JP2009133831A - 分析用デバイスとこれを使用する分析装置および分析方法 - Google Patents

Abstract

【課題】試料液を直接に採取して内部に供給できる分析用デバイスを提供することを目的とする。
【解決手段】毛細管キャビティ１９と軸心４３から外周方向へ突出した注入口１３とを、内周方向に伸長するよう形成された毛細管力の作用する誘導部１７によって接続し、注入口１３の先端から採取した試料液を、分離キャビティ２３に移送し、誘導部１７と毛細管キャビティ１９との接続部に屈曲部２２と凹部２１を形成して通路の向きを変更したことを特徴とする。
【選択図】図１７

Description

本発明は、生物などから採取した液体の分析に使用する分析用デバイスと、これを使用する分析装置および分析方法に関するものであり、より詳細には、分析用デバイスに試料液を直接に採取させる技術に関する。

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３０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。

また、特許文献２に記載の分析用デバイス５４は、図３１に示すように、試料液を注入口５５から毛細管作用によって第１のキャビティ５６を満たすように採取し、分析用デバイス５４の軸心５７回りの回転によって第１のキャビティ５６の試料液を分離キャビティ５８へ移送するように構成されており、試料液を注入口５５から直接に採取できるため、ピペットなどの挿入器具を要さず、簡易操作で分析用デバイス内に試料液を注入できるというメリットを有している。
特表平７−５００９１０号公報（図１） 特表平４−５０４７５８号公報（図３）

しかしながら、特許文献１では、試料液を直接に採取できないために試料液供給時の作業効率が悪いという課題を有している。また、特許文献２では、試料液を直接に採取できるものの、分析用デバイス内に軸心を持たないために回転半径が大きくなり、分析装置の大型化や装置への負荷が増大するという課題を有している。

本発明は、従来の課題を解決するもので、試料液を直接に採取して内部に供給できる分析用デバイスと、従来に比べて小型化できる分析装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１記載の分析用デバイスは、内部に設定された軸心を中心に回転駆動して、試料液を前記回転駆動に伴う遠心力によって前記内部の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し、前記測定スポットにおける反応液にアクセスする読み取りに使用される分析用デバイスであって、前記軸心から外周方向へ突出し先端から試料液を採取する注入口と、前記注入口から内周方向に伸長するよう形成された毛細管力の作用する誘導部と、前記誘導部を介して前記注入口から採取される試料液を毛細管力により必要量保持できる毛細管キャビティと、前記毛細管キャビティから移送される試料液を受け取る受容キャビティとを備え、前記誘導部と前記毛細管キャビティとの接続部には凹部を形成して通路の向きを変更する屈曲部を形成したことを特徴とする。

本発明の請求項２記載の分析用デバイスは、請求項１において、前記注入口の外側に、前記誘導部から飛散する試料液を保持する保護キャップを備えたことを特徴とする。
本発明の請求項３記載の分析用デバイスは、請求項１において、前記誘導部の基部と前記屈曲部および前記毛細管キャビティの側方には、大気に開放されたキャビティを形成したことを特徴とする。

本発明の請求項４記載の分析用デバイスは、請求項３において、前記誘導部の流れ方向と直交する断面形状が、奥端に向かって次第に狭くなる傾斜面で形成されていることを特徴とする。

本発明の請求項５記載の分析用デバイスは、請求項１において、前記屈曲部が前記軸心に対して前記毛細管キャビティと同じ円周上か前記毛細管キャビティよりも内周位置に形成されていることを特徴とする。

本発明の請求項６記載の分析装置は、試料液を採取した請求項１に記載の分析用デバイスがセットされる分析装置であって、前記分析用デバイスを軸心周りに回転させる回転駆動手段と、前記回転駆動手段によって移送された溶液に基づく前記分析用デバイス内の反応物にアクセスして分析する分析手段とを備え、前記回転駆動手段の回転によって前記毛細管キャビティ内の試料液を前記受容キャビティへ移送できるよう構成したことを特徴とする。

本発明の請求項７記載の分析方法は、請求項１に記載の分析用デバイスを用いた分析方法であって、前記分析用デバイスを前記分析用デバイスの内部に設定された軸心を中心に回転させて前記分析用デバイスの注入口に点着された試料液を前記屈曲部で破断させて前記毛細管キャビティに保持された試料液だけを前記受容キャビティに移送するステップと、前記移送された試料液の少なくとも一部と試薬を混合するステップと、読み取り位置に前記測定スポットが介在するタイミングに前記測定スポットの反応物にアクセスするステップとを有することを特徴とする。

本発明の請求項８記載の分析用デバイスは、内部に設定された軸心を中心に回転駆動して、試料液を前記回転駆動に伴う遠心力によって前記内部の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し、前記測定スポットにおける反応液にアクセスする読み取りに使用される分析用デバイスであって、前記軸心から外周方向へ突出した注入口に点着した試料液を、前記注入口から内周方向に伸長するよう形成された毛細管力の作用する誘導部を介して前記測定スポットに接続するとともに、前記誘導部の始端部に前記誘導部へ吸い込み前の前記試料液を一時的に保持する液溜め部を形成したことを特徴とする。

本発明の請求項９記載の分析用デバイスは、注入口に点着した試料液を測定スポットの毛細管力で吸い上げ、前記測定スポットにおいて検査対象にアクセスする読み取りに使用される分析用デバイスであって、前記注入口と前記測定スポットとの接続部に、吸い込み前の前記試料液を一時的に保持する液溜め部を形成したことを特徴とする。

本発明の請求項１０記載の分析用デバイスは、請求項８または請求項９において、前記液溜め部にフィルタを設けたことを特徴とする。

この構成によれば、挿入器具を使用せずに試料液を直接に採取して内部に供給できるため、利用者の作業効率を改善することができる。また、分析装置の小型化および負荷の低減ができる。

また、誘導部の始端部に誘導部へ吸い込み前の試料液を一時的に保持する液溜め部を形成した分析用デバイスの場合には、点着後に注入口を指先から離しても液溜め部に保持された試料液が自動的に誘導部を介して分析用デバイス内部へ吸い込まれていくため、利用者の操作性が改善されるとともに、定量の試料液を確実に取り込むことができ、分析精度の向上を実現できる。

以下に、本発明の分析用デバイスとこれを使用する分析装置および分析方法の実施の形態を図１〜図２９に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１〜図６は実施の形態１の分析用デバイスを示す。

図１（ａ）（ｂ）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２は図１（ａ）における下側を上に向けた状態で分解した状態を示し、図３はその組み立て図を示している。

図１と図２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。
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、後述の複数の収容エリア（後述の測定スポットと同じ）とその収容エリア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。収容エリアのうちの必要なものには各種の分析に必要な試薬が予め担持されている。保護キャップ２の片側は、ベース基板３とカバー基板４に形成された軸６ａ，６ｂに係合して開閉できるように枢支されている。検査しようとする試料液が血液の場合、毛細管力の作用する前記マイクロチャネル構造の各流路の隙間は、５０μｍ〜３００μｍに設定されている。

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に試料液を点着し、この試料液の少なくとも一部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は希釈液容器５の形状を示している。
図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ断面図、図４（ｃ）は側面図、図４（ｄ）は背面図、図４（ｅ）は開口部７から見た正面図である。この開口部７は希釈液容器５の内部５ａに、図６（ａ）に示すように希釈液８を充填した後にシール部材としてのアルミシール９によって密封されている。希釈液容器５の開口部７とは反対側には、ラッチ部１０が形成されている。この希釈液容器５は、ベース基板３とカバー基板４の間に形成され希釈液容器収容部１１にセットされて図６（ａ）に示す液保持位置と、図６（ｃ）に示す液放出位置とに移動自在に収容されている。

図５は保護キャップ２の形状を示している。
図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図５（ｃ）は側面図、図５（ｄ）は背面図、図５（ｅ）は開口２ａから見た正面図である。保護キャップ２の内側には、図１（ａ）に示した閉塞状態で図６（ａ）に示すように、希釈液容器５のラッチ部１０が係合可能な係止用溝１２が形成されている。

この図６（ａ）は使用前の分析用デバイス１を示す。この状態では保護キャップ２が閉塞されており、保護キャップ２の係止用溝１２に希釈液容器５のラッチ部１０が係合して希釈液容器５が矢印Ｊ方向に移動しないように液保持位置に係止されている。この状態で利用者に供給される。

試料液の点着に際して保護キャップ２が図６（ａ）でのラッチ部１０との係合に抗して図１（ｂ）に示したように開かれると、保護キャップ２の係止用溝１２が形成されている底部２ｂが弾性変形して図６（ｂ）に示すように保護キャップ２の係止用溝１２と希釈液容器５のラッチ部１０との係合が解除される。

この状態で、分析用デバイス１の露出した注入口１３に試料液を点着して保護キャップ２を閉じる。この際、保護キャップ２を閉じることによって、係止用溝１２を形成していた壁面１４が、希釈液容器５のラッチ部１０の保護キャップ２の側の面５ｂに当接して、希釈液容器５を前記矢印Ｊ方向（液放出位置に近づく方向）に押し込む。希釈液容器収容部１１には、ベース基板３の側から突出部としての開封リブ１１ａが形成されており、希釈液容器５が保護キャップ２によって押し込まれると、希釈液容器５の斜めに傾斜した開口部７のシール面に張られていたアルミシール９が図６（ｃ）に示すように開封リブ１１ａに衝突して破られる。

この分析用デバイス１を図７と図８に示すように、カバー基板４を下側にして分析装置１００のロータ１０１にセットすることで、試料液の成分分析を行うことができる。
ロータ１０１の上面には溝１０２が形成されており、分析用デバイス１をロータ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に形成された回転支持部１５と保護キャップ２に形成された回転支持部１６が溝１０２に係合してこれを収容している。

ロータ１０１に分析用デバイス１をセットした後に、ロータ１０１の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、ロータ１０１の回転軸心上の位置がバネ１０５の付勢力でロータ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ロータ１０１と一体に回転する。１０７はロータ１０１の回転中の軸心を示している。保護キャップ２は注入口１３の付近に付着した試料液が、分析中に遠心力によって外部へ飛散を防止するために取り付けられている。

分析用デバイス１を構成する部品の材料としては、材料コストが安価で量産性に優れる樹脂材料が望ましい。前記分析装置１００は、分析用デバイス１を透過した光を測定する光学的測定方法によって試料液の分析を行うため、ベース基板３およびカバー基板４の材料としては、ＰＣ，ＰＭＭＡ，ＡＳ，ＭＳなどの透明性が高い合成樹脂が望ましい。

また、希釈液容器５の材料としては、希釈液容器５の内部に希釈液８を長期間封入しておく必要があるため、ＰＰ，ＰＥなどの水分透過率の低い結晶性の合成樹脂が望ましい。保護キャップ２の材料としては、成形性のよい材料であれば特に問題がなく、ＰＰ，ＰＥなどの安価な樹脂が望ましい。

ベース基板３とカバー基板４との接合は、前記収容エリアに担持された試薬の反応活性に影響を与えにくい方法が望ましく、接合時に反応性のガスや溶剤が発生しにくい超音波溶着やレーザー溶着などが望ましい。

また、ベース基板３とカバー基板４との接合によって両基板３，４の間の微小な隙間による毛細管力によって溶液を移送させる部分には、毛細管力を高めるための親水処理がなされている。具体的には、親水性ポリマーや界面活性剤などを用いた親水処理が行われている。ここで、親水性とは水との接触角が９０°未満のことをいい、より好ましくは接触角４０°未満である。

図９は分析装置１００の構成を示す。
この分析装置１００は、ロータ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、ロータ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、ロータ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の測定部に光を照射するための光源１１２と、光源１１２から照射された光のうち、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をロータ１０１によって回転駆動して、注入口１３から内部に取り込んだ試料液を、注入口１３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おり、分析用デバイス１のマイクロチャネル構造を分析工程とともに詳しく説明する。

図１０は分析用デバイス１の注入口１３の付近を示している。
図１０（ａ）は注入口１３を分析用デバイス１の外側から見た拡大図を示し、図１０（ｂ）は前記マイクロチャネル構造をロータ１０１の側からカバー基板４を透過して見たものである。注入口１３は分析用デバイス１の内部に設定された軸心１０７から外周方向へ突出した形状で、内周方向に伸長するようベース基板３とカバー基板４との間に形成された微小な隙間δの毛細管力の作用する誘導部１７を介して、毛細管力により必要量保持できる毛細管キャビティ１９に接続されているため、保護キャップ２を開いてこの注入口１３に試料液１８を直接に付けることによって、注入口１３の付近に付着した試料液が誘導部１７の毛細管力によって分析用デバイス１の内部に取り込まれる。

誘導部１７の流れ方向と直交する断面形状（図１０（ｂ）のＤ−Ｄ断面）は、奥側が図１８に示すような垂直な矩形形ではなくて、図１０（ｃ）に示すように奥端ほどカバー基板４に向かって次第に狭くなる傾斜面２０で形成されている。誘導部１７と毛細管キャビティ１９と接続部にはベース基板３に凹部２１を形成して通路の向きを変更する屈曲部２２が形成されている。

誘導部１７から見て毛細管キャビティ１９を介してその先には、毛細管力が作用しない隙間の受容キャビティとしての分離キャビティ２３が形成されている。毛細管キャビティ１９と屈曲部２２および誘導部１７の一部の側方には、一端が分離キャビティ２３に接続され、他端が大気に開放したキャビティー２４が形成されている。キャビティー２４の作用によって、注入口１３から採取された試料液は図１０（ｂ）に示すように誘導部１７および毛細管キャビティ１９のキャビティー２４が形成されていない側の側壁を優先的に伝って充填されていくため、毛細管キャビティ１９内の空気がキャビティー２４に向かって排出され、気泡を巻き込まずに試料液１８を充填することができる。

図１１はこのようにして点着後の分析用デバイス１をロータ１０１にセットして回転させる前の状態を示している。このとき、図６（ｃ）で説明したように希釈液容器５のアルミシール９が開封リブ１１ａに衝突して破られている。２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄはベース基板３に形成された空気孔である。

− 工程１ −
分析用デバイス１は、図１２（ａ）に示すように毛細管キャビティ１９内に試料液を保持し、希釈液容器５のアルミシール９が破られた状態でロータ１０１にセットされる。

− 工程２ −
ドア１０３を閉じた後にロータ１０１を時計方向（Ｃ２方向）に回転駆動すると、保持されている試料液が屈曲部２２の位置で破断し、誘導部１７内の試料液は保護キャップ２内に排出され、毛細管キャビティ１９内の試料液１８は図１２（ｂ）と図１５（ａ）に示すように分離キャビティ２３に流入するとともに、分離キャビティ２３で血漿成分１８ａと血球成分１８ｂとに遠心分離される。希釈液容器５から流出した希釈液８は、排出流路２６ａ，２６ｂを介して保持キャビティ２７に流入する。保持キャビティ２７に流入した希釈液８が所定量を超えると、越えた希釈液８は溢流流路２８を介して溢流キャビティ２９に流れ込み、さらに逆流防止用のリブ３０を介してリファレンス測定チャンバー３１に流れ込む。

なお、希釈液容器５は、アルミシール９でシールされている開口部７とは反対側の底部の形状が、図４（ａ）（ｂ）に示すように円弧面３２で形成され、かつ図１２（ｂ）に示す状態希釈液容器５の液放出位置においては、図１３に示すように円弧面３２の中心ｍが回転軸心１０７よりも排出流路２６ｂ側に近づくよう距離ｄだけオフセットするように形成されているため、この円弧面３２に向かうように流れた希釈液８が円弧面３２に沿って外側から開口部７に向かう流れ（矢印ｎ方向）に変更されて、希釈液容器５の開口部７から効率よく希釈液容器収容部１１に放出される。

− 工程３ −
次に、ロータ１０１の回転を停止させると、血漿成分１８ａは分離キャビティ２３の壁面に形成された毛細管キャビティ３３に吸い上げられ、毛細管キャビティ３３と連通する毛細管流路３７を介して図１４（ａ）と図１５（ｂ）に示すように計量流路３８に流れて定量が保持される。図１５（ｃ）に毛細管キャビティ３３とその周辺の斜視図を示す。

− 工程４ −
ロータ１０１を反時計方向（Ｃ１方向）に回転駆動すると、図１４（ｂ）に示すように、計量流路３８に保持されていた血漿成分１８ａが逆流防止用のリブ３９を介して測定チャンバー４０に流れ込み、また、保持キャビティ２７の希釈液８がサイホン形状の連結流路４１と逆流防止用のリブ３９を介して測定チャンバー４０に流れ込む。また、分離キャビティ２３内の試料液はサイホン形状の連結流路３４と逆流防止用のリブ３５を介して溢流キャビティ３６に流れ込む。そして必要に応じてロータ１０１を反時計方向（Ｃ１方向）と時計方向（Ｃ２方向）に往復回動させて揺動させて測定チャンバー内に担持された試薬と希釈液８と血漿成分１８ａからなる測定対象の溶液を攪拌する。

− 工程５ −
ロータ１０１を反時計方向（Ｃ１方向）または時計方向（Ｃ２方向）に回転させて、リファレンス測定チャンバー３１の測定スポットが光源１１２とフォトディテクタ１１３の間を通過するタイミングに、演算部１１０がフォトディテクタ１１３の検出値を読み取ってリファレンス値を決定する。更に、測定チャンバー４０の測定スポットが光源１１２とフォトディテクタ１１３の間を通過するタイミングに、演算部１１０がフォトディテクタ１１３の検出値を読み取って、前記リファレンス値に基づいて特定成分を計算している。

このように、利用者が試料液を採取する際の保護キャップ２の開閉操作で希釈液容器５を開封し、希釈液を分析用デバイス１内に移送させることができるため、分析装置の簡略化、コストダウンができ、さらには利用者の操作性も向上させることができる。

さらに、シール部材としてのアルミシール９で封止された希釈液容器５を使用し、突出部としての開封リブ１１ａによってアルミシール９を破って希釈液容器５を開封するので、長期間の保存によって希釈液が蒸発して減少することもなく、分析精度の向上を実現できる。

また、図６（ａ）に示した分析用デバイス１の出荷状態では、閉塞された保護キャップ２の係止用溝１２に希釈液容器５のラッチ部１０が係合して、希釈液容器５が矢印Ｊ方向に移動しないように液保持位置に係止されているため、保護キャップ２の開閉操作で希釈液容器５を希釈液容器収容部１１において移動自在に構成しているにもかかわらず、利用者が保護キャップ２を開放して使用するまでの期間は、希釈液容器収容部１１における希釈液容器５の位置が、液保持位置に係止されるため、利用者が使用前の輸送中に希釈液容器５が誤って開封されて希釈液が零れるようなことがない。

図１６は分析用デバイス１を図６（ａ）に示した出荷状態にセットする製造工程を示している。先ず、保護キャップ２を閉じる前に、希釈液容器５の下面に設けた溝４２（図２と図４（ｄ）参照）と、カバー基板４に設けた孔４３とを位置合わせして、この液保持位置において孔４３を通して希釈液容器５の溝４２に、ベース基板３またはカバー基板４とは別に設けられた係止治具４４の突起４４ａを係合させて、希釈液容器５を液保持位置に係止した状態にセットする。そして、保護キャップ２の上面に形成されている切り欠き４５（図１参照）から、押圧治具４６を差し入れて保護キャップ２の底面を押圧して弾性変形させた状態で保護キャップ２を閉じてから押圧治具４６を解除することによって、図６（ａ）の状態にセットできる。

注入口１３から毛細管キャビティ１９の付近の形状を詳細に説明する。
図１０（ｂ）と図１７（ａ）に示すように、誘導部１７と毛細管キャビティ１９との接続部には屈曲部２２と凹部２１を形成して通路の向きを変更しているので、前記“工程２”において、ロータ１０１を時計方向（Ｃ２方向）に回転駆動したときに、毛細管キャビティ１９に保持されている試料液が屈曲部２２の位置で破断して、定量の試料液を分離キャビティ２３に送ることができた。換言すると、毛細管キャビティ１９に保持されている試料液が屈曲部２２の位置で破断すると言うことは、また、保護キャップ２内に排出される試料液の量を誘導部１７の中の微量だけに制限することができ、毛細管キャビティ１９に保持されている試料液が保護キャップ２内に誤って排出される事態を回避できるので、安全性の維持に有効である。ここでは、軸心１０７（希釈液容器５の下面に設けた溝４２の中心）から屈曲部２２までの距離Ｌ１と、軸心１０７か毛細管キャビティ１９までの距離Ｌ２とは、Ｌ１＝Ｌ２である。

さらに、上記の安全性の向上のためには図１７（ｂ）に示すように、屈曲部２２が毛細管キャビティ１９よりも内周位置（Ｌ１＜Ｌ２）に形成されていることが望ましい。
また、誘導部１７の断面形状については、図１０（ｃ）に示すように奥端ほどカバー基板４に向かって次第に狭くなる傾斜面２０で形成したため、微量の試料液であっても図１８に示すように誘導部１７の断面形状を奥端まで一定の断面矩形で形成する場合に比べて大きな毛細管力が作用して、毛細管キャビティ１９に向かって試料液を確実に取り込むことができ、かつロスとなる誘導部１７内の試料液の量を低減させることができる。

また、分析装置１００は、分析用デバイス１の内部に設定された軸心１０７（希釈液容器５の下面に設けた溝４２の中心）の回りに分析用デバイス１を回転駆動しているので、分析用デバイス１の外部に設定された軸心を中心に回転駆動している従来の分析装置に比べて回転半径が小さく、小型化を実現できる。

なお、上記の各実施の形態では希釈液容器５の下面に溝４２を設けた場合を例に挙げて説明したが、希釈液容器５の上面に溝４２を設け、この溝４２に対応してベース基板３に孔４３を設けて係止治具４４の突起４４ａを溝４２に係合させるようにも構成できる。

上記の実施の形態では、保護キャップ２の係止用溝１２が希釈液容器５のラッチ部１０に直接に係合して希釈液容器５を液保持位置に係止したが、保護キャップ２の係止用溝１２と希釈液容器５のラッチ部１０とを間接的に係合させて希釈液容器５を液保持位置に係止することもできる。

上記の各実施の形態では、分析用デバイス１を回転軸心１０７の周りに回転させて試料液から遠心分離された成分と希釈液容器５から放出された希釈液８を測定チャンバー４０に移送して希釈し、試料液から分離された溶液成分または試料液から分離された溶液成分と試薬との反応物にアクセスして分析する場合を例に挙げて説明したが、試料液から溶液成分を分離しなくても良い場合には、遠心分離の工程は必要でなく、この場合には、分析用デバイス１を回転軸心１０７の周りに回転させて、点着された試料液のうちの定量の試料液の全部と希釈液容器５から放出された希釈液８を測定チャンバー４０に移送して希釈し、希釈液で希釈後の溶液成分または希釈液で希釈後の溶液成分と試薬との反応物にアクセスして分析する。また、分析用デバイス１を回転軸心１０７の周りに回転させて試料液から分離された固体成分と希釈液容器５から放出された希釈液を測定チャンバーに移送して希釈し、試料液から分離された固体成分または試料液から分離された固体成分と試薬との反応物にアクセスして分析することもできる。

上記の実施の形態では、内部に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形成された分析デバイス本体を、ベース基板３とカバー基板４との２層で構成したが、３層以上の基板を貼り合わせて構成することもできる。具体的には、マイクロチャネル構造に応じて切り欠きが形成された基板を中央にして、その上面と下面を別の基板を貼り合わせて前記切り欠きを閉塞してマイクロチャネル構造を形成する３層構造などを例に挙げることができる。

（実施の形態２）
図２１〜図２３は実施の形態２の分析用デバイス１Ａの注入口１３の付近を示す。その他の部分は実施の形態１と同じである。

実施の形態１の分析用デバイス１の構造の場合には、図１９に示すように分析用デバイス１の姿勢を垂直にして、注入口１３を受診者の指先１２０の血液溜まり１２１に接触させることによって、誘導部１７ならびに毛細管キャビティー１９の毛細管力によって、試料としての血液が毛細管キャビティー１９にまで吸い上げられる。しかしながら、分析用デバイス１の姿勢を垂直にして試料液を吸い上げた場合に、試料液にかかる重力の影響を受けるために吸引力が低下するため、吸引時間が著しく低下してしまうことが判ってきた。また、吸引中は注入口１３を指先１２０に触れさせておく必要があるが、数十秒以上も受診者の指先１２０に分析用デバイス１を同じ姿勢で触れさせておくことは操作性が悪いということも判ってきた。図２０（ａ）は、図１０のＥ−Ｅ断面で表される前記注入口１３と誘導部１７の付近の断面図を示し、図２０（ｂ）は注入口１３に試料液（血液）１８が付着した状態を示している。

そこでこの実施の形態２では、図２１（ａ）に示すようにベース基板３とカバー基板４の注入口１３の部分を形成しているベース基板３の内面の一部を、図２１（ｂ）と図２２（ａ）に示すように誘導部１７に向かって図１０の場合よりも長い距離だけ薄く成形することによって、誘導部１７の始端部に液溜め部１２２が形成されている。

液溜め部１２２が形成された分析用デバイス１Ａの構造の場合には、分析用デバイス１の姿勢を垂直にして、または図２３に示すように分析用デバイス１の姿勢を傾斜させて、注入口１３を受診者の指先１２０の血液溜まり１２１に接触させることによって、血液１８の表面張力によって液溜め部１２２の隙が瞬時に満たされる。液溜め部１２２の容量は少なくとも分析を実施するために必要な血液の定量に設定することが望ましいが、必要な血液量が多い場合には、その半分程度に設定してもかまわない。

このように構成したため、注入口１３を血液溜まり１２１に接触させた後、指先から分析用デバイス１を離しても、図２２（ｂ）に示すように液溜め部１２２に溜まった血液が誘導部１７ならびに毛細管キャビティー１９の毛細管力によって、試料としての血液が毛細管キャビティー１９にまで吸い上げられる。また、分析用デバイス１を指先から離した後、分析用デバイス１の姿勢を水平方向などの試料液の吸い込みに重力が影響しにくい姿勢に保つことで、血液の吸い込み時間を短縮することが可能となる。また、分析用デバイス１を受診者の指先１２０に触れさせておく時間が従来より短くても、前記定量の血液をサンプリングできて正確な分析を実現できる。

（実施の形態３）
図２４〜図２６は実施の形態３の分析用デバイス１Ｂの注入口１３の付近を示す。その他の部分は実施の形態１と同じである。

上記の実施の形態２の分析用デバイス１Ａでは、ベース基板３の内面の一部を薄く成形して液溜め部１２２を形成したが、この実施の形態３の分析用デバイス１Ｂでは、図２４（ａ）に示すようにベース基板３とカバー基板４の注入口１３の部分を形成しているカバー基板４の長さを、図２４（ｂ）と図２５（ａ）に示すようにベース基板３に比べて短くするとともに、カバー基板４の先端４ａの形状を円弧状に形成することによって、誘導部１７の始端部に液溜め部１２２が形成されている。

液溜め部１２２が形成された分析用デバイス１Ｂの構造の場合には、図２６に示すように分析用デバイス１の姿勢を傾斜させて、注入口１３を受診者の指先１２０の血液溜まり１２１に接触させることによって、図２５（ｂ）に示すように血液１８の表面張力によって液溜め部１２２に、分析を実施するために必要な定量の血液が付着する。

このように構成したため、注入口１３を血液溜まり１２１に接触させ後、指先から分析用デバイス１を離しても、液溜め部１２２に付着した血液が誘導部１７ならびに毛細管キャビティー１９の毛細管力によって、試料としての血液が毛細管キャビティー１９にまで吸い上げられる。また、分析用デバイス１を指先から離した後、分析用デバイス１の姿勢を水平方向などの試料液の吸い込みに重力が影響しにくい姿勢に保つことで、血液の吸い込み時間を短縮することが可能となる。また、分析用デバイス１を受診者の指先１２０に触れさせておく時間が従来より短くても、前記定量の血液をサンプリングできて正確な分析を実現できる。

（実施の形態４）
図２７〜図２９は実施の形態４の分析用デバイス１Ｃの注入口１３の付近を示す。その他の部分は実施の形態１と同じである。

上記の実施の形態３の分析用デバイス１Ｂでは、カバー基板４の先端４ａの形状を円弧状に形成することによって、誘導部１７の始端部に液溜め部１２２が形成されている。
がベース基板３に対して垂直な円弧状に形成して液溜め部１２２を形成したのに対して、この実施の形態４の分析用デバイス１Ｃでは、図２７（ａ）と図２８（ａ）に示すようにカバー基板４の先端４ａの平面形状が円弧状で、かつ先端４ａの断面形状をベース基板３の側が誘導部１７の側に後退した傾斜面４ｂに形成して注入口１３との間に液溜め部１２２が形成されている。また、注入口１３のベース基板３の内面には注入口１３の先端から液溜め部１２２に達する溝１２３が形成されている。

液溜め部１２２が形成された分析用デバイス１Ｃの構造の場合には、図２９に示すように分析用デバイス１の姿勢を傾斜させて、注入口１３を受診者の指先１２０の血液溜まり１２１に接触させることによって、図２８（ｂ）に示すように血液１８の表面張力によって液溜め部１２２に、分析を実施するために必要な定量の血液が付着する。また、液溜め部１２２の奥端部分の空気が溝１２３を介してスムーズに排出されるため、液溜め部１２２に前記定量の血液を迅速に付着させることができる。

このように構成したため、注入口１３を血液溜まり１２１に接触させ後、指先から分析用デバイス１を離しても、液溜め部１２２に付着した血液が誘導部１７ならびに毛細管キャビティー１９の毛細管力によって、試料としての血液が毛細管キャビティー１９にまで吸い上げられる。また、分析用デバイス１を指先から離した後、分析用デバイス１の姿勢を水平方向などの試料液の吸い込みに重力が影響しにくい姿勢に保つことで、血液の吸い込み時間を短縮することが可能となる。また、溝１２３を形成することで、指先で球状に形成されなかった血液（指先にぬれ広がった状態）においても溝１２３を介して誘導部１７まで血液を誘導することも可能となる。本実施の形態では、溝１２３を１本だけ形成しているが、複数本形成してもかまわず、溝１２３の断面形状は円弧状や三角形状、四角形状に形成してもかまわない。

（実施の形態５）
上記の各実施の形態では誘導部１７と毛細管キャビティ１９を介して吸い上げた試料液を後段の測定チャンバー４０に移送して、測定スポットとしての測定チャンバー４０において検査対象にアクセスする読み取りに使用される分析用デバイスの場合を例に挙げて説明したが、毛細管力を有する測定チャンバーに注入口１３から直接に試料液を吸い上げて、測定チャンバーに入った検査対象にアクセスする読み取りに使用される分析用デバイスの場合も、実施の形態２〜実施の形態４で説明した液溜め部１２２を設けることによって、注入口１３を血液溜まりに接触させている時間が短かかった場合であっても、液溜め部１２２に付着した血液が測定チャンバーの毛細管力によって吸い上げられるので、前記定量の血液をサンプリングできて正確な分析を実現できる。

また、上記の各実施の形態の液溜め部１２２の一部または全部にフィルタ材を設け、液溜め部１２２から毛細管力を有する誘導部１７や毛細管力を有する測定チャンバーに吸い上げられる成分を前記フィルタ材によって選別することもできる。具体的には、試料液が血液の場合には、前記フィルタ材によって血球成分の通過を阻止または低減することによって、測定チャンバー内の試薬に接触する成分を選別して前記試薬と血漿成分が正確に反応して反応のばらつきを低減することができ、分析精度の向上を期待できる。

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移送制御手段として有用である。

本発明の実施の形態１の分析用デバイスの保護キャップを閉じた状態と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 保護キャップを閉じた状態の分析用デバイスを背面から見た斜視図 同実施の形態の希釈液容器の説明図 同実施の形態の保護キャップの説明図 同実施の形態の分析用デバイスの使用前と試料液を点着する際ならびに点着後に保護キャップを閉じた状態の断面図 分析用デバイスを分析装置にセットする直前の斜視図 分析用デバイスを分析装置にセットした状態の断面図 同実施の形態の分析装置の構成図 同実施の形態の分析用デバイスの要部の拡大斜視図 分析用デバイスを分析装置にセットして回転開始前の断面図 分析用デバイスを分析装置にセットして回転後とその後の遠心分離後の断面図 分析用デバイスの回転軸心と希釈液容器から希釈液が放出されるタイミングの希釈液容器の位置を示す断面図 遠心分離後の試料液の固体成分を定量採取し希釈するときの断面図 要部の拡大図と斜視図 出荷状態にセットする工程の断面図 同実施の形態の注入口から毛細管キャビティ間での平面と別の実施の形態の同じ部分の平面図 同実施の形態の比較例の断面図 本発明の実施の形態１の分析用デバイス使用状態の説明図 図１０（ｂ）におけるＥ−Ｅ断面図 本発明の実施の形態２の分析用デバイスの要部の拡大斜視図とベース基板の拡大斜視図 点着前後の図２１（ｂ）におけるＥ−Ｅ断面図 同実施の形態の分析用デバイスの使用状態の説明図 本発明の実施の形態３の分析用デバイスの要部の拡大斜視図とベース基板の拡大斜視図 点着前後の図２４（ｂ）におけるＥ−Ｅ断面図 同実施の形態の分析用デバイスの使用状態の説明図 本発明の実施の形態４の分析用デバイスの要部の拡大斜視図とベース基板の拡大斜視図 点着前後の図２７（ｂ）におけるＥ−Ｅ断面図 同実施の形態の分析用デバイスの使用状態の説明図 特許文献１の分析用デバイスの一部切り欠き斜視図 特許文献２の分析用デバイスの平面図

符号の説明

１ 分析用デバイス
２ 保護キャップ
２ａ 開口
２ｂ 底部
３ ベース基板
４ カバー基板
５ 希釈液容器
５ａ 内部
５ｂ ラッチ部１０の面
６ａ，６ｂ 軸
７ 開口部
８ 希釈液
９ アルミシール（シール部材）
１０ ラッチ部
１１ 希釈液容器収容部
１２ 係止用溝
１３ 注入口
１１ａ 開封リブ（突出部）
１５，１６ 回転支持部
１７ 誘導部
１８ 試料液
１８ａ 血漿成分
１８ｂ 血球成分
１９ 毛細管キャビティ
２０ 傾斜面
２１ 凹部
２２ 屈曲部
２３ 分離キャビティ（受容キャビティ）
２４ キャビティー
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ 空気孔
２６ａ，２６ｂ 排出流路
２７ 保持キャビティ
２８ 溢流流路
２９ 溢流キャビティ
３０ リブ
３１ リファレンス測定チャンバー
３２ 円弧面
３３ 毛細管キャビティ
３４ 連結流路
３５ リブ
３６ 溢流キャビティ
３７ 毛細管流路
３８ 計量流路
３９ 逆流防止用のリブ
４０ 測定チャンバー
４１ 連結流路
４２ 溝
４３ 孔
４４ 係止治具
４４ａ 突起
４５ 切り欠き
４６ 押圧治具
１００ 分析装置
１０１ ロータ
１０２ 溝
１０３ ドア
１０４ 可動片
１０５ バネ
１０６ 回転駆動手段
１０７ 回転軸心
１０８ 光学測定手段
１０９ 制御手段
１１０ 演算部
１１１ 表示部
１１２ 光源
１１３ フォトディテクタ
１２０ 受診者の指先
１２１ 血液溜まり
１２２ 液溜め部
１２３ 溝

Claims (10)

1. 内部に設定された軸心を中心に回転駆動して、試料液を前記回転駆動に伴う遠心力によって前記内部の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し、前記測定スポットにおける反応液にアクセスする読み取りに使用される分析用デバイスであって、
   前記軸心から外周方向へ突出し先端から試料液を採取する注入口と、
   前記注入口から内周方向に伸長するよう形成された毛細管力の作用する誘導部と、
   前記誘導部を介して前記注入口から採取される試料液を毛細管力により必要量保持できる毛細管キャビティと、
   前記毛細管キャビティから移送される試料液を受け取る受容キャビティとを備え、
   前記誘導部と前記毛細管キャビティとの接続部には凹部を形成して通路の向きを変更する屈曲部を形成した
   分析用デバイス。
2. 前記注入口の外側に、前記誘導部から飛散する試料液を保持する保護キャップを備えた請求項１に記載の分析用デバイス。
3. 前記誘導部の基部と前記屈曲部および前記毛細管キャビティの側方には、大気に開放されたキャビティを形成した
   請求項１に記載の分析用デバイス。
4. 前記誘導部の流れ方向と直交する断面形状が、奥端に向かって次第に狭くなる傾斜面で形成されていることを特徴とする
   請求項３に記載の分析用デバイス。
5. 前記屈曲部が前記軸心に対して前記毛細管キャビティと同じ円周上か前記毛細管キャビティよりも内周位置に形成されていることを特徴とする
   請求項１に記載の分析用デバイス。
6. 試料液を採取した請求項１に記載の分析用デバイスがセットされる分析装置であって、
   前記分析用デバイスを軸心周りに回転させる回転駆動手段と、
   前記回転駆動手段によって移送された溶液に基づく前記分析用デバイス内の反応物にアクセスして分析する分析手段とを備え、
   前記回転駆動手段の回転によって前記毛細管キャビティ内の試料液を前記受容キャビティへ移送できるよう構成した
   分析装置。
7. 請求項１に記載の分析用デバイスを用いた分析方法であって、
   前記分析用デバイスを前記分析用デバイスの内部に設定された軸心を中心に回転させて前記分析用デバイスの注入口に点着された試料液を前記屈曲部で破断させて前記毛細管キャビティに保持された試料液だけを前記受容キャビティに移送するステップと、
   前記移送された試料液の少なくとも一部と試薬を混合するステップと、
   読み取り位置に前記測定スポットが介在するタイミングに前記測定スポットの反応物にアクセスするステップと
   を有する分析方法。
8. 内部に設定された軸心を中心に回転駆動して、試料液を前記回転駆動に伴う遠心力によって前記内部の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し、前記測定スポットにおける反応液にアクセスする読み取りに使用される分析用デバイスであって、
   前記軸心から外周方向へ突出した注入口に点着した試料液を、前記注入口から内周方向に伸長するよう形成された毛細管力の作用する誘導部を介して前記測定スポットに接続するとともに、
   前記誘導部の始端部に前記誘導部へ吸い込み前の前記試料液を一時的に保持する液溜め部を形成した
   分析用デバイス。
9. 注入口に点着した試料液を測定スポットの毛細管力で吸い上げ、前記測定スポットにおいて検査対象にアクセスする読み取りに使用される分析用デバイスであって、
   前記注入口と前記測定スポットとの接続部に、吸い込み前の前記試料液を一時的に保持する液溜め部を形成した
   分析用デバイス。
10. 前記液溜め部にフィルタを設けた
    請求項８または請求項９記載の何れかに記載の分析用デバイス。

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