(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転運動によって液体の移送を行う試料分析用基板であって、
回転軸を有する基板と、
前記基板内に位置し、液体を保持するための液体を貯留する第１貯蔵チャンバーと、
前記基板内に位置し、前記液体を保持するための第１空間を有する第１チャンバーと、
前記基板内に位置し、前記第１チャンバーから排出される前記液体を保持するための第２空間を有する第２チャンバーと、
前記基板内に位置しており、前記第１チャンバーおよび前記第２チャンバーを接続する経路を有し、毛細管現象により前記第１空間内に保持された液体で満たすことが可能な第１流路と、
前記基板内に位置しており、前記第１貯蔵チャンバーおよび前記第１チャンバーを接続する経路を有し、毛細管現象により前記第１貯蔵チャンバーに貯留された液体で満たすことが可能な第４流路と、
を備え、
前記第１チャンバーの第１空間は、第１部分および第２部分と、前記第１部分および前記第２部分の間に位置しており前記第１部分および前記第２部分を連結する連結部分とを有し、
前記基板は、第１空間の前記第１部分および前記第２部分を区切る壁部分を有し、
前記第２チャンバーは前記第１チャンバーの第１部分よりも回転軸から遠くに位置し、
前記第１空間の前記連結部分は、前記基板の前記壁部分よりも前記回転軸側に位置し、
前記第１空間の第１部分の、前記回転軸に平行な方向から見て、前記回転軸を中心とし、前記回転軸と前記壁部分の前記回転軸に最も近い点とを結ぶ線分を半径とする円の外側位置する部分の容積は、前記第１空間の１／２以下であり、
前記第１空間の第２部分は、前記回転軸を中心とする円周方向において、前記第１貯蔵チャンバーの側方に位置している側部と、前記第１貯蔵チャンバーよりも前記回転軸から遠くに位置する底部とを含み、
前記側部の一部および前記底部の全体は、前記第１部分よりも回転軸から遠くに位置しており、
前記第４流路は、前記第２空間の前記底部と接続され、
前記第１流路は、前記第１空間の前記第１部分と接続されている、試料分析用基板。
【請求項２】
前記回転軸から前記第１部分における前記第１流路の接続位置までの距離は、前記回転軸から前記壁部分の前記回転軸に最も近い点までの距離よりも長い請求項１に記載の試料分析用基板。
【請求項３】
前記第１空間の前記第１部分は、前記回転軸を中心とし、前記回転軸と前記壁部分の前記回転軸に最も近い点とを結ぶ線分を半径とする円弧よりも外側に位置する部分を含む、請求項１または２に記載の試料分析用基板。
【請求項４】
前記第１空間の前記第２部分は、前記回転軸を中心とし、前記回転軸と前記壁部分の前
記回転軸に最も近い点とを結ぶ線分を半径とする円弧よりも外側に位置する部分を含む、請求項１から３のいずれかに記載の試料分析用基板。
【請求項５】
前記第１空間の前記第２部分は、前記第１部分よりも前記回転軸から遠くに位置する部分を含む、請求項３に記載の試料分析用基板。
【請求項６】
前記第２空間は、前記第１空間の第１部分の、前記回転軸に平行な方向から見て、前記回転軸を中心とし、前記回転軸と前記壁部分の前記回転軸に最も近い点を結ぶ線分を半径とする円の外側位置する部分の容積よりも大きい請求項１から５のいずれかに記載の試料分析用基板。
【請求項７】
前記基板内において、前記第２チャンバーよりも前記回転軸から遠くに位置し、前記第２チャンバーから排出される前記液体を保持するための第３空間を有する第３チャンバーと、
前記基板内に位置しており、前記第２チャンバーおよび前記第３チャンバーを接続する経路を有し、毛細管現象により前記第２空間内に保持された液体で満たすことが可能な第２流路と、
をさらに備える請求項１から６のいずれかに記載の試料分析用基板。
【請求項８】
前記第２流路は、前記回転軸と反対側に凸状の第１屈曲部および前記回転軸側に凸状の第２屈曲部とを含み、前記第１屈曲部は前記第２屈曲部と第２チャンバーとの間に位置し、
前記回転軸から前記第３チャンバーまでの距離は、前記回転軸から前記第１屈曲部の頂点までの距離より長く、
前記回転軸から前記第３チャンバーに保持された液体の、前記基板の回転による遠心力で形成される液面までの距離は、前記回転軸から前記第２屈曲部の頂点までの距離より長い請求項７に記載の試料分析用基板。
【請求項９】
前記第１流路は、前記回転軸と反対側に凸状の第１屈曲部および前記回転軸側に凸状の第２屈曲部とを含み、前記第１屈曲部は前記第２屈曲部と第１チャンバーとの間に位置し、
前記回転軸から前記第２チャンバーまでの距離は、前記回転軸から前記第１屈曲部の頂点までの距離より長く、
前記回転軸から前記第１チャンバーに保持された液体の、前記基板の回転による遠心力で形成される液面までの距離は、前記回転軸から前記第２屈曲部の頂点までの距離より長い
請求項８に記載の試料分析用基板。
【請求項１０】
前記第２チャンバーに近接して位置する磁石をさらに備える請求項１から９のいずれかに記載の試料分析用基板。
【請求項１１】
回転運動によって液体の移送を行う試料分析用基板であって、
回転軸を有する基板と、
前記基板内に位置し、液体を保持するための第１空間を有する第１チャンバーと、
前記基板内に位置し、前記第１チャンバーから排出される前記液体を保持するための第２空間を有する第２チャンバーと、
前記基板内に位置しており、前記第１チャンバーおよび前記第２チャンバーを接続する経路を有し、毛細管現象により前記第１空間内に保持された液体で満たすことが可能な第１流路と、
前記第２チャンバーに近接して位置する磁石と、
を備え、
前記第１チャンバーの第１空間は、第１部分および第２部分と、前記第１部分および前記第２部分の間に位置しており前記第１部分および前記第２部分を連結する連結部分とを有し、
前記基板は、第１空間の前記第１部分および前記第２部分を区切る壁部分を有し、
前記第２チャンバーは前記第１チャンバーの第１部分よりも回転軸から遠くに位置し、
前記第１空間の前記連結部分は、前記基板の前記壁部分よりも前記回転軸側に位置し、
前記第１空間の第１部分の、前記回転軸に平行な方向から見て、前記回転軸を中心とし、前記回転軸と前記壁部分の前記回転軸に最も近い点とを結ぶ線分を半径とする円の外側位置する部分の容積は、前記第１空間の１／２以下であり、
前記第１流路は、前記第１空間の前記第１部分と接続されている、試料分析用基板と、
重力方向に対して０°より大きく９０°以下の角度で前記回転軸を傾斜させた状態で、前記試料分析用基板を前記回転軸周りに回転させるモータ、
前記モータの回転軸の角度を検出する回転角度検出回路、
前記回転角度検出回路の検出結果に基づき、前記モータの回転および停止時の角度を制御する駆動回路、および
演算器、メモリおよびメモリに記憶され、前記演算器に実行可能なように構成されたプログラムを含み、前記プログラムに基づき、前記モータ、前記回転角度検出回路、および前記駆動回路の動作を制御する制御回路
を有する試料分析装置と、
を備えた試料分析システムであって、
前記プログラムは、
前記第１チャンバーに液体が充填された試料分析用基板が前記試料分析装置のターンテーブルに載置された場合において、
（ａ）  前記試料分析用基板を所定の第１の角度で停止させることにより前記液体の一部を前記第１チャンバー内において重力によって移動させ、前記第１チャンバーの前記第１部分の少なくとも一部を前記液体の一部で満たし、かつ、毛細管現象によって、前記液体の他の一部を前記第１流路に移送させ、
（ｂ）  前記試料分析基板を基板の回転による遠心力で、前記第１流路に満たされた液体にかかる毛細管力よりも強い遠心力が働く速度で回転させることによって、前記第１部分で前記液体の一部を秤量するとともに、過剰な液体を前記第２部分へ移動させることによって残りの液体を前記第２部分に保持し、かつ、秤量した前記第１部分にある前記液体の一部を、前記第１流路を通って前記第２チャンバーへ移動させ、
（ｃ）  前記試料分析用基板を所定の第２の角度で停止させることにより前記残りの液体の一部を前記第１チャンバー内において重力によって移動させ、前記第１チャンバーの前記第１部分の少なくとも一部を前記残りの液体の一部で満たし、かつ、毛細管現象によって、前記残りの液体の他の一部を前記第１流路に移送させ、
（ｄ）  前記試料分析基板を基板の回転による遠心力で、前記第１流路に満たされた液体にかかる毛細管力よりも強い遠心力が働く速度で回転させることによって、前記第１部分で前記残りの液体の一部を秤量するとともに、過剰な液体を前記第２部分へ移動させることによって余剰の液体を前記第２部分に保持し、かつ、秤量した前記第１部分にある前記残りの液体の一部を、前記第１流路を通って前記第２チャンバーへ移動させる、
工程を含む、試料分析システム。
【請求項１２】
前記工程（ｂ）と工程（ｃ）との間に、
（ｅ）  前記試料分析用基板を、所定の第３の角度で停止させることによって、前記第２チャンバーの液体の一部を毛細管現象によって前記第２流路に移送させ、
（ｆ）  前記試料分析基板を基板の回転による遠心力で、前記第２流路に満たされた液体にかかる毛細管力よりも強い遠心力が働く速度で回転させ、前記第２チャンバーの前記液体を、前記第２流路を通って前記第３チャンバーへ移動させる、
工程をさらに含む、請求項１１に記載の試料分析システム。
【請求項１３】
前記工程（ｄ）の後に、
（ｇ）  前記試料分析用基板を、所定の第４の角度で停止させることによって、前記第２チャンバーの液体の一部を毛細管現象によって前記第２流路に移送させ、
（ｈ）  前記試料分析基板を基板の回転による遠心力で、前記第２流路に満たされた液体にかかる毛細管力よりも強い遠心力が働く速度で回転させ、前記第２チャンバーの前記液体を、前記第２流路を通って前記第３チャンバーへ移動させる、
工程をさらに含む、請求項１２に記載の試料分析システム。
【請求項１４】
前記工程（ａ）および（ｂ）の少なくとも一方において、前記試料分析用基板の回転を停止後、前記基板を、時計回りおよび反時計回りに所定の角度で交互に回転させる請求項１１に記載の試料分析システム。
【請求項１５】
重力方向に対して０°より大きく９０°以下の角度で前記回転軸を傾斜させた状態で、請求項８に記載の試料分析用基板を前記回転軸周りに回転させるモータ、
前記モータの回転軸の角度を検出する回転角度検出回路、
前記回転角度検出回路の検出結果に基づき、前記モータの回転および停止時の角度を制御する駆動回路、および
演算器、メモリおよびメモリに記憶され、前記演算器に実行可能なように構成されたプログラムを含み、前記プログラムに基づき、前記モータ、前記回転角度検出回路および前記駆動回路の動作を制御する制御回路
を備え、
回転運動によって液体の移送を行う試料分析用基板であって、
回転軸を有する基板と、
前記基板内に位置し、液体を保持するための第１空間を有する第１チャンバーと、
前記基板内に位置し、前記第１チャンバーから排出される前記液体を保持するための第２空間を有する第２チャンバーと、
前記基板内に位置しており、前記第１チャンバーおよび前記第２チャンバーを接続する経路を有し、毛細管現象により前記第１空間内に保持された液体で満たすことが可能な第１流路と、
前記第２チャンバーに近接して位置する磁石と、
を備え、
前記第１チャンバーの第１空間は、第１部分および第２部分と、前記第１部分および前記第２部分の間に位置しており前記第１部分および前記第２部分を連結する連結部分とを有し、
前記基板は、第１空間の前記第１部分および前記第２部分を区切る壁部分を有し、
前記第２チャンバーは前記第１チャンバーの第１部分よりも回転軸から遠くに位置し、
前記第１空間の前記連結部分は、前記基板の前記壁部分よりも前記回転軸側に位置し、
前記第１空間の第１部分の、前記回転軸に平行な方向から見て、前記回転軸を中心とし、前記回転軸と前記壁部分の前記回転軸に最も近い点とを結ぶ線分を半径とする円の外側位置する部分の容積は、前記第１空間の１／２以下であり、
前記第１流路は、前記第１空間の前記第１部分と接続されている、試料分析用基板に適合した試料分析装置であって、
前記プログラムは、
前記第１チャンバーに液体が充填された前記試料分析用基板が前記試料分析装置のターンテーブルに載置された場合において、
（ａ）  前記試料分析用基板を所定の第１の角度で停止させることにより前記液体の一部を前記第１チャンバー内において重力によって移動させ、前記第１チャンバーの前記第１部分の少なくとも一部を前記液体の一部で満たし、かつ、毛細管現象によって、前記液体の他の一部を前記第１流路に移送させ、
（ｂ）  前記試料分析基板を基板の回転による遠心力で、前記第１流路に満たされた液体にかかる毛細管力よりも強い遠心力が働く速度で回転させることによって、前記第１部分で前記液体の一部を秤量するとともに、過剰な液体を前記第２部分へ移動させることによって残りの液体を前記第２部分に保持し、かつ、秤量した前記第１部分にある前記液体の一部を、前記第１流路を通って前記第２チャンバーへ移動させ、
（ｃ）  前記試料分析用基板を所定の第２の角度で停止させることにより前記残りの液体の一部を前記第１チャンバー内において重力によって移動させ、前記第１チャンバーの前記第１部分の少なくとも一部を前記残りの液体の一部で満たし、かつ、毛細管現象によって、前記残りの液体の他の一部を前記第１流路に移送させ、
（ｄ）  前記試料分析基板を基板の回転による遠心力で、前記第１流路に満たされた液体にかかる毛細管力よりも強い遠心力が働く速度で回転させることによって、前記第１部分で前記残りの液体の一部を秤量するとともに、過剰な液体を前記第２部分へ移動させることによって余剰の液体を前記第２部分に保持し、かつ、秤量した前記第１部分にある前記残りの液体の一部を、前記第１流路を通って前記第２チャンバーへ移動させる、
試料分析装置。
【請求項１６】
回転運動によって液体の移送を行う試料分析用基板であって、
回転軸を有する基板と、
前記基板内に位置し、液体を保持するための第１空間を有する第１チャンバーと、
前記基板内に位置し、前記第１チャンバーから排出される前記液体を保持するための第２空間を有する第２チャンバーと、
前記基板内に位置しており、前記第１チャンバーおよび前記第２チャンバーを接続する経路を有し、毛細管現象により前記第１空間内に保持された液体で満たすことが可能な第１流路と、
前記第２チャンバーに近接して位置する磁石と、
を備え、
前記第１チャンバーの第１空間は、第１部分および第２部分と、前記第１部分および前記第２部分の間に位置しており前記第１部分および前記第２部分を連結する連結部分とを有し、
前記基板は、第１空間の前記第１部分および前記第２部分を区切る壁部分を有し、
前記第２チャンバーは前記第１チャンバーの第１部分よりも回転軸から遠くに位置し、
前記第１空間の前記連結部分は、前記基板の前記壁部分よりも前記回転軸側に位置し、
前記第１空間の第１部分の、前記回転軸に平行な方向から見て、前記回転軸を中心とし、前記回転軸と前記壁部分の前記回転軸に最も近い点とを結ぶ線分を半径とする円の外側位置する部分の容積は、前記第１空間の１／２以下であり、
前記第１流路は、前記第１空間の前記第１部分と接続されている、試料分析用基板と、
重力方向に対して０°より大きく９０°以下の角度で前記回転軸を傾斜させた状態で、前記試料分析用基板を前記回転軸周りに回転させるモータ、
前記モータの回転軸の角度を検出する回転角度検出回路、
前記回転角度検出回路の検出結果に基づき、前記モータの回転および停止時の角度を制御する駆動回路、および
演算器、メモリおよびメモリに記憶され、前記演算器に実行可能なように構成されたプログラムを含み、前記プログラムに基づき、前記モータ、前記回転角度検出回路、および前記駆動回路の動作を制御する制御回路
を有する試料分析装置と、
を備えた試料分析システム用プログラムであって、
前記プログラムは、
前記第１チャンバーに液体が充填された試料分析用基板が前記試料分析装置のターンテーブルに載置された場合において、
（ａ）  前記試料分析用基板を所定の第１の角度で停止させることにより前記液体の一部を前記第１チャンバー内において重力によって移動させ、前記第１チャンバーの前記第１部分の少なくとも一部を前記液体の一部で満たし、かつ、毛細管現象によって、前記液体の他の一部を前記第１流路に移送させ、
（ｂ）  前記試料分析基板を基板の回転による遠心力で、前記第１流路に満たされた液体にかかる毛細管力よりも強い遠心力が働く速度で回転させることによって、前記第１部分で前記液体の一部を秤量するとともに、過剰な液体を前記第２部分へ移動させることによって残りの液体を前記第２部分に保持し、かつ、秤量した前記第１部分にある前記液体の一部を、前記第１流路を通って前記第２チャンバーへ移動させ、
（ｃ）  前記試料分析用基板を所定の第２の角度で停止させることにより前記残りの液体の一部を前記第１チャンバー内において重力によって移動させ、前記第１チャンバーの前記第１部分の少なくとも一部を前記残りの液体の一部で満たし、かつ、毛細管現象によって、前記残りの液体の他の一部を前記第１流路に移送させ、
（ｄ）  前記試料分析基板を基板の回転による遠心力で、前記第１流路に満たされた液体にかかる毛細管力よりも強い遠心力が働く速度で回転させることによって、前記第１部分で前記残りの液体の一部を秤量するとともに、過剰な液体を前記第２部分へ移動させることによって余剰の液体を前記第２部分に保持し、かつ、秤量した前記第１部分にある前記残りの液体の一部を、前記第１流路を通って前記第２チャンバーへ移動させる、試料分析システム用プログラム。
【請求項１７】
前記側部の、前記線分を半径とする円の外側に位置する部分と前記底部との合計の容積は、前記第１貯蔵チャンバーが保持し得る液体全量よりも大きい、請求項１に記載の試料分析用基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、試料分析用基板、試料分析装置、試料分析システムおよび試料分析システム用プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、尿や血液等の検体中の特定成分を分析するために試料分析用基板を用いる技術が知られている。例えば、特許文献１は、流路・チャンバー等が形成された円盤状の試料分析用基板を用い、試料分析用基板を回転等させることで、溶液の移送、分配、混合、検体溶液中の成分の分析等を行う技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表平７−５００９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
検体中の特定成分の分析には、酵素反応、免疫反応等を用い、複雑な反応ステップを介する分析法がある。このような複雑な反応ステップを介する分析法を試料分析用基板中で行うことができる技術が求められていた。【０００５】
本願の限定的ではない例示的な実施形態は、より複雑な反応ステップを介して検体中の成分の分析が行われる分析法に対応できる試料分析用基板、試料分析装置、試料分析システムおよび試料分析システム用プログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願の一態様に係る試料分析用基板は、回転運動によって液体の移送を行う試料分析用基板であって、回転軸を有する基板と、前記基板内に位置し、液体を保持するための第１空間を有する第１チャンバーと、前記基板内において、前記第１チャンバーから排出される前記液体を保持するための第２空間を有する第２チャンバーと、前記基板内に位置しており、前記第１チャンバーおよび前記第２チャンバーを接続する経路を有し、毛細管現象により前記第１空間内に保持された液体で満たすことが可能な第１流路とを備え、前記第１チャンバーの第１空間は、第１部分および第２部分と、前記第１部分および前記第２部分の間に位置しており前記第１部分および前記第２部分を連結する連結部分とを有し、前記基板は、第１空間の前記第１部分および前記第２部分を区切る壁部分を有し、前記第２チャンバーは前記第１チャンバーの第１部分よりも回転軸から遠くに位置し、前記第１空間の前記連結部分は、前記基板の前記壁部分よりも前記回転軸側に位置し、前記第１空間の前記第２部分は少なくとも前記第１部分よりも前記回転軸から遠くに位置する部分を含む。
【発明の効果】
【０００７】
本願の一態様に係る試料分析用基板、試料分析装置、試料分析システムおよび試料分析システム用プログラムによれば、複雑な反応ステップを介して検体中の成分の分析が行われる分析法に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】磁性粒子を用いたサンドイッチイムノアッセイ法を説明する模式図の一例である。
【図２Ａ】実施形態の試料分析システムの構成の一例を示す模式図である。
【図２Ｂ】試料分析システムにおける試料分析用基板の原点を検出するための構成の一例を示す模式図である。
【図３Ａ】試料分析用基板の構造の一例を示す平面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示す試料分析用基板の分解斜視図である。
【図３Ｃ】試料分析用基板の他の構造の一例を示す斜視図である。
【図４】流路とチャンバーの位置関係の一例を示す図である。
【図５】試料分析システムの動作の一例を説明するフローチャートである。
【図６】試料分析システムの動作中における試料分析用基板の停止角度と液体の位置の一例を示す模式図である。
【図７】試料分析システムの動作中における試料分析用基板の停止角度と液体の位置の一例を示す模式図である。
【図８】試料分析システムの動作中における試料分析用基板の停止角度と液体の位置の一例を示す模式図である。
【図９】試料分析システムの動作中における試料分析用基板の停止角度と液体の位置の一例を示す模式図である。
【図１０Ａ】第１チャンバーにおける液体の量り取りの一例を説明する図である。
【図１０Ｂ】第１チャンバーにおける液体の量り取りを説明する図の一例である。
【図１０Ｃ】第１チャンバーにおける液体の量り取りを説明する図の一例である。
【図１０Ｄ】第１チャンバーにおける液体の量り取りを説明する図の一例である。
【図１１】試料分析システムの動作中における試料分析用基板の停止角度と液体の位置の一例を示す模式図である。
【図１２】試料分析システムの動作中における試料分析用基板の停止角度と液体の位置の一例を示す模式図である。
【図１３】試料分析システムの動作中における試料分析用基板の停止角度と液体の位置を示す模式図の一例である。
【図１４】試料分析システムの動作中における試料分析用基板の停止角度と液体の位置の一例を示す模式図である。
【図１５】試料分析システムの動作中における試料分析用基板の停止角度と液体の位置の一例を示す模式図である。
【図１６】試料分析システムの動作中における試料分析用基板の停止角度と液体の位置の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
尿や血液等の検体の成分の分析法には、分析対象物であるアナライトと、アナライトと特異的に結合するリガンドとの結合反応が用いられる場合がある。このような分析法には、例えば、免疫測定法や遺伝子診断法が挙げられる。
【００１０】
免疫測定法の一例として、競合法および非競合法（サンドイッチイムノアッセイ法）が挙げられる。また、遺伝子診断法の一例として、ハイブリダイゼーションによる遺伝子検出法が挙げられる。これら免疫測定法や遺伝子検出法は、例えば、磁性粒子（「磁性ビーズ」、「磁気粒子」または「磁気ビーズ」等と称することもある。）が用いられる。これら分析法の一例として、磁性粒子を用いたサンドイッチイムノアッセイ法で具体的に説明する。
【００１１】
図１に示すように、まず、磁性粒子３０２の表面に固定化された一次抗体３０４（以下、「磁性粒子固定化抗体３０５」と称する。）と測定対象物である抗原３０６とを抗原抗体反応とにより結合させる。次に標識物質３０７が結合された２次抗体（以下、「標識抗体３０８」と称する。）と抗原３０６とを抗原抗体反応により結合させる。これにより、抗原３０６に対して磁性粒子固定化抗体３０５及び標識抗体３０８が結合した複合体３１０が得られる。
【００１２】
この複合体３１０に結合した標識抗体３０８の標識物質３０７に基づくシグナルを検出し、検出したシグナルの量に応じて抗原濃度を測定する。標識物質３０７には、例えば、酵素（例えば、ペルオキシダーゼ、アルカリフォスファターゼ、ルシフェラーゼ等がある。）、化学発光物質、電気化学発光物質、蛍光物質等が挙げられ、それぞれの標識物質３０７に応じた色素、発光、蛍光等のシグナルを検出する。
【００１３】
この一連の反応において、反応物である複合体３１０を得る上で、検体中の未反応物、磁性粒子等に非特異的に吸着した物質、複合体３１０の形成に関与しなかった標識抗体３０８等である未反応物とを分離する必要がある。この分離をＢ／Ｆ分離（Ｂｏｕｎｄ／Ｆｒｅｅ  Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）と呼ぶ。競合法による免疫測定法やハイブリダイゼーションによる遺伝子検出法においても、同様に、Ｂ／Ｆ分離の工程が必要である。磁性粒子を用いない場合は、例えば、ポリスチレンやポリカーボネートといった素材で構成された固相に対し、物理吸着により固定化されたリガンド）、化学結合により固相に固定化されたリガンド、金等で構成された金属基板表面へ固定化（たとえば、自己組織化単分子膜（ＳＡＭ：ｓｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ）を用いた固定化）されたリガンドを用いる場合等が挙げられる。
【００１４】
Ｂ／Ｆ分離を十分に行うには、洗浄液で複合体３１０を含む磁性粒子を複数回洗浄することが好ましい。具体的には、まず、複合体３１０と、未反応の抗原３０６、標識抗体３０８等とを含む反応溶液において、磁石によって磁性粒子を含む複合体３１０を捕捉した状態で、反応溶液のみを除去する。その後、洗浄液を加えて複合体３１０を洗浄し、洗浄液を除去する。この洗浄を複数回繰り返し行うことによって、未反応物や非特異吸着物質が十分に除去されたＢ／Ｆ分離が達成され得る。
【００１５】
従来、このような複数回洗浄を行う操作は、分析器具を用いて操作者が手動で行ったり、複雑な機構を有する大型の分析機器によって実現されていた。このため、より簡単に複数回洗浄を行う技術が求められていた。
【００１６】
本願発明者らは、特許文献１に開示されるような試料分析用基板を用いて、複数回の洗浄工程を可能にする技術を詳細に検討し、新規な試料分析用基板、試料分析装置、試料分析システムおよび試料分析システム用プログラムを想到した。本願の一態様に係る試料分析用基板、試料分析装置、試料分析システムおよび試料分析システム用プログラムは、以下の通りである。
【００１７】
［項目１］
回転運動によって液体の移送を行う試料分析用基板であって、
回転軸を有する基板と、
前記基板内に位置し、液体を保持するための第１空間を有する第１チャンバーと、
前記基板内に位置し、前記第１チャンバーから排出される前記液体を保持するための第２空間を有する第２チャンバーと、
前記基板内に位置しており、前記第１チャンバーおよび前記第２チャンバーを接続する経路を有し、毛細管現象により前記第１空間内に保持された液体で満たすことが可能な第１流路と、
を備え、
前記第１チャンバーの第１空間は、第１部分および第２部分と、前記第１部分および前記第２部分の間に位置しており前記第１部分および前記第２部分を連結する連結部分とを有し、
前記基板は、第１空間の前記第１部分および前記第２部分を区切る壁部分を有し、
前記第２チャンバーは前記第１チャンバーの第１部分よりも回転軸から遠くに位置し、
前記第１空間の前記連結部分は、前記基板の前記壁部分よりも前記回転軸側に位置し、
前記第１流路は、前記第１空間の前記第１部分と接続されている、試料分析用基板。
［項目２］
前記回転軸から前記第１部分における前記第１流路の接続位置までの距離は、前記回転軸から前記壁部分の前記回転軸に最も近い点までの距離よりも長い項目１に記載の試料分析用基板。
［項目３］
前記第１空間の前記第１部分は、前記回転軸を中心とし、前記回転軸と前記壁部分の前記回転軸に最も近い点とを結ぶ線分を半径とする円弧よりも外側に位置する部分を含む、項目１または２に記載の試料分析用基板。
［項目４］
前記第１空間の前記第２部分は、前記回転軸を中心とし、前記回転軸と前記壁部分の前記回転軸に最も近い点とを結ぶ線分を半径とする円弧よりも外側に位置する部分を含む、項目１から３のいずれかに記載の試料分析用基板。
［項目５］
前記第１空間の前記第２部分は、前記第１部分よりも前記回転軸から遠くに位置する部分を含む、項目３に記載の試料分析用基板。
［項目６］
前記第１空間の第１部分の、前記回転軸に平行な方向から見て、前記回転軸を中心とし、前記回転軸と前記壁部分の前記回転軸に最も近い点とを結ぶ線分を半径とする円の外側位置する部分の容積は、前記第１空間の１／２以下である項目１から５のいずれかに記載の試料分析用基板。
［項目７］
前記第２空間は、前記第１空間の第１部分の、前記回転軸に平行な方向から見て、前記回転軸を中心とし、前記回転軸と前記壁部分の前記回転軸に最も近い点を結ぶ線分を半径とする円の外側位置する部分の容積よりも大きい項目１から６のいずれかに記載の試料分析用基板。
［項目８］
前記基板内において、前記第２チャンバーよりも前記回転軸から遠くに位置し、前記第２チャンバーから排出される前記液体を保持するための第３空間を有する第３チャンバーと、
前記基板内に位置しており、前記第２チャンバーおよび前記第３チャンバーを接続する経路を有し、毛細管現象により前記第２空間内に保持された液体で満たすことが可能な第２流路と、
をさらに備える項目１から７のいずれかに記載の試料分析用基板。
［項目９］
前記第２流路は、前記回転軸と反対側に凸状の第１屈曲部および前記回転軸側に凸状の第２屈曲部とを含み、前記第１屈曲部は前記第２屈曲部と第２チャンバーとの間に位置し、
前記回転軸から前記第３チャンバーまでの距離は、前記回転軸から前記第１屈曲部の頂点までの距離より長く、
前記回転軸から前記第３チャンバーに保持された液体の、前記基板の回転による遠心力で形成される液面までの距離は、前記回転軸から前記第２屈曲部の頂点までの距離より長い項目８に記載の試料分析用基板。
［項目１０］
前記第１流路は、前記回転軸と反対側に凸状の第１屈曲部および前記回転軸側に凸状の第２屈曲部とを含み、前記第１屈曲部は前記第２屈曲部と第１チャンバーとの間に位置し、
前記回転軸から前記第２チャンバーまでの距離は、前記回転軸から前記第１屈曲部の頂点までの距離より長く、
前記回転軸から前記第１チャンバーに保持された液体の、前記基板の回転による遠心力で形成される液面までの距離は、前記回転軸から前記第２屈曲部の頂点までの距離より長い
項目９に記載の試料分析用基板。
［項目１１］
前記第２チャンバーに近接して位置する磁石をさらに備える項目１から１０のいずれかに記載の試料分析用基板。
［項目１２］
項目１１に記載の試料分析用基板と、
重力方向に対して０°より大きく９０°以下の角度で前記回転軸を傾斜させた状態で、前記試料分析用基板を前記回転軸周りに回転させるモータ、
前記モータの回転軸の角度を検出する回転角度検出回路、
前記回転角度検出回路の検出結果に基づき、前記モータの回転および停止時の角度を制御する駆動回路、および
演算器、メモリおよびメモリに記憶され、前記演算器に実行可能なように構成されたプログラムを含み、前記プログラムに基づき、前記モータ、前記回転角度検出回路、前記原点検出器および前記駆動回路の動作を制御する制御回路
を有する試料分析装置と、
を備えた試料分析システムであって、
前記プログラムは、
前記第１チャンバーに液体が充填された試料分析用基板が前記試料分析装置のターンテーブルに載置された場合において、
（ａ）  前記試料分析用基板を所定の第１の角度で停止させることにより前記液体の一部を前記第１チャンバー内において重力によって移動させ、前記第１チャンバーの前記第１部分の少なくとも一部を前記液体の一部で満たし、かつ、毛細管現象によって、前記液体の他の一部を前記第１流路に移送させ、
（ｂ）  前記試料分析基板を基板の回転による遠心力で、前記第１流路に満たされた液体にかかる毛細管力よりも強い遠心力が働く速度で回転させることによって、前記第１部分で前記液体の一部を秤量するとともに、過剰な液体を前記第２部分へ移動させることによって残りの液体を前記第２部分に保持し、かつ、秤量した前記第１部分にある前記液体の一部を、前記第１流路を通って前記第２チャンバーへ移動させ、
（ｃ）  前記試料分析用基板を所定の第２の角度で停止させることにより前記残りの液体の一部を前記第１チャンバー内において重力によって移動させ、前記第１チャンバーの前記第１部分の少なくとも一部を前記残りの液体の一部で満たし、かつ、毛細管現象によって、前記残りの液体の他の一部を前記第１流路に移送させ、
（ｄ）  前記試料分析基板を基板の回転による遠心力で、前記第１流路に満たされた液体にかかる毛細管力よりも強い遠心力が働く速度で回転させることによって、前記第１部分で前記残りの液体の一部を秤量するとともに、過剰な液体を前記第２部分へ移動させることによって余剰の液体を前記第２部分に保持し、かつ、秤量した前記第１部分にある前記残りの液体の一部を、前記第１流路を通って前記第２チャンバーへ移動させる、
工程を含む、試料分析システム。
［項目１３］
前記工程（ｂ）と工程（ｃ）との間に、
（ｅ）  前記試料分析用基板を、所定の第３の角度で停止させることによって、前記第２チャンバーの液体の一部を毛細管現象によって前記第２流路に移送させ、
（ｆ）  前記試料分析基板を基板の回転による遠心力で、前記第２流路に満たされた液体にかかる毛細管力よりも強い遠心力が働く速度で回転させ、前記第２チャンバーの前記液体を、前記第２流路を通って前記第３チャンバーへ移動させる、
工程をさらに含む、項目１２に記載の試料分析システム。
［項目１４］
前記工程（ｄ）の後に、
（ｇ）  前記試料分析用基板を、所定の第４の角度で停止させることによって、前記第２チャンバーの液体の一部を毛細管現象によって前記第２流路に移送させ、
（ｈ）  前記試料分析基板を基板の回転による遠心力で、前記第２流路に満たされた液体にかかる毛細管力よりも強い遠心力が働く速度で回転させ、前記第２チャンバーの前記液体を、前記第２流路を通って前記第３チャンバーへ移動させる、
工程をさらに含む、項目１３に記載の試料分析システム。
［項目１５］
前記工程（ａ）および（ｂ）の少なくとも一方において、前記試料分析用基板の回転を停止後、前記基板を、時計回りおよび反時計回りに所定の角度で交互に回転させる項目１２に記載の試料分析システム。
［項目１６］
重力方向に対して０°より大きく９０°以下の角度で前記回転軸を傾斜させた状態で、項目８に記載の試料分析用基板を前記回転軸周りに回転させるモータ、
前記モータの回転軸の角度を検出する回転角度検出回路、
前記回転角度検出回路の検出結果に基づき、前記モータの回転および停止時の角度を制御する駆動回路、および
演算器、メモリおよびメモリに記憶され、前記演算器に実行可能なように構成されたプログラムを含み、前記プログラムに基づき、前記モータ、前記回転角度検出回路および前記駆動回路の動作を制御する制御回路
を備え、
前記プログラムは、
前記第１チャンバーに液体が充填された試料分析用基板が前記試料分析装置のターンテーブルに載置された場合において、
（ａ）  前記試料分析用基板を所定の第１の角度で停止させることにより前記液体の一部を前記第１チャンバー内において重力によって移動させ、前記第１チャンバーの前記第１部分の少なくとも一部を前記液体の一部で満たし、かつ、毛細管現象によって、前記液体の他の一部を前記第１流路に移送させ、
（ｂ）  前記試料分析基板を基板の回転による遠心力で、前記第１流路に満たされた液体にかかる毛細管力よりも強い遠心力が働く速度で回転させることによって、前記第１部分で前記液体の一部を秤量するとともに、過剰な液体を前記第２部分へ移動させることによって残りの液体を前記第２部分に保持し、かつ、秤量した前記第１部分にある前記液体の一部を、前記第１流路を通って前記第２チャンバーへ移動させ、
（ｃ）  前記試料分析用基板を所定の第２の角度で停止させることにより前記残りの液体の一部を前記第１チャンバー内において重力によって移動させ、前記第１チャンバーの前記第１部分の少なくとも一部を前記残りの液体の一部で満たし、かつ、毛細管現象によって、前記残りの液体の他の一部を前記第１流路に移送させ、
（ｄ）  前記試料分析基板を基板の回転による遠心力で、前記第１流路に満たされた液体にかかる毛細管力よりも強い遠心力が働く速度で回転させることによって、前記第１部分で前記残りの液体の一部を秤量するとともに、過剰な液体を前記第２部分へ移動させることによって余剰の液体を前記第２部分に保持し、かつ、秤量した前記第１部分にある前記残りの液体の一部を、前記第１流路を通って前記第２チャンバーへ移動させる、
試料分析装置。
［項目１７］
項目８に記載の試料分析用基板と、
重力方向に対して０°より大きく９０°以下の角度で前記回転軸を傾斜させた状態で、前記試料分析用基板を前記回転軸周りに回転させるモータ、
前記モータの回転軸の角度を検出する回転角度検出回路、
前記回転角度検出回路の検出結果に基づき、前記モータの回転および停止時の角度を制御する駆動回路、および
演算器、メモリおよびメモリに記憶され、前記演算器に実行可能なように構成されたプログラムを含み、前記プログラムに基づき、前記モータ、前記回転角度検出回路、前記原点検出器および前記駆動回路の動作を制御する制御回路
を有する試料分析装置と、
を備えた試料分析システム用プログラムであって、
前記プログラムは、
前記第１チャンバーに液体が充填された試料分析用基板が前記試料分析装置のターンテーブルに載置された場合において、
（ａ）  前記試料分析用基板を所定の第１の角度で停止させることにより前記液体の一部を前記第１チャンバー内において重力によって移動させ、前記第１チャンバーの前記第１部分の少なくとも一部を前記液体の一部で満たし、かつ、毛細管現象によって、前記液体の他の一部を前記第１流路に移送させ、
（ｂ）  前記試料分析基板を基板の回転による遠心力で、前記第１流路に満たされた液体にかかる毛細管力よりも強い遠心力が働く速度で回転させることによって、前記第１部分で前記液体の一部を秤量するとともに、過剰な液体を前記第２部分へ移動させることによって残りの液体を前記第２部分に保持し、かつ、秤量した前記第１部分にある前記液体の一部を、前記第１流路を通って前記第２チャンバーへ移動させ、
（ｃ）  前記試料分析用基板を所定の第２の角度で停止させることにより前記残りの液体の一部を前記第１チャンバー内において重力によって移動させ、前記第１チャンバーの前記第１部分の少なくとも一部を前記残りの液体の一部で満たし、かつ、毛細管現象によって、前記残りの液体の他の一部を前記第１流路に移送させ、
（ｄ）  前記試料分析基板を基板の回転による遠心力で、前記第１流路に満たされた液体にかかる毛細管力よりも強い遠心力が働く速度で回転させることによって、前記第１部分で前記残りの液体の一部を秤量するとともに、過剰な液体を前記第２部分へ移動させることによって余剰の液体を前記第２部分に保持し、かつ、秤量した前記第１部分にある前記残りの液体の一部を、前記第１流路を通って前記第２チャンバーへ移動させる、試料分析システム用プログラム。
【００１８】
以下、図面を参照しながら本実施形態の試料分析用基板、試料分析装置、試料分析システムおよび試料分析システム用プログラムを詳細に説明する。本実施形態の試料分析用基板、試料分析装置および試料分析システムは、１つのチャンバーに保持されている液体を、一定量秤量し、複数回に分けて、別のチャンバーへ移送することができる。実施形態では、液体が洗浄液であると説明するが、液体は洗浄液に限られず、試料分析に用いられる種々の液体であってもよい。
【００１９】
図２Ａは、試料分析システム５０１の全体の構成を示す模式図である。試料分析システム５０１は、試料分析用基板１００と試料分析装置２００とを含む。
【００２０】
（試料分析装置２００の構成）
試料分析装置２００は、モータ２０１と、原点検出器２０３と、回転角度検出回路２０４と、制御回路２０５と、駆動回路２０６と、光学測定ユニット２０７とを備える。
【００２１】
モータ２０１は、ターンテーブル２０１ａおよび重力方向に対して０°より大きく９０°以下の角度θで重力方向から傾いた回転軸Ａを有し、ターンテーブル２０１ａに載置された試料分析用基板１００を回転軸Ａ周りに回転させる。回転軸Ａが傾いていることにより、試料分析用基板１００における液体の移送に、回転による遠心力に加え、重力による移送を利用することができる。回転軸Ａの重力方向に対する傾斜角度は、５°以上であることが好ましく、１０°以上４５°以下であることがより好ましく、２０°以上３０°以下であることがさらに好ましい。モータ２０１は例えば、直流モータ、ブラシレスモータ、超音波モータ等であってよい。
【００２２】
原点検出器２０３は、モータ２０１に取り付けられた試料分析用基板１００の原点を検出する。例えば、図２Ｂに示すように、原点検出器２０３は、光源２０３ａ、受光素子２０３ｂおよび原点検出回路２０３ｃを含み、光源２０３ａと受光素子２０３ｂとの間に試料分析用基板１００が位置するように配置される。例えば、光源２０３ａは発光ダイオードであり、受光素子２０３ｂはフォトダイオードである。試料分析用基板１００は特定の位置に設けられたマーカ２１０を有する。マーカ２１０は例えば、光源２０３ａから出射する光の少なくとも一部を遮光する遮光性を有する。試料分析用基板１００において、マーカ２１０の領域は透過率が小さく（例えば１０％以下）、マーカ２１０以外の領域では透過率が大きい（例えば６０％以上）。
【００２３】
試料分析用基板１００がモータ２０１によって回転すると、受光素子２０３ｂは、入射する光の光量に応じた検出信号を原点検出回路２０３ｃへ出力する。回転方向に応じて、マーカ２１０のエッジ２１０ａおよびエッジ２１０ｂにおいて検出信号は増大または低下する。原点検出回路２０３ｃは、例えば、試料分析用基板１００が矢印で示すように、時計回りに回転している場合において、検出光量の低下を検出し、原点信号として出力する。本明細書では、マーカ２１０のエッジ２１０ａの位置を、試料分析用基板１００の原点位置（試料分析用基板１００の基準となる角度位置）として取り扱う。ただし、マーカ２１０のエッジ２１０ａの位置から任意に定められる特定の角度の位置を原点として定めてもよい。また、マーカ２１０が扇形であり、その中心角が、試料分析に必要な角度の検出精度よりも小さい場合には、マーカ２１０自体を原点位置として定めてもよい。
【００２４】
原点位置は、試料分析装置２００が試料分析用基板１００の回転角度の情報を取得するために利用される。
【００２５】
原点検出器２０３は、他の構成を備えていてもよい。例えば、試料分析用基板１００に原点検出用の磁石を備え、原点検出器２０３は、受光素子２０３ｂの代わりに、この磁石の磁気を検出する磁気検出素子を備えていてもよい。また、後述する磁性粒子を捕捉するための磁石を原点検出に用いてもよい。また、試料分析用基板１００がターンテーブル２０１ａに特定の角度でのみ取り付け可能である場合には、原点検出器２０３はなくてもよい。
【００２６】
回転角度検出回路２０４は、モータ２０１の回転軸Ａの角度を検出する。例えば、回転角度検出回路２０４は回転軸Ａに取り付けられたロータリーエンコーダであってもよい。モータ２０１がブラシレスモータである場合には、回転角度検出回路２０４は、ブラシレスモータに備えられているホール素子およびホール素子の出力信号を受け取り、回転軸Ａの角度を出力する検出回路を備えていてもよい。
【００２７】
駆動回路２０６はモータ２０１を回転させる。具体的には、制御回路２０５からの指令に基づき、試料分析用基板１００を時計方向または反時計方向に回転させる。また、回転角度検出回路２０４および原点検出器２０３の検出結果および試料分析用基板１００を制御回路２０５からの指令に基づき、揺動および回転の停止を行う。
【００２８】
光学測定ユニット２０７は、試料分析用基板１００に保持された複合体３１０（図１）に結合した標識抗体３０８の標識物質３０７に応じたシグナル（例えば、色素、発光、蛍光等）を検出する。
【００２９】
制御回路２０５は、たとえば試料分析装置２００に設けられたＣＰＵである。制御回路２０５は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ；図示せず）に読み込まれたコンピュータプログラムを実行することにより、当該コンピュータプログラムの手順にしたがって他の回路に命令を送る。その命令を受けた各回路は、本明細書において説明されるように動作して、各回路の機能を実現する。制御回路２０５からの命令は、たとえば図２Ａに示されるように、駆動回路２０６、回転角度検出回路２０４、光学測定ユニット２０７等に送られる。コンピュータプログラムの手順は、添付の図面におけるフローチャートによって示されている。
【００３０】
なお、コンピュータプログラムが読み込まれたＲＡＭ、換言すると、コンピュータプログラムを格納するＲＡＭは、揮発性であってもよいし、不揮発性であってもよい。揮発性ＲＡＭは、電力を供給しなければ記憶している情報を保持できないＲＡＭである。たとえば、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）は、典型的な揮発性ＲＡＭである。不揮発性ＲＡＭは、電力を供給しなくても情報を保持できるＲＡＭである。たとえば、磁気抵抗ＲＡＭ（ＭＲＡＭ）、抵抗変化型メモリ（ＲｅＲＡＭ）、強誘電体メモリ （ＦｅＲＡＭ）は、不揮発性ＲＡＭの例である。本実施の形態においては、不揮発性ＲＡＭが採用されることが好ましい。揮発性ＲＡＭおよび不揮発性ＲＡＭはいずれも、一時的でない（non-transitory）、コンピュータ読み取り可能な記録媒体の例である。また、ハードディスクのような磁気記録媒体や、光ディスクのような光学的記録媒体も一時的でない、コンピュータ読み取り可能な記録媒体の例である。すなわち本開示にかかるコンピュータプログラムは、コンピュータプログラムを電波信号として伝搬させる、大気などの媒体（一時的な媒体）以外の、一時的でない種々のコンピュータ読み取り可能な媒体に記録され得る。
【００３１】
本明細書では、制御回路２０５は回転角度検出回路２０４および原点検出器２０３の原点検出回路２０３ｃと別個の構成要素として説明している。しかしながら、これらは共通のハードウェアによって実現されていてもよい。たとえば、試料分析装置２００に設けられたＣＰＵ（コンピュータ）が、制御回路２０５として機能するコンピュータプログラム、回転角度検出回路２０４として機能するコンピュータプログラムおよび原点検出器２０３の原点検出回路２０３ｃとして機能するコンピュータプログラムを直列的、または並列的に実行してもよい。これにより、そのＣＰＵを見かけ上、異なる構成要素として動作させることができる。
【００３２】
（試料分析用基板１００）
図３Ａおよび図３Ｂは、試料分析用基板１００の平面図および分解斜視図である。試料分析用基板１００は、回転軸１０１および回転軸に平行な方向に所定の厚さを有する板形状の基板１００’を備える。本実施形態では、試料分析用基板１００の基板１００’は円形形状を有しているが、多角形形状、楕円形状、扇形形状等を有していてもよい。基板１００’は、２つの主面１００ｃ、１００ｄを有している。本実施形態では、主面１００ｃおよび主面１００ｄは互いに平行であり、主面１００ｃおよび主面１００ｄの間隔で規定される基板１００’の厚さは、基板１００’のどの位置でも同じである。しかし、主面１００ｃ、１００ｄは、平行でなくてもよい。例えば、２つの主面の一部分が非平行または平行であってもよいし、全体的に非平行であってもよい。また、基板１００’の主面１００ｃ、１００ｄの少なくとも一方に凹部または凸部を有する構造を備えていてもよい。試料分析用基板１００は、それぞれ基板１００’内に位置する第１チャンバー１０２と、第２チャンバー１０３と、第３チャンバー１０４と、第１貯蔵チャンバー１０８と、第２貯蔵チャンバー１０９と、反応チャンバー１０７とを有する。各チャンバーの形状は、以下において特に言及しない限り、制限はなく、任意の形状を有していてもよい。第１チャンバー１０２を除き、各チャンバーは、概ね、基板１００’の２つの主面に平行な上面及び下面と、これらの間に位置する４つの側面とによって規定された空間を有する。上面、下面および側面のうちの隣接する２つの面は、明瞭な稜線によって分けられていなくてもよい。例えば、各チャンバーの形状は扁平な球あるいは、回転楕円体であってもよい。
【００３３】
試料分析用基板１００は、更に、それぞれ基板１００’内に位置する第１流路１１０と、第２流路１１１と、第３流路１１２と、第４流路１１４と、第５流路１１５とを有する。第１流路１１０は第１チャンバー１０２と第２チャンバー１０３とを接続している。第２流路１１１は、第２チャンバー１０３と第３チャンバー１０４とを接続している。第３流路１１２は、反応チャンバー１０７と第２チャンバー１０３とを接続している。第４流路１１４は、第１貯蔵チャンバー１０８と第１チャンバー１０２とを接続している。第５流路１１５は、第１チャンバー１０２と第２貯蔵チャンバー１０９とを接続している。
【００３４】
流路を介したチャンバー間の液体の移送は、種々の方法で実現することが可能である。たとえば、重力による移送および毛細管力と回転による遠心力とによる移送を利用することができる。以下この２つの移送方法を概括的に説明する。
【００３５】
たとえば、試料分析用基板１００を回転軸Ａが鉛直方向に対して０度より大きく９０度以下の範囲で傾けて支持する。そして、試料分析用基板１００の回転角度位置を変更することにより、液体が存在する移送元のチャンバーを、移送先のチャンバーよりも高い位置に配置させる。「高い」とは鉛直方向でより上にあることを言う。これにより、重力を利用して液体を他のチャンバーに移送し得る。この場合、チャンバー間を連結する流路は、毛管路ではない。「毛管路」は、毛細管現象により内部に液体を満たすことができる狭い空間を有する流路を指す。
【００３６】
また、毛管路を利用し、液体を他のチャンバーに移送をすることもできる。毛管路の液体の移送について、毛細管空間ではないチャンバーＡおよびチャンバーＢと、チャンバーＡとチャンバーＢを接続する毛管路を有する構成を例に挙げて説明する。チャンバーＡに保持された液体は、チャンバーＡと毛管路と接続部分である開口に接触すると、液体は毛細管力により毛管路内に吸引され、その流路内部が液体で満たされる。しかしながら、流路内部の液体にかかる毛細管力以下の遠心力を流路内部の液体にかけることができる回転数（停止状態も含む）で試料分析用基板１００を回転させると、毛管路内の液体は、チャンバーＢへは移送されず、毛細管空間内に留まっている。このように毛細管現象により毛管路内部で液体を満たすには、チャンバーＢ側、すなわち、毛管路の出口側に空気孔（外部環境とチャンバーとの空気の通り道）を備えなければならない。また、チャンバーＡ、チャンバーＢおよび毛管路といった閉鎖された空間内で毛細管現象による液体の移送を行うには、各チャンバーおよび流路内の気圧の関係から、チャンバーＡ側、すなわち毛管路の入口側にも空気孔を設けなければならない。そして、チャンバーＢが、回転軸に対してチャンバーＡよりも遠い位置に配置されていれば、この毛管路に液体が満たされている状態で、毛管路内部の液体にかかる毛細管力よりも大きい遠心力をかけることができる回転数で試料分析用基板１００を回転させると、その遠心力によりチャンバーＡ中の液体をチャンバーＢに移送することができる。
【００３７】
液体を毛細管力および回転による遠心力によって移送する場合、例えば、直径６０ｍｍの試料分析用基板１００を１００ｒｐｍから８０００ｒｐｍの範囲で回転させることができる。回転速度は各チャンバーおよび流路の形状、液体の物性、液体の移送や処理のタイミング等に応じて決定される。
【００３８】
本実施形態では、試料分析用基板１００の基板１００’は、ベース基板１００ａとカバー基板１００ｂによって構成されている。第１チャンバー１０２、第２チャンバー１０３、第３チャンバー１０４、第１貯蔵チャンバー１０８、第２貯蔵チャンバー１０９および反応チャンバー１０７のそれぞれの空間はベース基板１００ａ内に形成され、カバー基板１００ｂでベース基板１００ａを覆うことにより、それぞれの空間の上部および下部が形成される。つまり、これらの空間は基板１００’の内面によって規定されている。第１流路１１０、第２流路１１１、第３流路１１２、第４流路１１４および第５流路１１５もベース基板１００ａに形成されており、カバー基板１００ｂでベース基板１００ａを覆うことにより、これらの流路の空間の上部および下部が形成される。本実施形態では、ベース基板１００ａおよびカバー基板１００ｂがそれぞれ上面および下面と使用される。基板１００’は、例えば、アクリル、ポリカーボネート、ポリスチレン等の樹脂によって生成され得る。
【００３９】
反応チャンバー１０７は、図１を参照して説明したように、磁性粒子固定化抗体３０５と、抗原３０６を含む検体と、標識抗体３０８とを反応させて、複合体３１０を形成させる反応場である。反応チャンバー１０７の形状に特に制限はない。反応チャンバー１０７と第３流路１１２との接続部分は、反応チャンバー１０７の回転軸１０１に平行な方向に位置する側面のうち、回転軸１０１から最も遠い側に位置する側面（最外周側面）か、または、最外周側面に隣接する側面であって、最外周側壁との接続位置を含む位置に設けられることが好ましい。反応チャンバー１０７中の液体を第２チャンバー１０３へ移送させるにあたり、反応チャンバー１０７中に液残りが生じることを抑制できるからである。なお、図３Ａの例では、反応チャンバー１０７と第３流路１１２との接続部分は、最外周側面であって、最外周側面に隣接する一方の側面との境界位置に設ける構成を示している。
【００４０】
本実施形態では、試料分析用基板１００は、複合体３１０を形成させる反応場として、反応チャンバー１０７を備えている。磁性粒子固定化抗体３０５、抗原３０６を含む検体および標識抗体３０８の反応チャンバー１０７への移送には、種々の手段を採り得る。例えば、予め磁性粒子固定化抗体３０５、抗原３０６を含む検体および標識抗体３０８を混合させた混合溶液を量りとり、試料分析用基板１００内の反応チャンバー１０７に混合溶液を注入してもよい。また、試料分析用基板１００は、磁性粒子固定化抗体３０５、抗原３０６を含む検体および標識抗体３０８のそれぞれを保持するチャンバーと、それぞれのチャンバーと反応チャンバー１０７とが連結する流路（例えば、毛管路）を備えていてもよい。この場合、磁性粒子固定化抗体３０５、抗原３０６を含む検体および標識抗体３０８をそれぞれのチャンバーに量りとり、各チャンバーに注入された磁性粒子固定化抗体３０５、抗原３０６を含む検体および標識抗体３０８を反応チャンバー１０７に移送して反応チャンバー１０７中で混合し、複合体３１０を形成させてもよい。また、磁性粒子固定化抗体３０５や標識抗体３０８を乾燥させてもよい（以下、「ドライ化試薬」と称する。）。この場合、例えば、反応チャンバー１０７にドライ化試薬を保持させ、抗原３０６を含む検体溶液を含む液体で溶解させることで複合体３１０を形成させてもよい。また、測定時にあるチャンバーに保持されたドライ化試薬を所定の溶液で溶解させ、抗原３０６を含む検体溶液を反応チャンバー１０７中で混合させることで複合体３１０を形成させてもよい。
【００４１】
複合体３１０を含む溶液は、第３流路１１２を介して、第２チャンバー１０３へ移送される。
【００４２】
第２チャンバー１０３において、複合体３１０を含む溶液のＢ／Ｆ分離が行われる。このために、試料分析用基板１００は、磁石１０６を含む。第２チャンバー１０３は、反応チャンバー１０７および後述する第１チャンバー１０２の部分１０２ｂａよりも回転軸１０１に対して遠い側に位置している。
【００４３】
第２チャンバー１０３の形状は特に限定されないが、第２チャンバー１０３と第２流路１１１との接続部分は、第２チャンバー１０３の回転軸１０１に平行な方向に位置する側面のうち、回転軸１０１から最も遠い側に位置する側面（最外周側面）か、または、最外周側面に隣接する側面であって、最外周側壁との接続位置を含む位置に設けられることが好ましい。第２チャンバー１０３中の液体を第３チャンバー１０４へ移送させるにあたり、第２チャンバー１０３中に液残りが生じることを抑制できるからである。なお、図３Ａの例では、第２チャンバー１０３と第２流路１１１との接続部分は、最外周側面であって、最外周側面に隣接する一方の側面との境界位置に設ける構成を示している。
【００４４】
また、第２チャンバー１０３と第３流路１１２との接続部分は、第２チャンバー１０３の回転軸１０１に平行な方向に位置する側面のうち、回転軸１０１から最も近い側に位置する側面（最内周側面）か、または、最内周側面に隣接する側面であって、最内周側壁との接続位置を含む位置に設けられることが望ましい。なお、図３Ａの例では、第２チャンバー１０３と第３流路１１２との接続部分は、最外周側面の一部に設ける構成を示している。
【００４５】
磁石１０６は、試料分析用基板１００内において、第２チャンバー１０３の空間に近接して位置している。より具体的には、磁石１０６は、第２チャンバー１０３の４つの側面のうち、回転軸から最も遠くに位置する側面１０３ｂに近接して配置されている。磁石１０６はＢ／Ｆ分離に応じて取外しできるように構成されていてもよいし、試料分析用基板に着脱不能に取り付けられていてもよい。
【００４６】
試料分析用基板１００における磁石１０６の配置は、第２チャンバー１０３の側面１０３ｂに近接する位置に限られない。磁石１０６によって、第２チャンバー１０３の壁面に磁性粒子を捕捉できれば、他の位置に磁石１０６を配置してもよい。例えば、第２チャンバー１０３の側面１０３ｂ以外の上面や下面に近接する位置に磁石１０６を配置してもよい。すなわち、磁石１０６によって、第３チャンバー１０４の壁面に磁性粒子を捕捉できれば、その位置は特に限定されない。
【００４７】
磁石１０６を着脱可能に構成した場合には、例えば、基板１００’は、磁石１０６を収納することができる収納室を備える。例えば、図３Ｃに示すように、基板１００’は、主面１００ｃに開口１２０ａを有する凹状の収納室１２０を備えていてもよい。収納室１２０は磁石１０６を収納可能な空間を有する。開口１２０ａａから収納室１２０に磁石１０６を挿入することにより、磁石１０６を基板１００’に装填することができる。収納室１２０の開口１２０ａは、主面１００ｄに設けてもよいし、２つの主面１００ｃ、１００ｄの間に位置する側面に設けてもよい。
【００４８】
また、磁石１０６を試料分析装置２００に設けてもよい。例えば、試料分析装置２００は、磁石１０６を有するターンテーブル２０１ａを備えていてもよい。この場合、試料分析用基板１００がターンテーブル２０１ａの所の位置に配置すると、第３チャンバー１０４の側面１０３ｂ近傍など、磁性粒子を捕捉できる位置に磁石１０６が配置される。
【００４９】
磁石１０６を試料分析装置２００に設ける他の例として、例えば、試料分析装置２００は、磁石１０６および磁石１０６を移動させる駆動機構を備えていてもよい。この場合、試料分析用基板１００は磁石１０６を保持する収納室を備え、Ｂ／Ｆ分離に応じて、駆動機構が試料分析用基板１００の収納室に磁石１０６を挿入し、収納室内の磁石１０６を取り出してもよい。
【００５０】
第１貯蔵チャンバー１０８は、Ｂ/Ｆ分離の際の洗浄に用いる洗浄液を貯留する。以下において詳細に説明するように、本実施形態の試料分析システム５０１では、Ｂ／Ｆ分離の際、複合体３１０を複数回洗浄することができる。このため、第１貯蔵チャンバー１０８は、洗浄回数に応じた容量の洗浄液を保持し得る。
【００５１】
第１チャンバー１０２は、第１貯蔵チャンバー１０８に貯留されていた全洗浄液を保持し、１回の洗浄に使う所定の量の洗浄液を量り取る。このために、第１チャンバー１０２の空間は第２部分１０２ａと、第１部分１０２ｂと、第２部分１０２ａおよび第１部分１０２ｂとを接続する連結部分１０２ｃとを含む。
【００５２】
本実施形態では、第２部分１０２ａの一部と第１部分１０２ｂとは、概ね、回転軸１０１を中心とする円周方向に配置されている。第２部分１０２ａと第１部分１０２ｂとの間に、基板１００’の内面によって構成される壁部分１００ｆが位置している。壁部分１００ｆは、第２部分１０２ａと第１部分１０２ｂを区切る。連結部分１０２ｃは基板１００’の壁部分１００ｆと同じ半径方向上に位置し、かつ、壁部分１００ｆよりも回転軸１０１側に位置している。連結部分１０２ｃは、毛細管現象によって液体で満たされることはなく、重力によって第１部分１０２ｂと第２部分１０２ａとの間で液体を移動させる。
【００５３】
第１部分１０２ｂは、回転軸１０１を中心とし、回転軸１０１と壁部分１００ｆの回転軸に最も近い点１００ｅとを結ぶ線分を半径とする円弧ｃａよりも、外側に位置する（回転軸１０１から離れて位置する）部分１０２ｂａを含む。この部分１０２ｂａによって、１回の洗浄に使う所定の量の洗浄液を量り取ることができる。
【００５４】
また、回転軸から第１部分１０２ｂにおける第１流路１１０の接続位置までの距離は、回転軸１０１から壁部分１００ｆの回転軸に最も近い点１００ｅまでの距離よりも長い。このため、部分１０２ｂａによって量り取られた洗浄液は回転による遠心力によって第１流路１１０から第２チャンバー１０３へ移送させることができる。
【００５５】
本実施形態では、第１チャンバー１０２の空間の第２部分１０２ａは、側部１０２ａａと底部１０２ａｂを含む。側部１０２ａａは、回転軸１０１を中心とする円周方向において、第１貯蔵チャンバー１０８の側方に位置している。底部１０２ａｂは、第１貯蔵チャンバー１０８よりも回転軸１０１から遠くに位置している。また、第２部分１０２ａの、側部１０２ａａの一部および底部１０２ａｂの全体は、第１部分１０２ｂよりも回転軸１０１から遠くに位置している。
【００５６】
側部１０２ａａは、好ましくは、円弧ｃａよりも回転軸１０１側に位置する部分１０２ａａ’および外側に位置する部分１０２ａａ’’を含む。部分１０２ａａ’は、上述したように、第１部分１０２ｂと円周方向に隣接しており、連結部分１０２ｃと接続している。
【００５７】
第１チャンバー１０２の第２部分１０２ａのうち、円弧ｃａよりも外側（回転軸１０１から遠く）に位置する部分、つまり、部分１０２ａａ’’と底部１０２ａｂとの合計の容積は、第１貯蔵チャンバー１０８に保持される洗浄液の全量よりも大きいことが好ましい。
【００５８】
第１チャンバー１０２の空間が底部１０２ａｂを含むことで、試料分析用基板１００が所定の角度で停止されている状態では、第４流路１１４に第１貯蔵チャンバー１０８に貯留されていた洗浄液の一部が毛細管現象により満たされる。そして、第４流路１１４に洗浄液が満たされた状態で試料分析用基板１００を回転させることで、その遠心力によって第１貯蔵チャンバー１０８中の洗浄液は第４流路１１４を介して底部１０２ａｂへ移送される。
【００５９】
試料分析用基板１００が所定の角度で保持されると、重力によって、第１チャンバー１０２の底部１０２ａｂへ移送された洗浄液の一部が連結部分１０２ｃを通って第１部分１０２ｂへ流れ、第１部分１０２ｂの少なくとも一部を満たす。その後、試料分析用基板１００を回転させると、第１部分１０２ｂを満たしている洗浄液に遠心力が働き、回転軸１０１と、壁部分１００ｆの回転軸１０１に最も近い点１００ｅとを結ぶ線分を半径とする円弧ｃａ（図３Ａ中、破線で示している）と、第１部分１０２ｂの洗浄液の液面とが一致するように、第１部分１０２ｂに保持されていた洗浄液のうち、余分な量が第２部分１０２ａへ戻される。これによって、洗浄液の所定量が量り取られる。第１部分１０２ｂの、回転軸１０１と、壁部分１００ｆの回転軸１０１に最も近い点１００ｅとを結ぶ線分を半径とする円弧ｃａより外側位置する部分の容積は、第１チャンバー１０２の容積の１／２以下である。詳細については、以下において説明する。
【００６０】
なお、本実施形態では、第２部分１０２ａとして、側部１０２ａａの一部および底部１０２ａｂを含む構成を示したが、第２部分１０２ａは、回転軸１０１を中心とし、回転軸１０１と壁部分１００ｆの回転軸１０１に最も近い点とを結ぶ線分を半径とする円弧よりも外側に位置する部分を含めばよい。
【００６１】
第２チャンバー１０３は、Ｂ/Ｆ分離を行う場を提供する。試料分析用基板１００が所定の角度で停止されている状態では、第３流路１１２に反応チャンバー１０７中の複合体３１０および未反応物を含む液体(以下反応液と呼ぶ）の一部が毛細管現象により満たされる。そして、第３流路１１２に反応液が満たされた状態で試料分析用基板１００を第３流路１１２内部の液体にかかる毛細管力よりも大きい遠心力をかけることができる回転数で回転させることで、その遠心力によって反応チャンバー１０７中の反応液は第３流路１１２を介して第２チャンバー１０３へ移送される。
【００６２】
反応液が第２チャンバー１０３へ移送されると、反応液中の複合体３１０および未反応の磁性粒子固定化抗体３０５（以下、これら両方を指す場合には、単に磁性粒子３１１と呼ぶ）は、側面１０３ｂに近接して配置された磁石１０６の磁力によって、側面１０３ｂ側に捕捉される。また、試料分析用基板１００が所定の角度で停止されている状態では、第２流路１１１に第２チャンバー１０３中の反応液（磁石１０６によって側面１０３ｂに捕捉された磁性粒子３１１を除く）の一部が、毛細管現象により満たされ、その状態から試料分析用基板１００を第２流路１１１内部の液体にかかる毛細管力よりも大きい遠心力をかけることができる回転数で回転させると、その遠心力によって、第２チャンバー１０３中の反応液（磁石１０６によって側面１０３ｂに捕捉された磁性粒子を除く）は、第２流路１１１を通って第３チャンバー１０４へ移送される。
【００６３】
第１チャンバー１０２において、一定量が量り取られた洗浄液は、毛細管現象により第１流路１１０を満たし、その後、試料分析用基板１００を第１流路１１０内部の液体にかかる毛細管力よりも大きい遠心力をかけることができる回転数で回転させることで、その遠心力により第１流路１１０を通って第２チャンバー１０３へ移送される。このため、第２チャンバー１０３は、第１チャンバー１０２の第１部分１０２ｂの円弧より外側位置する部分の容積よりも大きい。
【００６４】
第３チャンバー１０４は、試料分析用基板１００を回転させ、その遠心力によって、第２流路１１１を通って第２チャンバー１０３から排出される液体を貯蔵する。このために、第３チャンバー１０４は、第２チャンバー１０３よりも回転軸１０１から遠くに位置している。
【００６５】
第２貯蔵チャンバー１０９は、第１チャンバー１０２に保持されていた洗浄液のうち、洗浄に使用されなかった分を貯める。第１チャンバー１０２と第２貯蔵チャンバー１０９とは、第５流路１１５によって接続されている。
【００６６】
第１チャンバー１０２、第２チャンバー１０３、第３チャンバー１０４、第１貯蔵チャンバー１０８、第２貯蔵チャンバー１０９および反応チャンバー１０７のそれぞれには少なくとも１つの空気孔１１８が設けられている。これにより、各チャンバー内が環境下の気圧に保たれ、毛管路およびサイフォン構造を用いることによって各流路が液体の移動・停止を制御し得る。また、第１貯蔵チャンバー１０８および反応チャンバー１０７には、検体溶液、反応溶液、洗浄液等などの液体を注入したり、排出するための開口１１９が設けられていてもよい。
【００６７】
空気孔１１８および開口１１９は、各チャンバーにおいて、上面であって、回転軸１０１に近接する側面側に配置されていることが好ましい。これにより、各チャンバーに液体が満たされた状態で試料分析用基板１００が回転しても、空気孔１１８および開口１１９が液体と接し、液体が、空気孔１１８および開口１１９から試料分析用基板１００の外部へ移動するのを抑制することができる。空気孔１１８および開口１１９は、各チャンバーの側面部分に設けてもよい。
【００６８】
また、各チャンバーの空間は、回転軸１０１側に突出した凸状部分を有しており、凸状部分に空気孔１１８および開口１１９が位置していることが好ましい。この構成により、各チャンバーにおける空気孔１１８および開口１１９の位置を半径方向においてできるだけ回転軸１０１に近づけることができる。よって、試料分析用基板１００が回転した状態において、空気孔１１８および開口１１９と接しないで、各チャンバーが保持し得る液体の量を増大させることができ、これらのチャンバーの空間のうち、液体の保持に利用できないデッドスペースを小さくすることができる。
【００６９】
次に図４を参照しながら各流路を説明する。第１流路１１０、第２流路１１１、第３流路１１２および第４流路１１４は、毛細管現象によって内部を液体で満たすことが可能である。具体的には、第１流路１１０、第２流路１１１、第３流路１１２および第４流路１１４は、それぞれ、毛細管現象により、第１チャンバー１０２、第２チャンバー１０３、反応チャンバー１０７および第１貯蔵チャンバー１０８に満たされた液体で内部を満たすことができる。つまり、第１流路１１０、第２流路１１１、第３流路１１２および第４流路１１４は、毛管路(capillary channel)あるいは毛細管(capillary tube)であることが好ましい。
【００７０】
例えば、第１流路１１０、第２流路１１１、第３流路１１２および第４流路１１４は、それぞれ流路が伸びる方向に垂直な断面において、０．１ｍｍ〜５ｍｍの幅および５０μｍ〜３００μｍの深さを有していてもよく、５０μｍ以上（好ましくは５０μｍ〜３００μｍ）の幅および０．１ｍｍ〜５ｍｍの深さを有していてもよい。これに対して、第５流路１１５および連結部１００ｅは、重力によって液体が移動可能な程度に大きな断面積を有している。
【００７１】
上述した流路が毛管路である場合、流路を規定する基板１００’の内面、ならびに、流路が接続しているチャンバーの接続部分近傍の内面は、親水処理が施されていてもよい。親水処理によって毛細管力が大きく働く。親水処理は、例えば、上述した内面に、非イオン系、カチオン系、アニオン系または両イオン系の界面活性剤を塗布したり、コロナ放電処理を行ったり、物理的な微細凹凸を設けるなどによって行うことができる（例えば、特開２００７−３３６１号公報を参照。）。
【００７２】
また、第１流路１１０、第２流路１１１および第３流路１１２はサイフォンの原理によって、液体の移動を制御し得る。このために、サイフォン構造として、第１流路１１０、第２流路１１１および第３流路１１２はそれぞれ第１屈曲部および第２屈曲部を有している。第１屈曲部は回転軸１０１と反対側に凸形状を有し、第２屈曲部は回転軸１０１側に凸形状を有する。第１屈曲部は、流路が接続する２つチャンバーのうち、回転軸１０１に近い側に位置するチャンバーと、第２屈曲部との間に位置している。
【００７３】
ここでいうサイフォンの原理とは、試料分析用基板１００の回転により液体にかかる遠心力と流路の毛細管力とのバランスで送液制御が行われる。具体的に、反応チャンバー１０７から第２チャンバー１０３に液体が移送され、さらに第３チャンバー１０４に液体が移送される例で説明する。
【００７４】
例えば、第２流路１１１がサイフォン構造を有しない毛管路である場合、試料分析用基板１００の回転による遠心力で、反応チャンバー１０７から第３流路１１２を介して第２チャンバー１０３へ移送される過程において、第２チャンバー１０３へ移送された液体は、第２流路１１１の毛細管力により第２流路１１１内に液体が満たされる。この状態で、試料分析用基板１００の回転が継続していると、液体は、第２チャンバー１０３中に保持されず、第３流路１１２を介して第３チャンバー１０４に移送されてしまう。ここでいう試料分析用基板１００の回転は、第２流路１１１の毛細管力よりも強い遠心力をかけることができる回転数である。
【００７５】
一方、第２流路１１１がサイフォン構造を有していれば、反応チャンバー１０７から第２チャンバー１０３へ移送された液体は、第２流路１１１の毛細管力により、第２流路１１１中に液体が引き込まれる。しかしながら、試料分析用基板１００の回転が継続して回転し、第２流路１１１の毛細管力よりも強い遠心力をかけることができる回転数で回転していれば、液体にかかる毛細管力よりも遠心力の方が強いため、第２流路１１１内全てを液体で満たされることはない。すなわち、第２流路１１１には、回転軸１０１に対して第２チャンバー１０３に存する液体の液面の距離と同じ高さまでしか液体が満たされない。そして、第２チャンバー１０３中の液体を第３チャンバー１０４へ移送したい場合には、試料分析用基板１００の回転を、第２流路１１１の毛細管力以下の遠心力をかけることができる回転数（回転停止も含む）にすることで、毛細管力により第２流路１１１内全てに液体が満たされる。その後、第２流路１１１の毛細管力よりも強い遠心力をかけることができる回転数で試料分析用基板１００を回転させると、第２チャンバー１０３内の液体を、第３チャンバー１０４へ移送させることができる。
【００７６】
したがって、上述の回転数で反応チャンバー１０７から第２チャンバー１０３に液体を移送し、そのまま第３チャンバー１０４に液体を移送することなく、一旦、第２チャンバー１０３に液体を保持したい場合には、第２流路１１１をサイフォン構造で構成することが好ましい。
【００７７】
第１流路１１０および第３流路１１２についても同様であるが、上述の液体制御が不要な場合であってもサイフォン構造を採用してもよい。
【００７８】
サイフォン構造を構成するには、回転軸１０１と、回転軸１０１から遠くに位置するチャンバーの最も回転軸に近い側面との距離をＲ１とし、回転軸１０１から、第１屈曲部の最も回転軸１０１から遠い側に位置する点までの距離をＲ２とした場合、Ｒ１＞Ｒ２（条件１）を満たすことが好ましい。
【００７９】
また、回転軸１０１に近くに位置するチャンバーに保持された液体が、遠心力によって、側面に偏って保持されている場合において、回転軸から液体の液面までの距離をＲ４とし、回転軸１０１から、第２屈曲部の最も回転軸１０１に近い側に位置する点までの距離をＲ３とした場合、Ｒ４＞Ｒ３（条件２）を満たすことが好ましい。
【００８０】
第１流路１１０、第２流路１１１および第３流路１１２について、距離Ｒ１〜Ｒ４をそれぞれ、距離１Ｒ１〜１Ｒ４、２Ｒ１〜２Ｒ４、３Ｒ１〜３Ｒ４とした場合、条件１、２は以下のように示される。
第１流路１１０
条件１：１Ｒ１＞１Ｒ２
条件２：１Ｒ４＞１Ｒ３
第２流路１１１
条件１：２Ｒ１＞２Ｒ２
条件２：２Ｒ４＞２Ｒ３
第３流路１１２
条件１：３Ｒ１＞３Ｒ２
条件２：３Ｒ４＞３Ｒ３
【００８１】
第２流路１１１が条件１、２を満たしていることによって、反応チャンバー１０７から反応液を第２チャンバー１０３へ遠心力によって移送させる場合に、第２チャンバー１０３へ移送された反応液がそのまま第３チャンバー１０４へ移送されるのを防止し得る。また、第１チャンバー１０２から洗浄液を第２チャンバー１０３へ遠心力によって移送させる場合に、第２チャンバー１０３へ移送された洗浄液がそのまま第３チャンバー１０４へ移送されるのを防止し得る。
【００８２】
なお、本実施形態では、前述の通り、第２流路１１１がサイフォン構造を有する毛管路である例を説明したが、第１流路１１０、第２流路１１１および第３流路１１２は、サイフォン構造を有さない毛管路または、重力を利用した流路であってもよい。
【００８３】
反応チャンバー１０７から第２チャンバー１０３を介して第３チャンバー１０４に液体を移送する過程において、第２流路１１１がサイフォン構造を有さない毛管路であって、第２チャンバー１０３に一旦、液体を保持するには、次のような構成であることが好ましい。まず、反応チャンバー１０７から第２チャンバー１０３へ液体を移送するにあたって、第２流路１１１中に液体が満たされた液体にかかる毛細管力以下の遠心力をかけることができる試料分析用基板１００の回転数（停止状態も含む）で行わなければならない。この場合、第３流路１１２は、重力を利用した流路であることが好ましい。また、第３流路１１２が重力を利用した流路であることから、反応チャンバー１０７の側面部分１０７ｂ（図３Ａに示す）は、試料分析用基板１００を所定の角度で保持した場合に、側面部分１０７ｂで液体を保持できるように側面部分１０７ｂを凹形状となるように形成することが好ましい。この場合、反応チャンバー１０７から第２チャンバー１０３へ液体を移送するには、側面部分１０７ｂの凹部に保持された液体が、重力により第３流路１１２を介して移動するように試料分析用基板１００の回転角度を変更することで行われる。
【００８４】
一方、反応チャンバー１０７から第２チャンバー１０３を介して第３チャンバー１０４に液体を移送する過程において、第２流路１１１が重力を利用した流路であって、第２チャンバー１０３に一旦、液体を保持する場合には、次のような構成であることが好ましい。第３流路１１２は、毛管路（サイフォン構造を含む）であっても重力を利用した流路のいずれでもよいが、第３流路１１２が重力を利用した流路である場合、第２チャンバー１０３の側面部分１０３ｂ（図３Ａに示す）は、試料分析用基板１００を所定の角度で保持した場合に、側面部分１０７ｂで液体を保持できるように側面部分１０７ｂを凹形状となるように形成することが好ましい。この場合、第２チャンバー１０３から第３チャンバー１０４へ液体を移送するには、側面部分１０３ｂの凹部に保持された液体が、重力により第２流路１１１を介して移動するように試料分析用基板１００の回転角度を変更することで行われる。
【００８５】
以上のとおり、第１流路１１０、第２流路１１１および第３流路１１２はの構成は、種々の方式を採用することができる。
【００８６】
本実施形態では、第１流路１１０および第３流路１１２もサイフォン構造を備えている。しかし、第１流路１１０および第３流路１１２はサイフォン構造を備えていなくてもよい。また、本実施形態では、第４流路１１４は、サイフォンを構成していないが、サイフォンを構成していてもよい。以下において詳細に説明するように、第１流路１１０、第２流路１１１および第３流路１１２におけるサイフォンの構造には、試料分析用基板１００の回転による遠心力に対してサイフォンの原理が働く。
【００８７】
（試料分析システム５０１の動作）
試料分析システム５０１の動作を説明する。図５は、試料分析システム５０１の動作を示すフローチャートである。以下の工程に先立ち、試料分析用基板１００を試料分析装置２００に装填し、試料分析用基板１００の原点を検出する。
【００８８】
［ステップＳ１］
まず、図６に示すように、洗浄液を試料分析用基板１００の第１貯蔵チャンバー１０８に導入する。また、反応チャンバー１０７に、磁性粒子固定化抗体３０５と、抗原３０６を含む検体と、標識抗体３０８を導入する。例えば、反応チャンバー１０７に磁性粒子固定化抗体３０５を含む液体が保持されており、試料分析用基板１００に設けられた図示しないチャンバーが抗原３０６および標識抗体３０８を含む液体をそれぞれ別々に保持しており、試料分析用基板１００の回転による遠心力でこれらが反応チャンバー１０７へ移送されてもよい。反応チャンバー１０７において、磁性粒子固定化抗体３０５と、抗原３０６を含む検体と、標識抗体３０８とを抗原抗体反応により、同時に反応させて複合体３１０を形成させる。この時点で第４流路１１４および第３流路１１２は、毛細管現象によって、それぞれ、洗浄液および複合体３１０を含む反応液で満たされている。
【００８９】
［ステップＳ２］
複合体３１０が生成した後、試料分析用基板１００を回転させ、複合体３１０を含む反応液を第２チャンバー１０３へ移動させる。この際、第３流路１１２は、毛細管現象によって、反応液で満たされている。このため、反応チャンバー１０７の複合体３１０を含む反応に、回転により第３流路１１２内の反応液にかかる毛細管力よりも強い遠心力が働くと、反応液は第２チャンバー１０３へ移送される。第２チャンバー１０３へ移送された反応液は、試料分析用基板１００が回転している状態では、続いて第３チャンバー１０４へ移送されることはない。前述したように第２流路１１１がサイフォンを構成しているため、遠心力に逆らって、液体が、第２流路１１１を回転軸１０１に向かう方向へ移動しないからである。
【００９０】
試料分析用基板１００の回転速度は、回転による遠心力が生じることにより、反応液等の液体が重力によって移動せず、各毛管路の毛細管力よりも強い遠心力をかけられるような速度が設定される。以下、遠心力を利用する回転には、この回転速度が設定される。
【００９１】
反応液の移動と同時に、洗浄液が第１貯蔵チャンバー１０８から第４流路１１４を通って、第１チャンバーの第１部分の底部１０２ａｂへ移送される。底部１０２ａｂの容量（空間の大きさ）および洗浄液の量によっては、洗浄液は、側部１０２ａａの一部を満たしてもよい。
【００９２】
反応液および洗浄液をそれぞれすべて第２チャンバー１０３および第１チャンバー１０２へ移送させた後、所定の角度で試料分析用基板１００を停止させる。図７に示すように、例えば、所定の角度とは、試料分析用基板１００において、第１チャンバー１０２の第１部分の底部１０２ａｂが下方に位置する角度Ａである。以下、分かりやすさのため、図７に示すように、回転軸１０１が重力方向から角度θで傾斜して保持される試料分析用基板１００において、回転軸１０１の鉛直方向を基準として、試料分析用基板１００の角度を示す。この時点で第２流路１１１は、毛細管現象によって、反応液で満たされている。角度Ａは、第１チャンバー１０２の第２部分１０２ａにある洗浄液が重力で第１部分１０２ｂへ移動しない角度範囲から選ばれる。
【００９３】
［ステップＳ３］
試料分析用基板１００を回転させる。回転にともない遠心力が発生し、第２チャンバー１０３内の反応液および磁性粒子３１１に働く。この遠心力は、図３Ａに示すように、液体及び複合体が第２チャンバー１０３の側面１０３ｂ側へ移動するように働く。遠心力が働く方向は、磁性粒子３１１が磁石１０６から受ける吸引力の方向と一致する。このため、複合体３１０は、強く側面１０３ｂに押し付けられる。
【００９４】
遠心力を受けた反応液は第２流路１１１から排出され、第３チャンバー１０４へ移送される。遠心力および磁石１０６の吸引力の和によって、磁性粒子３１１は側面１０３ｂに強く押し付けられ、捕捉される。このため、反応液のみが第２流路１１１から排出され、磁性粒子３１１は第２チャンバー１０３にとどまる。
【００９５】
この時、第１チャンバー１０２の第１部分１０２ｂの底部１０２ａｂに位置していた洗浄液は、遠心力によって底部１０２ａｂの回転軸１０１から遠くに位置する側面側に押し付けられるため、洗浄液は、実質的に第１部分１０２ｂ内にとどまっている。
【００９６】
図８に示すように、液体が第３チャンバー１０４へすべて移動した後、例えば、角度Ｂで試料分析用基板１００の回転を停止させる。これにより、反応液と磁性粒子３１１とが分離される。具体的には、反応液は、第３チャンバー１０４へ移動し、磁性粒子３１１は第２チャンバー１０３にとどまる。図８に示すように、試料分析用基板１００の回転が停止しても磁石１０６から受ける吸引力により、磁性粒子３１１は、側面１０３ｂに集まったままの状態を維持し得る。角度Ｂは角度Ａと同じであってもよいし、次のステップの角度Ｃと一致してもよい。この場合には、基板の回転の停止とともに第１チャンバー１０２の第２部分１０２ａにある洗浄液が重力で第１部分１０２ｂへ移動する。
【００９７】
［ステップＳ４（工程（ａ））］
図９に示すように、試料分析用基板１００を少し回転させ角度Ｃ（第１の角度）で停止させる。これにより、第１チャンバー１０２の第１部分１０２ｂが第２部分１０２ａよりも重力方向において下に位置し、第２部分１０２ａの洗浄液の一部が第１チャンバー１０２内において重力によって移し、第１部分１０２ｂの少なくとも一部を満たす。第１部分１０２ｂを確実に洗浄液で満たすよう、角度Ｃを中心として、時計回りおよび反時計回りに交互に数度程度回転させる、つまり揺動させてもよい。これにより図９に示すように、例えば、第１部分１０２ｂおよび第２部分１０２ａの側部１０２ａａが洗浄液で満たされる。第１部分１０２ｂが洗浄液で満たされると、第１流路１１０は毛細管現象により洗浄液を引き込む。すなわち、第１流路１１０は、毛細管現象によって、洗浄液で満たされている。角度Ｃは、重力によって洗浄液を第２部分１０２ａから第１部分１０２ｂへ移動させることができる角度であればよい。
【００９８】
［ステップＳ５（工程（ｂ））］
続いて、試料分析用基板１００を回転させる。図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、回転による遠心力が第１部分１０２ｂおよび第２部分１０２ａの側部１０２ａａにある洗浄液に働く。遠心力は、回転軸１０１から遠ざかるように洗浄液に働く。このため、図１０Ｃに示すように、第１部分１０２ｂに位置する洗浄液は、連結部分１０２ｃを通って第２部分１０２ａの側部１０２ａａへ移動する。第２部分１０２ａの側部１０２ａａにある洗浄液は、より回転軸から離れて位置する底部１０２ａｂへ移動する。その結果、回転軸１０１と、壁部分１００ｆの回転軸１０１に最も近い点１００ｅとを結ぶ線分を半径とする円弧ｃａと、第１部分１０２ｂの洗浄液の液面とが一致するように、第１部分１０２ｂに保持されていた洗浄液のうち、余分な量が第２部分１０２ａへ戻される。これによって、第１部分１０２ｂにおいて洗浄液の所定量が量り取られる。量り取られた洗浄液は、回転による遠心力によって、図１０Ｄに示すように第１流路１１０を介して第２チャンバー１０３へ移送される。
【００９９】
［ステップＳ６（工程（ｅ））］
洗浄液が第２チャンバー１０３へ移動したら、例えば、図１１に示すように、角度Ｄ（第３の角度）で試料分析用基板１００の回転を停止させる。これにより、第２チャンバー１０３に捕捉されていた磁性粒子３１１が洗浄液で洗浄される。また、第２チャンバー１０３の洗浄液の一部が毛細管現象によって第２流路１１１に移動する。
【０１００】
［ステップＳ７（工程（ｆ））］
試料分析用基板１００を回転させる。回転にともない遠心力が発生し、第２チャンバー１０３内の洗浄液が第２流路１１１を通って第３チャンバー１０４へ移送される。遠心力および磁石１０６の吸引力の和によって、磁性粒子３１１は側面１０３ｂに強く押し付けられ、捕捉される。このため、図１２に示すように、洗浄液のみが第２流路１１１から排出され、磁性粒子３１１は第２チャンバー１０３にとどまる。
【０１０１】
一方、第１チャンバー１０２中の洗浄液は、遠心力により、概ね第２部分１０２ａで保持された状態に保たれる。したがって、第１チャンバー１０２中の洗浄液から第２チャンバー１０３への移送は実質的に生じない。
【０１０２】
［ステップＳ８（工程（ｃ））］
実質的に、ステップＳ４と同じである。図１３に示すように、試料分析用基板１００を角度Ｅ（第２の角度）で停止させる。これにより、第１チャンバー１０２の第１部分１０２ｂが第２部分１０２ａよりも重力方向において下に位置し、第２部分１０２ａの洗浄液の一部が第１チャンバー１０２内において重力によって移し、第１部分１０２ｂの少なくとも一部を満たす。第１部分１０２ｂを確実に洗浄液で満たすよう、角度Ｅを中心として、時計回りおよび反時計回りに数度程度回転させる、つまり揺動させてもよい。これにより例えば、第１部分１０２ｂおよび第２部分１０２ａの側部１０２ａａ一部が洗浄液で満たされる。第１部分１０２ｂが洗浄液で満たされると、第１流路１１０は、毛細管現象により、洗浄液を引き込む。すなわち、第１流路１１０は、毛細管現象によって、洗浄液で満たされている。角度Ｅは、重力によって洗浄液を第２部分１０２ａから第１部分１０２ｂへ移動させることができる角度であればよい。角度Ｅは、角度Ｃとおなじであってもよい。第１チャンバー１０２において保持している洗浄液がステップＳ４のときより少なくなっているため、角度Ａを基準として角度Ｃより大きな角度で停止させてもよい。
【０１０３】
［ステップＳ９（工程（ｄ））］
続いて、試料分析用基板１００を回転させる。ステップＳ５で説明したように、回転による遠心力が第１部分１０２ｂおよび第２部分１０２ａの側部１０２ａａにある洗浄液に働く。このため、第１部分１０２ｂに位置する洗浄液は、連結部分１０２ｃを通って第２部分１０２ａの側部１０２ａａへ移動する。第２部分１０２ａの側部１０２ａａにある洗浄液は、より回転軸から離れて位置する底部１０２ａｂへ移動する。その結果、第１部分１０２ｂに保持されていた洗浄液のうち、余分な量が第２部分１０２ａへ戻される。これによって、第１部分１０２ｂにおいて洗浄液の所定量が量り取られる。また、第１部分１０２ｂに保持された洗浄液のうち、余分な量は第２部分１０２ａへ戻される。量り取られた洗浄液は、回転による遠心力によって、図１０Ｄに示すように、第１流路１１０を介して第２チャンバー１０３へ移送される。とともに、概ね所定量が量り取られた洗浄液は、第１流路１１０を介して第２チャンバー１０３へ移送される。
【０１０４】
［ステップＳ１０（工程（ｇ））］
洗浄液が第２チャンバー１０３へ移動したら、例えば、図１４に示すように、角度Ｆ（第４の角度）で試料分析用基板１００の回転を停止させる。これにより、第２チャンバー１０３に捕捉されていた磁性粒子３１１が再度洗浄液で洗浄される。また、第２チャンバー１０３の洗浄液の一部が毛細管現象によって第２流路１１１に移動する。
【０１０５】
［ステップＳ１１（工程（ｈ））］
試料分析用基板１００を回転させる。回転にともない遠心力が発生し、第２チャンバー１０３内の洗浄液が第２流路１１１を通って第３チャンバー１０４へ移送される。遠心力および磁石１０６の吸引力の和によって、磁性粒子３１１は側面１０３ｂに強く押し付けられ、捕捉される。このため、図１５に示すように、洗浄液のみが第２流路１１１から排出され、磁性粒子３１１は第２チャンバー１０３にとどまる。
【０１０６】
この時、第１チャンバー１０２の第１部分１０２ｂの底部１０２ａｂに位置していた洗浄液は、遠心力によって底部１０２ａｂの回転軸１０１から遠くに位置する側面側に押し付けられるため、洗浄液は、実質的に第１部分１０２ｂ内にとどまっている。
【０１０７】
［ステップＳ１２］
図１６に示すように、洗浄液が第３チャンバー１０４へすべて移動した後、例えば、角度Ｇで試料分析用基板１００の回転を停止させる。角度Ｇは、第１チャンバー１０２に残っている洗浄液が重力によって、第５流路１１５を通って第２貯蔵チャンバー１０９へ移動し得る角度が選択される。
【０１０８】
以上の工程によって、Ｂ／Ｆ分離、具体的には、磁性粒子３１１と種々の未反応物とが分離される。
【０１０９】
その後、光学測定ユニット２０７を用いて、磁性粒子３１１に含まれる複合体３１０に結合した標識抗体３０８の標識物質３０７に応じた色素、発光、蛍光等のシグナルを検出する。これにより、抗原３０６の検出、抗原３０６の濃度の定量等を行うことができる。
【０１１０】
このように本実施形態の試料分析用基板、試料分析装置及び試料分析システムによれば、同じチャンバーに、液体を複数回に分けて、導入することができる。このため、試料分析用基板を用いてＢ／Ｆ分離をする場合、十分な洗浄を行うことができる。また、この動作は、試料分析用基板の回転および停止の制御と、停止時の角度の制御によって、実現し得る。このため、大型の分析機器を用いたり、操作者が手動で操作することなく、Ｂ／Ｆ分離を含む複雑な反応ステップを介して検体中の成分の分析が行われる分析法に好適に適用可能である。
【０１１１】
なお、上記実施形態では、Ｂ／Ｆ分離の洗浄の例を説明したが、本実施形態の試料分析用基板、試料分析装置及び試料分析システムは、洗浄液以外の溶液を、上述したように複数回に分けて同じチャンバーへ導入する種々の試料分析方法へ適用可能である。また、上記実施形態では、液体のチャンバーへの導入を続けて行っているが、試料分析用基板の回転および停止の制御と、停止時の角度の制御を適切に行うことにより、間に他の工程を含めることも可能である。
【０１１２】
また、上記実施形態では２回洗浄を行っているが、必要に応じて３回以上行ってもよい。
【０１１３】
また、上記実施形態では、磁性粒子を用いて試料の分析を行う例を説明したが、本開示の試料分析用基板、試料分析装置、試料分析システムおよび試料分析システム用プログラムは、磁性粒子を用いた試料の分析に限られない。例えば、１次抗体が固定化される対象は、磁性粒子ではなく、チャンバー内の壁面であってもよい。
【０１１４】
具体的には、チャンバーがポリスチレンやポリカーボネートといった素材で構成されている場合、チャンバー内の壁面に物理吸着により１次抗体を固定させることができる。このため、チャンバー内で抗原や標識抗体とのサンドイッチ型の結合反応を行わせることができる。また、チャンバー内の壁面に１次抗体と結合可能な官能基（例えば、アミノ基やカルボキシル基）を有し、化学結合により１次抗体を固定化させることができる。これにより、チャンバー内で抗原や標識抗体とのサンドイッチ型の結合反応を行わせることができる。また、チャンバー内の壁面に金属基板を設け、ＳＡＭを用いて１次抗体を金属基板に結合させることにより、１次抗体を固定させることができる。これにより、チャンバー内で抗原や標識抗体とのサンドイッチ型の結合反応を行わせることができる。
【０１１５】
一次抗体をチャンバーの壁面に物理吸着や化学結合で固定させる形態は、例えば、色素、化学発光または蛍光のシグナルを検出する測定系に使用することができる。一方、一次抗体を金属基板に固定させる形態は、シグナルとして、主に電気化学的シグナル（例えば、電流）、電気化学発光のシグナルを検出する測定系に使用することができる。
【０１１６】
これらの場合、図３に示した磁石１０６は不要である。また、複合体３１０形成の反応場は反応チャンバー１０７ではなく、第３チャンバー１０４である。したがって、一次抗体は、第３チャンバー１０４の壁面に固定される。また、本開示の試料分析用基板、試料分析装置、試料分析システムおよび試料分析システム用プログラムは、非競合法（サンドイッチイムノアッセイ法）だけでなく、競合法、ハイブリダイゼーションによる遺伝子検出法にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本願に開示された試料分析用基板、試料分析装置、試料分析システムおよび試料分析システム用プログラムは、種々の反応を利用した検体中の特定成分の分析に適用可能である。
【符号の説明】
【０１１８】
１００    試料分析用基板
１００’  基板
１００ａ  ベース基板
１００ｂ  カバー基板
１００ｄ  壁部分
１０１    回転軸
１０２    第１チャンバー
１０２ａ  第２部分
１０２ａａ側部
１０２ａｂ底部
１０２ｂ  第１部分
１０２ｃ  連結部分
１０３    第２チャンバー
１０３ｂ  側面
１０４    第３チャンバー
１０６    磁石
１０７    反応チャンバー
１０８    第１貯蔵チャンバー
１０９    第２貯蔵チャンバー
１１０    第１流路
１１１    第２流路
１１２    第３流路
１１４    第４流路
１１５    第５流路
１１８    空気孔
１１９    開口
２００    試料分析装置
２０１    モータ
２０１ａ  ターンテーブル
２０３    原点検出器
２０４    回転角度検出回路
２０５    制御回路
２０６    駆動回路
２０７    光学測定ユニット
３０２    磁性粒子
３０４    一次抗体
３０５    磁性粒子固定化抗体
３０６    抗原
３０７    標識物質
３０８    標識抗体
３１０    複合体
５０１    試料分析システム
【図１】
0006588908.tif 000002
【図２Ａ】
0006588908.tif 000003
【図２Ｂ】
0006588908.tif 000004
【図３Ａ】
0006588908.tif 000005
【図３Ｂ】
0006588908.tif 000006
【図３Ｃ】
0006588908.tif 000007
【図４】
0006588908.tif 000008
【図５】
0006588908.tif 000009
【図６】
0006588908.tif 000010
【図７】
0006588908.tif 000011
【図８】
0006588908.tif 000012
【図９】
0006588908.tif 000013
【図１０Ａ】
0006588908.tif 000014
【図１０Ｂ】
0006588908.tif 000015
【図１０Ｃ】
0006588908.tif 000016
【図１０Ｄ】
0006588908.tif 000017
【図１１】
0006588908.tif 000018
【図１２】
0006588908.tif 000019
【図１３】
0006588908.tif 000020
【図１４】
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【図１５】
0006588908.tif 000022
【図１６】
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