(57)【要約】【課題】分析すべき試料液を希釈する希釈液を計量し、移送するための回転分析デバイスを提供する。【解決手段】回転分析デバイスに所定容量の試料液と希釈液を受容部に供給する計量方法であって、前記所定容量より大きな容量の希釈液を希釈計量部２０４に注入し過剰な希釈液を収納する溢流部２０３と、所定量の試料液を貯留する試料液貯留部２０１と、希釈液計量部２０４にて計量された希釈液と所定量の試料液とをそれぞれ毛細菅流路を介して混合する受容部２０２とを備え、回転させて発生する遠心力により試料液と希釈液をそれぞれの毛細菅流路２０６、２０７を介して受容部２０２にて混合する【選択図】図２
2008064701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析すべき試料液と希釈液を混合して分析する回転分析デバイスにおいて、
検査すべき所定量の試料液を収容するための試料液貯留部と、
前記希釈液を計量し収納する希釈液計量部と、
前記希釈液計量部から溢流する希釈液を収納する溢流室と、
前記希釈液計量部にて計量された希釈液と前記所定量の試料液とを混合する受容部と、
前記希釈液計量部からの希釈液を前記受容部に導入する前記希釈液計量部と前記受容部とを連結する第１の毛細菅流路と、
前記試料液貯留部からの試料液を前記受容部に導入する前記試料液貯留部と前記受容部とを連結する第２の毛細菅流路と、
を備え、
外部から希釈液を注入する導管先端部を溢流部を通し希釈液計量部まで導入するための溢流部と希釈液計量部とを連結する第１の連結穴と、
前記希釈液計量部から前記溢流部へ溢流する希釈液の通路となる前記溢流部と希釈液計量部とを連結する第２の連結穴を有し、
回転させて発生する遠心力により前記所定量の試料液と前記計量された希釈液を前記第１の毛細菅流路と第２の毛細菅流路を介して前記受容部にて混合することを特徴とする回転分析デバイス。
【請求項２】
前記溢流部は、溢流部を半径方向の内側と外側に２分割する壁を有し、当該壁の一部に２分割された溢流部を連結する第３の毛細管流路を有することを特徴とする請求項１に記載の回転分析デバイス。
【請求項３】
前記第３の毛細管流路は、前記第１の毛細管流路より毛細管力が小さいことを特徴とする請求項２に記載の回転分析デバイス。
【請求項４】
前記溢流部と前記希釈液計量部とを連結する前記第１の連結穴と第２の連結穴の溢流側の口径（ｒ１）が前記希釈液計量部側の口径（ｒ２）より大きいことを特徴とする請求項１に記載の回転分析デバイス。
【請求項５】
請求項１において、前記受容部に連結される当初半径方向内側へ向かって空気穴と繋がり、当該空気穴と前記混合液を検査する検査部とを毛細菅流路で連結し、当該毛細菅流路の途中から次の空気穴と連結して略Ｙ字形状の毛細菅流路を形成し当該略Ｙ字形状部で混合液を計量することを特徴とする回転分析デバイス。
【請求項６】
前記略Ｙ字形状部は、前記空気穴２個と混合液を検査する試薬を収納した検査部との間の毛細菅流路で形成されることを特徴とする請求項５に記載の回転分析デバイス。
【請求項７】
前記第１の連結穴と第２の連結穴に内在する希釈液と接触壁面との接触角をθ１、当該連結穴との傾斜角をθ２とするとき、θ２＞（９０°―θ１）なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の回転分析デバイス。
【請求項８】
前記回転分析デバイスは、円形基板上の回転中心の周辺に複数の所定の形状の凹部と、
前記凹部に搭載する該凹部の形状と略一致するパネルと、
を備え、
前記パネルは、前記試料液貯留部と前記希釈液計量部と前記溢流室と前記受容部と前記第１の毛細菅流路と第２の毛細菅流路と前記第１の連結穴と第２の連結穴とを有することを特徴とする請求項１に記載の回転分析デバイス。
【請求項９】
回転分析デバイスに所定容量の試料液と希釈液を受容部に供給する計量方法であって、
前記所定容量より大きな容量の希釈液を希釈計量部に注入し過剰な希釈液を溢流部に収納して希釈液を計量する工程、
所定量の試料液を試料液貯留部に貯留する工程、
前記希釈液計量部にて計量された希釈液と前記所定量の試料液とをそれぞれ毛細菅流路を介して受容部において混合する工程、
とを備え、
前記混合する工程は、回転して発生する遠心力が前記毛細菅流路に生じる毛細菅力よりも大きいことを特徴とする計量方法。
【請求項１０】
前記溢流部は、溢流部を半径方向の内側と外側に２分割する壁を有し、当該壁の一部に２分割された溢流部を連結する毛細管流路を有することを特徴とする請求項９に記載の計量方法。
【請求項１１】
回転分析デバイスに所定容量の試料液と希釈液を受容部に供給し当該受容部より検査部に移送して前記試料液を検査する検査方法であって、
前記所定容量より大きな容量の希釈液を希釈計量部に注入し過剰な希釈液を溢流部に収納する工程、
所定量の試料液を試料液貯留部に貯留する工程、
前記希釈液計量部にて計量された希釈液と前記所定量の試料液とをそれぞれ第１と第２の毛細菅流路を介して受容部において混合する工程、
当該受容部より混合液を試薬が収納された前記検査部に移送する工程、
とを備え、
前記混合する工程は、回転して発生する遠心力が前記第１と第２の毛細菅流路に生じる毛細菅力よりも大きく、
前記移送工程は、回転分析デバイスの回転を停止後、該回転分析デバイスを６時の短針の方向から前記検査部の位置が前記受容部に対し下側に位置するように９０度回動して、前記混合液を前記受容部に繋がる毛細菅流路に毛細菅力にて移動し、次に回転して発生する遠心力により当該混合液を前記検査部へ移送することを特徴とする検査方法。
【請求項１２】
前記検査部へ移送される混合液は、前記受容部と前記検査部との間で形成される略Ｙ字形状部の毛細菅流路にて計量されることを特徴とする請求項１１に記載の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料液を採取して試料液を希釈液で希釈・混合し、その希釈された試料液を定量分配して、検査部で検査するための回転分析装置及び計量方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、試料液を内部に収集した分析用パネルを用い、この分析用パネルを軸心周りに回転させながら、分析装置の光学スキャン技術を用いて、試料液の特性を分析する分析装置が実用化されている。
【０００３】
近年、試料液の少量化、装置の小型化、短時間測定、多項目同時測定など、市場からの要求も多く、血液等の試料液を希釈液で希釈し、定量分配した希釈試料液をいろいろな分析試薬と反応させ、その混合物を検出し、短時間で各種病気の進行度合いを検査できるより高精度の分析装置が望まれている。
【０００４】
図２２は、従来の試料液を計量するための計量キャピラリーアレイの構成を示したものである。計量キャピラリーアレイは、回転するプラットホーム上に回転中心から１ｃｍから２０ｃｍのところに配置される試料液の注入口２２０１と、注入口に接続される計量キャピラリー２２０２と流出キャピラリー２２０３と、計量キャピラリー２２０２に接続される流体チャンバー２２０４と流出キャピラリー２２０３に接続される流出チャンバー２２０５、さらに流体チャンバー２２０４と保持チャンバー２２０７を接続するキャピラリー２２０６とで構成され、さらに読み取りチャンバー２２１０と保持チャンバー２２０７がキャピラリー２２０６で接続され、そのキャピラリー２２０６の中間に捨てバルブ２２１３とチャンネル２２０９が配置される構成をとっている。（例えば、特許文献１参照）
このような、計量キャピラリーアレイを用いた計量動作としては、不正確な量の試料液が、注入口２２０１に注入される。注入した際に、試料液は、計量キャピラリー２２０２および流出キャピラリー２２０３の中にも運ばれる。試料液は、計量キャピラリー２２０２と流体チャンバー２２０４の間、および流出キャピラリー２２０３と流出チャンバー２２０５の間の接合点にある毛管接合点に達するまで、計量キャピラリー２２０２および流出キャピラリー２２０３を通って０回転速度で流れる。計量キャピラリー２２０２は、注入口２２０１と、流体チャンバー２２０４での毛管接合点の間で試料液の正確な量が計量される。計量キャピラリー２２０２と流出キャピラリー２２０３の０回転速度での充填の後、計量キャピラリーを含むプラットホームは、１００―４００ｒｐｍの範囲の第１の回転速度ｆ1で高速回転される。試料液は、流出キャピラリー２２０３を通って流出チャンバー２２０５に流れ込み、回転速度ｆ1では計量キャピラリー２２０２から流体チャンバー２２０４に流れ込まない。プラットホームは、計量キャピラリー２２０２の中に入れられている流体を除き、すべての過剰流体が注入口２２０１から流出チャンバー２２０５の中に排出されるまで高速回転される。
【０００５】
第１の回転速度ｆ1より大きい第２の回転速度ｆ2では、計量キャピラリー２２０２に入れられている正確な量の試料液が、流体チャンバー２２０４に送達される。捨てバルブ２２１３を解放すると、読取りチャンバー２２１０に流れ込むことで、正確に計量された試料液を読み取りチャンバーに移送することができる。
【０００６】
また、図２３に示すように大型流体室２３０１と、大型流体室２３０１に連結されると共に大型流体室２３０１に対して半径方向外方に配置された計量室２３０２と、計量室２３０２に連結された溢流室２３０３と、計量室２３０２に対して半径方向外方に配置された受容室２３０４と、計量室２３０２から受容室２３０４に液体を供給するための毛細管連結手段２３０５とを有する回転分析デバイスがあり、毛細管連結手段２３０５は毛細管構造を有するサイフォン２３０６を含み、サイフォン２３０６の肘状屈曲部分が、回転分析デバイスの中心から、計量室２３０２の半径方向再内方点と実質的に同じ距離になるように位置付けられることで、回転分析デバイスの回転中は毛細管力が遠心力に比べて小さいため、液体／空気の界面は回転分析デバイスの軸線と同じ軸線を有し、且つ回転分析デバイスの中心から計量室２３０２の半径方向再内方点までの距離に等しい長さの半径を持つ回転円筒体の形状と合致して計量室２３０２は充填され、過剰な液は溢流室２３０３に流れ込む。回転分析デバイスを止めると、計量室２３０２内に充填された液が、毛細管力で毛細管連結手段２３０５に流入し、再度回転させることでサイフォン２３０６が始動し、計量室２３０２内に存在する液は受容室２３０４に排出される（特許文献２）。
【特許文献１】国際公開第９８／５３３１１号パンフレット
【特許文献２】国際公開第９１／１８６５６号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記に示すような従来の構成では、特許文献１の場合は、毛細管力を利用して計量キャピラリーで計量するプロセスと、計量キャピラリーから流出チャンバーに移送されない第１の回転数で、過剰溶液を流出キャピラリーから流出チャンバーに移送するプロセスと、第１の回転数より高い第２の回転数で、計量キャピラリーから流体キャピラリーに溶液を流出チャンバーに移送するプロセスとの３つ以上の異なる回転数を用いたプロセスを必要とすることから、回転を制御が難しく、プロセス時間が長くなるといた問題がある。
【０００８】
また、特許文献２の場合は、試料液を計量する場合に試料供給室にいったん試料を注入し、その後、試料供給室以外の場所で計量をしているため、大容量（数10μＬ以上）の試料や、希釈液、試薬液等を扱う場合に、複数の計量室を配置することによって移送工程が増加し、マイクロチャネル配置エリアの拡大によってマイクロデバイスの小型化（低面積化）/簡素化が難しくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
従来の課題を解決するために、本発明の回転分析デバイスは、分析すべき試料液と希釈液を混合して分析する回転分析デバイスにおいて、検査すべき所定量の試料液を収容するための試料液貯留部と、前記希釈液を計量し収納する希釈液計量部と、前記希釈液計量部から溢流する希釈液を収納する溢流室と、前記希釈液計量部にて計量された希釈液と前記所定量の試料液とを混合する受容部と、前記希釈液計量部からの希釈液を前記受容部に導入する前記希釈液計量部と前記受容部とを連結する第１の毛細菅流路と、前記試料液貯留部からの試料液を前記受容部に導入する前記試料液貯留部と前記受容部とを連結する第２の毛細菅流路と、を備え、外部から希釈液を注入する導管先端部を溢流部を通し希釈液計量部まで導入するための溢流部と希釈液計量部とを連結する第１の連結穴と、前記希釈液計量部から前記溢流部へ溢流する希釈液の通路となる前記溢流部と希釈液計量部とを連結する第２の連結穴を有し、回転させて発生する遠心力により前記所定量の試料液と前記計量された希釈液を前記第１の毛細菅流路と第２の毛細菅流路を介して前記受容部にて混合することを特徴としたものである。
【００１０】
また、本発明の計量方法は、回転分析デバイスに所定容量の試料液と希釈液を受容部に供給する計量方法であって、前記所定容量より大きな容量の希釈液を希釈計量部に注入し過剰な希釈液を溢流部に収納して希釈液を計量する工程、所定量の試料液を試料液貯留部に貯留する工程、前記希釈液計量部にて計量された希釈液と前記所定量の試料液とをそれぞれ毛細菅流路を介して受容部において混合する工程、とを備え、前記混合する工程は、回転して発生する遠心力が前記毛細菅流路に生じる毛細菅力よりも大きいことを特徴としたものである。
【００１１】
また、本発明の検査方法は、回転分析デバイスに所定容量の試料液と希釈液を受容部に供給し当該受容部より検査部に移送して前記試料液を検査する検査方法であって、前記所定容量より大きな容量の希釈液を希釈計量部に注入し過剰な希釈液を溢流部に収納する工程、
所定量の試料液を試料液貯留部に貯留する工程、前記希釈液計量部にて計量された希釈液と前記所定量の試料液とをそれぞれ第１と第２の毛細菅流路を介して受容部において混合する工程、当該受容部より混合液を試薬が収納された前記検査部に移送する工程、とを備え、前記混合する工程は、回転して発生する遠心力が前記第１と第２の毛細菅流路に生じる毛細菅力よりも大きく、前記移送工程は、回転分析デバイスの回転を停止後、該回転分析デバイスを６時の短針の方向から前記検査部の位置が前記受容部に対し下側に位置するように９０度回動して、前記混合液を前記受容部に繋がる毛細菅流路に毛細菅力にて移動し、次に回転して発生する遠心力により当該混合液を前記検査部へ移送することを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の回転分析デバイス及び計量方法及び検査方法によれば、回転遠心移送手段によって希釈液の計量及び移送を同時に行うことができ、回転分析デバイスの小型化やプロセスの簡素化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の回転分析デバイス及び計量方法及び検査方法についてその実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の実施例１における回転分析デバイス１０１の構成を示す模式図である。また、図２は、実施例１における流路と貯留部と検査部で構成されるマイクロチャネル１０４が形成されたパネル１０３の正面図である。
【００１５】
図１において、本発明の回転分析デバイス１０１は、円形の基板の表面にバランスよく形成された複数の凹部１０６を有する円形基板１０２と、その凹部１０６に、凹部１０６の形状と略一致するように形成されたパネル１０３を配置して構成される。パネル１０３は、その内部に形成される複数の流路と複数の貯留部と検査部と空気孔などから形成されるマイクロチャネル１０４によって構成されている。パネル１０３に形成されるマイクロチャネル１０４は、射出成形により作製された複数の基板を貼り合せることにより形成されている。回転分析デバイス１０１では、このような構成をとることによって、分析するための試料液を後述する試料液の貯留部に導入し、その試料液を希釈するための希釈液をパネル１０３に形成されたマイクロチャネル１０４の所定の場所に注入する。そして、回転分析デバイス１０１を、回転中心１０５を軸に回転させ、その回転により発生する遠心力を利用して試料液と希釈液を流体移動し試料液と希釈液の混合及び混合液の検査を行う。
【００１６】
本発明では、マイクロチャネル１０４の検査部に透過光を照射して、検査すべき試料液と希釈液の混合液を試薬と反応させ、その反応状態を光学的に分析する。測定時には、マイクロチャネル１０４に試料液と試料液の混合液が、検査部に充填され、同時に検査部に配置された試薬との反応の割合で吸光度が変化するため、光源部からマイクロチャネル１０４の検査部に透過光を照射し、受光部にてその透過光の光量を測定することで、反応溶液を透過した光量の変化を測定することができるため、試料液の特性を分析することができる。
【００１７】
以下に、回転分析デバイス１０１に配置されるパネル１０３の構成について詳細に説明するが、説明の簡単のために、回転分析デバイスにパネルが1個搭載されている状態、即ち、パネルを回転分析デバイスとして説明する。パネル１０３が複数個搭載されている場合も同様な計量、検査過程を行い、試料液の特性を分析することができる。
【００１８】
本発明におけるパネル１０３は複数の射出成型された基板で構成されており、具体的には図３（a）に示すように、５枚の基板３０１、３０２、３０３、３０４、３０５で構成されている。それぞれの基板３０１〜基板３０５の厚みは、１ｍｍ〜７ｍｍで形成しているが、特に制限は無く、マイクロチャネル１０４を形成可能な厚みであればよい。基板３０１〜基板３０５の形状についても特に限定する必要が無く、用途目的に応じた形状、例えば、シート状、板状、その他複雑な形状の成形物などの形状が可能である。
【００１９】
本発明では基板３０１〜基板３０５の材料として、易成形性、高生産性、低価格の面からプラスチックを使用しているが、ガラス、シリコンウェハー、金属、セラミックなど接合できる材料であれば特に制限はない。
【００２０】
本発明ではマイクロチャネル１０４を有する基板３０１〜基板３０５には、マイクロチャネル１０４内の粘性抵抗を減らし流体移動をしやすくするために壁面の一部或いは全ての壁面に親水性処理を行っているが、ガラス等の親水性材料を用いたり、成形時に界面活性剤、親水性ポリマー、シリカゲルの如き親性粉末などの親水化剤を添加させて材料表面に親水性を付与させたりしてもかまわない。親水性処理方法としては、プラズマ、コロナ、オゾン、フッ素等の活性ガスを用いた表面処理方法や界面活性剤による表面処理が挙げられる。ここで、親水性とは水との接触角が９０度未満のことをいい、より好ましくは接触角４０度未満である。
【００２１】
本発明では、接着剤を用いて基板３０１〜基板３０５を接合しているが、使用する材料に応じて溶融接合や陽極接合やレーザー接合などの接合方法で接合してもかまわない。
【００２２】
次に上記で説明した本発明の第１の実施例における回転分析デバイス１０１のマイクロチャネル１０４の構成および試料液と希釈液の注入及び移送プロセスについて説明する。
【００２３】
図２に示すように、マイクロチャネル１０４は、回転分析デバイス１０１にパネルを設置した際に、回転中心１０５の近傍にくるように配置された試料液を貯留するための試料液貯留部２０１と、希釈液を計量し収容するための希釈液計量部２０４と、溢流した希釈液を収容するための溢流部２０３と、試料液と希釈液を混合し、受容するための受容部２０２とで構成されている。
【００２４】
溢流部２０３には、希釈液を注入するための注入口２０８と管路２０９と空気孔２１０が配置され、さらに溢流部２０３を２分割し、基板３０１と基板３０２の間で液体の通路となるように形成された壁２０５が配置される。壁２０５によって２分割された溢流部２０３の容量は、内周側の容量の方が外周側の容量より小さくなるように配置されている。また受容部２０２にも空気を排出するための気孔２１１が受容部２０２の半径方向内側に配置されている。試料液貯留部２０１と受容部２０２は、試料液貯留部２０１の半径方向外側の端部から受容部２０２の半径方向内側の壁面に接合部を持つように連結された毛細管２０６によって接続されている。また、希釈液計量部２０４と混合部２０２は、希釈液計量部２０４の半径方向外側の壁面から受容部２０２の半径方向内側の壁面に接合部を持つように連結された毛細管２０７によって接続されている。
【００２５】
図３（ａ）から図３（ｅ）に、図２で示したａ−ａ断面、ｂ−ｂ断面、ｃ−ｃ断面、ｄ−ｄ断面、ｅ−ｅ断面の概略図を示す。図３（ｂ）、図３（ｄ）に示すように、希釈液計量部２０４と基板３０３を介して平行に配置された溢流部２０３は、希釈液計量部２０４と溢流部２０３の半径方向内側の壁面側で連結される連結孔２１２、３０６で接続されている。
【００２６】
連結孔２１２、３０６は、希釈液計量部２０４と溢流部２０３を連結しており、希釈液の移動が可能となっている。本実施例では、一方の連結孔３０６は、外部からピペット等により希釈液を注入するため連結孔３０６として使用され、もう一方の連結孔２１２は、希釈液計量部２０４から溢れた希釈液の通路として使用される。ここで、連結孔３０６は、希釈液を注入する目的で使用されるが、希釈液計量部２０４から溢れた希釈液の通路として使用されてもよい。
【００２７】
また、これらの連結孔２１２、３０６は、連結孔２１２、２０６と溢流部２０３の連結部の口径ｒ２と、連結孔２１２、２０６と希釈液計量部２０４の連結部の口径ｒ１の関係が、ｒ２＞ｒ１となるように成型されており、連結孔３０６、２１２に存在する希釈液が毛細管力により希釈液計量部２０４に移送されやすく、溢流部２０３には移送されにくい構造となっている。
【００２８】
図４に、連結孔２１２、３０６の概略図と連結孔２１２、３０６に存在する希釈液４０３の状態図を示す。毛細管力は、一般的に細管の口径が２．５ｍｍ以下である場合に影響力が大きくなると言われており、壁面と液体のなす接触角θ１と気液界面の間に働く表面張力の間のバランスを保とうとする力によって管路内の液体が移動する力である。例えば、図４（a）のように、壁面と液体のなす接触角θ１が、９０度未満である場合は、毛細管力は矢印４０１の方向に働く。この場合、連結孔２１２、３０６に存在する希釈液４０３は、毛細管力の影響により溢流部２０３側に移動しやすくなるため、溢流部２０３の希釈液４０３の移動と同時に希釈液計量部２０４の希釈液４０３も移動してしまう可能性があり、定量性が悪くなる。そこで、図４（b）に示すように、希釈液４０３と接触壁面との接触角θ１を大きくなるように傾斜させることによって、毛細管力が矢印４０２の方向に働くようになり、溢流部２０３の希釈液４０３が移動する際に、希釈液４０３は連結孔２１２、３０６のところで分断されやすくなり、希釈液計量部２０４の希釈液４０３は、溢流部２０３に移動しにくくなることから、定量性は保たれる。
【００２９】
具体的には、図４（ｂ）に示すように連結孔２１２、３０６壁面と希釈液４０３のなす接触角θ１と連結孔２１２、３０６のテーパー角θ２の関係が、 θ２＞（９０°―θ１）となるように、連結孔２１２、３０６にテーパー角θ２を設けるようにすればよい。例えば、連結孔２１２、３０６の寸法が、ｒ２＝２ｍｍ、ｈ＝１ｍｍ、希釈液４０３と壁面の接触角θ１＝６０°である場合、テーパー角θ２＞３０°となるように、ｒ１＜０．９ｍｍとして連結孔２１２、３０６を成型する。このような構成にすることによって、連結孔２１２、３０６には矢印４０２方向、つまり溢流部２０３から希釈液計量部２０４の方向に毛細管力が働くようになり、溢流部２０３の希釈液４０３を遠心力によって半径方向外側に移送する際に、溢流部２０３と連結孔２１２、３０６の連結部で希釈液が分断され易くなる。
【００３０】
次に、希釈液４０３の注入プロセスを示す。図５〜図８は希釈液４０３の注入状態を模式的に示した図である。まず図５に示すように希釈液４０３は、希釈液４０３の入ったピペット５０１で注入される。その際に、ピペット導管部５０２の口径は、パネル１０３に形成された連結孔３０６、２１２の口径ｒ１及びｒ２よりも小さく、ピペット導管部５０２の先端が、希釈液計量部２０４の内部まで到達するようになっている。
【００３１】
次に、図６に示すように、ピペット５０１から注入された希釈液４０３は、希釈液計量部２０４に注入され満たされる。その際に、希釈液計量部２０４に注入された希釈液４０３は、希釈液計量部２０４と受容部２０２を結ぶ毛細管２０７にも毛細管力により注入される。しかしながら、毛細管２０７と受容部２０２の連結部で希釈液は停止する。これは、毛細管２０７の口径より受容部２０２の口径が大きい構造をとることにより、毛細管力によって注入された毛細管２０７の希釈液４０３が毛細管２０７と受容部２０２の連結部で、受容部２０２のすべての壁面に触れることができないことにより、毛細管力が停止してしまうためである。
【００３２】
次に、図７に示すように希釈液計量部２０４が満たされると、希釈液計量部２０４と溢流部２０３を連結する連結孔２１２、３０６を通って、希釈液４０３が溢流部２０３へと溢れ出す。さらに、続けてピペット５０１から希釈液４０３が注入されると、溢流部２０３に入ってきた希釈液４０３は溢流部２０３を分割する壁２０５の付近まで達するまで注入される。希釈液４０３の注入は、壁２０５に達したときに注入を完了する。
【００３３】
但し、溢流部希釈液４０３は、２０３と連結孔２１２、３０６を満たしていればよく、壁２０５まで達していなくてもよい。これは、希釈に必要な希釈液４０３は、連結部２１２、３０６、希釈液定量部２０４、毛細管２０７に注入された量で定量されており、溢流部２０３に注入されている希釈液４０３は、希釈液保存の際に希釈液計量部２０４の壁面に浸透したり、蒸発したりした希釈液４０３を補充するために利用できれば良いため、希釈液４０３を注入後に壁面に浸透する希釈液の量と、蒸発する希釈液の量を補充できるだけの量を満たしていればよいためである。具体的には、希釈液４０３の定量された必要量が５０μｌの場合には、溢流部２０３には、必要量の１０％以上である１０μｌ以上の希釈液が注入されていればよい。
【００３４】
希釈液４０３の注入完了後には、ピペット注入口２０８はシール、或いはキャップなどで閉鎖する。このような状態にすることによって、希釈液４０３は、長期保存中に壁面に浸透したり、気体中に蒸発したりしたとしても、溢流部２０３に溢れた希釈液で補充が可能となり、希釈液４０３は希釈液計量部２０４と連結孔２１２、３０６と毛細管２０７で定量された状態で長期保存か可能となる。
【００３５】
次に、試料液９０１の導入及び計量方法について説明する。図９〜図１１に試料液９０１の注入状態を模式的に示した図を示す。試料液貯留部２０１は、壁面の一部或いは全てが親水処理されており、毛細管力により試料液９０１を吸上げられるような構造になっている。試料液９０１が血液である場合、まず採血用穿刺器具等を用いて、指先９０２に針を穿刺し、試料液９０１となる血液だまりを作る。そこに試料液貯留部２０１の先端部を触れさせることで、試料液貯留部２０１に試料液９０１となる血液の吸上げが開始される。
【００３６】
図１０に示すように、試料液貯留部２０１に働く毛細管力で試料液９０１が吸上げられ、試料液貯留部２０１を満たした後、図１１に示すように試料液貯留部２０１と受容部２０２を連結する毛細管２０６に働く毛細管力によって吸上げられる。しかしながら、毛細菅２０１より細い径の毛細菅２０６を介して受容部２０２に連結され、吸い上げられた試料液９０１が、毛細管２０６と受容部２０２の連結部で停止し、受容部２０２には注入されない。これは、毛細管２０６の口径より受容部２０２の口径が大きい構造をとることにより、毛細管力によって注入された試料液９０１が毛細管２０６と受容部２０２の連結部で、試料液９０１が受容部２０２の一壁面のみに触れ他の壁面に触れることができないことにより、毛細管力が停止してしまうためである。その状態で、試料液貯留部２０１と毛細管２０６の容量で計量された試料液９０１の導入は完了する。
【００３７】
次に、図１２〜図１６を用いて、計量された希釈液４０３と試料液９０１の遠心移送プロセス及び混合プロセスについて説明する。希釈液４０３と試料液９０１が充填された後、図１２に示すように、過剰量の希釈液４０３が溢流部２０３に保持された状態でパネル１０３を回転分析デバイス１０１の凹部１０６にセットし固定する。その後、図１３に示すように、回転分析デバイス１０１を回転することにより、パネル１０３内のマイクロチャネル１０４に注入された希釈液４０３と試料液９０１に遠心力が発生する。そうすると、まず、溢流部２０３内の希釈液４０３は壁２０５を越えて溢流部２０３の外周側の溢流部２０３へ移動し始める。この移動と同時に希釈液４０３は連結孔２１２、３０６と溢流部２０３の境界で分断される。そして、希釈液計量部２０４、連結孔２１２、３０６と毛細管２０７に充填されていた希釈液４０３が受容部２０２に移動し始める。さらに、回転数を一定に保つことによって、図１４に示すように、計量された希釈液４０３と試料液９０１が、受容部２０２へ全て移動する。そのとき、溢流部２０３に貯留されていた希釈液４０３は、壁２０５を越えて全て溢流部２０３の外周方向側に移動する。
【００３８】
次に、図１５に示すように、回転分析デバイス１０１を揺動させる。揺動は、回転分析デバイス１０１の回転方向を繰り返し変更することで行われる。具体的には、図１５に示すように、マイクロチャネル１０４が、６時の方向にある状態で、時計回りと反時計回りの方向に４５度ずつ交互に移動させることで、受容部２０２に移動した希釈液４０３と試料液９０１を混合し、最終的に図１６に示すように受容部２０２の内部で混合液１６０１を生成することができる。その後、混合液１６０１を光学的な方法で測定することで試料液９０１の分析を行うことができる。
【００３９】
このように、パネル１０３に上記に示したようなマイクロチャネル１０４を構成することで、ピペット５０１で希釈液４０３を注入した時点で希釈液４０３の計量が完了していることから、希釈液４０３の計量プロセスを省くことができ、かつマイクロチャネル１０４の配置エリアを少なくすることができるため、回転分析デバイス１０１の小型化やプロセスの簡素化が可能となる。
【実施例２】
【００４０】
図１７は、本発明の実施例２における回転分析デバイス１０１の構成を示す模式図である。また、図１８は第２の実施例における流路と貯留部と検査部で構成されるマイクロチャネル１７０１が形成されたパネル１０３の平面図である。
【００４１】
実施例１の構成と異なるところは図１８に示すように、受容部２０２に接続された毛細管流路１８０１とその毛細管流路１８０１に接続された複数の空気孔１８０２と検査部１８０３を設けた点である。具体的な構成は、受容部２０２の側面に接続された毛細管流路１８０１が受容部２０２と毛細管流路１８０１の連結部より半径方向内側に向かって空気孔１８０２と連結されており、空気孔１８０２と連結された毛細管流路１８０１は、半径方向外側に配置された毛細管流路１８０１により、検査部１８０３と連結されている。混合液１６０１は、後述するが、空気穴１８０２と検査部１８０３の間に形成される略Ｙ字形状の毛細管流路１８０１で計量できる構造になっている。検査部１８０３には、反応試薬が収容されており、受容部２０２で混合された混合液１６０１が検査部１８０３に移動した際に、すぐに反応するように配置されている。この反応試薬は、固形の試薬であったり、壁面に塗布されたものであったりしてもよい。具体的な反応試薬としては、グルコース測定のためのグルコースオキシターゼ、グルコースデヒドロゲナーゼや、コレステロール測定のためのコレステロールエステラーゼ、コレステロールハイドロゲナーゼなどが用いられる。
【００４２】
次に具体的な混合液１６０１の検査部１８０３への定量移送方法について説明する。回転分析デバイス１０１を重力場に対して平行に配置する。図１９に示すように、実施例１の方法で希釈液４０３と試料液９０１による混合液１６０１を６時の短針の方向に固定した状態から、回転中心１０５を中心に回転分析デバイス１０１を反時計回りに９０度回動させて、図２０に示すような３時の短針の方向に移動させる。このとき、混合液１６０１は、重力の影響により受容部２０２と毛細管流路１８０１と連結された側面の方向に移動する。
【００４３】
もちろん、図１９に示す場合と比較して、受容部２０２に対する検査部１８０３の位置が逆の場合、検査部１８０３の位置が受容部２０２に対し、下側に位置するように、９時の短針の方向に回動して同様の動作を行うことができる。
【００４４】
即ち、受容部２０２が半径方向外側に位置すると共に毛細菅流路２０６が受容部２０２の上側に、毛細菅流路１８０１が受容部２０２の下側に位置するように３時の方向に移動する。そうすると、重力により、受容部２０２内では、図２０に示すように混合液１６０１が受容部２０２内で毛細菅流路１８０１側へ移動する。
【００４５】
受容部２０２と毛細管流路１８０１との連結に到達した混合液１６０１は毛細管流路１８０１に毛細管力により注入され始める。毛細管力は、毛細管流路１８０１と空気孔１８０２の連結部と、毛細管流路１８０１と検査部１８０３の連結部まで働き、混合液１６０１が毛細管流路１８０１を満たすまで働く。
【００４６】
しかしながら、毛細管流路１８０１と空気孔１８０２及び毛細管流路１８０１と検査部１８０３の連結部で希釈液は停止する。これは、毛細管流路１８０１の口径より空気孔１８０２及び検査部１８０３の口径が大きい構造をとることにより、毛細管力によって注入された混合液１６０１が毛細管流路１８０１と空気孔１８０２及び検査部１８０３の連結部で、混合液１６０１が空気孔１８０２と検査部１８０３の一壁面のみに触れ他の壁面に触れることができないことにより、毛細管力が停止してしまうためである。従って、毛細菅力により略Ｙ字状部の毛細菅流路１８０１を満たすことにより、毛細管流路１８０１の略Ｙ字形状部で混合液１６０１が計量される。
【００４７】
次に、回転分析デバイス１０１を回転させることにより、毛細管流路１８０１に計量されている混合液１６０１に遠心力が発生し、略Ｙ字形状部で計量された混合液１６０１は、検査部１８０３に移送される。そのときに、検査部１８０３に配置された反応試薬に混合液１６０１が触れることで試薬との反応が開始される。
【００４８】
以上のように２個の空気穴１８０２と検査部１８０３の間に形成される略Ｙ字形状部で計量される混合液１６０１を遠心力で検査部１８０３へ移送し、所定の試薬を用いて試料液を検査することができる。なお、受容部２０２から最初の空気穴の毛細菅流路１８０１の間の混合液１６０１が遠心力により受容部２０２の方へ移送し、略Ｙ字形状部の方へ移送しないようにするために、その間の毛細菅流路１８０１は、受容部２０２から回転中心１０５の方向へ向かって形成される。
【００４９】
例えば、血液中のグルコースの測定については、受容部１８０３に配置されたグルコースオキシターゼ或いはグルコースデヒドロゲナーゼと血液を含む混合液１８０３とを反応させ、その反応状態を光学的な方法を用いて吸光度を測定することで実施できる。また、コレステロールの測定については、受容部１８０３に配置されたコレステロールエステラーゼ、コレステロールハイドロゲナーゼと血液を含む混合液１８０３とを反応させ、その反応状態を光学的な方法を用いて吸光度を測定することで実施できる。
【００５０】
このような構成にすることによって、受容部２０２で混合された混合液１６０１を用いて、複数の検査を実施することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明にかかる回転分析デバイスは、希釈液を計量し収容するための希釈液計量部と、溢流した希釈液を収容し、注入を行うための注入口を持つ溢流部と、希釈液計量部と溢流部の半径方向内側で連結する連結孔とを備え、さらにその連結孔の希釈液計量部との連結部の口径（ｒ１）が、溢流部連結部の口径（ｒ２）より大きな構造をとることによって、希釈液計量部にピペットで希釈液を注入した時点で希釈液の計量が完了していることから、計量プロセスを省くことができ、かつマイクロチャネル配置エリアを少なくすることができるため、マイクロデバイスの小型化やプロセスの簡素化が可能となる。
【００５２】
本発明にかかる回転分析デバイスは、血液の希釈や、希釈液の長期保存が必要な医療分析検査装置等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施例１における回転分析デバイスの概略構成図
【図２】本発明の実施例１における回転分析デバイスのパネルの概略平面図
【図３】本発明の実施例１における回転分析デバイスのパネルの断面図
【図４】本発明の実施例１における回転分析デバイスの連結孔のテーパー角と接触角を説明するための図
【図５】本発明の実施例１における回転分析デバイスの希釈液注入プロセスの第１の概略図
【図６】本発明の実施例１における回転分析デバイスの希釈液注入プロセスの第２の概略図
【図７】本発明の実施例１における回転分析デバイスの希釈液注入プロセスの第３の概略図
【図８】本発明の実施例１における回転分析デバイスの希釈液注入プロセスの第４の概略図
【図９】本発明の実施例１における回転分析デバイスの試料液注入プロセスの第１の概略図
【図１０】本発明の実施例１における回転分析デバイスの試料液注入プロセスの第２の概略図
【図１１】本発明の実施例１における回転分析デバイスの試料液注入プロセスの第３の概略図
【図１２】本発明の実施例１における回転分析デバイスのパネル設置の概略図
【図１３】本発明の実施例１における回転分析デバイスの試料液と希釈液の第１の遠心移送プロセスの概略図
【図１４】本発明の実施例１における回転分析デバイスの試料液と希釈液の第２の遠心移送プロセスの概略図
【図１５】本発明の実施例１における回転分析デバイスの試料液と希釈液の第１の混合プロセスの概略図
【図１６】本発明の実施例１における回転分析デバイスの試料液と希釈液の第２の混合プロセスの概略図
【図１７】本発明の実施例２における回転分析デバイスの回転分析デバイスの概略構成図
【図１８】本発明の実施例２における回転分析デバイスのパネル内マイクロチャネルの概略構成図
【図１９】本発明の実施例２における回転分析デバイスの混合液の第１の遠心移送プロセスの概略図
【図２０】本発明の実施例２における回転分析デバイスの混合液の第２の遠心移送プロセスの概略図
【図２１】本発明の実施例２における回転分析デバイスの混合液の第３の遠心移送プロセスの概略図
【図２２】従来の回転分析デバイスの試料の計量を説明するための図
【図２３】従来の他の回転分析デバイスの試料の計量を説明するための図
【符号の説明】
【００５４】
１０１  回転分析デバイス
１０２  円形基板
１０３  パネル
１０４  マイクロチャネル
１０５  回転中心
１０６  凹部
２０１  試料液貯留部
２０２  受容部
２０３  溢流部
２０４  希釈液計量部
２０５  壁
２０６  毛細管
２０７  毛細管
２０８  空気孔
２０９  管路
２１０  空気孔
２１１  空気孔
２１２  連結孔
３０１  基板１
３０２  基板２
３０３  基板３
３０４  基板４
３０５  基板５
３０６  連結孔
４０１  矢印（毛細管力の働く方向）
４０２  矢印（毛細管力の働く方向）
４０３  希釈液
５０１  ピペット
５０２  ピペット導管部
９０１  試料液（血液だまり）
９０２  指先
１６０１  混合液
１７０１  複数の検査部を含むマイクロチャネル
１８０１  毛細管流路
１８０２  空気孔
１８０３  検査部
２２０１  注入口
２２０２  計量キャピラリー
２２０３  流出キャピラリー
２２０４  流体チャンバー
２２０５  流出チャンバー
２２０６  キャピラリー
２２０７  保持チャンバー
２２０８  キャピラリー
２２０９  チャンネル
２２１０  読み取りチャンバー
２２１１  キャピラリー
２２１２  連結部
２２１３  バルブ
２３０１  大型流体室
２３０２  計量室
２３０３  溢流室
２３０４  受容室
２３０５  毛細管連結手段
２３０６  サイフォン
【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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