(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を収容するチャンバーを含むプラットホームと、
前記プラットホームに装着され、閉鎖された第１端部、閉鎖された第２端部、前記第１端部と前記第２端部とを連結する側壁、前記側壁に形成された開口部、及び前記流体に含有されている物質を検出するための固相試薬を収容するウェルを含む試薬カートリッジと、
を含み、
前記プラットホームは、前記試薬カートリッジが装着される１つ以上の検出チャンバーを含む、微細流動装置。
【請求項２】
前記固相試薬は、凍結乾燥された固相試薬である、請求項１に記載の微細流動装置。
【請求項３】
凍結乾燥された同一のまたは異なる試薬がそれぞれ収容される２つ以上の試薬カートリッジを含む、請求項１に記載の微細流動装置。
【請求項４】
前記試薬カートリッジは、異なる試薬をそれぞれ収容する複数の試薬ウェルを含む、請求項１に記載の微細流動装置。
【請求項５】
前記検出チャンバーの少なくとも一部は透明物質からなり、前記検出チャンバーの少なくとも一部は、前記試薬カートリッジが収納されない部分である、請求項１に記載の微細流動装置。
【請求項６】
前記試薬カートリッジは、前記開口部が前記検出チャンバーに流れる流体と対面するように前記検出チャンバーに装着される、請求項５に記載の微細流動装置。
【請求項７】
前記流体を収容するチャンバーは、前記試料を収容するための試料チャンバーと、
希釈液を収容するための希釈チャンバーと、を含み、
前記チャンバー間の少なくとも一地点に位置し、前記流体の流れを制御するバルブを更に含む、請求項１に記載の微細流動装置。
【請求項８】
前記バルブは、前記流体の圧力によって制御される、請求項７に記載の微細流動装置。
【請求項９】
前記圧力は、前記微細流動装置が回転する際に発生する、請求項８に記載の微細流動装置。
【請求項１０】
前記バルブは、電磁気波エネルギーによって開放されるバルブ物質から形成される、請求項７に記載の微細流動装置。
【請求項１１】
前記バルブ物質は、電磁気波エネルギーによって相か変化する相転移物質または熱可塑性樹脂から選択される、請求項１０に記載の微細流動装置。
【請求項１２】
前記バルブ物質は、前記相転移物質に分散され、電磁気波のエネルギーを吸収して発熱する微細発熱粒子を含む、請求項１１に記載の微細流動装置。
【請求項１３】
前記プラットホームに結合され、前記希釈液を前記希釈チャンバーに供給するコンテナをさらに含む、請求項７に記載の微細流動装置。
【請求項１４】
前記固相試薬は、血清（serum）、ＡＳＴ（aspartate  aminotransferase）、ＡＬＢ（Albumin）、ＡＬＰ（Alkaline  Aminotransferese）、ＡＬＴ（alanine  aminotransferase）、ＡＭＹ（Amylase）、ＢＵＮ（Blood  Urea  Nitrogen）、Ｃａ＋＋（calcium）、ＣＨＯＬ（Total  Cholesterol）、ＣＫ（Creatine  Kinase）、Ｃｌ−（Chloide）、ＣＲＥＡ（Creatinine）、Ｄ−ＢＩＬ（Direct  Bilirubin）、ＧＧＴ（Gamma  Glutamyl  Transferase）、ＧＬＵ（Glucose）、ＨＤＬ（High-Density  Lipoprotein  cholesterol）、Ｋ＋（Potassium）、ＬＤＨ（Lactate  Dehydrogenase）、ＬＤＬ（Low-Density  Lipoprotein  cholesterol）、Ｍｇ（Magnesium）、ＰＨＯＳ（Phosphorus）、Ｎａ＋（Sodium）、ＴＣＯ２（Total  Carbon  Dioxide）、Ｔ−ＢＩＬ（Total  Bilirubin）、ＴＲＩＧ（Triglycerides）、ＵＡ（Uric  Acid）、ＴＰ（Total  Protein）を検査するための試薬からなる群より選ばれる１つ以上の試薬を含む、請求項１に記載の微細流動装置。
【請求項１５】
前記固相試薬は、添加剤を含む、請求項１４に記載の微細流動装置。
【請求項１６】
前記添加剤は、ＢＳＡ（bovine  serum  albumin）、ＰＥＧ（polyethylene  glycol）、デキストラン（dextran）、マンニトール（mannitol）、ポリアルコール（polyalcohol）、ミオ−イノシトール（myo-inositol）、クエン酸（citric  acid）、ＥＤＴＡ２Ｎａ（ethylene  diamine  tetra  acetic  acid  disodium  salt）、ＢＲＩＪ−３５（polyoxyethylene  glycol  dodecyl  ether）からなる群より選ばれる１つ以上の物質を含むフィラーである、請求項１５に記載の微細流動装置。
【請求項１７】
前記添加剤は、ポリオキシエチレン（polyoxyethylene）、ラウリルエーテル（lauryl  ether）、オクトキシノール（octoxynol）、ポリエチレンアルキルアルコール（polyethylene  alkyl  alcohol）、ノニルフェノールポリエチレングリコールエーテル（nonylphenol  polyethylene  glycol  ether）、エチレンオキサイド（ethylene  oxide）、エトキシ化トリデシルアルコール（ethoxylated  tridecyl  alcohol）、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルフォスファートナトリウム塩（polyoxyethylene  nonylphenyl  ether  phosphate  sodium  salt）、及びドデシル硫酸ナトリウム（sodium  dodecyl  sulfate）からなる群より選ばれる１つ以上の物質を含む界面活性剤である、請求項１５に記載の微細流動装置。
【請求項１８】
前記固相試薬の形状の少なくとも一部が、前記試薬カートリッジのウェルの内部形状の少なくとも一部に相応する、請求項１に記載の微細流動装置。
【請求項１９】
前記検出チャンバーは、前記試薬カートリッジが前記検出チャンバー内で自由に動くことを防止するための構造を含む、請求項１に記載の微細流動装置。
【請求項２０】
前記試薬カートリッジのウェルは、前記試薬カートリッジ内の前記固相試薬の保持力を増大させる構造を含む、請求項１に記載の微細流動装置。
【請求項２１】
流体を収容するチャンバーと、検出チャンバー、及び前記チャンバー間で流体を連通するチャンネルを含むプラットホームと、
前記検出チャンバーのうち少なくとも１つに収容され、閉鎖された第１端部、閉鎖された第２端部、前記第１端部と前記第２端部とを連結する側壁、及び前記側壁に形成されてウェルを形成する開口部を含む試薬カートリッジと、
前記試薬カートリッジのウェル内に収容される可溶性の固相試薬と、
を含む微細流動装置。
【請求項２２】
前記試薬カートリッジは、前記検出チャンバー内に固定される、請求項２１に記載の微細流動装置。
【請求項２３】
前記微細流動装置は、第１試薬カートリッジを収納する第１検出チャンバー、及び前記第２試薬カートリッジを収納する第２検出チャンバーを含み、
前記第１試薬カートリッジは第１試薬を収容し、
前記第２試薬カートリッジは第２試薬を収容し、
前記第１試薬及び第２試薬は、互いに同一のものであるかまたは異なるものである、請求項２１に記載の微細流動装置。
【請求項２４】
前記第１試薬及び前記第２試薬は互いに異なるものであり、
前記第１検出チャンバーは、前記第１試薬カートリッジに収容される前記第１試薬と接触する流体を取り込んで第１反応混合物を形成し、前記第２検出チャンバーは、前記第２試薬カートリッジに収容される前記第２試薬と接触する前記第１反応混合物を取り込んで第２反応混合物を形成する、請求項２３に記載の微細流動装置。
【請求項２５】
前記試薬カートリッジは、試薬をそれぞれ収容する少なくとも２つのウェルを含む、請求項２１に記載の微細流動装置。
【請求項２６】
前記試薬カートリッジのウェルは、前記試薬カートリッジに収容された試薬を保持する構造を含む、請求項２１に記載の微細流動装置。
【請求項２７】
前記構造は、前記ウェルの内部に形成された少なくとも１つの突起である、請求項２６に記載の微細流動装置。
【請求項２８】
前記検出チャンバーは、前記検出チャンバー内の試薬カートリッジを保持する湾入部を有する、請求項２１に記載の微細流動装置。
【請求項２９】
前記検出チャンバーは、前記検出チャンバー内で試薬カートリッジを保持する突起を含む、請求項２１に記載の微細流動装置。
【請求項３０】
微細流動装置に装着されるように構成されるカートリッジであって、
閉鎖された第１端部、閉鎖された第２端部、前記第１端部と前記第２端部とを連結する側壁、及び前記側壁に形成されてウェルを形成する開口部を含むボディーと、
前記ウェルに単位使用量だけ収容される固相試薬と、を含み、
前記ボディーは、前記微細流動装置の検出チャンバーに装着される、カートリッジ。
【請求項３１】
前記試薬の少なくとも一部の形状は、ウェルの内部形状の一部に相応する、請求項３０に記載のカートリッジ。
【請求項３２】
前記ボディーは、固相試薬をそれぞれ収容する少なくとも２つのウェルを含む、請求項３０に記載のカートリッジ。
【請求項３３】
前記ウェルに収容されている前記固相試薬を保持するように前記ウェルに提供される構造をさらに含む、請求項３０に記載のカートリッジ。
【請求項３４】
前記構造は、前記ウェルの内部に形成される少なくとも１つの突起である、請求項３３に記載のカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一つ以上の実施例は、試薬を収容するカートリッジ、該カートリッジを含む微細流動装置、該微細流動装置の製造方法、及び該微細流動装置を用いた生化学的試料分析方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
環境モニタリング、食品検査、患者の病状診断などを含む様々な応用分野において試料を分析する種々の方法が開発されてきているが、既存の検査方法は、多数の手作業及び様々な装備を必要とする。定められたプロトコル（protocol）による分析及び検査を行うためには、熟練した実験者が試薬注入、混合、分離及び移動、反応、遠心分離などの様々な段階を反復して手作業で行わなければならない。しかし、このような反復的な手作業は“人的過誤（human  error）”による検査結果の誤りを誘発する原因となる。
【０００３】
検査を迅速に行うには熟練した臨床病理医が必要である。しかし、熟練した臨床病理医にあっても種々の検査を同時に行うことは困難である。さらに、救急患者の適時処置のためには、迅速な検査結果が要求される。このため、状況に応じて必要な様々な病理学的検査を同時にそして迅速で正確に行える分析装置が要求されている。
【０００４】
既存の病理学的検査には高価で大きい自動化装備が使用されるが、この自動化装備は、多量の血液などの検査物質が要求され、総じて病理学的分析結果を得るまでに数日〜数週がかかる。
【０００５】
そこで、一名の患者から採取した一つの試料、または必要によっては一名または異なる患者から採取した複数の試料を分析することができる、小型化され且つ自動化された装備が開発されてきている。このようなシステムの一例には、微細流動装置の使用が含まれ、この場合、ディスク状の微細流動装置に血液を注入し、この微細流動装置を回転させると、遠心力によって血液から血清の分離が起きる。分離された血清を一定量の希釈液または緩衝液と混合し、この混合物をディスク状の微細流動装置内の多数の反応チャンバーに流入させる。一般に、多数の反応チャンバーには、混合物の流入する前に試薬があらかじめ注入されており、これらの試薬は様々な目的に応じてそれぞれ使用されることができる。それぞれの試薬と血清が反応すると、混合物の色が変わることとなる。この色の変化から、試料が特定成分を含むことを判断することができる。
【０００６】
しかしながら、試薬を液状に保管することは容易でない。例えば、アメリカ特許５，７７６，５６３号には、凍結乾燥された試薬を保管しておき、血液分析の際に、必要な量だけディスク状の微細流動装置内の反応チャンバーに注入するシステムが提示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一つ以上の実施例は、試薬を収容するカートリッジ、該カートリッジを含む微細流動装置、該微細流動装置の製造方法、及び該微細流動装置を用いた生化学的試料分析方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の及び／またはその他様態及び利点を達成するために、一つ以上の実施例は、流体を収容するチャンバーを含むプラットホーム；及び、前記プラットホームに装着され、閉鎖された第１端部、閉鎖された第２端部、前記第１端部及び前記第２端部を連結する側壁、前記側壁に形成された開口部、及び前記流体に含有されている物質を検出するための固相試薬を収容するウェル（well）を含む試薬カートリッジ；を含む微細流動装置を提供することができる。
【０００９】
本発明の一実施例によれば、前記固相試薬は、前記流体に溶解可能な凍結乾燥された固相試薬である。
【００１０】
本発明の一実施例によれば、前記微細流動装置は、凍結乾燥された互いに同一であるまたは異なる試薬がそれぞれ収容される２つ以上の試薬カートリッジを含むことができる。
【００１１】
本発明の一実施例によれば、前記試薬カートリッジは、別のウェルと異なる試薬をそれぞれ収容する複数の収容部（compartment）またはウェル（well）を含むことができる。
【００１２】
本発明の一実施例によれば、前記カートリッジは、閉鎖された第１端部、閉鎖された第２端部、前記第１端部及び前記第２端部を連結する側壁、前記側壁に形成される開口部、及び前記開口部を介して接近可能なウェルを含むボディー；及び、前記ウェルに収容される固相試薬；を含む。
【００１３】
本発明の一実施例によれば、前記プラットホームは、前記試薬カートリッジの装着される１つ以上の検出チャンバーを含む。この検出チャンバーは、前記試薬カートリッジを収容する装着部を含み、該検出チャンバーの少なくとも一部は透明物質からなる。
【００１４】
前記試薬カートリッジは、該試薬カートリッジの前記開口部が前記検出チャンバーと対面するように装着され、前記検出チャンバーに流れる流体を前記試薬カートリッジに取り込むことができる。前記検出チャンバー及び／または試薬カートリッジに取り込まれた流体は、前記試薬カートリッジに収容された試薬と接触して溶解させる。
【００１５】
本発明の一実施例によれば、前記プラットホームは、前記試料を収容するための試料チャンバー；希釈液を収容するための希釈チャンバー；前記試薬カートリッジを収容するための検出チャンバー；及び、前記チャンバー同士間の少なくとも一地点に位置して、前記流体の流れを制御するバルブ；を含む。
【００１６】
本発明の一実施例によれば、前記バルブは、前記流体の圧力によって制御されることができる。前記圧力は、前記微細流動装置が回転する際に発生することができる。
【００１７】
本発明の一実施例によれば、前記バルブは、電磁気波エネルギーによって開放されるバルブ物質から形成されることができる。前記バルブ物質は、電磁気波エネルギーによって相が変化する相転移物質または熱可塑性樹脂から選択されることができる。
【００１８】
本発明の一実施例によれば、前記バルブ物質は、前記相転移物質に分散され、電磁気波のエネルギーを吸収して発熱する微細発熱粒子を含むことができる。
【００１９】
本発明の一実施例によれば、前記微細流動装置は、前記プラットホームに結合されて前記希釈液を前記希釈チャンバーに供給するコンテナをさらに含むことができる。
【００２０】
本発明の一実施例によれば、前記試薬は、血清（serum）、ＡＳＴ（aspartate  aminotransferase）、ＡＬＢ（Albumin）、ＡＬＰ（Alkaline  Aminotransferese）、ＡＬＴ（alanine  aminotransferase）、ＡＭＹ（Amylase）、ＢＵＮ（Blood  Urea  Nitrogen）、Ｃａ＋＋（calcium）、ＣＨＯＬ（Total  Cholesterol）、ＣＫ（Creatine  Kinase）、Ｃｌ−（Chloide）、ＣＲＥＡ（Creatinine）、Ｄ−ＢＩＬ（Direct  Bilirubin）、ＧＧＴ（Gamma  Glutamyl  Transferase）、ＧＬＵ（Glucose）、ＨＤＬ（High-Density  Lipoprotein  cholesterol）、Ｋ＋（Potassium）、ＬＤＨ（Lactate  Dehydrogenase）、ＬＤＬ（Low-Density  Lipoprotein  cholesterol）、Ｍｇ（Magnesium）、ＰＨＯＳ（Phosphorus）、Ｎａ＋（Sodium）、ＴＣＯ２（Total  Carbon  Dioxide）、Ｔ−ＢＩＬ（Total  Bilirubin）、ＴＲＩＧ（Triglycerides）、ＵＡ（Uric  Acid）、ＴＰ（Total  Protein）を検査するための試薬からなる群より選ばれる１つ以上の試薬を含むことができる。
【００２１】
本発明の一実施例によれば、前記凍結乾燥された試薬はフィラーを含むことができる。前記フィラーは、ＢＳＡ（bovine  serum  albumin）、ＰＥＧ（polyethylene  glycol）、デキストラン（dextran）、マンニトール（mannitol）、ポリアルコール（polyalcohol）、ミオ−イノシトール（myo-inositol）、クエン酸（citric  acid）、ＥＤＴＡ２Ｎａ（ethylene  diamine  tetra  acetic  acid  disodium  salt）、ＢＲＩＪ−３５（polyoxyethylene  glycol  dodecyl  ether）からなる群より選ばれる１つ以上の物質を含む水溶性物質とすることができる。
【００２２】
本発明の一実施例によれば、前記固相試薬は、界面活性剤を含むことができる。この界面活性剤は、ポリオキシエチレン（polyoxyethylene）、ラウリルエーテル（lauryl  ether）、オクトキシノール（octoxynol）、ポリエチレンアルキルアルコール（polyethylene  alkyl  alcohol）、ノニルフェノールポリエチレングリコールエーテル（nonylphenol  polyethylene  glycol  ether）、エチレンオキサイド（ethylene  oxide）、エトキシ化トリデシルアルコール（ethoxylated  tridecyl  alcohol）、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルフォスファートナトリウム塩（polyoxyethylene  nonylphenyl  ether  phosphate  sodium  salt）、及びドデシル硫酸ナトリウム（sodium  dodecyl  sulfate）からなる群より選ばれる１つ以上の物質を含むことができる。
【００２３】
前記固相試薬の形状の少なくとも一部は、前記１つ以上の試薬カートリッジの形状の少なくとも一部に相応することができる。
【００２４】
上記の及び／またはその他様態及び利点を達成するために、１つ以上の本発明の実施例は、ボディー；前記ボディーに形成される少なくとも１つの試薬収容部；及び、前記試薬収容部に収容される固相試薬を含み、前記ボディーは、側壁、第１端部、第２端部、及び前記側壁に形成される開口部を有するカートリッジを含むことができる。
【００２５】
前記カートリッジは、異なる試薬をそれぞれ収容する少なくとも２つの試薬収容部を含むことができる。
【００２６】
本発明の一実施例によれば、前記固相試薬は、凍結乾燥された固相試薬とすることができる。前記凍結乾燥された固相試薬の形状の少なくとも一部は、前記少なくとも１つの試薬収容部の形状の少なくとも一部と一致する。
【００２７】
上記の及び／またはその他様態及び利点を達成するために、１つ以上の本発明の実施例は、流体を収容するチャンバーを有するプラットホームを用意する段階；単位使用量の固相試薬を収容する試薬カートリッジを用意する段階；及び、前記試薬カートリッジを前記プラットホームに装着する段階；を含む微細流動装置の製造方法を提供することができる。前記固相試薬は、液状試薬の凍結乾燥によって生成されることができる。
【００２８】
収容された試薬の凍結乾燥は、液状の第１試薬及び液状の第２試薬を前記試薬カートリッジのそれぞれの試薬収容部（または、ウェル）にそれぞれ注入し、前記液状の第１試薬及び液状の第２試薬を凍結乾燥する過程を含むことができる。
【００２９】
上記の及び／またはその他様態及び利点を達成するために、１つ以上の本発明の実施例は、流体を収容するチャンバーを含む微細流動装置を用意する段階；試薬を収容している試薬カートリッジを前記チャンバーのうち一つ（“第１チャンバー”）内に装着する段階；前記流体を前記チャンバーのうち一つ（“第２チャンバー”）に流入させる段階；前記流体を前記第１チャンバー内の前記試薬と接触させる段階；及び、前記試薬が前記流体と反応するか否かを判断する段階；を含む試料分析方法を提供することができる。
【００３０】
本発明の一実施例によれば、凍結乾燥された前記第１試薬の形状の少なくとも一部が、前記第１及び第２試薬カートリッジの形状の少なくとも一部に相応し、凍結乾燥された前記第２試薬の形状の少なくとも一部が、前記第２試薬カートリッジの形状の少なくとも一部と一致する。
【００３１】
前記試薬カートリッジは、前記凍結乾燥された試薬の保持及び固定をサポートする少なくとも１つの構造を有することができる。この構造は、前記試薬カートリッジのウェルの内部に形成されることができ、突起形状を有することができる。前記突起構造は、前記開口部に形成されることができる。
【００３２】
前記検出チャンバーは、該検出チャンバー内に前記試薬を保持する構造を有することができる。
【発明の効果】
【００３３】
上記の通り、本発明の一実施例によれば、同時に小さい（正確に制御された）体積の凍結乾燥試薬ビーズを作るのに要される多くの努力無しに、また、固体状態の試薬ビーズを微細流動装置に注入する困難さ無しに、微細流動装置を製造することができる。また、微細流動装置よりも小さいサイズの試薬カートリッジに液状試薬を定量注入した後に凍結乾燥するから、定量の凍結乾燥された試薬が収容されている試薬カートリッジを大量に製造することができる。したがって、凍結乾燥された定量の試薬があらかじめ収容されている微細流動装置を大量に生産することができ、低い製造コスト及び高い互換性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
上記の及び／またはその他様態及び利点は、添付の図面と共に説明される下記の実施例の説明から明らかになり、より容易に理解できるであろう。添付の図面は下記の通りである：
【図１】本発明の実施例による微細流動装置を示す平面図である。
【図２】図１の微細流動装置の断面図で、本発明の一実施例による２層構造の微細流動装置を示す図である。
【図３】図１の微細流動装置の断面図で、本発明の他の実施例による３層構造の微細流動装置のこと例を示す図である。
【図４】本発明の一実施例による、試薬を収容する試薬カートリッジを示す斜視図である。
【図５】バルブによって開放されるチャンネルを示す断面図である。
【図６】図１の微細流動装置を用いる分析機の概略構成図である。
【図７】本発明の他の実施例による、試薬を収容する試薬カートリッジを示す斜視図である。
【図８】本発明の他の実施例による微細流動装置の平面図で、ディスク状のプラットホームを備える場合を示す図である。
【図９】微細流動装置の他の実施例を示す平面図である。
【図１０】本発明の他の実施例による微細流動装置を示す平面図で、遠心分離ユニットを備える場合を示す図である。
【図１１】図１０に示す微細流動装置を用いてマルチ−ステップ反応を含む検出動作を説明するための図である。
【図１２】本発明の他の実施例による微細流動装置を示す平面図で、希釈液を供給するためのコンテナを備える場合を示す図である。
【図１３】図１２の微細流動装置を示す断面図である。
【図１４】図１２の微細流動装置を示す断面図である。
【図１５】試薬カートリッジを収納する装置の平面図及び試薬カートリッジの様々な構造を示す図である。
【図１６】試薬カートリッジを収納する装置の平面図及び試薬カートリッジの様々な構造を示す図である。
【図１７】試薬カートリッジを収納する装置の平面図及び試薬カートリッジの様々な構造を示す図である。
【図１８】試薬カートリッジを収納する装置の平面図及び試薬カートリッジの様々な構造を示す図である。
【図１９】試薬カートリッジを収納する装置の平面図及び試薬カートリッジの様々な構造を示す図である。
【図２０】試薬カートリッジを収納する装置の平面図及び試薬カートリッジの様々な構造を示す図である。
【図２１】試薬カートリッジを収納する装置の平面図及び試薬カートリッジの様々な構造を示す図である。
【図２２】試薬カートリッジを収納する装置の平面図及び試薬カートリッジの様々な構造を示す図である。
【図２３】試薬カートリッジを収納する装置の平面図及び試薬カートリッジの様々な構造を示す図である。
【図２４】試薬カートリッジを収納する装置の平面図及び試薬カートリッジの様々な構造を示す図である。
【図２５】試薬カートリッジを収納する装置の平面図及び試薬カートリッジの様々な構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施例を詳細に説明する。図面中、同一の構成要素には同一の参照番号を付する。ただし、本発明は、以下に説明される実施例に限定されものではなく、様々な形態に実施可能である。したがって、以下の実施例は、本発明の様態を図面を参照して説明する例示的なものに過ぎない。
【００３６】
図１には、本発明の一実施例による微細流動装置１００の平面図であり、図２及び図３は、本発明の２つの異なる実施例による、図１に示す微細流動装置１００の断面図である。
【００３７】
図１及び図２を参照すると、微細流動装置１００は、流体を貯蔵するためのチャンバーと、流体が流れるチャンネルと、を備えるプラットホーム１を有する。プラットホーム１は、成形がしやすく、生物学的に非活性である、アクリル、ＰＭＭＡ（polymethyl  methacrylate）、ＣＯＣ（cyclic  olefin  copolymer）などのプラスチック素材からなることができる。ただし、プラットホーム１の素材は、これに限定されるものではなく、化学的・生物学的安全性、光学的透明性そして機械的加工性を有する素材であればいずれも可能である。プラットホーム１は、図２に示すように、下板１１と上板１２とを含む２層構造とすることができる。また、プラットホーム１は、図３に示すように、下板１１、上板１２、及び下板１１と上板１２との間に配置される区画板１３を含む３層構造とすることもできる。区画板１３は、流体を収容可能な空間と流体が流れうるチャンネルを定義する。下板１１、上板１２、区画板１３は、両面接着テープまたは接着剤を用いて互いに接合したり、超音波融着によって互いに接合したりすることができる。その他にも、プラットホーム１は様々な形態を有することができる。
【００３８】
プラットホーム１内に配置された血液検査のための構造物についてより詳細に説明する。プラットホーム１には、試料チャンバー１０が設けられる。試料チャンバー１０は、試料、例えば、血液、血清などを収容する役割を果たす。希釈チャンバー２０は、試料を、検査に必要な濃度に希釈するための希釈液を収容する役割を果たす。希釈液は、例えば、バッファー液またはＤＩ（distilled  water：蒸留水）とすることができる。検出チャンバー３０は、希釈液と混合された試料を、試料中の特定（または、目標）成分と相互反応可能な試薬と接触させるチャンバーであり、この相互反応は、色変化検出を含む様々な方法により検出することができる。この検出チャンバー３０は、試薬の収容される試薬カートリッジ２００を備える。
【００３９】
試料チャンバー１０は希釈チャンバー２０と流体連通可能に連結され、希釈チャンバー２０は検出チャンバー３０と流体連通可能に連結される。以下、チャンバー及び／またはチャンネル間の“連結”という用語は、これらのチャンバー及び／またはチャンネルが互いに流体連通することを意味し、流体の流れは、流路、例えば、チャンネル上に位置するバルブによって制御されることができる。例えば、バルブ５１は、試料チャンバー１０と希釈チャンバー２０との間に配置されて、試料チャンバー１０と希釈チャンバー２０間の流体の流れを制御する。バルブ５２は、希釈チャンバー２０と検出チャンバー３０との間に配置されて、希釈チャンバー２０と検出チャンバー３０間の流体の流れを制御する。プラットホーム１には、図面に示してはいないが、試料、希釈液、試薬などを注入するための注入口と、空気を排出するためのエアーベントが設けられることができる。
【００４０】
図４は、本発明の一実施例による、試薬を収容する試薬カートリッジ２００の斜視図である。図４を参照すると、試薬カートリッジ２００は、第１端部２３１、第２端部２３３、及び第１端部２３１と第２端部２３３とを連結する側壁２３２からなるボディーを含む。この側壁は、図４に示すように、部分的な円筒形状を有することができる。第１端部の表面積及び第２端部の表面積を同一のものにしても良く（図４）、異なるものにしても良い（図１５）。この試薬カートリッジの構造は特に限定されず、製造の容易性及び実現可能性によって決定すれば良い。
【００４１】
試薬カートリッジ２００のボディーは、試薬を収容する試薬収容部（または、試薬ウェル）２０１をさらに含む。開口部２１０は、側壁２３２に形成されて、試薬収容部２０１に収容された試薬に接近できるようにする。第１端部２３１、第２端部２３３及び側壁２３２はいずれも閉鎖されているので、試薬収容部２０１に収容された試薬は、図４に示す実施例の開口部２１０を通してのみ接近可能である。
【００４２】
“試薬収容部”及び“試薬ウェル”という用語は、明細書全体を通じて同一の意味として混用する。試薬ウェル２０１は、様々な内部形状を有することができる。なお、試薬ウェル２０１は、その内部に収容される試薬の体積を表示するマーキング（marking）を有することができる。本発明の実施例において、試薬カートリッジ２００は、チャンバー（試薬カートリッジ収納チャンバーまたは検出チャンバー）３０に嵌着、挿着、または固着されることができる。チャンバー３０内への試薬カートリッジの装着は、緩く（または、楽に）または固くすることができる。複数の試薬ハウジングチャンバーが提供され、これらのチャンバーのそれぞれが異なる試薬を収容する試薬カートリッジを有する場合、少なくとも１つ、例えば、これらのチャンバーのうち最後のチャンバーを、試料（試験成分及び試料に含有されていると予想される成分）と試薬との反応を検出するのに使用することができる。
【００４３】
試薬ウェルは、その内部の凍結乾燥された固相試薬の保持をサポートする少なくとも１つの構造を有する。例えば、図２２、図２３、図２４及び図２５に示すように、試薬ウェルは、ウェル内で試薬が保持されるようにサポートする突起２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃまたは２１１ｄを有する。突起の形態及び位置は、ウェル内の凍結乾燥された試薬の保持を向上させるものであれば、特に限定されることはない。
【００４４】
検出チャンバー３０には、後述する試料分析過程で光が照射され、プラットホーム１の少なくとも検出チャンバー３０の位置している領域は、光を通過させうるような材料で形成される。試薬カートリッジ２００を光を通過させうるような材料とすれば、試薬カートリッジ２００を検出チャンバー３０内に緩くまたは固く固定されるように製造することができる。試薬カートリッジ２００は、図１に示すように、その投影面積を検出チャンバー３０の投影面積よりも小さくすることができる。試薬カートリッジ２００の投影面積が検出チャンバー３０の投影面積よりも小さいと、検出チャンバー３０の占めている領域のうち、試薬カートリッジ２００の占めている領域以外の領域に光を照射することによって、より高い光透過率を得ることができ、より高精度の検出結果が得られる。試薬が光に敏感な試薬であれば、光に晒されないようにしなければならず、よって、試薬カートリッジ２００は、光を通過させない材料で製造することができる。
【００４５】
このため、図１に示すように、検出チャンバー３０には、試薬カートリッジ２００を収納する装着部３１と、試薬と試料中の目標成分との反応を検出するための検出部３２が設けられる。検出チャンバー３０の少なくとも検出部３２に該当する領域は、光を通過させる領域である。試薬カートリッジ２００を装着部３１に装着する際に、開口部２１０を検出チャンバーの検出部３２に対面させることができる。また、試薬カートリッジ２００を、開口部２１０が検出チャンバー３０に流入する流体の通路、すなわち、バルブ５２に対向するようにして装着することができる。したがって、希釈液と混合された試料を希釈チャンバー（図１の２０）から検出チャンバーに取り込まれると、試料は、検出チャンバー（図１の３０）に収納された試薬カートリッジ２００中の凍結乾燥された試薬と接触して溶解させる。
【００４６】
検出チャンバーは、このチャンバー内で試薬カートリッジが自由に動くことを防止する構造を有することができる。例えば、図１７に示すように、検出チャンバー３０は、試薬カートリッジ２００ａが元の収納位置から移動することを防止するように湾入部３０１を有することができる。図１８は、このような検出チャンバーを有する微細流動装置の平面図である。図１９は、このような構造の他の実施例であって、検出チャンバー３０がその内壁内に突起３０２を備えて、試薬カートリッジの固定を確実にする構造を示している。図２０は、このような図１９の実施例を示す平面図である。図１７乃至図２０では特定の構造を示したが、本発明はこれに限定されない。
【００４７】
バルブ５１，５２には、様々な形態の微細流動バルブを用いることができる。バルブは、微細流動構造内における流体の移動速度によって開閉されるバルブとすることができる。言い換えると、流体の流れにより発生する圧力が一定レベル以上になると、受動的に開放されるバルブとすることができる。例えば、このようなバルブの例には、微細チャンネル構造を用いる毛細管バルブ、サイフォンバルブ、表面を疏水性処理した疏水性バルブ（hydrophobic  valve）等がある。このようなバルブは、微細流動装置の回転速度によって制御することができる。すなわち、微細流動装置の回転速度が増加すると、微細流動構造内の流体にかかる圧力が増加し、この圧力が一定レベル以上になると、バルブが開放されて流体が流れることとなる。
【００４８】
また、バルブ５１，５２は、作動信号によって外部から動力を受けて能動的に作動するバルブとすることもできる。本実施例では、バルブ物質が外部のソースから照射される電磁気波エネルギーを吸収して作動するバルブ５１，５２を採用する。バルブ５１，５２は、電磁気波エネルギーを吸収する前には流体の流れを遮断する、“通常閉バルブ（normally  closed  valve）”とも呼ばれる。
【００４９】
バルブ物質には、ＣＯＣ（cyclic  olefin  copolymer）、ＰＭＭＡ（polymethyl  methacrylate）、ＰＣ（polycarbonate）、ＰＳ（polystyrene）、ＰＯＭ（polyoxymethylene）、ＰＦＡ（perfluoralkoxy）、ＰＶＣ（polyvinylchloride）、ＰＰ（polypropylene）、ＰＥＴ（polyethylene  terephthalate）、ＰＥＥＫ（polyetheretherketone）、ＰＡ（polyamide）、ＰＳＵ（polysulfone）、またはＰＶＤＦ（polyvinylidene  fluoride）のような熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００５０】
また、バルブ物質として、常温で固体状態である相転移物質を採用することができる。相転移物質は、チャンネルに溶融された状態で注入され、凝固されることで流体の流れを遮断する。相転移物質はワックス（wax）とすることができる。ワックスには、加熱によって溶融して液体状態に変わり、体積膨脹する。ワックスには、例えば、パラフィンワックス（paraffin  wax）、微結晶ワックス（microcrystalline  wax）、合成ワックス（synthetic  wax）、または天然ワックス（natural  wax）などを用いることができる。相転移物質には、ゲル（gel）または熱可塑性樹脂を用いることもできる。ゲルには、ポリアクリルアミド（polyacryl  amide）、ポリアクリレート（polyacrylates）、ポリメタクリレート（polymethacrylates）、またはポリビニルアミド（polyvinylamides）などを用いることができる。
【００５１】
相転移物質には、電磁気波エネルギーを吸収して発熱する多数の微細発熱粒子を分散することができる。微細発熱粒子は略０．１ｍｍの深さと１ｍｍの幅を有する微細な流体通路を自由に通過できるように、１ｎｍ乃至１００μｍの直径を有する。微細発熱粒子は、例えば、レーザー光などによって電磁気波エネルギーが供給されると温度が急に上昇して発熱する性質を有し、ワックスに均一に分散される性質を有する。このような性質を有する微細発熱粒子はそれぞれ、金属成分を含むコア（core）と、疏水性のシェル（shell）とを有することができる。例えば、各微細発熱粒子は、Ｆｅからなるコアと、このコアを包囲するシェル層と、を含むことができる。このシェル層は、分子がＦｅに結合されてＦｅを包む界面活性成分（surfactant）からなることができる。これら微細発熱粒子は、キャリアオイル（carrier  oil）に分散された状態で保管することができる。疏水性表面構造を有する微細発熱粒子が均一に分散可能なように、キャリアオイルも疏水性を有することができる。溶融された相転移物質に、微細発熱粒子の分散されているキャリアオイルを混合し、この混合物質をチャンバーの間に注入して凝固させることによって、チャンバー同士間の流体の流れを遮断することができる。
【００５２】
微細発熱粒子は上述した重合体（polymer）粒子に限定されるものではなく、量子ドット（quantum  dot）または磁性ビーズ（magnetic  bead）の形態も可能である。また、微細発熱粒子は、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４または、ＨｆＯ２のような微細粒子の金属酸化物とすることができる。一方、バルブ５１，５２は、微細発熱粒子を必ずしも含むわけではなく、微細発熱粒子無しで相転移物質のみからなっても良い。外部ソースから投射された電磁気波がバルブ５１，５２に当たるように、バルブ５１，５２に該当するプラットホーム１の部分は透明にする。
【００５３】
微細流体の分析において、凍結乾燥された固相の試薬を検出チャンバー３０に定量注入することは容易でない。これは、凍結乾燥によって試薬を均一な大きさのビーズの形態にすることが困難なためである。たとえ、凍結乾燥によって試薬を同一大きさのビーズ形態に製造したとしても、凍結乾燥された試薬ビーズがくずれることがある。また、試薬ビーズを検出チャンバー３０に注入する過程で試薬が湿気に晒されて試薬の性能が低下することもある。このような点から、本実施例では、単位使用量の試薬を試薬カートリッジ２００のウェルに収容した後にそれを凍結乾燥する。これによって、凍結乾燥された試薬は、固相ケーキの形状を有するとともに水分を含有することができる。単位使用量の凍結乾燥された固相試薬を収容した試薬カートリッジ２００を、微細流動装置内に装着することができる。試薬が試薬カートリッジのウェル内に現場（in-situ）凍結乾燥されるので、固相の凍結乾燥された試薬の少なくとも一部形状が、試薬カートリッジ２００の内部形状の一部、特に、少なくとも試薬ウェル２０１の内部形状の一部に相応するようになる。試薬の現場凍結乾燥方式を以下に詳細に説明する。
【００５４】
まず、試薬カートリッジ２００の試薬ウェル２０１に液状試薬を注入する。試薬ウェル２０１に注入される試薬の体積を小さくするために、液状試薬は、分析試験に適合する濃度や力価よりも高くすることができる。
【００５５】
血液検査のための試薬は、例えば、血清（serum）、ＡＳＴ（aspartate  aminotransferase）、ＡＬＢ（Albumin）、ＡＬＰ（Alkaline  Phosphatase）、ＡＬＴ（alanine  aminotransferase）、ＡＭＹ（Amylase）、ＢＵＮ（Blood  Urea  Nitrogen）、Ｃａ＋＋（calcium）、ＣＨＯＬ（Total  Cholesterol）、ＣＫ（Creatine  Kinase）、Ｃｌ−（Chloide）、ＣＲＥＡ（Creatinine）、Ｄ−ＢＩＬ（Direct  Bilirubin）、ＧＧＴ（Gamma  Glutamyl  Transferase）、ＧＬＵ（Glucose）、ＨＤＬ（High-Density  Lipoprotein  cholesterol）、Ｋ＋（Potassium）、ＬＤＨ（Lactate  Dehydrogenase）、ＬＤＬ（Low-Density  Lipoprotein  cholesterol）、Ｍｇ（Magnesium）、ＰＨＯＳ（Phosphorus）、Ｎａ＋（Sodium）、ＴＣＯ２（Total  Carbon  Dioxide）、Ｔ−ＢＩＬ（Total  Bilirubin）、ＴＲＩＧ（Triglycerides）、ＵＡ（Uric  Acid）、ＴＰ（Total  Protein）を検査するための試薬とすることができる。これに限定されず、本発明の微細流動装置は、人体または生物体から採取可能な種々の検査物質を分析するのに用いることもできる。
【００５６】
液状試薬には添加剤を添加することができる。例えば、凍結乾燥された試薬の分散性を向上させるために、該試薬が希釈液に混合された試料と接触する時、凍結乾燥された試薬に多孔性を付与したり、この試薬の多孔性を増加させるフィラーを使用することができる。これにより、試料希釈液（すなわち、希釈液に混合された試料）が検出チャンバー３０に投入された時に、凍結乾燥された試薬はよく溶解される。例えば、フィラーは、ＢＳＡ（bovine  serum  albumin）、ＰＥＧ（polyethylene  glycol）、デキストラン（dextran）、マンニトール（mannitol）、ポリアルコール（polyalcohol）、ミオ−イノシトール（myo-inositol）、クエン酸（citric  acid）、ＥＤＴＡ２Ｎａ（ethylene  diamine  tetra  acetic  acid  disodium  salt）、ＢＲＩＪ−３５（polyoxyethylene  glycol  dodecyl  ether）から選択された少なくとも１つを含むことができる。このフィラーの種類と量は、試薬の種類にしたがって別々にすることができる。
【００５７】
液状試薬には界面活性剤（surfactant）を添加することができる。例えば、界面活性剤は、ポリオキシエチレン（polyoxyethylene）、ラウリルエーテル（lauryl  ether）、オクトキシノール（octoxynol）、ポリエチレンアルキルアルコール（polyethylene  alkyl  alcohol）、ノニルフェノールポリエチレングリコールエーテル（nonylphenol  polyethylene  glycol  ether）、エチレンオキサイド（ethylene  oxide）、エトキシ化トリデシルアルコール（ethoxylated  tridecyl  alcohol）、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルフォスファートナトリウム塩（polyoxyethylene  nonylphenyl  ether  phosphate  sodium  salt）、ドデシル硫酸ナトリウム（sodium  dodecyl  sulfate）から選択された１つ以上を含むことができる。この界面活性剤の量と種類は、試薬の種類にしたがって別々にすることができる。
【００５８】
上記の通り、液状の試薬が注入されている複数の試薬カートリッジ２００を凍結乾燥器に入れ、凍結乾燥プログラムによる適切な方法を行う。この時、試薬の量や種類を容易に識別できるように、試薬の種類別に異なる色の試薬カートリッジ２００を使用したり、または、試薬カートリッジ２００にマーカー、バーコードなど、試薬の種類を識別できるような識別表示を付加したりすることもできる。
【００５９】
凍結乾燥プログラムは、液状試薬の量や種類にしたがって別々に設定することができる。凍結乾燥とは、凍結過程によって物質に含まれた水分を凍結させた後に、凍結された水分を除去する乾燥のことを意味する。一般に、乾燥過程には、凍結された水分が直接水蒸気に化する昇華を用いるが、乾燥の全体過程を通じて必ずしも昇華を用いる必要はなく、一部分でのみ昇華を用いても良い。昇華のために乾燥過程の圧力を水の３重点（６mbarまたは４．６Torr）以下に下げることはできるが、常に一定の圧力を保持する必要があるわけではない。乾燥過程において、温度は変わることができ、例えば、凍結が完了した後に、温度を徐々に増加させることができる。
【００６０】
上記の過程によって、その形状の少なくとも一部が、試薬カートリッジ２００の形状の少なくとも一部、厳密には試薬ウェル２０１の内部形状の少なくとも一部に相応する凍結乾燥された固相試薬を製造することができる。凍結乾燥時に、試薬カートリッジ２００は試薬ウェル２０１の開口部２１０が上方に向くように凍結乾燥器に収容され、よって、凍結乾燥された試薬の形状は、開口部（図４の２１０）の反対側の試薬ウェル２０１の一部形状に相応することができる。
【００６１】
上記の通り、液状の試薬を試薬カートリッジ２００に注入するから、試薬の量を正確に調節することができる。また、液状試薬を試薬カートリッジ２００に注入した状態で凍結乾燥するから、同じ検査対象物質を分析するための凍結乾燥された試薬が収容されている試薬カートリッジ２００を大量に製造することができる。
【００６２】
ここで、試薬の“単位使用量”という用語は、１回の試験に使われる試薬の量を意味するもので、単位使用量の試薬を収容する試薬カートリッジが分析のために微細流動装置に装着された後に、希釈液と希釈されたまたは希釈されない状態で所望のまたは要求される量及び濃度の試薬を生成する。
【００６３】
上記の過程によって製造された単位使用量の凍結乾燥された試薬が収容されている試薬カートリッジ２００は、下板１１に設けられた検出チャンバー３０または下板１１及び区画板１３によって定義される検出チャンバー３０の装着部３１に装着される。その後、上板１２を下板１１または区画板１３と接合することで、本発明の一実施例による微細流動装置の製造が完了する。検出チャンバー３０に装着された試薬カートリッジ２００を固定させるために、試薬カートリッジ２００を検出チャンバー３０に接着させることもでき、締まりばめ（interference  fitting）することもできる。それ以外にも、試薬カートリッジ２００を固定させるための様々な方法を用いることができる。
【００６４】
図６は、図１の微細流動装置１００を用いる分析機の概略構成図である。図６を参照すると、回転駆動部５１０は、微細流動装置１００を回転させ、遠心力によって試料、希釈液及び試薬を混合する。また、回転駆動部５１０は、検出チャンバー３０を検出器５２０と対面させるために、微細流動装置１００を所定位置に移動させる。回転駆動部５１０は、図面に完全に示してはいないが、微細流動装置１００の角位置（angular  position）を制御できるモータードライブ（motor  drive）装置（図示せず）を含むことができる。例えば、モータードライブ装置は、ステップモーターにすることもでき、直流モーターにすることもできる。検出器５２０は、例えば、検出しようとする物質の蛍光、発光特性及び／または吸光特性などの光学的特性を検出する。電磁気波発生器５３０は、バルブ５１，５２を作動させる役割を果たすもので、例えば、レーザー光を照射する。
【００６５】
試料分析は次のような方法で行うことができる。微細流動装置１００の希釈チャンバー２０にバッファー液または蒸留水などの希釈液を注入し、試料チャンバー１０に被検者から採取した血液またはこの血液から分離された血清などの試料を注入する。
【００６６】
その後、微細流動装置１００を、図６に示すような分析機に装着する。回転駆動部５１０に直接装着することができないチップタイプの微細流動装置１００であれば、アダプター５４０に微細流動装置１００を装着し、アダプター５４０を回転駆動部５１０に装着することができる。この場合、流体は、試料チャンバー１０側から検出チャンバー３０側へと流れなければならず、よって、アダプター５４０の回転中心を基準にして、試料チャンバー１０が内側に位置し、検出チャンバー３０は外側に位置するように微細流動装置１００を装着することが好ましい。回転駆動部５１０は、微細流動装置１００を回転させて、バルブ５１を電磁気波発生器５３０と対面させる。電磁気波がバルブ５１に照射されると、電磁気波エネルギーによってバルブ５１を構成するバルブ物質が溶融されながら、図５に示すように、試料チャンバー１０と希釈チャンバー２０間のチャンネルが開放される。試料は、遠心力によって希釈チャンバー２０に流入する。回転駆動部５１０は、微細流動装置１００を左右に往復運動させて試料と希釈液とを混合することで、試料希釈液を形成する。明細書において“試料希釈液”は試料と希釈液との混合物を指す用語として用いる。その後、同様に、電磁気波をバルブ５２に照射して希釈チャンバー２０と検出チャンバー３０間のチャンネルを開放し、試料希釈液を検出チャンバー３０に供給する。すると、試薬カートリッジ２００に収容されている凍結乾燥された試薬が試料希釈液と混合して溶解される。凍結乾燥された試薬を試料希釈液と混合して溶解させるために、回転駆動部５１０は、微細流動装置１００を繰り返して左右に往復運動させることができる。これによって、検出チャンバー３０内には試薬混合物が形成される。
【００６７】
その後、検出チャンバー３０、好ましくは検出部３２を検出器５２０と対面させて、検出しようとする物質が検出チャンバー３０内の試薬混合物に存在するか否かを確認し、この物質の量を検出することによって、試料分析を完了する。
【００６８】
試薬が、所望の反応のために共用可能な２つ以上の試薬の混合物である場合もありうる。酵素と気質の場合のように、このような共用が試薬の活性を低下または変性させるとすれば、試料希釈液が検出チャンバーでそれらの試薬と接触されるようにするとき、２つ以上のウェルを有する試薬カートリッジを、共に混合されるそれらの試薬を収容するために使用することができる。このような試薬の例には、例えば、ＡＬＰ（Alkaline  Aminotransferese）、ＡＬＴ（alanine  aminotransferase）、ＨＤＬ（High-Density  Lipoprotein  cholesterol）、ＬＤＬ（Low-Density  Lipoprotein  cholesterol）などを検出するための試薬がある。特に、ＡＬＰを検出するための試薬を取り上げると、気質であるＰＮＰＰ（p-nirophenolphosphate）は、ｐＨ１０以上では不安定であり、反応系で必須とされる緩衝液であるＡＭＰ（aminomethanpropanol）及びＤＥＡ（diethanolamin）は、ｐＨ１１〜１１．５を有するので、気質と緩衝液を分離して凍結乾燥して貯蔵しなければならない。
【００６９】
ＡＭＹを検出するための試薬の場合、塩化ナトリウム（NaCl）が使用される。ところが、ＮａＣｌは潮解性が強くてよく凍結乾燥されないし、たとえ凍結乾燥されたとしても直ちに湿気を含有するから、形状の歪み、力価の低下がおきるので、ＮａＣｌを気質から分離する必要がある。
【００７０】
そこで、図７に示すように、試薬カートリッジ２００ａは、２つの試薬収容部２０１，２０２を備える。２つの試薬収容部２０１，２０２に、分離して凍結乾燥されなければならない液状の試薬１及び試薬２を分離して注入し、上述の凍結乾燥過程を行う。これによって、試薬収容部２０１，２０２にそれぞれ凍結乾燥された試薬１及び試薬２の収容されている試薬カートリッジ２００ａが製造される。図７には２つのウェルを有する試薬カートリッジを示したが、本発明はこれに限定されず、３つ以上のウェルを有する試薬カートリッジを構成することもできる。
【００７１】
図７を参照すると、試薬カートリッジ２００ａは、第１端部２３１、第２端部２３３、第１端部２３１と第２端部２３３とを連結する側壁２３２、及び開口部２１０を備えて試薬ウェル２０１，２０２を形成することができる。この側壁は、図７に示すように、部分的な円筒形状を有することができる。第１端部の表面積及び第２端部の表面積は同一なものにしてもよく（図７）、異なるものにしても良い（図１６）。この試薬カートリッジの構造は限定されず、製造の容易性及び実現可能性によって決定することができる。
【００７２】
図８は、本発明の他の実施例による微細流動装置１０２ｂの平面図で、ディスク状のプラットホームを備える。図８を参照すると、本実施例の微細流動装置１０２ｂは、ディスク形態を有し、回転駆動部５１０に直接装着することができる。図８には、微細流動装置１０２ｂの一部のみを示したが、プラットホーム１は、円盤状のものである。プラットホーム１は、図２に示すような２層構造または図３に示すような３層構造とすることができる。
【００７３】
プラットホーム１には、試料チャンバー１０、希釈チャンバー２０、及び検出チャンバー３０が設けられる。検出チャンバー３０は、試料チャンバー１０及び希釈チャンバー２０に比べて、プラットホーム１の回転中心から遠い位置に位置する。試料チャンバー１０と希釈チャンバー２０との間及び希釈チャンバー２０と検出チャンバー３０との間にはそれぞれバルブ５１，５２が設けられる。検出チャンバー３０の装着部３１には、凍結乾燥された試薬の収容されている試薬カートリッジ２００（図４参照）または凍結乾燥された試薬の収容されている試薬カートリッジ２００ａ（図７参照）が装着される。
【００７４】
図９は、図８に示す微細流動装置１０２ｂの変形例を示す平面図である。図９に示す微細流動装置１０２ａにおいて、試料チャンバー１０と希釈チャンバー２０が検出チャンバー３０に連結される。試料チャンバー１０と検出チャンバー３０との間及び希釈チャンバー２０と検出チャンバー３０との間にはそれぞれバルブ５１，５２が設けられる。検出チャンバー３０の装着部３１には、凍結乾燥された試薬の収容されている試薬カートリッジ２００（図４参照）または凍結乾燥された試薬の収容されている試薬カートリッジ２００ａ（図７参照）が装着される。
【００７５】
試料分析は次のような方法で行うことができる。微細流動装置１０２ａまたは１０２ｂの希釈チャンバー２０に、バッファー液または蒸留水などの液状の希釈液を注入する。試料チャンバー１０には、被検者から採取した血液またはこの血液から分離した血清などの試料を注入する。試料はこれに限定されない。
【００７６】
その後、微細流動装置１０２ａまたは１０２ｂを、図６に示すような分析機の回転駆動部５１０に装着する。回転駆動部５１０は、微細流動装置１０２ａまたは１０２ｂを回転させる。
【００７７】
続いて、回転駆動部５１０は、バルブ５１，５２をそれぞれ電磁気波発生器５３０と対面するように回転させる。電磁気波がバルブ５１，５２に照射されると、電磁気波エネルギーによって、バルブ５１，５２を構成するバルブ物質が溶融される。微細流動装置１０２ａまたは１０２ｂが回転すると、遠心力によって試料と希釈液は検出チャンバー３０に流入する。試薬カートリッジ２００または２００ａに収容されている凍結乾燥された試薬は、試料と希釈液とが混合された試料希釈液と混合して溶ける。その後、検出チャンバー３０、厳密には検出部３２を検出器５２０と対面するように移動させ、検出しようとする物質が検出チャンバー３０内の試薬混合物に存在するか否かを確認し、この物質の量を確認することによって、試料分析を完了する。
【００７８】
図１０には、本発明のさらに他の実施例による微細流動装置の平面図で、遠心分離ユニットを備える。図１０を参照すると、本実施例の微細流動装置１０３はディスク形態を有し、分析機の回転駆動部５１０（図６参照）に直接装着することができる。微細流動装置１０３は、試料を上澄み液と沈降物とに分離するための遠心分離ユニット７０を備える。例えば、試料として全血（whole blood）が注入されると、遠心分離ユニット７０によって血清（上澄み液）と沈降物とに分離される。プラットホーム１は円盤状を有する。プラットホーム１は、図２に示すような２層構造または図３に示すような３層構造とすることができる。
【００７９】
プラットホーム１の中心に近い側を内側（“半径方向内側”とも称する）とし、中心から遠い側を外側（“半径方向外側”とも称する）とする。試料チャンバー１０は、微細流動装置１０３を形成するいかなる他の要素よりも、プラットホーム１の内側に配置される。遠心分離ユニット７０は、試料チャンバー１０の半径方向外側に位置する遠心分離部７１と、遠心分離部７１の末端には位置する沈降物収集部７２と、を備える。試料を遠心分離すると、上澄み液は試料チャンバー１０に残されたり遠心分離部７１で流入したりし、質量の大きい沈降物は沈降物収集部７２で流入する。
【００８０】
希釈チャンバー２０には希釈液が収容される。遠心分離部７１及び希釈チャンバー２０は混合チャンバー８０に連結される。遠心分離部７１と混合チャンバー８０との間及び希釈チャンバー２０と混合チャンバー８０との間にはバルブ５１，５２がそれぞれ設けられる。
【００８１】
プラットホーム１の周方向に沿って複数の検出チャンバー３０が設けられる。混合チャンバー８０は、チャンネル４５を介して複数の検出チャンバー３０に連結される。チャンネル４５にはバルブ５５が設けられる。バルブ５５は、バルブ５１，５２と同じ物質から形成されることができる。それぞれの検出チャンバー３０の装着部３１には、凍結乾燥された試薬の収容されている試薬カートリッジ２００または２００ａが装着される。この場合、試薬カートリッジ２００または２００ａには、それぞれ異なる試薬を収容することもでき、同一試薬を収容することもできる。
【００８２】
図１０及び図１２は、複数の試薬カートリッジが試料希釈液を分配する共通チャンネルに並列連結されるように整列された場合を示しているが、複数の試薬カートリッジは、図２１に示すように、一側から他側へと直列に連結さることもできる。このような配列は、目標成分検出において多重反応を必要とする場合に有利である。
【００８３】
試料分析は次のような方法で行うことができる。微細流動装置１０３の希釈チャンバー２０にバッファー液または蒸留水などの液状の希釈液を注入する。試料チャンバー１０に被検者から採取した血液及びこの血液から分離した血清などの試料を注入する。
【００８４】
その後、微細流動装置１０３を図６に示すような分析機の回転駆動部５１０に装着する。回転駆動部１１０は、微細流動装置１０３を回転させる。すると、試料チャンバー１０に収容された試料は、遠心力によって、上澄み液は試料チャンバー１０に残されたり遠心分離部７１で流入し、相対的に質量の大きい沈降物は沈降物収集部７２に流入する。
【００８５】
続いて、回転駆動部５１０は、バルブ５１，５２をそれぞれ電磁気波発生器５３０と対面するように移動させる。電磁気波がバルブ５１，５２に照射されると、電磁気波エネルギーによって、バルブ５１，５２を構成するバルブ物質が溶融される。微細流動装置１０３が回転すると、遠心力によって試料と希釈液は混合チャンバー８０に流入する。これによって、混合チャンバー８０には試料と希釈液とが混合された試料希釈液が形成される。試料と希釈液とを混合するために、回転駆動部５１０は微細流動装置１０３を繰り返して左右に往復運動させることができる。
【００８６】
続いて、回転駆動部５１０は、バルブ５５を電磁気波発生器５３０と対面するように移動させる。電磁気波がバルブ５５に照射されると、電磁気波エネルギーによって、バルブ５５を構成するバルブ物質が溶融されながらチャンネル４５が開放される。微細流動装置１０３が回転すると、遠心力によって試料希釈液はチャンネル４５を通して検出チャンバー３０に流入する。凍結乾燥された試薬は、試料希釈液と混合して溶解され、これで試薬混合物が形成される。凍結乾燥された試薬を溶解させるために、回転駆動部５１０は微細流動装置１０３を繰り返して左右に往復運動させることができる。
【００８７】
その後、検出チャンバー３０を検出器５２０と対面するように移動させ、検出しようとする物質が検出チャンバー３０内の試薬混合物に存在するか否かを確認し、この検出物質の量を測定することで、試料分析を完了する。
【００８８】
図１０に示す微細流動装置１０３を用いて２−ステップの反応を必要とする検出過程、例えば、試料からＨＤＬを検出する過程について説明する。この場合、図１１に示すように、試薬１の収容されている第１試薬カートリッジ２００または２００ａが第１検出チャンバー３３に装着される。第２検出チャンバー３４には、試薬１及び試薬２の収容されている第２試薬カートリッジ２００ａが装着される。試薬１と試薬２の構成は、下記の通りである。
【００８９】
<試薬１>
PIPES(Piperazine-1,4-bis(2-ethanesulfonic  acid)):30  MMOL/L
4-AAP(4-aminoantipyrine):0.9  MMOL/L
POD(peroxidese):240  U/L
ASOD(ascorbic  oxidase):2700  U/L
Anti  human  b-lipoprotein  antibody
<試薬２>
PIPES(Piperazine-1,4-bis(2-ethanesulfonic  acid)):30  MMOL/L
CHE(cholesterol  esterase):4000  U/L
COD(cholesterol  oxidase):20000  U/L
H-DASO(N-(2-hydrox-3sulfopropyl)-3.5-dimethoxyaniline):0.8  MMOL/L
第１検出チャンバー３３では、試薬１と試料希釈液とが混合され、約３７℃で５分間放置される。その結果、ＨＤＬ、ＬＤＬ、ＶＬＤＬ（very  low  density  lipoprotein）、カイロミクロン（chylomicron）は可溶性ＨＤＬにされ、可溶性ＨＤＬは、コレステロールと過酸化水素とに分解される。過酸化水素は、水と酸素とに分解される。
【００９０】
第２検出チャンバー３４では、試薬１、試薬２及び試料希釈液が混合され、約３７℃で５分間放置される。その結果、ＨＤＬ、ＬＤＬ、ＶＬＤＬ、カイロミクロンは試薬１による酵素反応によって可溶性ＨＤＬとされ、可溶性ＨＤＬはコレステノン（cholestenone）と過酸化水素とに分解される。過酸化水素は、水と酸素とに分解される。残されたＨＤＬは試薬２との酵素反応によって色素を形成する。検出器５２０（図６参照）を用いて第１及び第２検出チャンバー３３，３４に光を照射し、これらチャンバーの吸光度を測定する。
【００９１】
上記の２段階の吸光度の測定結果から、ＨＤＬの有無を確認し、ＨＤＬの量を測定することができる。
【００９２】
図１２は、本発明のさらに他の実施例による微細流動装置１０４の平面図で、希釈液を収容するコンテナ９０を含む。図１３及び図１４は、図１２に示す微細流動装置１０４の断面図である。本実施例の微細流動装置１０４は、プラットホーム１に、希釈液を収容するコンテナ９０が結合され、このコンテナ９０がチャンネル４３を介して希釈チャンバー２０と連結されている以外は、図１０に示す微細流動装置１０３と略同様に構成される。チャンネル４３にはバルブ５３を設けることができる。バルブ５３は、上記のバルブ５１，５２と同じバルブ物質からなることができる。ただし、実施例によっては、膜９５によって希釈液の流れが制御されることもできるので、チャンネル４３にバルブ５３を設けなくても良い。
【００９３】
図１２、図１３及び図１４を参照すると、プラットホーム１は、上板１２と、この上板１２に結合する下板１１と、を含む。コンテナ９０は、希釈液を収容することのできる収容空間９１を備える。コンテナ９０は、例えば、熱可塑性樹脂を射出成形して製造することができ、プラットホーム１に固定される。収容空間９１は、膜（membrane）９５により封止される。コンテナ９０を転倒して収容空間９１に希釈液を充填し、膜９５をコンテナ９０の開口部９３に接着することで希釈液の漏れを防止する。コンテナ９０の内部に、希釈液を収容し、破裂可能に封止された流体パウチ（pouch）を備えることもできる。
【００９４】
膜９５は、コンテナ９０からチャンネル４３への希釈液の流れを制御する制御手段の一例であって、収容空間９１に収容された希釈液の漏れを防止し、外部から供給されるエネルギー、例えば、レーザー光のような電磁気波のエネルギーによって破裂または溶融されることができる。
【００９５】
例えば、膜９５は、薄膜と、該薄膜上に形成された電磁気波吸収層とを含むことができる。電磁気波吸収層は、電磁気波吸収物質を塗布して形成する。電磁気波吸収層によって膜９５は外部から投射される電磁気波を吸収して破裂または溶融される。薄膜は、電磁気波照射により破裂または溶融可能なものであれば、金属の他に、ポリマー（polymer）等のいかなる素材を採用しても良い。コンテナ９０の外部から投射された電磁気波がコンテナ９０を通過して膜９５に照射されるように、コンテナ９０の少なくとも一部を透明にする。
【００９６】
微細流動装置１０４を、図６に示す分析機の回転駆動部５１０に装着し、電磁気波発生器５３０（図６参照）を用いて電磁気波を膜９５に一定時間照射すると、図１４に示すように膜９５が破裂または溶融される。
【００９７】
次に、電磁気波発生器５３０（図６参照）を用いてバルブ５３に電磁気波を照射すると、バルブ５３を構成するバルブ物質が溶融されてチャンネル４３が開放される。収容空間９１に収容されている希釈液は、チャンネル４３を通過して希釈チャンバー２０に移動して収容される。以降、分析過程は、図１０の微細流動装置１０３を用いた分析過程と同一に行われる。
【００９８】
以上、本発明の様態を異なる実施例を参照して具体的に図示及び説明したが、これらの実施例は単に説明的なもので、限定的なものとして解釈してはならない。各実施例における特徴または様態の説明は、一般に、他の実施例においてその他類似の特徴または様態にも利用可能なものとして考慮しなければならない。
【００９９】
以上では本発明の好適な実施例について説明してきたが、当該技術分野における通常の知識を有する者にとっては、本発明の原理と精神を逸脱しない限度内で、それら実施例に対する様々な変形が可能であるということは明らかであり、したがって、本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲により定められるべきである。
【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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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