試樣分析用基板、試樣分析裝置、試樣分析系統及從含磁性顆粒的液體中去除液體的方法與流程
2023-08-08 07:30:21 3

本申請涉及試樣分析用基板、試樣分析裝置、試樣分析系統及從含磁性顆粒的液體中去除液體的方法。
背景技術:
以往,已知有為了對尿、血液等檢驗標本中的特定成分進行分析而使用試樣分析用基板的技術。例如,專利文獻1公開了如下技術:使用形成有流路和/或腔室等的圓盤狀的試樣分析用基板,通過使試樣分析用基板旋轉等,進行溶液的移送、分配、混合、檢驗標本溶液中的成分的分析等。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特表平7-500910號公報
技術實現要素:
發明要解決的課題
對於檢驗標本中的特定成分的分析,有利用酶反應、免疫反應等並經過複雜的反應步驟的分析法。曾尋求能夠在試樣分析用基板中進行這樣的經過複雜的反應步驟的分析法的技術。
本申請的非限定的例示性實施方式提供能夠應對經過更複雜的反應步驟而進行檢驗標本中的成分分析的分析法的試樣分析用基板、試樣分析裝置、試樣分析系統以及從含磁性顆粒的液體中去除液體的方法。
用於解決課題的技術方案
本申請的一個方式涉及的試樣分析用基板,是通過旋轉運動進行液體的移送的試樣分析用基板,具備:基板,其具備旋轉軸以及具有預定厚度的板形狀;第1腔室,其位於所述基板內,具有用於保持液體以及磁性顆粒的第1空間;第2腔室,其位於所述基板內,具有用於保持從所述第1腔室排出的所述液體的第2空間;流路,其位於所述基板內,具有將所述第1腔室和所述第2腔室連接的路徑,能夠通過毛細管現象由保持於所述第1空間內的液體充滿;以及磁體,在所述基板內位於接近所述基板的所述第1空間的位置,用於捕捉所述第1腔室中的所述磁性顆粒。
也可以是,所述基板具有在所述基板內規定所述第1空間的至少1個內表面,所述至少1個內表面包括位於最遠離所述旋轉軸的位置的側面部分,所述磁體位於接近所述至少1個面的側面部分並且與所述側面部分相比遠離所述旋轉軸的位置,所述磁體在所述側面部分捕捉所述磁性顆粒。
發明的效果
根據本申請的一個方式涉及的試樣分析用基板、試樣分析裝置、試樣分析系統以及從含磁性顆粒的液體中去除液體的方法,能夠應對經過複雜的反應步驟來進行檢驗標本中的成分分析的分析法。
附圖說明
圖1是說明使用磁性顆粒的夾心免疫法(sandwich immunoassay method)的示意圖的一例。
圖2A是示出實施方式的試樣分析系統的結構的一例的示意圖。
圖2B是示出試樣分析系統中用於檢測試樣分析用基板的原點的結構的一例的示意圖。
圖3A是示出試樣分析用基板的構造的一例的俯視圖。
圖3B是圖3A所示的試樣分析用基板的分解立體圖。
圖3C是示出試樣分析用基板的其他構造的一例的立體圖。
圖3D是沿圖3A的3D-3D線的剖視圖。
圖4是示出第1腔室以及第2腔室的配置的一例的示意圖。
圖5是說明試樣分析系統的工作的一例的流程圖。
圖6A是示出試樣分析系統工作期間第1腔室內複合體的分布的一例的示意圖。
圖6B是沿圖6A的6B-6B線的剖視圖。
圖6C是示出磁體位於第1腔室的下表面的情況下第1腔室內複合體的分布的一例的示意圖。
圖6D是沿圖6C的6D-6D線的剖視圖。
圖7A是說明第1腔室的從垂直於主面的方向所見的側面部分的形狀的一例的圖。
圖7B是說明第1腔室的從垂直於主面的方向所見的側面部分的其他形狀的一例的圖。
圖8是說明第1腔室的側面部分的其他形狀的一例的圖。
圖9是說明平行於半徑方向的截面上的第1腔室的側面部分的形狀的一例的圖。
圖10A是說明平行於半徑方向的截面上的第1腔室的側面部分的其他形狀的一例的圖。
圖10B是說明平行於半徑方向的截面上的第1腔室的側面部分的其他形狀的一例的圖。
圖10C是說明平行於半徑方向的截面上的第1腔室的側面部分的其他形狀的一例的圖。
圖11A是說明平行於半徑方向的截面上的第1腔室的側面部分的其他形狀的一例的圖。
圖11B是說明平行於半徑方向的截面上的第1腔室的側面部分的其他形狀的一例的圖。
圖12是示出從垂直於主面的方向所見的第1腔室的寬度與磁體的寬度的關係的一例的圖。
圖13A是示出磁體的結構以及磁力的大小的一例的示意圖。
圖13B是示出圖13A所示的磁體的結構例中的複合體分布的一例的示意圖。
圖14A是示出磁體的其他結構以及磁力的大小的一例的示意圖。
圖14B是示出圖14A所示的磁體的結構例中的複合體分布的一例的示意圖。
圖15是示出磁體的其他結構的一例的示意圖。
圖16A是示出試樣分析用基板的其他構造的一例的立體圖。
圖16B是示出用於圖16A所示的試樣分析用基板的輔助轉盤的構造的一例的立體圖。
圖16C是示出圖16A所示的試樣分析用基板安裝於圖16B所示的輔助轉盤的狀態的一例的立體圖。
具體實施方式
在尿、血液等檢驗標本的成分的分析法中,有時利用作為分析對象物的分析物和與分析物特異性結合的配體的結合反應。這樣的分析法中,可舉出例如免疫測定法和遺傳基因診斷法。
作為免疫測定法的一例,可舉出競爭法以及非競爭法(夾心免疫法)。另外,作為遺傳基因診斷法的一例,可舉出利用分子雜交(Hybridization)的遺傳基因檢測法。這些免疫測定法和遺傳基因檢測法使用例如磁性顆粒(有時也稱為「磁性珠」、「磁顆粒」或「磁珠」等)。作為這些分析法的一例,以使用磁性顆粒的夾心免疫法來具體地進行說明。
如圖1所示,首先,通過抗原抗體反應使在磁性顆粒302的表面固定化的一級抗體304(以下,稱為「磁性顆粒固定化抗體305」)與測定對象即抗原306結合。接著,通過抗原抗體反應使結合有標識物質307的二級抗體(以下,稱為「標識抗體308」)與抗原306結合。由此,得到相對於抗原306結合有磁性顆粒固定化抗體305以及標識抗體308的複合體310。
檢測基於結合於該複合體310的標識抗體308的標識物質307的信號,根據檢測到的信號的量來測定抗原濃度。標識物質307可舉出例如酶(例如有過氧化物酶(peroxidase)、鹼性磷酸酶(alkaline phosphatase)、螢光素酶(luciferase)等)、化學發光物質、電化學發光物質、螢光物質等,檢測與各個標識物質307相應的色素、發光、螢光等信號。
在這一連串的反應中,在得到作為反應物的複合體310時,需要將該複合體310與檢驗標本中的未反應物、非特異性吸附於磁性顆粒等的物質、作為沒有參與複合體310的形成的標識抗體308等的未反應物分離。將該分離稱為B/F分離(Bound/Free Separation)。在利用競爭法的免疫測定法和/或利用分子雜交的遺傳基因檢測法中,同樣也需要B/F分離的步驟。在不使用磁性顆粒的情況下,可舉出使用例如相對於由聚苯乙烯、聚碳酸酯等原料構成的固相通過物理吸附而固定化的配體、通過化學結合而固定化於固相的配體、向由金等構成的金屬基板表面固定化(例如,使用自組裝單分子膜(SAM:self-Assembled Monolayer)的固定化)的配體等情況。進行該B/F分離時,必須在試樣分析用基板中,一邊通過磁體的磁力可靠地捕捉溶液(檢驗標本溶液、反應溶液、清洗液等)中的磁性顆粒,一邊去除溶液。
本申請的發明人們,基於專利文獻1公開的技術,詳細研究了能夠通過試樣分析用基板的旋轉控制以及流路和/或腔室設計來進行B/F分離的技術。結果,想到了如下結構:使用具備第1腔室、第2腔室和流路的試樣分析用基板,通過一邊用磁體捕捉第1腔室中的磁性顆粒、一邊使試樣分析用基板旋轉,並利用該旋轉力和流路的毛細管現象,一邊在第1腔室內保持磁性顆粒、一邊使溶液從第1腔室向第2腔室排出,該第1腔室作為對含磁性顆粒的溶液進行B/F分離的場所,該第2腔室容納從第1腔室中去除的溶液,該流路由毛細管流路構成並將第1腔室與第2腔室連結。另外,通過對磁體的配置下工夫,想到了能夠進行更可靠的B/F分離的試樣分析用基板。本申請的一個方式涉及的試樣分析用基板、試樣分析裝置、試樣分析系統以及從含磁性顆粒的液體中去除液體的方法的概要如下所述。
[項目1]
一種試樣分析用基板,是通過旋轉運動進行液體的移送的試樣分析用基板,該基板具備:
基板,其具有旋轉軸;
第1腔室,其位於所述基板內,具有用於保持液體以及磁性顆粒的第1空間;
第2腔室,其位於所述基板內,具有用於保持從所述第1腔室排出的所述液體的第2空間;
流路,其位於所述基板內,具有將所述第1腔室和所述第2腔室連接的路徑;以及
磁體,其在所述基板內位於接近所述基板的所述第1空間的位置,用於捕捉所述第1腔室中的所述磁性顆粒。
[項目2]
根據項目1所述的試樣分析用基板,所述流路是毛細管道。
[項目3]
根據項目1或2所述的試樣分析用基板,
所述基板具有在所述基板內規定所述第1空間的至少1個內表面,
所述至少1個內表面包括位於離所述旋轉軸最遠的位置的側面部分,所述磁體位於接近所述至少1個面的側面部分、並且與所述側面部分相比遠離所述旋轉軸的位置。
[項目4]
根據項目1到3中任一項所述的試樣分析用基板,
所述基板具有第1主面以及第2主面,
所述基板的所述至少1個內表面包括沿著所述第1主面以及所述第2主面的上表面部分以及下表面部分,
所述流路在第1腔室的開口與所述至少1個內表面的所述下表面部分相接。
[項目5]
根據項目3所述的試樣分析用基板,
所述磁體與所述流路的所述開口相比位於所述上表面部分側。
[項目6]
根據項目3到5中任一項所述的試樣分析用基板,
所述基板還具備:
側面,其位於所述第1主面與所述第2主面之間;和
容納室,其位於所述基板內,在所述第1主面、所述第2主面以及所述側面中的至少一個面有開口,
所述磁體容納於所述容納室。
[項目7]
根據項目4所述的試樣分析用基板,
所述側面部分,從垂直於所述第1主面的方向觀察,在一端連接有所述流路,
取垂直於將所述旋轉軸側的任意的基準點與連接有所述流路的一端相連結的線的基準直線,
取從所述側面部分的所述一端向另一端側位於以任意間隔隔開的位置的多個點a1、a2、a3、…ah、ah+1····an,
取所述多個點a1、a2、a3、…ah、ah+1…an處的以所述基準點為中心的切線,
設所述多個點a1、a2、a3、…ah、ah+1····an處的、所述基準直線與切線所成的角度為α1、α2、α3、…αh、αh+1····αn時,
滿足α1≤α2≤α3≤…≤αh<αh+1≤····≤αn的關係,
不管將所述基準點設定於哪個位置,都不存在所述基準點與點a1、a2、a3、…ah、ah+1····an的各自的距離d1、d2、d3、…dh、dh+1····dn中,d1=d2=d3=…=dh=dh+1=…=dn的情況。
[項目8]
根據項目4所述的試樣分析用基板,
所述側面部分,在平行於以所述旋轉軸為中心的半徑方向且垂直於所述第1主面的截面上,在一端連接有所述流路,
取垂直於將所述第1空間內的任意基準點與連接有所述流路的一端相連結的線的基準直線,
取從所述側面部分的所述一端向另一端側位於以任意間隔隔開的位置的多個點a1、a2、a3、…ah、ah+1····an,
取所述多個點a1、a2、a3、…ah、ah+1····an處的以所述基準點為中心的切線,
設所述多個點a1、a2、a3、…ah、ah+1····an處的、所述基準直線與切線所成的角度為α1、α2、α3、…αh、αh+1····αn時,
滿足α1≤α2≤α3≤…≤αh<αh+1≤····≤αn的關係。
[項目9]
根據項目1到5中任一項所述的試樣分析用基板,
所述側面部分,在平行於以所述旋轉軸為中心的半徑方向且垂直於所述第1主面的截面上,具有向遠離所述旋轉軸的方向凹陷的凹部。
[項目10]
根據項目1到5中任一項所述的試樣分析用基板,
所述側面部分,具有分別在垂直於以所述旋轉軸為中心的半徑方向的方向上延伸並在所述基板的厚度方向上排列的第3副側面部以及第4副側面部,所述第3副側面部以及所述第4副側面部形成有向遠離所述旋轉軸的方向凹陷的槽。
[項目11]
根據項目1到10中任一項所述的試樣分析用基板,
所述磁體構成為:從垂直於所述第1主面的方向觀察,所述側面部分的兩端的磁通密度比所述側面部分的所述兩端以外的部分的磁通密度小。
[項目12]
根據項目11所述的試樣分析用基板,
在從垂直於所述第1主面的方向觀察所述側面部分的情況下,在將所述側面部分在任意位置分割成兩個部分時,
所述磁體在與一個分割部分相對應的部分有N極,在與另一個分割部分相對應的部分有S極。
[項目13]
根據項目11所述的試樣分析用基板,
所述磁體,從垂直於所述第1主面的方向觀察,具有向所述旋轉軸側突出的弓形形狀,並在所述旋轉軸側以及旋轉軸的相反側分別具有不同的磁極。
[項目14]
根據項目1到11中任一項所述的試樣分析用基板,
在所述基板內,所述第2腔室與所述第1腔室相比位於遠離所述旋轉軸的位置。
[項目15]
根據項目1到12中任一項所述的試樣分析用基板,
所述流路,具有經由與所述第1腔室相比接近所述旋轉軸的位置而將所述第1腔室與所述第2腔室連接的路徑。
[項目16]
根據項目15所述的試樣分析用基板,
所述流路,具有向所述旋轉軸側呈凸狀的彎曲構造,所述彎曲構造的頂點部分,在液體進入第1腔室的情況下,與液體的液面位置相比位於旋轉軸側。
[項目17]
一種試樣分析系統,是具備項目1至14中任一項所述的試樣分析用基板和試樣分析裝置的試樣分析系統,
所述試樣分析裝置具有:
馬達,其在使所述旋轉軸相對於重力方向成0°以上且90°以下的角度的狀態下,使所述試樣分析用基板繞所述旋轉軸旋轉;
旋轉角度檢測電路,其檢測所述馬達的旋轉軸的旋轉角度;
驅動電路,其基於所述旋轉角度檢測電路的檢測結果,控制所述馬達的旋轉以及停止時的旋轉角度;以及
控制電路,其包含運算器、存儲器以及存儲於存儲器並構成為能夠使所述運算器執行的程序,基於所述程序對所述馬達、所述旋轉角度檢測電路、所述原點檢測電路以及所述驅動電路的工作進行控制,
在所述第1腔室填充有含磁性顆粒的液體的試樣分析用基板被裝填於所述試樣分析裝置的情況下,
(a)通過使所述試樣分析用基板以預定的旋轉角度停止,所述流路通過毛細管現象而由所述第1腔室的液體的一部分充滿,
(b)在以與施加於充滿所述流路的所述液體的毛細管力相比強的離心力起作用的速度使所述試樣分析用基板旋轉,由此,在利用所述磁體在所述第1腔室內捕捉到所述磁性顆粒的狀態下,使所述第1腔室內的液體經由所述流路向所述第2腔室移動。
[項目18]
一種試樣分析裝置,是適合於通過旋轉運動進行液體的移送的試樣分析用基板的試樣分析裝置,
所述試樣分析用基板具備:基板,其具備旋轉軸以及具有預定厚度的板形狀;第1腔室,其位於所述基板內,具有用於保持液體以及磁性顆粒的第1空間;和容納室,其在所述基板內位於接近所述第1空間的位置,
所述試樣分析裝置具備:
馬達,其在使所述旋轉軸相對於重力方向以0度以上且90度以下的角度傾斜的狀態下,使所述試樣分析用基板繞所述旋轉軸旋轉;
旋轉角度檢測電路,其檢測所述馬達的旋轉軸的角度;
驅動電路,其基於所述角度檢測器的檢測結果,控制所述馬達的旋轉以及停止時的角度;
磁體;
驅動機構,其在停止了基於所述馬達的旋轉的狀態下,將所述磁體插入所述試樣分析用基板的所述容納室,將位於所述容納室的所述磁體取出;以及
控制器電路,其對所述馬達、所述旋轉角度檢測電路、所述驅動電路以及驅動機構的工作進行控制。
[項目19]
一種試樣分析裝置,是適合於通過旋轉運動進行液體的移送的試樣分析用基板的試樣分析裝置,
所述試樣分析用基板具備:基板,其具備旋轉軸以及具有預定厚度的板形狀;第1腔室,其位於所述基板內,具有用於保持液體以及磁性顆粒的第1空間;以及容納室,其在所述基板內位於接近所述第1空間的位置,在所述基板的主面有開口,
所述試樣分析裝置具備:
轉盤,其具有旋轉軸、支撐所述試樣分析用基板的支撐面以及磁體,所述磁體從所述支撐面突出,配置於向被所述支撐面支撐的所述試樣分析用基板的所述容納室插入的位置;
馬達,其在以相對於重力方向0度以上且90度以下的角度使所述轉盤的旋轉軸傾斜的狀態下,使所述轉盤繞所述旋轉軸旋轉;
角度檢測器,其檢測所述馬達的旋轉軸的角度;
驅動電路,其基於所述角度檢測器的檢測結果,控制所述馬達的旋轉以及停止時的角度;以及
控制電路,其控制所述馬達、所述角度檢測器以及所述驅動電路的工作。
[項目20]
一種從含磁性顆粒的液體中去除液體的方法,包括:
準備試樣分析用基板,所述試樣分析用基板具備:有旋轉軸的基板;位於所述基板內的第1腔室;位於所述基板內的第2腔室;以及作為毛細管道的流路,所述流路位於所述基板內,具有將所述第1腔室與所述第2腔室連接的路徑,在所述試樣分析用基板中,接近所述基板的所述第1空間地配置有磁體,
將含磁性顆粒的液體導入所述試樣分析用基板的第1腔室,利用毛細管現象在所述流路內充滿所述液體的一部分,
以與施加於充滿所述流路的所述液體的毛細管力相比強的離心力起作用的速度使所述試樣分析用基板繞所述旋轉軸旋轉,由此,一邊在所述第1腔室內捕捉所述磁性顆粒,一邊將所述液體從所述第1腔室向所述第2腔室移送。
[項目21]
根據項目20所述的從含磁性顆粒的液體中去除液體的方法,
所述第1腔室具有第1空間,
所述基板具有規定所述第1空間的至少1個內表面,
所述至少1個內表面包括位於離所述旋轉軸最遠的位置的側面部分,
所述磁體配置為,位於接近所述至少1個面的側面部分、並且與所述側面部分相比遠離所述旋轉軸的位置。
圖2A是示出試樣分析系統501的整體結構的示意圖。試樣分析系統501包括試樣分析用基板100和試樣分析裝置200。
(試樣分析裝置200的結構)
試樣分析裝置200具備:馬達201、原點檢測器203、旋轉角度檢測電路204、控制電路205、驅動電路206和光學測定單元207。
馬達201具有轉盤201a以及相對於重力方向以0°以上且90°以下的角度θ從重力方向傾斜的旋轉軸A,使載置於轉盤201a的試樣分析用基板100繞旋轉軸A旋轉。通過使旋轉軸A傾斜為大於0°且在90°以下,試樣分析用基板100中的液體的移送,除了能夠利用基於因旋轉而產生的離心力的移送外,還能夠利用基於重力的移送。旋轉軸A相對於重力方向的傾斜角度,優選為5°以上,更優選為10°以上且45°以下,進一步優選為20°以上且30°以下。馬達201也可以是例如直流馬達、無刷馬達、超聲波馬達等。
原點檢測器203檢測安裝於馬達201的試樣分析用基板100的原點。例如,如圖2B所示,原點檢測器203包括:光源203a、受光元件203b以及原點檢測電路203c,並配置為試樣分析用基板100位於光源203a與受光元件203b之間的位置。例如,光源203a是發光電二極體,受光元件203b是光電二極體。試樣分析用基板100具有設置於特定位置的記號210。記號210例如具有遮蔽從光源203a出射的光的至少一部分的遮光性。試樣分析用基板100中,記號210的區域的透射率小(例如為10%以下),記號210以外的區域的透射率大(例如為60%以上)。
當利用馬達201使試樣分析用基板100旋轉時,受光元件203b向原點檢測電路203c輸出與入射的光的光量相應的檢測信號。相應於旋轉方向,在記號210的邊緣210a以及邊緣210b檢測信號增大或降低。例如在試樣分析用基板100如箭頭所示順時針旋轉的情況下,原點檢測電路203c檢測到檢測光量的降低並作為原點信號輸出。本說明書中,將記號210的邊緣210a的位置作為試樣分析用基板10的原點位置(成為試樣分析用基板100的基準的角度位置)處理。只是,也可以將從記號210的邊緣210a的位置起任意確定的特定角度的位置定為原點。另外,在記號210為扇形、其中心角比試樣分析所需的角度的檢測精度小的情況下,也可以將記號210自身定為原點位置。
原點位置被利用於試樣分析裝置200獲取試樣分析用基板100的旋轉角度的信息。原點檢測器203也可以具備其他結構。例如,也可以在試樣分析用基板100具備原點檢測用的磁體,而原點檢測器203具備檢測該磁體的磁性的磁性檢測元件以取代受光元件203b。另外,也可以將用於捕捉後述的磁性顆粒的磁體用於原點檢測。另外,在試樣分析用基板100僅能以特定的旋轉角度安裝於轉盤201a的情況下,也可以沒有原點檢測器203。
旋轉角度檢測電路204檢測馬達201的旋轉軸A的旋轉角度。例如,旋轉角度檢測電路204也可以是安裝於旋轉軸A的旋轉編碼器。在馬達201為無刷馬達的情況下,旋轉角度檢測電路204也可以具備:無刷馬達所具備的霍爾元件以及檢測電路,該檢測電路接收霍爾元件的輸出信號並輸出旋轉軸A的角度。
驅動電路206使馬達201旋轉。具體而言,基於來自控制電路205的指令使試樣分析用基板100向順時針方向或逆時針方向旋轉。另外,基於旋轉角度檢測電路204和原點檢測器203的檢測結果、以及來自控制電路205的指令,使試樣分析用基板100進行擺動以及停止旋轉。
光學測定單元207檢測對應於與保持於試樣分析用基板100的複合體310(圖1)結合的標識抗體308的標識物質307的信號(例如色素、發光、螢光等)。
控制電路205是例如設置於試樣分析裝置200的CPU。控制電路205通過執行被讀入於RAM(Random Access Memory;未圖示)的電腦程式,來按照該電腦程式的次序向其他電路發送命令。接到該命令的各電路,如本說明書中說明的那樣工作,來實現各電路的功能。來自控制電路205的命令,例如圖2A所示那樣被發送到驅動電路206、旋轉角度檢測電路204、光學測定單元207等。電腦程式的次序由附圖中的流程圖示出。
此外,讀入有電腦程式的RAM、換言之、存儲有電腦程式的RAM,既可以是易失性的,也可以是非易失性的。易失性RAM是如果不供給電力就不能保持所存儲的信息的RAM。例如,動態隨機存取存儲器(DRAM)就是典型的易失性RAM。非易失性RAM是即使不供給電力也能保持信息的RAM。例如,磁阻RAM(MRAM)、可變電阻式存儲器(ReRAM)、鐵電存儲器(FeRAM)是非易失性RAM的例子。本實施方式中,優選採用非易失性RAM。易失性RAM以及非易失性RAM均是非暫時性(non-transitory)的計算機可讀存儲介質的例子。另外,硬碟那樣的磁存儲介質和/或光碟那樣的光學存儲介質也是非暫時性的計算機可讀存儲介質的例子。即,本公開涉及的電腦程式能夠存儲於將電腦程式作為電波信號傳輸的、大氣等介質(暫時性介質)以外的非暫時性的各種計算機可讀介質。
本說明書中,將控制電路205作為與旋轉角度檢測電路204以及原點檢測器203的原點檢測電路203c獨立的構成要素進行說明。但是,它們也可以由共用的硬體來實現。例如,設置於試樣分析裝置200的CPU(計算機)也可以串行或並行地執行作為控制電路205發揮功能的電腦程式、作為旋轉角度檢測電路204發揮功能的電腦程式以及作為原點檢測器203的原點檢測電路203c發揮功能的電腦程式。由此,能夠使該CPU在表觀上作為不同的構成要素來工作。
(試樣分析用基板100)
圖3A以及圖3B是試樣分析用基板100的俯視圖以及分解立體圖。試樣分析用基板100具備旋轉軸101以及在平行於旋轉軸的方向上具有預定厚度的板形狀的基板100』。本實施方式中,試樣分析用基板100的基板100』具有圓形形狀,但是也可以具有多邊形形狀、橢圓形形狀、扇形形狀等。基板100』具有2個主面100c、100d。本實施方式中,主面100c以及主面100d相互平行,以主面100c與主面100d的間隔規定的基板100』的厚度在基板100』的哪個位置都是相同的。但是,主面100c、100d也可以不平行。例如,既可以是2個主面的一部分不平行或平行,也可以是整體不平行。另外,也可以具備在基板100』的主面100c、100d的至少一方具有凹部或凸部的構造。試樣分析用基板100具有位於基板100』內的反應腔室102、第1腔室103、第2腔室107、流路104和流路105。
本實施方式中,試樣分析用基板100的基板100』由基底基板100a和覆蓋基板100b構成。反應腔室102、第1腔室103以及第2腔室107的各自的空間均形成於基底基板100a內,用覆蓋基板100b覆蓋基底基板100a從而形成各個空間的上部以及下部。也即是,反應腔室102、第1腔室103以及第2腔室107的各自的空間,由試樣分析用基板100的至少1個內表面規定。流路104以及流路105也形成於基底基板100a,用覆蓋基板100b覆蓋基底基板100a,從而形成流路104以及流路105的空間的上部以及下部。這樣,反應腔室102、第1腔室103、第2腔室107、流路104以及流路105被封入基板100』中。本實施方式中,基底基板100a以及覆蓋基板100b分別用作上表面以及下表面。基板100』可以由例如丙烯酸、聚碳酸酯、聚苯乙烯等樹脂生成。
如參照圖1說明的那樣,反應腔室102是使磁性顆粒固定化抗體305、包含抗原306的檢驗標本和標識抗體308反應而形成複合體310的反應場。對反應腔室102的形狀沒有特別限制。本實施方式中,試樣分析用基板100具備反應腔室102作為形成複合體310的反應場。向反應腔室102移送磁性顆粒固定化抗體305、包含抗原306的檢驗標本以及標識抗體308,可以採用各種手段。例如,也可以量取預先使磁性顆粒固定化抗體305、包含抗原306的檢驗標本以及標識抗體308混合的混合溶液,將混合溶液注入試樣分析用基板100內的反應腔室102。另外,試樣分析用基板100也可以具備:分別保持磁性顆粒固定化抗體305、包含抗原306的檢驗標本以及標識抗體308的腔室和將各個腔室與反應腔室102連結的流路(例如,毛細管道)。該情況下,也可以是,對各個腔室量取磁性顆粒固定化抗體305、包含抗原306的檢驗標本以及標識抗體308,將被注入各腔室的磁性顆粒固定化抗體305、包含抗原306的檢驗標本以及標識抗體308移送到反應腔室102而在反應腔室102中進行混合,形成複合體310。另外,也可以使磁性顆粒固定化抗體305和/或標識抗體308乾燥(以下,稱為「幹化試劑」)。該情況下,例如,也可以使反應腔室102保持幹化試劑,用含含有抗原306的檢驗標本溶液的液體使該幹化試劑溶解而形成複合體310。另外,也可以,在測定時用預定的溶液使被保持於某一腔室的幹化試劑溶解,並使之在反應腔室102中與含抗原306的檢驗標本溶液混合,從而形成複合體310。
反應腔室102的空間大致由作為基板100』的內表面的側面部分102a~102d、上表面部分以及下表面部分規定。側面部分103a、103b位於以旋轉軸101為中心的半徑方向。側面部分103a與側面部分103b相比接近旋轉軸101,側面部分103b與側面部分103a相比位於遠離旋轉軸101的位置。另外,根據圖3A可知,側面部分103c、103d將側面部分103a、103b相連。
流路104具有:將反應腔室102與第1腔室103連接的路徑;和端部104s以及端部104e。端部104s連接於反應腔室102,端部104e連接於第1腔室103。端部104s與端部104e相比位於接近旋轉軸101的位置。通過該結構,含複合體310的溶液受到由於試樣分析用基板100的旋轉而產生的離心力,經由流路104被向第1腔室103移送。另外,端部104s優選設置於反應腔室102的側面部分中的位於最外周側(遠離旋轉軸101)的側面部分102b。這是因為:含複合體310的溶液受到由於試樣分析用基板100的旋轉而產生的離心力,而被支撐於側面部分102b。端部104s也可以設置於鄰接於側面部分102b的側面部分102c中的接近側面部分102b的位置。尤其是,端部104s優選設置於側面部分102c中的包含側面部分102b與側面部分102c的連接部分的位置。
第1腔室103中,進行含複合體310的溶液的B/F分離。為此,試樣分析用基板100包含磁體106。磁體106在基板100』內位於接近第1腔室103的空間的位置。
更具體而言,第1腔室103的空間大致由作為基板100』的內表面的側面部分103a~103d、上表面部分103e以及下表面部分103f規定。側面部分103a、103b位於以旋轉軸101為中心的半徑方向。另外,根據圖3A可知,側面部分103c、103d是將側面部分103a、103b相連的側面。上表面部分103e以及下表面部分103f大致沿基板100』的板形狀的2個主面100c、100d。側面部分103a~103d位於上表面部分103e與下表面部分103f之間。
反應腔室102的2個側面部分中的位於遠離旋轉軸101的位置的側面部分102b,優選,與第1腔室103的側面部分103b相比位於接近旋轉軸101的位置。更優選,反應腔室102的側面部分102b與第1腔室103的側面部分103a相比位於接近旋轉軸101的位置。通過該結構,反應腔室102內的含複合體310的溶液,不管所保持的量有多少都能夠全部向第1腔室103移動。
關於規定第1腔室103的空間的基板100』的內表面,鄰接的2個側面部分的邊界或側面部分與上表面部分或下表面部分的邊界也可以未由明顯的稜線劃分開。例如,第1腔室103的空間形狀也可以是扁平的球體或旋轉橢圓體。該情況下,將大致垂直於以旋轉軸101為中心的半徑方向的一對部分以及大致平行於該半徑方向的一對部分稱為側面部分,將大致平行於基板100』的板形狀的2個主面100c、100d的一對部分稱為上表面部分以及下表面部分。反應腔室102以及第2腔室107也是同樣。
磁體106配置為接近這些內表面中的位置離旋轉軸101最遠且沿基板100』的厚度方向延伸的側面部分。本實施方式中,磁體106配置為接近側面部分130b。磁體106既可以相應於B/F分離而構成為能夠裝卸,也可以不能裝卸地安裝於試樣分析用基板。在將磁體106構成為能夠裝卸的情況下,例如,基板100』具備能夠容納磁體106容納室。例如,如圖3C所示,基板100』也可以具備在主面100c有開口120a的凹狀的容納室120。容納室120具有能夠容納磁體106的空間。通過將磁體106從開口120a插入容納室120,能夠將磁體106裝填於基板100』。容納室120的開口120a既可以設置於主面100d,也可以設置於位於2個主面100c、100d之間的側面。
磁體106是例如利用使用磁性顆粒的競爭法的免疫測定法中一般使用的磁體。具體而言,可以使用鐵氧體磁體、釹磁體等。尤其是,釹磁體因磁力強所以能夠合適地用於磁體106。
圖3D示出包含第1腔室103以及磁體106的截面(圖A中的3D-3D虛線)。如圖3D所示,流路105在第1腔室103中的開口與下表面部分103f相接。另外,磁體106與流路105的開口相比位於上表面部分103e一側。
如圖3A所示,流路105具有:將第1腔室103與第2腔室107連接的路徑;和端部105s以及端部105e。端部105s連接於第1腔室103,端部105e連接於第2腔室107。端部105s與端部105e相比位於接近旋轉軸101的位置。通過該結構,從含複合體310的溶液中通過B/F分離而分離出的液體,受到由於試樣分析用基板100的旋轉而產生的離心力,經由流路105向第2腔室107移送。
端部105s優選設置於第1腔室103的側面部分中的位於最外周側(遠離旋轉軸101)的側面部分103b。這是因為:含複合體310的溶液,受到由於試樣分析用基板100的旋轉而產生的離心力,被支撐於側面部分103b。但是,也可以設置於鄰接於側面部分103b的側面部分103d中的接近側面部分103b的位置。尤其是,端部105s優選設置於側面部分103b中的包含側面部分103b與側面部分103d的連接部分的位置。
第1腔室103的側面部分103b優選與規定第2腔室107的空間且位於以旋轉軸101為中心的半徑方向的2個側面部分中的位置遠離旋轉軸101的側面部分107b相比,位於接近旋轉軸101的位置。第1腔室103的側面部分103b更優選與第2腔室107的側面部分107a相比位於接近旋轉軸101的位置。通過該結構,第1腔室103內的溶液能夠全部向第2腔室107移動。
經由流路的腔室之間的液體的移送,可以用各種方法來實現。例如,可以利用由重力實現的移送以及由毛細管力和由旋轉產生的離心力實現的移送。以下概括地對這2種移送方法進行說明。
例如,支撐試樣分析用基板100使得旋轉軸A相對於鉛垂方向在大於0度且90度以下的範圍內傾斜。而且,通過改變試樣分析用基板100的旋轉角度位置,使液體存在的移送源的腔室配置於比移送目的地的腔室高的位置。所謂「高」是說在鉛垂方向上位於更上方。由此,能夠利用重力將液體移送到其他腔室。該情況下,將腔室之間連結的流路不是毛細管道(capillary channel)。「毛細管道」是指具有能夠通過毛細管現象在內部充滿液體的狹小空間的流路。
另外,也可以利用毛細管道將液體移動到其他腔室。關於毛細管道的液體的移送,舉出具有非毛細管空間的腔室A以及腔室B和將腔室A與腔室B連接的毛細管道的結構為例進行說明。當被保持於腔室A的液體接觸作為腔室A與毛細管道的連接部分的開口時,液體由於毛細管力而被吸引到毛細管道內,該流路內部被液體充滿。但是,當使試樣分析用基板100以能夠對流路內部的液體施加處於施加於流路內部的液體的毛細管力以下的離心力的轉速(也包括停止狀態)旋轉時,毛細管道內的液體不被向腔室B移送,而是滯留在毛細管空間內。為這樣通過毛細管現象在毛細管道內部充滿液體,必須在腔室B側即毛細管道的出口側具備空氣孔(外部環境與腔室的空氣通道)。另外,為在腔室A、腔室B以及毛細管道等被封閉的空間內進行利用毛細管現象實現的液體移送,根據各腔室與流路內的氣壓的關係,必須在腔室A側、即毛細管道的入口側也設置空氣孔。而且,如果腔室B相對於旋轉軸配置於比腔室A遠的位置,則當在該毛細管道被液體充滿的狀態下,使試樣分析用基板100以能夠施加比施加於毛細管道內部的液體的毛細管力大的離心力的轉速旋轉時,能夠通過該離心力將腔室A中的液體移送到腔室B。
在通過毛細管力以及由旋轉產生的離心力來移送液體的情況下,例如,可以使直徑60mm的試樣分析用基板100在100rpm到8000rpm的範圍內旋轉。旋轉速度根據各腔室以及流路的形狀、液體的物理性質、液體的移送和/或處理的定時等來決定。
反應腔室102、第1腔室103以及第2腔室107的空間的大小為例如10μl~500μl的程度。流路104以及流路105,優選以能夠通過毛細管現象由保持於反應腔室102以及第1腔室103的液體填滿那樣的尺寸構成。也即是,流路104以及流路105優選是毛細管道(capillary channel)或毛細管(capillary tube)。例如,流路104以及流路105的垂直於各自的延伸方向的截面,既可以具有0.1mm~5mm的寬度以及50μm~300μm的深度,也可以具有50μ以上(優選50μm~300μm)的寬度以及0.1mm~5mm的深度。
在流路104以及流路105是毛細管道的情況下,規定流路104以及流路105的基板100』的內表面、及反應腔室102、第1腔室103以及第2腔室107的與流路104以及流路105的連接部分附近的內表面,也可以實施親水處理。通過親水處理,使毛細管力較大地起作用。親水處理,可以通過例如對上述內表面塗敷非離子系、陽離子系、陰離子系或雙離子系的界面活性劑或者對上述內表面進行電暈放電處理而設置物理的微細凹凸等來進行(例如、參照日本特開2007-3361號公報)。
在反應腔室102、第1腔室103以及第2腔室107均設有至少1個空氣孔108。由此,各腔室內保持為環境下的氣壓,通過毛細管現象以及虹吸原理,液體能夠在流路104、105內移動。另外,在反應腔室102以及第2腔室107也可以設置用於注入或排出檢驗標本溶液、反應溶液、清洗液等液體的開口109。此外,這裡所說的虹吸原理是說利用由於試樣分析用基板100的旋轉而施加於液體的離心力與流路的毛細管力的平衡來進行移送液體控制。
空氣孔108以及開口109,在反應腔室102、第1腔室103以及第2腔室107中,優選配置於上表面部分中的接近旋轉軸101的側面部分一側。由此,即使試樣分析用基板100以反應腔室102、第1腔室103以及第2腔室107充滿液體的狀態旋轉,也能夠抑制空氣孔108以及開口109與液體接觸、液體從空氣孔108以及開口109向試樣分析用基板100外部移動。空氣孔108以及開口109也可以設置於各腔室的側面部分。
另外,反應腔室102、第1腔室103以及第2腔室107的空間,優選,具有向旋轉軸101側突出的凸狀部分,空氣孔108以及開口109位於凸狀部分。通過該結構,能夠使反應腔室102、第1腔室103以及第2腔室107中的空氣孔108以及開口109的位置在半徑方向上儘可能靠近旋轉軸101。由此,因為在試樣分析用基板100旋轉的狀態下不與空氣孔108以及開口109接觸,所以能夠使反應腔室102、第1腔室103以及第2腔室107可保持的液體的量增大,能夠減小這些腔室的空間中不能用於液體保持的無效空間。
圖4示出第1腔室103、第2腔室107以及流路105的配置。在試樣分析用基板100內,第2腔室107與第1腔室103相比位置遠離旋轉軸101。由此,能夠用由於試樣分析用基板100的旋轉產生的離心力將保持於第1腔室103的液體移送到第2腔室107。另外,在將第1腔室103與第2腔室107連接的流路105應用虹吸構造以及毛細管道,因而更嚴密的液體的移送/停止控制成為可能。如以下詳細說明的那樣,流路105中的虹吸構造,相對於由於試樣分析用基板100的旋轉產生的離心力,虹吸原理髮揮作用。具體而言,流路105具有2個彎曲部105a以及105b。彎曲部105b位於與第1腔室103的連接部分附近,具有從旋轉軸101朝向外側的凸形狀。
彎曲部105a位於彎曲部105b與第2腔室107之間,具有朝向旋轉軸101一側的凸形狀。
在將旋轉軸101與第2腔室107的最接近旋轉軸101的側面部分107a的距離設為R1、將從旋轉軸101到彎曲部105b的位於離旋轉軸101最遠的一側的點的距離設為R2的情況下,優選滿足R1>R2。
另外,在將被保持於第1腔室103的液體110由於離心力而偏向側面部分103b一側時從旋轉軸101到液體110的液面110s的距離設為R4、將從旋轉軸101到彎曲部105a的位於離旋轉軸101最近的一側的點的距離設為R3的情況下,優選滿足R4>R3。
例如,考慮通過試樣分析用基板100的旋轉從反應腔室102向第1腔室103進行移送,該狀態下,試樣分析用基板100的旋轉持續、轉速是由於該旋轉產生的離心力比流路105的毛細管力大的轉速的情況。在不想從第1腔室103向第2腔室107移送含複合體310的液體的情況下,通過滿足R4>R3並使試樣分析用基板100持續旋轉,能夠使得離心力作用於液體,第1腔室103中的液體不會超過勢能高的流路105的彎曲部105b而被移送。
另外,在想從第1腔室103向第2腔室107移送液體的情況下,使試樣分析用基板100的旋轉以由於其旋轉產生的離心力處於毛細管力以下的轉速(也包括停止旋轉)進行旋轉,據此,由於毛細管現象,流路105中充滿液體。之後,通過使試樣分析用基板100以離心力變得比毛細管力強的轉速旋轉,能夠用該離心力將液體移送到第2腔室107。這樣,通過對連接第1腔室103與第2腔室107的流路105應用毛細管道以及虹吸構造,使得更嚴密的液體移送/停止控制成為可能。例如,在通過離心力從反應腔室102向第1腔室103移送含複合體310的溶液的情況下,能夠防止已被移送到第1腔室103的含複合體310的溶液原樣被向第2腔室107移送。
另一方面,在流路105是不具有虹吸構造的毛細管道的情況下,在用由於試樣分析用基板100的旋轉產生的離心力從反應腔室102經由第1腔室103向第2腔室107移送液體時,已被移送到第1腔室103的液體由於流路105的毛細管力而在流路105內充滿液體。該狀態下,若試樣分析用基板100的旋轉持續,則液體不被保持於第1腔室103中而是經由流路105被移送到第2腔室107。這裡所說的試樣分析用基板100的旋轉具有能夠施加比流路105的毛細管力強的離心力的轉速。
這樣,以上述轉速從反應腔室102向第1腔室103移送液體,在不想原樣向第2腔室107移送液體而想暫時在第1腔室103保持液體的情況下,優選,由虹吸構造構成流路105。
本實施方式中,如圖3A所示,流路104也具備虹吸構造。但是,流路104也可以不構成虹吸構造。另外,在不需要上述液體控制的情況下,也可以採用虹吸構造。
此外,本實施方式中,如上所述,對流路105是具有虹吸構造的毛細管道的例子進行了說明,但是流路104以及流路105也可以是沒有虹吸構造的毛細管道或利用重力的流路。
在從反應腔室102經由第1腔室103向第2腔室107移送液體的過程中,流路105是沒有虹吸構造的毛細管道,為在第1腔室103暫時保持液體,優選是如下結構。首先,在從反應腔室102向第1腔室103移送液體之際,必須以能夠施加處於施加於流路105中充滿液體後的液體的毛細管力以下的離心力的試樣分析用基板100的轉速(也包括停止狀態)來進行。該情況下,流路104優選是利用重力的流路。另外,因為流路104是利用重力的流路,所以,反應腔室102的側面部分102b(圖3A所示),優選,形成為成為凹形狀,以使得在以預定角度保持了試樣分析用基板100的情況下能夠用側面部分102b保持液體。該情況下,從反應腔室102向第1腔室103的液體移送,通過改變試樣分析用基板100的旋轉角度來進行,以使得側面部分107b的凹部所保持的液體由於重力而經由第3流路112移動。
另一方面,在從反應腔室102經由第1腔室103向第2腔室107移送液體的過程中,流路105是利用重力的流路,為在第1腔室103暫時保持液體的情況下,優選是如下結構。流路104既可以是毛細管道(包含虹吸構造)也可以是利用重力的流路,但是第1腔室103的側面部分103b(圖3A所示),優選形成為成為凹形狀,以使得在以預定角度保持試樣分析用基板100的情況下能夠用側面部分103b保持液體。該情況下,從第1腔室103向第2腔室107的液體移送,通過改變試樣分析用基板100的旋轉角度來進行,以使得側面部分103b的凹部所保持的液體由於重力經由流路105移動。
如上所述,流路104以及流路105的結構可以採用各種方式。
(試樣分析系統501的工作)
一邊參照圖1、圖3A、圖5以及圖6A到圖6D,一邊對試樣分析系統501的工作進行說明。圖5是示出試樣分析系統501的工作的流程圖。圖6A以及圖6C是示出第1腔室103中的複合體310的分布的俯視圖、圖6B以及圖6D是沿圖6A以及圖6C的6B-6B線以及6D-6D線的剖視圖。
首先,在反應腔室102,使磁性顆粒固定化抗體305、包含抗原306的檢驗標本與標識抗體308同時反應而形成複合體310。例如,也可以,反應腔室102保持含磁性顆粒固定化抗體305的液體,設置於試樣分析用基板100的未圖示的腔室分別獨立地保持含抗原306以及標識抗體308的液體,用由於試樣分析用基板100的旋轉產生的離心力將它們向反應腔室102移送。
在通過抗原抗體反應生成了複合體310後,首先如步驟S001所示,使試樣分析用基板100旋轉,使含複合體310以及未反應的磁性顆粒固定化抗體305的溶液向第1腔室103移動。此時,在試樣分析用基板100停止的狀態下,流路104由於毛細管現象而被反應腔室102的液體充滿。因此,若通過旋轉對反應腔室102的含複合體310的溶液作用比施加於流路104內的反應液的毛細管力強的離心力,則含複合體310的溶液被向第1腔室103移送。已被向第1腔室103移送了的含複合體310的溶液,在試樣分析用基板100旋轉的狀態下不會繼續被向第2腔室107移送。這是因為:如上所述流路105構成虹吸構造,所以液體不會逆離心力而在流路105中向朝向旋轉軸101的方向移動。
試樣分析用基板100的旋轉速度被設定為:由於旋轉產生的離心力出現使反應液等液體不會因重力而移動、能夠施加比各毛細管道的毛細管力強的離心力那樣的速度。以下,在利用離心力的旋轉中設定該旋轉速度。
在含複合體310的溶液全部被移送到了第1腔室103後,如步驟S002所示,以預定的旋轉角度使試樣分析用基板100停止。
當含複合體310以及未反應的磁性顆粒固定化抗體305的液體從反應腔室102被移送到第1腔室103時,複合體310以及未反應的磁性顆粒固定化抗體305(以下在指這兩方時簡稱為磁性顆粒311),由於磁體106的磁力都被吸引到側面部分103b一側。
在試樣分析用基板100的旋轉停止的狀態下,流路105由於毛細管現象而被第1腔室103內的液體充滿。
如步驟S003所示,當使試樣分析用基板100旋轉時,伴隨旋轉而產生離心力並作用於第1腔室103內的液體以及含複合體310的磁性顆粒。該離心力作用的方向與磁性顆粒311從磁體106受到的吸引力的方向一致。因此,磁性顆粒311被強力按壓於側面部分103b。
受到了離心力的液體被從流路105排出並被向第2腔室107移送。此時,磁性顆粒311從移動的液體受力並要與液體一起向流路105移動。但是,如上所述,由於離心力與磁體的吸引力之和,磁性顆粒311被強力按壓於側面部分103b。因此,僅液體被從流路105排出,磁性顆粒311停留在第1腔室103。另外,如圖6B所示,磁體106設置於流路105的開口的上側,所以磁性顆粒311難以聚集在流路105的開口附近。因此,即使從磁性顆粒311的停留位置這一點來看,磁性顆粒311也難以從流路105流出。
在液體全部向第2腔室107移動後,使試樣分析用基板100的旋轉停止。由此,B/F分離完成,第1腔室103的液體與磁性顆粒311分離。具體而言,液體從第1腔室103向第2腔室107移動,磁性顆粒311停留在第1腔室103。如圖6A所示,即使試樣分析用基板100的旋轉停止,由於從磁體106受到的吸引力,磁性顆粒311仍能夠維持聚集於側面部分103b的狀態。
之後,用光學測定單元207檢測與結合於磁性顆粒311所含的複合體310的標識抗體308的標識物質307相應的色素、發光、螢光等信號。由此,能夠進行抗原306的檢測、抗原306的濃度的定量等。另外,如上所述,複合體310聚集於側面部分103b,所以能夠高效地檢測發光強度等,還能夠提高檢測靈敏度。
圖6C是示意性地示出將磁體106配置於第1腔室103的下表面部分103f且使試樣分析用基板100旋轉的情況下的磁性顆粒311的分布的俯視圖,圖6D是沿圖6C的6D-6D線的剖視圖。在將磁體106』配置於第1腔室103的下表面部分103f的情況下,磁性顆粒311被吸引到下表面部分103f一側。另一方面,離心力發揮作用使得磁性顆粒311向側面部分103b一側移動。因此,2個力垂直,得不到大的合力。其結果,與磁體接近側面部分103b的情況相比,捕捉磁性顆粒311的力變弱。
另外,磁性顆粒311聚集於側面部分103b與下表面部分103f的邊界附近。由於流路105的開口位於該位置,所以隨著溶液的移動複合體310也變得容易向流路105流出。
這樣根據本實施方式的試樣分析用基板、試樣分析裝置以及試樣分析系統,使用具備作為對含磁性顆粒的溶液進行B/F分離的場所的第1腔室、容納從第1腔室中被去除的溶液的第2腔室和將第1腔室與第2腔室連結且由毛細管流路構成的流路的試樣分析用基板,通過一邊用磁體捕捉第1腔室中的磁性顆粒,一邊使試樣分析用基板旋轉,利用該旋轉力和流路的毛細管現象,能夠一邊在第1腔室內保持磁性顆粒,一邊使溶液從第1腔室向第2腔室排出。因此,還能夠更複雜地控制含檢驗標本的溶液和/或試劑的移送、分配、混合等。另外,通過將磁體配置於第1腔室的距旋轉軸最遠的側面部分附近,能夠進行更可靠的B/F分離。進一步,在B/F分離後,複合體的分布密度高,所以能夠通過分光學分析以高靈敏度檢測複合體的標識物質。
(第1腔室103的側面部分103b的變形例)
以下對第1腔室103的側面部分103b的變形例進行說明。
圖7A以及圖7B概括性地示出從平行於旋轉軸101也即垂直於試樣分析用基板100的主面100m的方向所見的、第1腔室103的側面部分103b具有的形狀。在側面部分103b的一端E1連接有流路105。該情況下,在試樣分析用基板100的旋轉軸101一側取任意的基準點B,取垂直於將基準點B與流路105所連接的側面部分103b的一端E1相連的直線的基準直線LS。取從側面部分103b的一端E1向另一端E2側位於以任意間隔隔開的位置的多個點a1、a2、a3、…ah、ah+1····an。另外,取點a1、a2、a3、…ah、ah+1····an處的以基準點B為中心的切線LT,將點a1、a2、a3、…ah、ah+1····an處的、基準直線LS與切線LT所成的角度設為α1、α2、α3、…αh、αh+1····αn。將點a1、a2、a3、…ah所處的部分稱為第1副側面部分103b1,將點αh+1····αn所處的部分稱為第2副側面部分103b2。
該情況下,角度a1、a2、a3、…ah、ah+1····an滿足以下的關係式(1)。
α1≤α2≤α3≤…≤αh<αh+1≤····≤αn (1)
其中,不管將基準點B設定為哪個位置,都不存在基準點B與點a1、a2、a3、…ah、ah+1····an的各自的距離d1、d2、d3、…dh、dh+1····dn中、d1=d2=d3=…=dh=dh+1=····dn的情況。
圖7A以及圖7B示出α1、α2、α3、…αh、αh+1····αn的變化量大時以及小時的側面部分103b的形狀。由於具有這樣的形狀的側面部分103b,溶液容易由於作用於含磁性顆粒311的溶液的離心力而被從端部E1的流路105排出,並且磁性顆粒311容易聚集於側面部分103b的比端部E1靠近中央的位置,能夠抑制磁性顆粒311被從流路105排出。
在式(1)中,α1=α2=α3=…=αh<αh+1=····=αn的情況下,如圖8所示,側面部分103b具有相對於基準直線LS成α1=α2=α3=…=αh的角度的第1副側面部分103b1以及相對於基準直線LS成αh+1=····=αn的角度的第2副側面部分103b2。
平行於以旋轉軸101為中心的半徑方向且垂直於主面100m的截面上的、側面部分103b的形狀,也可以同樣的構成。圖9概括性地示出平行於以旋轉軸101為中心的半徑方向且垂直於主面100m的截面上的側面部分103b的形狀。在側面部分103b的一端E1連接有流路105。在該情況下,在第1腔室103的空間內取任意基準點B,取垂直於將基準點B與流路105所連接的側面部分103b的一端E1相連的直線的基準直線LS。取從側面部分103b的一端E1向另一端E2側位於以任意間隔隔開的位置的多個點a1、a2、a3、…ah、ah+1····an。另外,取點a1、a2、a3、…ah、ah+1····an處的以基準點B為中心的切線LT,將點a1、a2、a3、…ah、ah+1····an處的、基準直線LS與切線LT所成的角度設為α1、α2、α3、…αh、αh+1····αn。將點a1、a2、a3、…ah所處的部分稱為第3副側面部分103b3,將點αh+1····αn所處的部分稱為第4副側面部分103b4。
該情況下,角度α1、α2、α3、…αh、αh+1····αn滿足以下的關係式(1)。
α1≤α2≤α3≤…≤αh<αh+1≤····≤αn (1)
由於具有這樣的形狀的側面部分103b,即使在平行於以旋轉軸101為中心的半徑方向且垂直於主面100m的截面上,對於側面部分103b而言,溶液由於作用於含磁性顆粒311的溶液的離心力而變得容易被從端部E1的流路105排出,並且磁性顆粒311容易聚集於側面部分103b的比端部E1靠上表面部分一側的位置,能夠抑制磁性顆粒311被從流路105排出。
圖10A到圖10C示出側面部分103b的平行於以旋轉軸101為中心的半徑方向且垂直於主面100m的截面形狀的變形。
圖10A示出在第3副側面部分103b3,α1=α2=α3=…=αh=0時的例子。圖10B以及圖10C示出式(1)中α1=α2=α3=…=αh<αh+1=····=αn時的例子。尤其是在圖10B中,α1=α2=α3=…=αh=0。
另外,在平行於以旋轉軸101為中心的半徑方向且垂直於主面100m的截面上,側面部分103b也可以具有另外的其他形狀。如圖11A以及圖11B所示,側面部分103b,也可以在平行於以旋轉軸101為中心的半徑方向且垂直於主面100m的截面上具有向遠離旋轉軸101的方向凹陷的凹部,換言之,具有向磁體106側突出的凸部。圖11A所示的側面部分103b的第3副側面部分103b3以及第4副側面部分103b4,在平行於以旋轉軸101為中心的半徑方向且垂直於主面100m的截面上,一體地具有圓弧形狀。圖11B所示的側面部分103b的第3副側面部分103b3以及第4副側面部分103b4,從旋轉軸101側看具有V字形狀。
(磁體106的結構以及變形例)
以下,對磁體106的結構以及變形例進行說明。如上所述,因為通過磁體106來捕捉磁性顆粒311,所以磁體106優選不接近流路105的開口。本實施方式中,如圖12所示,從垂直於試樣分析用基板100的主面100m的面看,流路105設置於側面部分103b的一端E1。該情況下,磁體106的寬度W2優選比側面部分103b的寬度W1窄。另外,磁體106優選至少離開設置有流路105的側面部分103b的一端E1。由此,被磁體106吸引的磁性顆粒311,能夠在側面部分103b的除兩端E1、E2外的兩端E1、E2之間的區域被捕捉到。
如圖13A所示,磁體106,例如從垂直於試樣分析用基板100的主面100m的面看,也可以在以旋轉軸101為中心的半徑方向上具有不同的磁極。該情況下,如圖13A所示,在磁體106的兩端E3、E4附近,磁通密度變高、磁力變大。因此,如圖13B所示,磁性顆粒311在側面部分103b的從中央103bc向兩端E3、E4側離開的區域被捕捉到。該情況下,在磁體106的寬度W2比側面部分103b的寬度W1窄時,所捕捉到的磁性顆粒311比較而言離開流路105的開口。因此,磁體106所捕捉到的磁性顆粒311流入流路105的可能性小。
為在側面部分103b中央捕捉磁性顆粒311,只要如圖14A所示,將磁體106構成為從垂直於主面100m的方向看、側面部分103b的兩端E3、E4的磁通密度比側面部分103b的所述兩端E3、E4以外的部分的磁通密度低即可。
例如,在從垂直於主面100m的方向看側面部分103b的情況下,在將側面部分103b在任意位置103i分割成兩個部分時,磁體106在與一個分割部分103g相對應的部分有N極,在與另一個分割部分103h相對應的部分有S極。通過這樣配置2個磁極,如圖14A所示,在進行分割的位置103i附近磁通密度變高。由此,如圖14B所示,在位置103i附近聚集較多的磁性顆粒311。另外,由於磁路長度變短,所以能夠抑制磁通向外部洩露。
另外,如圖15所示,也可以將具有從垂直於主面100m的方向看向旋轉軸101側突出的弓形形狀的磁體106』接近側面部分103b而配置。磁體106』在半徑方向上具有不同的磁極。磁體106』具有弓形形狀,所以與磁體106』的中央到側面部分103b的距離d3相比,磁體106』的兩端到側面部分103b的距離d4遠。因此,與側面部分103b的中央部分相比,端部的磁通密度小,在中央部分附近聚集較多的磁性顆粒311。
(試樣分析用基板100以及試樣分析裝置的其他例子)
本實施方式中,試樣分析用基板100具備插入於基板100』內的磁體106。但是,磁體也可以設置於試樣分析裝置200。在試樣分析裝置200具備磁體106的情況下,例如可舉出以下這樣的結構。
對試樣分析裝置200具備磁體106的第1例進行說明。例如,試樣分析用基板100的基板100』,如參照圖3C說明了的那樣具備容納室120。另一方面,試樣分析裝置200具有驅動機構,該驅動機構將磁體160插入被載置於轉盤201a的試樣分析用基板100的容納室120,將磁體160從試樣分析用基板100取出。驅動機構例如是機械臂。
驅動機構,在由於圖2A所示的控制電路205的控制而使被載置於轉盤201a的試樣分析用基板100的旋轉停止的狀態下,將磁體106插入容納室120內、或將處於容納室120的磁體106取出。
對試樣分析裝置200具備磁體106的第2例進行說明。第2例中,磁體106安裝於對試樣分析用基板100進行支撐的轉盤。圖16A是試樣分析用基板150的立體圖。圖16A所示的試樣分析用基板150具有基板100』。基板100』具備在基板100』內位於接近第1腔室103的位置的容納室120。在圖16A所示的例子中,容納室120與第1腔室103相比位置遠離旋轉軸101。容納室120在主面100d具有開口120a。另外,基板100』具備在主面100d有開口的2個接合孔121。
圖16B是安裝於圖2A所示的試樣分析裝置200的轉盤201a的輔助盤220的立體圖。由於輔助盤220安裝於轉盤201a,輔助盤220以及轉盤201a一體地作為轉盤發揮作用。輔助盤220具備支撐試樣分析用基板100的支撐面220a和從支撐面220a突出的磁體160。還具備從支撐面220a突出的2個接合銷212。接合銷212以及磁體160配置於在輔助盤220在支撐面220a上支撐試樣分析用基板150的狀態下分別插入接合孔121以及容納室120的位置。接合銷212以及磁體160位於支撐面220a。
使安裝於轉盤201a的輔助盤220的支撐面220a與試樣分析用基板150的主面100d相對向、使接合銷212以及磁體106分別與接合孔121以及容納室120一致,從而將試樣分析用基板150安裝於輔助盤220、即轉盤。由此,接合銷212以及磁體106分別插入接合孔121以及容納室120,如圖16C所示,試樣分析用基板150被載置於輔助盤220。該狀態下,如圖3A所示,就會配置於在試樣分析用基板100中規定第1腔室103的第1空間的內表面中的位置離旋轉軸101最遠的側面部分側。由此,磁體106能夠配置為接近位置離旋轉軸101最遠的側面部分103b,能夠在側面部分103b捕捉磁性顆粒。
此外,圖16A到圖16C所示的容納室120以及磁體106的位置是一例,也可以根據第1腔室103的位置而改變它們的位置。另外,例如,在第1腔室位於試樣分析用基板150的外周附近的情況下,也可以使用比試樣分析用基板150大的輔助盤220,將磁體106設置於輔助盤220,以使得磁體106位於已配置於輔助盤220的試樣分析用基板150的側面。該情況下,試樣分析用基板150也可以不具備容納室120。另外,也可以將輔助盤220以及轉盤201a形成為一體,使用電磁體作為磁體160。
產業上的可利用性
本申請所公開的試樣分析用基板、試樣分析裝置以及試樣分析系統,能夠適用於利用了各種反應的檢驗標本中的特定成分的分析。
標號的說明
100 試樣分析用基板;100』 基板;100a 基底基板;100b 覆蓋基板;100m 主面;101 旋轉軸;102 反應腔室;103 第1腔室;103a、103b、103c、103d 側面部分;103b1 第1副側面部分;103b2 第2副側面部分;103b3 第3副側面部分;103b4 第4副側面部分;103bc 中央;103e 上表面部分;103f 下表面部分;103g 分割部分;103h 分割部分;104、105 流路;106、106』 磁體;107 第2腔室;107a 側面部分;108 空氣孔;109 開口;110 液體;110s 液面;130b 側面部分;200 試樣分析裝置;201 馬達;201a 轉盤;203 原點檢測器;204 旋轉角度檢測電路;205 控制電路;206 驅動電路;207 光學測定單元;302 磁性顆粒;304 一級抗體;305 磁性顆粒固定化抗體;306 抗原;307 標識物質;308 標識抗體;310 複合體;501 試樣分析系統。