(57)【要約】  本発明は、チャンバー、上記チャンバーを連結する通路を含む少なくとも１つの微細流動構造物、及び検出部を含む微細流動装置であって、上記チャンバーは標識接合体−分析対象物質結合体を生成するように標識接合体が流体試料の分析対象物質と結合する反応チャンバーと上記反応チャンバーの下流に位置する分析チャンバーを含み、上記分析チャンバーは標識接合体−分析対象物質結合体と結合する捕獲接合体がある検出領域を含み、上記検出領域は、多孔性メンブレン、マイクロポア構造体、またはマイクロピラーのうちの１つを含むことを特徴とする。
2013518276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー、前記チャンバーを連結する通路を含む少なくとも１つの微細流動構造物、及び検出部を含む微細流動装置であって、
前記チャンバーは標識接合体−分析対象物質結合体を生成するように標識接合体が流体試料の分析対象物質と結合する反応チャンバーと前記反応チャンバーの下流に位置する分析チャンバーを含み、
前記分析チャンバーは標識接合体−分析対象物質結合体と結合する捕獲接合体がある検出領域を含み、
前記検出領域は、多孔性メンブレン、マイクロポア構造体、またはマイクロピラーのうちの１つを含むことを特徴とする、遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項２】
前記分析チャンバーは、前記反応チャンバーから供給された流体を受容するホルダーをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項３】
前記検出領域は、前記ホルダーに一端が接触状態で形成されることを特徴とする、請求項２に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項４】
前記検出領域は、前記捕獲接合体が固定されているテスト領域及び前記テスト領域と間隔をおいて前記毛細管力が適用される方向を基準に前記テスト領域の下流に位置する照合領域を含むことを特徴とする、請求項２に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項５】
前記テスト領域及び前記照合領域を含む前記検出領域の一部が前記毛細管力が作用する方向に対して傾斜をなすことを特徴とする、請求項４に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項６】
前記チャンバーは前記分析チャンバーから前記流体試料を受容する停止チャンバーをさらに含み、
前記停止チャンバーは前記遠心力が作用する方向を基準に前記分析チャンバーの下流に位置することを特徴とする、請求項１に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項７】
前記標識接合体は分析対象物質特異的結合群と標識接合体群とから構成されることを特徴とする、請求項１に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項８】
前記標識接合体は液体状態または乾燥された固体状態で前記反応チャンバーに受容されていることを特徴とする、請求項１に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項９】
前記標識接合体は、ポリメリックビーズ（Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  ｂｅａｄ）、金属コロイド（Ｍｅｔａｌ  ｃｏｌｌｏｉｄ）、酵素（Ｅｎｚｙｍｅ）、蛍光物質、夜光物質、超常磁性物質（ｓｕｐｅｒ  ｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌ）、ランタン族（ＩＩＩ）キレートを含む物質、ポリメリックナノパーティクル、または放射能同位元素であることを特徴とする、請求項１に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項１０】
前記検出部は前記捕獲接合体と結合した前記標識接合体及び分析対象物質の結合体を検出及び分析することを特徴とする、請求項１に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項１１】
前記検出部は光源部及び前記光源部に対応するように設けられて前記分析チャンバーを透過した光を受光する受光部を含むことを特徴とする、請求項１に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項１２】
回転体をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項１３】
回転体、
チャンバー、前記チャンバーを連結する少なくとも１つの通路、及び前記通路のうちの少なくとも１つの開閉のための少なくとも１つのバルブを含む１つ以上の微細流動構造物、及び検出部を含む微細流動装置であって、
前記チャンバーは標識接合体−分析対象物質結合体を生成するように標識接合体が流体試料の分析対象物と結合する反応チャンバーと前記反応チャンバーの下流に位置する分析チャンバーを含み、
前記分析チャンバーは標識接合体−分析対象物質結合体と結合する捕獲接合体がある検出領域を含み、
前記検出領域は、多孔性メンブレン、マイクロポア構造体、またはマイクロピラーのうちの１つを含む遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項１４】
前記分析チャンバーは、前記反応チャンバーから供給された流体を受容するホルダーをさらに含むことを特徴とする、請求項１３に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項１５】
前記検出領域は前記ホルダーに一端が接触状態で形成されることを特徴とする、請求項１４に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項１６】
前記検出領域は前記捕獲接合体が固定されているテスト領域及び前記テスト領域と間隔をおいて分離されて前記毛細管力が適用される方向を基準に前記テスト領域の下流に位置する照合領域を含むことを特徴とする、請求項１４に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項１７】
前記テスト領域及び前記照合領域を含む前記検出領域の一部が前記毛細管力が作用する方向に対して傾斜をなすことを特徴とする、請求項１６に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項１８】
前記チャンバーは前記分析チャンバーから前記流体試料を受容する停止チャンバーをさらに含み、
前記停止チャンバーは前記遠心力が作用する方向を基準に前記分析チャンバーの下流に位置することを特徴とする、請求項１３に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項１９】
前記標識接合体は分析対象物質特異的結合群と標識接合体群とから構成されることを特徴とする、請求項１３に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項２０】
前記標識接合体は液体状態または乾燥された固体状態で前記反応チャンバーに受容されていることを特徴とする、請求項１３に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項２１】
前記標識接合体は、ポリメリックビーズ（Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  ｂｅａｄ）、金属コロイド（Ｍｅｔａｌ  ｃｏｌｌｏｉｄ）、酵素（Ｅｎｚｙｍｅ）、蛍光物質、夜光物質、超常磁性物質（ｓｕｐｅｒ  ｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌ）、ランタン族（ＩＩＩ）キレートを含む物質、ポリメリックナノパーティクル、または放射能同位元素であることを特徴とする、請求項１３に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項２２】
前記検出部は前記捕獲接合体と結合した前記標識接合体及び分析対象物質の結合体を検出及び分析することを特徴とする、請求項１３に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項２３】
前記検出部は光源部及び前記光源部に対応するように設けられて前記分析チャンバーを透過した光を受光する受光部を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項２４】
チャンバー、前記チャンバーを連結する少なくとも１つの通路、及び前記通路のうちの少なくとも１つの開閉のための少なくとも１つのバルブを含む１つ以上の微細流動構造物、及び検出部を含む微細流動装置であって、
前記チャンバーは標識接合体−分析対象物質結合体を生成するように標識接合体が流体試料の分析対象物質と結合する反応チャンバーと前記反応チャンバーの下流に位置する分析チャンバーを含み、
前記分析チャンバーは標識接合体−分析対象物質結合体と結合する捕獲接合体がある検出領域を含み、
前記少なくとも１つのバルブは前記反応チャンバーと前記分析チャンバーとの間の流体移送を調節し、
前記検出領域は、多孔性メンブレン、マイクロポア構造体、またはマイクロピラーのうちの１つを含む遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項２５】
前記分析チャンバーは前記反応チャンバーから供給された流体を受容するホルダーをさらに含むことを特徴とする、請求項２４に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項２６】
前記検出領域は前記ホルダーに一端が接触状態で形成されることを特徴とする、請求項２５に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項２７】
前記検出領域は前記捕獲接合体が固定されているテスト領域及び前記テスト領域と間隔をおいて分離されて前記毛細管力が適用される方向を基準に前記テスト領域の下流に位置する照合領域を含むことを特徴とする、請求項２５に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項２８】
前記テスト領域及び前記照合領域を含む前記検出領域の一部が前記毛細管力が作用する方向に対して傾斜をなすことを特徴とする、請求項２７に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項２９】
前記標識接合体は分析対象物質特異的結合群と標識接合体群とから構成されることを特徴とする、請求項２４に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項３０】
前記標識接合体は液体状態または乾燥された固体状態で前記反応チャンバーに受容されていることを特徴とする、請求項２４に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項３１】
前記標識接合体は、ポリメリックビーズ（Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  ｂｅａｄ）、金属コロイド（Ｍｅｔａｌ  ｃｏｌｌｏｉｄ）、酵素（Ｅｎｚｙｍｅ）、蛍光物質、夜光物質、超常磁性物質（ｓｕｐｅｒ  ｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌ）、ランタン族（ＩＩＩ）キレートを含む物質、ポリメリックナノパーティクル、または放射能同位元素であることを特徴とする、請求項２４に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項３２】
前記検出部は前記捕獲接合体と結合した前記標識接合体及び分析対象物質の結合体を検出及び分析することを特徴とする、請求項２４に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項３３】
前記検出部は光源部及び前記光源部に対応するように設けられて前記分析チャンバーを透過した光を受光する受光部を含むことを特徴とする、請求項２４に記載の遠心力基盤の微細流動装置。
【請求項３４】
流体試料内の分析対象物質の分析方法であって、
前記流体試料を前記微細流動装置に注入し、
上清液を得るために流体試料を遠心分離し、
前記上清液を標識接合体が受容された微細流動構造物の反応チャンバーに移送し、
標識接合体−分析対象物質結合体を生成するように前記上清液の内の前記分析対象物質に前記標識接合体を結合させ、
前記微細流動装置を遠心分離させ、
前記標識接合体−分析対象物質結合体を前記微細流動構造物の分析チャンバーに移送し、かつ前記分析チャンバーは前記反応チャンバーの下流に位置し、捕獲接合体が固定された検出領域を含み、前記検出領域は、多孔性メンブレン、マイクロポア（ｍｉｃｒｏ−ｐｏｒｅ）、またはマイクロピラー（ｍｉｃｒｏ−ｐｉｌｌａｒ）で形成され、
前記標識接合体−分析対象物質結合体を毛細管力により前記分析チャンバー末端まで移動させ、
前記上清液の内の標識接合体−分析対象物質結合体と前記分析チャンバー内の捕獲接合体を結合させ、
前記微細流動装置に遠心力を加えて前記分析チャンバーの末端まで移動した上清液を前記分析チャンバーの他の末端に移動させながら、また前記上清液の内の標識接合体−分析対象物質結合体と前記分析チャンバー内の捕獲接合体を結合させ、
前記捕獲接合体と結合された前記標識接合体及び前記分析対象物質の結合体を検出することを特徴とする、流体試料内の分析対象物質の分析方法。
【請求項３５】
前記上清液の前記分析チャンバー末端から他の末端までの移動は２回以上であることを特徴とする、請求項３４に記載の流体試料内の分析対象物質の分析方法。
【請求項３６】
前記分析チャンバーは、前記反応チャンバーから供給された流体を受容するホルダーをさらに含むことを特徴とする、請求項３４に記載の流体試料内の分析対象物質の分析方法。
【請求項３７】
前記検出領域は前記ホルダーに一端が接触状態で形成されることを特徴とする、請求項３４に記載の流体試料内の分析対象物質の分析方法。
【請求項３８】
前記微細流動構造物は前記遠心力が作用する方向を基準に前記分析チャンバーの下流に位置して前記分析チャンバー内の流体試料を受容する停止チャンバーをさらに含むことを特徴とする、請求項３４に記載の流体試料内の分析対象物質の分析方法。
【請求項３９】
前記標識接合体は液体状態または乾燥された固体状態で前記反応チャンバーに受容されていることを特徴とする、請求項３４に記載の流体試料内の分析対象物質の分析方法。
【請求項４０】
前記標識接合体は、ポリメリックビーズ（Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  ｂｅａｄ）、金属コロイド（Ｍｅｔａｌ  ｃｏｌｌｏｉｄ）、酵素（Ｅｎｚｙｍｅ）、蛍光物質、夜光物質、超常磁性物質（ｓｕｐｅｒ  ｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌ）、ランタン族（ＩＩＩ）キレートを含む物質、ポリメリックナノパーティクル、または放射能同位元素であることを特徴とする、請求項３４に記載の流体試料内の分析対象物質の分析方法。
【請求項４１】
前記捕獲接合体が結合された分析対象物質結合体の検出の以前に、前記分析チャンバー内の流体試料を停止チャンバーに移送して標識接合体−分析対象物質結合体と捕獲接合体との間の反応を停止させることをさらに含むことを特徴とする、請求項３４に記載の流体試料内の分析対象物質の分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体試料内の分析対象物質検出用遠心力基盤の微細流動装置及びこれを用いた流体試料内の分析対象物質検出方法に関し、より詳しくは、毛細管力−遠心力が対をなす流体試料の反復流れを通じて反応効率を上げて敏感性を向上させた流体試料内の分析対象物質検出用遠心力基盤の微細流動装置及びこれを用いた流体試料内の分析対象物質検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、微細流動装置を構成する微細流動構造物内で流体を移送するためには駆動圧力が必要であるが、駆動圧力として毛細管圧が用いられるか、別途のポンプによる圧力が用いられることがある。最近、このような流体内の少量の標的物質検出を低廉で、かつ誰でも容易に扱うことができるように設計された臨床診断分析装置として、円形のディスク形状の回転可能なプラットフォームに微細流動構造物を配置して遠心力を用いる微細流動装置、即ちラボオンディスク（ｌａｂ−ｏｎ−ａ  ｄｉｓｋ）あるいはラボＣＤ（Ｌａｂ  ＣＤ）が提案されている。
【０００３】
‘ディスク（ｄｉｓｃ）の上の実験室’という意味のラボオンディスク（Ｌａｂ−ｏｎ−ａ−Ｄｉｓｃ）は実験室で遂行される多様な実験過程、例えば、試料の分離、精製、混合、標識化（ｌａｂｅｌｉｎｇ）、分析、及び洗浄などを小さいサイズのチップの上で具現するものであって、生物分子の分析に必要な実験室の各種装備をＣＤ形態の装置に集積させた装置である。ディスクの上に設けられた微細流動構造物に血液などの生体試料を注入すれば、流体を移送するために駆動圧力などの別途の駆動システム無しで遠心力のみを用いて試料、試薬などの流体を移動させることができる長所がある。
【０００４】
最近、ラボオンチップを血液分析に用いて、臨床で採血した血液から速かに多様な情報を得ようとする研究がなされたし、その結果、ラピッドチップ（ｒａｐｉｄ−ｃｈｉｐ）またはラピッド−キット（ｒａｐｉｄ−ｋｉｔ）が開発された。このようなラピッドチップまたはラピッド−キットは反応部で分析対象物質が標識接合体と結合し、標識接合体と分析対象物質の結合体と捕獲接合体との結合及び洗浄過程が全て遂行されている。しかしながら、分析対象物質が標識試薬と先に結合するため、多量の標識試薬が要求されるが、現実的に満たすことが困難であり、また分析対象物質が全て標識試薬と反応できなければ、標識接合体と結合しない分析対象物質がテストラインの捕獲接合体と結合して分析対象物質−標識接合体の結合体がコントロールラインやテストラインに結合することが競争的に阻害される問題点がある。また、分析対象物質と試薬との結合が一側方向の１回の流体試料の流れ内で全て終結されて充分の結合がなされず、敏感度が落ちて、定量分析が難しいという問題点がある。また、標識接合体の再溶解速度を調節する能動的な手段が欠如されて一定体積で流入する流体試料により再溶解される接合体が初期には多過ぎて接合体の浪費が発生し、後半部には急激に減少して分析対象物質の敏感な検出を困難にする短所があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、毛細管力−遠心力が対をなす流体試料の反復流れを通じて反応効率を上げて敏感性を向上させた遠心力基盤の流体試料内の分析対象物質検出用微細流動装置及びこれを用いて流体試料内の分析対象物質を検出する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、チャンバー、上記複数のチャンバーを連結する少なくとも１つの通路を含む少なくとも１つの微細流動構造物、及び検出部を含む微細流動装置であって、上記チャンバーは標識接合体−分析対象物質結合体を生成するように標識接合体が流体試料の分析対象物質と結合する反応チャンバーと上記反応チャンバーの下流に位置する分析チャンバーとを含み、上記分析チャンバーは標識接合体−分析対象物質結合体と結合する捕獲接合体がある検出領域を含み、上記検出領域は、多孔性メンブレン、マイクロポア構造体、またはマイクロピラーのうちの１つを含む遠心力基盤の微細流動装置を提供する。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、回転体、チャンバー、上記チャンバーを連結する少なくとも１つの通路、及び上記通路のうちの少なくとも１つの開閉のための少なくとも１つのバルブを含む１つ以上の微細流動構造物、並びに検出部を含む微細流動装置であって、上記チャンバーは標識接合体−分析対象物質結合体を生成するように標識接合体が流体試料の分析対象物と結合する反応チャンバーと上記反応チャンバーの下流に位置する分析チャンバーとを含み、上記分析チャンバーは標識接合体−分析対象物質結合体と結合する捕獲接合体がある検出領域を含み、上記検出領域は、多孔性メンブレン、マイクロポア構造体、またはマイクロピラーのうちの１つを含む遠心力基盤の微細流動装置を提供する。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、チャンバー、上記チャンバーを連結する少なくとも１つの通路、及び上記通路のうちの少なくとも１つの開閉のための少なくとも１つのバルブを含む１つ以上の微細流動構造物及び検出部を含む微細流動装置であって、上記チャンバーは、標識接合体−分析対象物質結合体を生成するように標識接合体が流体試料の分析対象物質と結合する反応チャンバーと、上記反応チャンバーの下流に位置する分析チャンバーとを含み、上記分析チャンバーは標識接合体−分析対象物質結合体と結合する捕獲接合体がある検出領域を含み、上記少なくとも１つのバルブは上記反応チャンバーと上記分析チャンバーとの間の流体移送を調節し、上記検出領域は、多孔性メンブレン、マイクロポア構造体、またはマイクロピラーのうちの１つを含む遠心力基盤の微細流動装置を提供する。
【０００９】
以下、本発明において、上記捕獲接合体及び標識接合体は、ＤＮＡ、オリゴヌクレオチド、ＲＮＡ、アプタマー（Ａｐｔａｍｅｒ）、ＰＮＡ、リガンド、レセプター、ハプテン（Ｈａｐｔｅｎ）、抗原、抗体のうちから選択して使用できるが、これに限定されるものではない。
【００１０】
分析チャンバーは反応チャンバーから供給された流体を受容するホルダーをさらに含むことができる。
【００１１】
検出領域はホルダーに一端が接触状態で形成される。
【００１２】
また、検出領域は上記捕獲接合体が固定されているテスト領域及びテスト領域と間隔をおいて毛細管力が適用される方向を基準にテスト領域の下流に位置する照合領域を含むことができる。
【００１３】
または、テスト領域及び照合領域を含む検出領域の一部が毛細管力が作用する方向に対して傾斜をなすことができる。
【００１４】
遠心力基盤の微細流動装置において、微細流動駆動物は遠心力が作用する方向を基準に分析チャンバーの下流に位置して分析チャンバー内の流体試料を受容する停止チャンバーをさらに含むことができる。
【００１５】
標識接合体は分析対象物質特異的結合群と標識接合体群とから構成される。
【００１６】
標識接合体は液体状態または乾燥した固体状態で上記反応チャンバーに受容されている。
【００１７】
また、標識接合体の標識は、ポリメリックビーズ（Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  ｂｅａｄ）、金属コロイド（Ｍｅｔａｌ  ｃｏｌｌｏｉｄ）、酵素（Ｅｎｚｙｍｅ）、蛍光物質、夜光物質、超常磁性物質（ｓｕｐｅｒ  ｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌ）、ランタン族（ＩＩＩ）キレートを含む物質、ポリメリックナノパーティクル、または放射能同位元素でありうる。
【００１８】
検出部は捕獲接合体と結合した標識接合体及び分析対象物質の結合体を検出及び分析することができる。
【００１９】
また、検出部は光源部及び光源部に対応するように設けられて分析チャンバーを透過した光を受光する受光部を含むことができる。
【００２０】
本発明の更に他の態様によれば、流体試料内の分析対象物質の分析方法であって、上記流体試料を上記微細流動装置に注入し、上清液を得るために流体試料を遠心分離し、上記上清液を標識接合体が受容された微細流動構造物の反応チャンバーに移送し、標識接合体−分析対象物質結合体を生成するように上記上清液内の上記分析対象物質に上記標識接合体を結合させ、上記微細流動装置を遠心分離させ、上記標識接合体−分析対象物質結合体を上記微細流動構造物の分析チャンバーに移送し、かつ上記分析チャンバーは上記反応チャンバーの下流に位置し、捕獲接合体が固定された検出領域を含み、上記検出領域は、多孔性メンブレン、マイクロポア（ｍｉｃｒｏ−ｐｏｒｅ）、またはマイクロピラー（ｍｉｃｒｏ−ｐｉｌｌａｒ）で形成され、上記標識接合体−分析対象物質結合体を毛細管力により上記分析チャンバー末端まで移動させ、上記上清液内の標識接合体−分析対象物質結合体と上記分析チャンバー内の捕獲接合体とを結合させ、上記微細流動装置に遠心力を加えて上記分析チャンバーの末端まで移動した上清液を上記分析チャンバーの他の末端に移動させながら、また上記上清液内の標識接合体−分析対象物質結合体と上記分析チャンバー内の捕獲接合体を結合させ、上記捕獲接合体と結合された上記標識接合体及び上記分析対象物質の結合体を検出する流体試料内の分析対象物質の分析方法を提供する。
【００２１】
上清液の分析チャンバー末端から他の末端までの移動は２回以上でありうる。
【００２２】
分析チャンバーは、反応チャンバーから供給された流体を受容するホルダーをさらに含むことができる。
【００２３】
検出領域はホルダーに一端が接触状態で形成される。
【００２４】
微細流動構造物は遠心力が作用する方向を基準に分析チャンバーの下流に位置して分析チャンバー内の流体試料を受容する停止チャンバーをさらに含むことができる。
【００２５】
標識接合体は液体状態または乾燥された固体状態で上記反応チャンバーに受容されている。
【００２６】
標識接合体の標識は、ポリメリックビーズ（Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  ｂｅａｄ）、金属コロイド（Ｍｅｔａｌ  ｃｏｌｌｏｉｄ）、酵素（Ｅｎｚｙｍｅ）、蛍光物質、夜光物質、超常磁性物質（ｓｕｐｅｒ  ｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌ）、ランタン族（ＩＩＩ）キレートを含む物質、ポリメリックナノパーティクル、または放射能同位元素でありうる。
【００２７】
捕獲接合体が結合された分析対象物質結合体の検出の以前に、上記分析チャンバー内の流体試料を停止チャンバーに移送して標識接合体−分析対象物質結合体と捕獲接合体との間の反応を停止させることをさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は、毛細管力−遠心力が対をなす流体試料の反復流れを通じて反応効率を上げて敏感性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に従う微細流動装置の構造を概略的に示す概略図である。
【図２】図１の微細流動装置を構成する微細流動構造物の構造を概略的に示す概略図である。
【図３】試料チャンバーの詳細を示す図である。
【図４】試料分離部の詳細を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に従う検出領域を構成するマイクロ−ピラー（ｍｉｃｒｏ−ｐｉｌｌａｒ）の拡大図である。
【図６】本発明の他の実施形態に従う分析チャンバーの側面図である。
【図７】本発明の一実施形態に従う検査システムのブロック図である。
【図８】本発明の一実施形態に従う微細流動装置を用いた流体試料内の分析対象物質検出方法を説明する順序図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の利点と特徴及びこれを遂行する方法が以下の好ましい例示的具体例に対する詳細な説明及び添付した図面を参照することによって、一層容易に理解できる。しかしながら、本発明の１つ以上の例示的具体例は多様な形態に実施することができ、ここで言及した例示的具体例のみに限定して構成されるものではない。
【００３１】
本発明の一実施形態によれば、回転体、多数のチャンバー、チャンバーを連結する通路、及び通路の開閉のためのバルブを含む１つ以上の微細流動構造物、及び検出部を含む微細流動装置であって、流体試料内の分析対象物質と結合する標識接合体を受容する反応チャンバー及び反応チャンバーの下流に位置し、標識接合体−分析対象物質結合体と結合する捕獲接合体が固定された検出領域を含む分析チャンバーを含み、検出領域は多孔性メンブレン、マイクロポア（ｍｉｃｒｏ−ｐｏｒｅ）、またはマイクロピラー（ｍｉｃｒｏ−ｐｉｌｌａｒ）で形成される遠心力基盤の流体試料内の分析対象物質検出用微細流動装置を提供する。
【００３２】
試料は、ＤＮＡ、オリゴヌクレオチド、ＲＮＡ、ＰＮＡ、リガンド、レセプター、抗原、抗体、牛乳、小便、唾液、髪の毛、農作物サンプル、肉類サンプル、藻類サンプル、家畜サンプル、加工食品サンプル、口腔細胞、組織サンプル、精液、蛋白質、またはその他の生体物質を含むことができるが、これに限定されるものではない。このような試料をバッファ溶液で希釈化する等、流体化して用いることができる。また、分析対象物質は、蛋白質、抗原、抗体、ＤＮＡまたはＲＮＡ、オリゴヌクレオチド、レセプターなどを含むことができるが、これに限定されるものではない。小便を試料として用いる場合、分析対象物質の例として、血液、グルコース、アスコルビン酸、ケトン、蛋白質、糖、ウロビリノーゲン（Ｕｒｏｂｉｌｉｎｏｇｅｎ）、ビリルビン（ｂｉｌｉｒｕｂｉｎ）などが挙げられる。
【００３３】
図１は、本発明の一実施形態に従う微細流動装置の構造を概略的に示す概略図である。また、図２は、本発明の一実施形態に従う微細流動構造物の構造を概略的に示す概略図である。
【００３４】
本発明の一具体例で使われた回転体１０は円形のディスク形状のプラットフォーム（ｐｌａｔｆｏｒｍ）２０を含むことができる（図１参照）。しかしながら、プラットフォーム２０はディスク形状を有するものに限定されるものではない。プラットフォームは成形が容易であり、その表面が生物学的に不活性のアクリルなどのプラスチック素材で作られることができる。但し、これに限定されるものではなく、化学的、生物学的安全性と光学的透明性、そして機械的加工性を有する素材であればよい。
【００３５】
プラットフォームには１つまたは多数の微細流動構造物３０が設けられることができる。例えば、プラットフォーム２０を数個の領域３０、４０に分けて、各領域３０、４０毎に互いに独立的に作動する微細流動構造物３１、４１が設けられることができる。図１では、プラットフォーム２０に２つの微細流動構造物３１、４１が設けられている。
【００３６】
また、本明細書において‘微細流動構造物’とは、特定の形態の構造物を指称するものでなく、多数のチャンバー、チャンネル、そしてバルブからなって、流体流動を伴う構造物を包括的に指称する。したがって、‘微細流動構造物’はチャンバーとチャンネル及びバルブの配置上の特徴及びその内部に受容されている物質の種類によってそれぞれ異なる機能を遂行するユニットを構成することができる。
【００３７】
したがって、微細流動装置は多様な化学化合物の検出及びこれを通じた環境有害物質の検出、血液分析、小便検査、抗原−抗体反応を通じた免疫検査、リガンド−レセプター結合を通じた新規な薬物候補物質の探索、ＤＮＡ／ＲＮＡ分析など、多様な分野に幅広く利用できる。また、２つ以上の分析対象物質を同時に検出及び分析することができる。
【００３８】
プラットフォームは、プラスチック、ＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ガラス、雲母、シリカ、シリコンウエハの材料、プラスチックなどの多様な材料から選択できる。経済性、加工の容易性のため、プラスチックを使用することができる。使用可能なプラスチック材料の例として、ポリプロピレン、ポリアクリレート、ポリビニールアルコール、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネートなどが挙げられる。
【００３９】
回転体１０が回転されて遠心力により、流体試料、バッファ液、反応液などが各チャンバーに移動できる。このような回転体１０は、回転駆動部Ｄを含んで高速回転することができる（図７参照）。回転駆動部Ｄの回転により発生する遠心力の作用により試料の移動、混合などがなされる。
【００４０】
図２に、試料チャンバー１００、試料分離部２００、反応チャンバー３００、及び分析チャンバー４００が図示されている。
【００４１】
試料チャンバー１００は、血液などの流体状態の試料を受容するための空間を提供する。試料分離部２００は、試料を上清液（例えば、血清、血漿等）と沈降物（例えば、血球など）に遠心分離するためのものである。反応チャンバー３００及び分析チャンバー４００は、抗原−抗体反応、リガンド−レセプター結合などを用いて、上清液に含まれた特定蛋白質、葡萄糖、コレステロール、尿酸、クレアチニン、アルコールなどを検出するための構造物である。
【００４２】
図３に試料チャンバー１００が詳細に図示されている。図３に示すように、試料チャンバー１００は試料を注入するための注入口１１０と、試料が受容される受容部１２０を備える。受容部１２０には試料分離部２００と連結される排出口１３０が設けられている。図面に図示してはいないが、排出口１３０は後述するように、遠心力が作用しない時には流体試料が試料分離部２００に移動しないように毛細管圧力を形成できる形態を有することができる。または、排出口１３０に流体試料の流れを統制するためのバルブが設置されることもできる。また、注入口１１０から排出口１３０側に行くほどチャンバー１００の断面サイズが徐々に増加するように形成して、遠心力により受容部１２０に受容された試料が試料分離部２００に容易に流入できるようにすることができる。注入口１１０と受容部１２０との間には注入口１１０を通じて注入される試料の注入圧力により受容部１２０に試料が流れるようにする一方、受容部１２０に到達した試料がまた注入口１１０側に逆流しないようにするために、毛細管圧力を形成できる構造物が注入口１１０と受容部１２０との間に位置する。即ち、所定サイズ以上の圧力が作用する場合のみに試料を試料チャンバー１００を通じて通過させる毛細管バルブの役割をする構造物が設置できる。
【００４３】
受容部１２０には注入口１１０から排出口１３０側に流れる試料の流れ方向と交差する方向に少なくとも１つの逆止部１４０が設置されることができる。逆止部１４０はリブ形態でありうる。逆止部１４０は、試料に流れ抵抗を与えて試料が受容部１２０から注入口１１０によく流れないようにするためのものである。
【００４４】
試料チャンバー１００から試料分離部２００に試料を移送させるには回転体１０の回転による遠心力が用いられるので、試料分離部２００は試料チャンバー１００より外側に位置する。試料の遠心分離のための試料分離部２００は多様な形態に構成され、その一例が図４に詳細に図示されている。図４に図示したように、試料分離部２００は試料チャンバー１００から外側に延びたチャンネル形状の上清液収集部２１０と、上清液収集部２１０の末端に位置して比重の大きい沈降物を収集する空間である沈降物収集部２２０を含むことができる。上清液収集部２１０には遠心分離された上清液を反応チャンバー３００に分配するための試料分配チャンネル２３０が設けられている。バルブ２３１は試料分配チャンネル２３０を介した試料の流れを制御する。バルブ２４０は多様な形態の微細流動バルブが採用できる。例として、バルブ２３１は外部から動力の伝達を受けて開放される前には流体が流れることができないようにチャンネルを閉鎖している、いわゆる閉鎖されたバルブ（ｎｏｒｍａｌｌｙ  ｃｌｏｓｅｄ  ｖａｌｖｅ）である。
【００４５】
図２に示すように、試料分離部２００と反応チャンバー３００との間には上清液の量を計量するための上清液計量チャンバー２５０が設置されることができる。上清液計量チャンバー２５０は検査に必要な量の上清液を受容することができる容積を有する。上清液計量チャンバー２５０の出口には流体の流れを制御するためのバルブ２５１が設けられている。バルブ２５１は、バルブ２３１のように、いわゆる閉鎖されたバルブである。上清液計量チャンバー２５０は、チャンネル２５２を介して反応チャンバー３００と連結される。図面に図示してはいないが、試料分配チャンネル２３０と上清液計量チャンバー２５０との間には計量後に残る過量の液状試料を受容するためのチャンバー及び流路がさらに形成される。
【００４６】
第１及び第２バッファチャンバー３１０、３２０には、抗原−抗体反応、生化学反応（例えば、リガンド−レセプター結合）などに必要な反応液が受容される。
【００４７】
第１バッファチャンバー３１０に第１バッファが受容される。例えば、第１バッファはサンドウィッチ免疫検査のためのコンジュゲート（ｃｏｎｊｕｇａｔｅ）バッファ、競争免疫検査のための競争蛋白質（ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅ  ｐｒｏｔｅｉｎ）を含むバッファまたはＤＮＡ増幅のためのポリマラーゼ（ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ）及びプライマー（ｐｒｉｍｅｒ）を始めとする各種酵素を含んだバッファなどでありうる。
【００４８】
第１バッファチャンバー３１０は、第１ベントチャンバー３１３と連結される。第１ベントチャンバー３１３は第１バッファチャンバー３１０に受容された第１バッファが容易に排出されるように第１バッファチャンバー３１０を外気と連通させるベントパスを形成する。第１バッファチャンバー３１０と第１ベントチャンバー３１３との間にはバルブ３１４が設けられている。第１バッファチャンバー３１０の出口にはバルブ３１１が設けられている。バルブ３１１、３１４は前述した閉鎖されたバルブ（ｎｏｒｍａｌｌｙ  ｃｌｏｓｅｄ  ｖａｌｖｅ）である。第１バッファチャンバー３１０に第１バッファを注入し、バルブ３１１、３１４を設置することによって、第１バッファチャンバー３１０はバルブ３１１、３１４を開放する前までは封入した状態に維持される。他の実施形態によれば、第１バッファチャンバー３１０の出口に計量チャンバー（図示せず）を設置して検査に必要な定量の第１バッファを反応チャンバー３００に供給することができる。計量チャンバー（図示せず）の出口にもバルブ（図示せず）を設置して第１バッファの流れを制御することができる。計量チャンバーのない場合には、第１バッファチャンバー３１０の出口に形成されたバルブ３１１を開放して第１バッファチャンバー３１０から第１バッファを反応チャンバー３００に直接供給することができる。
【００４９】
また、第２バッファチャンバー３２０には第２バッファが受容される。第２バッファの例として、コンジュゲート反応または競争反応の結果物と基質反応によって所定の色相を発色させる基質バッファ（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｂｕｆｆｅｒ）またはＤＮＡ混成化（ｈｙｂｒｉｚａｔｉｏｎ）工程に必要な各種酵素が含まれたバッファが受容できる。第２バッファチャンバー３２０に第１バッファと異なる第２バッファが受容されている点を除いては、バッファチャンバー３１０と同一であるので、第２バッファチャンバー３２０に関してはその説明を省略する。
【００５０】
本実施形態では、微細流動構造物が２つのバッファチャンバー３１０、３２０を有することと説明したが、反応チャンバー３００で起こる反応の種類によって１つまたは３個以上のバッファチャンバーを含むこともできる。
【００５１】
本発明の他の一実施形態によれば、洗浄液チャンバー３３０には反応チャンバー３００での反応後の残留物（ｒｅｓｉｄｕａｌ）を洗浄するための洗浄液（ｗａｓｈｉｎｇ  ｂｕｆｆｅｒ）が受容されることができる。洗浄液チャンバー３３０は、第３ベントチャンバー３３３と連結される。ベントチャンバー３３３は、洗浄液チャンバー３３０に受容された洗浄液が容易に排出されるように洗浄液チャンバー３３０を外気と連通させるベントパスを形成する。洗浄液チャンバー３３０と第３ベントチャンバー３３３との間にはバルブ３３４が設けられている。洗浄液チャンバー３３０は、バルブ３３１を介して反応チャンバー３００と連結される。バルブ３３１、３３４は前述した閉鎖されたバルブ（ｎｏｒｍａｌｌｙ  ｃｌｏｓｅｄ  ｖａｌｖｅ）である。
【００５２】
反応チャンバー３００は、チャンネル２５２を介して上清液計量チャンバー２５０から上清液の供給を受ける。反応チャンバー３００の内には標識接合体が液体状または固体状で存在することができる。
【００５３】
標識接合体が固体状で反応チャンバー３００に存在する場合、標識接合体は反応チャンバー３００の内壁に、または多孔性パッドなどに臨時固定されている。即ち、反応チャンバー３００に固定されている標識接合体が上清液の侵入により溶解されて標識接合体と上清液の内の分析対象物質とが結合される。結合された標識接合体−分析対象物質は移動可能な状態となる。この場合、上清液が反応チャンバー３００に流入すれば、上清液流入初期には再溶解される標識接合体の量が多過ぎて、後半には標識接合体の再溶解が急激に減少する。従来技術は、毛細管力が作用する部分と標識接合体が含まれている部分が物理的に１空間内に存在して、標識接合体の再溶解及び流出速度の変移によって検査結果の再現性及び分析物の濃度−応答シグナル特性が悪くなる問題点があった。また、従来技術では、標識接合体は常に固体状に固定されていなければならないという制限があった。しかしながら、本実施形態は従来技術と異なり、標識接合体が存在する部分を反応チャンバー３００に、毛細管力が作用する部分を後述する分析チャンバー４００に、物理的に分離させて、前述した標識接合体の再溶解及び流出速度が毛細管力に影響を及ぼすことを排除した。また、物理的に分離された空間で標識接合体と分析対象物質との結合が終了した以後に、流体試料が分析チャンバー４００に供給されるため、標識接合体が液体状で、または固体状で存在しても構わない。
【００５４】
標識接合体は一般的な方法により反応チャンバー３００に存在する、分析対象物質と特異的に反応する物質を意味する。標識接合体は、分析対象物質によって多様である。例えば、分析対象物質が抗体Ａの場合、標識接合体は蛍光物質などの標識物質と予め連結された抗原または抗体などのようなコンジュゲート（ｃｏｎｊｕｇａｔｅ）であることがあり、抗体Ａと標識接合体は反応チャンバー３００で結合（ｂｉｎｄｉｎｇ）された後、後述する分析チャンバー４００に固定された抗体Ａの抗原により抗体Ａと蛍光物質のコンジュゲートが固定されて検出に用いられる。
【００５５】
標識接合体の標識は標識物質として、例えば、ポリメリックビーズ（Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  ｂｅａｄ）、ゴールドコロイド、シルバーコロイドなどの金属コロイド（Ｍｅｔａｌ  ｃｏｌｌｏｉｄ）、過酸化酵素などの酵素（Ｅｎｚｙｍｅ）、蛍光物質、夜光物質、超常磁性物質（ｓｕｐｅｒ  ｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌ）、ランタン族（ＩＩＩ）キレートを含む物質、ポリメリックナノパーティクル、または放射能同位元素などが挙げられるが、標識接合体の標識はこれに制限されるものではない。
【００５６】
反応チャンバー３００は洗浄液チャンバー３３０の洗浄液により洗浄された反応後の残留物、廃棄される不純物を受容するウェーストチャンバー３６０を含むことができる。ウェーストチャンバー３６０に結合できなかった標識接合体及び分析対象物質などを含む不純物を移動させて、特に特異的抗体検出などの非競争的分析の場合、反応チャンバー３００で結合されていない標識接合体や分析対象物質が分析チャンバー４００に移動して後述するテスト領域及び照合領域に永久固定されている捕獲接合体に結合して標識接合体−分析対象物質結合体がテスト領域や照合領域に結合することを競争的に阻害することがない。また、標識接合体と結合しない分析対象物質がウェーストチャンバー３６０に除去されるので、高濃度の分析対象物質によるフック効果（Ｈｉｇｈ−ｄｏｓｅ  Ｈｏｏｋ  ｅｆｆｅｃｔ）が生じない。ウェーストチャンバー３６０は、チャンネル３６２を介して反応チャンバー３００と連結される。チャンネル３６２にはバルブ３６１が設けられており、バルブ３６１は前述した閉鎖されたバルブ（ｎｏｒｍａｌｌｙ  ｃｌｏｓｅｄ  ｖａｌｖｅ）である。
【００５７】
分析チャンバー４００は、バルブ３０５を介して反応チャンバー３００と連結され、反応チャンバー３００から反応が終了した流体の供給を受ける。
【００５８】
分析チャンバー４００は、抗原−抗体反応またはバイオ物質間の特異的生化学反応がなされるチャンバーである。
【００５９】
分析チャンバー４００は、反応チャンバー３００で反応が終了した流体の供給を受けるホルダー４１０、多孔性メンブレン（ｍｅｍｂｒａｎｅ）、マイクロポア、またはマイクロピラーで形成されているので、毛細管力が作用する検出領域４２０を含む。検出領域４２０は分析対象物質を分析するための捕獲接合体が直間接的に固定化されているテスト領域４３０を含む。また、分析チャンバー４００は、テスト領域４３０に永久固定されている捕獲接合体と異なる捕獲接合体が永久固定されている照合領域４４０をさらに含むことができる。
【００６０】
検出領域４２０の一端はホルダー４１０に延びてホルダー４１０に反応チャンバー３００から供給された流体が詰められれば、検出領域４２０の一端が流体に浸るように形成されている。ホルダー４１０に流体が詰められれば、分析対象物質−標識接合体の結合体が図２のＡ方向の毛細管力が適用されて検出領域４２０に沿って図２のＡ方向に移動しながらテスト領域４３０及び照合領域４４０に永久固定されている捕獲接合体と抗原−抗体反応、またはバイオ物質間の特異的生化学反応により結合する。その結果、分析対象物質−標識接合体の結合体はテスト領域４３０及び照合領域４４０に捕集される。毛細管力により流体が全てテスト領域４３０及び照合領域４４０に移動した後、微細流動装置を回転させれば、図２のＢ方向の遠心力の作用により流体がまたホルダー４１０に移動する。遠心力の方向であるＢ方向は、毛細管力の方向であるＡ方向と反対である。したがって、一方向の毛細管力のみ作用して固定された試薬と反応する従来の技術に比べて反応時間が２倍増加して反応の敏感度が増加する。
【００６１】
また、毛細管力（Ａ方向）−遠心力（Ｂ方向）の対がただ１回に限定されず、遠心力が作用してホルダー４１０に流体を全て移動させた後、回転を止めれば、また流体はＡ方向の毛細管力が作用して捕獲接合体と結合しない分析対象物質−標識接合体の結合体がまたテスト領域４３０及び照合領域４４０に永久固定された捕獲接合体と結合できるようになる。２回次の毛細管現象により流体が全てテスト領域４３０及び照合領域４４０に移動した後、また微細流動装置を回転させれば、２回次の毛細管現象の遠心力により流体がまたホルダー４１０に移動しながら２回次の毛細管現象でも結合しない分析対象物質−１次試薬結合体がまた反応に参加できるようになる。このようなサイクル（ｃｙｃｌｅ）を一定回数だけ繰り返して充分の反応を遂行することができるため、分析対象物質の検出敏感度が格段に向上することができる。
【００６２】
分析チャンバー４００は、反応後、テスト領域４３０及び照合領域４４０の内の捕獲接合体と結合しない流体を受容する停止チャンバー４６０を含む。チャンネル４６２を介して停止チャンバー４６０は分析チャンバー４００と連結される。チャンネル４６２にはバルブ４６１が設けられており、バルブ４６１は前述した閉鎖されたバルブ（ｎｏｒｍａｌｌｙ  ｃｌｏｓｅｄ  ｖａｌｖｅ）である。充分の反応がなされたと判断されれば、バルブ４６１を開いて、微細流動装置を回転させて遠心力により分析チャンバー４００の流体を全て停止チャンバー４６０に移送させて反応を終了させる。
【００６３】
捕獲接合体は分析対象物質を分析するための捕獲プローブであって、抗原、抗体、酵素、ＤＮＡまたはＲＮＡなど、その分析対象物質によって多様である。例えば、分析対象物質がカーバメート系殺虫剤の場合、捕獲接合体はアセチルコリンエステラーゼ（ＡＣｈＥ）であり、分析対象物質が抗原である場合、捕獲接合体は捕獲抗体でありうる。
【００６４】
毛細管力が適用される検出領域４２０は光学的に透明でなければならず、断面は円形または四角形でありうる。検出領域４２０の断面が円形の場合、毛細管の内部直径は略数マイクロメートルから略１ミリメートルサイズに製作されることができ、これは赤血球の容積率、ヘマトクリットを測定することに一般的に使われるサイズを選択することができる。また、検出領域４２０は空洞（ｃａｖｉｔｙ）が占める体積が小さく、非常に小さい孔隙（ｐｏｒｅ）からなって、容積密度（ｂｕｌｋ  ｄｅｎｓｉｔｙ）が高いので、毛細管力が適用できるものであれば、検出領域４２０を形成することができる。その例として、多孔性メンブレン（ｍｅｍｂｒａｎｅ）、マイクロポア（ｍｉｃｒｏ−ｐｏｒｅ）、またはマイクロピラー（ｍｉｃｒｏ  ｐｉｌｌａｒ）などが挙げられる。図５に検出領域４２０を形成するマイクロピラー５０２を図示している。
【００６５】
また、図６に他の実施形態の分析チャンバー４００’を図示している。図６から見るように、検出領域４２０’のうち、テスト領域４３０’及び照合領域４４０’を含む一部が、毛細管力が作用するＡ方向に対して傾斜をなしている。ホルダー４１０と接触状態にある検出領域４２０’の一端から上方に向けて傾斜部をなして、この傾斜部４７０の内にテスト領域４３０’及び照合領域４４０’を含み、残りの検出領域４２０’部分は直線部４８０をなす。これは、ホルダー４１０と接触状態にある検出領域４２０’の一端４９０がテスト領域４３０’及び照合領域４４０’より低い部位に位置して重力の作用により毛細管力を超える流体の流れ過ぎが発生しないようにするためである。
【００６６】
本発明の他の実施形態によれば、多数のチャンバー、上記チャンバーを連結する少なくとも１つの通路、及び上記少なくとも１つの通路の開閉のための少なくとも１つのバルブを含む１つ以上の微細流動構造物及び検出部を含む微細流動装置であって、流体試料内の分析対象物質と結合する標識接合体を受容する反応チャンバー及び上記反応チャンバーの下流に位置し、上記標識接合体−分析対象物質結合体と結合する捕獲接合体が固定された検出領域を含む分析チャンバーを含み、上記反応チャンバーと上記分析チャンバーとの間の流体移送が上記少なくとも１つのバルブにより調節され、上記検出領域は、多孔性メンブレン、マイクロポア（ｍｉｃｒｏ−ｐｏｒｅ）、またはマイクロピラー（ｍｉｃｒｏ−ｐｉｌｌａｒ）で形成される流体試料内の分析対象物質検出用微細流動装置を提供する。
【００６７】
本実施形態は、遠心力基盤の微細流動装置に微細流動構造物が取り付けられていることを除いて、前述した実施形態と同一である。以下、前述した実施形態と異なる点を中心として説明し、同一な点はその説明を省略する。
【００６８】
反応チャンバー３００で流体試料内の分析対象物質が標識接合体との結合が完了した後、反応チャンバー３００と分析チャンバー４００との間に位置したバルブ３０５が開く。すると、標識接合体−分析対象物質結合体を含む流体試料が分析チャンバー４００のホルダー４１０に移動する。ホルダー４１０に流体試料が詰められれば、ホルダー４１０に一端が接触されている検出領域４２０に沿って流体試料が毛細管移動をする。検出領域４２０に沿って図２のＡ方向に移動しながら標識接合体−分析対象物質結合体がテスト領域４３０及び照合領域４４０に永久固定されている捕獲接合体と抗原−抗体反応、またはバイオ物質間の特異的生化学反応により結合する。
【００６９】
前述したように、反応チャンバー３００の内には標識接合体が液体状または固体状で存在することができる。標識接合体が固体状で存在する場合、反応チャンバー３００に固定されている標識接合体が上清液の侵入により溶解されて標識接合体と上清液の内の分析対象物質が結合する。結合された標識接合体−分析対象物質は移動可能な状態となる。
【００７０】
前述したように、標識接合体が存在する部分を反応チャンバー３００に、毛細管力が作用する部分を分析チャンバー４００に、物理的に分離させて、前述した標識接合体の再溶解及び流出速度が毛細管力に影響を及ぼすことを排除する。また、物理的に分離された空間で標識接合体と分析対象物質との結合が完了した以後に、流体試料が分析チャンバー４００に供給されるため、標識接合体が液体状で、または固体状で存在しても構わない。反応チャンバー３００から分析チャンバー４００への標識接合体−分析対象物質結合体を含む流体試料の移送は、バルブ３０５の開閉動作により制御されなければならない。
【００７１】
図７は、本発明の一実施形態に従う微細流動装置を用いた検査システムのブロック図である。
【００７２】
一実施形態に従う検査システムは、ディスク型微細流動装置１を回転させる回転駆動部Ｄと、バルブ開閉装置Ｅ、検出部３０、出力部４０、診断ＤＢ５０、及び上記各構成を制御する制御部６０を含んでなされる。
【００７３】
回転駆動部Ｄは、ディスク型微細流動装置１を回転させることによって、試料の遠心分離と流体の移動のための遠心力を提供し、分析チャンバー４００が特定位置に到達するようにディスク型微細流動装置を停止または回転させることができる。
【００７４】
回転駆動部Ｄは、たとえ図示してはいないが、ディスク型微細流動装置１の各位置（ａｎｇｕｌａｒ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ）を制御できるモータドライブ装置を含むことができる。例えば、モータドライブ装置はステップモータを用いたものであることがあり、直流モータを用いたものであることもある。
【００７５】
バルブ開閉装置Ｅはディスク型微細流動装置１のバルブを開閉したものであって、外部エネルギー源Ｅ１と、外部エネルギー源Ｅ１を開放が要求されるバルブに移送させる移動ユニットＥ２を含んでなされることができる。
【００７６】
外部エネルギー源Ｅ１はレーザービームを照射するレーザー光源、可視光線または赤外線を照射する発光素子（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ）、またはキセノンランプ（Ｘｅｎｏｎ）であることがあり、特にレーザー光源の場合、少なくとも１つのレーザーダイオード（ｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅ）を含むことができる。
【００７７】
移動ユニットＥ２は、駆動モータ（図示せず）及び外部エネルギー源Ｅ１が取り付けられて駆動モータの回転によって外部エネルギー源Ｅ１を開放が要求されるバルブの上側に移動させるためのギア部（図示せず）を含んでなされることができる。
【００７８】
検出部３０は、反応チャンバーの吸光度を測定するために複数で設けられることができ、少なくとも１つ以上の光源部３１と、光源部３１に対応するように設けられて微細流動装置１の分析チャンバー４００の検出領域４２０を透過した光を受光する受光部３２を含んでなされる。
【００７９】
光源部３１は所定周波数で点滅する光源であって、採用可能な光源にはＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ）、ＬＤ（ｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅ）などの半導体発光素子とハロゲンランプやキセノン（Ｘｅｎｏｎ）ランプのようなガス放電ランプ（ｇａｓ  ｄｉｓｃｈａｒｅ  ｌａｍｐ）が含まれる。
【００８０】
また、光源部３１は光源部３１から放出された光が分析チャンバー４００の検出領域４２０を経て受光部３２に到達できる位置に位置する。
【００８１】
受光部３２は、入射光の強さに従う電気的信号を発生させるものであって、例えば、空乏層フォトダイオード（ｄｅｐｌｅｔｉｏｎｌａｙｅｒ  ｐｈｏｔｏ  ｄｉｏｄｅ）やエバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ：ａｖａｌａｎｃｈｅ  ｐｈｏｔｏ  ｄｉｏｄｅ）、または光電子増倍管（ＰＭＴ：ｐｈｏｔｏ  ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ  ｔｕｂｅｓ）などが採用できる。
【００８２】
本実施形態では、光源部３１がディスク型微細流動装置１の上側に配置され、受光部３２は光源部３１に対応してディスク型微細流動装置１の下側に配置されているが、光源部３１と受光部３２とは相互反対の位置に位置することもあり、反射鏡または導光部材（ｌｉｇｈｔ  ｇｕｉｄｅ  ｍｅｍｂｅｒ）（図示せず）などを用いて光経路を調整することができることは勿論である。
【００８３】
制御部６０は、回転駆動部Ｄ、バルブ開閉装置Ｅ、検出部３０などを制御して検査システムの動作を円滑に遂行し、診断ＤＢ５０を検索して検出部３０から検出された吸光度と診断ＤＢ５０に格納された標準曲線を用いてディスク型微細流動装置１の上の分析チャンバー４００に受容された上清液のうち、分析対象物質の濃度を測定することができる。
【００８４】
出力部４０は、診断内容及び完了したか否かを外部に出力するためのものであって、出力部４０は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）などの視覚的出力手段、またはスピーカー（Ｓｐｅａｋｅｒ）などの聴覚的出力手段、または視聴覚的出力手段で構成される。
【００８５】
以下、上記した微細流動装置を用いた流体試料内の分析対象物質検出方法を説明する。図８は、本発明の一実施形態に従う微細流動装置を用いた流体試料内の分析対象物質検出方法を説明する順序図である。本実施形態では、一例として血液を分析する過程を説明する。
【００８６】
一例として、試料チャンバー１００に被検者から採取した全血（ｗｈｏｌｅ  ｂｌｏｏｄ）を注入し（Ｓ１０１）、微細流動装置１を回転駆動部Ｄに取り付ける。
【００８７】
次に、微細流動装置１を低速で回転させて、血液を試料チャンバー１００から試料分離部２００に移送させる。低速とは、流体を移動させることに適切な遠心力を発生させる回転速度を意味する。例えば、微細流動装置１を約１８００ｒｐｍ／１ｍｉｎの加速度で１１秒間回転させることができる。試料は遠心力により試料チャンバー１００から試料分離部２００に移動する。試料は遠心力により試料チャンバー１００から試料分離部２００に移動する。
【００８８】
以後、遠心分離過程を遂行する（Ｓ１０２）。回転駆動部Ｄは微細流動装置１を高速回転させる。ここで、高速とは、血液を上清液である血清または血漿と、沈降物である血球に分離できる回転速度をいう。例えば、微細流動装置１を３６００ｒｐｍ／１ｍｉｎの加速度で約１６０秒間回転させることができる。すると、重い血球などは沈降物収集部２２０に移動し、上清液が上清液収集部２１０に残る。
【００８９】
バルブ開閉装置Ｅを用いて閉鎖されたバルブ２３１を開く。回転駆動部Ｄは微細流動装置１を回転させて遠心力を発生させる。すると、遠心力により上清液は上清液収集部２１０からチャンネル２３０を介して上清液計量チャンバー２５０に移動する。上清液計量チャンバー２５０の出口に位置したバルブ２５１が閉鎖されたバルブであるので、上清液は上清液計量チャンバー２５０を詰める。したがって、上清液の量が充分であれば、上清液計量チャンバー２５０の容積だけの上清液が上清液計量チャンバー２５０に受容される。
【００９０】
次に、バルブ開閉装置Ｅを用いてバルブ２５１を開放し、微細流動装置１を回転させれば、上清液は上清液計量チャンバー２５０から反応チャンバー３００に移動する。回転駆動部Ｄは、標識接合体と上清液の内の分析対象物質と結合させるために、微細流動装置１を左右（時計方向と時計反回り方向）に数回振る動作を遂行することができる。これによって、反応チャンバー３００で標識接合体と分析対象物質の結合体を含む流体試料を形成する（Ｓ１０３）。
【００９１】
次に、バルブ３０５を開放し、微細流動装置が回転すれば、流体試料は分析チャンバー４００のホルダー４１０を詰める。ホルダー４１０に流体試料が詰められれば、検出領域４２０の一端がホルダー４１０に詰められた流体試料に接触されて、多孔性メンブレン、マイクロポア（ｍｉｃｒｏ−ｐｏｒｅ）、またはマイクロピラー（ｍｉｃｒｏ−ｐｉｌｌａｒ）などで形成された検出領域４２０または４２０’で流体試料が毛細管移動をする。標識接合体−分析対象物質結合体を含む流体試料が検出領域４２０または４２０’に沿って移動してからテスト領域４３０または４３０’に永久固定されている捕獲接合体と標識接合体−分析対象物質結合体が結合する（Ｓ１０４）。流体試料が検出領域４２０または４２０’を全て通過すれば、回転駆動部Ｄを駆動させて微細流動装置を回転させて遠心力により流体試料がまた検出領域４２０または４２０’を通過するようにする。この際、毛細管力により捕獲接合体と結合しない標識接合体−分析対象物質結合体が捕獲接合体と結合することができる（Ｓ１０５）。したがって、一方向に発生する１回流体の流れにより抗原−抗体反応及び／または生化学反応が終結される従来技術と異なり、反応時間を延長して反応敏感度が向上することができる。また、前述したように、毛細管力（Ａ）−遠心力（Ｂ）の対を１回に限定せず、サイクルを一定回数だけ繰り返して充分の反応を遂行することができる。即ち、遠心力により流体試料をまたホルダー４１０に全て移動させ、回転を止めれば、流体試料はまた毛細管現象により検出領域４２０に沿って流れるようになる（Ｓ１０４）。流体試料が検出領域４２０に沿って全て移動すれば、また微細流動装置を回転させて遠心力により流体試料をホルダー４１０に移動させることができる（Ｓ１０５）。
【００９２】
充分な反応が遂行されたと判断された場合（Ｓ１０６のＹＥＳ）、分析チャンバー４００のホルダー４１０に連結されたバルブ４６１を開いて微細流動装置を回転させて流体試料をチャンネル４６２を介して停止チャンバー４６０に移送する。流体試料が停止チャンバー４６０に移送されれば、これ以上捕獲接合体と標識接合体−分析対象物質結合体の反応が終結され、これ以上起こらなくなる（Ｓ１０７）。次に、検出部３０を用いて分析チャンバー４００の検出領域４２０の吸光度を測定する（Ｓ１０８）。エンドポイントを測定する分析項目の場合には、一定時間間隔で吸光度を反復測定して反応が飽和された状態での吸光度を確認する。診断ＤＢ５０に収録された吸光度と濃度との関係を用いて分析項目別濃度を算出する。
【００９３】
添付した図面に図示及び説明された特定の実施形態は単に本発明の例として理解されるべきであり、本発明の範囲を限定するものでなく、本発明が属する技術分野で本発明に記述された技術的事象の範囲でも多様な他の変更が発生可能であるので、本発明は示され、又は記述された特定の構成及び配列に制限されないことは自明である。
【符号の説明】
【００９４】
１０    回転部
２０    微細流動構造物
１００    試料チャンバー
２００    試料分離部
３００    反応チャンバー
４００    分析チャンバー
４１０    ホルダー
４２０、４２０’    検出領域
４３０、４３０’    テスト領域
４４０、４４０’    照合領域
【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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【国際調査報告】
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