(57)【要約】【課題】生化学分析方法において、検体を展開させる展開層に検体を均一に展開する。【解決手段】検体を展開させる展開層１２ｂ１を備えた分析チップ１２を使用して、検体を測定する生化学分析方法であって、分析チップ１２に検体を供給し、検体を供給された分析チップ１２に超音波振動を印加する。【選択図】図５
2012202807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体を展開させる展開層を備えた分析チップを使用して、前記検体を測定する生化学分析方法であって、
前記分析チップに前記検体を供給し、
前記検体を供給された前記分析チップに超音波振動を印加することを特徴とする生化学分析方法。
【請求項２】
前記検体の供給は、前記検体を前記分析チップに点着することにより行うことを特徴とする請求項１記載の生化学分析方法。
【請求項３】
前記分析チップとして、前記検体に対する複数の測定項目に対応する試薬層を含む複数の層からなる乾式分析素子を用いることを特徴とする請求項１または２記載の生化学分析方法。
【請求項４】
前記検体の供給は、流路部材内に前記検体を流通させる微小流路が設けられ、この微小流路内の一部に測定部が配設されてなる分析チップの前記流路部材の前記測定部より流路上流側に設けられた前記展開層に検体を供給することにより行うことを特徴とする請求項１記載の生化学分析方法。
【請求項５】
前記超音波振動の印加は、複数の方向から前記分析チップに超音波振動を印加することにより行うことを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の生化学分析方法。
【請求項６】
前記超音波振動の印加は、前記展開層が接する空間を密閉して行うことを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の生化学分析方法。
【請求項７】
前記展開層が接する空間を、超音波振動を印加するための圧電素子により密閉することを特徴とする請求項６記載の生化学分析方法。
【請求項８】
前記展開層が接する空間を覆う密封部材により前記展開層が接する空間を密閉することを特徴とする請求項６記載の生化学分析方法。
【請求項９】
検体を展開させる展開層を備えた分析チップを使用して、前記検体を測定する生化学分析装置であって、
前記分析チップに前記検体を供給する手段と、
前記検体を供給された前記分析チップに超音波振動を印加する手段とを備えたことを特徴とする生化学分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液や尿等の検体を分析する分析用チップに検体を供給して生化学分析を行う生化学分析方法および生化学分析装置に関し、特に検体を展開させる展開層を使用する生化学方法および生化学分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、検体の小滴を点着供給するだけでこの検体中に含まれている特定の化学成分または有形成分を定量分析することのできる比色タイプの乾式分析素子や検体に含まれる特定イオンのイオン活量を測定することのできる電解質タイプの乾式分析素子が開発され、実用化されている。これらの乾式分析素子を用いた生化学分析装置は、簡単かつ迅速に検体の分析を行うことができるので、医療機関、研究所等において好適に用いられている。
【０００３】
比色タイプの乾式分析素子を使用する比色測定法は、検体を乾式分析素子に点着した後、これをインキュベータ内で所定時間恒温保持して呈色反応（色素生成反応）させ、次いで検体中の所定の生化学物質と乾式分析素子に含まれる試薬との組み合わせにより予め選定された波長を含む測定用照射光をこの乾式分析素子に照射してその光学濃度を測定し、この光学濃度から、予め求めておいた光学濃度と所定の生化学物質の物質濃度との対応を表す検量線を用いて該生化学物質の濃度を求めるものである。一方、電解質タイプの乾式分析素子を使用する電位差測定法は、上記の光学濃度を測定する代わりに、同種の乾式イオン選択電極の２個１組からなる電極対に点着された検体中に含まれる特定イオンの活量を、参照液を用いてポテンシオメトリで定量分析することにより求めるものである。
【０００４】
上記いずれの方法においても、液状の検体は検体容器（採血管等）に収容して装置にセットするとともに、その測定に必要な乾式分析素子を装置に搭載し、乾式分析素子を搭載位置から点着部およびインキュベータへ搬送する一方、点着機構の点着ノズルによって検体を搭載位置から点着部へ供給して乾式分析素子へ点着するものである。
【０００５】
一方、血液や尿などのサンプルの分析のために、マイクロ流路が形成されたマイクロチップが使用され始めている。このマイクロチップには、バッファ（緩衝液）を含む試薬がプローブによりマイクロ流路に注入され、次に、高電圧がマイクロ流路に印加される。この高電圧の印加により流路内のサンプル中の各組成分が泳動され、その泳動度の差によってサンプル中の測定対象物質が分離されるようになっている。分離された測定対象物質は、試薬によって識別され、生化学分析装置の検出部で検出される。
【０００６】
上記のような乾式分析素子には、検体が試薬層（反応層）へ供給される途中に検体を均一に展開させるための展開層を通過させることによって、反応層に検体を均一に提供して反応層の広範囲において均一な測定結果が得られる。しかしながら、展開層上の点着部から離れた位置などには十分検体を展開できない場合があり、展開層から反応層に移動した検体の量に偏りが生じるため、反応層上で反応ムラが生じていた。
【０００７】
また、検体を流路へ流下させる流路型分析チップの場合においても、流路中に検体を展開するメンブレンフィルタなどの展開層を配し、展開層を介して検体を通過させて、この検体を流路中に設けられた被検出物質と特異的に結合する結合物質を固定した被検出物を検出するセンサ部などに検体を供給する場合がある。かかるセンサ部が流路の壁面などに設けられている場合、反応の測定条件を管理するために、展開層を通過させることにより流路内を通過する検体の量を流路断面内で均一になるようにしてから検体をセンサ部に供給したいという要求がある。
【０００８】
ここで、特許文献１では、血液の半透膜へ拡散する速度を高める技術が開示されている。具体的には、血液が半透膜に拡散する拡散速度をあげるために中空ファイバの中空部分を流過する血液が中空ファイバの壁膜（半透膜）を介して中空ファイバの外側に存在する透析物溶液へ展開する際に超音波振動を印加する方法を開示している。
【０００９】
また、特許文献２では、乾式分析素子に備えられる多孔性膜に試薬を固定するために、試薬層および支持体の一方の材質を多孔性マトリックスにするとともに他方の材質を熱可塑性樹脂にし、乾式分析素子の作成時に、試薬層と支持体層を重ねて、超音波による振動熱と外部からの圧力により樹脂成分をマトリックス内へくい込ませる方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特表２００４−５２９６６８号公報
【特許文献２】特開平８−２２００８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記特許文献１の方法では、血液を半透膜に対して拡散させる速度が高められるものの、特許文献１に開示された拡散は、血液と透析物溶液の濃度差による浸透圧による拡散または半透膜に電位を与えることによる拡散であるため、上記分析チップのように検体と展開層の親和力により展開層に検体を展開させる場合に、特許文献１の方法をそのまま適用できるかは不明である。
【００１２】
また、特許文献２の方法は、検体を点着する乾式分析素子や流路内に検体を流下させて、検体を流路中に設けられたセンサ部などで測定を行う流路型分析チップにおいては、検体を熱可塑性樹脂にして供給することができないため適用することができない。
【００１３】
本発明はかかる点に鑑み、検体を分析チップに含まれる展開層に均一に展開させるようにした生化学分析方法および生化学分析装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明による生化学分析方法および装置は、検体を展開させる展開層を備えた分析チップを使用して、前記検体を測定する生化学分析方法または装置であって、前記分析チップに前記検体を供給し、前記検体を供給された前記分析チップに超音波振動を印加するようにしたことを特徴とするものである。
【００１５】
「展開層」は、いわゆる毛細管現象のように展開層中の間隙表面と液体の親和力によって展開層中の間隙表面に沿って液体が広がることにより検体を展開させるものであればいかなる素材、厚み、構造であってもよい。例えば、展開層として、メンブレンフィルタや多孔性フイルムなどを好適に適用できる。また、展開層として検体を展開させるため親水性のメンブレンフィルタを好適に適用できる。
【００１６】
超音波振動を分析チップに印加する期間は、検体が供給されてから検体に含まれる成分の測定が行われる時までの一部または全部の期間であればいつでもよいが、検体を分析チップに供給する時からできるだけ早い時に開始される期間であることが好ましい。また、この期間は、分析時間を必要以上に延長する長期間にわたって延長することのない範囲で、十分長い期間であることが好ましい。例えば、乾式分析素子であれば数秒程度の期間超音波振動を印加することが考えられる。また、超音波振動は、連続して印加してもよいし、複数回に分けて断続的に印加してもよい。
【００１７】
また、上記本発明による生化学分析方法における前記検体の供給は、前記検体を前記分析チップに点着することにより行ってもよい。
【００１８】
また、「分析チップ」として、検体を均一に通過させるための展開層を備えたものであればいかなる分析チップを用いてもよい。例えば、展開層を介して均一に展開された検体を試薬層に供給する分析チップとして、検体に対する複数の測定項目に対応する試薬層を含む複数の層からなる乾式分析素子を用いてもよい。また、分析に必要な各種物質や試薬、または、前処理剤などを展開層に含ませることにより展開層を通過する検体に対して各種物質や試薬、または前処理剤を供給するタイプの分析チップや、流路上流から順に展開層と試薬層とを備え、展開層を介して流路断面内で均一に展開された検体が流路下流に設けられた試薬層に供給されるタイプの分析チップを用いてもよい。
【００１９】
また、上記本発明による生化学分析方法における前記検体の供給は、前記分析チップが、流路部材内に前記検体を流通させる微小流路が設けられ、この微小流路内の一部に測定部が配設されてなるものの場合には、前記分析チップの前記流路部材の前記測定部より流路上流側に設けられた展開層に検体を供給することにより行ってもよい。
【００２０】
また、上記本発明による生化学分析方法における前記超音波振動の印加は、複数の方向から前記分析チップに超音波振動を印加することにより行うことが好ましい。
【００２１】
また、上記本発明による生化学分析方法における前記超音波振動の印加を、前記展開層が接する空間を密閉して行うことが好ましい。また、前記展開層が接する空間を超音波振動を印加するための圧電素子により密閉してもよく、前記展開層が接する空間を覆う密封部材により前記展開層が接する空間を密閉してもよい。
【発明の効果】
【００２２】
上記のような本発明によれば、検体を展開させる展開層を備えた分析チップを使用して検体を測定する生化学分析方法または装置において、検体が展開層中に展開する時に分析チップに超音波振動を印加するため、検体に与えられる振動エネルギにより、検体の移動を促進し、検体を展開層に均一かつ迅速に展開させることができ、より精度の高い分析ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態による生化学分析装置の概略構成を示す部分断面正面図
【図２】図１の生化学分析装置の素子搬送位置での点着機構を除く要部機構の平面図
【図３】図１の乾式分析素子の搬送経路部分の断面正面図
【図４】乾式分析素子の平面図および底面図
【図５】第１の実施形態における点着部の一部を拡大した概略図
【図６】第１の実施形態の変形例における点着部の部分拡大図
【図７】第２の実施形態による装置を示す概略側面図
【図８】第２の実施形態によるセンサチップの外観を示す概略斜視図
【図９】実施例および比較例の評価結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。この実施形態では生化学分析装置による自動分析装置の例であり、図１は第１の実施形態による生化学分析装置の概略構成を示す部分断面正面図、図２は、図１の生化学分析装置の素子搬送位置での点着機構を除く要部機構の平面図、図３は、第１の実施形態の生化学分析装置の点着部を含む乾式分析素子の搬送経路部分の要部を示す断面正面図、図４は乾式分析素子の平面図および底面図、図５は第１の実施形態における点着部の一部を拡大した概略図である。
【００２５】
図２に示すように前記サンプルトレイ２は円形で、検体を収容した検体容器１１、未使用の乾式分析素子１２（比色タイプの乾式分析素子および電解質タイプの乾式分析素子）を収容した素子カートリッジ１３、消耗品（ノズルチップ１４、希釈液容器１５、混合カップ１６および参照液容器１７）を搭載する。なお、検体容器１１は検体アダプタ１８を介して搭載され、ノズルチップ１４はチップラック１９に多数収納されて搭載される。
【００２６】
図４に基づいて、本実施形態において分析チップとして用いられる乾式分析素子１２について説明する。図４は比色タイプの乾式分析素子１２を示し、点着された検体の呈色度合を測定するために使用される。この乾式分析素子１２はプラスチックによる表裏の矩形状のマウント部１２ａ内に試薬層を有する測定要素１２ｂが保持されてなるものである。図４（ａ）に示す表面のマウント部１２ａの中央には、点着孔１２ｃが開口されて測定要素１２ｂの表面が露出し、この部分に検体の点着が行われる。また、図４（ｂ）に示す裏面のマウント部１２ａの中央には、測光孔１２ｄが開口されて測定要素１２ｂの裏面が露出し、この部分の呈色度合が生化学分析装置１の測光ヘッド（不図示）によって測定される。この比色タイプの乾式分析素子１２は、異なる試薬（塗布物）で構成された測定要素１２ｂによって測定項目が異なる複数種類のものが同一形状に設けられ、その試薬種別情報（測定項目番号、検体種番号など）と、試薬ロット情報（製造ロット番号、その他製造に係わる固有の番号）とを含む素子情報が設定符号化されたドット配列パターン１２ｅが記録されている。
【００２７】
図５に図３の一部を拡大した概略図を示す。図５に示すように、乾式分析素子１２における測定要素１２ｂは、点着孔１２ｃから測光孔１２ｄに向かって点着された検体を均一に下方の反応層に展開する展開層１２ｂ１、反応層の反応における発色を測定するための反射層１２ｂ２、検体を反応させる試薬層である反応層１２ｂ３、測定要素１２ｂの各層を支持するとともに検査光を透過させる透明支持体層１２ｂ４の順に積層されている。なお、本実施形態では上記マウント部１２ａが、展開層１２ｂ１を含む上記各層からなる測定要素１２ｂを保持する保持部材に相当する。
【００２８】
本実施形態では、展開層としてセルロースアセテートを用いて作られたメンブレンフィルタを用いている。なお、本実施形態に限定されず、分析チップに含まれ、検体を展開させるための展開層は、いわゆる毛細管現象のように展開層中の間隙表面と液体の親和力によって展開層中の間隙表面に沿って液体が広がることにより検体を展開させるものであればいかなる素材、厚み、構造であってもよい。
【００２９】
例えば、展開層１２ｂ１に用いることのできるメンブレンフィルタの例としてとしてセルロースアセテート、セルロースニトレート、再生セルロース、ポリアミド、ビスフェノールＡのポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素含有ポリマー等を用いて作られているメンブレンフィルタがあげられる。また、本発明の乾式分析素子における上記メンブレンフィルタの厚さは、約３０μｍ〜約３００μｍの範囲内、好ましくは約７０μｍ〜約２００μｍの範囲内である。メンブレンフィルタの気孔率（空隙率）は、約２５％〜約９０％、好ましくは約６０〜約９０％である。また、メンブレンフィルタの平均孔径は約０．０１〜約２０μｍ、好ましくは約０．１〜約１０μｍの範囲内である。これらメンブレンフィルタは、既に多くのメーカーから様々な種類のものが市販されており、これらの市販品の中から必要に応じて選択して用いることができる。
【００３０】
また、展開層としては、例えば、特開昭55−164356（対応米国特許 4 292 272）、特開昭57−66359(対応米国特許 4 783 315）等に記載の織物布地展開層（例、ブロード、ポプリン等の平編物布地）、特開昭60−222769（対応EP特許 0 162 302Ａ）等に記載の編物布地展開層（例、トリコット編物布地、ダブルトリコット編物布地、ミラニーズ編物布地）、特開昭57−148250に記載の有機ポリマー繊維パルプ含有抄造紙展開層、特開昭57−125847等に記載の繊維と親水性ポリマーの分散液を塗布して形成した展開層等の繊維質微多孔性展開層；特公昭53−21677(対応米国特許 3 992 158）等に記載のメンブレンフィルタ層（ブラッシュポリマー層）、ポリマーミクロビーズ等の微粒子が親水性ポリマーバインダーで点接触状に接着されてなる連続微空隙含有等方的微多孔性展開層、特開昭55−90859(対応米国特許 4 258 001）等に記載のポリマーミクロビーズが水で膨潤しないポリマー接着剤で点接触状に接着されてなる連続微空隙含有等方的微多孔性層（三次元格子状粒状構造物層）展開層等の非繊維等方的微多孔性展開層；特開昭61−4959（対応米国特許 5 019 347）、特開昭62−138756、特開昭62−138757、特開昭62−138758（対応EP特許 0 226 465Ａ）等に記載の複数の微多孔性層（例、織物布地又は編物布地とメンブレンフィルタの２層、織物布地又は編物布地とメンブレンフィルタと織物布地又は編物布地の３層）をそれらの表面で微細な不連続点状又は島状（印刷分野における網点状）の接着剤で積層接着した血球分離能力の優れた展開層が本発明に適用可能である。
【００３１】
また、展開層に用いられる織物生地又は編物生地は特開昭57−66359に記載のグロー放電処理又はコロナ放電処理に代表される物理的活性化処理を布生地の少なくとも片面に施すか、又は特開昭55−164356、特開昭57−66359等に記載の水洗脱脂処理、親水性ポリマー含浸等親水化処理、又はこれらの処理工程を適宜に組み合せて逐次実施することにより布生地を親水化し、下側（支持体に近い側）の層との接着力を増大させることができる。また、特開昭59−171864、特開昭60−222769、特開昭60−222770等に記載のように、展開層の上からポリマー含有水溶液又はポリマー含有水−有機溶媒混合溶液を塗布して液体試料の展開面積又は広がりを制御することができる。
【００３２】
光反射層１２ｂ２は、光遮蔽性又は光遮蔽性と光反射性を兼ね備えた二酸化チタン微粒子、硫酸バリウム微粒子等の白色微粒子がゼラチン等の親水性ポリマーバインダー中にほぼ一様に分散されている乾燥時の厚さ約２μｍから約２０μｍの範囲の層である。
【００３３】
また、上記乾式分析素子には、検体の点着側から順に展開層と試薬層を備えるものであれば層構成を適宜変更してもよく、光反射層１２ｂ２に替えて、色遮蔽層を設けてもよい。さらに試薬層、色遮蔽層又は光反射層の上には展開層を強固に接着一体化する目的で親水性ポリマーからなる公知の接着層を設けてもよい。接着層の乾燥時の厚さは約０．５μｍから約５μｍの範囲である。また、試薬層、色遮蔽層又は光反射層、接着層、展開層等には界面活性剤を含有させてもよい。
【００３４】
また、このドット配列パターン１２ｅによる素子情報は、乾式分析素子１２の裏面のマウント部１２ａにおける前部と後部の幅方向の中央部分にドット印刷によって形成されている。また、中央の測光孔１２ｄの近傍には、試薬種別情報を含み試薬ロット情報を含まない横縞状のバーコードパターン１２ｆが印刷によって形成されている。また、乾式分析素子１２の表面のマウント部１２ａには、測定項目名１２ｇが印字されている。上記バーコードパターン１２ｆは、ドット配列パターン１２ｅが読み取れない機種の分析装置にも使用可能とするためのものである。また、本発明分析装置１には電解質タイプの乾式分析素子を用いてもよく、この乾式分析素子についても上記と同様のパターン１２ｅ，１２ｆの印刷によって素子情報が付与される。
【００３５】
点着部３は、サンプルトレイ２の中心線の延長上に配置され、搬送された乾式分析素子１２に血漿、全血、血清、尿などの検体の点着が行われるもので、点着機構６によって比色測定タイプの乾式分析素子１２には検体を、電解質タイプの乾式分析素子１２には検体と参照液を点着する。この点着部３に続いてノズルチップ１４が廃却されるチップ廃却部９が配置されている。
【００３６】
第１のインキュベータ４は円形で、チップ廃却部９の延長位置に配置され、比色タイプの乾式分析素子１２を収容して所定時間恒温保持し、比色測定を行う。第２のインキュベータ５（図２参照）は、点着部３の側方における隣接位置に配設され、電解質タイプの乾式分析素子１２を収容して所定時間恒温保持し、電位差測定を行う。
【００３７】
素子搬送機構７（図３参照）は、詳細は示していないが、前記サンプルトレイ２の内部に配設され、このサンプルトレイ２の中心と第１のインキュベータ４の中心とを結び、点着部３およびチップ廃却部９を通る直線状の素子搬送経路Ｒ（図２）に沿って、乾式分析素子１２をサンプルトレイ２から点着部３へ、さらに第１のインキュベータ４へ搬送する素子搬送部材７１（搬送バー）を備える。素子搬送部材７１はガイドロッド３８により摺動自在に支持され、不図示の駆動機構によって往復移動操作され、先端部は縦板３４のガイド穴３４ａに挿入され、このガイド穴３４ａを摺動する。
【００３８】
移送機構８は点着部３を兼ねて設置され、点着部３から第２のインキュベータ５へ、素子搬送経路Ｒと直交する方向に、電解質タイプの乾式分析素子１２を移送する。
【００３９】
点着機構６は上部に配設され、昇降移動する点着ノズル４５が前述の素子搬送経路Ｒと同一直線上を移動し、検体および参照液の点着、希釈液による検体の希釈混合を行う。点着ノズル４５は、先端にノズルチップ１４を装着し、該ノズルチップ１４内に検体、参照液等を吸引し吐出するもので、その吸引吐出を行う不図示のシリンジ手段が付設され、使用後のノズルチップ１４はチップ廃却部９で外されて落下廃却される。
【００４０】
素子廃却機構１０（図２参照）は第１のインキュベータ４に付設され、測定後の比色タイプの乾式分析素子１２を第１のインキュベータ４の中心部に押し出して落下廃棄する。なお、前記素子搬送機構７によって廃却することもできる。また、第２のインキュベータ５で測定した後の電解質タイプの乾式分析素子１２は、前記移送機構８によって廃却穴６９に廃棄される。
【００４１】
また、サンプルトレイ２の近傍には、血液から血漿を分離する不図示の血液濾過ユニットが設置されている。
【００４２】
上記各部の機構を、以下に具体的に説明する。まず、サンプルトレイ２は、正転方向および逆転方向に回転駆動される円盤状の回転ディスク２１と、その中央部の円盤状の非回転部２２とを有する。
【００４３】
回転ディスク２１には、図２に示すように、各検体を収容した採血管等の検体容器１１を検体アダプタ１８を介して保持するＡ〜Ｅの５つの検体搭載部２３と、これに隣接して各検体の測定項目に対応して通常複数の種類が必要とされる未使用の乾式分析素子１２を積み重ねた状態で収容した素子カートリッジ１３を保持する５つの素子搭載部２４と、多数のノズルチップ１４を保持孔に並んで収容したチップラック１９を保持する２つのチップ搭載部２５と、希釈液を収容した３つの希釈液容器１５を保持する希釈液搭載部２６と、希釈液と検体とを混合するための混合カップ１６（多数のカップ状凹部が配置された成形品）を保持するカップ搭載部２７とが円弧状に配置されている。
【００４４】
また、非回転部２２には、素子搬送経路Ｒの延長上で点着ノズル４５の移動範囲に、参照液を収容した参照液容器１７を保持する筒状の参照液搭載部２８が設けられ、この参照液搭載部２８には、参照液容器１７の開口部を開閉する蒸発防止蓋３５（図１）が設置されている。
【００４５】
蒸発防止蓋３５は、下端が非回転部２２に揺動可能に枢支された揺動部材３７に保持され、閉方向に付勢されている。揺動部材３７の上端係止部３７ａが点着機構６の移動フレーム４２の下端角部４２ａと当接可能であり、参照液の吸引時に近接移動した移動フレーム４２により揺動部材３７が開方向に揺動され、蒸発防止蓋３５が参照液容器１７を開口して点着ノズル４５による参照液吸引が可能となる。その他の状態では蒸発防止蓋３５が参照液容器１７の開口部を閉塞して参照液の蒸発を防止し、その濃度変化による測定精度の低下を阻止する。
【００４６】
前記回転ディスク２１は、外周部が支持ローラ３１で支持され、中心部が不図示の支持軸に回転自在に保持されている。また、回転ディスク２１の外周には、不図示のタイミングベルトが巻き掛けられ、駆動モータによって正転方向または逆転方向に回転駆動される。非回転部２２は上記支持軸に回転不能に取り付けられている。
【００４７】
前記素子カートリッジ１３は、図３に示すように、上方から未使用の乾式分析素子１２が混在状態で通常複数枚重ねられて挿入される。前記素子搭載部２４に装填されると、下端部が素子搭載部２４の底壁２４ａに保持され、素子搬送面と同一高さに最下端部の乾式分析素子１２が位置し、最下端部の前面側には１枚の乾式分析素子１２のみが通過し得る開口１３ａが、後面側には素子搬送部材７１が挿通可能な開口１３ｂが形成されている。
【００４８】
また、乾式分析素子１２の下面に付与された素子情報を素子カートリッジ１３の下方から読み取れるように、素子カートリッジ１３の底面には窓部１３ｃが、素子搭載部２４の底壁２４ａにも窓部２４ｂがそれぞれ形成されている。
【００４９】
そして、サンプルトレイ２の下方に、乾式分析素子１２のドット配列パターン１２ｅによる素子情報を読み取る読取機３３が設置されている。この読取機３３は、図３に示す素子搬送位置から、サンプルトレイ２の作動により、回転ディスク２１が回動し、図５に示すように、検体容器１１（検体搭載部２３）が点着ノズル４５の移動経路（素子搬送経路Ｒ）上の吸引位置に移動したときに、その検体の測定に使用する乾式分析素子１２を収容した素子カートリッジ１３（素子搭載部２４）が移動した位置の下方に設置されている。つまり、図示の場合、読取機３３は、検体搭載部２３と素子搭載部２４との位相ピッチだけ素子搬送経路Ｒからずれた位相角度で、素子搭載部２４の回転位置に設置されている。なお、図３では回転ディスク２１を一部切除して読取機３３を示し、図３では読取機３３を便宜的に素子搬送経路Ｒにある素子搭載部２４の下方に示している。
【００５０】
上記読取機３３は、ドット記録方式に対応してＣＣＤカメラで構成される。この読取機３３による乾式分析素子１２の素子情報の読み取りは、対応する検体容器１１からの検体吸引および乾式分析素子１２の搬送に先行して行う。そして、乾式分析素子１２に付与された素子情報の読み取りによって得られた６桁または４桁の数字から試薬種別情報、試薬ロット情報等を求めることができ、さらに、記録パターン等から、表裏および前後方向が認識できる。これにより、セット不良が検出でき、ワーニングを発することが可能である。
【００５１】
また、前記検体アダプタ１８は筒状に形成され、上部から検体容器１１が挿入される。この検体アダプタ１８は、不図示の識別部を有し、検体の種類（処理情報）、検体容器１１の種類（サイズ）等の情報が設定され、測定の初期時点でサンプルトレイ２の外周部に配設された識別センサ３０（図２）によってその識別が読み取られ、検体の希釈の有無、血漿濾過の有無などが判別されると共に、検体容器１１のサイズに伴う液面変動量が算出され、それに応じた処理制御が行われる。血漿濾過が必要な検体容器１１に対しては、アダプタ１８に検体容器１１を挿入した上に、濾過フィルターを備えたホルダーがスペーサ（いずれも不図示）を介して装着される。
【００５２】
点着部３および移送機構８は、サンプルトレイ２と第１のインキュベータ４との間に素子搬送経路Ｒと直交する方向に長い支持台６１を備え、その上に移動可能に摺動枠６２が設置されている。この摺動枠６２には、点着用開口６３ａ（図３）が形成された第１素子押え６３および第２素子押え６４が隣接して一体に移動可能に装着されている。第１素子押え６３（第２素子押え６４も同様）は、支持台６１に面する底面に、前記素子移動経路Ｒに沿って乾式分析素子１２が通過する凹部６３ｂを有する。また、摺動枠６２は、一端部がガイドバー６５に案内され、他端部側の長溝６２ａにピン６６が係合され、さらに、ラックギヤ６２ｂに駆動モータ６８の駆動ギヤ６７が噛合して移動される。支持台６１には、第２のインキュベータ５および廃却穴６９が設置されている。
【００５３】
図５を用いて、点着部３をさらに詳細に説明する。図３では省略されているが、図５に示すように素子押え６３の下面には、超音波振動を発生する圧電素子６０が、乾式分析素子１２が配置された状態で圧電素子６０の下面が乾式分析素子の上面１２ｈに接するように設けられる。また、生化学分析装置１には、超音波発生手段としての圧電素子（本例ではピエゾ素子）６０と、この圧電素子６０を励振させる駆動電圧を該圧電素子６０に印加する不図示のピエゾドライバと、上記駆動電圧の波形を規定する波形信号を生成してピエゾドライバに入力する不図示の波形発生器とを有している。そして、検体の乾式分析素子１２への点着と同時に所定の期間圧電素子６０にピエゾドライバから信号電圧を印加する。これにより発生した超音波振動は、点着位置に配置された乾式分析素子の上面１２ｈから印加される。なお、図１および図３では、説明のため層の厚みを実際のものとは適宜異ならせており、圧電素子６０からピエゾドライバへの配線を省略している。なお、所定の期間は任意に設定可能であり、本実施形態においては数秒間である。
【００５４】
なお、本発明における「検体の供給時」は、上記実施形態に限定されず、検体が供給されてから検体に含まれる成分の測定が行われる時までの一部または全部の任意の期間を意味し、超音波振動を分析チップに印加する期間は、検体の供給時であればいつでもよいが、好ましくは検体を分析チップに点着する時を含む任意の期間か、検体を分析チップに点着する時からできるだけ早い時間に開始される任意の期間であることが好ましい。例えば、上記実施形態では、検体の供給時に分析チップに超音波振動を印加できるのであれば、検体の分析チップへの点着を行った時以降、分析チップの測定を行う時以前のいかなる時期に分析チップに超音波振動を印加してもよい。また、超音波振動を分析チップに印加する期間は、分析時間を必要以上に延長する長期間にわたって延長することのない範囲で、十分長い期間であることが好ましい。例えば、乾式分析素子であれば数秒程度の期間超音波振動を印加することが考えられる。また、超音波振動は、連続して印加してもいし、複数回に分けて断続的に印加してもよい。
【００５５】
また、圧電素子のいかなる振動モードにより超音波振動を発生させてもよく、一例として、厚み縦振動でも厚み滑り振動でも、長さ振動であってもよい。
【００５６】
また、振動周波数は、検体の展開層への展開を促進させうる範囲で任意に設定可能であり、周期の異なる複数の超音波振動を圧電素子から分析チップに印加してもよい。
【００５７】
また、振動を分析チップに対して印加する方向はいかなる方向であってもよいが、検体を展開層へ均一に展開することが特に要望される方向に振動素子の振動方向を一致させることが好ましい。また、検体を展開層へ均一に展開することが特に要望される方向に対して圧電素子の厚み縦振動の振動方向を一致させて振動を印加することが好適である。例えば、検体を点着するタイプの分析素子の場合には、検体が点着した位置から展開層の厚み方向に直交する方向に展開ムラが生じるため、展開層の厚み方向に直交する方向に超音波振動を印加することが好適であり、複数の方向に超音波振動を印加することがさらに好適である。また、乾式分析素子に対し異なる方向から同時に超音波振動を印加してもよく、また複数の異なる方向から交互に超音波振動を印加してもよく、これらを任意に組合せてもよい。
【００５８】
また、分析チップに複数の向きから超音波振動を印加してもよく、例えば、分析チップを図５における垂直方向両面１２ｈ、１２ｋまたは水平方向両面１２ｉ、１２ｊまたは図５奥行き方向両面など乾式分析素子の両側から振動部を当接させて挟持するなど対抗する向きから印加することが好ましい。分析チップしっかりと振動部に当接させて支持でき、複数方向から分析チップ全体に効果的に超音波振動を印加できるためである。また、かかる場合、分析装置１は圧電素子６０を支持するするとともに圧電素子を分析チップの所望の部分に当接せしめる位置に移動可能な周知の移動機構およびその制御手段を備える。
【００５９】
図２のように、第１素子押え６３が点着部３に位置している際には、点着後の比色タイプの乾式分析素子１２は素子搬送機構によって押し出されて第１のインキュベータ４に移送される。一方、電解質タイプの乾式分析素子１２への点着が行われると、摺動枠６２が移動されて点着後の乾式分析素子１２は第１素子押え６３に保持されたまま支持台６１上を滑るように第２のインキュベータ５に移送され、電位差測定が行われる。その際には、第２素子押え６４が点着部３（点着位置）に移動し、その後に搬送される比色タイプの乾式分析素子１２に対する検体の点着および第１のインキュベータ４への搬送が可能である。第２のインキュベータ５での測定が完了すると、摺動枠６２がさらに移動されて測定後の乾式分析素子１２を廃却穴６９に移送して落下廃却する。
【００６０】
なお、比色タイプの乾式分析素子１２を搬送する際には第２素子押え６４を点着部３に移動させておき、電解質タイプの乾式分析素子１２が搬送されるときのみ、第１素子押え６３を点着部３に移動させるようにしてもよい。
【００６１】
また、上記撮像部材３３は、ドット配列パターン１２ｅの読み取りのほか、他の情報の読み取りを行うようになっている。そのために、不図示の追加光源が設置されている。この追加光源としては、赤外用光源、劣化検出用光源、など特定波長を有する光源が検出態様に応じて設置される。この情報読取機５による点着情報、その他の読み取りについては後述する。
【００６２】
点着機構６（図１）は、固定フレーム４０の水平ガイドレール４１に、横方向に移動可能に保持された移動フレーム４２を備え、この移動フレーム４２に昇降移動可能に２本の点着ノズル４５が設置されている。移動フレーム４２には中央に縦ガイドレール４３が固着され、この縦ガイドレール４３の両側に２つのノズル固定台４４が摺動自在に保持されている。ノズル固定台４４の下部には、それぞれ点着ノズル４５の上端部が固着され、上部に上方に延びる軸状部材が駆動伝達部材４７に挿通されている。ノズル固定台４４と駆動伝達部材４７との間に介装された圧縮バネにより、ノズルチップ１４の嵌合力を得るようになっている。ノズル固定台４４は駆動伝達部材４７と一体に上下移動可能であると共に、点着ノズル４５の先端部にノズルチップ１４を嵌合する際に、圧縮バネの圧縮でノズル固定台４４に対して駆動伝達部材４７が下降移動可能である。上記駆動伝達部材４７は、上下のプーリ４９に張設されたベルト５０に固定され、不図示のモーターによるベルト５０の走行に応じて上下移動する。なお、ベルト５０の外側部位には、バランスウェイト５１が取り付けられ、非駆動時の点着ノズル４５の下降移動が防止される。
【００６３】
また、移動フレーム４２は不図示のベルト駆動機構によって横方向に駆動され、２つのノズル固定台４４は独自に上下移動するように、その横移動および上下移動が制御され、２つの点着ノズル４５は、一体に横移動すると共に、独自に上下移動するようになっている。例えば、一方の点着ノズル４５は検体用であり、他方の点着ノズル４５は希釈液用および参照液用である。
【００６４】
両点着ノズル４５は棒状に形成され、内部に軸方向に延びるエア通路が設けられ、下端にはピペット状のノズルチップ１４がシール状態で嵌合される。この点着ノズル４５にはそれぞれ不図示のシリンジポンプ等に接続されたエアチューブが連結され、吸引・吐出圧が供給される。また、この吸引圧力の変化に基づき検体等の液面検出が行えるようになっている。
【００６５】
チップ廃却部９は、搬送経路Ｒを上下方向に交差して設けられ、上部材８１および下部材８２を備える。このチップ廃却部９における支持台６１には、楕円形に開口された落下口８３が形成されている。上部材８１は支持台６１の上面に固着され、落下口８３の直上部位には係合切欠き８４が設けられ、下部材８２は支持台６１の下面に落下口８３の下方を囲むように筒状に形成され、落下するノズルチップ１４をガイドするようになっている。
【００６６】
そして、ノズルチップ１４が装着されている点着ノズル４５を、上部材８１内に下降させてから横方向に移動させ、その係合切欠き８４にノズルチップ１４の上端を係合してから、点着ノズル４５を上昇移動させてノズルチップ１４を抜き取り、外れたノズルチップ１４は落下口８３を通して落下廃却される。
【００６７】
比色測定を行う第１のインキュベータ４は、外周部に円環状の回転部材８７を備え、この回転部材８７は内周下部に固着された傾斜回転筒８８が下部のベアリング８９に支持されて回転自在である。回転部材８７の上部に上位部材９０が一体に回転可能に配設されている。上位部材９０の底面は平坦であり、回転部材８７の上面には円周上に所定間隔で複数（図１の場合１３個）の凹部が形成されて両部材８７，９０間にスリット状空間による素子室９１が形成され、この素子室９１の底面の高さは搬送面の高さと同一に設けられている。また、傾斜回転筒８８の内孔は測定後の乾式分析素子１２の廃却孔９２に形成され、素子室９１の乾式分析素子１２がそのまま中心側に移動されて落下廃却される。
【００６８】
上位部材９０には図示しない加熱手段が配設され、その温度調整によって素子室９１内の乾式分析素子１２を所定温度に恒温保持する。また上位部材９０には、図４に示すように、素子室９１に対応して乾式分析素子１２のマウントを上から押えて検体の蒸発防止を行う押え部材９３が配設されている。上位部材９０の上面には保温カバー９４が配設される一方、この第１のインキュベータ４は全体が遮光カバー９５によって覆われる。さらに、回転部材８７の各素子室９１の底面中央には測光用の開口９１ａが形成され、この開口９１ａを通して図２に示す位置に配設された測光ヘッド９６による乾式分析素子１２の反射光学濃度の測定が行われる。第１のインキュベータ４の回転駆動は、不図示のベルト機構により行われ、往復回転駆動される。
【００６９】
廃却機構１０は、外周側から中心方向に素子室９１内に進退移動する廃却バー１０１を備えている。この廃却バー１０１は後端部が水平方向に走行するベルト１０２に固定され、駆動モータ１０３の駆動によるベルト１０２の走行に応じ、素子室９１から測定後の乾式分析素子１２を押し出して廃却する。なお、廃却孔９２の下方には測定後の乾式分析素子１２を回収する回収箱が配設される。
【００７０】
また、イオン活量を測定する第２のインキュベータ５は、前述の摺動枠６２の第１素子押え６３が上位部材となり、その底部の凹部によって測定本体９７の上面との間に１つの素子室が形成される。この第２のインキュベータ５には、図示しない加熱手段が配設され、その温度調整によって乾式分析素子１２のイオン活量を測定する部分を所定温度に恒温加熱する。さらに、測定本体９７の側辺部にはイオン活量測定のための３対の電位測定用プローブ９８が出没して乾式分析素子１２のイオン選択電極に接触可能に設けられている。
【００７１】
なお、不図示の血漿濾過ユニットは、サンプルトレイ２に保持された検体容器１１（採血管）の内部に挿入され上端開口部に取り付けられたガラス繊維からなるフィルターを有する不図示のホルダーを介して血液から血漿を分離吸引し、ホルダー上端のカップ部に濾過された血漿を保持するようになっている。
【００７２】
上記のような生化学分析装置１の動作、測定条件の設定等は、不図示の筐体２０に設置された不図示の操作パネル５５からの入力によって行われる。この操作パネル５５（インターフェース）は、表示画面、スタートキー、ストップキー、検体キー、消耗品キー、手動キー、緊急キー、キャリブレーションキー、テンキー、印刷キーなど、指先で押して各種の指示操作を行う操作キーが配設されている。この操作パネル５５は、不図示の制御系に接続され、そこに登録されている制御プログラムに基づく測定演算処理が設定され、自動測定動作、手動測定動作、緊急測定動作、キャリブレーション動作、印刷動作などが選択実行され、測定値に基づき前記素子情報に対応する分析情報によって分析結果を（成分濃度）を算出するようになっている。そして、測定結果を出力記録するため、設定値の確認などのために、これらのデータをプリンタ５７によって印刷する。
【００７３】
次いで、前述の生化学分析装置１の全体動作について説明する。まず、分析を行う前に、サンプルトレイ２の各搭載部２３〜２８に、各検体を収容した検体容器１１、乾式分析素子１２を装填した素子カートリッジ１３、ノズルチップ１４を収容したチップラック１９、混合カップ１６、希釈液容器１５および参照液容器１７を搭載して、測定準備を行う。
【００７４】
その後、分析処理をスタートする。まず、血漿濾過が必要な検体の場合には、血液濾過ユニットにより、検体容器１１内の全血を濾過して血漿成分を得る。次に、回転ディスク２１を回転させて測定する検体の素子カートリッジ１３を点着部３に対応する素子取り出し位置に停止させ、乾式分析素子１２を素子搬送機構によって素子カートリッジ１３から取り出して点着部３に搬送する。なお、点着部３に搬送される前に、乾式分析素子１２に付与された分析情報が読み取られ、その後の動作が制御される。
【００７５】
そして、測定項目が比色測定の場合は、素子押え６４が点着部に位置している状態で、乾式分析素子１２の搬送を行い、続いてサンプルトレイ２を回転させて点着ノズル４５の下方にチップラック１９のノズルチップ１４を移動させ、点着ノズル４５に装着する。続いて検体容器１１を移動させ、点着ノズル４５を下降してノズルチップ１４に検体を吸引し、点着ノズル４５を点着部３に移動して、乾式分析素子１２に検体を点着する。
【００７６】
点着ノズル４５が検体を点着すると同時に、不図示のピエゾドライバにより圧電素子６０に、数秒間超音波振動を発生させる。すると発生した超音波振動は乾式分析素子１２のマウント部１２ａ（支持部材１２ａ）を介して展開層１２ｂ１に伝播される。検体は超音波エネルギにより展開層における移動を促進され、乾式分析素子１２の展開層１２ｂ１内全体に均一に展開し、その後、均一に展開した検体が反射層１２ｂ２を通過して、反応層１２ｂ３に一様に到達し、反応層中の試薬と検体中の対応する成分が反応する。
【００７７】
そして、検体が点着された比色タイプの乾式分析素子１２が第１のインキュベータ４に挿入される。次に、素子室９１を回転して、所定時間恒温保持した後、挿入された乾式分析素子１２を順次測光ヘッド９６の位置に移動させ、乾式分析素子１２の反射光学濃度の測定が行われる。測定終了後、測定済みの乾式分析素子１２は中心側に押し出して廃却する。測定結果を出力し、使用済みのノズルチップ１４をチップ廃却部９で点着ノズル４５から外して下方に落下廃却し、処理を終了する。この比色測定の間は、第２のインキュベータ５においては、前述のように、下ブロック７１を上昇させて上ブロック６３を予熱している。
【００７８】
次いで、検査項目が希釈依頼の場合、例えば血液の濃度が濃すぎて正確な検査を行うことができないような場合には、その乾式分析素子１２を点着位置に搬送した後、ノズルチップ１４を点着ノズル４５に装着し、点着ノズル４５を下降してノズルチップ１４に検体を吸引する。吸引した検体をノズルチップ１４から混合カップ１６に分注した後、使用済みのノズルチップ１４を外す。次いで、新しいノズルチップ１４を点着ノズル４５に装着し、希釈液容器１５からノズルチップ１４に希釈液を吸引する。吸引した希釈液をノズルチップ１４から混合カップ１６に吐出する。そして、ノズルチップ１４を混合カップ１６内に挿入して吸引と吐出とを繰り返して撹拌を行う。撹拌を行った後、希釈した検体をノズルチップ１４に吸引し、その点着ノズル４５を点着部３に移動して、乾式分析素子１２に検体を点着する。以下同様に、恒温保持、測光、素子廃却、結果出力およびチップ廃却を行って処理を終了する。
【００７９】
次いで、イオン活量の測定の場合は、前述のように上ブロック６３を点着部３へ移動させて、電解質タイプの乾式分析素子１２を点着位置へ搬送した後、まず、一方の点着ノズル４５にノズルチップ１４を装着し、検体を吸引する。次に、他方の点着ノズル４５にノズルチップ１４を装着し、参照液容器１７から参照液を吸引する。次いで、一方の点着ノズル４５により検体を乾式分析素子１２の一方の液供給孔に点着し、さらに、他方の点着ノズル４５により参照液を乾式分析素子１２の他方の液供給孔に点着する。そして、制御ユニットは先述同様に振動部を駆動して、点着ノズル４５により検体を乾式分析素子１２に点着すると同時に数秒間乾式分析素子１２に超音波振動を印加する。
【００８０】
そして、検体および参照液が点着された乾式分析素子１２が、点着部３から上ブロック６３と共に摺動枠６２の移動によって第２のインキュベータ５に移送され、下ブロック７１の上昇で恒温保持しつつ電位測定用プローブ７８によってイオン活量の測定を行う。測定終了後、測定後の乾式分析素子１２を摺動枠６２の移動によって廃却穴６９に移送して廃却する。そして測定結果を出力し、両方の使用済みのノズルチップ１４を両点着ノズル４５から外して廃却し、処理を終了する。
【００８１】
本実施形態によれば、検体を展開させる展開層に展開された検体を測定する生化学分析方法において、分析チップに検体を供給する際、検体を供給された分析チップに超音波振動を印加するため、検体を展開層中に展開する時に検体に振動エネルギを供給して検体の移動を促進し、検体を展開層に均一かつ迅速に展開させることができる。また、検体が展開層中に展開する速度が大きい期間である検体の展開層への供給時から数秒間の期間に、集中して分析チップに超音波振動を印加するため、検体を振動方向に移動を促進することができ、検体を展開層に展開する速度を向上できるとともに検体を展開層に均一に展開させることができる。また、超音波振動を印加する期間を数秒間としたことにより、従来の生体分析の所要時間を延長することなく、効率的に検体の展開を促進できる。
【００８２】
また、上記実施形態のように検体を分析チップに点着する、特に展開ムラが生じやすいタイプの分析チップに本発明を適用した場合には、展開層の一部分に集中して供給された検体を展開層全体に迅速に展開させることができるため、より展開ムラの低減の効果が著しい。
【００８３】
また、上記実施形態のように分析チップとして検体に対する測定項目に対応する試薬層を含む複数の層からなる乾式分析素子を用いた場合には、均一に展開された検体が反応層に供給されるため反応層における検体の反応ムラが低減され、反応ムラによる乾式分析素子の誤測定を抑制でき、精度よい分析結果が得られる。
【００８４】
また、上記実施形態のように、展開層を保持する保持部材を介して超音波振動を印加する場合には、保持部材を介することにより、乾式分析素子全体に均一に超音波振動を印加して展開層への展開を促進できるため好適である。
【００８５】
図６は、本実施形態の圧電素子６０の変形例を示す図である。図６に示すように、上記実施形態において、乾式分析素子１２への超音波振動印加時に、圧電素子６０の表面が乾式分析素子１２の点着孔１２ｃおよび／または測光孔１２ｄを覆った密封空間１２ｍを形成するように乾式分析素子１２の上面１２ｈまたは下面１２ｋに密着させて位置させてもよい。上記の場合、点着部３に第１素子押え６３を上昇させる周知の駆動機構（不図示）と圧電素子６０を水平方向にスライド移動させる周知の駆動機構（不図示）をさらに備え、検体を分析チップに点着後すぐ第１素子押え６３を上昇させて第１素子押え６３と乾式分析素子１２との間に間隙を生じさせ、かかる間隙に圧電素子６０を挿入して圧電素子６０から乾式分析素子１２の上面１２ｈに超音波振動を印加することができる。また同様に、乾式分析素子１２の下方にも、さらなる圧電素子６０を水平方向にスライド移動させる周知の駆動機構（不図示）をさらに備え、検体を分析チップに点着後すぐに乾式分析素子１２の下面１２ｋに接する位置に圧電素子６０を挿入して圧電素子６０から乾式分析素子１２に超音波振動を印加することができる。
【００８６】
このような場合には、乾式分析素子１２の点着孔１２ｃおよび／または測光孔１２ｄを覆った密封空間１２ｍにのみ測定要素１２ｂが触れるため、超音波振動の印加時に検体の大気中への蒸発を好適に抑制でき、検体中の気化しやすい成分を測定する分析の場合には特に有効である。
【００８７】
上記のように、展開層が接する空間を圧電素子６０により密閉した場合には、圧電素子６０を乾式分析素子１２に配置すると同時に展開層が接する空間を迅速に密封空間１２ｍとすることができる。また、展開層が接する空間を密封するための余分な部品などを備える必要がない。また、圧電素子６０の表面に検体により汚染が発生する場合には、圧電素子６０を乾式分析素子１２と共に各検査項目ごとに交換してもよい。
【００８８】
また、乾式分析素子１２の点着孔１２ｃおよび／または測光孔１２ｄを覆うための保護膜などの密封部材を別途設け、展開層が接する空間を覆う密封部材により前記展開層が接する空間を密閉してもよい。この場合、検体を乾式分析素子１２に点着後すみやかに密封部材を点着孔１２ｃおよび／または測光孔１２ｄを覆うように配置してから、超音波振動を印加することができる。
【００８９】
また、上記実施形態では乾式分析素子に検体を点着させる分析方法を基に説明したが、本発明はこれに限定されず、検体を展開させる展開層を備えた分析チップに超音波振動を印加可能な様々な分析方法に適用可能である。第２の実施形態として、バイオ測定に用いるマイクロ流路型のセンサチップを分析チップとして用いる検出装置に本発明を適用する例を説明する。
【００９０】
バイオ測定においては、抗原抗体反応などの生体分子反応を検出することにより、被検出物質である抗原（あるいは抗体）などの存在の有無、量を測定している。例えば、互いに特異的に結合する２つの物質の一方の物質（例えば、抗原、抗体、各種酵素、受容体など）を基板上に固定化し、被検出物質の量に応じた量の他方の物質を基板上に固定された固定層に結合させ、この結合反応を検出することにより、試料中における被検出物質の有無、量を測定することができる。具体的には、試料に含まれる被検出物質である抗原を検出するため、基板上にその抗原と特異的に結合する抗体を固定しておき、基板上に試料を供給することにより抗体に抗原を特異的に結合させ、次いで、抗原と特異的に結合する、標識が付与された標識抗体を添加し、抗原と結合させることにより、抗体―抗原―標識抗体の、所謂サンドイッチを形成し、標識からの信号を検出するサンドイッチ法や、標識された競合抗原を抗原と競合的に固定化抗体と結合させ、固定化抗体と結合した競合抗原に付与されている標識からの信号を検出する競合法などのイムノアッセイがなされている。
【００９１】
図７は、本発明の第２の実施形態による測定装置の概略構成を示すものであり、図８は第２の実施形態によるセンサチップの外観を示す概略斜視図である。本実施形態の測定装置は、先に述べた微小流路型センサチップ（以下、単にセンサチップという）１１０を分析チップとして用いて生体由来物質を検出する装置である。図７および８を参照して、このセンサチップ１１０について説明する。
【００９２】
センサチップ１１０は測定装置本体に対して着脱自在とされたものであり、図７および図８に示される通り、試料液が流される微小流路１１１を有する流路部材１１２と、微小流路１１１の一部を構成して、互いに特異的に結合する２つの物質のうちの一方の物質１１３を壁面に固定しているセンサ部１１４と、流路部材１１２の上に固着された上板部材１１７とを備えている。なおセンサ部１１４の上流側つまり図中の左側において流路部材１１２には、メンブレンフィルタ１１８が形成されている。このメンブレンフィルタ１１８は後述するように、展開層として機能するものである。
【００９３】
本実施形態では、抗原抗体反応においてサンドイッチ法によるアッセイを行う場合を例とし、そこで上記物質１１３が、被検出物質である抗原Ａ１と特異的に結合する抗体であるとして説明する。なお、抗体１１３は直接微小流路１１１の壁面に固定されてもよいが、後述するように表面プラズモンによる電場増強により蛍光を増強する場合は、この壁面の上に金属薄膜が形成され、その上に抗体１１３が固定される。
【００９４】
上記上板部材１１７は、図８に示されるように、上表面に開口した試料液流入口１１６ａおよび試料液流出口１１６ｂと、試料液流入口１１６ａと微小流路１１１の上流端とを連通させる開口１５ａと、試料液流出口１１６ｂと微小流路１１１の下流端とを連通させる開口１５ｂとを有している。この上板部材１１７と流路部材１１２は、例えば超音波溶接により接合されている。
【００９５】
流路部材１１２および上板部材１１７はポリスチレン等の透明な誘電体材料からなり、射出成型によりそれぞれ成型されている。微小流路１１１の深さは例えば５０〜１００μｍ程度とされる。
【００９６】
また本例のセンサチップ１１０においては、抗体１１３が固定されている領域の上流側において微小流路１１１の内面に、不図示の標識抗体が付着されている。標識抗体は、被検出物質に対して、前述の抗体１１３とは異なるエピトープに特異的に結合する抗体と蛍光標識とから構成されたものである。ここでは蛍光標識として、多数の蛍光色素分子ｆと該蛍光色素分子ｆを内包する光透過材料とからなる蛍光微粒子が用いられている。
【００９７】
上記蛍光微粒子の大きさには特に制限はないが、直径数十ｎｍ〜数百ｎｍ程度が好ましく、ここでは一例として直径１００ｎｍ程度のものが用いられている。光透過材料としては、具体的には、ポリスチレンやＳｉＯ2などが挙げられるが、蛍光色素分子ｆを内包でき、かつ該蛍光色素分子ｆからの蛍光を透過させて外部に放出できるものであれば特に制限されない。本例における標識抗体は、蛍光標識１２２を、それよりも小さい抗体により表面修飾して構成されている。
【００９８】
本例のセンサチップ１１０において、上記標識抗体よりもさらに上流に設けられたメンブレンフィルタ１１８は、ｐＨ調整剤をメンブレンフィルタ１１８の内部に付着させている。メンブレンフィルタ１１８を通過する検体に対して抗体１１３の反応効率を上げるためのｐＨ調節剤を供給するためである。
【００９９】
次に図７に戻って測定装置について説明する。この測定装置は、上記センサチップ１１０が例えば屈折率マッチングオイルを介して載置されるプリズム１３０と、微小流路１１１の底面（センサチップ１１０と試料液との界面）に対して、全反射条件となる入射角で励起光Ｌ0を入射させる半導体レーザ等からなる光源１３１と、センサチップ１１０の試料液流出口１１６ｂにノズル３２を介して一端が連通される連通管１３３と、この連通管１３３の他端に吸込口が接続された試料吸引ポンプ１３４と、連通管１３３に介設された開放弁１３５と、センサチップ１１０のセンサ部１１４の近傍部分から後述するようにして発せられる蛍光Ｌｆを検出する光検出器１３６とを備えている。
【０１００】
さらにこの測定装置は、微小流路１１１の壁面を介して前記メンブレンフィルタ１１８の上方に配置された、超音波発生手段としての圧電素子（本例ではピエゾ素子）１４０と、この圧電素子１４０を励振させる駆動電圧を該圧電素子１４０に印加するピエゾドライバ１４１と、上記駆動電圧の波形を規定する波形信号を生成してピエゾドライバ１４１に入力する波形発生器１４２とを有している。なお超音波発生手段としては、ピエゾ素子に限らず、それ以外の圧電セラミック等を適用することも可能である。
【０１０１】
次に、この測定装置による被検出物質の検出について説明する。ここでは一例として、試料液としての血液（全血）Ｓに含まれる可能性のある抗原Ａ１を検出する場合について説明する。まず、図１に示す試料液流入口１１６ａに全血Ｓが注入され、それとともに試料吸引ポンプ１３４が駆動され、開放弁１３５は連通管１３３を開く状態に設定され、全血Ｓがセンサチップ１１０の微小流路１１１内に導入される。またこのとき、ピエゾドライバ１４１により圧電素子１４０が駆動され、そこから、微小流路１１１を横切るように設けられたメンブレンフィルタ１１８に向かって超音波振動が印加される。
【０１０２】
超音波振動の印加は、全血Ｓがメンブレンフィルタ１１８に通過開始から通過終了までの期間の一部または全部に行うことが好ましく、特に、超音波振動を印加を行う期間が全血Ｓがメンブレンフィルタ１１８に到達時を含むと、全血がメンブレンフィルタ１１８に展開する速度が大きいため特に好ましい。
【０１０３】
微小流路１１１に導入された全血Ｓは、図７に模式的に示すように血球（赤血球、白血球および血小板）Ｈ１を含み、また抗原Ａ１を含み得るものである。この全血Ｓが、微小流路１１１の上記メンブレンフィルタ１１８が設けられている部分に到達すると、全血Ｓは超音波振動エネルギを受けて移動が促進される。このため、微小流路１１１のメンブレンフィルタ１１８を通過する速度が速くなるとともにメンブレンフィルタ１１８に均一に全血Ｓが展開され、全血Ｓにメンブレンフィルタ１１８に含まれるｐＨ調整剤が均一に供給される。
【０１０４】
その後、全血Ｓに含まれる血漿は、微小流路１１１に吸着固定されている標識抗体と混ぜ合わされる。それにより、抗原Ａ１が標識抗体の抗体と結合し、さらに抗体と結合した抗原Ａ１が、センサ部１１４の抗体１１３と結合し、抗原Ａ１が抗体１１３と抗体で挟み込まれたいわゆるサンドイッチが形成される。
【０１０５】
このようにしてセンサ部１１４に吸着した抗原Ａ１は、以下の通りにして検出される。光源１３１から発せられた励起光Ｌ0は、微小流路１１１の底面（センサチップ１１０と試料液との界面）に対して、全反射条件となる入射角で入射する。こうして励起光Ｌ0が全反射すると、抗体１１３を固定している微小流路１１１の内壁面から試料液Ｓ中にエバネッセント光が滲み出す。このとき、エバネッセント光の滲み出し領域内に蛍光標識が存在すると、その蛍光標識が励起されて蛍光Ｌｆが発生する。こうして発生した蛍光Ｌｆは、光検出器１３６によって検出される。以上のようにして蛍光標識の存在を検出することは、すなわち、抗体１１３と結合した抗原Ａ１の存在を検出することになる。そこで光検出器１３６の蛍光検出信号に基づいて、抗原Ａ１の存在の有無や、その量を検出可能となる。
【０１０６】
上記実施形態において、波形発生器１４２としては株式会社エヌエフ回路設計ブロック社製のマルチファンクションジェネレータＷＦ１９７４が、ピエゾドライバ１４１としては同社製のバイポーラ電源ＨＳＡ４１０１を使用した。そして、上記波形発生器１４２で発生させた電圧波形を、ピエゾドライバ１４１で増幅して圧電素子１４０に印加し、厚み振動によって超音波を発振させた。このときの印加電圧（ｐ−ｐ値）は１０．０Ｖであった。
【０１０７】
上記第２の実施形態においては、メンブレンフィルタ１１８に検体を均一に展開させることにより、メンブレンフィルタ１１８に含まれたｐＨ調整剤を均一に検体に供給できるため、ｐＨを均一にした好ましい反応条件のもとで抗体１１３が固定されている領域において抗体１１３と検体との反応を行わせることができ、精度の高い分析結果を得ることができる。また、本発明は、上記第２の実施形態における標識抗体などのように分析に必要な各種物質や試薬、または、上記第２の実施形態のようなｐＨ調整剤などの前処理剤などをメンブレンフィルタ１１８に含ませることによりメンブレンフィルタを通過する検体に対して各種物質や試薬、または前処理剤を供給するタイプの分析チップや、流路上流から順にメンブレンフィルタと試薬層とを備え、メンブレンフィルタを介して流路断面内で均一に展開された検体が流路下流に設けられた試薬層に供給されるタイプの分析チップなど、流路に設けられた各層やセンサ部などに対して検体を均一に通過させるための展開層を備えた様々な分析チップに対して好適に適用できる。
【０１０８】
また、バイオ測定においては、より短時間での測定を可能とすることが望まれており、第２の実施形態のように、流路型センサチップに本発明を適用した場合には、展開層を介して検体が流れる時間を短縮することにより測定時間を効率化でき好適である。また、流路の下部にセンサ部を設けた場合のように、メンブレンフィルタを検体が流路内で偏って通過するとセンサ部に到達する検体に偏りが生じるため測定条件を一定に管理するために好ましくない。しかし、本実施形態によれば展開層に均一に検体を展開できるためセンサ部などに均一に検体を供給でき、精度よく検体成分の測定結果を得ることができる。
【０１０９】
また、図７に示す装置において、センサチップ１１０のメンブレンフィルタ１１８の下方のみに圧電素子１４０をさらに備えてもよく、メンブレンフィルタ１１８の下方にのみ圧電素子１４０を備えてもよい。メンブレンフィルタ１１８の上方および下方の両方に圧電素子１４０を備えた場合には、振動をより均一かつ確実に印加できるためさらに好ましい。
【０１１０】
また、本発明は、上記実施形態に限られず、検体を展開層に均一かつ迅速に展開させ、展開された検体を測定する生体分析方法ならいかなるものにも適用できる。一例として、本出願人の出願である特開２００９−２５７８１９号公報などに記載されたような、抗原と抗体との特異的反応を利用して特定の抗原または抗体よりなる被検出物質を検出するイムノクロマトグラフ法に好適に適用できる。また、本出願人の出願である特開２００９−１８０５１６号公報の背景技術に記載されたような、蛍光色素を含有させたゲル支持体上で複数のＤＮＡ断片を電気泳動させ、その後、複数のＤＮＡ断片のＤＮＡを変性し、次いで、サザン・ブロッティング法により、ニトロセルロースなどの転写支持体上に、変性ＤＮＡ断片の少なくとも一部を転写し、目的とするＤＮＡと相補的なＤＮＡもしくはＲＮＡを蛍光色素で標識して調製したプローブと変性ＤＮＡ断片とをハイブリダイズさせ、プローブＤＮＡもしくはプローブＲＮＡと相補的なＤＮＡ断片のみを選択的に標識し、励起光によって蛍光色素を励起して、生じた蛍光を検出することにより画像を生成し、転写支持体上の目的とするＤＮＡ分布を検出する方法にも、ニトロセルロースなどの転写支持体（本発明における展開層に相当）に非転写物（本発明における検体に相当）を転写する工程に本発明を有効に適用することができる。
【０１１１】
また、上記各実施形態に限定されず、本発明には分析チップの種類または分析の目的や分析条件に応じて、種々の振動モード、振動周期、圧電素子の種類、展開層の種類などを任意に適用可能である。
【０１１２】
また、上記各実施形態に限定されず、本発明は一つの方向から乾式分析素子に超音波振動を印加してもよく、複数の方向から乾式分析素子に超音波振動を印加してもよい。複数の方向から乾式分析素子に超音波振動を印加する場合には、複数の方向への展開を促進でき、より高速かつより広い範囲に均一に検体を展開できる。
【０１１３】
上記の各実施形態はあくまでも例示であり、上記のすべての説明が本発明の技術的範囲を限定的に解釈するために利用されるべきものではない。この他、上記の各実施形態におけるシステム構成、ハードウェア構成、処理フロー、モジュール構成や具体的処理内容等に対して、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な改変又は組合せを行ったものも、本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例１】
【０１１４】
本発明にかかる実施例および比較例について説明する。
【０１１５】
（分析チップ）
比色タイプの乾式分析素子（富士フイルム株式会社製ＣＲＥスライド）を用意した。また、後述の評価試験を行う際、各回ごとに実施例および比較例で同種類かつ同製造ロット番号の乾式分析素子を用いた。また、反応ムラの発生をしやすくするために、下記評価試験において使用期限を過ぎた乾式分析素子を用いた。
【０１１６】
（評価試験）
上記乾式分析素子に対し、コントロール液QP-H（富士フイルム株式会社製、ロット番号２２０３２、ＣＲＥ平均濃度：５．１ｍｇ／ｄＬ）を用手法で点着した。その後、乾式分析素子の比色反応を観察し、反応ムラを視覚的に３段階評価した。また、１０枚の乾式分析素子に対し、超音波振動を印加することなくコントロール液QP-Hの乾式分析素子への点着を行ったものを比較例とした。
【０１１７】
（実施例）
比較例とそれぞれロット番号が一致する１０枚の乾式分析素子に対しコントロール液QP-Hの乾式分析素子への点着後すぐに圧電素子を乾式分析素子上面（点着孔側）に配置し、超音波を印加して上記評価試験を行った。超音波の発生条件は以下の通りとした。
圧電素子：株式会社富士セラミックス社製のPZT-Pb(Zr・Ti)O3系PZTソフト材(C-82：共振周波数１３ＭＨｚ)
波形発生器：株式会社エヌエフ回路設計ブロック社製マルチファンクションジェネレータＷＦ１９７４
圧電素子の振動モード：厚み縦振動モード
周波数：１３ＭＨｚ
超音波印加時間：約１５秒
【０１１８】
（評価結果）
図９に実施例および比較例の比色反応の結果を示す。図９の（Ｉ）は、超音波の印加した場合の乾式分析素子を表す図であり、図９の（ＩＩ）は、超音波の印加しない従来方法による乾式分析素子を表す図である。比較例に対し、実施例では反応ムラが抑制されていることが視認できる。なお、図９の（Ｉ）、（ＩＩ）は、反応ムラの発生を顕著に確認するため使用期限を過ぎた乾式分析素子を用いている。
【０１１９】
以下、実施例および比較例の視覚的評価を１０回行った結果を表１に示す。
【表１】
2012202807.tif 000003
なお、上記表１において各記号の意味は以下の通りである。
○・・・反応ムラなし。△・・・反応ムラがわずかに見られる。×・・・反応ムラが見られる。
【０１２０】
上記表１に示されるように、比較例には視認できる程度のわずかな反応ムラが４回発生し、顕著な反応ムラが６回発生したが、実施例においては反応ムラが全く発生しなかった。また、本実施例においては、乾式分析素子の厚み方向に超音波振動を印加したが、反応ムラが生じやすい乾式分析素子の厚み方向に直交する方向についても十分に反応ムラの抑制効果が得られることが確認された。
【符号の説明】
【０１２１】
１          生化学分析装置
２          サンプルトレイ
３          点着部
６          点着機構
１２        乾式分析素子（分析チップ）
１２ａ      マウント部
１２ｂ      測定要素
１２ｂ１    展開層
１２ｂ２    反射層
１２ｂ３    反応層
１２ｂ４    透明支持体層
１２ｃ      点着孔
１２ｄ      測光孔
１２ｍ      密封空間
６０        圧電素子
１１０      センサチップ（分析チップ）
１１１      微小流路
１１２      流路部材
１１８      メンブレンフィルタ
１４０      圧電素子
１４１      ピエゾドライバ
１４２      波形発生器
【図１】
2012202807.tif 000004
【図２】
2012202807.tif 000005
【図３】
2012202807.tif 000006
【図４】
2012202807.tif 000007
【図５】
2012202807.tif 000008
【図６】
2012202807.tif 000009
【図７】
2012202807.tif 000010
【図８】
2012202807.tif 000011
【図９】
2012202807.tif 000012