(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の回転軸を中心として回転する回転体と、回転体に形成された、前記回転軸からの距離を異にする２つ以上の液体を混合する２つ以上の液体混合チャンバーと前記液体混合チャンバーを相互に連通する２つ以上の流路とを有し、
前記液体混合チャンバーはそれぞれ、２つ以上の流路で相互に連通されており、前記回転体が回転する際に生じる遠心力により、前記回転軸に近い側に形成された前記液体混合チャンバーから導出された液体を前記２つ以上の流路を介して前記回転軸に遠い側に形成された前記液体混合チャンバーに導入することにより乱流を生じさせて前記液体を均一に混合する液体均一化装置において、
前記液体混合チャンバーは液体を導出する導出口とこの導出口より内周側に形成された導入口とを持ち、
前記液体混合チャンバーを相互に連通する流路は、前記回転軸に近い側の液体混合チャンバーの前記導出口から前記回転軸に遠い側の液体混合チャンバーの前記導入口まで延伸し、
前記回転時に前記液体混合チャンバーに液体を一時的に保持させるために、自身が連通する前記回転軸に近い側の前記液体混合チャンバーの前記導出口よりもさらに前記回転軸に近い側に屈曲部が形成されており、
前記屈曲部は、自身が連通する前記回転軸に近い側の液体混合チャンバーの前記回転軸に最も近い面よりも前記回転軸から遠くに形成され、
前記液体混合チャンバーはそれぞれ空気孔と連通しており、前記屈曲部は前記回転軸から所定の距離をもって形成されており、前記所定の距離は、前記屈曲部が連通する前記回転軸に近い側の液体混合チャンバー内の、前記回転軸に最も近い面と前記回転軸に対して前記屈曲部と等距離の面とが画定する空間の容積が、前記回転体が回転する際に前記空気孔を介して混入可能な空気の容積を略上回るように算出されていることを特徴とする液体均一化装置。
【請求項２】
所定の回転軸を中心として回転する回転体と、回転体に形成された、前記回転軸からの距離を異にする２つ以上の液体を混合する２つ以上の液体混合チャンバーと前記液体混合チャンバーを相互に連通する２つ以上の流路とを有し、
前記液体混合チャンバーはそれぞれ、２つ以上の流路で相互に連通されており、前記回転体が回転する際に生じる遠心力により、前記回転軸に近い側に形成された前記液体混合チャンバーから導出された液体を前記２つ以上の流路を介して前記回転軸に遠い側に形成された前記液体混合チャンバーに導入することにより乱流を生じさせて前記液体を均一に混合する液体均一化装置において、
前記液体混合チャンバーは液体を導出する導出口とこの導出口より内周側に形成された導入口とを持ち、
前記液体混合チャンバーを相互に連通する流路は、前記回転軸に近い側の液体混合チャンバーの前記導出口から前記回転軸に遠い側の液体混合チャンバーの前記導入口まで延伸し、
前記回転時に前記液体混合チャンバーに液体を一時的に保持させるために、自身が連通する前記回転軸に近い側の前記液体混合チャンバーの前記導出口よりもさらに前記回転軸に近い側に屈曲部が形成されており、
前記屈曲部は、自身が連通する前記回転軸に近い側の液体混合チャンバーの前記回転軸に最も近い面よりも前記回転軸から遠くに形成され、
同一の液体混合チャンバーから延伸する２つ以上の流路にそれぞれ形成された前記屈曲部は、前記回転軸からの距離が等しく、
前記回転軸に遠い側の液体混合チャンバーに形成された２つ以上の流路の導入口はそれぞれ、前記回転軸からの距離を異にすることを特徴とする液体均一化装置。
【請求項３】
前記回転軸に近い側の液体混合チャンバーは、前記回転軸に遠い側の液体混合チャンバーよりも容積が大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体均一化装置。
【請求項４】
所定の回転軸を中心として回転する回転体と、回転体に形成された、前記回転軸からの距離を異にする２つ以上の液体を混合する２つ以上の液体混合チャンバーと前記液体混合チャンバーを相互に連通する２つ以上の流路とを有し、
前記液体混合チャンバーはそれぞれ、２つ以上の流路で相互に連通されており、前記回転体が回転する際に生じる遠心力により、前記回転軸に近い側に形成された前記液体混合チャンバーから導出された液体を前記２つ以上の流路を介して前記回転軸に遠い側に形成された前記液体混合チャンバーに導入することにより乱流を生じさせて前記液体を均一に混合する液体均一化装置において、
前記液体混合チャンバーは液体を導出する導出口とこの導出口より内周側に形成された導入口とを持ち、
前記液体混合チャンバーを相互に連通する流路は、前記回転軸に近い側の液体混合チャンバーの前記導出口から前記回転軸に遠い側の液体混合チャンバーの前記導入口まで延伸し、
前記回転時に前記液体混合チャンバーに液体を一時的に保持させるために、自身が連通する前記回転軸に近い側の前記液体混合チャンバーの前記導出口よりもさらに前記回転軸に近い側に屈曲部が形成されており、
前記屈曲部は、自身が連通する前記回転軸に近い側の液体混合チャンバーの前記回転軸に最も近い面よりも前記回転軸の近くに形成されていることを特徴とする液体均一化装置。
【請求項５】
同一の液体混合チャンバーから延伸する２つ以上の流路にそれぞれ形成された前記屈曲部は、前記回転軸からの距離が異なることを特徴とする請求項４に記載の液体均一化装置。
【請求項６】
前記回転体は、回転動作と回転停止動作を繰り返すことを特徴とする請求項４に記載の液体均一化装置。
【請求項７】
所定の回転軸を中心として回転する回転体と、回転体に形成された、前記回転軸からの距離を異にする２つ以上の液体を混合する２つ以上の液体混合チャンバーと前記液体混合チャンバーを相互に連通する２つ以上の流路とを有し、
前記液体混合チャンバーはそれぞれ、２つ以上の流路で相互に連通されており、前記回転体が回転する際に生じる遠心力により、前記回転軸に近い側に形成された前記液体混合チャンバーから導出された液体を前記２つ以上の流路を介して前記回転軸に遠い側に形成された前記液体混合チャンバーに導入することにより乱流を生じさせて前記液体を均一に混合する液体均一化装置において、
前記液体混合チャンバーは液体を導出する導出口とこの導出口より内周側に形成された導入口とを持ち、
前記液体混合チャンバーを相互に連通する流路は、前記回転軸に近い側の液体混合チャンバーの前記導出口から前記回転軸に遠い側の液体混合チャンバーの前記導入口まで延伸し、
前記回転時に前記液体混合チャンバーに液体を一時的に保持させるために、自身が連通する前記回転軸に近い側の前記液体混合チャンバーの前記導出口よりもさらに前記回転軸に近い側に屈曲部が形成されており、
前記液体混合チャンバーにおいて、前記導入口は前記導出口よりも厚み方向に対して上側に形成されていることを特徴とする液体均一化装置。
【請求項８】
回転体と、この回転体に形成された流路とチャンバーとを有し、前記回転体の回転により生じる遠心力によって前記流路を通じて液状試料を前記チャンバー内に導入して分析する分析装置であって、さらに請求項１から請求項７までのいずれかに記載の液体均一化装置を含み、前記回転体、前記流路および前記液体混合チャンバーの一部若しくは全部が、前記液体均一化装置の前記回転体、前記流路および前記液体混合チャンバーを兼ねることにより、前記液状試料を混合することを特徴とする分析装置。
【請求項９】
前記液体混合チャンバーの１つが、前記液状試料と分析試薬とを反応させるための反応チャンバーであることを特徴とする請求項８に記載の分析装置。
【請求項１０】
前記液体混合チャンバーの１つが、前記液状試料を前処理するための前処理チャンバーであることを特徴とする請求項９に記載の分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転による遠心力を利用して液体を混合する液体均一化装置およびそれを用いた分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、臨床検査、生化学検査、一般の試験研究などにおいて、血液や尿等の液体試料を、予め配置した試薬と反応させて、その成分を分析する装置が汎用されている。最近、このような装置は自動化され、液体試料（サンプル）をセットするだけで、液体試料の吸引、移動、反応試薬との混合、測定・分析、結果の表示と記憶の一連の工程が自動的に行われる装置も開発されている。このような装置では、液体試料の移動等は、ポンプによる陽圧や陰圧などの圧力を利用することが一般的である。ところが、最近、ＣＤ−ＲＯＭ装置等の光ディスク装置で使用されているフォーカス、トラッキング技術を応用し、ディスクの回転により生じる遠心力を利用して試料や試薬を移動させて分析する分析装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。このようなディスク型の分析装置は、「液体試料分析用ディスク」と称されることがある。
【０００３】
このような分析装置の一例を、図１２に示す。同図において、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は斜視図であり、同一部分には同一符号を付している。図示のように、この装置２００は、外観形状は、従来の光ディスクと略同様であり、中心に孔２０３があるディスク状であり、その中心孔２０３の周囲に、４つの試料注入孔２０１が円周状に配置されており、これらは、前記ディスク内に設けられたそれぞれ４つの流路２０２と連通している。これらの４つの流路２０２は、ディスクの中心から外部に向かって、放射状に延びており、その先端は閉塞されている。これら流路２０２の途中には、分析用の試薬が配置されている。また、前記流路内における液体試料と試薬との反応が外部から光測定可能なように、前記流路２０２の上部は光透過性となっている。この分析装置を用いた分析は、例えば、次のようにして行われる。すなわち、まず、血液、尿等の液体試料を、試料注入孔２０１から装置２００内に導入する。そして、この装置２００を回転装置で回転させると、それにより生じた遠心力で、導入された液体試料が流路２０２を円中心から円外周に向かって移動し、その際に液体試薬と反応する。そして、上記のフォーカス、トラッキング技術を利用して液体試料の検出や前記反応を測定し、前記試料中の成分分析が行われる。なお、上記の例では、遠心力により試料を移動させたが、その他に、毛細管現象やサイホン効果などを利用して試料を移動させる場合もある。
【０００４】
液体試料の分析には、例えば、液体試料を希釈する工程、液体試料に試薬を導入する工程、液体試料と試薬を反応させる工程、液体試料と未反応の試薬を除去する工程等の工程が必要となる。このような工程を行うため、例えば、前記回転装置に、工程毎にチャンバーを設け、そのチャンバー間を流路で接続することが行われている。
【０００５】
前記工程においては、装置内で、液体試料を均一に混合する必要がある。例えば、液体試料の希釈工程では、液体試料と溶媒とを均一に混合する必要があり、また、反応工程では、液体試料と試薬とを、均一に混合し反応させる必要がある。
【０００６】
液状物質の均一混合では、乱流を生じさせることが必要である。この乱流を生じさせる方法としては、例えば、スターラーやボルテックス（登録商標）等の装置を用いる方法が知られている。スターラーを用いる方法では、例えば、混合対象の液体が入った容器の中に、磁気を帯びた棒状のスターラーバーを投入し、その容器の外から磁石を使ってスターラーバーを回転させて、液体に乱流を生じさせる。ボルテックス（登録商標）を用いる方法では、混合対象の物質を試験管等の容器に入れ、この底部をボルテックス（登録商標）に押し当てて振動させることにより液体に乱流を生じさせる。
【０００７】
しかしながら、ディスクを回転させる機能を必須とする分析装置では、上記のようなスターラーやボルテックス（登録商標）を使用しようとすると、分析装置にスターラーやボルテックス（登録商標）に類似する機能を盛り込まなければならなくなり、大掛かりで複雑な装置となる恐れがある。
【０００８】
従って、スターラーやボルテックス（登録商標）などの機能に頼らず、ディスクの流路形態により、液体を混合させる方法について検討されている。例えば、特許文献２に示されるように、流路を蛇行させることにより液体を混合させる装置が知られている。ここに示されるような流路構成は流体の移送距離を長くすることができ、それにより、混合液体もしくは混合物を十分に拡散させることができるほど、移送時間を長くとることができる。
【特許文献１】国際公開第００／０２６６７７号パンフレット
【特許文献２】米国特許第６，５８２，６６２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
２つ以上の物質を混合し均一化する目的は、それに引き続く反応、もしくは反応による物理的・化学的な変化量を電気化学的・光学的な手段等による検出を再現性よく行うことにある。従って、回転装置および混合流路に加えて、さらに、反応・検出手段等の機能を盛りこむことのできるスペースが必要となる。しかしながら、このような回転装置における混合流路は、スペースを必要とするため、大きさが限られた分析装置において、そのような混合流路を設けることは困難であるという、問題があり、省スペースで効率よく液体を混合する機能を有する構成を構築することが課題であった。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、従来より省スペースで液体を均一に混合することが可能な液体均一化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の液体均一化装置は、所定の回転軸を中心として回転する回転体と、回転体に形成された、前記回転軸からの距離を異にする２つ以上の液体を混合する液体混合チャンバーと前記液体混合チャンバーを相互に連通する２つ以上の流路とを有し、前記液体混合チャンバーはそれぞれ、２つ以上の流路で相互に連通されており、前記回転体が回転する際に生じる遠心力により、前記回転軸に近い側に形成された前記液体混合チャンバーから導出された液体を前記２つ以上の流路を介して前記回転軸に遠い側に形成された前記液体混合チャンバーに導入することにより乱流を生じさせて前記液体を均一に混合する構成を有している。
【００１２】
この構成により、本発明の液体均一化装置では、液体を２つ以上の流路を介して液体混合チャンバーに導入することにより、導入された液体は、互いにぶつかり合うなどして乱流が生じ、この結果、液体が均一に混合される。この工程を液体混合チャンバーの数だけ繰り返すため、本発明の液体均一化装置は、液体を流路内で均一に混合するために流路を蛇行させる必要がない。このため、本発明の液体均一化装置は、流路を蛇行させるためのスペースを大きくとる必要もないため、省スペースで効率よく液体を均一に混合することができる。
【００１３】
また、本発明の液体均一化装置は、前記液体混合チャンバーは液体を導出する導出口とこの導出口より内周側に形成された導入口とを持ち、前記液体混合チャンバーを相互に連通する流路は、前記回転軸に近い側の液体混合チャンバーの前記導出口から前記回転軸に遠い側の液体混合チャンバーの前記導入口まで延伸し、前記回転時に前記液体混合チャンバーに液体を一時的に保持させるために、自身が連通する前記回転軸に近い側の前記液体混合チャンバーの前記導出口よりもさらに前記回転軸に近い側に屈曲部が形成されている構成を有しても良い。
【００１４】
この構成により、本発明の液体均一化装置は、液体混合チャンバーと屈曲部の近傍に液体を一時的に保持することができるため、液体が流路を介して外周側の液体混合チャンバーに導入される際に、確実に乱流を発生させることができる。
【００１５】
また、本発明の液体均一化装置は、前記屈曲部は、自身が連通する前記回転軸に近い側の液体混合チャンバーの前記回転軸に最も近い面よりも前記回転軸から遠くに形成されている構成を有しても良い。
【００１６】
この構成により、本発明の液体均一化装置は、１回の回転操作による複数の液体混合チャンバー間の連続的な液体の移送を可能にすることができる。
【００１７】
また、本発明の液体均一化装置は、前記液体混合チャンバーはそれぞれ空気孔と連通しており、前記屈曲部は前記回転軸から所定の距離だけ離間して形成されており、前記所定の距離は、前記屈曲部が、自身が連通する前記回転軸に近い側の液体混合チャンバー内の、前記回転軸に最も近い面と前記回転軸に対して前記屈曲部と等距離の面とが画定する空間の容積が、前記回転体が回転する際に前記空気孔を介して混入可能な空気の容積を略上回るように算出される構成を有しても良い。
【００１８】
この構成により、本発明の液体均一化装置は、液体が移動する際に、空気の一部が液体混合チャンバー内に残留することにより、液体の流れが途切れることを防止できる。これにより、結果的に連続的に液体を移送させることができる。本実施の形態の構成は、上記に示した他の実施の形態と組み合わせて、本発明の液体均一化装置を実現することができる。
【００１９】
また、本発明の液体均一化装置は、同一の液体混合チャンバーから延伸する２つ以上の流路にそれぞれ形成された前記屈曲部は、前記回転軸からの距離が等しい構成を有しても良い。
【００２０】
この構成により、本発明の液体均一化装置は、２つ以上の流路により分配させられた液体は、同じタイミングで流路の屈曲部を越えて、同じタイミングで液体混合チャンバーへ送り込むことができる。
【００２１】
また、本発明の液体均一化装置は、前記回転軸に遠い側の液体混合チャンバーに形成された２つ以上の流路の導入口はそれぞれ、前記回転軸からの距離を異にする構成を有しても良い。
【００２２】
この構成により、本発明の液体均一化装置は、２つ以上の流路から流れてくる液体を、例えば、一方では液体混合チャンバーの外周側から、他方では液体混合チャンバーの内周側から導入することにより、液体の衝突をより効果的に行わせて、乱流を生じやすくする。とくに、難混合性であり、低溶解性、低反応性、高粘性等の液体が対象となる場合は有効である。
【００２３】
また、本発明の液体均一化装置は、前記回転軸に近い側の液体混合チャンバーは、前記回転軸に遠い側の液体混合チャンバーよりも容積が大きい構成を有しても良い。
【００２４】
この構成により、本発明の液体均一化装置は、液体が移動する際に、空気が混入することによって、液体の流れが切れて、その空気の一部がチャンバー内に残留することを防止できる。これにより、結果的に連続的に液体を移送させることが可能となる。
【００２５】
また、本発明の液体均一化装置は、前記屈曲部は、自身が連通する前記回転軸に近い側の液体混合チャンバーの前記回転軸に最も近い面よりも前記回転軸の近くに形成されている構成を有しても良い。
【００２６】
この構成により、本発明の液体均一化装置では流路内の液体を、遠心力に限らず、毛細管現象によっても移送できるようになるため、回転中は、遠心力の効果により液体が移送されて、液体混合チャンバーおよび連通する流路の折り返し部の手前で一時完全に保持されるが、回転が停止すると、毛細管現象により液体は流路内をさらに流れていき、次の液体混合チャンバーの手前で停止し、その後、再度、回転させることで遠心力の効果で、次の液体混合チャンバーへ液体を導入するなど、回転体に対して回転操作と停止操作を繰り返して液体の均一化を実施することが可能になる。さらに、本発明の液体均一化装置の設計上の自由度を広げることができる。
【００２７】
また、本発明の液体均一化装置は、同一の液体混合チャンバーから延伸する２つ以上の流路にそれぞれ形成された前記屈曲部は、前記回転軸からの距離が異なる構成を有しても良い。
【００２８】
この構成により、本発明の液体均一化装置は、液体混合チャンバーに導入される液体の流れに時間差を生じさせることができ、効果的に流体を衝突させて乱流を起こしやすくなり、液体を均一化させやすくなる。
【００２９】
また、本発明の液体均一化装置は、前記回転体は、回転動作と回転停止動作を繰り返す構成を有しても良い。
【００３０】
この構成により、本発明の液体均一化装置は、設計上の自由度を広げることができる。
【００３１】
また、本発明の液体均一化装置は、前記液体混合チャンバーにおいて、前記導入口は前記導出口よりも厚み方向に対して上側に形成されている構成を有しても良い。
【００３２】
この構成により、本発明の液体均一化装置は、厚み方向を利用することにより、限りあるスペースを有効に使用することができる。例えば、内周側の液体混合チャンバーから延出する流路を厚み方向に対して上側に形成し、外周側の液体混合チャンバーに延入する流路を下側に形成することより、２つ以上の流路や２つ以上の液体混合チャンバーが必要な場合も、もしくは、本発明の液体均一化装置に別の機能を付随指せる場合も、スペースを意識せず相互に干渉することもなくレイアウトすることが可能になる。
【００３３】
本発明の分析装置は、回転体と、この回転体に形成された流路とチャンバーとを有し、前記回転体の回転により生じる遠心力によって前記流路を通じて液状試料を前記チャンバー内に導入して分析する分析装置であって、さらに上述のいずれかに記載の液体均一化装置を含み、前記回転体、前記流路および前記液体混合チャンバーの一部若しくは全部が、前記液体均一化装置の前記回転体、前記流路および前記液体混合チャンバーを兼ねることにより、前記液状試料を混合する構成を有している。
【００３４】
この構成により、本発明の分析装置は、液体を２つ以上の流路を介して液体混合チャンバーに導入することにより、導入された液体を、互いにぶつかり合わせるなどして乱流を生じさせ、この結果、液体が均一を混合する工程を液体混合チャンバーの数だけ繰り返す液体均一化装置を含むため、液体を流路内で均一に混合するために流路を蛇行させる必要がない。このため、本発明の分析装置は、流路を蛇行させるためのスペースを大きくとる必要もないため、省スペースで効率よく液体を均一に混合することができ、さらに、引き続く反応、もしくは反応による物理的、化学的な変化量の電気化学的、光学的な手段等による検出を再現性よく行うことができる。また、本発明の分析装置は、前記チャンバーが、前記液状試料と分析試薬とを反応させるための反応チャンバーである構成を有しても良い。また、本発明の分析装置は、前記チャンバーが、前記液状試料を前処理するための前処理チャンバーである構成を有しても良い。
【発明の効果】
【００３５】
上記のように、本発明の液体均一化装置は、前記２つ以上の流路を通じて液体を前記２つ以上の液体混合チャンバーに導入する。導入された液体は、互いにぶつかり合うなどして乱流が生じ、この結果、前記液体が均一に混合される。したがって、この装置では、流路で液体を均一に混合しないので、流路を蛇行させる必要もなく、蛇行のためのスペースを大きくとる必要もない。これにより、省スペースで効率よく液体を混合することができ、それに引き続く反応、もしくは反応による物理的・化学的な変化量を電気化学的・光学的な手段等による検出を再現性よく行うことができる分析装置を構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下本発明の実施の形態について、例を挙げて説明する。
（実施の形態）
本発明の実施の形態の液体均一化装置は、所定の回転軸を中心として回転する回転体と、回転体に形成された、回転軸からの距離を異にする２つ以上の液体混合チャンバーと、液体混合チャンバーを相互に連通する２つ以上の流路とを有しており、液体混合チャンバーはそれぞれ、２つ以上の流路で相互に連通されている。
【００３７】
本実施の形態の液体均一化装置は、液体混合チャンバーを相互に２つ以上の流路で連結させた基本パーツを組み合わせて回転体に造り込んだものであり、例えば基板を２層または３層になど複数積層して成形することが可能である。基板を２層積層して成形する場合は、上述の基本パーツを盛り込み成形した基板に、別の成形されていない基板を貼り合せる構成、あるいは、液体混合チャンバーのみを成形した基板に上述の基本パーツが成形された基板を貼り合せる構成などが良い。基板を３層積層して成形する場合は、例えば、液体混合チャンバーと流路が一体となった基本パーツをくり貫いた基板を中間層として用い、他の２つの基板を貼り合わせる構成でも良い。また、中間層を挟みこむ２層のうち一層は液体混合チャンバーのみが成形されていても良い。いずれの場合も、流路と液体混合チャンバーを画定する空間が円盤状の回転体内部に形成されており、さらに、流体がスムーズに流れるように空気孔と連通していることが必須である。
【００３８】
本発明の基本パーツは、２つ以上の液体混合チャンバーを相互に２つ以上の流路で連通させた構成を有している。このパーツに導入される流体は、回転体を回転することにより生じる遠心力で回転軸から遠くに向かう方向（以下、外周方向または外周側という）に流れていくが、この際、液体混合チャンバー間を相互に連通する２つ以上の流路が存在することにより内周側の１つの液体混合チャンバーから導出された流体はそれぞれの流路に沿って２つ以上に分けられ、外周側の液体混合チャンバーで、再び一つに合わせられる構成となっている。本発明の基本パーツが目的としている液体均一化機能は、ここで示すように、対象となる液体を２つ以上に分けた後に再び１つに合わせて乱流を起こさせるという工程を回転中に行わせるようになっている。
【００３９】
従って、本発明の２つ以上の液体混合チャンバーをそれぞれ相互に連通させる２つ以上の流路の数としては、多ければ多いほど乱流を起こさせるという点では良いと考えられる。しかしながら、流路の数が多いと逆に構成が複雑になるという点もあるため、流路の数は、均一化の対象となる液体の物性によって最適に決定することが良い。例えば、流路の数を対象となる液体の混合性、溶解性、反応性、粘度等を考慮して決定しても良い。具体的には、液体が、混合性が良く、溶解性および反応性が高く、粘度が低い等の場合は、流路の数は少なくても良いため、シンプルな構成で効果を挙げるというために考えれば２つが最適であると考えられる。一方、流体が、難混合性であり、低溶解性、低反応性、高粘性等の場合は、構成されるスペース等が許す範囲で、流路の数は多いほうが好ましいと考える。
【００４０】
別の視点から、本発明の２つ以上の流路で連結させられる２つ以上の液体混合チャンバーの数においても、多ければ多いほど流体を均一化するという点では良いと考えられる。しかしながら、液体混合チャンバーの数が多いと逆に構成が複雑になるという点もあるため、液体混合チャンバーの数についても、スペースが許す範囲で均一化の対象となる液体の物性によって最適に決定することが良い。例えば、対象の液体の混合性、溶解性、反応性、粘度等の性質を考慮して決定しても良い。具体的には、液体が、混合性が良く、溶解性および反応性が高い等の場合は、液体混合チャンバーの数は少なくても良いため、成形スペースを考えた場合、２つが最良であるといえる。一方、液体が、難混合性であり、低溶解性、低反応性、高粘性等の場合は、液体混合チャンバーの数はスペースが許す範囲で多いほうが好ましい。
【００４１】
本発明の流路形状の例としては、２つの液体混合チャンバーを相互に連通する流路は、内周側の液体混合チャンバーの液体を導出する導出口から内周側の所定位置まで延伸し、その後、内周側の液体混合チャンバーの導出口より外周側の位置まで下り、外周側の液体混合チャンバーの液体を導入する導入口に接続するような形状である。即ち、流路に内周方向に向かう折り返し部が形成されていることが重要である。流路に内周方向に向かう折り返し部が形成されていない場合、液体に回転時に遠心力が加わった際、液体は液体混合チャンバーに滞留することなく、素通りで、液体混合チャンバー間を通過していくこととなり、結果として乱流が生じないため、液体を十分に均一化することができなくなる。
【００４２】
よって、一時的にでも液体混合チャンバー内に流体を保持することにより、確実に乱流を起こさせる必要がある。本発明の流路は内周方向に向かう折り返し部が形成されていることにより、内周側の液体混合チャンバーが液体で満たされる以前に、液体が次のチャンバーに移動することを防止することができるため、流体を一時的に液体混合チャンバーに保持することができる。
【００４３】
本発明の液体均一化装置の一つの実施の形態では、回転体を１回回転操作することにより、ただ１回の遠心力により液体を複数の液体混合チャンバー間を移送させて、液体均一化を行うようになっている。即ち、回転操作により生じる１回の遠心力により液体が複数の液体混合チャンバー間を移送されている間、液体が連続的に分配されて衝突する工程を繰り返すことができるような構成にしている。このためには１回の回転操作で液体が複数の液体混合チャンバー間を連続的に流れるようにする必要がある。
【００４４】
本実施の形態では、１回の回転操作で複数の液体混合チャンバー間の連続的な液体の移送を実現するため、流路の折り返し部を、その流路が連通する内周側の液体混合チャンバーの最も内周側の面よりも外周側に設定する。
【００４５】
さらに、回転操作により生じるただ１回の遠心力により複数の液体混合チャンバー間を液体が移送される際に連続的に液体の分配と衝突を繰り返すことをより確実にするために、折り返し部を回転軸から所定の距離をもって形成するようにしてもよい。この所定の距離とは、折り返し部が、自身が連通する内周側の液体混合チャンバー内の、内周側に最も近い面と、回転軸に対して折り返し部と等距離の面とが画定する空間の容積が、回転体が回転する際に空気孔を介して混入可能な空気の量を略上回るように算出することが望ましい。
【００４６】
この構成により、本発明の液体均一化装置は、液体が移動する際に、空気の一部が液体混合チャンバー内に残留することにより、液体の流れが途切れることを防止できる。これにより、結果的に連続的に液体を移送させることができる。本実施の形態の構成は、上記に示した他の実施の形態と組み合わせて、本発明の液体均一化装置を実現することができる。また、回転体が回転する際に空気孔を介して混入可能な空気の量は、空気孔の形状、寸法等の条件に応じて算出可能である。内周側に最も近い面と、回転軸に対して折り返し部と等距離の面とが液体混合チャンバー内に画定する空間の容積については、回転体の回転時に、液体混合チャンバーに混入する空気が液体の流れを途切れさせない程度に液体を保持可能であればよく、厳密な意味では、液体の粘性や空気との親和性が高い場合は、混入可能な空気の量を若干下回ることも許容するなど、液体の性質も考慮して決定することが好ましい。
【００４７】
ここで、連続して複数の液体混合チャンバー間で液体を移送する過程において、流体を混合する場合に重要なのは、各液体混合チャンバーに液体が導入されるタイミングである。各液体混合チャンバーには２つ以上の複数の流路を介して液体が導入されるが、複数の流路を介して各液体混合チャンバーに液体が導入されるタイミングを同期させる必要がある。なぜなら、液体が各液体混合チャンバーに導入されるタイミングに時間差があると、液体同士の衝突が少なくなり、均一化に必要な乱流を生じさせることが出来なくなるからである。従って、本実施の形態の液体均一化装置では、１回の回転操作で液体の複数の液体混合チャンバー間の連続的な移送を実現するために、内周側の液体混合チャンバーから出ている２つ以上の流路それぞれの折り返し部は、回転軸に対して距離の等しい同一面上に設置されている。これにより、２つ以上の流路により分配させられた液体を、同じタイミングで流路の折り返し部を越えて、同じタイミングで液体混合チャンバーへ送り込むことができる。
【００４８】
本発明において、液体混合チャンバーと流路の接続位置は、特に制限されないが、同一の液体混合チャンバーにおいて、液体を導入する導入口と液体を導出する導出口の位置関係については、導入口が導出口よりも内周側に形成されるのが良い。
【００４９】
本発明の別の実施の形態において、外周側の同一の液体混合チャンバーに導入される２つ以上の流路の導入口の位置について、一方の導入口が他方の導入口に対して、外周側に設定される場合がある。これは、２つ以上の流路から流れてくる液体を、一方では液体混合チャンバーの外周側から、他方では液体混合チャンバーの内周側から導入することにより、液体の衝突をより効果的に行わせて、乱流を生じやすくする。とくに、難混合性であり、低溶解性、低反応性、高粘性等の液体が対象となる場合は有効である。
【００５０】
さらに、本実施の形態において、液体混合チャンバーに形成される導入口の数および導出口の数は、この液体混合チャンバーに導入される流路の数、および導出される流路の数と同一であるとしているが、本発明はこれに限定されず、成形スペースが許すのであれば、複数の流路を途中で合流させる、または分岐するなどして流路の数を増減させても良い。従って、その際の流路も、例えば、複数の流路を合流させる、あるいは分岐させるなどして形成しても良い。
【００５１】
さらに、回転操作により生じるただ１回の遠心力により複数の液体混合チャンバー間を液体が移送される際に連続的に液体の分配と衝突を繰り返すことができる別の実施の形態として、内周側の液体混合チャンバーを外周側の液体混合チャンバーと比較して容積がより大きくなるように配設してもよい。即ち、液体混合チャンバーの容積の大きさを、外周側に形成された液体混合チャンバーほど、小さくなるように設計すると、液体が移動する際に、空気が混入することによって、液体の流れが切れて、その空気の一部がチャンバー内に残留することを防止できる。これにより、結果的に連続的に液体を移送させることができる。本実施の形態の構成は、上記に示した他の実施の形態と組み合わせて、本発明の液体均一化装置を実現することができる。
【００５２】
さらに、本発明の液体均一化装置の別の実施の形態では、回転体に対して回転操作と回転停止操作を繰り返して実行することにより液体の複数の液体混合チャンバー間の移送を制御して、液体の均一化を実施するようになっている。この場合、液体混合チャンバーに一時的に、且つ、完全に流体を保持することが重要である。従って、内周側の液体混合チャンバーから延伸する流路の折り返し部が、流路が延伸する液体混合チャンバーの最も内周側の面よりも内周側にある必要がある。この流路内で液体は、遠心力に限らず、毛細管現象によっても移送される。回転中は、遠心力の効果により液体が移送されて、液体混合チャンバーおよび連通する流路の折り返し部の手前で一時完全に保持されるが、回転が停止すると、毛細管現象により液体は流路内をさらに流れていき、次の液体混合チャンバーの手前で停止する。その後、再度、回転させることで遠心力の効果で、次の液体混合チャンバーへ液体を導入する。
【００５３】
液体混合チャンバー連通する流路の折り返し部の手前で一時的に、且つ、完全に流体を保持することにより、本発明の均一化装置の設計上の自由度が広がる。即ち、一時的に、液体を液体混合チャンバーおよび連通する流路の折り返し部の手前までの領域内に完全に保持することができるため、２つ以上の流路から流れてくる液体が液体混合チャンバーに導入されるタイミングは必ずしも同期させる必要はなくなり、むしろ同期させないほうが流体の衝突という観点からより効果的で、乱流も起こしやすくなり、均一化しやすくなる。従って、２つ以上の流路形状の折り返し部は、相互に回転軸に対して距離の等しい同一面上に設定する必要はなく、むしろ積極的に回転軸に対して距離の等しい同一面上に設定させないようにする。こうして、意識的に液体混合チャンバーに導入される液体の流れに時間差を生じさせることができる。
【００５４】
本実施の形態の液体均一化装置では、厚み方向を利用することにより、限りあるスペースを有効に使用することができる。即ち、内周側の液体混合チャンバーから延出する流路を厚み方向に対して上側に形成し、外周側の液体混合チャンバーに延入する流路を下側に形成する。これにより、２つ以上の流路や２つ以上の液体混合チャンバーが必要な場合も、もしくは、本発明の液体均一化装置に別の機能を付随指せる場合も、スペースを意識せず相互に干渉することもなくレイアウトすることができる。
【００５５】
例えば、３層構造のもので実現する場合について説明する。３層のうち上層側に相当する領域に内周側の液体混合チャンバーから延出する流路を、下層側に相当する領域に外周側の液体混合チャンバーへ延入する流路を形成すればいい。そして、上層側の流路と下層側の流路の接点は中間の層を貫通させることで連通させることができる。
【００５６】
本発明の液体均一化装置は、液体混合チャンバーと外気をつなぐ空気孔をさらに有することが好ましい。この構成により、液体均一化装置内での液体の移動がスムーズになる。
【００５７】
本発明の液体均一化装置は、さらにオーバーフローチャンバーをさらに含むことが好ましい。このオーバーフローチャンバーは、液体混合チャンバーで混合された後に流出する液体を受け止め、液体均一化装置から溢れ出ることのないようになっている。また、オーバーフローチャンバーは、液体混合チャンバーから混合されて流出する液体の量を定量するために用いることもできる。
【００５８】
本発明の液体均一化装置において、混合対象となる液体は、特に制限されないが、例えば、液体試料、反応試薬、希釈溶媒等である。前記液体試料としては、特に限定されないが、例えば、血液、尿等の生体試料が挙げられる。前記希釈溶媒としては、例えば、水、有機溶媒、緩衝液等が挙げられる。前記緩衝液とは、例えば、リン酸緩衝液、トリス緩衝液、炭酸緩衝液等が挙げられる。前記反応試薬は、例えば、酵素反応、抗原抗体反応、受容体との反応、核酸検出反応、細胞破壊反応等の反応の種類に応じて選択される。前記反応試薬とは、試料中の物質と反応する物質が含まれている溶液であれば良い。前記溶液の溶媒としては、例えば、水、有機溶媒、緩衝液等である。前記緩衝液としては、例えば、リン酸緩衝液、トリス緩衝液、炭酸緩衝液等が挙げられる。前記試料中の物質と反応する物質としては、例えば、酵素、抗原、抗体、レセプター、核酸、無機塩、界面活性剤等が挙げられる。例えば、酵素反応の場合、前記試料中の物質と反応する物質は、酵素、例えば、グルコースオキシダーゼ等である。例えば、抗原抗体反応の場合、前記試料中の物質と反応する物質は、抗原、例えば試料中に存在する抗体（例えば、ＨＣＶ抗体、ＨＩＶ抗体等）と特異的に反応する抗原である。または、抗原抗体反応の場合、前記試料中の物質と反応する物質は、抗体、例えば試料中に存在する抗原と特異的に反応する抗体（ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体、キメラ抗体、Ｆａｂ抗体、Ｆ（ａｂ）2抗体、Ｆｖ抗体等）である。また、受容体との反応の場合、前記試料中の物質と反応する物質は、レセプター、例えば、試料中のステロイド、ホルモン（ペプチドホルモン等）、ビタミン、増殖因子、サイトカイン、カテコールアミン等の生理活性物質と特異的に反応する物質である。また、核酸検出反応の場合、前記試料中の物質と反応する物質は、ＤＮＡ、ＲＮＡ等である。また、細胞破壊反応の場合、前記試料中の物質と反応する物質は、無機塩、界面活性剤等である。なお、無機塩は、細胞内外の浸透圧を変化させ、細胞を収縮、もしくは、膨張させることで細胞破壊を促す役割を有する。界面活性剤は、細胞成分である蛋白質やリン脂質などの親水性と疎水性のバランスを崩すことにより細胞破壊を促す役割を有する。前記無機塩としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、フッ化ナトリウム、チオシアン化ナトリウム、チオシアン化カリウム等が挙げられ、前記界面活性剤としては、例えば、スクロースモノラウレート、オレイン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）等が挙げられる。
【００５９】
なお、本発明の液体均一化装置において、生体試料を適用する場合、生体試料は、当初、乾燥状態であっても良い。例えば、この例の液体均一化装置においては、基板を貼り合せる前に、液状試料を塗布し、乾燥担持させて作製しても良い。
【００６０】
本発明の液体均一化装置において、その形態は特に制限されないが、この例の液体均一化装置の形状のように、円盤状が好ましい。なお、その他の形状としては、例えば、カートリッジ状、チップ状等があるが、いずれも、最終的には回転体に適合されるものであれば良い。
【００６１】
以下に、本発明の液体均一化装置、および本発明の液体均一化装置を用いた分析装置の実施例について、比較例とあわせて詳細に説明する。なお、ここでの実施例にかかる具体的な限定は、本発明の要旨を限定するものでないことはいうまでもない。
（第１の実施例）
図１乃至図３は、本発明の第１の実施例の液体均一化装置の構成を示す図である。
【００６２】
本実施例の液体均一化装置は、図１に示すように所定の回転軸（図示されていない）を中心として回転する、その中心に孔が形成された円盤状の回転体１から構成されている。中心孔は回転体１の回転軸と同心円状に形成されているものとする。
【００６３】
回転体１は、図２に示すように、回転体１のカバーを構成する第１の基板３１と、空隙が形成された第２の基板３２と、回転体１の底部を構成する第３の基板３３とを主要構成部材とし、これらが前記の順番に積層されて形成されている。
【００６４】
第１の基板３１には、試料注入口１６および空気孔５、９、１３が形成されている。第２の基板３２に形成された空隙は所定の形状を有しており、上述の第１の基板３１、第２の基板３２、第３の基板３３が積層されると、チャンバーおよび流路が形成されるようになっている。
【００６５】
本実施例では、中心孔側から、２つの試料チャンバー２および３と、第１の液体混合チャンバー６、第２の液体混合チャンバー１０および第３の液体混合チャンバー１４と、オーバーフローチャンバー１５とが、回転体１の回転軸から遠くに向かう方向（以下、外周方向または外周側という）に向かって、回転体１にこの順序で形成されているものとする。図１に示されるように、第１の液体混合チャンバー６、第２の液体混合チャンバー１０および第３の液体混合チャンバー１４は中心孔、すなわち、回転体１の回転軸からの距離を異にしている。さらに、液体混合チャンバーは、外周方向に位置するほど、容積が小さくなるものとする。すなわち、第３の液体混合チャンバー１４は第２の液体混合チャンバー１０より容積が小さく、第２の液体混合チャンバー１０は第１の液体混合チャンバー６より容積が小さい。
【００６６】
さらに、回転体１には、２つの試料チャンバー２および３と第１の液体混合チャンバー６とをそれぞれ連通する独立した１組の直線状の流路４が形成されている。
【００６７】
また、回転体１には、第１の液体混合チャンバー６と第２の液体混合チャンバー１０を連通する１組の流路８が形成されている。液体混合チャンバー間を連通する流路として逆Ｕ字形のような流路が採用できる。この場合に重要なのは、逆Ｕ字形の頂点が、流路が連通する液体を導入する液体混合チャンバーとの連結部より回転体１の回転軸の方向（以下、内周方向または内周側という）に位置することである。具体的には、流路８はそれぞれ、第１の液体混合チャンバー６の外周方向側に形成された連結部からまず、内周方向に延び、折り返し部７でＵターンして外周方向に延びて第２の液体混合チャンバー１０に形成された連結部まで延伸している。同様に、回転体１には、第２の液体混合チャンバー１０と第３の液体混合チャンバー１４を連通する１組の流路１２が形成されている。これらの流路１２はまず、第２の液体混合チャンバー１０の外周方向側に形成された連結部から、まず、内周方向に延び、折り返し部１１でＵターンして外周方向に延びて第３の液体混合チャンバー１４に形成された連結部まで延伸している。さらに、第３の液体混合チャンバー１４とオーバーフローチャンバー１５とは、一本の流路で連通されている。これらのチャンバーおよび流路を組み合わせて、一つの液体混合ユニットが構成される。なお、本発明の液体均一化装置において、液体混合ユニットは、複数形成されていることが好ましい。
【００６８】
折り返し部と液体混合チャンバーとの関係について図８を参照して説明する。図８（ａ）は、第１の液体混合チャンバー６と折り返し部７との関係を説明している。
【００６９】
図８（ａ）に示すように、第１の液体混合チャンバー６と連通する２本の流路は第１の液体混合チャンバー６に形成された導出口６ｂから図８（ａ）に図示されていない第２の液体混合チャンバー１０へ延伸しているが、自身が連通している内周側の第１の液体混合チャンバー６に形成された導出口６ｂよりさらに内周側に折り返し部７ａ、７ｂを有している。この構成により、本実施例の液体均一化装置は、回転体の回転時に第１の液体混合チャンバー６と折り返し部７の近傍に液体を一時的に保持することができるため、液体が流路を介して外周側の第２の液体混合チャンバー１０に導入される際に、確実に乱流を発生させることができる。また、本実施例では、折り返し部７は、第１の液体混合チャンバー６の最も内周側の点６ａを含む、回転軸から等距離に離間した面Ｐ１（以後、「最も内周側の面」、または「回転軸に最も近い面」とよぶ）よりも外周側に構成されている。この構成により、本実施例の液体均一化装置は、１回の回転操作により、第１の液体混合チャンバー６と第２の液体混合チャンバー１０との間の連続的な液体の移送を可能にしている。
【００７０】
また、第１の液体混合チャンバー６は空気孔５と連通しているため、液体が移動する際に、空気孔５を介して混入された空気の一部が第１の液体混合チャンバー６内に残留して、液体の流れが途切れる可能性がある。このため、折り返し部７は回転軸から所定の距離だけ離間して形成されている必要がある。この所定の距離とは、折り返し部７が、第１の液体混合チャンバー６内の、最も内周側の面Ｐ１と、折り返し部７の頂点７ａ、７ｂを含む回転軸から等距離に離間した面Ｐ２とが画定する空間の容積Ｑが、回転体が回転する際に空気孔５を介して混入可能な空気の容積を略上回るように算出することが好ましい。回転体が回転する際に空気孔を介して混入可能な空気の量は、空気孔の形状、寸法等の条件に応じて算出可能である。内周側に最も近い面Ｐ１と、折り返し部７を含む回転軸から等距離に離間した面Ｐ２とが液体混合チャンバー６内に画定する空間の容積については、回転体の回転時に、第１の液体混合チャンバー６に混入する空気が液体の流れを途切れさせない程度に液体を保持可能であればよく、厳密な意味では、例えば、液体の粘性や空気との親和性が高い場合は、混入可能な空気の量を若干下回ることも許容するなど、液体の性質も考慮して決定することが好ましい。
【００７１】
さらに、第１の液体混合チャンバー６から延伸する流路にそれぞれ形成された折り返し部７ａ、７ｂは、回転軸からの距離が等しい。この構成により、本実施例の液体均一化装置は、２つ以上の流路により分配させられた液体を、同じタイミングで流路の折り返し部７ａ、７ｂを越えて、同じタイミングで第２の液体混合チャンバー１０へ送り込むことができるようになっている。第２の液体混合チャンバー１０と折り返し部１１との関係についても、第１の液体混合チャンバー６と折り返し部７との関係と同様であるので説明を省略する。また、液体混合チャンバーと流路の接続位置は、特に制限されないが、同一の液体混合チャンバーにおいて、液体を導入する導入口と液体を導出する導出口の位置関係については、導入口が導出口よりも内周側に形成されるのが好ましい。
【００７２】
次に、液体均一化装置の製造方法について、図４および図５の断面図に基づき説明する。なお、前記両図において、図１〜３と同一部分には同一符号を付している。
【００７３】
まず、図４に示すように、剥離紙２１、接着剤層２２、第２の基板３２、接着剤層２４および剥離紙２５の積層体を用意し（図４（ａ）参照）、上述した所望のチャンバー、流路等の形態に基づいて、切断機、例えばカッティングプロッターを用いて、剥離紙２５を除く、剥離紙２１、接着剤層２２、第２の基板３２および接着剤層２４を切断し、所定の形状の空隙を形成する（図４（ｂ）参照）。この空隙が、後にチャンバーや流路等を形成することになる。
【００７４】
次に、空隙が形成された積層体から、剥離紙２１を除去し、その上に、第１の基材（カバー）３１を積層させる。第１の基材３１には、予め空気孔５および試料注入口１６等を形成しても良いし、第１の基材３１を積層後、空気孔５および試料注入口１６等を形成しても良い。
【００７５】
その後、積層体から、剥離紙２５を除去し、第３の基板（回転体底部）３３を積層させ、図５に示すように、液体均一化装置を得ることができる。
【００７６】
ここで、基板３２は、両面粘着性シート（芯（第２の基板）３２の厚みは５０μｍ、接着剤層２２および２４の厚みは、それぞれ２５μｍとして、ＦＬＥＸＣＯＮ社製）を用いて、接着剤層２４を、チャンバー部分と流路部分の親水性を向上させるために、１０％トライトン−１００のエタノール溶液で処理している。また、第２の基板３２の切り取り加工は、カッティングプロッター（ＧＲＡＰＨＴＥＣ製、ＣＥ３０００−４０）を用いて実施した。
【００７７】
この液体均一化装置を使用した液体均一化方法について説明する。
【００７８】
まず、二つの試料注入孔１６から、液体試料および液体試薬（もしくは希釈溶媒）を別々に導入し、２つの試料チャンバー２および３に注入する。この状態で、この液体均一化装置を専用の回転装置にセットし、回転させると、これにより遠心力が生じる。この遠心力により、液体試料および液体試薬は、それぞれの流路４を通って第１の液体混合チャンバー６に導入され、導入の際のぶつかり合い等で乱流が生じ、混合される。続いて、このようにして混合された液体試料および液体試薬はさらに、２つの流路８を通って第１の液体混合チャンバー６から第２の液体混合チャンバー１０に導入され、ここでも導入の際のぶつかり合い等で乱流が生じてさらに混合される。そして、こうして混合された液体試料および液体試薬は、２つの流路１２を通って第２の液体混合チャンバー１０から第３の液体混合チャンバー１４に導入され、ここでも導入の際のぶつかり合い等で乱流が生じてさらに混合される。このように、この装置では、混合が３段階で実施されるため、より均一な混合が可能となる。第３の液体混合チャンバー１４からあふれた液体試料等は、流路を通ってオーバーフローチャンバー１５に移動する。
【００７９】
以上説明したように、本実施例の液体均一化装置は、各チャンバーの容積を、外周方向に位置するほど、小さくなるような構成としたことにより、それぞれのチャンバーを２つ以上の逆Ｕ字形の流路によって連結したことによりただ1回のみの回転体の回転で液体の均一混合ができる。
【００８０】
（比較例）
比較例として、チャンバーおよび流路デザインを図１に代えて、図９に示すような流路デザインにした以外は、第１の実施例と同様の液体均一化装置を第１の実施例の場合と同様の方法で作製した。
【００８１】
図９において、回転体１０１には、内周側から、２つの試料チャンバー１０２および１０３と、第１の液体混合チャンバー１０６、第２の液体混合チャンバー１１０および第３の液体混合チャンバー１１４と、オーバーフローチャンバー１１５とが、外周方向に向かって、この順序で形成され、さらに、チャンバー間には液体試料の流れる流路が１本ずつ形成されている。
【００８２】
回転体１０１には、２つの試料チャンバー１０２、１０３と第１の液体混合チャンバー１０６とを連通する、それぞれが独立した直線状の流路１０４と、第１の液体混合チャンバー１０６と第２の液体混合チャンバー１１０とを連通する１本の流路１０８と、第２の液体混合チャンバー１１０と第３の液体混合チャンバー１１４とを連通する１本の流路１１２とが形成されている。第１の液体混合チャンバー１０６、第２の液体混合チャンバー１０６、第３の液体混合チャンバー１１４には、それぞれ空気孔１０５、１０９、１１２が形成されている。各液体混合チャンバー間を連通する流路１０７、１１２はそれぞれ逆Ｕ字形の形状で、逆Ｕ字形の頂点が、流路が連通する液体を導入する液体混合チャンバーとの連結部より回転体１０１の回転軸の方向（以下、内周方向または内周側という）に位置している。
【００８３】
具体的には、まず、２つの試料チャンバー１０２、１０３は、それぞれ独立した１組の直線状の流路１０４により、第１の液体混合チャンバー１０６と連通している。流路１０８はまず、第１の液体混合チャンバー１０６の外周側に形成された連結部から、まず、内周側に延び、折り返し部１０７でＵターンして外周方向に延びて第２の液体混合チャンバー１１０に形成された連結部まで延伸している。同様に、流路１０４は、第２の液体混合チャンバー１１０の外周側に形成された連結部から、まず、内周側に延び、折り返し部１１１でＵターンして外周方向に延びて第３の液体混合チャンバー１１４に形成された連結部まで延伸している。第３の液体混合チャンバー１１４とオーバーフローチャンバー１１５も同様に１本の流路で連結されている。
【００８４】
このようにして構成された第１の実施例および比較例の各液体均一化装置について、赤色ラテックス粒子懸濁液（SEKISUI製、0.313μm径の粒子）を用いて混合度の評価を行った。すなわち、２つの試料供給孔から、前記赤色ラテックス粒子懸濁液と水とを注入し、1600rpmの回転速度で１分間回転させ、赤色ラテックス粒子溶液と水を混合させた。第１の実施例の液体均一化装置を用いた結果を図１０（ａ）の装置の全体図、および図１０（ｂ）の図１０（ａ）の一部を拡大図に、比較例の液体均一化装置を用いた結果を図１１（ａ）の装置の全体図、および図１１（ｂ）の図１１（ａ）の一部拡大図に、それぞれ示す。図１０（ａ）から第１の液体混合チャンバー６に導入された液体が第２の液体混合チャンバー１０を介して第３の液体混合チャンバー１４に移送されていることがわかる。図１０（ｂ）から、第１の実施例の液体均一化装置では、赤色ラテックス粒子懸濁液と水が、均一に混合されていることがわかる。一方、図１１（ｂ）から、比較例の液体均一化装置では、赤色ラテックス粒子懸濁液と水が、均一に混合されておらず、赤色ラテックス粒子懸濁液が下方に沈殿してしまっていることがわかる。
【００８５】
このことから、第１の実施例の液体均一化装置は、比較例の液体均一化装置に比べ、流路スペースを大きくとることなく、前記赤色ラテックス粒子懸濁液と水とを、より均一に混合することができた。これを、光ファイバー分光器を用いて、極大吸収波長における吸光度を測定することによって定量化すると、第１の実施例の液体均一化装置を用いた場合では、どのスポットで測定しても同じ吸光度を示すのに対し、比較例の液体均一化装置を用いた場合では、スポットによって吸光度ムラがあった。
【００８６】
以上、説明したように本実施例の液体均一化装置は、所定の回転軸を中心として回転する回転体１と、回転体１に形成された、回転軸からの距離を異にする２つ以上の液体を混合する２つ以上の液体混合チャンバー６、１０、１４と前記液体混合チャンバーを相互に連通する２つ以上の流路８、１２とを有し、液体混合チャンバー６、１０、１４はそれぞれ、２つ以上の流路で相互に連通されている。このため、回転体１が回転する際に生じる遠心力により、回転軸に近い側に形成された液体混合チャンバーから導出された液体を前記２つ以上の流路を介して前記回転軸に遠い側に形成された前記液体混合チャンバーに導入することにより、導入された液体は互いにぶつかり合うなどして乱流が生させて、液体を均一に混合することができるため、従来より省スペースで液体を均一に混合することできた。
【００８７】
なお、本実施例において、逆Ｕ字形流路の折り返し部を自身が連通する内周側の液体混合チャンバーの最も内周側の面より外周側に設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、折り返し部を自身が連通する内周側の液体混合チャンバーの最も内周側の面より内周側に設けても同様の効果を得ることができる。これについて第２の実施例で説明する。
（第２の実施例）
図６および図７は、本発明の第２の実施例の液体均一化装置を用いた分析装置を示す図である。
【００８８】
本実施例の液体均一化装置を用いた分析装置は、第１の実施例の液体均一化装置と同様に、図６に示す、所定の回転軸（図示されていない）を中心として回転する、その中心に孔が形成された円盤状の回転体５０から構成されている。中心孔は回転体５０の回転軸と同心円状に形成されているものとする。
【００８９】
回転体５０は、図７に示すように、回転体５０のカバーを構成する第１の基板８１と、空隙が形成された第２の基板８２と、回転体５０の底部を構成する第３の基板８３を主要構成部材とし、これらが前記の順番に積層されて形成されている。
【００９０】
第１の基板８１には、試料注入口６０および空気孔６１〜６６と、所定の形状を有した凹部が試料注入口６０および空気孔６１〜６６の間に形成されている。第２の基板８２に形成された空隙は第１の基板８１に対応した所定の形状を有しており、上述の第１の基板８１、第２の基板８２、第３の基板８３が積層されると、チャンバーおよび流路が形成されるようになっている。
【００９１】
本実施例では、中心孔側から外周方向側へ順に、第１のチャンバー５１、第２のチャンバー５２、第３のチャンバー５３、第４のチャンバー５４、第５のチャンバー５５、第６のチャンバー５６が回転体５０に形成されている。図６に示されるように、第１のチャンバー５１、第２のチャンバー５２、第３のチャンバー５３、第４のチャンバー５４、第５のチャンバー５５、第６のチャンバー５６は中心孔、すなわち、回転体５０の回転軸からの距離を異にしている。
【００９２】
さらに、回転体５０には、第１のチャンバー５１と第２のチャンバー５２とをそれぞれ連通する、２つで１組の逆Ｕ字形の流路７１が形成されている。同様に、回転体５０には、第２のチャンバー５２と第３のチャンバー５３とをそれぞれ連通する、２つで１組の逆Ｕ字形の流路７２、第３のチャンバー５３と第４のチャンバー５４とを連通する、２つで１組の逆Ｕ字形の流路７３、第４のチャンバー５４と第５のチャンバー５５とをそれぞれ連通する、２つで一組の逆Ｕ字形の流路７４、第５のチャンバー５５と第６のチャンバー５６とをそれぞれ連通する、２つで一組の逆Ｕ字形の流路７５が形成されている。前記第２〜第６の各チャンバーには、それぞれ空気孔６２、６３、６４、６５、６６が形成されている。
【００９３】
なお、本実施例では、逆Ｕ字形流路の折り返し部を自身が連通する内周側の液体混合チャンバーの最も内周側の面より内周側に設けて、回転、停止を繰り返すことにより、流体移送とそれに伴う混合を実施するように流路デザインを構成している。
【００９４】
これらの点以外は、本実施例の液体均一化装置は、前述の第１の実施例と同様である。また、回転体の組立て方法も第１の実施例と同様である。
【００９５】
まず、折り返し部と液体混合チャンバーとの関係について図８を参照して説明する。図８（ｂ）は、第２の液体混合チャンバー５２と折り返し部７２との関係を説明している。
【００９６】
図８（ｂ）に示すように、第２の液体混合チャンバー５２と連通する２本の流路は第２の液体混合チャンバー５２に形成された導出口５２ｂから図８（ｂ）に図示されていない第３の液体混合チャンバー５３へ延伸しているが、自身が連通している内周側の第２の液体混合チャンバー５２に形成された導出口５２ｂよりさらに内周側に折り返し部７２ａ、７２ｂを有している。この構成により、本実施例の液体均一化装置は、回転体の回転時に第２の液体混合チャンバー５２と折り返し部７２の近傍に液体を一時的に保持することができるため、液体が流路を介して外周側の第３の液体混合チャンバー５３に導入される際に、確実に乱流を発生させることができる。また、本実施例では、折り返し部７２は、第２の液体混合チャンバー５２の最も内周側の点５２ａを含む、回転軸から等距離に離間した面Ｐ４（以後、「最も内周側の面」、または「回転軸に最も近い面」とよぶ）よりも内周側に構成されている。この構成により、本実施例の液体均一化装置は、回転と停止を繰り返すことにより、流体移送とそれに伴う混合を可能にしている。
【００９７】
また、本実施例では、第２の液体混合チャンバー５２から延伸する流路にそれぞれ形成された折り返し部７２ａ、７２ｂは、回転軸からの距離が等しい同一面Ｐ３上に配置される構成になっているが、本発明はこれに限定されない。本実施例では、回転、停止を繰り返すため、複数の流路から流れてくる液体が液体混合チャンバーに導入されるタイミングは必ずしも同期させる必要はなくなり、むしろ同期させないほうが流体の衝突という観点からより効果的で、乱流も起こしやすくなり、均一化しやすくなる。従って、折り返し部７２ａ、７２ｂは相互に回転軸からの距離が等しい同一の面Ｐ３上に設ける必要はなく、むしろ積極的に回転軸からの距離が等しい同一の面Ｐ３上に設定させないようにすることが好ましい。この構成により、意識的に液体混合チャンバーに導入される液体の流れに時間差を生じさせ、乱流を起こしやすくできるという効果がある。さらに、第１の液体混合チャンバー５１と流路７１、第３の液体混合チャンバー５３と流路７３、第４の液体混合チャンバー５４と流路７４、第５の液体混合チャンバー５５と流路７５との関係についても、第２の液体混合チャンバー５２と折り返し部７２との関係と同様であるので説明を省略する。
【００９８】
ここで、第２のチャンバー５２には、ラテックス標識抗ヒトアルブミンポリクローナル抗体を凍結乾燥担持させてから、第１の基板８１を貼り合せた。ラテックスへの標識は、アルブミンと反応するウサギ由来抗ヒトアルブミンポリクローナル抗体を公知の方法に従い、ラテックス（160nm）粒子に物理吸着させることにより行った。
【００９９】
次に、液体均一化装置による液体混合を、アルブミンを抗原抗体反応に基づいて測定する方法を説明する。この測定例では、液体均一化装置で、混合と抗原抗体反応を実施し、その後、光ファイバーで吸光度を測定するようにした。この装置において、第１のチャンバー５１はサンプリング工程の場として、第２のチャンバー５２はアルブミンに対する抗体を乾燥状態で担持させており、サンプルが導入された際に溶解させる場として、第３のチャンバー５３、第４のチャンバー５４、第５のチャンバー５５は混合・反応のために使用される場として使用される。第６チャンバー５６は混合された反応液を、光ファイバーで測定する場としている。
【０１００】
操作手順を示す。試料注入孔６０から第１のチャンバー５１にサンプル（アルブミンを含むＰＢＳ緩衝液）を導入し、逆Ｕ字形流路７１を通じて、毛細管現象により第２のチャンバー５２の手前まで液体を移送させる。その後、回転装置を回転させてサンプルを第２のチャンバー５２に導入すると同時に、乾燥担持されている抗体を溶解させて反応を開始させる。その後、回転装置の回転を停止させて、毛細管現象により、第３のチャンバー５３の手前まで反応混合液を移送させる。引き続き回転停止を繰り返して、前記反応混合物を第３のチャンバー５３、第４のチャンバー５４、第５のチャンバー５５と順次移送させることにより、反応混合物の混合を行い、最終的に第６チャンバー５６へ移送させて、そこでサンプル液を光ファイバーにより光学的に検出する。吸光度を経時的に測定すると、吸光度が高くなっていき、反応が進んでいることを確認した。
【０１０１】
以上説明したように本実施例の液体均一化装置を用いた分析装置は、所定の回転軸を中心として回転する回転体５０と、回転体５０に形成された、回転軸からの距離を異にする２つ以上の液体を混合する２つ以上の液体混合チャンバー５１、５２、５３、５４、５５、５６と前記液体混合チャンバーを相互に連通する２つ以上の流路７１、７２、７３、７４、７５とを有し、液体混合チャンバー５１、５２、５３、５４、５５、５６はそれぞれ、２つ以上の流路で相互に連通されており、回転体が回転する際に生じる遠心力により、回転軸に近い側に形成された液体混合チャンバーから導出された液体を前記２つ以上の流路を介して前記回転軸に遠い側に形成された前記液体混合チャンバーに導入するようになっており、このため、導入された液体が互いにぶつかり合うなどして乱流が生じ、この結果、前記液体が均一に混合されている。したがって、この装置では、流路で液体を均一に混合しないので、流路を蛇行させる必要もなく、蛇行のためのスペースを大きくとる必要もない。これにより、省スペースで効率よく液体を混合することができ、それに引き続く反応、もしくは反応による物理的・化学的な変化量を電気化学的・光学的な手段等による検出を再現性よく行うことができる分析装置を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の第１の実施例の液体均一化装置の構成を示す平面図
【図２】図１に示された液体均一化装置の分解平面図であり、（ａ）は、第１の基板、（ｂ）は第２の基板、（ｃ）は第３の基板を示す図
【図３】図１に示された液体均一化装置の分解斜視図
【図４】図１に示された液体均一化装置の製造工程の一例を示す断面図であり、（ａ）は切り取り前の第２の基材の断面図、（ｂ）は切り取り後の第２の基材の断面図
【図５】図１に示された液体均一化装置の断面図
【図６】本発明の第２の実施例の液体均一化装置の構成を示す平面図
【図７】図６に示された液体均一化装置の分解平面図であり、（ａ）は、第１の基板、（ｂ）は第２の基板、（ｃ）は第３の基板を示す図
【図８】折り返し部の位置を説明するための図であり、（ａ）は図１に示された液体均一化装置を構成する折り返し部と液体混合チャンバーの関係を、（ｂ）は図６に示された液体均一化装置を構成する折り返し部と液体混合チャンバーの関係を示す図
【図９】比較例の液体均一化装置の構成を示す平面図
【図１０】図１に示された第１の実施例の液体均一化装置を用いた液体混合の評価結果を示す図であり、（ａ）は装置の全体図、（ｂ）は（ａ）の一部拡大図
【図１１】図９に示された比較例の液体均一化装置を用いた液体混合の評価結果を示す図であり、（ａ）は装置の全体図、（ｂ）は（ａ）の一部拡大図
【図１２】図１２は、従来技術の回転装置の構成図であり、（ａ）は、その断面図、（ｂ）は、その斜視図
【符号の説明】
【０１０３】
１  回転体
２  試料チャンバー
３  試料チャンバー
４  直線状流路
５  空気孔
６  第１の液体混合チャンバー
７  折り返し部（屈曲部）
８  流路
９  空気孔
１０  第２の液体混合チャンバー
１１  折り返し部（屈曲部）
１２  流路
１３  空気孔
１４  第３の液体混合チャンバー
１５  オーバーフローチャンバー
１６  試料注入口
２１  剥離紙
２２  接着剤層
２４  接着剤層
２５  剥離紙
３１  第１の基板（カバー）
３２  第２の基板
３３  第３の基板（回転体基板）
５０  回転体
５１  第１のチャンバー
５２  第２のチャンバー
５３  第３のチャンバー
５４  第４のチャンバー
５５  第５のチャンバー
５６  第６チャンバー
６０  試料注入口
６１〜６６  空気孔
７１〜７５  逆Ｕ字形流路
８１  第１の基板（カバー）
８２  第２の基板
８３  第３の基板（回転体基板）
１０１  回転体
１０２  試料チャンバー
１０３  試料チャンバー
１０４  直線状流路
１０５  空気孔
１０６  第１の液体混合チャンバー
１０７  折り返し部（屈曲部）
１０８  流路
１０９  空気孔
１１０  第２の液体混合チャンバー
１１１  折り返し部（屈曲部）
１１２  流路
１１３  空気孔
１１４  第３の液体混合チャンバー
１１５  オーバーフローチャンバー
１１６  試料注入口
２００  装置
２０１  試料注入孔
２０２  流路
２０３  中心孔
【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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