(57)【要約】【課題】複数の検出チャンバを備えるカートリッジにおいて、複数の検出チャンバの各々で発生した光が他の検出チャンバに混入するのを抑制する。【解決手段】  このカートリッジ１００は、被検物質を含む測定試料９０から生じる光を検出するための検出装置３００に設置され、光の検出に用いるカートリッジ１００であって、互いに流体的に隔離され、測定試料９０を受け入れ、受け入れた測定試料９０から生じる光が光検出器３３１により検出される複数の検出チャンバ１０と、複数の検出チャンバ１０の各々の間に設けられ、検出チャンバ１０内の測定試料９０から生じる光が他の検出チャンバ１０へ透過することを抑制する透過抑制部２０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物質を含む測定試料から生じる光を検出するための検出装置に設置され、前記光の検出に用いるカートリッジであって、
互いに流体的に隔離され、前記測定試料を受け入れ、受け入れた前記測定試料から生じる光が光検出器により検出される複数の検出チャンバと、
前記複数の検出チャンバの各々の間に設けられ、前記検出チャンバ内の前記測定試料から生じる光が他の前記検出チャンバへ透過することを抑制する透過抑制部と、を備える、カートリッジ。
【請求項２】
前記透過抑制部は、前記測定試料から生じる光を吸収する光吸収部、および前記測定試料から生じる光を散乱させる光散乱部の少なくとも一方を含む、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項３】
前記光吸収部は、前記測定試料から生じる光を吸収する光吸収フィラーを含む、請求項２に記載のカートリッジ。
【請求項４】
前記光散乱部は、前記測定試料から生じる光を散乱させる光散乱フィラーを含む、請求項２に記載のカートリッジ。
【請求項５】
前記カートリッジは平板形状を有し、
前記複数の検出チャンバの各々は、前記カートリッジの表面に沿って離れて配置されており、
前記透過抑制部は、前記カートリッジの厚さ方向における、前記測定試料から生じる光に対する光透過率が３０％以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のカートリッジ。
【請求項６】
前記測定試料から生じる光は、波長３００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の光である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のカートリッジ。
【請求項７】
前記測定試料から生じる光は、化学発光である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のカートリッジ。
【請求項８】
前記複数の検出チャンバの各々に対して流体的に接続された複数の液体収容部をさらに備え、
前記液体収容部は、前記測定試料から光を生じさせるための発光基質が配置されるように構成されている、請求項７に記載のカートリッジ。
【請求項９】
前記複数の検出チャンバの各々は、前記測定試料から生じる光の検出後も前記測定試料を貯留し続けるように構成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載のカートリッジ。
【請求項１０】
前記カートリッジは、回転軸を中心に回転される平板形状を有し、
前記複数の検出チャンバは、前記回転軸を中心として前記カートリッジの外周側の位置に配置されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載のカートリッジ。
【請求項１１】
前記カートリッジは、回転軸を中心に回転される平板形状を有し、
前記複数の検出チャンバの各々は、前記回転軸回りに１回転を等分割した角度間隔で配置されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のカートリッジ。
【請求項１２】
１つの前記検出チャンバと、前記検出チャンバに前記被検物質を移送するための通路と、を含む複数の処理領域をさらに備え、
前記透過抑制部は、前記複数の処理領域同士の間を隔離するように設けられている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のカートリッジ。
【請求項１３】
前記カートリッジは、回転軸を中心に回転される平板形状を有し、
前記透過抑制部は、前記回転軸または前記回転軸側の端部から、前記回転軸から離れた側の端部まで連続して設けられている、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のカートリッジ。
【請求項１４】
前記複数の検出チャンバを区画する壁部をさらに備え、
前記壁部は、前記透過抑制部によって構成されており、
前記複数の検出チャンバの各々は、前記複数の検出チャンバの各々が向かい合う方向以外の方向において、前記壁部に覆われていない光取出部を有する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のカートリッジ。
【請求項１５】
前記複数の検出チャンバおよび前記壁部を含む平板状の本体部と、
前記本体部の少なくとも一部を覆い、前記本体部の厚さ方向において前記測定試料の光に対して前記壁部よりも大きい光透過率を有するカバー部とをさらに備え、
前記複数の検出チャンバの各々は、前記本体部の前記壁部に設けられた貫通孔または非貫通の凹部が前記カバー部で覆われた構造を有する、請求項１４に記載のカートリッジ。
【請求項１６】
前記複数の検出チャンバの各々に対して別個に設けられ、前記検出チャンバに流体的に接続された通路をさらに備え、
前記透過抑制部は、前記通路の形成領域に対して前記カートリッジの厚み方向に向かう光の一部を透過するように構成されている、請求項１４または１５に記載のカートリッジ。
【請求項１７】
前記複数の検出チャンバの各々に対して別個に設けられ、前記通路を介して前記検出チャンバに流体的に接続された処理チャンバをさらに備え、
前記透過抑制部は、前記処理チャンバの形成領域に対して前記カートリッジの厚み方向に向かう光の一部を透過するように構成されている、請求項１６に記載のカートリッジ。
【請求項１８】
前記複数の検出チャンバを区画する壁部をさらに備え、
前記透過抑制部は、前記壁部の表面または内部に部分的に形成された部材によって構成されている、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のカートリッジ。
【請求項１９】
被検物質を含む測定試料を受け入れる複数の検出チャンバを備えたカートリッジを用いて、前記測定試料から生じる光を検出する検出方法であって、
互いに流体的に隔離された前記複数の検出チャンバの各々に前記測定試料を配置し、
前記複数の検出チャンバの各々の間に設けられた透過抑制部によって、第１方向に放射された前記測定試料から生じる光の透過を抑制しながら、前記複数の検出チャンバの各々について、前記第１方向とは異なる第２方向に放射された前記測定試料から生じる光を検出する、検出方法。
【請求項２０】
前記複数の検出チャンバの各々から、前記測定試料から生じる光を発生させた状態で、前記複数の検出チャンバの各々に対して前記測定試料から生じる光を検出する、請求項１９に記載の検出方法。
【請求項２１】
前記カートリッジは、遮光された筐体内に配置され、
前記測定試料から生じる光を吸収する前記筐体の内面によって、前記カートリッジの外部に放射された前記測定試料から生じる光の散乱を抑制する、請求項１９または２０に記載の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検物質を含む測定試料から生じる光の検出に用いるカートリッジおよびカートリッジを用いて被検物質の検出を行う検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、図２２に示すように、共通分配チャネル９０１および共通排出チャネル９０２に対してそれぞれ接続された複数の検出マイクロキャビティ９０３ａ〜９０３ｆが形成されたマイクロフルイディックデバイス９００が開示されている。各検出マイクロキャビティ９０３ａ〜９０３ｆは、上流側で同じ共通分配チャネル９０１と連通する。各検出マイクロキャビティ９０３ａ〜９０３ｆは、共通排出チャネル９０２へのアウトレットを有する。各検出マイクロキャビティ９０３ａ〜９０３ｆ内に、検出可能な生成物、試薬などの物質が導入される。各検出マイクロキャビティ９０３ａ〜９０３ｆ内に保持された物質の放射が、マイクロフルイディックデバイス９００の外部のディテクタによって検出される。
【０００３】
特許文献１は、検出マイクロキャビティ９０３ａ〜９０３ｆ間の「クロストーク」の問題を指摘している。そこで、特許文献１では、ルミネセンス測定を行う場合に、検出エリア（すなわち、検出マイクロキャビティ９０３ａ〜９０３ｆ）を除く領域で、光を吸収し自己蛍光が低い黒色プラスチック材料をマイクロフルイディックデバイス９００に用いることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／００５４５６３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１のマイクロフルイディックデバイスでは、検出が行われる複数の検出マイクロキャビティが、通路である共通分配チャネルおよび共通排出チャネルの各々を介して互いに接続されている。そのため、複数の検出マイクロキャビティを接続する通路が、光を案内する導光路のように作用する可能性がある。つまり、１つの検出マイクロキャビティで発生した光が、通路の内部で反射を繰り返して伝搬され、別の検出マイクロキャビティに到達する可能性がある。
【０００６】
このように、複数の検出チャンバを備えるカートリッジにおいて、いずれかの検出チャンバ内で測定試料から発生する光が別の検出チャンバに到達すると、検出チャンバ内の測定試料に由来しない外来光が混入することになるので、測定試料から発生する光の検出精度が低下する。そのため、複数の検出チャンバを備えるカートリッジにおいて、複数の検出チャンバの各々で発生した光が他の検出チャンバに混入するのを抑制することが望まれている。
【０００７】
この発明は、複数の検出チャンバを備えるカートリッジにおいて、複数の検出チャンバの各々で発生した光が他の検出チャンバに混入するのを抑制することに向けたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の第１の局面によるカートリッジ（１００）は、図１に示すように、被検物質を含む測定試料（９０）から生じる光を検出するための検出装置（３００）に設置され、光の検出に用いるカートリッジ（１００）であって、互いに流体的に隔離され、測定試料（９０）を受け入れ、受け入れた測定試料（９０）から生じる光が光検出器（３３１）により検出される複数の検出チャンバ（１０）と、複数の検出チャンバ（１０）の各々の間に設けられ、検出チャンバ（１０）内の測定試料（９０）から生じる光が他の検出チャンバ（１０）へ透過することを抑制する透過抑制部（２０）と、を備える。
【０００９】
なお、本明細書において、「流体的に隔離される」とは、流体が流通可能な通路を介して接続されていないことを意味する。「検出チャンバ内の測定試料から生じる光が他の検出チャンバへ透過することを抑制する」とは、検出チャンバ内の測定試料から生じて他の検出チャンバへ向かう光が透過抑制部に入射する際、入射光量よりも透過光量が減少することを意味し、透過抑制部に入射した光の透過光量をゼロにする場合に限られない。また、「検出チャンバ内の測定試料から生じる光が他の検出チャンバへ透過することを抑制する」とは、測定試料から生じる光以外の光が抑制されずに透過することを許容する概念である。
【００１０】
第１の局面によるカートリッジ（１００）では、上記のように、複数の検出チャンバ（１０）が互いに流体的に隔離されており、導光路のように作用する通路（４０）を介して接続されていない。そのため、検出チャンバ（１０）内の測定試料（９０）から生じる光（９３）が通路（４０）を介して他の検出チャンバ（１０）へ伝搬されることが回避できる。そして、複数の検出チャンバ（１０）の各々の間に透過抑制部（２０）が設けられるので、検出チャンバ（１０）内の測定試料（９０）から生じる光のうち、カートリッジ（１００）の内部を通過して他の検出チャンバ（１０）に向かう光（９１）については、透過抑制部（２０）を通る過程で透過光量を低減することができる。これらの結果、通路を介した光の伝搬、および、カートリッジ（１００）の内部を通過して他の検出チャンバ（１０）に向かう光（９１）の伝搬の両方を抑制できるので、複数の検出チャンバ（１０）の各々で発生した光が他の検出チャンバ（１０）に混入するのを抑制することができる。
【００１１】
上記第１の局面によるカートリッジ（１００）において、好ましくは、図３〜図５に示すように、透過抑制部（２０）は、測定試料（９０）から生じる光を吸収する光吸収部（２１）、および測定試料（９０）から生じる光を散乱させる光散乱部（２２）の少なくとも一方を含む。透過抑制部（２０）が光吸収部（２１）を含む構成によれば、測定試料（９０）から生じる光のうち透過抑制部（２０）に入射した光（９１）を、光吸収部（２１）によって吸収して光が透過するのを抑制できる。また、透過抑制部（２０）に入射した光（９１）が外部の光検出部に向けて散乱することを抑制できる。透過抑制部（２０）が光散乱部（２２）を含む構成によれば、測定試料（９０）から生じる光のうち透過抑制部（２０）に入射した光（９１）を、光散乱部（２２）によって散乱させて方向を変化させることにより、光が別の検出チャンバ（１０）に到達することを抑制できる。なお、本明細書において、光の散乱とは、光が物体に入射した時に方向を変えて散らばることを意味し、微粒子に対して入射した光の散乱現象のみならず、物質表面に対する反射（鏡面反射および乱反射を含む）を含む広い概念である。
【００１２】
上記透過抑制部（２０）が光吸収部（２１）および光散乱部（２２）の少なくとも一方を含む構成において、好ましくは、図３に示すように、光吸収部（２１）は、測定試料（９０）から生じる光を吸収する光吸収フィラーを含む。このように構成すれば、樹脂材料などの基材に光吸収フィラーを混合するだけで、容易に、光吸収部（２１）を含む透過抑制部（２０）をカートリッジ（１００）に設けることができる。また、光吸収フィラーの含有量を調整するだけで、透過抑制部（２０）の光透過率を所望の値に制御することができる。
【００１３】
上記透過抑制部（２０）が光吸収部（２１）および光散乱部（２２）の少なくとも一方を含む構成において、好ましくは、図４に示すように、光散乱部（２２）は、測定試料（９０）から生じる光を散乱させる光散乱フィラーを含む。このように構成すれば、樹脂材料などの基材に光散乱フィラーを混合するだけで、容易に、光散乱部（２２）を含む透過抑制部（２０）をカートリッジ（１００）に設けることができる。また、光散乱フィラーの含有量を調整するだけで、透過抑制部（２０）の光透過率を所望の値に制御することができる。
【００１４】
上記第１の局面によるカートリッジ（１００）において、好ましくは、図７に示すように、カートリッジ（１００）は平板形状を有し、複数の検出チャンバ（１０）の各々は、カートリッジ（１００）の表面に沿って離れて配置されており、透過抑制部（２０）は、カートリッジ（１００）の厚さ方向における、測定試料（９０）から生じる光に対する光透過率が３０％以下である。このように平板形状のカートリッジ（１００）の表面に沿って複数の検出チャンバ（１０）を設ける場合、複数の検出チャンバ（１０）の間に少なくともカートリッジ（１００）の厚み以上の幅の透過抑制部（２０）を設けるだけで、検出チャンバ（１０）間で十分に低い光透過率を確保することができる。そのため、複数の検出チャンバ（１０）の各々で発生した光が他の検出チャンバ（１０）に混入するのを効果的に抑制することができる。なお、本明細書において、「測定試料（９０）から生じる光に対する光透過率」とは、測定試料（９０）から生じる光のピーク波長の光透過率を意味する。
【００１５】
上記第１の局面によるカートリッジ（１００）において、図６に示すように、測定試料（９０）から生じる光は、波長３００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の光でありうる。波長３００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の光は、生体試料から取得される被検物質の標識に用いる各種の発光物質のピーク波長を包含する。そのため、生体試料から取得される被検物質の検出に用いるカートリッジ（１００）において好適である。
【００１６】
上記第１の局面によるカートリッジ（１００）において、好ましくは、図８に示すように、測定試料（９０）から生じる光は、化学発光である。化学発光とは、化学反応によって励起された分子が基底状態に戻る際、エネルギーを光として放出する現象である。化学発光では、たとえば励起光のオンオフによって発光を制御できる蛍光と異なり、一旦発光が開始されると継続して発光し続ける。そのため、化学発光では、複数の検出チャンバ（１０）のいずれかで光検出を行っている間に別の検出チャンバ（１０）での発光を停止させることができないため、透過抑制部（２０）により検出チャンバ（１０）の相互間での光（９１）の混入を抑制することが可能な上記カートリッジ（１００）が特に有用である。これにより光検出におけるＳ／Ｎ比を向上させることができるので、被検物質の検出精度を向上させることができる。
【００１７】
この場合、好ましくは、図７に示すように、複数の検出チャンバ（１０）の各々に対して流体的に接続された複数の液体収容部（６７）をさらに備え、液体収容部（６７）は、測定試料（９０）から光を生じさせるための発光基質が配置されるように構成されている。このように構成すれば、液体収容部（６７）から検出チャンバ（１０）へ発光基質を移送することによって、検出チャンバ（１０）の内部だけで測定試料（９０）の化学発光を発生させることができる。そのため、発光する測定試料（９０）を検出チャンバ（１０）以外の部分から移送する場合と異なり、光が発生する領域を検出チャンバ（１０）内のみに限定することができるので、カートリッジ（１００）を用いた光検出の高感度化を図ることができる。
【００１８】
上記第１の局面によるカートリッジ（１００）において、好ましくは、図７に示すように、複数の検出チャンバ（１０）の各々は、測定試料（９０）から生じる光の検出後も測定試料（９０）を貯留し続けるように構成されている。このように構成すれば、光検出が終わった後の測定試料（９０）が検出チャンバ（１０）の内部に貯留されたままとなり、発光する測定試料（９０）が検出チャンバ（１０）の外部に移送されることを回避できる。測定試料（９０）が検出チャンバ（１０）の外部に移送されないので、測定試料（９０）から生じる光を確実に透過抑制部（２０）に入射させることができる。そのため、たとえば複数の検出チャンバ（１０）の各々における光検出を順番に行う場合に、先に光検出が終了した測定試料（９０）が移動されることに起因して、移動された測定試料（９０）から生じる光が別の検出チャンバ（１０）に到達することを回避できる。
【００１９】
上記第１の局面によるカートリッジ（１００）において、好ましくは、図７に示すように、カートリッジ（１００）は、回転軸（３２１）を中心に回転される平板形状を有し、複数の検出チャンバ（１０）は、回転軸（３２１）を中心としてカートリッジ（１００）の外周側の位置に配置されている。このように構成すれば、カートリッジ（１００）を回転する際の遠心力を利用して検出チャンバ（１０）への送液を行える。このとき、複数の検出チャンバ（１０）がカートリッジ（１００）の外周側の位置に配置されるので、複数の検出チャンバ（１０）がカートリッジ（１００）の内周側に配置される場合と比べて、カートリッジ（１００）内における検出チャンバ（１０）間の距離を大きく確保できる。検出チャンバ（１０）間の距離が大きくなるほど検出チャンバ（１０）間での光（９１）の到達が抑制されるので、複数の検出チャンバ（１０）の各々で発生した光が他の検出チャンバ（１０）に混入するのを効果的に抑制することができる。
【００２０】
上記第１の局面によるカートリッジ（１００）において、好ましくは、図７に示すように、カートリッジ（１００）は、回転軸（３２１）を中心に回転される平板形状を有し、複数の検出チャンバ（１０）の各々は、回転軸（３２１）回りに１回転を等分割した角度間隔で配置されている。このように構成すれば、カートリッジ（１００）内において、隣り合う検出チャンバ（１０）間の距離を極力大きく確保できる。検出チャンバ（１０）間の距離が大きくなるほど検出チャンバ（１０）間での光（９１）の到達が抑制されるので、複数の検出チャンバ（１０）の各々で発生した光が他の検出チャンバ（１０）に混入するのを効果的に抑制することができる。
【００２１】
上記第１の局面によるカートリッジ（１００）において、好ましくは、図７に示すように、１つの検出チャンバ（１０）と、検出チャンバ（１０）に被検物質を移送するための通路（４０）と、を含む複数の処理領域（６０）をさらに備え、透過抑制部（２０）は、複数の処理領域（６０）同士の間を隔離するように設けられている。このように構成すれば、複数の処理領域（６０）同士の間で、測定試料（９０）から生じる光が透過することを透過抑制部（２０）によって抑制できる。上記の通り、検出チャンバ（１０）と通路（４０）でつながった処理領域（６０）内には、測定試料（９０）から生じる光（９３）が通路（４０）を介して伝搬されうる。そこで、上記構成によれば、処理領域（６０）同士の間に透過抑制部（２０）が設けられるので、通路（４０）を介して検出チャンバ（１０）以外の処理領域（６０）内に伝搬された光（９３）が、カートリッジ（１００）の内部を通過して別の検出チャンバ（１０）に向かう場合にも、確実に光を透過抑制部（２０）に入射させて透過光量を低減できる。その結果、通路（４０）を介して検出チャンバ（１０）以外の処理領域（６０）内に伝搬された光（９３）が、別の検出チャンバ（１０）に到達することを効果的に抑制できる。
【００２２】
上記第１の局面によるカートリッジ（１００）において、好ましくは、図７および図１７に示すように、カートリッジ（１００）は、回転軸（３２１）を中心に回転される平板形状を有し、透過抑制部（２０）は、回転軸（３２１）または回転軸（３２１）側の端部（５４ａ）から、回転軸（３２１）から離れた側の端部（５４ｂ）まで連続して設けられている。このように構成すれば、透過抑制部（２０）を、複数の検出チャンバ（１０）の間で、カートリッジ（１００）を半径方向に分断するように端から端まで連続して設けることができる。そのため、測定試料（９０）から生じる光のうち別の検出チャンバ（１０）に向かう光（９１）を確実に透過抑制部（２０）に入射させることができるので、測定試料（９０）から生じる光が別の検出チャンバ（１０）に到達することを効果的に抑制できる。
【００２３】
上記第１の局面によるカートリッジ（１００）において、好ましくは、図７および図８に示すように、複数の検出チャンバ（１０）を区画する壁部（５１）をさらに備え、壁部（５１）は、透過抑制部（２０）によって構成されており、複数の検出チャンバ（１０）の各々は、複数の検出チャンバ（１０）の各々が向かい合う方向以外の方向において、壁部（５１）に覆われていない光取出部（１１）を有する。このように構成すれば、カートリッジ（１００）の構造部分である壁部（５１）自体を、透過抑制部（２０）によって構成できるので、カートリッジ（１００）内に入射する光の透過光量を確実かつ効果的に低減できる。その場合でも、各検出チャンバ（１０）では、壁部（５１）に覆われていない光取出部（１１）からカートリッジ（１００）の外部に光が放射されるので、検出チャンバ（１０）内の測定試料（９０）から生じる光を高精度に検出できる。
【００２４】
この場合、好ましくは、図８に示すように、複数の検出チャンバ（１０）および壁部（５１）を含む平板状の本体部（５０）と、本体部（５０）の少なくとも一部を覆い、本体部（５０）の厚さ方向において測定試料（９０）の光に対して壁部（５１）よりも大きい光透過率を有するカバー部（５２）とをさらに備え、複数の検出チャンバ（１０）の各々は、本体部（５０）の壁部（５１）に設けられた貫通孔または非貫通の凹部がカバー部（５２）で覆われた構造を有する。このように構成すれば、本体部（５０）の壁部（５１）に設けられた貫通孔または非貫通の凹部をカバー部（５２）で覆うだけで、光取出部（１１）を有する検出チャンバ（１０）を容易に設ける事ができる。
【００２５】
上記壁部（５１）が透過抑制部（２０）によって構成されるカートリッジ（１００）において、好ましくは、図７および図９に示すように、複数の検出チャンバ（１０）の各々に対して別個に設けられ、検出チャンバ（１０）に流体的に接続された通路（４０）をさらに備え、透過抑制部（２０）は、通路（４０）の形成領域に対してカートリッジ（１００）の厚み方向に向かう光の一部を透過するように構成されている。このように構成すれば、壁部（５１）が透過抑制部（２０）によって構成される場合でも、通路（４０）の形成領域内を光学的に視認または撮影できる。そのため、通路（４０）内における検体や試薬などの液体の移送が適切か否かを外部から把握できる。これにより、カートリッジ（１００）を用いた被検物質の検出処理が適切に行われたか否かを外観から評価して、検出処理が適切であれば被検物質の検出精度の信頼性が確保できる。したがって、壁部（５１）が透過抑制部（２０）によって構成される場合でも、カートリッジ（１００）の外観から容易に、被検物質の検出精度の信頼性を確認できる。
【００２６】
この場合、好ましくは、図７に示すように、複数の検出チャンバ（１０）の各々に対して別個に設けられ、通路（４０）を介して検出チャンバ（１０）に流体的に接続された処理チャンバ（６１〜６５）をさらに備え、透過抑制部（２０）は、処理チャンバ（６１〜６５）の形成領域に対してカートリッジ（１００）の厚み方向に向かう光の一部を透過するように構成されている。このように構成すれば、通路（４０）と同様に、処理チャンバ（６１〜６５）における被検物質の処理が適切か否かを外部から把握できる。したがって、壁部（５１）が透過抑制部（２０）によって構成される場合でも、カートリッジ（１００）の外観から容易に、被検物質の検出精度の信頼性を確認できる。
【００２７】
上記第１の局面によるカートリッジ（１００）において、好ましくは、図１７および図１８に示すように、複数の検出チャンバ（１０）を区画する壁部（５１）をさらに備え、透過抑制部（１２０）は、壁部（５１）の表面または内部に部分的に形成された部材によって構成されている。このように構成すれば、たとえば壁部（５１）の表面に透過抑制部（１２０）の層を形成したり、壁部（５１）の一部に透過抑制部（１２０）を埋め込むことにより、局所的に透過抑制部（１２０）を設ける事ができる。これにより、壁部（５１）の構成材料の選択の自由度を確保しつつ、透過抑制部（１２０）を設ける事ができる。また、たとえば壁部（５１）を第１の透過抑制部（２０）により構成し、更に壁部（５１）の表面または内部に第２の透過抑制部（１２０）を設ける場合には、複数種類の透過抑制部（１２０）によって光の透過を更に効果的に抑制できる。
【００２８】
この発明の第２の局面による検出方法は、図１および図２に示すように、被検物質を含む測定試料（９０）を受け入れる複数の検出チャンバ（１０）を備えたカートリッジ（１００）を用いて、測定試料（９０）から生じる光を検出する検出方法であって、互いに流体的に隔離された複数の検出チャンバ（１０）の各々に測定試料（９０）を配置し、複数の検出チャンバ（１０）の各々の間に設けられた透過抑制部（２０）によって、第１方向（ＤＲ１）に放射された測定試料（９０）から生じる光（９１）の透過を抑制しながら、複数の検出チャンバ（１０）の各々について、第１方向（ＤＲ１）とは異なる第２方向（ＤＲ２）に放射された測定試料（９０）から生じる光（９２）を検出する。
【００２９】
第２の局面による検出方法では、上記のように、カートリッジ（１００）において複数の検出チャンバ（１０）が互いに流体的に隔離されており、導光路のように作用する通路（４０）を介して接続されていない。そのため、検出チャンバ（１０）内の測定試料（９０）から生じる光（９３）が通路（４０）を介して他の検出チャンバ（１０）へ伝搬されることが回避できる。そして、複数の検出チャンバ（１０）の各々の間に設けられた透過抑制部（２０）によって、検出チャンバ（１０）内の測定試料（９０）から生じる光のうち、カートリッジ（１００）の内部を通過して他の検出チャンバ（１０）に向かう第１方向（ＤＲ１）の光（９１）については、透過抑制部（２０）を通る過程で透過光量を低減することができる。そして、第１方向（ＤＲ１）とは異なる第２方向（ＤＲ２）に放射された光（９２）を検出できる。これらの結果、通路を介した光の伝搬、および、カートリッジ（１００）の内部を通過して他の検出チャンバ（１０）に向かう光（９３）の伝搬の両方を抑制できるので、複数の検出チャンバ（１０）の各々で発生した光が他の検出チャンバ（１０）に混入するのを抑制することができる。
【００３０】
上記第２の局面による検出方法において、好ましくは、図１３に示すように、複数の検出チャンバ（１０）の各々から、測定試料（９０）から生じる光を発生させた状態で、複数の検出チャンバ（１０）の各々に対して測定試料（９０）から生じる光を検出する。このように構成すれば、複数の検出チャンバ（１０）の各々で、時間をずらして順番に測定試料（９０）から光を発生させるのではなく、複数の検出チャンバ（１０）の各々から同時に光を発生させることができる。そのため、測定試料（９０）の処理を順番に行う必要がなく、複数の検出チャンバ（１０）の各々において測定試料（９０）から生じる光を検出するのに要する処理時間を短縮することができる。そして、この場合でも、カートリッジ（１００）に設けられた透過抑制部（２０）によって、複数の検出チャンバ（１０）の相互間での光の混入を抑制した高精度な光検出が行える。
【００３１】
上記第２の局面による検出方法において、好ましくは、図１３に示すように、カートリッジ（１００）は、遮光された筐体（３１０）内に配置され、測定試料（９０）から生じる光を吸収する筐体（３１０）の内面（３１５）によって、カートリッジ（１００）の外部に放射された測定試料（９０）から生じる光の散乱を抑制する。このように構成すれば、カートリッジ（１００）の外部に放射された測定試料（９０）から生じる光のうち、第２方向（ＤＲ２）以外の方向に向かう光が筐体（３１０）の内面（３１５）に入射すると、筐体（３１０）の内面（３１５）によって吸収される。その結果、第２方向（ＤＲ２）以外の方向に向かう光が筐体（３１０）内で散乱されて、別の検出チャンバ（１０）内に混入することを抑制できる。
【発明の効果】
【００３２】
複数の検出チャンバを備えるカートリッジにおいて、複数の検出チャンバの各々で発生した光が他の検出チャンバに混入するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】カートリッジの模式図である。
【図２】検出方法を説明するためのフロー図である。
【図３】光吸収部を含む透過抑制部の例を示した図である。
【図４】光散乱部を含む透過抑制部の例を示した図である。
【図５】層状の光散乱部を含む透過抑制部の例を示した図である。
【図６】測定試料から生じる光のスペクトルの例を示した図である。
【図７】カートリッジの具体例を示した図である。
【図８】カートリッジの検出チャンバを示す模式的な断面図である。
【図９】カートリッジの通路を示す模式的な断面図である。
【図１０】蓋部が開いた状態の検出装置の具体例を示す斜視図である。
【図１１】蓋部が閉じた状態の検出装置の具体例を示す斜視図である。
【図１２】検出装置の内部構造の具体例を示した模式的な断面図である。
【図１３】筐体内での検出チャンバから放射される光の検出を示した模式図である。
【図１４】カートリッジの各部に対する検出位置および撮像位置の例を示した図である。
【図１５】検出装置の制御的な構成例を示したブロック図である。
【図１６】検出装置が実施する検出方法を説明するためのフロー図である。
【図１７】透過抑制部の第１の変形例を示した模式図である。
【図１８】透過抑制部の第２の変形例を示した模式図である。
【図１９】同一の検体について異なる測定項目を測定するカートリッジの例を示す図である。
【図２０】異なる検体について同一の測定項目を測定するカートリッジの例を示す図である。
【図２１】異なる検体について異なる測定項目を測定するカートリッジの例を示す図である。
【図２２】従来技術を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３５】
（カートリッジの概要）
図１を参照して、本実施形態によるカートリッジ１００について説明する。
【００３６】
カートリッジ１００は、被検物質を含む測定試料９０から生じる光を検出するための検出装置３００に設置され、測定試料９０から生じる光の検出に用いるカートリッジである。
【００３７】
被検物質は、たとえば被検者であるヒトから採取された検体に含まれる物質である。検体は、血液（全血、血清または血漿）、尿、組織液その他の体液、または、採取された体液や血液に所定の前処理を施して得られた液体などである。検体は、主成分として液体を含み、細胞などの固体成分を含み得る。被検物質は、たとえば、抗原または抗体などのタンパク質、ペプチド、細胞および細胞内物質、ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）などの核酸であり得る。
【００３８】
測定試料９０は、被検物質を含むとともに、光を発生する物質を含む。被検物質自体が、光を発生する物質であり得る。測定試料９０は、主成分として液体を含む。測定試料９０は、被検物質と試薬との混合液でありうる。試薬は、たとえば、被検物質の量に応じて発光する。発光は、たとえば化学発光または蛍光である。試薬は、たとえば被検出物質と特異的に結合する標識物質を含む。標識物質は、化学発光物質または蛍光物質であり得る。たとえば、標識物質が酵素を含み、試薬が酵素と反応する発光基質を含む。測定試料９０から生じる光を検出することにより、測定項目に応じた被検物質の有無、被検物質の量または濃度、粒子状の被検物質であれば大きさや形状などが測定されうる。測定項目によって、測定試料９０に混合される試薬の種類が異なる。測定項目毎に、複数種類のカートリッジ１００のバリエーションがあり得る。カートリッジ１００は、異なる複数の測定項目を測定可能であってもよい。
【００３９】
検出装置３００は、たとえば光電子増倍管、光電管、光ダイオードなどの光検出器３３１を含む。カートリッジ１００が検出装置３００に設置されると、測定試料９０からの光が検出装置３００によって検出される。光検出器３３１は、検出装置３００に設置されたカートリッジ１００の外部から光を検出する。検出装置３００は、カートリッジ１００の外部から作用して、カートリッジ１００の内部において測定試料９０を調製する処理を行うように構成されうる。測定試料９０を調製する処理とは、被検物質を含む検体に対して、試薬との接触、攪拌、温度調節などを行うことにより、カートリッジ１００内で光を発生する測定試料９０を生成することを含む。光を発生するように調製済みの測定試料９０がカートリッジ１００内に注入される構成であってもよい。
【００４０】
カートリッジ１００は、交換可能な消耗品である。つまり、カートリッジ１００は、予め設定された回数だけ測定に使用されると、廃棄される。カートリッジ１００の使用可能回数は、１回または数回である。カートリッジとは、検体中に含まれる被検物質の検出に必要な機能をまとめた交換可能な部品のことである。
【００４１】
カートリッジ１００は、少なくとも、被検物質を含む液体を導入するための開口と、被検物質を含む液体を収容可能な空間とを備える。
【００４２】
図１では、カートリッジ１００は、検体を導入するための導入口３０を備える。導入口３０は、たとえばカートリッジ１００の外表面に形成された開口である。導入口３０となる開口は、予め塞がれていてもよく、その場合カートリッジ１００の使用時に作業者によって開封される。導入口３０は、検体を含む液体を受け入れる。導入口３０は、被検物質を処理するための試薬と検体との混合液である測定試料９０を受け入れうる。
【００４３】
カートリッジ１００は、内部に液体を収容可能なチャンバを備えている。チャンバは、カートリッジ１００の内部で液体が漏出しないように実質的に閉塞された空間でありうる。実質的に閉塞された空間とは、導入口３０、およびチャンバ内への液体の導入に伴ってチャンバ内の気体を排出するための経路を介して、カートリッジ１００の外部に連通していることを許容するものである。チャンバは、通常の使用条件ではチャンバ内の液体が導入口３０へ逆流しないように構成されうる。
【００４４】
本実施形態のカートリッジ１００は、少なくとも、複数の検出チャンバ１０を備えている。複数の検出チャンバ１０は、測定試料９０を受け入れ、受け入れた測定試料９０から生じる光が光検出器３３１により検出されるように構成されている。各々の検出チャンバ１０は、少なくとも光を発生する状態に調製された測定試料９０を収容可能な容積を有する。各々の検出チャンバ１０は、通路４０を介して導入口３０と連通している。検出チャンバ１０の数は、複数であれば特に限定されない。図１の例では、カートリッジ１００が２つの検出チャンバ１０を備える。
【００４５】
本実施形態では、複数の検出チャンバ１０は、互いに流体的に隔離されている。すなわち、複数の検出チャンバ１０は、構造上は同一のカートリッジ１００に設けられているが、通路４０を介して互いに接続されていない。なお、流体とは、具体的には液体であり、「流体的に隔離」とは、送液可能な通路を介して接続されていないことである。複数の検出チャンバ１０の間で、互いに液体は流通しない。そのため、図１では、カートリッジ１００は、複数の検出チャンバ１０の各々に対して、複数の導入口３０および複数の通路４０が別々に設けられている。複数の検出チャンバ１０の各々は、カートリッジ１００を構成する構成材料によって、互いに隔離されている。つまり、各々の検出チャンバ１０は、壁部５１によって区画された空間であり、複数の検出チャンバ１０の各々は、壁部５１によって互いに隔離されている。
【００４６】
通路４０は、カートリッジ１００の内部に形成された管状空間である。通路４０は、たとえば空気圧などの圧力、重力、遠心力その他の慣性力などによって、内部を通過するように液体を移送することができる。
【００４７】
本実施形態では、カートリッジ１００は、複数の検出チャンバ１０の各々の間に設けられた透過抑制部２０を備える。透過抑制部２０は、検出チャンバ１０内の測定試料９０から生じる光が他の検出チャンバ１０へ透過することを抑制するように構成されている。
【００４８】
透過抑制部２０は、たとえばカートリッジ１００の内部に設けられている。透過抑制部２０は、たとえば検出チャンバ１０の内面に設けられている。透過抑制部２０は、少なくとも、複数の検出チャンバ１０の各々を互いに結ぶ直線上に配置されている。
【００４９】
図１に示すように、検出チャンバ１０内に配置された測定試料９０から生じる光は、あらゆる方向に放射される。そのため、測定試料９０から生じる光は、複数の検出チャンバ１０の各々を互いに結ぶ第１方向ＤＲ１に放射される。各々の検出チャンバ１０に対して第１方向ＤＲ１には、透過抑制部２０が配置されている。
【００５０】
このため、複数の検出チャンバ１０のうち、いずれかの検出チャンバ１０内の測定試料９０から生じた第１方向ＤＲ１の光９１は、カートリッジ１００の内部を通過して別の検出チャンバ１０に到達する前に、透過抑制部２０に入射する。透過抑制部２０は、少なくとも、入射した光９１の入射光量よりも、透過抑制部２０を透過する透過光量を低減する。そのため、いずれかの検出チャンバ１０内で発生して、透過抑制部２０を通って、別の検出チャンバ１０に到達する光の光量が小さくなる。なお、透過光量は、透過抑制部２０に入射してそのまま透過抑制部２０を通って透過抑制部２０から出る透過光の光量である。光量は、光子数と言い換えても良い。
【００５１】
測定試料９０から生じる光は、第１方向ＤＲ１以外の第２方向ＤＲ２にも放射される。検出装置３００の光検出器３３１は、検出装置３００に設置されたカートリッジ１００の各々の検出チャンバ１０から、第１方向ＤＲ１以外の第２方向ＤＲ２に放射される光９２を検出する。つまり、光検出器３３１は、カートリッジ１００が検出装置３００に設置された状態で、各々の検出チャンバ１０に対して第１方向ＤＲ１以外の方向の位置に配置されている。光検出器３３１は、検出された光９２の光量または光子数に応じた信号を出力する。
【００５２】
測定試料９０から生じる光のうちには、第１方向ＤＲ１および第２方向ＤＲ２以外に、通路４０内に向けて放射される光９３も含まれる。通路４０は、周囲がカートリッジ１００の構成材料によって区画された空間であるので、通路４０内に放射された光９３は、通路４０の内面で反射を繰り返して通路４０に沿って伝搬する可能性がある。つまり、通路４０は、光ファイバーに例示される導光路のように作用する可能性がある。
【００５３】
たとえば図１の二点鎖線で仮想的に示したように、複数の検出チャンバ１０の各々を接続する共通の通路ＣＰが設けられている場合、いずれかの検出チャンバ１０の内部で発生した光９３が通路ＣＰに沿って伝搬して、他の検出チャンバ１０まで到達する可能性がある。透過抑制部２０は、空間である通路ＣＰを遮るように形成できないので、通路ＣＰ内の光９３の伝搬については、透過抑制部２０によっても抑制できない。しかし、本実施形態では、各々の検出チャンバ１０が流体的に隔離されており、通路４０を介して接続されていない。そのため、いずれかの検出チャンバ１０の内部で発生した光９３が通路４０に沿って伝搬しても、通路４０を通って他の検出チャンバ１０まで到達することが回避される。
【００５４】
このように、いずれかの検出チャンバ１０内の測定試料９０から発生した光９２を検出する際、別の検出チャンバ１０から放射された第１方向ＤＲ１の光９１および通路４０内を伝搬する光９３がそれぞれ外来光として検出チャンバ１０に到達することが抑制される。
【００５５】
以上のように、本実施形態によるカートリッジ１００では、複数の検出チャンバ１０が互いに流体的に隔離されており、導光路のように作用する通路４０を介して接続されていない。そのため、検出チャンバ１０内の測定試料９０から生じる光９３が通路４０を介して他の検出チャンバ１０へ伝搬されることが回避できる。そして、複数の検出チャンバ１０の各々の間に透過抑制部２０が設けられるので、検出チャンバ１０内の測定試料９０から生じる光のうち、カートリッジ１００の内部を通過して他の検出チャンバ１０に向かう光９１については、透過抑制部２０を通る過程で透過光量を低減することができる。これらの結果、通路４０を介した光９３の伝搬、および、カートリッジ１００の内部を通過して他の検出チャンバ１０に向かう光９１の伝搬の両方を抑制できるので、複数の検出チャンバ１０の各々で発生した光が他の検出チャンバ１０に混入するのを抑制することができる。
【００５６】
（検出方法）
次に、本実施形態の検出方法について説明する。本実施形態の検出方法は、被検物質を含む測定試料９０を受け入れる複数の検出チャンバ１０を備えたカートリッジ１００を用いて、測定試料９０から生じる光を検出する検出方法である。本実施形態の検出方法は、カートリッジ１００を用いて光を検出する検出装置３００によって実施されうる。
【００５７】
検出装置３００は、複数の検出チャンバ１０を備えるカートリッジ１００を用いて、カートリッジ１００内に注入された検体に含まれる被検物質の検出を行う検出装置である。検出装置３００は、たとえばＰｏＣ（Ｐｏｉｎｔ  ｏｆ  Ｃａｒｅ）検査用の小型の検出装置であり、簡易的な操作で測定動作を実行できるように構成されている。
【００５８】
検出装置３００は、検出チャンバ１０内の測定試料９０から発生した光９２を検出する光検出器３３１を備える。検出装置３００は、光検出器３３１の出力信号に基づいて、たとえば被検物質の有無、被検物質の量または濃度などを測定する。
【００５９】
図２に示すように、本実施形態の検出方法は、少なくとも、次のＳ１およびＳ２のステップを含む。（Ｓ１）互いに流体的に隔離された複数の検出チャンバ１０の各々に測定試料９０を配置する。（Ｓ２）複数の検出チャンバ１０の各々の間に設けられた透過抑制部２０によって、第１方向ＤＲ１に放射された測定試料９０から生じる光９１の透過を抑制しながら、複数の検出チャンバ１０の各々について、第１方向ＤＲ１とは異なる第２方向ＤＲ２に放射された測定試料９０から生じる光９２を検出する。
【００６０】
ステップＳ１では、検出装置３００が備える機能によって、各々の検出チャンバ１０内に、測定試料９０が配置されうる。測定試料９０が配置されるとは、検出チャンバ１０内に被検物質と試薬とがそれぞれ移送されることにより、検出チャンバ１０内で測定試料９０が調製されることを含む。予め調製された測定試料９０がカートリッジ１００内に導入されてもよい。ステップＳ１の結果、各々の検出チャンバ１０内から、測定試料９０から生じた光が様々な方向へ放射される。
【００６１】
ステップＳ２では、複数の検出チャンバ１０の各々から放射された光が、光検出器３３１によって検出される。このとき、カートリッジ１００内で第１方向ＤＲ１に向けて放射された光９１は、透過抑制部２０によって、透過が抑制される。また、複数の検出チャンバ１０の各々が流体的に隔離されているため、カートリッジ１００の通路４０内に放射された光９３が別の検出チャンバ１０に到達することが回避される。そして、第１方向ＤＲ１とは異なる第２方向ＤＲ２に放射された測定試料９０から生じる光９２が、光検出器３３１により検出される。光９２を検出する際、複数の検出チャンバ１０の各々から放射される光９２を、複数の光検出器３３１によって同時に並行して検出してもよい。この場合、検出装置３００は、複数の光検出器３３１を備えうる。光９２を検出する際、複数の検出チャンバ１０の各々から放射される光９２を、同じ光検出器３３１によって順番に検出してもよい。この場合、検出装置３００は、カートリッジ１００と光検出器３３１とを相対移動させる機構、または、各々の検出チャンバ１０から放射される光の光検出器３３１への導光と遮蔽とを個別に切り替え可能な導光機構を備えうる。
【００６２】
以上のように、本実施形態の検出方法では、カートリッジ１００において複数の検出チャンバ１０が互いに流体的に隔離されており、導光路のように作用する通路４０を介して接続されていない。そのため、検出チャンバ１０内の測定試料９０から生じる光９３が通路４０を介して他の検出チャンバ１０へ伝搬されることが回避できる。そして、複数の検出チャンバ１０の各々の間に設けられた透過抑制部２０によって、検出チャンバ１０内の測定試料９０から生じる光のうち、カートリッジ１００の内部を通過して他の検出チャンバ１０に向かう第１方向ＤＲ１の光９１については、透過抑制部２０を通る過程で光量を低減することができる。そして、第１方向ＤＲ１とは異なる第２方向ＤＲ２に放射された光９２を検出できる。これらの結果、通路４０を介した光９３の伝搬、および、カートリッジ１００の内部を通過して他の検出チャンバ１０に向かう光９１の伝搬の両方を抑制できるので、複数の検出チャンバ１０の各々で発生した光が他の検出チャンバ１０に混入するのを抑制することができる。
【００６３】
また、図１に示した例では、複数の検出チャンバ１０の各々から、測定試料９０から生じる光を発生させた状態で、複数の検出チャンバ１０の各々に対して測定試料９０から生じる光９２を検出する。つまり、光を生じる状態の測定試料９０が、複数の検出チャンバ１０の各々に同時に配置される。そのため、複数の検出チャンバ１０の各々から同時に光が放射されており、光検出器３３１が、複数の検出チャンバ１０の各々から放射された光９２を個別に検出する。
【００６４】
このように構成すれば、複数の検出チャンバ１０の各々で、時間をずらして順番に測定試料９０から光を発生させるのではなく、複数の検出チャンバ１０の各々から同時に光を発生させることができる。そのため、測定試料９０の処理を順番に行う必要がなく、複数の検出チャンバ１０の各々において測定試料９０から生じる光９２を検出するのに要する処理時間を短縮することができる。そして、この場合でも、カートリッジ１００に設けられた透過抑制部２０によって、複数の検出チャンバ１０の相互間での光の混入を抑制した高精度な光検出が行える。
【００６５】
（透過抑制部）
透過抑制部２０は、測定試料９０から生じる光のうち、いずれかの検出チャンバ１０から別の検出チャンバ１０に向かう第１方向ＤＲ１の光９１の透過を抑制可能であれば、構造は特に限定されない。透過抑制部２０は、たとえば光９１を吸収することにより、光９１の透過を抑制する。透過抑制部２０は、たとえば光９１を散乱することにより、光９１の透過を抑制する。
【００６６】
たとえば、図３〜図５に示すように、透過抑制部２０は、測定試料９０から生じる光を吸収する光吸収部２１、および測定試料９０から生じる光を散乱させる光散乱部２２の少なくとも一方を含む。透過抑制部２０が光吸収部２１を含む構成によれば、測定試料９０から生じる光のうち透過抑制部２０に入射した光９１を、光吸収部２１によって吸収して光が透過するのを抑制できる。また、透過抑制部２０に入射した光９１が外部の光検出部に向けて散乱することを抑制できる。透過抑制部２０が光散乱部２２を含む構成によれば、測定試料９０から生じる光のうち透過抑制部２０に入射した光９１を、光散乱部２２によって散乱させて方向を変化させることにより、光が別の検出チャンバ１０に到達することを抑制できる。
【００６７】
図３の例では、透過抑制部２０は、測定試料９０から生じる光を吸収する光吸収部２１を含む。測定試料９０から生じる光が透過抑制部２０の光吸収部２１に入射すると、入射した光９１が光吸収部２１によって吸収される。その結果、透過抑制部２０における測定試料９０から生じる光の透過が抑制される。
【００６８】
図３の例では、光吸収部２１は、測定試料９０から生じる光を吸収する光吸収フィラーを含む。透過抑制部２０は、たとえば、樹脂材料などの基材中に光吸収フィラーが分散された構造を有する。光吸収フィラーは、光を吸収する顔料の微粒子である。光吸収フィラーとしては、無機顔料、有機顔料がある。無機顔料としては、たとえば、カーボンブラック、鉄などの無機材料の酸化物、複合酸化物などがある。
【００６９】
これにより、樹脂材料などの基材に光吸収フィラーを混合するだけで、容易に、光吸収部２１を含む透過抑制部２０をカートリッジ１００に設けることができる。また、光吸収フィラーの含有量を調整するだけで、透過抑制部２０の光透過率を所望の値に制御することができる。
【００７０】
なお、光吸収部２１は、光吸収フィラーの代わりに、光吸収材料によって形成された層であってもよい。この場合、光吸収部２１は、カートリッジ１００に成膜されることによって形成され、透過抑制部２０を構成する。
【００７１】
図４の例では、透過抑制部２０は、測定試料９０から生じる光を散乱させる光散乱部２２を含む。測定試料９０から生じる光が透過抑制部２０の光散乱部２２に入射すると、入射した光９１が光散乱部２２によって散乱される。散乱により、光９１の進行方向が変化する。透過抑制部２０は、たとえば、散乱により、測定試料９０から生じる光をランダムな方向に拡散させる。その結果、いずれかの検出チャンバ１０から放射された光９１が、透過抑制部２０を透過して別の検出チャンバ１０に到達することが抑制される。
【００７２】
図４の例では、光散乱部２２は、測定試料９０から生じる光を散乱させる光散乱フィラーを含む。透過抑制部２０は、たとえば、樹脂材料などの基材中に光散乱フィラーが分散された構造を有する。光散乱フィラーは、光を散乱する物質の微粒子である。光吸収フィラーとしては、無機系粒子、有機系粒子がある。無機系粒子としては、たとえば、炭酸カルシウム、酸化チタンなどがある。有機系粒子としては、結晶性の高いアクリル系粒子、シリコーン系粒子、スチレン系粒子などがある。
【００７３】
これにより、樹脂材料などの基材に光散乱フィラーを混合するだけで、容易に、光散乱部２２を含む透過抑制部２０をカートリッジ１００に設けることができる。また、光散乱フィラーの含有量を調整するだけで、透過抑制部２０の光透過率を所望の値に制御することができる。
【００７４】
なお、図５に示すように、光散乱部２２は、光散乱フィラーの代わりに、光散乱材料によって形成された層であってもよい。この場合、光散乱部２２は、カートリッジ１００に成膜されることによって形成され、透過抑制部２０を構成する。光散乱部２２の層は、測定試料９０から生じる光を乱反射または鏡面反射（図５参照）させることができる。
【００７５】
（光の波長）
透過抑制部２０は、測定試料９０から生じる光の透過を抑制すればよく、測定試料９０から生じる光以外の他の光の透過を抑制しなくてもよい。つまり、透過抑制部２０は、少なくとも、測定試料９０から生じる光の波長成分についての透過を抑制すればよい。そのため、たとえば上記した光吸収フィラーとして、カーボンブラックなどの黒色顔料を例示したが、黒色である必要はない。黒色顔料は、特定の光の波長に依存しないフラットな光吸収特性を有しているため、測定試料９０から生じる光の波長選択の幅が広くできる点で好ましい。
【００７６】
具体的には、測定試料９０から生じる光は、波長３００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の光である。波長３００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の光は、生体試料から取得される被検物質の標識に用いる各種の発光物質のピーク波長を包含する。そのため、生体試料から取得される被検物質の検出に用いるカートリッジ１００において好適である。
【００７７】
また、測定試料９０から生じる光は、たとえば化学発光である。化学発光では、たとえば励起光のオンオフによって発光を制御できる蛍光と異なり、一旦発光が開始されると継続して発光し続ける。そのため、化学発光では、複数の検出チャンバ１０のいずれかで光検出を行っている間に別の検出チャンバ１０での発光を停止させることができないため、透過抑制部２０により検出チャンバ１０の相互間での光の混入を抑制することが可能なカートリッジ１００が特に有用である。これにより、光検出におけるＳ／Ｎ比を向上させることができるので、被検物質の検出精度を向上させることができる。
【００７８】
図６は、測定試料９０から生じる光のスペクトルＳＰの一例である。図６では、縦軸が発光量を示し、横軸が光の波長を示す。図６は、一例として、化学発光免疫測定法において用いられるジオキセタン系発光基質であるＣＤＰ−Ｓｔａｒ（登録商標）の化学発光のスペクトルＳＰを示している。ＣＤＰ−Ｓｔａｒ（登録商標）は、酵素であるアルカリフォスファターゼ（ＡＬＰ）の化学発光基質である。図６のスペクトルＳＰでは、測定試料９０から生じる光のピーク波長が約４５０ｎｍである。また、図６のスペクトルＳＰでは、測定試料９０から生じる光が、約３５０ｎｍから約６５０ｎｍに亘る波長範囲を有する。
【００７９】
透過抑制部２０は、いずれかの検出チャンバ１０内の測定試料９０から生じる光であって、別の検出チャンバ１０に向かう光９１の透過を、完全に抑制する必要はないが、十分に抑制することが望ましい。透過抑制部２０は、複数の検出チャンバ１０間における第１方向ＤＲ１の光９１の透過を、実質的に遮断するように構成されうる。言い換えると、透過抑制部２０は、半透明または不透明の材料により構成される。測定試料９０から生じる光９１に対する透過抑制部２０の光透過率は、０％以上の十分に低い値であることが好ましい。ここで、測定試料９０から生じる光に対する透過抑制部２０の光透過率は、測定試料９０から生じる光のピーク波長における光透過率を意味する。
【００８０】
透過抑制部２０の光透過率は、光検出を行う検出チャンバ１０内の発光量に対して、他の検出チャンバ１０から透過抑制部２０を通って光検出を行う検出チャンバ１０に到達する光の光量の割合が、基準値以下となるように設定される。基準値は、たとえば１／１０３、１／１０４、１／１０５、１／１０６、１／（２×１０６）、１／（５×１０６）、１／１０７、などでありうる。
【００８１】
（カートリッジの具体的構成例）
次に、カートリッジ１００の具体的な構成例を説明する。図７の例では、カートリッジ１００は平板形状を有する。カートリッジ１００は、回転軸３２１を中心に回転される。具体的には、カートリッジ１００は、板状かつ円盤形状の基板により構成されたディスク型のカートリッジである。図７に示す例では、カートリッジ１００は、抗原抗体反応を利用して検体中の被検物質を検出するための処理を実行可能な検体処理カートリッジとして構成されている。
【００８２】
図７の例では、カートリッジ１００が、互いに流体的に隔離された３つの検出チャンバ１０を備える。
【００８３】
図７の例では、カートリッジ１００は、複数の検出チャンバ１０を区画する壁部５１を備えている。図７の例では、壁部５１は、透過抑制部２０によって構成されている。図７の例では、カートリッジ１００の各種のチャンバや通路を構成する空間を区画する壁部５１の全体が、透過抑制部２０によって構成されている。したがって、図７の例では、複数の検出チャンバ１０が、透過抑制部２０によって互いに流体的に隔離されている。
【００８４】
具体的には、図８に示すように、カートリッジ１００は、複数の検出チャンバ１０および壁部５１を含む平板状の本体部５０と、本体部５０の少なくとも一部を覆うカバー部５２とを備える。壁部５１を含む本体部５０の構成材料として、測定試料９０から生じる光を吸収する光吸収部２１（図３参照）を含んだ透過抑制部２０が採用されている。図８の構成例では、光吸収部２１（図３参照）は、測定試料９０から生じる光を吸収する光吸収フィラーである。透過抑制部２０は、光吸収フィラーが混合された熱可塑性樹脂により構成されている。
【００８５】
図７の例では、本体部５０は、後述するヒータ３６１によるカートリッジ１００の温度調節が容易となるような厚みを有する。たとえば、本体部５０の厚みは、数ミリとされ、具体的には約１．２ｍｍとされる。本体部５０の直径は、直径数ｃｍから十数ｃｍとされ、たとえば約１２ｃｍとされる。
【００８６】
複数の検出チャンバ１０の各々は、円盤状の本体部５０の表面に沿って配置されている。複数の検出チャンバ１０の各々は、複数の検出チャンバ１０の各々が向かい合う方向以外の方向において、壁部５１に覆われていない光取出部１１を有する。複数の検出チャンバ１０の各々が向かい合う方向は、上記の第１方向ＤＲ１（図８参照）である。複数の検出チャンバ１０の各々が向かい合う方向以外の方向は、上記の第２方向ＤＲ２（図８参照）である。図７の例では、複数の検出チャンバ１０の各々は、円盤状の本体部５０の厚み方向（すなわち、図７の紙面垂直方向）に開口しており、図８に示すように壁部５１によって覆われていない。そのため、厚み方向の開口により光取出部１１が構成されている。
【００８７】
このような構成により、カートリッジ１００の構造部分である壁部５１自体を、透過抑制部２０によって構成できるので、カートリッジ１００内に入射する光の透過光量を確実かつ効果的に低減できる。その場合でも、各検出チャンバ１０内から、壁部５１に覆われていない光取出部１１からカートリッジ１００の外部に第２方向ＤＲ２の光９２が放射されるので、検出チャンバ１０内の測定試料９０から生じる光を高精度に検出できる。
【００８８】
より具体的には、複数の検出チャンバ１０の各々は、本体部５０の壁部５１に設けられた貫通孔または非貫通の凹部がカバー部５２で覆われた構造を有する。図８に示すように、検出チャンバ１０は、本体部５０に形成された貫通孔が、本体部５０の両面においてカバー部５２によって覆われて構成されている。検出チャンバ１０は、本体部５０を構成する壁部５１と、厚み方向の両面のカバー部５２とによって区画された空間である。カバー部５２は、本体部５０の厚さ方向において測定試料９０の光に対して壁部５１よりも大きい光透過率を有する。光取出部１１は、カバー部５２のうち、検出チャンバ１０を覆う部分によって構成されている。これにより、本体部５０の壁部５１に設けられた貫通孔または非貫通の凹部をカバー部５２で覆うだけで、光取出部１１を有する検出チャンバ１０を容易に設ける事ができる。
【００８９】
カバー部５２は、たとえば、透光性を有するフィルムによって構成されている。カバー部５２は、好ましくは、検出チャンバ１０を覆う部分が透明である。検出チャンバ１０は、本体部５０に形成された非貫通の凹部であってもよい。この場合、カバー部５２は、本体部５０の両面に設けられる代わりに、本体部５０の表面のうち、検出チャンバ１０を構成する凹部が開口している側の表面を覆う。
【００９０】
また、図７に示すカートリッジ１００は、被検物質を含む検体を受け入れ、カートリッジ１００の内部で検体の処理が行われることにより、測定試料９０を調製することが可能に構成されている。すなわち、図７に示すカートリッジ１００は、１つの検出チャンバ１０と、検出チャンバ１０に被検物質を移送するための通路４０と、を含む複数の処理領域６０を備えている。図７の例では、カートリッジ１００が３つの処理領域６０を備える。３つの処理領域６０の各々は、１つの検出チャンバ１０と通路４０とを含んでいる。
【００９１】
３つの処理領域６０の各々が有する空間は、互いに流体的に隔離されている。３つの処理領域６０の各々は、透過抑制部２０である壁部５１によって、別々に区画されている。言い換えると、透過抑制部２０は、複数の処理領域６０同士の間を隔離するように設けられている。
【００９２】
これにより、検出チャンバ１０と通路４０でつながった領域である複数の処理領域６０同士の間で、測定試料９０から生じる光が透過することを透過抑制部２０によって抑制できる。上記の通り、検出チャンバ１０と通路４０でつながった処理領域６０内には、測定試料９０から生じる光が通路４０を介して伝搬されうる。そこで、上記構成によれば、処理領域６０同士の間に透過抑制部２０が設けられるので、通路４０を介して検出チャンバ１０以外の処理領域６０内に伝搬された光９３が、カートリッジ１００の内部を通過して別の検出チャンバ１０に向かう場合にも、確実に光を透過抑制部２０に入射させて透過光量を低減できる。その結果、通路４０を介して検出チャンバ１０以外の処理領域６０内に伝搬された光９３が、別の検出チャンバ１０に到達することを効果的に抑制できる。
【００９３】
複数の処理領域６０は、本体部５０を概ね等分割するように設けられている。図７の例では、３つの処理領域６０が、円盤形状の本体部５０を周方向に３等分するように設けられている。個々の処理領域６０は、本体部５０の中心から約１２０度の範囲で扇状に拡がる領域として形成されている。
【００９４】
処理領域６０で行われる検体処理は、液体の移送を含む。図７の構成例では、液体の移送は、回転軸３２１を中心にカートリッジ１００を回転させて液体に遠心力を作用させることにより行われる。そのため、カートリッジ１００は、回転軸３２１を中心に回転される平板形状を有している。カートリッジ１００は、本体部５０の中心において本体部５０を貫通する孔５５を有する。カートリッジ１００は、孔５５の中心が、回転軸３２１の中心に一致するように検出装置３００（図１０参照）に設置される。
【００９５】
透過抑制部２０は、回転軸３２１または回転軸３２１側の端部から、回転軸３２１から離れた側の端部まで連続して設けられている。図７の構成例では、透過抑制部２０は、本体部５０の壁部５１であるので、回転軸３２１側の端部５４ａから、回転軸３２１から離れた側の端部５４ｂまで連続して設けられている。回転軸３２１側の端部５４ａは、本体部５０の孔５５の内周面である。回転軸３２１から離れた側の端部５４ｂは、本体部５０の外周面である。
【００９６】
これにより、透過抑制部２０を、複数の検出チャンバ１０の間で、カートリッジ１００を半径方向に分断するように端から端まで連続して設けることができる。そのため、測定試料９０から生じる光のうち別の検出チャンバ１０に向かう光９１を確実に透過抑制部２０に入射させることができるので、測定試料９０から生じる光が別の検出チャンバ１０に到達することを効果的に抑制できる。なお、孔５５に代えて、カートリッジ１００に回転軸が設けられてもよい。その場合、検出装置３００によって、カートリッジ１００の回転軸が軸受け支持される。透過抑制部２０は、回転軸から、回転軸３２１から離れた側の端部まで連続して設けられてよい。
【００９７】
また、複数の検出チャンバ１０の各々は、回転軸３２１回りに１回転を等分割した角度間隔で配置されている。図７の構成例では、３つの処理領域６０の各々における検出チャンバ１０の相対位置が、略一致している。３つの処理領域６０が、円盤形状の本体部５０を周方向に３等分するように設けられているので、３つの検出チャンバ１０は、１回転を３等分した１２０度間隔で配置されている。これにより、カートリッジ１００内において、隣り合う検出チャンバ１０間の距離を極力大きく確保できる。検出チャンバ１０間の距離が大きくなるほど検出チャンバ１０間での光９１の到達が抑制されるので、複数の検出チャンバ１０の各々で発生した光が他の検出チャンバ１０に混入するのを効果的に抑制することができる。
【００９８】
また、図７の構成例では、複数の検出チャンバ１０は、回転軸３２１を中心としてカートリッジ１００の外周側の位置に配置されている。これにより、カートリッジ１００を回転する際の遠心力を利用して検出チャンバ１０への送液を行える。このとき、複数の検出チャンバ１０がカートリッジ１００の外周側の位置に配置されるので、複数の検出チャンバ１０がカートリッジ１００の内周側に配置される場合と比べて、カートリッジ１００内における検出チャンバ１０間の距離を大きく確保できる。検出チャンバ１０間の距離が大きくなるほど検出チャンバ１０間での光９１の到達が抑制されるので、複数の検出チャンバ１０の各々で発生した光が他の検出チャンバ１０に混入するのを効果的に抑制することができる。図７の例では、複数の検出チャンバ１０がカートリッジ１００の最外周部に配置されている。最外周部に配置とは、検出チャンバ１０よりも外側に通路４０や他のチャンバなどの構造が配置されないことを意味する。
【００９９】
図７の構成例では、カートリッジ１００の回転によって、複数の検出チャンバ１０の各々へ送液される液体は、発光基質である。すなわち、カートリッジ１００は、複数の検出チャンバ１０の各々に対して流体的に接続された複数の液体収容部６７を備えている。液体収容部６７は、測定試料９０から光を生じさせるための発光基質が配置されるように構成されている。このため、各々の検出チャンバ１０には、対応する各々の液体収容部６７から、発光基質が送液される。発光基質が送液される結果、検出チャンバ１０内で、化学発光する測定試料９０が調製される。
【０１００】
これにより、液体収容部６７から検出チャンバ１０へ発光基質を移送することによって、検出チャンバ１０の内部だけで測定試料９０の化学発光を発生させることができる。そのため、発光する測定試料９０を検出チャンバ１０以外の部分から移送する場合と異なり、光が発生する領域を検出チャンバ１０内のみに限定することができるので、カートリッジ１００を用いた検出の高感度化を図ることができる。
【０１０１】
なお、発光基質は、カートリッジ１００の製造時に液体収容部６７に予め配置される。発光基質は、空の状態の液体収容部６７に対して、カートリッジ１００の使用時にユーザによって注入されてもよい。
【０１０２】
また、図７の構成例では、複数の検出チャンバ１０の各々は、カートリッジ１００の表面に沿って離れて配置されている。複数の検出チャンバ１０の各々の間の距離は、カートリッジ１００の厚みよりも大きい。透過抑制部２０は、カートリッジ１００の厚さ方向（図８参照）における、測定試料９０から生じる光に対する光透過率が３０％以下である。なお、カートリッジ１００の厚さ方向における光透過率は、カートリッジ１００のうち厚さが最大となる部位の光透過率とする。カートリッジ１００の厚さ方向における、測定試料９０から生じる光に対する光透過率は、好ましくは１５％以下である。測定試料９０から生じる光に対する光透過率は、より好ましくは１０％以下である。
【０１０３】
このように平板形状のカートリッジ１００の表面に沿って複数の検出チャンバ１０を設ける場合、複数の検出チャンバ１０の間に少なくともカートリッジ１００の厚み以上の幅の透過抑制部２０を設けるだけで、検出チャンバ１０間で十分に低い光透過率を確保することができる。そのため、複数の検出チャンバ１０の各々で発生した光が他の検出チャンバ１０に混入するのを効果的に抑制することができる。
【０１０４】
また、図７の構成例では、複数の検出チャンバ１０の各々は、測定試料９０から生じる光の検出後も測定試料９０を貯留するように構成されている。つまり、検出チャンバ１０は、光検出が済んだ測定試料９０を排出するための排出口を有しない。カートリッジ１００には、光検出が済んだ測定試料９０を検出チャンバ１０から排出するための排出用通路が形成されていない。そのため、複数の検出チャンバ１０の各々は、光検出が終わった後も、検出チャンバ１０の内部に測定試料９０を貯留し続ける。
【０１０５】
これにより、光検出が終わった後の測定試料９０が検出チャンバ１０の内部に貯留されたままとなり、発光する測定試料９０が検出チャンバ１０の外部に移送されることを回避できる。測定試料９０が検出チャンバ１０の外部に移送されないので、測定試料９０から生じる光９１を確実に透過抑制部２０に入射させることができる。そのため、たとえば複数の検出チャンバ１０の各々における光検出を順番に行う場合に、先に光検出が終了した測定試料９０が移動されることに起因して、移動された測定試料９０から生じる光９１が別の検出チャンバ１０に到達することを回避できる。
【０１０６】
（処理領域）
処理領域６０の具体的な構成について説明する。図７の構成例では、３つの処理領域６０が、互いに同一の構造を有する。そのため、１つの処理領域６０について説明して、残りの処理領域６０については説明を省略する。
【０１０７】
処理領域６０は、分離部３１および回収部３２と、５つの処理チャンバ６１〜６５と、１つの検出チャンバ１０と、通路４０と、６つの液体収容部６６と、１つの液体収容部６７と、導入口３０と、を含む。導入口３０に検体が注入される。検体は、被検者から採取された全血の血液検体である。
【０１０８】
通路４０は、複数の検出チャンバ１０の各々に対して別個に設けられ、検出チャンバ１０に流体的に接続されている。いずれかの処理領域６０の通路４０は、他の処理領域６０の通路４０とは流体的に接続されていない。通路４０は、処理領域６０内の各部を流体的に接続する複数の通路４１〜４５を含む。
【０１０９】
また、処理チャンバ６１〜６５は、複数の検出チャンバ１０の各々に対して別個に設けられ、通路４０を介して検出チャンバ１０に流体的に接続されている。いずれかの処理領域６０の処理チャンバ６１〜６５は、他の処理領域６０の処理チャンバ６１〜６５とは流体的に接続されていない。
【０１１０】
分離部３１、回収部３２、処理チャンバ６１〜６５は、それぞれ、液体を収容可能な空間部である。分離部３１、回収部３２、処理チャンバ６１〜６５は、それぞれ、壁部５１によって区画されている。分離部３１、回収部３２、処理チャンバ６１〜６５および検出チャンバ１０は、本体部５０の外周付近において周方向に並んでいる。
【０１１１】
分離部３１は、通路４１を介して、導入口３０に接続している。導入口３０から注入された検体は、カートリッジ１００の回転により発生する遠心力によって、通路４１を介して分離部３１に移送される。
【０１１２】
回収部３２は、分離部３１よりも径方向外側に配置されており、通路４２を介して分離部３１に接続している。通路４１から分離部３１に流入する検体は、遠心力によって、径方向外側から順に溜まっていく。分離部３１内に溜まった検体が通路４２に到達すると、それ以上の量の検体が、遠心力の作用によって回収部３２に移動される。これにより、分離部３１内に貯留される検体が一定量に定量される。
【０１１３】
処理領域６０で行われる検体処理は、検体に含まれる液体成分と固体成分とを分離する処理を含む。分離部３１内の検体は、カートリッジ１００の回転により発生する遠心力によって、液体成分である血漿と、固体成分である血球その他の非液体成分に遠心分離される。分離部３１で分離された血漿は、毛細管現象により、通路４３に移動する。通路４３は、処理チャンバ６１の直前の接続部で絞られており、血漿は、処理チャンバ６１の直前まで通路４３内を満たす。
【０１１４】
通路４３は、処理チャンバ６１に接続している。血漿が通路４３内を満たした状態で、カートリッジ１００の回転により遠心力が加えられると、通路４３内の血漿が処理チャンバ６１に移送される。通路４３の容積によって、処理チャンバ６１に移送すべき所定量の血漿が定量される。
【０１１５】
図７の構成例では、処理チャンバ６１〜６５および検出チャンバ１０が、互いに隣り合うように周方向に並んで配列されており、周方向に延びる通路４５を介して接続されている。後述するように、これら処理チャンバ６１〜６５および検出チャンバ１０の間では、一方側（処理チャンバ６１側）から他方側（検出チャンバ１０側）に向けて、被検物質が通路４５を介して１つずつ順番に移送されていく。また、処理チャンバ６１〜６５および検出チャンバ１０の各々には、対応する液体収容部６６に収容された試薬が通路４４を介して個別に移送される。
【０１１６】
処理チャンバ６１には、通路４３を介して、被検物質を含む液体が移送される。処理チャンバ６１には、磁性粒子ＭＰが封入されている。処理チャンバ６１において、検体に含まれる被検物質は、磁性粒子ＭＰとの複合体とされる。そのため、処理チャンバ６１以降は、カートリッジ１００の回転と磁力の作用との組み合わせにより、磁性粒子ＭＰと結合した被検物質が通路４０を介して他の処理チャンバへ移送される。
【０１１７】
通路４５は、径方向に延びた６つの径方向領域４５ａと、周方向に延びた円弧状の周方向領域４５ｂと、を含む。周方向領域４５ｂは、６つの径方向領域４５ａと繋がっている。６つの径方向領域４５ａのうち５つは、対応する５つの処理チャンバ６１〜６５にそれぞれ繋がり、残りの１つの径方向領域４５ａが１つの検出チャンバ１０に繋がっている。６つの液体収容部６６は、それぞれ径方向の通路４４を介して通路４５に繋がっている。６つの液体収容部６６は、それぞれ対応する処理チャンバ６１〜６５および検出チャンバ１０と径方向に並んで配置されている。また、液体収容部６７は、主として径方向に延びる通路を介して、検出チャンバ１０と液体収容部６６との間を繋ぐ通路４４に繋がっている。合計７つの液体収容部６６、６７がカートリッジ１００の内周側に配置され、処理チャンバ６１〜６５および検出チャンバ１０がカートリッジ１００の外周側に配置されている。
【０１１８】
液体収容部６６、液体収容部６７は、いずれも、試薬を収容するとともに、径方向の両端部の上面に１つずつ封止体６８を備える。封止体６８は、検出装置３００の開栓部３６０（図１２参照）によって上から押圧されることにより開栓可能に構成される。封止体６８が開栓される前は、液体収容部６６内の試薬は通路４４に流れず、封止体６８が開栓されると、液体収容部６６内の試薬が通路４４に流れ出るようになる。試薬は、カートリッジ１００が回転されると、遠心力により対応する処理チャンバ６１〜６５および検出チャンバ１０に移動する。
【０１１９】
なお、各液体収容部６６および液体収容部６７は、いずれも、１回分の測定が可能な試薬を予め収容している。つまり、カートリッジ１００は、被検物質に対する１回分の測定が可能な試薬を収容した液体収容部６６、６７を備えている。
【０１２０】
測定処理は、被検物質と磁性粒子ＭＰとの複合体を、いずれかの処理チャンバから、別の処理チャンバまたは検出チャンバ１０へ移送する処理を含む。たとえば、磁性粒子ＭＰが、処理チャンバ６１の内部と周方向領域４５ｂとの間で、磁力により径方向に移動される。カートリッジ１００が回転されることで、磁性粒子ＭＰが円弧状の周方向領域４５ｂ内を周方向に移動する。磁力の作用による径方向移動と、回転による周方向移動との組み合わせによって、被検物質を担持した磁性粒子ＭＰが処理チャンバ６１〜６５および検出チャンバ１０に順次移動される。
【０１２１】
測定処理は、カートリッジ１００の回転により、処理チャンバ６１〜６５および検出チャンバ１０の少なくともいずれかの内部で被検物質と試薬とを攪拌する処理を含む。すなわち、カートリッジ１００の回転速度が変更され、加速と減速とが交互に繰り返される。加減速により、液体がチャンバ内で周方向に前後するように移動され、試薬中に複合体が分散される。
【０１２２】
カートリッジ１００では、処理チャンバ６１において磁性粒子ＭＰに被検物質を担持させた後、それぞれの処理チャンバ６２、６３、６４、６５で被検物質が試薬と混合される。処理チャンバ６１〜６５における処理は、被検物質を検出するためのアッセイに応じて設定される。たとえば、試薬による処理は、被検物質と標識物質とを結合させる。最終的に、被検物質と標識物質とを担持した磁性粒子ＭＰが検出チャンバ１０に移動される。検出チャンバ１０において、発光する測定試料９０の調製が完了する。検出装置３００の光検出器３３１によって測定試料９０から生じる光９２（図８参照）が検出される。
【０１２３】
なお、図７の例では、本体部５０の３分の１の領域に３つの処理領域６０が形成されている。しかしながら、これに限らず、処理領域６０が２つまたは４つ以上形成されてもよい。
【０１２４】
また、処理チャンバおよび通路の数および形状は、図７に示したものに限られない。処理領域６０の各部の構成は、処理領域６０において実行される検体処理アッセイの内容に応じて決定されるものである。
【０１２５】
カートリッジ１００には、試薬が１回の使い切りで収容される。この場合、収容された試薬を用いたコントロール物質の測定によってカートリッジ１００の精度管理を行うことはできない。コントロール物質の測定に代えて精度管理を行うために、カートリッジ１００内で処理が適切に行われたことを外部から視覚的に確認することが望まれる。視覚的に確認とは、ユーザがカートリッジ１００を視認する場合のほか、撮像部によりカートリッジ１００の画像を撮像して確認することを含む。
【０１２６】
そこで、図７の構成例では、透過抑制部２０は、通路４０の形成領域に対してカートリッジ１００の厚み方向に向かう光の一部を透過するように構成されている。具体的には、壁部５１を構成する透過抑制部２０は、通路４０の形成領域においてカートリッジ１００の厚み方向に入射する光を完全には遮断せず、少なくとも部分的に透過させる。たとえば、図９に示すように、通路４０が本体部５０に形成された貫通孔（図示せず）または非貫通の凹部であり、カバー部５２により覆われる。通路４０が貫通孔である場合、図８の検出チャンバ１０と同様に、透過抑制部２０は通路４０の形成領域を厚み方向に覆うことがなく、カバー部５２を介して光を透過させる。通路４０が非貫通の凹部である場合、図９のように、透過抑制部２０は、検出チャンバ１０間の光９１の透過を抑制可能で、かつ、通路４０の形成領域では厚み方向に光が透過可能な程度の、光透過率を有する。つまり、透過抑制部２０は、カートリッジ１００の厚み方向における光透過率が０％よりも大きい。
【０１２７】
これにより、壁部５１が透過抑制部２０によって構成される場合でも、通路４０の形成領域内を光学的に視認または撮影できる。そのため、通路４０内における検体や試薬などの液体の移送が適切か否かを外部から把握できる。これにより、カートリッジ１００を用いた被検物質の検出処理が適切に行われたか否かを外観から評価して、検出処理が適切であれば被検物質の検出精度の信頼性が確保できる。したがって、壁部５１が透過抑制部２０によって構成される場合でも、カートリッジ１００の外観から容易に、被検物質の検出精度の信頼性を確認できる。
【０１２８】
さらに、図７の構成例では、透過抑制部２０は、処理チャンバ６１〜６５の形成領域に対してカートリッジ１００の厚み方向に向かう光の一部を透過するように構成されている。具体的には、壁部５１を構成する透過抑制部２０は、処理チャンバ６１〜６５の形成領域においてカートリッジ１００の厚み方向に入射する光を完全には遮断せず、少なくとも部分的に透過させる。たとえば、処理チャンバ６１〜６５が本体部５０に形成された貫通孔または非貫通の凹部であり、カバー部５２により覆われる。処理チャンバ６１〜６５が貫通孔である場合、図８の検出チャンバ１０と同様に、透過抑制部２０は処理チャンバ６１〜６５の形成領域を厚み方向に覆うことがなく、カバー部５２を介して光を透過させる。処理チャンバ６１〜６５が非貫通の凹部である場合、図９の通路４０と同様に、透過抑制部２０は、検出チャンバ１０間の光９１の透過を抑制可能で、かつ、処理チャンバ６１〜６５の形成領域では厚み方向に光が透過可能な程度の、光透過率を有する。
【０１２９】
これにより、通路４０と同様に、処理チャンバ６１〜６５における被検物質の処理が適切か否かを外部から把握できる。したがって、壁部５１が透過抑制部２０によって構成される場合でも、カートリッジ１００の外観から容易に、被検物質の検出精度の信頼性を確認できる。
【０１３０】
（検出装置の概要）
次に、本実施形態による検出方法を実施する検出装置３００の具体的な構成例について説明する。
【０１３１】
検出装置３００は、ディスク型のカートリッジ１００（図７参照）を用いて測定を行う。検出装置３００は、上記した検出方法（図２参照）を実行して光検出を行う装置である。図１０〜図１５に示す例では、検出装置３００は、カートリッジ１００を用いて、抗原抗体反応を利用して検体中の被検物質を検出し、検出結果に基づいて被検物質を測定する免疫測定装置である。
【０１３２】
図１０および図１１の構成例では、検出装置３００は、光検出器３３１（図１２参照）を収容した筐体３１０を備える。
【０１３３】
筐体３１０は、所定容積の内部空間を有する箱状部材や、フレームと外装板との組み合わせなどにより構成される。ＰｏＣ検査用の検出装置３００の筐体３１０としては、卓上設置が可能な小型の箱状形状を有する。
【０１３４】
筐体３１０は、基台部３１１と蓋部３１２とを備える。蓋部３１２は、基台部３１１の上面部の略全面を覆うように設けられている。基台部３１１の上面部には、カートリッジ１００が配置される配置部３１３が設けられている。蓋部３１２は、基台部３１１に対して回動し、図１０に示す配置部３１３を開放した状態と、図１１に示す配置部３１３を覆う状態とに、開閉可能に設けられている。筐体３１０は、カートリッジ１００が配置された配置部３１３を蓋部３１２が覆う状態で、カートリッジ１００を外部から遮光するように構成された暗箱として構成されている。
【０１３５】
図１２に示すように、検出装置３００は、回転機構３２０と、測定部３３０と、撮像部３４０と、を備える。また、検出装置３００は、磁石駆動部３５０と、開栓部３６０と、ヒータ３６１および温度センサ３６２と、クランパ３６３と、を備える。これらの各部は、筐体３１０内に収容されている。
【０１３６】
配置部３１３（図１０参照）は、蓋部３１２によって開閉可能に覆われる基台部３１１の上面部分を構成する。配置部３１３には、カートリッジ１００を下方から支持する支持部材３１４が配置されている。支持部材３１４は、たとえば、ターンテーブルにより構成される。支持部材３１４は、回転機構３２０の回転軸３２１の上端部に設けられている。支持部材３１４は、カートリッジ１００を、予め決められた相対回転角度となる状態で支持するように構成されている。
【０１３７】
回転機構３２０は、回転軸３２１と、モータなどの駆動部３２２とを備える。回転機構３２０は、駆動部３２２を駆動させて、支持部材３１４に設置されたカートリッジ１００を、回転軸３２１を中心に回転させる。回転機構３２０は、駆動部３２２の回転角度を検出するためのエンコーダ３２３と、回転角度の原点位置を検出する原点センサ３２４とを含む。原点センサ３２４による検出位置を基準として、エンコーダ３２３の検出角度に基づいて駆動部３２２が駆動されることにより、カートリッジ１００を任意の回転位置に移動させることが可能である。
【０１３８】
回転機構３２０は、回転軸３２１を介してカートリッジ１００を保持する。回転軸３２１は、たとえば検出装置３００の設置状態で、鉛直方向に向く。カートリッジ１００は、水平方向に沿う姿勢で、回転機構３２０に支持される。
【０１３９】
駆動部３２２が回転軸３２１を軸中心に回転させることにより、カートリッジ１００が回転軸３２１を中心に回転する。この結果、カートリッジ１００の検出チャンバ１０、処理チャンバ６１〜６５および通路４０などの各部は、それぞれの配置位置から回転軸３２１までの径方向の距離に相当する回転半径の円周軌道で、回転軸３２１回りの周方向に移動する。
【０１４０】
回転機構３２０は、カートリッジ１００を、回転軸３２１を中心に回転させることにより、測定処理の少なくとも一部を実行するように構成されている。回転機構３２０は、測定処理の一部として、回転により、カートリッジ１００の内部で、血液検体の遠心分離、検体の移送、各処理チャンバ６１〜６５および検出チャンバ１０（図７参照）への試薬の移送、試薬と検体との攪拌、処理チャンバ６１〜６５および検出チャンバ１０の間での磁性粒子ＭＰの周方向への移送、などを行う。
【０１４１】
磁石駆動部３５０は、磁石３５１を備え、カートリッジ１００の内部の磁性粒子ＭＰを径方向に移動させる機能を有する。磁石駆動部３５０は、配置部３１３の下方に配置され、磁石３５１を、径方向に移動させるように構成されている。磁石駆動部３５０は、磁石３５１を、カートリッジ１００に対して近接または離隔する方向に移動させるように構成されている。磁石３５１を近接させることにより、カートリッジ１００内の磁性粒子ＭＰが集磁され、磁石３５１を離隔させることにより、磁性粒子ＭＰの集磁が解除される。
【０１４２】
開栓部３６０は、配置部３１３に配置されたカートリッジ１００の上方から、カートリッジ１００に向けて進退可能なピン部材３６０ａを突出させてカートリッジ１００と当接させ、押圧によりカートリッジ１００内の封止体６８（図７参照）を開栓する。開栓部３６０は、１つの液体収容部に対して２箇所ずつ設けられた封止体６８を開栓できるように、２つ設けられている。開栓後、開栓部３６０は、ピン部材３６０ａを、カートリッジ１００から離隔して非接触となる退避位置へ移動させる。
【０１４３】
ヒータ３６１は、配置部３１３に配置されたカートリッジ１００の直下の位置、および、カートリッジ１００の直上の位置に、それぞれ設けられている。ヒータ３６１は、カートリッジ１００内に収容された試料を所定の反応温度に加温して、検体と試薬との反応を促進させる。温度センサ３６２は、赤外線によりカートリッジ１００の温度を検出する。
【０１４４】
測定部３３０は、基台部３１１に形成された開口を介して、配置部３１３に配置されたカートリッジ１００と対向する位置に、光検出器３３１を備えている。これにより、測定部３３０は、検出チャンバ１０（図１３参照）内から生じた光を光検出器３３１により検出する。光検出器３３１は、検出位置３３２（図１４参照）に移動された測定試料９０から生じる光９２を検出する。光検出器３３１により、光子すなわちフォトンの受光に応じたパルス波形が出力される。測定部３３０は、内部に回路を備えており、光検出器３３１の出力信号に基づいて、一定間隔でフォトンを計数し、カウント値を出力する。
【０１４５】
光検出器３３１は、配置部３１３に配置されたカートリッジ１００の直下の位置に配置されている。図１４に示すように、平面視において、光検出器３３１の回転軸３２１からの距離が、各検出チャンバ１０の回転軸３２１からの距離と略一致する。回転機構３２０は、カートリッジ１００を、回転軸３２１を中心に回転させることにより、いずれかの検出チャンバ１０を、光検出器３３１の直上の検出位置３３２に配置する。図１３に示すように、光検出器３３１は、複数の検出チャンバ１０の各々について、第２方向ＤＲ２に放射された測定試料９０から生じる光９２を検出する。図１３の例では、第１方向ＤＲ１が、カートリッジ１００の内部を通過する水平方向であり、第２方向ＤＲ２が、カートリッジ１００の表面と直交する上下方向である。
【０１４６】
図１３に示すように、光検出器３３１は、筐体３１０の内面３１５を構成する基台部３１１の上面に、開口を介して露出している。光検出器３３１は、検出位置３３２に配置された検出チャンバ１０の光取出部１１から放射された第２方向ＤＲ２の光９２を検出する。
【０１４７】
ここで、筐体３１０の内面３１５は、光を吸収する材料により形成されている。筐体３１０の内面３１５は、配置部３１３を覆う遮光空間を形成する基台部３１１の上面および蓋部３１２の下面を含む。光を吸収する材料は、たとえば黒色の不透明材料である。黒色の不透明材料は、たとえばカーボンブラックが混合された樹脂材料である。各々の検出チャンバ１０内の測定試料９０から発生した光は、光取出部１１を介して、筐体３１０の内部にも放射される。筐体３１０の内部に放射された光９４は、筐体３１０の内面３１５によって吸収される。
【０１４８】
このように、検出装置３００が実施する検出方法では、測定試料９０から生じる光を吸収する筐体３１０の内面３１５によって、カートリッジ１００の外部に放射された測定試料９０から生じる光の散乱を抑制する。これにより、カートリッジ１００の外部に放射された測定試料９０から生じる光のうち、第２方向ＤＲ２以外の方向に向かう光９４が筐体３１０の内面３１５に入射すると、筐体３１０の内面３１５によって吸収される。その結果、第２方向ＤＲ２以外の方向に向かう光９４が筐体３１０内で散乱されて、別の検出チャンバ１０内に混入することを抑制できる。つまり、図１３に示したように、カートリッジ１００の表面と、筐体３１０の内面３１５との間で光９４が多重反射して光検出器３３１に到達することが抑制される。
【０１４９】
クランパ３６３は、蓋部３１２が閉じられた状態で、支持部材３１４上に設置されたカートリッジ１００の上面の中心部を回転可能に支持する。カートリッジ１００は、支持部材３１４とクランパ３６３とに挟まれた状態で支持される。クランパ３６３は、所定範囲で上下にストローク可能に構成され、支持部材３１４側に向けて付勢されている。クランパ３６３には、図示しないストローク検出センサが設けられており、後述する制御部３７０に接続されている。クランパ３６３のストローク量の相違に基づいて、カートリッジ１００が非設置の状態、カートリッジ１００が適正に設置されている状態、カートリッジ１００が設置されているが位置ずれなどにより不適正である状態、を検出可能である。
【０１５０】
撮像部３４０は、支持部材３１４上に設置されたカートリッジ１００の上面に対向するように設けられ、カートリッジ１００の画像を取得するように構成されている。得られた画像により、カートリッジ１００の内部の処理が適正に行われたか否かを確認することが可能である。撮像部３４０は、たとえば、ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサなどを含む。照明部３４１は、たとえば発光ダイオードにより構成され、撮像時の照明光を発生する。
【０１５１】
図１２の構成例では、撮像部３４０は、蓋部３１２に固定されている。撮像部３４０は、蓋部３１２に設けられた孔を介して、カートリッジ１００の上面に直接的に対向する。また、照明部３４１は、蓋部３１２に設けられた孔を介して、カートリッジ１００の上面に直接的に対向する。図１４に示すように、撮像部３４０の撮像範囲３４２は、配置部３１３に配置されたカートリッジ１００が回転する場合に、検出チャンバ１０、処理チャンバ６１〜６５、通路４０などの一部または全部が通過するように設定されている。回転機構３２０は、カートリッジ１００を回転させることにより、検出チャンバ１０、処理チャンバ６１〜６５、通路４０のいずれかを、撮像部３４０の撮像範囲３４２内に配置する。透過抑制部２０は、照明部３４１からの照明光の少なくとも一部を透過させる。そのため、撮像部３４０は、照明光を利用して、カートリッジ１００の内部の液体や磁性粒子ＭＰの画像を取得する。
【０１５２】
また、撮像部３４０は、カートリッジ１００の上面において、処理領域６０毎に設けられた識別子（図示せず）をそれぞれ撮像する。識別子は、バーコードや二次元コードなどの、画像から読取可能な情報記録媒体である。回転機構３２０は、カートリッジ１００を回転させることにより、撮像範囲３４２内に識別子を順次位置付ける。識別子には、測定項目を特定するための情報、試薬に関する情報、カートリッジ１００を特定するための情報等が記録されている。
【０１５３】
この他、図１２に示す検出装置３００は、蓋部３１２を開く際のユーザの操作を受け付ける操作部３６４、蓋部３１２の開閉を検知する検知部３６５、閉状態の蓋部３１２と係合して蓋部３１２をロックするロック機構３６６等を備える。
【０１５４】
図１５は、検出装置３００の制御的な構成を示す。
【０１５５】
検出装置３００は、制御部３７０を備える。制御部３７０は、たとえば、プロセッサとメモリを含む。プロセッサは、たとえば、ＣＰＵ、ＭＰＵなどにより構成される。メモリは、たとえば、ＲＯＭおよびＲＡＭなどにより構成される。制御部３７０は、検出装置３００の各部から信号を受信し、検出装置３００の各部を制御する。
【０１５６】
検出装置３００は、記憶部３７１を備える。記憶部３７１には、測定結果データが記憶される。記憶部３７１は、たとえば、フラッシュメモリ、ハードディスクなどにより構成される。
【０１５７】
検出装置３００は、通信部３７２を備える。通信部３７２は、外部機器への情報の送信および外部機器からの情報の受信が可能である。通信部３７２は、たとえば通信モジュール、外部接続用のインターフェースなどを含む。通信部３７２は、有線または無線通信により、検出装置３００と通信が可能な端末（図示せず）との通信、およびネットワークを介したサーバ（図示せず）との通信が可能である。通信により、測定結果データを含むログの送信や、検量線などの測定処理に関連するデータの取得が可能である。端末は、たとえば、タブレット型端末や、スマートフォンなどの携帯情報端末、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの情報端末を含む。制御部３７０は、端末に表示させたユーザーインターフェースを介して、ユーザの操作入力を受け付けることが可能である。
【０１５８】
（検出装置の動作説明）
次に、図１６を参照して、検出装置３００の動作について説明する。以下の説明において、検出装置３００の構造については図１２を参照するものとする。カートリッジ１００の構造については図７および図１４を参照するものとする。
【０１５９】
まず、準備作業として、ユーザは、被検者から採取された血液検体をカートリッジ１００の導入口３０から注入する。ユーザは、３つの処理領域６０に形成された３つの導入口３０に、それぞれ測定対象となる検体を注入する。カートリッジ１００の測定項目の一例として、Ｂ型肝炎表面抗原（ＨＢｓＡｇ）の測定例を示す。血液検体中の被検物質は、抗原を含む。として、抗原は、Ｂ型肝炎表面抗原（ＨＢｓＡｇ）である。測定項目は、前立腺特異抗原（ＰＳＡ）、甲状腺刺激ホルモン（ＴＳＨ）、甲状腺ホルモン（ＦＴ４）などであってもよい。
【０１６０】
カートリッジ１００において、処理チャンバ６１の径方向に位置する液体収容部６６には、Ｒ１試薬が収容されている。処理チャンバ６１内には、Ｒ２試薬が収容されている。処理チャンバ６２の径方向に位置する液体収容部６６には、Ｒ３試薬が収容されている。処理チャンバ６３〜６５の径方向に位置する各液体収容部６６には、それぞれ洗浄液が収容されている。検出チャンバ１０の径方向に位置する液体収容部６６には、Ｒ４試薬が収容されている。液体収容部６７には、Ｒ５試薬が収容されている。
【０１６１】
図１６のステップＳ１１において、制御部３７０は、測定を開始するための初期動作を実行する。
【０１６２】
具体的には、制御部３７０は、検知部３６５およびクランパ３６３のストローク検出センサの各信号に基づいて、ユーザが蓋部３１２を開いてカートリッジ１００を支持部材３１４に設置した後、蓋部３１２を閉じたことを検知する。蓋部３１２が閉じられることにより、カートリッジ１００は、遮光された筐体３１０内に配置される。制御部３７０は、処理領域６０毎に設けられた識別子（図示せず）の読み取り動作を実行させる。識別子が撮像部３４０により撮像されることにより、制御部３７０は、測定に用いられる各種情報を取得する。また、制御部３７０は、原点センサ３２４により検出される原点位置と、識別子の読取位置とに基づいて、処理領域６０毎の各チャンバ、各封止部の回転位置を取得する。
【０１６３】
制御部３７０は、ステップＳ１２以降、検出装置３００による検体の処理および光検出動作を開始させる。また、各ステップの度に、制御部３７０は、検体処理が実行された各部を回転機構３２０によって撮像部３４０の撮像範囲３４２に位置付け、撮像部３４０に撮影させる。制御部３７０は、撮像部３４０の撮像画像に基づいて検体処理が正常に実行されたか否かを監視する。なお、正常に実行されなかった場合、制御部３７０は所定のエラー処理を実行するが、ここでは説明を省略する。
【０１６４】
ステップＳ１２において、制御部３７０は、検体を分離部３１に移送する処理および検体を液体成分と固体成分とに分離する処理を実施する。制御部３７０は、回転機構３２０によりカートリッジ１００を高速回転させ、遠心力により、検体を通路４１から分離部３１に移動させる。このとき、所定量を超える余剰の検体が、回収部３２へ移動する。また、分離部３１内では、遠心力により、検体が血漿である液体成分と血球などの固体成分とに分離される。分離された血漿は、通路４３内に移動して通路４３を満たす。カートリッジ１００の回転により、３つの処理領域６０において同時に遠心分離が行われる。
【０１６５】
ステップＳ１３において、制御部３７０は、血漿と試薬を処理チャンバ６１に移送させる。まず、制御部３７０は、回転機構３２０によりカートリッジ１００の位置合わせを行い、開栓部３６０を駆動して６つの液体収容部６６の各封止体６８を開栓させる。制御部３７０は、１番目の処理領域６０の開栓が終わると、２番目の処理領域６０、３番目の処理領域６０についても順番に、開栓動作を実行する。
【０１６６】
次に、制御部３７０は、回転機構３２０によりカートリッジ１００を回転させる。遠心力により、血漿が通路４３から処理チャンバ６１に移送され、６つの液体収容部６６に収容された試薬が対応する処理チャンバ６１〜６５および検出チャンバ１０にそれぞれ移送される。カートリッジ１００の回転により、３つの処理領域６０において同時に液体の移送が行われる。これにより、処理チャンバ６１において、血漿と、Ｒ１試薬と、Ｒ２試薬とが混合される。処理チャンバ６２には、Ｒ３試薬が移送される。処理チャンバ６３〜６５には、それぞれ洗浄液が移送される。検出チャンバ１０には、Ｒ４試薬が移送される。
【０１６７】
さらに、ステップＳ１３において、血漿と試薬の移送が終わると、制御部３７０は、回転機構３２０によりカートリッジ１００の回転を加減速させる攪拌処理を行う。これにより、処理チャンバ６１〜６５および検出チャンバ１０内の液体が攪拌される。このような攪拌処理は、ステップＳ１３だけでなく、ステップＳ１４〜Ｓ１９においても移送処理後に同様に行われる。カートリッジ１００の回転の加減速により、３つの処理領域６０において同時に攪拌処理が行われる。
【０１６８】
ここで、Ｒ１試薬は、被検物質と結合する捕捉物質を含む。捕捉物質は、たとえば、被検物質と結合する抗体を含む。抗体は、たとえば、ビオチン結合ＨＢｓモノクローナル抗体である。Ｒ２試薬は、磁性粒子ＭＰを含む。磁性粒子ＭＰは、たとえば、表面がアビジンでコーティングされたストレプトアビジン結合磁性粒子である。ステップＳ１３において、血漿と、Ｒ１試薬と、Ｒ２試薬とが混合され、攪拌処理が行われると、被検物質とＲ１試薬は、抗原抗体反応により結合する。そして、抗原−抗体反応体と磁性粒子ＭＰとの反応により、Ｒ１試薬の捕捉物質と結合した被検物質が、捕捉物質を介して磁性粒子ＭＰと結合する。その結果、被検物質と磁性粒子ＭＰとが結合した状態の複合体が生成される。
【０１６９】
次に、ステップＳ１４において、制御部３７０は、処理領域６０毎に順番に、処理チャンバ６１内の複合体を、処理チャンバ６１から処理チャンバ６２へ移送する。
【０１７０】
複合体の移送の際、制御部３７０は、磁石駆動部３５０を駆動して、磁石３５１をカートリッジ１００に近付けて、処理チャンバ６１内に広がる複合体を集める。制御部３７０は、磁石駆動部３５０の駆動による磁石３５１の径方向移動と、回転機構３２０によるカートリッジ１００を周方向移動とを組み合わせ、複合体を通路４５に沿って移動させる。すなわち、制御部３７０は、処理チャンバ６１内から、図１４の経路ＰＴ１の径方向内側移動、経路ＰＴ２の周方向移動、経路ＰＴ３の径方向外側移動の順で、処理チャンバ６２まで複合体を移動させる。制御部３７０は、１番目の処理領域６０における移送処理が終わると、２番目の処理領域６０、３番目の処理領域６０についても順番に移送処理を実施する。制御部３７０は、複合体の移動後、攪拌処理を行う。なお、処理チャンバ６３〜６５および検出チャンバ１０の各々への複合体の移動は、同様の手法で実施されるので、詳細な説明は省略する。
【０１７１】
処理チャンバ６２への複合体の移送により、処理チャンバ６２において、処理チャンバ６１で生成された複合体と、Ｒ３試薬とが混合される。ここで、Ｒ３試薬は、標識物質を含む。標識物質は、被検物質と特異的に結合する捕捉物質と、標識とを含む。たとえば、標識物質は、捕捉物質として抗体が用いられた標識抗体である。ステップＳ１４において、処理チャンバ６１で生成された複合体と、Ｒ３試薬とが混合され、攪拌処理が行われると、処理チャンバ６１で生成された複合体と、Ｒ３試薬に含まれる標識抗体とが反応する。その結果、被検物質と、捕捉抗体と、磁性粒子ＭＰと、標識抗体とが結合した複合体が処理チャンバ６２内で生成される。
【０１７２】
ステップＳ１５において、制御部３７０は、処理領域６０毎に順番に、処理チャンバ６２内の複合体を、処理チャンバ６２から処理チャンバ６３へ移送する。これにより、処理チャンバ６３において、処理チャンバ６２で生成された複合体と、洗浄液とが処理チャンバ６３内で混合される。ステップＳ１５において、攪拌処理が行われると、処理チャンバ６３内で複合体と未反応物質とが分離される。すなわち、処理チャンバ６３では、洗浄により未反応物質が除去される。
【０１７３】
ステップＳ１６において、制御部３７０は、処理領域６０毎に順番に、処理チャンバ６３内の複合体を、処理チャンバ６３から処理チャンバ６４へ移送する。これにより、処理チャンバ６４において、処理チャンバ６２で生成された複合体と、洗浄液とが混合される。処理チャンバ６４においても、洗浄により未反応物質が除去される。
【０１７４】
ステップＳ１７において、制御部３７０は、処理領域６０毎に順番に、処理チャンバ６４内の複合体を、処理チャンバ６４から処理チャンバ６５へ移送する。これにより、処理チャンバ６５において、処理チャンバ６２で生成された複合体と、洗浄液とが混合される。処理チャンバ６５においても、洗浄により未反応物質が除去される。
【０１７５】
ステップＳ１８において、制御部３７０は、処理領域６０毎に順番に、処理チャンバ６５内の複合体を、処理チャンバ６５から検出チャンバ１０へ移送する。これにより、検出チャンバ１０において、処理チャンバ６２で生成された複合体と、Ｒ４試薬とが混合される。ここで、Ｒ４試薬は、処理チャンバ６２で生成された複合体を分散させるための試薬である。Ｒ４試薬は、たとえば緩衝液である。ステップＳ１８において、攪拌処理が行われると、処理チャンバ６２で生成された複合体が、検出チャンバ１０内でＲ４試薬中に分散される。
【０１７６】
ステップＳ１９において、制御部３７０は、Ｒ５試薬を検出チャンバ１０に移送する。具体的には、制御部３７０は、回転機構３２０によりカートリッジ１００の位置合わせを行わせ、開栓部３６０を駆動して液体収容部６７の封止体６８を開栓させる。制御部３７０は、３つの処理領域６０の各々について、順番に開栓動作を実行させる。制御部３７０は、回転機構３２０によりカートリッジ１００を回転させ、遠心力により、液体収容部６７に収容されたＲ５試薬を検出チャンバ１０に移送させる。カートリッジ１００の回転により、３つの処理領域６０において同時にＲ５試薬が移送される。これにより、検出チャンバ１０において、ステップＳ１８で生成された混合液に、さらにＲ５試薬が混合される。
【０１７７】
ここで、Ｒ５試薬は、複合体に結合された標識抗体との反応により光を生じる発光基質を含む。ステップＳ１９において、ステップＳ１８で生成された混合液と、追加で移送されたＲ５試薬とが混合され、攪拌処理が行われると、測定試料９０（図１３参照）が調製される。測定試料９０は、複合体に結合された標識物質と、発光基質とが反応することにより、化学発光する。ステップＳ１９の結果、３つの処理領域６０の各々の検出チャンバ１０内に、測定試料９０が配置される。この結果、３つの検出チャンバ１０内からは、それぞれ測定試料９０から生じる光が放射される。
【０１７８】
ステップＳ２０において、制御部３７０は、回転機構３２０により、それぞれの検出チャンバ１０を光検出器３３１の直上の検出位置３３２に位置付ける。光検出器３３１は、検出チャンバ１０から放射される光９２を検出する。制御部３７０は、複数の検出チャンバ１０の各々から、測定試料９０から生じる光を発生させた状態で、複数の検出チャンバ１０の各々に対して測定試料９０から生じる光を個別に検出させる。つまり、制御部３７０は、回転機構３２０により、１つ目の検出チャンバ１０を光検出器３３１の検出位置３３２に位置付け、測定試料９０から生じる光９２を検出させる。次に、制御部３７０は、回転機構３２０により、２つ目の検出チャンバ１０を光検出器３３１の検出位置３３２に位置付け、測定試料９０から生じる光９２を検出させる。制御部３７０は、回転機構３２０により、３つ目の検出チャンバ１０を光検出器３３１の検出位置３３２に位置付け、測定試料９０から生じる光９２を検出させる。
【０１７９】
合計３回の光検出の間、複数の検出チャンバ１０の各々の間に設けられた透過抑制部２０によって、第１方向ＤＲ１に放射された測定試料９０から生じる光９１の透過が抑制される。複数の検出チャンバ１０の各々について、第１方向ＤＲ１とは異なる第２方向ＤＲ２に放射された測定試料９０から生じる光９２が検出される。
【０１８０】
ステップＳ２１において、制御部３７０は、光検出器３３１により検出した光に基づいて、免疫に関する測定処理を行う。測定部３３０は、フォトンを計数し、カウント値を出力する。制御部３７０は、測定部３３０から出力されたカウント値と、検量線とに基づいて、被検物質の有無および量などを測定し、測定結果を生成する。
【０１８１】
測定結果が得られると、制御部３７０は、ステップＳ２２において、測定結果データを記憶部３７１に記録する。また、制御部３７０は、通信部３７２により、測定結果データを端末またはサーバに送信する。
【０１８２】
以上により、検出装置３００の測定動作が完了する。
【０１８３】
なお、上記実施形態において、化学発光とは、化学反応によるエネルギーを利用して発せられる光であり、たとえば、化学反応により分子が励起されて励起状態になり、そこから基底状態に戻る時に放出される光である。化学発光は、たとえば、酵素と基質との反応により生じさせたり、電気化学的刺激を標識物質に与えることにより生じさせたり、ＬＯＣＩ法（Luminescent Oxygen Channeling Immunoassay）に基づいて生じさせたり、生物発光に基づいて生じさせたりすることができる。本実施形態では、いずれの化学発光が行われてもよい。所定波長の光が照射されると蛍光が励起される物質と被検物質とが結合して複合体が構成されてもよい。この場合、検出チャンバ１０に光を照射するための光源が配置される。光検出器は、光源からの光によって複合体に結合した物質から励起された蛍光を検出する。
【０１８４】
なお、磁性粒子ＭＰとしては、磁性を有する材料を基材として含み、通常の免疫測定に用いられる粒子であればよい。たとえば、基材としてＦｅ２Ｏ３および／またはＦｅ３Ｏ４、コバルト、ニッケル、フィライト、マグネタイトなどを用いた磁性粒子が利用できる。磁性粒子は、被検物質と結合するための結合物質がコーティングされていてもよいし、磁性粒子と被検物質とを結合させるための捕捉物質を介して被検物質と結合してもよい。捕捉物質は、磁性粒子および被検物質と相互に結合する抗原または抗体などである。
【０１８５】
また、捕捉物質は、被検物質と特異的に結合すれば特に限定されない。たとえば、捕捉物質は、被検物質と抗原抗体反応により結合する。より具体的に、捕捉物質は抗体であるが、被検物質が抗体である場合、捕捉物質は、その抗体の抗原であってもよい。また、被検物質が核酸である場合、捕捉物質は、被検物質と相補的な核酸であってもよい。標識物質に含まれる標識としては、たとえば、酵素、蛍光物質などが挙げられる。酵素としては、アルカリホスファターゼ（ＡＬＰ）、ペルオキシダーゼ、グルコースオキシダーゼ、チロシナーゼ、酸性ホスファターゼなどが挙げられる。化学発光として、電気化学発光をする場合、標識としては、電気化学的刺激により発光する物質であれば特に限定されないが、たとえばルテニウム錯体が挙げられる。蛍光物質としては、フルオレセインイソチオシアネート（ＦＩＴＣ）、グリーン蛍光タンパク質（ＧＦＰ）、ルシフェリンなどが利用できる。
【０１８６】
また、標識が酵素である場合、酵素に対する発光基質は、用いる酵素に応じて適宜公知の発光基質を選択すればよい。たとえば、酵素としてアルカリホスファターゼを用いる場合の発光基質としては、ＣＤＰ−Ｓｔａｒ（登録商標）、（４−クロロ−３−（メトキシスピロ[１，２−ジオキセタン−３，２’−（５’−クロロ）トリクシロ［３．３．１．１３，７］デカン]−４−イル）フェニルリン酸２ナトリウム）、ＣＳＰＤ（登録商標）（３−（４−メトキシスピロ[１，２−ジオキセタン−３，２−（５’−クロロ）トリシクロ［３．３．１．１３，７］デカン]−４−イル）フェニルリン酸２ナトリウム）などの化学発光基質；ｐ−ニトロフェニルホスフェート、５−ブロモ−４−クロロ−３−インドリルリン酸（ＢＣＩＰ）、４−ニトロブルーテトラゾリウムクロリド（ＮＢＴ）、ヨードニトロテトラゾリウム（ＩＮＴ）などの発光基質；４−メチルウムベリフェニル・ホスフェート（４ＭＵＰ）などの蛍光基質；５−ブロモ−４−クロロ−３−インドリルリン酸（ＢＣＩＰ）、５−ブロモ−６−クロロ−インドリルリン酸２ナトリウム、ｐ−ニトロフェニルリンなどの発色基質などが利用できる。
【０１８７】
（透過抑制部の変形例）
図７では、透過抑制部２０がカートリッジ１００の壁部５１を構成し、本体部５０を構成する壁部５１の全体が透過抑制部２０である例を示したが、壁部５１の一部のみが透過抑制部２０により構成されていてもよい。また、透過抑制部２０が壁部５１を構成しなくてもよい。透過抑制部２０が壁部５１とは別の部材であってもよい。
【０１８８】
たとえば、図１７の構成例では、透過抑制部１２０が、壁部５１の一部に設けられている。すなわち、複数の検出チャンバ１０を区画する壁部５１に対して、透過抑制部１２０は、壁部５１の表面または内部に部分的に形成された部材によって構成されている。これにより、たとえば壁部５１の表面に透過抑制部１２０の層を形成したり、壁部５１の一部に透過抑制部１２０を埋め込むことにより、局所的に透過抑制部１２０を設ける事ができる。これにより、壁部５１の構成材料の選択の自由度を確保しつつ、透過抑制部１２０を設ける事ができる。また、たとえば壁部５１を第１の透過抑制部２０（図８参照）により構成し、更に壁部５１の表面または内部に第２の透過抑制部１２０を設ける場合には、複数種類の透過抑制部２０、１２０によって光の透過を更に効果的に抑制できる。
【０１８９】
図１７の構成例では、透過抑制部１２０は、壁部５１を分割するように設けられている。透過抑制部１２０は、カートリッジ１００の回転軸３２１側の端部５４ａから、回転軸３２１から離れた側の端部５４ｂまで連続して設けられている。すなわち、透過抑制部１２０は、カートリッジ１００の内周面である孔５５の内面から、カートリッジ１００の外周面までに亘って、カートリッジ１００の半径方向に延びている。透過抑制部１２０は、３つの検出チャンバ１０の間を区画するように、各検出チャンバ１０の間に合計３本設けられている。これにより、図１７の矢印で示したように、検出チャンバ１０間を結ぶ第１方向ＤＲ１の光９１は、必ず透過抑制部１２０に入射する。その結果、第１方向ＤＲ１の光９１が検出チャンバ１０間で到達し合うことが、透過抑制部１２０によって抑制される。
【０１９０】
図１７の構成例では、透過抑制部１２０は、直線状に延びている。透過抑制部１２０は、曲線状、折れ線状、幅広の帯状でもよい。透過抑制部１２０は、幅が一定に形成されている。透過抑制部１２０の幅が変化してもよい。
【０１９１】
図１７の構成例では、透過抑制部１２０は、測定試料９０から生じる光を散乱させる光散乱部２２を含む。光散乱部２２は、測定試料９０から生じる光を散乱させる光散乱フィラーを含む。つまり、透過抑制部１２０は、光散乱材が混合された樹脂である。樹脂は熱可塑性樹脂が好ましい。透過抑制部１２０は、たとえば光拡散性ポリプロピレン系樹脂、光拡散性アクリル系樹脂などでありうる。
【０１９２】
図１７の構成例では、壁部５１は、透光性を有していてもく、透明であってもよい。壁部５１は、上記の通り、図１７で示した透過抑制部２０によって構成されてもよい。
【０１９３】
図１７の構成例では、透過抑制部１２０が、カートリッジ１００の内周側の端部５４ａから外周側の端部５４ｂまで連続して設けられているが、透過抑制部１２０が、両端間で連続していなくてもよい。たとえば図１８の構成例では、透過抑制部１２０は、カートリッジ１００の端部５４ａにも、端部５４ｂにも達していない。図１８の構成例では、透過抑制部１２０は、処理領域６０の周囲を取り囲むように連続した環状形状を有する。透過抑制部１２０は、互いに流体的に隔離された３つの処理領域６０をそれぞれ取り囲むように、３つ設けられている。これにより、図１８の矢印で示したように、検出チャンバ１０間を結ぶ第１方向ＤＲ１の光９１は、必ず透過抑制部１２０に入射する。その結果、第１方向ＤＲ１の光９１が検出チャンバ１０間で到達し合うことが、透過抑制部１２０によって抑制される。
【０１９４】
（検出チャンバの変形例）
本実施形態では、カートリッジ１００の３つの検出チャンバ１０が、それぞれ同一の測定項目の測定に用いられる例を示したが、複数の検出チャンバ１０の各々は、測定項目の種類と検体の種類とについて、任意の組み合わせで用いられる。
【０１９５】
図１９の例では、３つの検出チャンバ１０が、同一の検体について、異なる測定項目の測定に用いられる。図１９の例では、それぞれの処理領域６０の導入口３０に、同一の検体Ａが注入される。そして、各々の検出チャンバ１０に収容された測定試料９０によって、それぞれ異なる測定項目Ｘ、測定項目Ｙおよび測定項目Ｚの測定が行われる。測定項目Ｘ、Ｙ、Ｚの各々は、たとえば、前立腺特異抗原（ＰＳＡ）、甲状腺刺激ホルモン（ＴＳＨ）、甲状腺ホルモン（ＦＴ３、ＦＴ４）などのいずれかである。
【０１９６】
図２０の例では、３つの検出チャンバ１０が、互いに異なる検体について、同一の測定項目の測定に用いられる。図２０の例では、それぞれの処理領域６０の導入口３０に、異なる検体Ａ、検体Ｂおよび検体Ｃが注入される。そして、各々の検出チャンバ１０に収容された測定試料９０によって、それぞれ同一の測定項目Ｘの測定が行われる。
【０１９７】
図２１の例では、３つの検出チャンバ１０が、互いに異なる検体について、互いに異なる測定項目の測定に用いられる。図２１の例では、それぞれの処理領域６０の導入口３０に、異なる検体Ａ、検体Ｂおよび検体Ｃが注入される。そして、各々の検出チャンバ１０に収容された測定試料９０によって、それぞれ異なる測定項目Ｘ、測定項目Ｙおよび測定項目Ｚの測定が行われる。
【０１９８】
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特許請求の範囲によって示され、さらに特許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。
【符号の説明】
【０１９９】
１０：検出チャンバ、１１：光取出部、２０、１２０：透過抑制部、２１：光吸収部、２２：光散乱部、４０（４１〜４５）：通路、５０：本体部、５１：壁部、５２：カバー部、５４ａ：端部、５４ｂ：端部、６０：処理領域、６１〜６５：処理チャンバ、６７：液体収容部、９０：測定試料、９１、９２、９３：測定試料から生じる光、１００：カートリッジ、３００：検出装置、３１０：筐体、３１５：内面、３２１：回転軸、３３１：光検出器、ＤＲ１：第１方向、ＤＲ２：第２方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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