JP4403949B2 - 分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体試料をその内部に形成した流路に保持した分析ディスクを回転させ、液体試料中の成分を分析する分析装置に関するものである。より詳細には、分析ディスクに注入した液体試料の液漏れによる汚染を防止する技術に関する。

図１０は従来の分析装置と、分析装置に装着される分析ディスクの斜視図である。トレイ１５上に液体試料を注入した分析ディスク１を載置して、トレイ１５を引き込むことで、分析ディスクは分析装置２０の内部へ搬送され、光学的な分析が行われる。

本分析装置２０に使用する分析ディスクは、図９に示すとおり、分析を行う光ビームを走査する際のトラッキングのためのガイド用、或いは分析後のデータ記録用のトラック（図示せず）がらせん状に刻まれた基盤ディスク１ａ、その上面の内周側に液体試料の注入口２を有する上カバー１ｃ、液体試料の流路が形成されかつ上カバー１ｃと基盤ディスク１ａとを接着するため接着層１ｂ、で構成されている。この分析ディスク１は、複数の流路（図では６個）とそれぞれに対応した注入口２を形成してあり、１枚の分析ディスクで複数の液体試料を分析することのできる構造となっている。

分析手順としては、まず分析ディスク１内に液体試料を入れるための特定の注入用器具或いは注射器等を用いて、分析ディスク１上の注入口２から液体試料を一定量注入し、注入の完了した分析ディスク１を分析装置２０に挿入する。

分析装置２０内部へ搬送された分析ディスク１は、モータ６によって回転駆動されるターンテーブル４によって軸心が位置決めされ、その上面にクランパ５が当接して、分析ディスク１を挟持して回転可能な状態となる。

分析ディスク１は、ある一定の回転数にて回転し、分析ディスク１内に注入された液体試料は回転により生じる遠心力を利用した遠心分離などの前処理を経て、最終的に流路の分析エリアである反応室１３に移動する。反応室１３では、液体試料と試薬の反応が行われ、その過程を図示しない光ビームなどの光学検出手段を用いて光学的に検出することで分析が行われる。

このように構成された分析装置において、分析ディスクへ液体試料を注入する際、所定の注入量を上回る多くの液体試料を供給してしまった場合には、分析ディスク１上に液体試料が溢れてしまうこととなる。

このように液体試料が注入口付近に付着した場合に、拭き忘れや、拭き残しなどがあると、分析を開始した際、分析ディスク回転中に液体試料が細かな粒子状となって飛散し、飛び散った粒子が装置内部に付着したり、分析ディスク表面に広範囲に亘って付着したりして、汚染する恐れがある。

特に、分析ディスクに注入する液体試料として血液を使用したときに、測定者の手に傷がある状態で、分析ディスク表面に注入口から飛散した血液が付着した分析ディスクに触れると、傷口から血液感染で肝炎などの重大な病気を引き起こす可能性がある。

そのため、血液を不特定個所に飛散させないなどの感染防止対策が不可欠であり、従来の分析ディスクにおいては、図９（ａ）に示すように、液体試料を注入した注入口２に対して、注入口２全体を覆う形状の粘着性のあるシール部材３で塞ぐなどの感染防止策がとられていた（例えば、特許文献１参照）。密封方法は、液体試料を一定量、注入口２から注入し、注入し終わったらシール部材３を貼り付け注入口２を塞いでいた。
特開平５−３４５１４９号公報

上記のシール部材による密封においては、シール部材と分析ディスク表面の密着性が重要であるが、前記従来の方法では、注入口２の周辺に誤って液体試料を溢してしまって濡れたままの状態で、シールで塞ごうとした場合、十分な粘着力が得られず、分析ディスクの回転中にシールが剥がれたり、粘着力の弱くなった面の隙間あるいは粘着力の無くなった面の隙間から液体試料が漏れ出てしまったりするという課題を有していた。

また、注入口周辺が濡れていなくても、シール部材の貼り付けはユーザーが行うのでシール部材を貼り付ける際、シール部材がシワになり、注入口とシールとの間に隙間が生じ、その隙間から液体試料が漏れ出てしまうという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、液体注入口から液体試料による汚染を防止する分析装置を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の分析装置は、液体試料が流入する流路をその内部に有し、前記流路と連通する前記液体試料の注入口をその上面に有するディスクが装着されて、前記流路中の液体試料の分析を行う分析装置であって、前記分析ディスクを載置しモータによって回転駆動されるターンテーブルと、前記分析ディスクの上面に当接し、前記ターンテーブルとの間で前記ディスクを挟持するクランパとを備えており、前記ディスクがターンテーブルとクランパとの間で挟持されたときに、前記ディスクの上面に当接するクランパには、前記ディスクの軸心から注入口までの距離よりも大きい内径を持ち、かつ、前記挟持する動作によりディスクの上面に密着する環状部材を形成したことを特徴とするものである。

本発明の分析装置によれば、分析中に注入口から液体試料が漏れ出たとしても、液体試料クランパの外周部に取り付けられ、ディスク中心から注入口までの最長距離よりも大きい内径を持った環状部材により、全て塞き止められるため、装置内に液体試料が広がりを防止するので、汚染が拡大する心配がない。

以下に、本発明の分析装置について、その実施の形態を図面とともに詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１（ａ）は本発明の実施の形態において、分析ディスクを装着した分析装置のうち、分析ディスクの回転機構および光学的読み取り機構の部分のみ抽出した平面図、図１（ｂ）はその側面図である。図２は、同装置おける分析ディスクの回転機構の部分断面図である。

図において、ベース７には、分析ディスク１を載置するためのターンテーブル４を有したモータ６が取り付けられ、また、レーザおよびレンズ等の光学系を備えた光ピックアップ８がレール９を介して取付けられている。光ピックアップ８はトラバースモータ１０を含む駆動系により分析ディスク１の半径方向に駆動可能になっている。

分析ディスク１は、ポリカーボネートと金属薄膜により構成され、図２に示すように、ピックアップで読み取り可能な情報が記録された基盤ディスク１ａ、上カバーと基盤ディスクの接着および流路の形成を目的とした接着層１ｂ、注入口２の形成された上カバー１ｃにより構成される。

図１においては、分析ディスクが分析装置内にセッティングされた後の状態を示しているが、分析ディスクが分析装置内にセッティングされるまでの操作手順としては、まず特定の注入用器具或いは注射器等を用いて分析ディスク上の前記注入口２から液体試料を一定量注入する。液体試料の注入が終了したら、液体試料が漏れ出ないように注入口２にシール部材３を貼り付ける。

分析装置への挿入は、従来と同様にトレイの移動によって行われ、トレイ上に前記分析ディスクを載置することで分析ディスクは分析装置内部へ搬送される。

分析装置内部へ搬送された分析ディスク１は、ターンテーブル４によって位置決めされ、図２に示す磁石１１を備えたクランパ５と磁性部材１２を備えたターンテーブル４との磁気力にて狭持され、モータ６による駆動力によりディスク径の中心を軸に回転可能な構成になっている。

クランパ５には、図２に示すようにディスク中心から注入口までの最長距離“Ｘ”よりも大きい内径“Ｙ”の環状部材１４が取り付けられている。環状部材１４は、液体吸収性を有するものが使用される。環状部材１４は、さらに可撓性を有するスポンジなどの弾性材料で出来ていることが望ましい。この環状部材１４は、分析ディスク１がターンテーブルに載置され、前記分析ディスク１がクランパ５とターンテーブル４によって挟持された時、環状部材１４は撓みながら分析ディスク１とクランパ５によって挟持され、分析ディスク密着することが望ましい。このように、分析ディスク１をクランパ５と、ターンテーブル４とで挟持したときに、環状部材１４は、分析ディスク１の注入口２よりも外周側に配置されることとなる。

以上のように構成される分析装置において、液体試料を分析ディスク１に注入する際、ディスク表面に液体試料を溢してしまい、気付かずにシール部材を貼り付け、分析装置内へ挿入して分析を開始してしまったとき、シール部材は十分な粘着力が得られず、分析ディスク１が回転している最中に、粘着力の弱くなった面あるいは粘着力の無くなった面の隙間から液体試料が漏れ出てしまう場合がある。

また、注入口２周辺が濡れていなくても、シール部材の貼り付けはユーザが行うのでシール部材を貼り付ける際、シール部材がシワになり、注入口２とシール部材との間に隙間が生じ、その隙間から液体試料が漏れ出てしまう場合がある。このとき、注入口２から溢れた液体試料は、遠心力により外周方向に向かって飛散しようとする。

しかしながら、本構成においては、クランパ５に環状部材１４が取り付けられているので、外周方向に向かって飛んでいった液体試料に対して壁となり環状部材１４よりも外周側に液体試料が飛散していくことはなく、装置内が汚れることがない。

また、仮に、分析ディスクの注入口にシール部材３を貼り忘れたとしても、同様に、注入口２から漏れ出た液体試料が遠心力によって外周方向に向かって飛散しようとするが、環状部材１４によって全て吸収されるので、装置内に液体試料が飛散して汚れることは無い。

ここで、注入口にシール部材３を貼り忘れた場合、環状部材１４が注入口まで覆っていると、それ以前の測定までに環状部材に付着した液体試料が、今回新たに分析をおこなう液体試料と注入口２の近傍で混ざりあってしまい、分析結果に悪影響を及ぼす可能性がある。このため、環状部材１４の内径をディスク中心から注入口２までの最長距離“Ｘ”よりも大きい構成としている。

また、クランパ５は、図３に示すように、分析用ディスク１を載置するトレイ１５の上方に開閉可能に設けたクランパ交換用トレイ２１上に載置されており、分析装置２０本体から着脱可能な構成としているので、漏れ出た液体試料を吸収したことにより汚れてしまったクランパ５を定期的に交換することで装置内の衛生を保つことができる。

クランパ５の着脱は、まず、分析用ディスク１載置用トレイ１５が開くことで、ターンテーブル４が下がり、クランパ５とターンテーブル４が着脱される。

次に、クランパ５交換用のトレイ２１が開き、トレイ２１が開く過程において、クランパ５昇降用のバネ２３が上昇し、クランパ５のツバ形状２４に係りクランパ５交換用のトレイが開ききった際、クランパ５を一定高さまで持ち上げる。

昇降用のバネ２３は、クランパ５交換用トレイ２１が開く際に、クランパ５と分析用ディスク載置用トレイ１５が引っかからないようにし、また、クランパ５を取りやすくするために設けている。

トレイ２１とクランパ５は、トレイ２１の穴形状と、クランパ５のツバ形状が引っかかっているだけの構成であるので、交換時に特別な作業は必要としない。

以上のように、本実施の形態においては、注入口２から液体試料が漏れないように貼り付けるシール部材３とは別に、クランパ５に環状部材１４を取り付けることで、たとえ、液体試料の飛散をシール部材３で防ぎきれなかったとしても、液体試料環状部材１４で塞き止めることとなり、環状部材１４とシール部材による２重の飛散防止構造となり、より信頼性の高いシール方法として活用することができる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における分析装置について説明した断面図である。図４において、１は分析ディスク、６は分析ディスク１を回転させるためのモータ、５は分析ディスク１をターンテーブル４との間で挟持するためのクランパである。

実施の形態１との違いは、クランパ５と分析ディスク１とが着脱自在に勘合する構造となっていることである。そして分析ディスク１へ液体試料を注入後、分析装置２０本体から分離しているクランパ５を分析ディスク１と勘合させて一体構成とし、その後に、クランパ５と分析ディスク１が一体となった状態で分析装置２０内への挿入、排出を行う点である。

以下、本実施の形態における測定手順について説明する。まず、図５に示すクランパ５が分析ディスク１に取り付けられていない状態において、分析ディスク１の注入口２から液体試料を一定量注入する。

その後に、クランパ５を分析ディスク１に取り付けるのだが、分析ディスク１の上カバー１ｃにはフック１６が形成され、クランパ５にはフック１６と対向して穴２２が設けられているので、フック１６と穴２２との勘合によってクランパ５が分析ディスク１に固定される構成となっている。

クランパ５には、分析ディスク１の注入口２を覆うことの可能な内径と外径をもった環状部材１４が取り付けられている。環状部材１４は、注入口２を封止するために液体吸収性を有さない撥水性の材料で構成することが望ましく、さらには、例えばシリコンゴムのように可撓性を有した弾性部材で形成することが望ましい。これはクランパ５により分析ディスク１を押圧する際、環状部材１４は撓みながら挟持され、環状部材１４によって注入口２を確実に塞ぐことが可能となるからである。

装置内への挿入、排出は、分析ディスク１とクランパ５が一体となった状態で行う。まず、分析装置２０のトレイ１５上に分析ディスク１を載置してから、トレイ１５を装置内部へ移動させる。

トレイの移動に伴い、図６に示すようにターンテーブル４が上方向へ移動し、分析ディスク１の中心にあるクランパ５の磁石部分と、ターンテーブル４とが磁力により引き付けられることで、分析ディスク１が挟持される。

分析ディスク１は、遠心分離、分析の際、回転しているが、注入口２は環状部材１４により塞がれているので、回転中に注入口２から飛び散ろうとする液体試料があったとしてもすべて環状部材１４によりブロックされるので、分析ディスク１表面に液体試料が付着することもなく、また、装置内に液体試料が飛散することもない。

再度、同分析ディスクにて測定を行う場合は、クランパ５を分析ディスク１から外し、別の注入口２から液体試料を注入後、再度クランパを分析ディスクに取り付けることで測定することができる。

上記のフック１６と穴２２の形状を工夫し、クランパ５と分析ディスク１との回転方向が必ず所定位置に位置決めされるようにしておけば、あるいは分析ディスク上に位置決めピン１７を設け、クランパ５側にそれに勘合する穴を形成するなどしておけば、複数回の着脱においても、分析ディスクとクランパは、毎回同じ位置関係となり、注入口と接触することで環状部材１４に付着する液体試料が他の測定エリアの液体試料と混合することは無い。

また、分析ディスク１枚につき、クランパ１個とすることで、分析エリアに対して環状部材は常に汚れ無く使用することが出来る。

また、分析ディスクとクランパが一体となることで、クランパをユーザが外さない限り液体試料が外部へ漏れる心配がなく、分析中に液体試料が装置内を飛散することなく測定を行うことができる。

本実施の形態では、分析ディスク１にフックを設けたが、図７に示すように分析ディスク１に穴２２を設け、クランパ５にフック１６を設けてもよい。

（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３における分析装置について説明した断面図である。図８において、１は分析ディスク、６は分析ディスク１を回転させるためのモータ、５は分析ディスク１をターンテーブル４に固定するためのクランパである。

実施の形態１との違いは、分析ディスク側に環状部材が取り付けられている点である。

分析ディスク１を構成するカバーディスク１ｃには、図８に示すようにディスク中心から注入口までの最長距離“Ｘ”よりも大きい内径“Ｙ”の環状の環状部材１４が取り付けられている。

環状部材１４はスポンジ等、液体吸収性を有し、かつ可撓性を有する材料で出来ており、分析ディスク１がターンテーブルに載置され、前記分析ディスク１がクランパ５とターンテーブル４によって挟持された時、環状部材１４は撓みながら分析ディスク１とクランパ５によって挟持される。

このように構成される分析装置において、分析中に液体試料が注入口から漏れ出て外周方向に向かって飛散していった場合、分析ディスク１に取り付けられている環状部材１４によって、飛散した液体試料は吸収され、環状部材１４よりも外周側に液体試料が飛散していくことはなく、装置内も液体試料が飛散して汚れることがない。

以上のように、本実施の形態においては、注入口２から液体試料が漏れないように貼り付けるシール部材３とは別に、分析ディスク１に環状部材１４を取り付けることで、たとえ、液体試料の飛散をシール部材で防ぎきれなかったとしても環状部材１４で塞き止めることとなり、環状部材１４とシール部材による２重の飛散防止構造となり、より信頼性の高いシール方法として活用することができる。

本実施の形態では、環状部材を、液体吸収性を有し、かつ可撓性を有する材料としたが、撥水性を有し、かつ可撓性を有する材料としてもよい。

この場合、分析時、注入口より液体試料が漏れ出た場合、分析ディスク表面に液体試料が残ることになるが、環状部材が壁となり外周方向への液体試料の流出は防止される。

このように本発明は、分析ディスクを回転させて、その内部に保持した液体試料を分析する分析装置に関わり、医療分析装置、水質分析装置等への利用が有用であり、特に汚染の可能性や、取り扱いに危険性のある液体を分析する装置に適用できる。

（ａ）本発明の実施の形態１における分析ディスク回転機構および光学的読み取り手段部分のみ抽出した平面図 （ｂ）同側面図 同実施の形態１における分析ディスク回転機構部分の断面図 同実施の形態１における分析装置および分析ディスクの斜視図 本発明の実施の形態２における分析装置の部分断面図 同実施の形態２における分析ディスクの斜視図 同実施の形態２におけるトラバースベース動作を示す側面図 同実施の形態２における他のシール方法について説明する部分断面図 本発明の実施の形態３における分析装置の部分断面図 （ａ）従来の分析ディスクの平面図 （ｂ）従来の分析ディスク回転機構部分の側面図 従来の分析装置を示す斜視図

符号の説明

１ 分析ディスク
１ａ 基板ディスク
１ｂ 接着層
１ｃ 上カバー
２ 注入口
３ シール部材
４ ターンテーブル
５ クランパ
６ モータ
７ ベース
８ 光ピックアップ
９ レール
１０ トラバースモータ
１１ 磁石
１２ 磁性体
１３ 反応室
１４ 環状部材
１５ 分析用ディスク交換用トレイ
１６ フック
１７ 位置決めピン
２０ 分析装置本体
２１ クランパ交換用トレイ
２２ 穴
２３ クランパ昇降用バネ
２４ ツバ形状

Claims (4)

1. 液体試料が流入する流路をその内部に有し、前記流路と連通する前記液体試料の注入口をその上面に有する分析ディスクが装着されて、前記流路中の液体試料の分析を行う分析装置であって、前記分析ディスクを載置しモータによって回転駆動されるターンテーブルと、前記分析ディスクの上面に当接し、前記ターンテーブルとの間で前記分析ディスクを挟持するクランパとを備えており、前記分析ディスクがターンテーブルとクランパとの間で挟持されたときに、前記分析ディスクの上面に当接するクランパには、前記分析ディスクの軸心から注入口までの距離よりも大きい内径を持ち、かつ、前記挟持する動作により分析ディスクの上面に密着する環状部材を、前記クランパに形成し、前記クランパと分析ディスクとが一体となった状態で、分析装置への分析ディスクの装着を行うように前記クランパと分析ディスクとは、クランパに形成した穴に、分析ディスクに形成したフックが勘合することにより一体となる構造、もしくは、クランパに形成したフックが分析ディスクに形成した穴に勘合することにより一体となる構造を有していることを特徴とする分析装置。
2. 環状部材が、液体吸収性を有する部材で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
3. 環状部材が、撥水性を有する部材で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
4. 環状部材が弾性部材で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の分析装置。