(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
注入口から外周側へ延びた流路を内部に有し、外部の回転手段により軸心廻りに回転して、前記注入口から流路内に注入された液体試料を流路途中に設定された分析領域を経て外周端部へ導く試料分析用ディスクにおいて、前記流路の外周端部に吸水部材が配置され、この吸水部材が配置された外周端部と前記分析領域との間に弁装置が設けられた試料分析用ディスク。
【請求項２】
分析領域に、液体試料中の分析対象成分と反応する試薬が設置されたことを特徴とする請求項１記載の試料分析用ディスク。
【請求項３】
吸水部材が多孔質材料からなることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の試料分析用ディスク。
【請求項４】
吸水部材が液体試料を凝固する凝固剤を含有した請求項１から請求項３のいずれかに記載の試料分析用ディスク。
【請求項５】
凝固剤が高吸水性ポリマーである請求項４記載の試料分析用ディスク。
【請求項６】
凝固剤が血液凝固剤である請求項４記載の試料分析用ディスク。
【請求項７】
吸水部材が配置された外周端部がそれより内周側の流路より広幅に形成された請求項１から請求項６のいずれかに記載の試料分析用ディスク。
【請求項８】
吸水部材が配置された外周端部の内周側の流路が狭窄された請求項１から請求項６のいずれかに記載の試料分析用ディスク。
【請求項９】
複数に配置された流路が、吸水部材が配置された外周端部において互いに連結された請求項１から請求項６のいずれかに記載の試料分析用ディスク。
【請求項１０】
吸水部材が配置された外周端部の内周側の流路に疎水性材料が塗布された請求項１から請求項９のいずれかに記載の試料分析用ディスク。
【請求項１１】
弁装置が遠心力によって開閉されるよう構成された請求項１に記載の試料分析用ディスク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料分析用ディスクおよび試料分析装置に関するものであり、さらに詳しくは血液や尿などの液体試料を分析するための試料分析用ディスクおよび試料分析装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
血液や尿などの液体試料を分析するための試料分析用ディスクおよび試料分析装置は、たとえば特開２００１−１２４６９０号公報に記載されている。この公報に記載されたディスクは、図８に示すように、軸心寄りに形成された傾斜円柱状の空洞である注入部３１と、この注入部３１に連通して軸心から遠ざかる方向に延びたガイド流路３２と、このガイド流路３２に連通して周縁部に環状に形成された分散流路３３とを内部に有している。そして、ディスクの上面に開口した開口３１ａより注入される試料を注入部３１に溜めておき、装置に装着して軸心廻りに回転させる際の遠心力によって、ガイド流路３２を通じて分散流路３３に案内して試料中の粒子成分を分散流路３３内に分散させ、分散した粒子成分を、装置に備わる検出手段によって光学的に検出するように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような従来の試料分析用ディスクでは、分散流路３３に到達した試料がガイド流路３２を逆流しないように、分散流路３３を重力方向に構成する必要があり、ディスクの厚みを大きく設定せざるをえなかった。また、分散流路３３に案内された血液等の試料が液状のまま残留するので、開口３１ａから飛散したり、ディスク連結部から滲出あるいは漏れることがあり、衛生的とは言えなかった。
【０００４】
本発明は上記問題を解決するもので、生体試料等の液体試料の飛散や漏れを防止できる薄型の試料分析用ディスクを提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１に記載の発明は、注入口から外周側へ延びた流路を内部に有し、外部の回転手段により軸心廻りに回転して、前記注入口から流路内に注入された液体試料を流路途中に設定された分析領域を経て外周端部へ導く試料分析用ディスクにおいて、前記流路の外周端部に吸水部材が配置され、この吸水部材が配置された外周端部と前記分析領域との間に弁装置が設けられたことを特徴とするもので、回転の際の遠心力によって分析領域に液体試料が展開されるだけでなく、分析領域を通過した余分な液体試料は吸水部材に吸収されるので、逆流したり飛散する恐れはなく、重力方向の溜まりを要さない分だけ薄型化も可能である。一方で、分析領域と吸水部材との間に弁装置が存在することは、液体試料を多量に注入する検査法や、分析領域で試薬と静的に反応させることが必要な検査法に有効である。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の試料分析用ディスクにおいて、分析領域に、液体試料中の分析対象成分と反応する試薬が設置されたことを特徴とするもので、分析対象成分を試薬との反応を通じて検出できるのはもちろんのこと、試薬を添加する必要がない分、分析の自動化、高速化に有効である。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２のいずれかに記載の試料分析用ディスクにおいて、吸水部材が多孔質材料からなることを特徴とするもので、入手容易でかつ安価な多孔質材料を用いて液体試料を吸収できる。可撓性を有する多孔質材料であれば変形自在なので、浅い流路などにも配置が容易である。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の試料分析用ディスクにおいて、吸水部材が液体試料を凝固する凝固剤を含有したことを特徴とするもので、凝固剤の作用によって液体試料を短時間で固化させることが可能である。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の試料分析用ディスクにおいて、凝固剤が高吸水性ポリマーであることを特徴とするもので、高い吸水性および低い離水性という高吸水性ポリマーの特性を利用して、液体試料を確実に効率よく固化させることができる。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の試料分析用ディスクにおいて、凝固剤が血液凝固剤であることを特徴とするもので、液体試料が血液である場合に有効に固化させることができる。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載された試料分析用ディスクにおいて、吸水部材が配置された外周端部がそれより内周側の流路より広幅に形成されたことを特徴とするもので、組み立ての際に外周端部への吸水部材の位置決めおよび固定が容易である。
【００１２】
請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の試料分析用ディスクにおいて、吸水部材が配置された外周端部の内周側の流路が狭窄されたことを特徴とするものであり、組み立ての際に外周端部への吸水部材の位置決めおよび固定が容易である。
【００１３】
請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の試料分析用ディスクにおいて、複数に配置された流路が、吸水部材が配置された外周端部において互いに連結されたことを特徴とするもので、組み立ての際に複数の流路に個々に吸水部材を組み込む必要がないので、組み立て性が向上する。
【００１４】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から請求項９のいずれか記載の試料分析用ディスクにおいて、吸水部材が配置された外周端部の内周側の流路に疎水性材料が塗布されたことを特徴とするもので、遠心力等の外的要因が作用しない限り、液体試料が疎水性材料を越えて外周端部へ流入することはないので、液体試料を所望の時点まで分析領域に保持できる。
【００１６】
請求項１１に記載の発明は、請求項１に記載の試料分析用ディスクにおいて、弁装置が遠心力によって開閉されるよう構成されたことを特徴とするもので、分析領域で不要となった液体試料を、弁装置に遠心力を作用させるだけで外周端部へと導いて吸収処理することが可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における試料分析用ディスクの断面図である。
【００１９】
図１に示すように、試料分析用ディスク１（以下、ディスク１という）は、ポリカーボネイトなどの円盤状の基板２と基板３とが紫外線硬化性接着剤や両面テープなどの接合手段（図示せず）にて接合されたものであり、軸穴４を中央に有している。
【００２０】
下側に配置される基板２の表面には金、銀あるいはアルミニウムなどの材料からなる反射膜２ａが蒸着されており、上側に配置される基板３には、厚み方向の注入穴５が軸穴４の近傍に周方向に沿って間隔をおいて貫設されるとともに、基板２に向いて開放する溝部が各注入穴３から外周縁の近傍にわたって形成されていて、基板２との間に半径方向の流路６を構成している。これらの流路６は軸穴４に対して均等に形成されるのが望ましく、ここでは周方向に沿って等間隔をおいて４個形成されている。
【００２１】
各流路６の長さ方向中央部は分析領域として設定されていて、この分析領域に相応する基板２の表面に、検査対象成分と反応（酵素反応や免疫反応など）する試薬が塗布された試薬部７が設けられている。また各流路６の外周端部６ａに相応する基板３の表面には、多孔質材料からなる吸水部材８が固着されている。９は各注入穴３を閉塞するために貼付されるテープである。
【００２２】
図２は、上記した試料分析用ディスクを使用する試料分析装置の概略構成を示す分解斜視図である。
ベース１０に、ディスク回転機構として、ターンテーブル１１を有したモータ１２が取付けられている。また、光学的読み取り手段として、レーザ照射部やレンズ等の光学系を備えたピックアップ１３が１対のレール１４を介して取付けられるとともに、ピックアップ１３をレール１４に沿って移動させる駆動部１５やモータ１６などの駆動系が取付けられている。１７は、ターンテーブル１１の中央の円錐台状の磁性部材１１ａに外嵌可能なマグネット１７ａを内部に備えたクランパである。
【００２３】
上記試料分析装置における試料分析方法を説明する。
ディスク１に予め、注入穴５から流路６内に生体試料などの液体試料を注入し、注入を終えた注入穴３をテープ９にてシールしておく。また、ディスク１を軸穴４により芯合わせしてターンテーブル１１に載置したうえでクランパ１７を装着することにより、クランパ１７内のマグネット１７ａとターンテーブル１１の磁性部材１１ａとの磁気力によって、ディスク１をターンテーブル１１上に固定しておく。
【００２４】
この状態で、装置のメインスイッチ（図示せず）をオンすると、ディスク１がモータ１２により所定時間（数分間）、数千回／分転で回転されて、流路６内の液体試料が遠心力により外周方向に展開され、この液体試料中の検査対象成分が試薬部７の試薬と反応して試薬部７に留まり、残りの液体試料は外周端部６ａへと流れ込んで吸水部材８に吸収される。
【００２５】
それとともに、あるいは所定時間の後にモータ１６，駆動部１５によりピックアップ１２がレール１４に沿って移動され、このピックアップ１２からのレーザ光Ｌが、回転しているディスク１の反射膜２ａに非点収差法やビームサイズ法などによって集光され、試薬部７に照射されるという走査が行なわれて、試薬部７における反応状態（化学発光、蛍光などを含む）に応じた反射光量の変化がピックアップ１２によって光学的に検出される。そしてそれより、検査対象成分の有無や濃度、あるいは検査対象物の数量などが装置の比較演算部（図示せず）で測定分析される。
【００２６】
その際に、ディスク１では、注入穴５，試薬部７，吸水部材８を備えた複数の流路６が互いに独立して形成されているので、各流路６に注入された液体試料が混合されることはなく、異なる複数の試料を同一のディスク１にて検査することが可能である。また、試薬部７で試薬と反応しなかった不要分の液体試料は吸水部材８に吸収されるので、ディスク1の減速中や回転停止後も流路６内を逆流することはなく、注入穴５や基板１，２の連結部から飛散、滲出などする恐れはない。
【００２７】
したがって、ディスク１を製造する際に、従来のように流路６の外周端部６ａを溜まりとして重力方向に構成することは不要であり、ディスク１の厚みを従来より小さく設定できる。
【００２８】
なお、上記した実施の形態では、分析領域に試薬部７を設けたが、液体試料が血液であってその血球数を計数する検査などの場合は試薬は不要なことがある。上記したように試薬部７を設ける場合の試薬は、液体試料に伴われて外周側へ流れることなく試薬部７に保持されるように、試薬中の反応成分自体が、あるいは反応成分を担持する担体が、反射膜２ａなどの被塗布材料に対して親和性を有し、水溶性を有さないことが望ましい。また液体試料中の検査対象成分と速やかに反応することが望ましい。そのような特性を有する試薬には、たとえば血液型判定のための比色測定に使用される試薬がある。
【００２９】
試薬部７の走査の際に、透過光量を検出する装置構成も可能である。
吸水部材８としては、綿、布、紙、ウレタン樹脂などの、容易に入手可能で安価な多孔質材料を使用することができ、その中で可撓性を有する多孔質材料を使用すれば、変形自在であるため浅い流路６にも容易に配置できる。
【００３０】
吸水性をより高めるために、また吸収した液体を放出しないように、液体試料を凝固させる凝固剤を多孔質材料に含有させてもよく、それにより、液体試料を短時間で固体化させることが可能となる。たとえば、凝固剤としてのカルボン酸ナトリウム基（−ＣＯＯ- Ｎａ+ )を有するポリアクリル酸ナトリウムなどの高吸水性ポリマーを、ポリエステル系繊維などからなる不織布で作成した袋に封入したり、不織布に吸着させて使用することができ、それにより液体試料を確実に効率よく固体化させることが可能となる。液体試料が血液の場合には、高吸水性ポリマーに代えて、あるいは高吸水性ポリマーとともに、血液凝固を促進するエラジン酸や、カオリン、ベントナイト、シリカ、ガラスなどの粉末からなる血液凝固剤を使用しても同様の効果が得られる。
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における試料分析用ディスクの正面図である。
【００３１】
このディスク１が上記した実施の形態１のディスクと相違するのは、各流路６が、注入穴５側の流路幅Ａに対して外周端部６ａの流路幅Ｂが大きくなるように形成されていて、この流路幅Ｂの大きい外周端部６ａに吸水部材８が配置されている点である。このような流路幅Ｂを有する外周端部６ａには、吸水部材８の位置決めおよび固定が容易である。
（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３における試料分析用ディスクの正面図である。
【００３２】
このディスク１が上記した実施の形態１のディスクと相違するのは、各流路６における試薬部７と外周端部６ａとの間に狭窄部１８が設けられている点である。このような狭窄部１８が存在することで、外周端部６ａに吸水部材８を容易かつ確実に位置決めおよび固定することができる。
（実施の形態４）
図５は本発明の実施の形態４における試料分析用ディスクの正面図である。
【００３３】
このディスク１が上記した実施の形態１のディスクと相違するのは、各流路６の外周端部が互いに連結されて環状流路１９として構成されていて、この環状流路１９の全周にわたって吸水部材８が配置されている点である。また、試薬部７と環状流路１９との間には、疎水性化学材料、例えばフッ素系撥水撥油剤（主原料：パーフルオロオクチルエチルアクリレート）が塗布された疎水性部２０が設けられている。
【００３４】
このようなディスク１は、環状流路１９としたことで、複数の流路６に個々に吸水部材８を組み込む実施の形態１の構成に比べて、ディスク１の組み立て性が向上する。
【００３５】
この環状流路１９を介して連結されている複数の流路６間で液体試料中の気体成分が流通する恐れはあるが、同一の試料であれば支障ないので、同一液体試料について別個の試薬で検査する場合や、同一液体試料について同一検査を複数回で行うことで検査精度を向上させる場合に特に有効な構造でもある。
【００３６】
また、疎水性部２０が設けられているので、液体試料に遠心力等の何らかの荷重が印加されない限り、液体試料が直ちに疎水性部２０を越えて環状流路１９へ流れ込んで吸水部材８に吸収されることはない。したがって、試料を注入したディスク１をターンテーブル１１に載置する際にディスク１が多少傾いたとしても、試料が一気に吸収部材８に吸収されることはなく、このことは、適量の液体試料と試薬との一定時間の反応を必要とする比色反応法を用いた測定、たとえば血糖値測定などに有効である。
（実施の形態５）
図６は本発明の実施の形態５における試料分析用ディスクの正面図である。
【００３７】
このディスク１は上記した実施の形態４のディスクとほぼ同様であるが（反射膜の図示は省略する）、各流路６における試薬部７と環状流路１９との間の流路６に弁装置２１が設けられている点が相違している。この弁装置２１は、円形の穴２２を有し流路６を内周側と外周側とに仕切る流路壁２３と、穴２２に一部が嵌合可能に形成され流路壁２３の外周側に配置された弁体としての金属等の球体２４と、この球体２４を穴２２に向けて押圧するＰＥＴフィルムや金属からなる付勢手段としての板バネ２５とで構成されている。
【００３８】
このため、ディスク１を静止状態に維持する間には、図７（ａ）に示すように球体２４は板バネ２５により付勢されて流路壁２３の穴２２を閉塞していて、各流路６内に注入される液体試料は穴２２よりも内周側、すなわち試薬部７側に保持される。
【００３９】
所定の反応時間の後にディスク１を回転させると、球体２４に図７（ｂ）の矢印方向の遠心力が働いて、球体２４が板バネ２５を変形させつつ環状流路１９に向かって移動し、それにより穴２２の両側の流路６が連通されて、試薬部７で反応しなかった液体試料が環状流路１９へ流れ込み、吸水部材８に吸収される。
【００４０】
したがって、このようなディスク１は、液体試料を多量に注入する検査法や、試薬部７で静的に試薬と反応させることが必要な検査法、たとえば抗原−抗体反応を利用して特定の細胞の有無や数量を検出する検査に特に有効である。試薬と反応しなかった液体試料の処理も、遠心力という容易な外的要因で行なえる。
【００４１】
なお、この実施の形態では円形の穴２２に嵌合する球体２４を弁体として使用したが、穴２２は円形に限定されず、また穴２２を閉塞開放できるのであれば球体２４に代わる弁体を使用してもよい。また、この実施の形態では球体２４の付勢手段として板バネ２５を使用したが、流路壁２３を磁性体で形成し、かつ球体２４を磁石で形成することによっても、同様の効果が得られる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、流路内の外周端部に吸収部材を配置したことによって、液体試料の飛散を確実に防止できるとともに、ディスクの薄型化を実現できる。また分析領域と吸水部材との間に弁装置を配置したことによって、液体試料を多量に注入する検査法や、分析領域で試薬と静的に反応させることが必要な検査法に有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における試料分析用ディスクの断面図
【図２】図１の試料分析用ディスクを使用する試料分析装置の概略構成を示す分解斜視図
【図３】本発明の実施の形態２における試料分析用ディスクの正面図
【図４】本発明の実施の形態３における試料分析用ディスクの正面図
【図５】本発明の実施の形態４における試料分析用ディスクの正面図
【図６】本発明の実施の形態５における試料分析用ディスクの正面図
【図７】図６の試料分析用ディスクに設けられた弁装置の(a) 閉塞時の状態を示す一部断面図、(b) 開放時の状態を示す一部断面図
【図８】従来の試料分析用ディスクの断面図
【符号の説明】
１      試料分析用ディスク
５      注入穴
６      流路
6a      外周端部
７      試薬部
８      吸水部材
９      テープ
11      ターンテーブル
13      ピックアップ
18      狭窄部
19      環状流路
20      疎水性部
21      弁装置
22      穴
23      流路壁
24      球体
25      板バネ
【図１】
0004052840.tif 000002
【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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