JP5487466B2 - 分析用デバイス - Google Patents

Description

本発明は、生物などから採取した液体の分析に使用する分析用デバイスに関する。

従来、生物などから採取した液体を分析する方法として、液体流路を形成した分析用デバイスを用いて分析する方法が知られている。分析用デバイスは、回転装置を使って流体の制御をすることが可能であり、遠心力を利用して、試料液の希釈、溶液の計量、固体成分の分離、分離された流体の移送分配、溶液と試薬の混合などを行うことができるため、種々の生物化学的な分析を行うことが可能である。
特表平７−５００９１０号公報（図１）

試料液を取り込む方式によって分析用デバイスを分類すると、特許文献１に見られるようにシリンジによって適量を注入するタイプの他に、図１２に示すように毛細管流路の開口部１０１を試料液溜まりに接触させて毛細管力で吸い上げるタイプが考えられる。

この図１２に示した分析用デバイス１００は、開口部１０１が分析用デバイス本体１０２から突出して形成された点着部１０３に設けられている。この分析用デバイス１００は、図１３に示すようにベース基板１とカバー基板２との貼り合わせで構成されている。

ベース基板１には、カバー基板２との貼り合わせ面１ａに保持チャンバー３、試薬チャンバー４、流路５、測定チャンバー６、および流路７となる内部凹部が形成されている。試薬チャンバー４には、分析試薬(図示せず)が担持されている。カバー基板２によって前記内部凹部の各開口面を閉塞して、所定の大きさの間隙を有する空洞が形成され、毛細管力による試料液の移送や、所定量の液量を保持するなど、それぞれの機能が働くようになっている。８ｂは大気開放孔で、ベース基板１の側の出口８ａの位置に対応してカバー基板２に形成されている。

点着部１０３は、ベース基板１の突起９とカバー基板２の突起１０との接合で形成されており、分析用デバイス本体１０２からの突起９の突出長さＬ１と、分析用デバイス本体１０２からの突起１０の突出長さＬ２とは同じに形成されている。点着部１０３の先端と前記保持チャンバー３との間は、図１４と図１５に示すようにベース基板１とカバー基板２との間に形成された供給用毛細管流路１１によって接続されている。

試料液として血液の分析を実施する場合には、図１６に示すように分析用デバイス１００の姿勢を垂直にして、点着部１０３を受診者の指先１２の血液溜まり１３に接触させることによって、供給用毛細管流路１１ならびに保持チャンバー３の毛細管力によって、試料としての血液が保持チャンバー３にまで吸い上げられる。

しかし、吸い上げられる血液のスピードが供給用毛細管流路１１ならびに保持チャンバー３の姿勢によって左右され、点着部１０３を血液溜まり１３に接触させている時間が短かかったり、姿勢が不適切な場合には、正確な分析を実施するために必要な血液を定量だけサンプリングできない問題がある。

本発明は、試料液溜まりに接触させて毛細管力で吸い上げるタイプの分析用デバイスにおいて、定量の試料液を吸い上げるのに必要な時間を短縮できる分析用デバイスを提供することを目的とする。

本発明の請求項１記載の分析用デバイスは、分析用デバイス本体から突出して形成された点着部において供給用毛細管流路の一端が開口し、前記供給用毛細管流路が前記分析用デバイス本体の内部に形成されたマイクロチャネル構造に接続され、前記点着部に付けられた試料液を前記供給用毛細管流路の毛細管力で吸い上げ、前記吸い上げた溶液にアクセスする読み取りに使用される分析用デバイスであって、前記点着部の先端を傾斜面に形成し、この傾斜面の面内において供給用毛細管流路の前記一端が開口しており、前記試料液を保持した面に前記傾斜面を押し当てた状態の前記供給用毛細管流路が鉛直方向に対して傾いた姿勢で試料液を吸い上げることを特徴とする。

本発明の請求項２記載の分析用デバイスは、請求項１において、前記傾斜面に、供給用毛細管流路の前記一端に連通する閉塞防止凹部を形成したことを特徴とする。
本発明の請求項３記載の分析用デバイスは、請求項１において、点着部が突出して形成された前記分析用デバイス本体は、前記マイクロチャネル構造となる内部凹部が形成されたベース基板と、前記ベース基板に接合されて前記内部凹部の開口面を閉塞するカバー基板とで構成され、前記点着部を形成する前記ベース基板における突出長さは、前記点着部を形成する前記カバー基板における突出長さよりも長く、前記点着部を形成する前記カバー基板における幅が前記点着部を形成する前記ベース基板における幅よりも狭いことを特徴とする。

本発明の請求項４記載の分析用デバイスは、請求項１〜請求項３の何れかにおいて、点着部の先端の前記傾斜面の角度が、３０°〜４５°であることを特徴とする。

この構成によると、点着部の先端を傾斜面に形成し、この傾斜面において供給用毛細管流路の前記一端が開口しているので、点着部の先端の傾斜面を受診者の指先に沿うように傾けた姿勢にしてサンプリングさせることになって、毛細管力による試料液の吸い上げ時の重力の影響を低減することができ、吸い上げスピードが上昇して短時間にして規定量の試料液をサンプリングできる。

以下、本発明の分析用デバイス１０１Ａを図１〜図１１に示す各実施の形態に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１〜図６は本発明の実施の形態１を示す。

なお、図１２〜図１４と同様の作用をなすものには同一の符号を付けて説明する。
図１と図２に示すように、ベース基板１とカバー基板２との貼り合わせで構成されている分析用デバイス１００Ａは、点着部１０３の先端が傾斜面１４で形成されており、この傾斜面１４において供給用毛細管流路１１の一端が開口している点が、図１２と図１３に示した比較例とは異なっている。

図２に示すように、点着部１０３の先端を傾斜面１４に形成しているために、ベース基板１の突起９とカバー基板２の突起１０との接合で形成されている点着部１０３は、突起１０の突出長さＬ２が、突起９の突出長さＬ１よりも短い。また、図３に示すように傾斜面１４の角度θは鋭角で、具体的には、試料液が血液の場合には３０°〜４５°が好ましい。供給用毛細管流路１１の一端である開口部１０１が傾斜面１４で開口している様子を図３と図４に示す。

なお、この実施の形態１では、ベース基板１の突起９の前記開口部１０１の付近の幅Ｗ１とカバー基板２の突起１０の前記開口部１０１の付近の幅Ｗ２は同じに形成されている。

また、供給用毛細管流路１１，保持チャンバー３，流路５，７の壁面には親水処理が施されている。親水処理方法としては、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、界面活性剤や親水性ポリマー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°未満のことをいう。

分析用デバイス１００Ａの具体的な大きさは、ベース基板１の厚みが１５ｍｍ、カバー基板２の厚みが１ｍｍで、分析用デバイス１００Ａは略８０ｍｍ角で構成した場合、保持チャンバー３の深さは０．１ｍｍである。試薬チャンバー４の深さは、０．３ｍｍ〜０．５ｍｍと保持チャンバー３の深さより深く形成する。このように設定することにより、保持チャンバー３内に注入された血液は、毛細管力だけでは試薬チャンバー４に進まず、分析用デバイス１００Ａを回転して得られる遠心力を利用して、試料液を移送するためである。

供給用毛細管流路１１、保持チャンバー３、流路５、流路７の深さは０．０２ｍｍから０．３ｍｍ未満で形成されているが、毛細管力で試料液が流れるのであれば、この寸法に限定されるものではない。一般的には、血液などの液体を測定し分析するので、０．０２ｍｍから０．３ｍｍ未満が望ましい。また、試薬チャンバー４、測定チャンバー６の深さは、０.３ｍｍ〜０．５ｍｍで形成しているが、これは、サンプル溶液の量や、吸光度を測定するための条件（光路長、測定波長、サンプル溶液の反応濃度、試薬の種類等）によって調整可能である。そして測定チャンバー６に移送された試料液を光学的に測定する。

ベース基板１の突起９の幅Ｗ１とカバー基板２の突起１０の幅Ｗ２は３〜５ｍｍ、点着部１０３の分析用デバイス本体１０２からの突出長さＬ１は５ｍｍとしている。

このように構成したため、試料液として血液の分析を実施する場合には図５に仮想線で示す分析用デバイス１００Ａのように、姿勢を垂直にして、点着部１０３の先端を受診者の指先１２の血液溜まり１３に接触させても、前記傾斜面１４で開口している供給用毛細管流路１１の一端の開口部１０１が血液溜まり１３に接触しないため、供給用毛細管流路１１から保持チャンバー３に血液が吸い上げられない。

そこで図５に実線で示すように分析用デバイス１００Ａを傾けて、前記傾斜面１４を指先１２に沿わせると、前記傾斜面１４で開口している開口部１０１が血液溜まり１３に接触して、供給用毛細管流路１１から保持チャンバー３に血液が吸い上げられる。

このように点着部１０１の先端形状を傾斜面１４に形成したことによって、図１６に示した比較例の場合に比べて供給用毛細管流路１１の長さが、図６に示すように距離Ｌ３だけ短くなるとともに、この吸い上げ時の供給用毛細管流路１１と保持チャンバー３の角度は、前記傾斜面１４の角度θと同じく３０°〜４５°になっており、図１６に示した比較例の場合のように供給用毛細管流路１１と保持チャンバー３の角度が垂直の場合に比べて、吸い上げられる血液のスピードに影響する重力の大きさを低減することができ、定量の血液を保持チャンバー３にサンプリングするに要する時間を図１６の比較例の場合よりも短縮することができる。

これによって、保持チャンバー３に保持される血液が定量に達しない不足状態になる事態の発生を低減することができ、保持チャンバー３に保持された血液を、遠心力によって測定チャンバー６に向かって移送し、測定チャンバー６における溶液に光学的にアクセスして分析する場合に、正確な分析を実施できる。

（実施の形態２）
図７と図８は本発明の実施の形態２を示す。
実施の形態１の場合、分析用デバイス１００Ａを受診者の指先１２に図８（ｂ）に示すように押し付け過ぎた場合には、前記傾斜面１４で開口している開口部１０１が指先１２によって閉塞されて血液の吸い上げ速度が低下することが考えられる。これに対して実施の形態２では、図７に示すように前記傾斜面１４に、開口部１０１に連通する閉塞防止凹部１５が形成されている点が実施の形態１とは異なる。具体的には、カバー基板２は実施の形態１と同じであるが、ベース基板１に閉塞防止凹部１５が形成されている。

このように構成したため、分析用デバイス１００Ａを受診者の指先１２に押し付け過ぎた場合であっても、図８（ａ）に示すように指先１２が開口部１０１に接触しないように閉塞防止凹部１５が作用するので、この場合であっても血液の吸い上げ速度の低下が発生しない。

（実施の形態３）
図９〜図１１は本発明の実施の形態３を示す。
実施の形態１では、点着部１０３に前記傾斜面１４を形成したため、傾斜面１４を血液溜まり１３に接触させた場合に、血液で濡れる面積が図１４に示した比較例に比べて大きくなり、毛細管力によって供給用毛細管流路１１に吸い上げられない血液がベース基板１の先端に残留してそこで固まることになるが、この実施の形態３ではベース基板１の先端に残留する血液を低減できる。

実施の形態１では、ベース基板１の突起９の幅Ｗ１とカバー基板２の突起１０の幅Ｗ２は同じに形成されていたが、この実施の形態３では、点着部１０３の前記傾斜面１４の傾きは同じで、カバー基板２の突起１０の前記開口部１０１の付近の幅Ｗ２が、ベース基板１の突起９の基端の幅Ｗ１よりも狭く形成されている。図９ではカバー基板２の突起１０の先端がベース基板１の突起９の中央付近に位置しており、供給用毛細管流路１１の前記一端が、図１０に示すように突起１０の両側１０Ｒ，１０Ｌと、突起１０の先端１０Ｔとで開口している。

このように構成したため、図１１（ａ）に示すように供給用毛細管流路１１を介して保持チャンバー３に血液を毛細管力で吸い上げはじめて、ベース基板１の突起９に残留した血液１３ａは、ベース基板１の突起９よりも先端が細くなったカバー基板２の突起１０の先端と、ベース基板１の突起９の間に形成されている供給用毛細管流路１１から、ベース基板１のベース基板１の突起９の前記傾斜面１４の部分に残留していた血液１３ａの大部分を図１１（ｂ）に示すように毛細管力でその殆どを吸い上げることができる。

なお、上記の各実施の形態において、点着部の傾きは鋭角になるほど分析用デバイス１００Ａを水平方向に傾けることができ、充填時間の短縮に効果がある。試料液が血液の場合の点着部１０３の傾きは３０〜４５°の範囲で効果を確認しているが、試料液によって４５°以上でも充填時間に効果があるのであればこの角度に限定されるものではない。

上記の各実施の形態では、測定チャンバー６における溶液に光学的にアクセスする読み取りに使用される分析用デバイスの場合を例に挙げて説明したが、測定チャンバー６に電気化学式センサーを設けて溶液にアクセスする読み取りに使用される分析用デバイスの場合も同様である。

上記の各実施の形態では、毛細管力で保持チャンバー３に吸い上げた試料液を、遠心力で測定チャンバー６へまで移送する場合を例に挙げて説明したが、毛細管力を有する測定チャンバーに前記開口部１０１から直接に試料液を吸い上げて、測定チャンバーに入った検査対象に光学的にまたは電気的にアクセスする読み取りに使用される分析用デバイスの場合にも、点着部１０３の先端形状を傾斜面１４に形成することによって、前記定量の試料液をサンプリングできて正確な分析を実現できる。

本発明の分析用デバイスは、電気化学式センサーや光学式センサーで生物学的流体の成分測定に有用である。

本発明の（実施の形態１）の分析用デバイスの外観斜視図 同実施の形態の分解斜視図 同実施の形態の要部の拡大図 同実施の形態の要部の平面図 同実施の形態の使用状態説明図 同実施の形態の使用状態の拡大図 本発明の（実施の形態２）の分析用デバイスの要部の拡大斜視図 同実施の形態の使用状態の拡大断面図と（実施の形態１）の使用状態の拡大断面図 本発明の（実施の形態３）の分析用デバイスの要部の拡大斜視図 同実施の形態の要部の平面図 同実施の形態の使用状態の平面図 毛細管流路の開口部を試料液溜まりに接触させて毛細管力で吸い上げるタイプの分析用デバイスの外観斜視図 図１２に示した比較例の分解斜視図 同比較例の要部の拡大図 同比較例の要部の平面図 同比較例の使用状態説明図

符号の説明

１００Ａ 分析用デバイス
１０１ 開口部
１０２ 分析用デバイス本体
１０３ 点着部
Ｌ１ 突起９の突出長さ
Ｌ２ 突起１０の突出長さ
Ｗ２ 突起１０の幅
Ｗ１ 突起９の幅
１ ベース基板
１ａ ベース基板のカバー基板２との貼り合わせ面
２ カバー基板
３ 保持チャンバー
４ 試薬チャンバー
５ 流路
６ 測定チャンバー
７ 流路
８ａ ベース基板１の側の出口
８ｂ 大気開放孔
９ ベース基板１の突起
１０ カバー基板２の突起
１０Ｒ，１０Ｌ 突起１０の両側
１０Ｔ 突起１０の先端
１１ 供給用毛細管流路
１２ 受診者の指先
１４ 傾斜面
１５ 閉塞防止凹部
θ 傾斜面１４の角度

Claims (4)

1. 分析用デバイス本体から突出して形成された点着部において供給用毛細管流路の一端が開口し、前記供給用毛細管流路が前記分析用デバイス本体の内部に形成されたマイクロチャネル構造に接続され、前記点着部に付けられた試料液を前記供給用毛細管流路の毛細管力で吸い上げ、前記吸い上げた溶液にアクセスする読み取りに使用される分析用デバイスであって、
   前記点着部の先端を傾斜面に形成し、この傾斜面の面内において供給用毛細管流路の前記一端が開口しており、前記試料液を保持した面に前記傾斜面を押し当てた状態の前記供給用毛細管流路が鉛直方向に対して傾いた姿勢で試料液を吸い上げる
   分析用デバイス。
2. 前記傾斜面に、供給用毛細管流路の前記一端に連通する閉塞防止凹部を形成した
   請求項１記載の分析用デバイス。
3. 点着部が突出して形成された前記分析用デバイス本体は、
   前記マイクロチャネル構造となる内部凹部が形成されたベース基板と、
   前記ベース基板に接合されて前記内部凹部の開口面を閉塞するカバー基板とで構成され、
   前記点着部を形成する前記ベース基板における突出長さは、前記点着部を形成する前記カバー基板における突出長さよりも長く、前記点着部を形成する前記カバー基板における幅が前記点着部を形成する前記ベース基板における幅よりも狭い
   請求項１記載の分析用デバイス。
4. 点着部の先端の前記傾斜面の角度が、３０°〜４５°である
   請求項１〜請求項３の何れかに記載の分析用デバイス。

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