株式会社）」、尿酸を測定するための試薬として「エスパ・ＵＡ－ＦＳ（ニプロ株式会社）」、尿素窒素を測定するための試薬として「エスパ・ＵＮリキッド（ニプロ株式会社）」、クレアチニンを測定するための試薬として「エスパ・ＣＲＥリキッドII（ニプロ株式会社）」、グルコースを測定する試薬として「エスパ・ＧＬＵ(ＨＫ)リキッド（ニプロ株式会社）」、無機リンを測定するための試薬として「エスパ・ＩＰリキッドII（ニプロ株式会社）」、カルシウムを測定するための試薬として「エスパ・Ｃａ（ニプロ株式会社）」、銅を測定するための試薬として「エスパ・Ｃｕ（ニプロ株式会社）」、総コレステロールを測定するための試薬として「エスパ・ＴＣＨＯ－ＦＳ（ニプロ株式会社）」、中性脂肪を測定するための試薬として「エスパ・ＴＧ－ＦＳ（ニプロ株式会社）」、リン脂質を測定するための試薬として「エスパ・ＰＬリキッド（ニプロ株式会社）」、ＬＤＨコレステロールを測定するための試薬として「エスパ・ＬＤＨリキッド（ニプロ株式会社）」、ＡＳＴを測定するための試薬として「エスパ・ＧＯＴリキッドII（ニプロ株式会社）」、ＡＬＴを測定するための試薬として「エスパ・ＧＰＴリキッドII（ニプロ株式会社）」、ＧＧＴを測定するための試薬として「エスパ・ＧＧＴリキッド（ニプロ株式会社）」、クレアチニンキナーゼを測定するための試薬として「エスパ・ＣＫリキッドII（ニプロ株式会社）」を用いる事ができる。他にも血漿中インドキシル硫酸を測定するためには、測定試薬として「インドキシル硫酸測定試薬「ニプロ」（ニプロ株式会社）」を用いる事ができる。
　図１は、本発明の一実施形態の血液検査装置を概略的に示す図である。図２は、血液試料から血漿を分離する工程を概略的に示す断面図である。図１及び図２に示されるように、血液検査装置１は、ボトムプレート１００と、トッププレート２００と、下部電極３００と、上部電極４００（図２を参照）と、電圧印加部５００（図２を参照）と、少なくとも一つの検出部６００と、を備えている。本実施形態では、血液検査装置１は、複数の検出部６００を備えている。なお、図１では、上部電極４００及び電圧印加部５００の図示は省略されている。
　ボトムプレート１００は、例えば、ガラス基板からなる。
　トッププレート２００は、ボトムプレート１００の上方に配置されている。トッププレート２００は、例えば、ガラス基板からなる。トッププレート２００とボトムプレート１００との隙間は、例えば、５０μｍに設定される。
　下部電極３００は、ボトムプレートの上面に設けられている。下部電極３００は、例えば、透明電極膜（ＩＴＯ）からなる。下部電極３００は、リザーバ電極３１０と、複数の駆動電極３２０と、を有している。
　リザーバ電極３１０上には、血液試料Ｓが配置される。リザーバ電極３１０は、矩形状に形成されている。なお、図１では、血液試料Ｓにドットの模様が付されており、図２～図４では、血液試料Ｓにおける赤血球Ｒに斜線が施されている。
　複数の駆動電極３２０は、互いに間隔を置いて並ぶように設けられている。各駆動電極３２０は、矩形状に形成されている。各駆動電極３２０の外形は、リザーバ電極３１０の外形よりも小さい。各駆動電極３２０の大きさは、例えば、１ｍｍ２に設定される。複数の駆動電極３２０は、複数の連接電極３２２と、複数の分岐電極３２４と、を含んでいる。
　複数の連接電極３２２は、リザーバ電極３１０に隣接する位置から連続的に並ぶように配置されている。本実施形態では、複数の連接電極３２２は、直線状に並ぶように配置されている。ただし、複数の連接電極３２２の配置は、直線状に限らず、連続的に並んでさえいれば、左右や十字に分岐していても、また、２以上の分岐電極が再び１つの直線となるように交わることもできる。
　各分岐電極３２４は、連接電極３２２から分岐している。複数の分岐電極３２４は、複数の連接電極３２２の並び方向に互いに離間した位置に配置されている。なお、図１には、５つの分岐電極３２４が示されている。
　図２から図４に示されるように、下部電極３００の表面には、パリレンＣからなる被覆層３０２が設けられている。この被覆層３０２上には、ＳＵ－８からなるレジスト層３０４が設けられており、レジスト層３０４上には、ポリテトラフルオロエチレンからなる被覆層３０６が設けられている。
　上部電極４００は、トッププレート２００の下面に設けられている。上部電極４００は、例えば、透明電極膜（ＩＴＯ）からなる。上部電極４００の表面には、ポリテトラフルオロエチレンからなる被覆層４０２が設けられている。
　電圧印加部５００は、下部電極３００及び上部電極４００間に電圧を印加可能である。電圧印加部５００は、リザーバ電極３１０及び上部電極４００間に低周波電圧（例えば１ＭＨｚ）を印加可能であるとともに、各駆動電極３２０及び上部電極４００間に低周波電圧と高周波電圧（例えば１．５ＭＨｚ～２ＭＨｚ）とを択一的に印加可能である。
　ここで、高周波電圧の周波数範囲について説明する。高周波数では、溶血を引き起こすため、周波数が１００ｋＨｚから２ＭＨｚでの血漿分離を検討し、試験を行ったところ、周波数が１００ｋＨｚ～９００ｋＨｚでは、赤血球と血漿が同時に駆動電極３２０上を移動するため、血液試料Ｓからの血漿の分離は困難であった。一方、周波数が１ＭＨｚ以上では、赤血球は、駆動電極３２０上に生成された不均一な強電界により駆動電極３２０から遠ざかるように移動し、血漿は、駆動電極３２０上に誘導された。試験では、２～３個の駆動電極３２０に高周波数電圧を印加することで血液試料Ｓから血漿を分離することに成功し（分離効率９９％）、より高い周波数が赤血球の誘導泳動現象に影響することが確認された。この試験より、１．５ＭＨｚが高周波電圧の最適周波数として決定された。
　検出部６００は、血液試料Ｓに含まれる測定物質を検出可能である。検出部６００は、分岐電極３２４上に配置されている。検出部６００は、例えば、測定物質の測定試薬をろ紙に含浸させた後、その測定試薬を乾燥させることによって作製される。検出部６００の直径は、例えば２ｍｍに設定される。検出部６００は、測定物質として、金属イオン（リチウムイオンや亜鉛イオン）の検出も可能である。例えば、測定物質として、血液試料Ｓに含まれるリチウムイオンを検出する場合、前記測定試薬として、Ｆ２８テトラフェニルポルフィリンが好ましく用いられる。
　次に、以上に説明した血液検査装置１を用いた血液検査方法について説明する。この血液検査方法は、分離工程と、検出工程と、を含んでいる。血液試料Ｓの蒸発を防ぐため、この検査方法は、例えば２ｃＳｔのシリコンオイル環境下で行われることが好ましい。
　分離工程では、リザーバ電極３１０及び上部電極４００間に低周波電圧が印加されるとともに、複数の駆動電極３２０及び上部電極４００間に高周波電圧及び低周波電圧が択一的に印可される。具体的に、まず、図２に示されるように、血液試料Ｓが配置されたリザーバ電極３１０と上部電極４００との間に低周波電圧ＶＬＦが印加される。
　この状態において、複数の連接電極３２２のうちリザーバ電極３１０に隣接する第１連接電極３２２ａと、第１連接電極３２２ａに隣接する第２連接電極３２２ｂと、に高周波電圧ＶＨＦが印加される。これにより、血液試料Ｓの移動を妨げる電場Ｅが各連接電極３２２ａ，３２２ｂ及び上部電極４００間の空間に生成される。
　その後、リザーバ電極３１０と上部電極４００との間に低周波電圧ＶＬＦが印加された状態において、第１連接電極３２２ａへの高周波電圧ＶＨＦの印加が停止され、第２連接電極３２２ｂ及び上部電極４００間にのみ高周波電圧ＶＨＦが印加される。これにより、リザーバ電極３１０上に配置された血液試料Ｓから血漿液滴Ｐが分離される。
　分離工程後の検出工程では、分離工程で分離された血漿液滴Ｐが駆動電極３２０上に設けられた検出部６００に移動させられる。具体的に、血漿液滴Ｐが連接電極３２２から分岐電極３２４に導かれることにより、分岐電極３２４上に配置された検出部６００に血漿液滴Ｐが至る。その結果、検出部６００によって血漿液滴Ｐに含まれる測定物質が検出される。
　以上に説明したように、本実施形態の血液検査装置１では、駆動電極３２０上に検出部６００が設けられているため、リザーバ電極３１０上の血液試料Ｓから分離された血漿液滴Ｐを駆動電極３２０上の検出部６００に移動させることにより、血液試料Ｓに含まれる測定物質を簡易に検出することが可能となる。
　上記血液検査方法に関し、以下の２つの実験が行われた。
　（実験例１）
　血液試料Ｓとして、ヒト全血及び各濃度（０．０，０．４，０．８，１．２，１．６，２．０ｍＭ)のリチウム標準溶液を体積比１８：１で混合することにより調製したもの（０．０，０．４，０．８，１．２，１．６，２．０ｍｍ　リチウムイオン／０．５％プルロニック（登録商標）F-127）５μＬが用いられた。
　検出部（比色検出紙デバイス）６００は、以下のように作成した。すなわち、厚さ２００μｍ、４ｃｍ２の定量ろ紙（アドバンテックＮｏ．１）に、リチウムイオン測定試薬（０．１６８ｍｇ/ｍＬ　F28テトラフェニルポルフィリン、ニプロ株式会社）を３５０μＬ湿潤させ、乾燥後、直径２ｍｍの円形にパンチすることで作製した。
　血液試料Ｓから血漿液滴を分離する分離工程では、５μＬの血液試料Ｓがリザーバ電極３１０上に配置された状態において、上部電極４００及び各駆動電極３２０に１．５ＭＨｚの高周波電圧ＶＨＦが印可された。
　検出工程では、分離工程で分離された血漿液滴（０．２μＬ）が検出部６００に輸送された。この検出工程における検出部６００によるリチウムイオン濃度の検出は、検出部６００全体のマゼンタ強度の画像解析によって行われた。
　図５に示されるように、その画像解析の結果（実施例１）、及び、血液試料Ｓのマイクロプレートリーダー(λ＝５４６ｎｍ、３７度１０分間)での測定結果の双方において、決定係数は０．９９以上であった。また、画像解析の結果の決定係数（LOD）は、０．２６ｍＭであり、マイクロプレートリーダーでの測定結果の決定係数（LOD）は、０．０５１ｍＭであった。これらの結果から、血液検査装置１は、微量血液で、血中リチウムイオンを迅速に、かつ臨床の現場で求められている０．４～１．２ｍＭの範囲において正確に検出可能であることが証明された。さらに、血液検査装置１を用いた血液検査方法では、全ての検出部（紙デバイス）６００への血漿液滴の導入は、２０分以内で完了した。
　（実験例２）
　上記画像解析の結果（実施例２）と、上記実験例１で用いられた血液試料Ｓを遠心分離することで得られた血漿を従来の方法（「エスパ・LiII（ニプロ株式会社）」を用いた方法）で測定した結果（比較例）と、を比較した。その結果、図６に示されるように、両者はよく一致していることが確認された。
　また、両者の相関係数（Correlation　coefficient）の数値は、１以下で０．７以上であるため、画像解析の結果と標準溶液として加えたリチウムイオンの濃度とに相関があり、本血液検査方法は、測定方法として適切であることが確認された。
　なお、前記従来の方法は、次のとおりである。ヒト全血を３０００ｒｐｍで５分間遠心分離し、その上清（血漿）をサンプルとして使用した。リチウムイオンを含む血漿試料は、各濃度のリチウムイオンをヒト全血に添加した後、遠心分離により得た。測定は、エスパLiIIのキットプロトコルに従い、血漿試料（３μＬ）と発色試薬（F28TPP,　１８０μＬ）を９６ウェルプレートで混合し、マイクロプレートリーダー(SpectraMax　i3x,　Molecular　Devices,　Sunnyvale,　CA,　USA)内で３７℃、１０分間反応させたのち、吸光度(λ＝５４６ｎｍ)を測定した。
　なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
　例えば、ボトムプレート１００上に複数のリザーバ電極３１０が設けられるとともに、各リザーバ電極３１０に隣接するように駆動電極３２０が設けられ、各駆動電極３２０上に検出部６００が設けられてもよい。
　［態様］
　上述した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
　この開示の一局面に従った血液検査装置は、血液に含まれる金属イオンを検出する血液検査装置であって、ボトムプレートと、前記ボトムプレートの上方に配置されたトッププレートと、前記ボトムプレートの上面に設けられた下部電極と、前記トッププレートの下面に設けられた上部電極と、前記下部電極及び前記上部電極間に電圧を印加可能な電圧印加部と、前記下部電極上に設けられており、血液中の測定物質を検出可能な少なくとも一つの検出部と、を備え、前記下部電極は、血液試料が配置されるリザーバ電極と、互いに間隔を置いて並ぶように設けられた複数の駆動電極と、を含み、前記電圧印加部は、前記リザーバ電極及び前記上部電極間に低周波電圧を印加可能であるとともに、各駆動電極及び前記上部電極間に低周波電圧と高周波電圧とを択一的に印加可能であり、前記少なくとも一つの検出部は、前記駆動電極上に配置されている。
　この血液検査装置では、駆動電極上に検出部が設けられているため、リザーバ電極上の血液試料から分画した血漿を駆動電極上の検出部に移動させることにより、血液試料に含まれる測定物質を簡易に検出することが可能となる。
　また、前記複数の駆動電極は、前記リザーバ電極に隣接する位置から連続的に並ぶように配置された複数の連接電極と、それぞれが前記連接電極から分岐した複数の分岐電極と、を含み、前記少なくとも一つの検出部は、各分岐電極上に配置された複数の検出部を含むことが好ましい。
　この態様では、複数の検出部として同種の検出部が用いられることによって検査回数を増やして検査精度を上げることや、複数の検出部として互いに検出対象の異なるものが用いられることによって複数の検査対象を検査することが可能となる。
　また、前記少なくとも一つの検出部は、前記測定物質として金属イオンを検出可能であることが好ましい。
　また、この発明の一局面に従った血液検査方法は、前記血液検査装置を用いることによって血球成分と血漿成分とをそれぞれ分離することができ、血液試料に含まれる金属イオンを検出する血液検査方法であって、前記リザーバ電極及び前記上部電極間に低周波電圧を印加するとともに、前記複数の駆動電極及び前記上部電極間に高周波電圧及び低周波電圧を択一的に印可することにより、前記リザーバ電極上に配置された血液試料から血漿液滴を分離する分離工程と、前記分離工程で分離された血漿液滴を前記駆動電極上に設けられた前記少なくとも一つの検出部に移動させることによって前記血漿液滴に含まれる測定物質を検出する検出工程と、を備える。
　１　血液検査装置、１００　ボトムプレート、２００　トッププレート、３００　下部電極、３１０　リザーバ電極、３２０　駆動電極、３２２　連接電極、３２４　分岐電極、４００　上部電極、５００　電圧印加部、６００　検出部、Ｓ　血液試料、Ｐ　血漿。

Claims (4)

  1. 　全血から血球成分と血漿成分とをそれぞれ分離することのできる血液検査装置であって、
    　ボトムプレートと、
    　前記ボトムプレートの上方に配置されたトッププレートと、
    　前記ボトムプレートの上面に設けられた下部電極と、
    　前記トッププレートの下面に設けられた上部電極と、
    　前記下部電極及び前記上部電極間に電圧を印加可能な電圧印加部と、
    　前記下部電極上に設けられており、血液中の測定物質を検出可能な少なくとも一つの検出部と、を備え、
    　前記下部電極は、
    　血液試料が配置されるリザーバ電極と、
    　互いに間隔を置いて並ぶように設けられた複数の駆動電極と、を含み、
    　前記電圧印加部は、前記リザーバ電極及び前記上部電極間に低周波電圧を印加可能であるとともに、各駆動電極及び前記上部電極間に低周波電圧と高周波電圧とを択一的に印加可能であり、
    　前記少なくとも一つの検出部は、前記駆動電極上に配置されている、血液検査装置。
  2. 　前記複数の駆動電極は、
    　前記リザーバ電極に隣接する位置から連続的に並ぶように配置された複数の連接電極と、
    　それぞれが前記連接電極から分岐した複数の分岐電極と、を含み、
    　前記少なくとも一つの検出部は、各分岐電極上に配置された複数の検出部を含む、請求項１に記載の血液検査装置。
  3. 　前記少なくとも一つの検出部は、前記測定物質として金属イオンを検出可能である、請求項１又は２に記載の血液検査装置。
  4. 　請求項１から３のいずれかに記載の血液検査装置を用いることによって血球成分と血漿成分とをそれぞれ分離することができ、血液試料に含まれる測定物質を検出する血液検査方法であって、
    　前記リザーバ電極及び前記上部電極間に低周波電圧を印加するとともに、前記複数の駆動電極及び前記上部電極間に高周波電圧及び低周波電圧を択一的に印可することにより、前記リザーバ電極上に配置された血液試料から血漿液滴を分離する分離工程と、
    　前記分離工程で分離された血漿液滴を前記駆動電極上に設けられた前記少なくとも一つの検出部に移動させることによって前記血漿液滴に含まれる測定物質を検出する検出工程と、を備える、血液検査方法。
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