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特許6588909試料分析用基板、試料分析システムおよび磁性粒子を含む液体から液体を取り除く方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6588909
(24)【登録日】2019年9月20日
(45)【発行日】2019年10月9日
(54)【発明の名称】試料分析用基板、試料分析システムおよび磁性粒子を含む液体から液体を取り除く方法
(51)【国際特許分類】
   G01N 35/00 20060101AFI20191001BHJP
   G01N 37/00 20060101ALI20191001BHJP
【ＦＩ】
   G01N35/00 D
   G01N37/00 101
【請求項の数】16
【全頁数】29
(21)【出願番号】特願2016-531363(P2016-531363)
(86)(22)【出願日】2015年6月29日
(86)【国際出願番号】JP2015068723
(87)【国際公開番号】WO2016002728
(87)【国際公開日】20160107
【審査請求日】2018年6月13日
(31)【優先権主張番号】特願2014-134778(P2014-134778)
(32)【優先日】2014年6月30日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】314005768
【氏名又は名称】ＰＨＣホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100101683
【弁理士】
【氏名又は名称】奥田 誠司
(74)【代理人】
【識別番号】100155000
【弁理士】
【氏名又は名称】喜多 修市
(74)【代理人】
【識別番号】100180529
【弁理士】
【氏名又は名称】梶谷 美道
(74)【代理人】
【識別番号】100135703
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 英隆
(74)【代理人】
【識別番号】100125922
【弁理士】
【氏名又は名称】三宅 章子
(74)【代理人】
【識別番号】100184985
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 悠
(72)【発明者】
【氏名】岡本 房俊
(72)【発明者】
【氏名】城野 政博
【審査官】 福田 裕司
(56)【参考文献】
【文献】 米国特許第０８７０３０７０（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１７１４００（ＵＳ，Ａ１）
【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１５１５６０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２０６７０１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】 特開２０１０−１５１４４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】 特開２０１１−００７７７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】 特開２００９−１４８７３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】 特開２０１２−１４３２０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】 特表２００１−５０２７９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】 米国特許出願公開第２００５／０２２１２８１（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０１Ｎ ３５／００〜３７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転運動によって液体の移送を行う試料分析用基板であって、
回転軸を有する基板と、
前記基板内に位置し、液体および磁性粒子を保持するための第１空間を有する第１チャンバーと、
前記基板内に位置し、前記第１チャンバーから排出される前記液体を保持するための第２空間を有する第２チャンバーと、
前記基板内に位置し、前記第１チャンバーおよび前記第２チャンバーを接続する経路を有する流路と、
前記基板内において、前記基板の前記第１空間よりも前記回転軸を中心とする半径方向の外側に位置し、前記第１チャンバーにおいて前記磁性粒子を捕捉するための磁石と
を備え、
前記基板は、第１主面および第２主面を有し、
前記基板は、前記基板内において前記第１空間を規定する少なくとも１つの内面を有し、
前記基板の前記少なくとも１つの内面は、前記第１主面および前記第２主面に沿った上面部分および下面部分と、前記回転軸から最も遠くに位置する側面部分とを含み、
前記側面部分は、前記回転軸を中心とする半径方向と平行であり、かつ、前記第１主面と垂直な断面において、前記回転軸から遠ざかる方向に窪んだ凹部を有しており、
前記流路の第１チャンバーにおける開口は、前記少なくとも１つの内面の前記下面部分と接している、試料分析用基板。
【請求項2】
前記流路は、毛管路である請求項１に記載の試料分析用基板。
【請求項3】
前記磁石は、前記少なくとも1つの内面の側面部分に近接し、かつ、前記側面部分より前記回転軸から遠くに位置する、請求項１または２に記載の試料分析用基板。
【請求項4】
前記磁石は、前記流路の前記開口よりも前記上面部分側に位置している請求項３に記載の試料分析用基板。
【請求項5】
前記基板は、
前記第１主面および前記第２主面の間に位置する側面と、
前記第１主面、前記第２主面および前記側面の少なくともいずれかに開口を有し、前記基板内に位置する収納室と
をさらに備え、
前記磁石は前記収納室に収納されている請求項３または４に記載の試料分析用基板。
【請求項6】
前記側面部分は、前記第1主面に垂直な方向から見て、一端に前記流路が接続されており、
前記回転軸側であって、任意の基準点と前記流路が接続された一端とを結ぶ線に垂直な基準直線をとり、
前記側面部分の前記一端から他端側へ任意の間隔で位置する複数の点ａ1、ａ2、ａ3、・・・ａh、ａh+1・・・・ａnをとり、
前記複数の点ａ1、ａ2、ａ3、・・・ａh、ａh+1・・・・ａnにおける前記基準点を中心とする接線をとり、
前記複数の点ａ1、ａ2、ａ3、・・・ａh、ａh+1・・・・ａnにおける、前記基準直線と接線とがなす角度をα1、α2、α3、・・・αh、αh+1・・・・αnとした場合、
α1≦α2≦α3≦・・・≦αh＜αh+1≦・・・・≦αn
の関係を満たし、
前記基準点をどの位置に設定したとしても、前記基準点と点ａ1、ａ2、ａ3、・・・ａh、ａh+1・・・・ａnとのそれぞれの距離、ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・ｄh、ｄh+1・・・・ｄnのうち、ｄ1＝ｄ2=ｄ3＝・・・＝ｄh＝ｄh+1＝・・・＝ｄnとなる場合が存在しない請求項３に記載の試料分析用基板。
【請求項7】
前記側面部分は、前記回転軸を中心とする半径方向と平行であり、かつ、前記第１主面と垂直な断面において、一端に前記流路が接続されており、
前記第１空間内の任意の基準点と前記流路が接続された一端とを結ぶ線に垂直な基準直線をとり、
前記側面部分の前記一端から他端側へ任意の間隔で位置する複数の点ａ1、ａ2、ａ3、・・・ａh、ａh+1・・・・ａnをとり、
前記複数の点ａ1、ａ2、ａ3、・・・ａh、ａh+1・・・・ａnにおける前記基準点を中心とする接線をとり、
前記複数の点ａ1、ａ2、ａ3、・・・ａh、ａh+1・・・・ａnにおける、前記基準直線と接線とがなす角度をα1、α2、α3、・・・αh、αh+1・・・・αnとした場合、
α1≦α2≦α3≦・・・≦αh＜αh+1≦・・・・≦αn
の関係を満たしている請求項３に記載の試料分析用基板。
【請求項8】
前記側面部分は、それぞれ前記回転軸を中心とする半径方向に垂直な方向に伸び、前記基板の厚さ方向に配列された、第３副側面部および第４副側面部を有し、第３副側面部および第４副側面部は、前記回転軸から遠ざかる方向に窪んだ溝を形成している請求項１に記載の試料分析用基板。
【請求項9】
前記磁石は、前記第１主面に垂直な方向から見て、前記側面部分の両端における磁束密度が前記側面部分の前記両端以外の部分における磁束密度小さくなるように構成されている請求項３から８のいずれかに記載の試料分析用基板。
【請求項10】
前記側面部分を前記第１主面に垂直な方向から見た場合において、前記側面部分を任意の位置で２つに分割した場合に、
前記磁石は、一方の分割部分に対応する部分にＮ極を有し、他方の分割部分に対応する部分にＳ極を有する請求項９に記載の試料分析用基板。
【請求項11】
前記磁石は、前記第１主面に垂直な方向から見て、前記回転軸側に突出した弓形形状を有しており、前記回転軸側および回転軸と反対側にそれぞれ異なる磁極を有する請求項９に記載の試料分析用基板。
【請求項12】
前記基板内において、前記第２チャンバーは、前記第１チャンバーよりも前記回転軸から遠くに位置している請求項１から９のいずれかに記載の試料分析用基板。
【請求項13】
前記流路は、前記第１チャンバーよりも前記回転軸に近接する位置を経由して、前記第１チャンバーおよび前記第２チャンバーを接続する経路を有する請求項１から１０のいずれかに記載の試料分析用基板。
【請求項14】
前記流路は、前記回転軸側に凸状の折れ曲がり構造を有し、前記折れ曲がり構造の頂点部分は、第１チャンバーに液体が入っている場合において、液体の液面位置よりも回転軸側に位置している請求項１３に記載の試料分析用基板。
【請求項15】
請求項１から１４のいずれかに記載の試料分析用基板と、
前記回転軸を重力方向に対して０°以上９０°以下の角度にした状態で、前記試料分析用基板を前記回転軸周りに回転させるモータ、
前記モータの回転軸の回転角度を検出する回転角度検出回路 、
前記回転角度検出回路の検出結果に基づき、前記モータの回転および停止時の回転角度を制御する駆動回路、および
演算器、メモリおよびメモリに記憶され、前記演算器に実行可能なように構成されたプログラムを含み、前記プログラムに基づき、前記モータ、前記回転角度検出回路、および前記駆動回路の動作を制御する制御回路
を有する試料分析装置と、
を備えた試料分析システムであって、
前記第１チャンバーに磁性粒子を含む液体が充填された試料分析用基板が前記試料分析装置に装填された場合において、
（ａ）前記試料分析用基板を、所定の回転角度で停止させることによって 、前記流路
は、毛細管現象によって、前記第１チャンバーの液体の一部により満たされ、
（ｂ）前記試料分析用基板を前記流路に満たされた前記液体にかかる毛細管力よりも強い遠心力が働く速度で回転させることで、前記磁石で前記磁性粒子を前記第１チャンバー内で捕捉した状態で、前記第１チャンバー内の液体を、前記流路を通って前記第２チャンバーへ移動させる、
試料分析システム。
【請求項16】
請求項１から１４のいずれかに記載の試料分析用基板を用意し、
前試料分析用基板の第１チャンバーに磁性粒子を含む液体を導入し、毛細管現象によって前記流路内に前記液体の一部を満たし、
前記試料分析用基板を前記回転軸周りに前記流路に満たされた前記液体にかかる毛細管力よりも強い遠心力が働く速度で回転させることによって、前記磁性粒子を前記第１チャンバー内で捕捉しながら、前記液体を前記第１チャンバーから前記第２チャンバーへ移送させる、磁性粒子を含む液体から液体を取り除く方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、試料分析用基板、試料分析装置、試料分析システムおよび磁性粒子を含む液体から液体を取り除く方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、尿や血液等の検体中の特定成分を分析するために試料分析用基板を用いる技術が知られている。例えば、特許文献１は、流路・チャンバー等が形成された円盤状の試料分析用基板を用い、試料分析用基板を回転等させることで、溶液の移送、分配、混合、検体溶液中の成分の分析等を行う技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特表平７−５００９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
検体中の特定成分の分析には、酵素反応、免疫反応等を用い、複雑な反応ステップを介する分析法がある。このような複雑な反応ステップを介する分析法を試料分析用基板中で行うことができる技術が求められていた。
【0005】
本願の限定的ではない例示的な実施形態は、より複雑な反応ステップを介して検体中の成分の分析が行われる分析法に対応できる試料分析用基板、試料分析装置、試料分析システムおよび磁性粒子を含む液体から液体を取り除く方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本願の一態様に係る試料分析用基板は、回転運動によって液体の移送を行う試料分析用基板であって、回転軸および所定の厚さを有する板形状を備えた基板と、前記基板内に位置し、液体および磁性粒子を保持するための第１空間を有する第１チャンバーと、前記基板内に位置し、前記第１チャンバーから排出される前記液体を保持するための第２空間を有する第２チャンバーと、前記基板内に位置し、前記第１チャンバーおよび前記第２チャンバーを接続する経路を有する流路であって、毛細管現象により前記第１空間内に保持された液体で満たすことができる流路と、前記基板内において、前記基板の前記第１空間に近接して位置し、前記第１チャンバーにおいて前記磁性粒子を捕捉するための磁石とを備える。
【0007】
前記基板は、前記基板内において前記第１空間を規定する少なくとも1つの内面を有し、前記少なくとも1つの内面は、前記回転軸から最も遠くに位置する側面部分を含み、前記磁石は、前記少なくとも1つの面の側面部分に近接し、かつ、前記側面部分より前記回転軸から遠くに位置し、前記側面部分において前記磁性粒子を捕捉してもよい。
【発明の効果】
【0008】
本願の一態様に係る試料分析用基板、試料分析装置、試料分析システムおよび磁性粒子を含む液体から液体を取り除く方法によれば、複雑な反応ステップを介して検体中の成分の分析が行われる分析法に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】磁性粒子を用いたサンドイッチイムノアッセイ法を説明する模式図の一例である。
【図2A】実施形態の試料分析システムの構成の一例を示す模式図である。
【図2B】試料分析システムにおける試料分析用基板の原点を検出するための構成の一例を示す模式図である。
【図3A】試料分析用基板の構造の一例を示す平面図である。
【図3B】図３Ａに示す試料分析用基板の分解斜視図である。
【図3C】試料分析用基板の他の構造の一例を示す斜視図である。
【図3D】図３Ａの３Ｄ−３Ｄ線における断面図である。
【図4】第１チャンバーおよび第２チャンバーの配置の一例を示す模式図である。
【図5】試料分析システムの動作の一例を説明するフローチャートである。
【図6A】試料分析システム動作中の第１チャンバー内の複合体の分布の一例を示す模式図である。
【図6B】図６Ａの６Ｂ-６Ｂ線における断面図である。
【図6C】磁石が第１チャンバーの下面にある場合の第１チャンバー内の複合体の分布の一例を示す模式図である。
【図6D】図６Ｃの６Ｄ-６Ｄ線における断面図である。
【図7A】第１チャンバーの、主面に垂直な方向からみた、側面部分の形状の一例を説明する図である。
【図7B】第１チャンバーの、主面に垂直な方向からみた、側面部分の他の形状の一例を説明する図である。
【図8】第１チャンバーの側面部分の他の形状の一例を説明する図である。
【図9】半径方向に平行な断面における第１チャンバーの側面部分の形状の一例を説明する図である。
【図10A】半径方向に平行な断面における第１チャンバーの側面部分の他の形状の一例を説明する図である。
【図10B】半径方向に平行な断面における第１チャンバーの側面部分の他の形状の一例を説明する図である。
【図10C】半径方向に平行な断面における第１チャンバーの側面部分の他の形状の一例を説明する図である。
【図11A】半径方向に平行な断面における第１チャンバーの側面部分の他の形状の一例を説明する図である。
【図11B】半径方向に平行な断面における第１チャンバーの側面部分の他の形状一例を説明する図である。
【図12】主面と垂直な方向からみた第１チャンバーの幅と磁石の幅との関係の一例を示す図である。
【図13A】磁石の構成および磁力の大きさの一例を示す模式図である。
【図13B】図１３Ａに示す磁石の構成例における複合体の分布の一例を示す模式図である。
【図14A】磁石の他の構成および磁力の大きさの一例を示す模式図である。
【図14B】図１４Ａに示す磁石の構成例における複合体の分布の一例を示す模式図である。
【図15】磁石の他の構成の一例を示す模式図である。
【図16A】試料分析用基板の他の構造の一例を示す斜視図である。
【図16B】図１６Ａに示す試料分析用基板に用いる補助ターンテーブルの構造の一例を示す斜視図である。
【図16C】図１６Ａに示す試料分析用基板が図１６Ｂに示す補助ターンテーブルに取り付けられた状態の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
尿や血液等の検体の成分の分析法には、分析対象物であるアナライトと、アナライトと特異的に結合するリガンドとの結合反応が用いられる場合がある。このような分析法には、例えば、免疫測定法や遺伝子診断法が挙げられる。
【0011】
免疫測定法の一例として、競合法および非競合法（サンドイッチイムノアッセイ法）が挙げられる。また、遺伝子診断法の一例として、ハイブリダイゼーションによる遺伝子検出法が挙げられる。これら免疫測定法や遺伝子検出法は、例えば、磁性粒子（「磁性ビーズ」、「磁気粒子」または「磁気ビーズ」等と称することもある。）が用いられる。これら分析法の一例として、磁性粒子を用いたサンドイッチイムノアッセイ法で具体的に説明する。
【0012】
図１に示すように、まず、磁性粒子３０２の表面に固定化された一次抗体３０４（以下、「磁性粒子固定化抗体３０５」と称する。）と測定対象物である抗原３０６とを抗原抗体反応とにより結合させる。次に標識物質３０７が結合された２次抗体（以下、「標識抗体３０８」と称する。）と抗原３０６とを抗原抗体反応により結合させる。これにより、抗原３０６に対して磁性粒子固定化抗体３０５及び標識抗体３０８が結合した複合体３１０が得られる。
【0013】
この複合体３１０に結合した標識抗体３０８の標識物質３０７に基づくシグナルを検出し、検出したシグナルの量に応じて抗原濃度を測定する。標識物質３０７には、例えば、酵素（例えば、ペルオキシダーゼ、アルカリフォスファターゼ、ルシフェラーゼ等がある。）、化学発光物質、電気化学発光物質、蛍光物質等が挙げられ、それぞれの標識物質３０７に応じた色素、発光、蛍光等のシグナルを検出する。
【0014】
この一連の反応において、反応物である複合体３１０を得る上で、検体中の未反応物、磁性粒子等に非特異的に吸着した物質、複合体３１０の形成に関与しなかった標識抗体３０８等である未反応物とを分離する必要がある。この分離をＢ／Ｆ分離（Ｂｏｕｎｄ／Ｆｒｅｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）と呼ぶ。競合法による免疫測定法やハイブリダイゼーションによる遺伝子検出法においても、同様に、Ｂ／Ｆ分離の工程が必要である。磁性粒子を用いない場合は、例えば、ポリスチレンやポリカーボネートといった素材で構成された固相に対し、物理吸着により固定化されたリガンド、化学結合により固相に固定化されたリガンド、金等で構成された金属基板表面へ固定化（たとえば、自己組織化単分子膜（ＳＡＭ：ｓｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ）を用いた固定化）されたリガンドを用いる場合等が挙げられる。このＢ／Ｆ分離を行うには、試料分析用基板において、溶液（検体溶液、反応溶液、洗浄液等）中の磁性粒子を磁石の磁力により確実に捕捉しつつ、溶液を除去しなければならない。
【0015】
本願発明者らは、特許文献１に開示された技術に基づき、試料分析用基板の回転制御及び流路・チャンバー設計により、Ｂ／Ｆ分離を行うことができる技術を詳細に検討した。その結果、磁性粒子を含む溶液に対してＢ／Ｆ分離を行う場である第１チャンバーと、第１チャンバー中から除去された溶液を収納する第２チャンバーと、第１チャンバーと第２チャンバーと連結し、毛細管流路からなる流路を備える試料分析用基板を用い、第１チャンバー中の磁性粒子を磁石で捕捉しつつ、試料分析用基板を回転させることにより、その回転力と流路の毛細管現象により、第１チャンバー内で磁性粒子を保持しつつ、溶液を第１チャンバーから第２チャンバーへ排出させる構成を想到した。また、磁石の配置を工夫することにより、より確実なＢ／Ｆ分離を行うことのできる試料分析用基板を想到した。本願の一態様に係る試料分析用基板、試料分析装置、試料分析システムおよび磁性粒子を含む液体から液体を取り除く方法の概要は以下の通りである。
【0016】
［項目１］
回転運動によって液体の移送を行う試料分析用基板であって、
回転軸を有する基板と、
前記基板内に位置し、液体および磁性粒子を保持するための第１空間を有する第１チャンバーと、
前記基板内に位置し、前記第１チャンバーから排出される前記液体を保持するための第２空間を有する第２チャンバーと、
前記基板内に位置し、前記第１チャンバーおよび前記第２チャンバーを接続する経路を有する流路と、
前記基板内において、前記基板の前記第１空間に近接して位置し、前記第１チャンバーにおいて前記磁性粒子を捕捉するための磁石と
を備える試料分析用基板。
［項目２］
前記流路は、毛管路である項目１に記載の試料分析用基板。
［項目３］
前記基板は、前記基板内において前記第１空間を規定する少なくとも1つの内面を有し、
前記少なくとも1つの内面は、前記回転軸から最も遠くに位置する側面部分を含み、前記磁石は、前記少なくとも1つの面の側面部分に近接し、かつ、前記側面部分より前記回転軸から遠くに位置する、項目１または２に記載の試料分析用基板。
［項目４］
前記基板は、第１主面および第２主面を有し、
前記基板の前記少なくとも１つの内面は、前記第１主面および前記第２主面に沿った上面部分および下面部分を含み、
前記流路の第１チャンバーにおける開口は、前記少なくとも１つの内面の前記下面部分と接している、項目１から３のいずれかに記載の試料分析用基板。
［項目５］
前記磁石は、前記流路の前記開口よりも前記上面部分側に位置している項目３に記載の試料分析用基板。
［項目６］
前記基板は、
前記第１主面および前記第２主面の間に位置する側面と、
前記第１主面、前記第２主面および前記側面の少なくともいずれかに開口を有し、前記基板内に位置する収納室と
をさらに備え、
前記磁石は前記収納室に収納されている項目３から５のいずれかに記載の試料分析用基板。
［項目７］
前記側面部分は、前記第1主面に垂直な方向から見て、一端に前記流路が接続されており、
前記回転軸側であって、任意の基準点と前記流路が接続された一端とを結ぶ線に垂直な基準直線をとり、
前記側面部分の前記一端から他端側へ任意の間隔で位置する複数の点ａ1、ａ2、ａ3、・・・ａh、ａh+1・・・・ａnをとり、
前記複数の点ａ1、ａ2、ａ3、・・・ａh、ａh+1・・・・ａnにおける前記基準点を中心とする接線をとり、
前記複数の点ａ1、ａ2、ａ3、・・・ａh、ａh+1・・・・ａnにおける、前記基準直線と接線とがなす角度をα1、α2、α3、・・・αh、αh+1・・・・αnとした場合、
α1≦α2≦α3≦・・・≦αh＜αh+1≦・・・・≦αn
の関係を満たし、
前記基準点をどの位置に設定したとしても、前記基準点と点ａ1、ａ2、ａ3、・・・ａh、ａh+1・・・・ａnとのそれぞれの距離、ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・ｄh、ｄh+1・・・・ｄnのうち、ｄ1＝ｄ2=ｄ3＝・・・＝ｄh＝ｄh+1＝・・・＝ｄnとなる場合が存在しない項目４に記載の試料分析用基板。
［項目８］
前記側面部分は、前記回転軸を中心とする半径方向と平行であり、かつ、前記第１主面と垂直な断面において、一端に前記流路が接続されており、
前記第１空間内の任意の基準点と前記流路が接続された一端とを結ぶ線に垂直な基準直線をとり、
前記側面部分の前記一端から他端側へ任意の間隔で位置する複数の点ａ1、ａ2、ａ3、・・・ａh、ａh+1・・・・ａnをとり、
前記複数の点ａ1、ａ2、ａ3、・・・ａh、ａh+1・・・・ａnにおける前記基準点を中心とする接線をとり、
前記複数の点ａ1、ａ2、ａ3、・・・ａh、ａh+1・・・・ａnにおける、前記基準直線と接線とがなす角度をα1、α2、α3、・・・αh、αh+1・・・・αnとした場合、
α1≦α2≦α3≦・・・≦αh＜αh+1≦・・・・≦αn
の関係を満たしている項目４に記載の試料分析用基板。
［項目９］
前記側面部分は、前記回転軸を中心とする半径方向と平行であり、かつ、前記第１主面と垂直な断面において、前記回転軸から遠ざかる方向に窪んだ凹部を有している、項目１から５のいずれかに記載の試料分析用基板。
［項目１０］
前記側面部分は、それぞれ前記回転軸を中心とする半径方向に垂直な方向に伸び、前記基板の厚さ方向に配列された、第３副側面部および第４副側面部を有し、第３副側面部および第４副側面部は、前記回転軸から遠ざかる方向に窪んだ溝を形成している項目１から５のいずれかに記載の試料分析用基板。
［項目１１］
前記磁石は、前記第１主面に垂直な方向から見て、前記側面部分の両端における磁束密度が前記側面部分の前記両端以外の部分における磁束密度小さくなるように構成されている項目１から１０のいずれかに記載の試料分析用基板。
［項目１２］
前記側面部分を前記第１主面に垂直な方向から見た場合において、前記側面部分を任意の位置で２つに分割した場合に、
前記磁石は、一方の分割部分に対応する部分にＮ極を有し、他方の分割部分に対応する部分にＳ極を有する項目１１に記載の試料分析用基板。
［項目１３］
前記磁石は、前記第１主面に垂直な方向から見て、前記回転軸側に突出した弓形形状を有しており、前記回転軸側および回転軸と反対側にそれぞれ異なる磁極を有する項目１１に記載の試料分析用基板。
［項目１４］
前記基板内において、前記第２チャンバーは、前記第１チャンバーよりも前記回転軸から遠くに位置している項目１から１１のいずれかに記載の試料分析用基板。
［項目１５］
前記流路は、前記第１チャンバーよりも前記回転軸に近接する位置を経由して、前記第１チャンバーおよび前記第２チャンバーを接続する経路を有する項目１から１２のいずれかに記載の試料分析用基板。
［項目１６］
前記流路は、前記回転軸側に凸状の折れ曲がり構造を有し、前記折れ曲がり構造の頂点部分は、第１チャンバーに液体が入っている場合において、液体の液面位置よりも回転軸側に位置している項目１５に記載の試料分析用基板。
［項目１７］
項目１から１４のいずれかに記載の試料分析用基板と、
前記回転軸を重力方向に対して０°以上９０°以下の角度にした状態で、前記試料分析用基板を前記回転軸周りに回転させるモータ、
前記モータの回転軸の回転角度を検出する回転角度検出回路 、
前記回転角度検出回路の検出結果に基づき、前記モータの回転および停止時の回転角度を制御する駆動回路、および
演算器、メモリおよびメモリに記憶され、前記演算器に実行可能なように構成されたプログラムを含み、前記プログラムに基づき、前記モータ、前記回転角度検出回路、前記原点検出回路および前記駆動回路の動作を制御する制御回路
を有する試料分析装置と、
を備えた試料分析システムであって、
前記第１チャンバーに磁性粒子を含む液体が充填された試料分析用基板が前記試料分析装置に装填された場合において、
（ａ）前記試料分析用基板を、所定の回転角度で停止させることによって 、前記流路
は、毛細管現象によって、前記第１チャンバーの液体の一部により満たされ、
（ｂ）前記試料分析用基板を前記流路に満たされた前記液体にかかる毛細管力よりも強い遠心力が働く速度で回転させることで、前記磁石で前記磁性粒子を前記第１チャンバー内で捕捉した状態で、前記第１チャンバー内の液体を、前記流路を通って前記第２チャンバーへ移動させる、
試料分析システム。
［項目１８］
回転軸および所定の厚さを有する板形状を備えた基板と、前記基板内に位置し、液体および磁性粒子を保持するための第１空間を有する第１チャンバーと、前記基板内において、前記第１空間に近接して位置する収納室とを備え、回転運動によって液体の移送を行う試料分析用基板に適合した試料分析装置であって、
重力方向に対して０度以上９０度以下の角度で前記回転軸を傾斜させた状態で、前記試料分析用基板を前記回転軸周りに回転させるモータと、
前記モータの回転軸の角度を検出する回転角度検出回路と、
前記角度検出器の検出結果に基づき、前記モータの回転および停止時の角度を制御する駆動回路と、
磁石と、
前記モータによる回転を停止した状態で、前記試料分析用基板の前記収納室に前記磁石を挿入し、前記収納室に位置する前記磁石を取り外す駆動機構と、
前記モータ、前記回転角度検出回路、前記駆動回路および駆動機構の動作を制御する制御器回路と
を備えた試料分析装置。
［項目１９］
回転軸および所定の厚さを有する板形状を備えた基板と、前記基板内に位置し、液体および磁性粒子を保持するための第１空間を有する第１チャンバーと、前記基板内において、前記第１空間に近接して位置し、前記基板の主面に開口を有する収納室とを備え、回転運動によって液体の移送を行う試料分析用基板に適合した試料分析装置であって、
回転軸、前記試料分析用基板を支持する支持面、および、前記支持面から突出し、前記支持面に支持された前記試料分析用基板の前記収納室に挿入される位置に配置された磁石を有するターンテーブルと、
重力方向に対して０度以上９０度以下の角度で前記ターンテーブルの回転軸を傾斜させた状態で、前記ターンテーブルを前記回転軸周りに回転させるモータと、
前記モータの回転軸の角度を検出する角度検出器と、
前記角度検出器の検出結果に基づき、前記モータの回転および停止時の角度を制御する駆動回路と、
前記モータ、前記角度検出器および前記駆動回路の動作を制御する制御回路と、
を備えた試料分析装置。
［項目２０］
回転軸を有する基板と、前記基板内に位置する第１チャンバーと、前記基板内に位置する第２チャンバーと、前記基板内に位置し、前記第１チャンバーおよび前記第２チャンバーを接続する経路を有し、毛管路である流路とを備え、前記基板の前記第１空間に近接して磁石が配置された試料分析用基板を用意し、
前試料分析用基板の第１チャンバーに磁性粒子を含む液体を導入し、毛細管現象によって前記流路内に前記液体の一部を満たし、
前記試料分析用基板を前記回転軸周りに前記流路に満たされた前記液体にかかる毛細管力よりも強い遠心力が働く速度で回転させることによって、前記磁性粒子を前記第１チャンバー内で捕捉しながら、前記液体を前記第１チャンバーから前記第２チャンバーへ移送させる、磁性粒子を含む液体から液体を取り除く方法。
「［項目２１］
前記第１チャンバーは、第１空間を有し、
前記基板は、前記第１空間を規定する少なくとも１つの内面を有し、
前記少なくとも１つの内面は、前記回転軸から最も遠くに位置する側面部分を含み、
前記磁石は、前記少なくとも１つの面の側面部分に近接し、かつ、前記側面部分より前記回転軸から遠くに位置 するよう配置される、項目２０に記載の磁性粒子を含む液体から液体を取り除く方法。
【0017】
図２Ａは、試料分析システム５０１の全体の構成を示す模式図である。試料分析システム５０１は、試料分析用基板１００と試料分析装置２００とを含む。
【0018】
（試料分析装置２００の構成）
試料分析装置２００は、モータ２０１と、原点検出器２０３と、回転角度検出回路２０４と、制御回路２０５と、駆動回路２０６と、光学測定ユニット２０７とを備える。
【0019】
モータ２０１は、ターンテーブル２０１ａおよび重力方向に対して０°以上９０°以下の角度θで重力方向から傾いた回転軸Ａを有し、ターンテーブル２０１ａに載置された試料分析用基板１００を回転軸Ａ周りに回転させる。回転軸Ａを０°より大きく９０°以下に傾けることにより、試料分析用基板１００における液体の移送に、回転による遠心力に加え、重力による移送を利用することができる。回転軸Ａの重力方向に対する傾斜角度は、５°以上であることが好ましく、１０°以上４５°以下であることがより好ましく、２０°以上３０°以下であることがさらに好ましい。モータ２０１は例えば、直流モータ、ブラシレスモータ、超音波モータ等であってよい。
【0020】
原点検出器２０３は、モータ２０１に取り付けられた試料分析用基板１００の原点を検出する。例えば、図２Ｂに示すように、原点検出器２０３は、光源２０３ａ、受光素子２０３ｂおよび原点検出回路２０３ｃを含み、光源２０３ａと受光素子２０３ｂとの間に試料分析用基板１００が位置するように配置される。例えば、光源２０３ａは発光ダイオードであり、受光素子２０３ｂはフォトダイオードである。試料分析用基板１００は特定の位置に設けられたマーカ２１０を有する。マーカ２１０は例えば、光源２０３ａから出射する光の少なくとも一部を遮光する遮光性を有する。試料分析用基板１００において、マーカ２１０の領域は透過率が小さく（例えば１０％以下）、マーカ２１０以外の領域では透過率が大きい（例えば６０％以上）。
【0021】
試料分析用基板１００がモータ２０１によって回転すると、受光素子２０３ｂは、入射する光の光量に応じた検出信号を原点検出回路２０３ｃへ出力する。回転方向に応じて、マーカ２１０のエッジ２１０ａおよびエッジ２１０ｂにおいて検出信号は増大または低下する。原点検出回路２０３ｃは、例えば、試料分析用基板１００が矢印で示すように、時計回りに回転している場合において、検出光量の低下を検出し、原点信号として出力する。本明細書では、マーカ２１０のエッジ２１０ａの位置を、試料分析用基板１０の原点位置（試料分析用基板１００の基準となる角度位置）として取り扱う。ただし、マーカ２１０のエッジ２１０ａの位置から任意に定められる特定の角度の位置を原点として定めてもよい。また、マーカ２１０が扇形であり、その中心角が、試料分析に必要な角度の検出精度よりも小さい場合には、マーカ２１０自体を原点位置として定めてもよい。
【0022】
原点位置は、試料分析装置２００が試料分析用基板１００の回転角度の情報を取得するために利用される。原点検出器２０３は、他の構成を備えていてもよい。例えば、試料分析用基板１００に原点検出用の磁石を備え、原点検出器２０３は、受光素子２０３ｂの代わりに、この磁石の磁気を検出する磁気検出素子を備えていてもよい。また、後述する磁性粒子を捕捉するための磁石を原点検出に用いてもよい。また、試料分析用基板１００がターンテーブル２０１ａに特定の回転角度でのみ取り付け可能である場合には、原点検出器２０３はなくてもよい。
【0023】
回転角度検出回路２０４は、モータ２０１の回転軸Ａの回転角度を検出する。例えば、回転角度検出回路２０４は回転軸Ａに取り付けられたロータリーエンコーダであってもよい。モータ２０１がブラシレスモータである場合には、回転角度検出回路２０４は、ブラシレスモータに備えられているホール素子およびホール素子の出力信号を受け取り、回転軸Ａの角度を出力する検出回路を備えていてもよい。
【0024】
駆動回路２０６はモータ２０１を回転させる。具体的には、制御回路２０５からの指令に基づき、試料分析用基板１００を時計方向または反時計方向に回転させる。また、回転角度検出回路２０４および原点検出器２０３の検出結果および試料分析用基板１００を制御回路２０５からの指令に基づき、揺動および回転の停止を行う。
【0025】
光学測定ユニット２０７は、試料分析用基板１００に保持された複合体３１０（図１）に結合した標識抗体３０８の標識物質３０７に応じたシグナル（例えば、色素、発光、蛍光等）を検出する。
【0026】
制御回路２０５は、たとえば試料分析装置２００に設けられたＣＰＵである。制御回路２０５は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ；図示せず）に読み込まれたコンピュータプログラムを実行することにより、当該コンピュータプログラムの手順にしたがって他の回路に命令を送る。その命令を受けた各回路は、本明細書において説明されるように動作して、各回路の機能を実現する。制御回路２０５からの命令は、たとえば図２Ａに示されるように、駆動回路２０６、回転角度検出回路２０４、光学測定ユニット２０７等に送られる。コンピュータプログラムの手順は、添付の図面におけるフローチャートによって示されている。
【0027】
なお、コンピュータプログラムが読み込まれたＲＡＭ、換言すると、コンピュータプログラムを格納するＲＡＭは、揮発性であってもよいし、不揮発性であってもよい。揮発性ＲＡＭは、電力を供給しなければ記憶している情報を保持できないＲＡＭである。たとえば、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）は、典型的な揮発性ＲＡＭである。不揮発性ＲＡＭは、電力を供給しなくても情報を保持できるＲＡＭである。たとえば、磁気抵抗ＲＡＭ（ＭＲＡＭ）、抵抗変化型メモリ（ＲｅＲＡＭ）、強誘電体メモリ （ＦｅＲＡＭ）は、不揮発性ＲＡＭの例である。本実施の形態においては、不揮発性ＲＡＭが採用されることが好ましい。揮発性ＲＡＭおよび不揮発性ＲＡＭはいずれも、一時的でない（non-transitory）、コンピュータ読み取り可能な記録媒体の例である。また、ハードディスクのような磁気記録媒体や、光ディスクのような光学的記録媒体も一時的でない、コンピュータ読み取り可能な記録媒体の例である。すなわち本開示にかかるコンピュータプログラムは、コンピュータプログラムを電波信号として伝搬させる、大気などの媒体（一時的な媒体）以外の、一時的でない種々のコンピュータ読み取り可能な媒体に記録され得る。
【0028】
本明細書では、制御回路２０５は回転角度検出回路２０４および原点検出器２０３の原点検出回路２０３ｃと別個の構成要素として説明している。しかしながら、これらは共通のハードウェアによって実現されていてもよい。たとえば、試料分析装置２００に設けられたＣＰＵ（コンピュータ）が、制御回路２０５として機能するコンピュータプログラム、回転角度検出回路２０４として機能するコンピュータプログラムおよび原点検出器２０３の原点検出回路２０３ｃとして機能するコンピュータプログラムを直列的、または並列的に実行してもよい。これにより、そのＣＰＵを見かけ上、異なる構成要素として動作させることができる。
【0029】
（試料分析用基板１００）
図３Ａおよび図３Ｂは、試料分析用基板１００の平面図および分解斜視図である。試料分析用基板１００は、回転軸１０１および回転軸に平行な方向に所定の厚さを有する板形状の基板１００’を備える。本実施形態では、試料分析用基板１００の基板１００’は円形形状を有しているが、多角形形状、楕円形形状、扇形形状等を有していてもよい。基板１００’は、２つの主面１００ｃ、１００ｄを有している。本実施形態では、主面１００ｃおよび主面１００ｄは互いに平行であり、主面１００ｃおよび主面１００ｄの間隔で規定される基板１００’の厚さは、基板１００’のどの位置でも同じである。しかし、主面１００ｃ、１００ｄは、平行でなくてもよい。例えば、２つの主面の一部分が非平行または平行であってもよいし、全体的に非平行であってもよい。また、基板１００’の主面１００ｃ、１００ｄの少なくとも一方に凹部または凸部を有する構造を備えていてもよい。試料分析用基板１００は、基板１００’内に位置する反応チャンバー１０２と、第１チャンバー１０３と、第２チャンバー１０７と、流路１０４と流路１０５とを有する。
【0030】
本実施形態では、試料分析用基板１００の基板１００’は、ベース基板１００ａとカバー基板１００ｂによって構成されている。反応チャンバー１０２、第１チャンバー１０３および第２チャンバー１０７のそれぞれの空間はベース基板１００ａ内に形成され、カバー基板１００ｂでベース基板１００ａを覆うことにより、それぞれの空間の上部および下部が形成される。つまり、反応チャンバー１０２、第１チャンバー１０３および第２チャンバー１０７のそれぞれの空間は試料分析用基板１００の少なくとも１つの内面によって規定されている。流路１０４および流路１０５もベース基板１００ａに形成されており、カバー基板１００ｂでベース基板１００ａを覆うことにより、流路１０４および流路１０５の空間の上部および下部が形成される。このように、反応チャンバー１０２、第１チャンバー１０３、第２チャンバー１０７、流路１０４および流路１０５は基板１００’に閉じ込められている。本実施形態では、ベース基板１００ａおよびカバー基板１００ｂがそれぞれ上面および下面として使用される。基板１００’は、例えば、アクリル、ポリカーボネート、ポリスチレン等の樹脂によって生成され得る。
【0031】
反応チャンバー１０２は、図１を参照して説明したように、磁性粒子固定化抗体３０５と、抗原３０６を含む検体と、標識抗体３０８とを反応させて、複合体３１０を形成させる反応場である。反応チャンバー１０２の形状に特に制限はない。 本実施形態では、試料分析用基板１００は、複合体３１０を形成させる反応場として、反応チャンバー１０２を備えている。磁性粒子固定化抗体３０５、抗原３０６を含む検体および標識抗体３０８の反応チャンバー１０２への移送には、種々の手段を採り得る。例えば、予め磁性粒子固定化抗体３０５、抗原３０６を含む検体および標識抗体３０８を混合させた混合溶液を量りとり、試料分析用基板１００内の反応チャンバー１０２に混合溶液を注入してもよい。また、試料分析用基板１００は、磁性粒子固定化抗体３０５、抗原３０６を含む検体および標識抗体３０８のそれぞれを保持するチャンバーと、それぞれのチャンバーと反応チャンバー１０２とが連結する流路（例えば、毛管路）を備えていてもよい。この場合、磁性粒子固定化抗体３０５、抗原３０６を含む検体および標識抗体３０８をそれぞれのチャンバーに量りとり、各チャンバーに注入された磁性粒子固定化抗体３０５、抗原３０６を含む検体および標識抗体３０８を反応チャンバー１０２に移送して反応チャンバー１０２中で混合し、複合体３１０を形成させてもよい。また、磁性粒子固定化抗体３０５や標識抗体３０８を乾燥させてもよい（以下、「ドライ化試薬」と称する。）。この場合、例えば、反応チャンバー１０２にドライ化試薬を保持させ、抗原３０６を含む検体溶液を含む液体で溶解させることで複合体３１０を形成させてもよい。また、測定時にあるチャンバーに保持されたドライ化試薬を所定の溶液で溶解させ、抗原３０６を含む検体溶液を反応チャンバー１０２中で混合させることで複合体３１０を形成させてもよい。
【0032】
反応チャンバー１０２の空間は、概ね、基板１００’の内面である側面部分１０２ａ〜１０２ｄ、上面部分および下面部分によって規定されている。側面部分１０３ａ、１０３ｂは、回転軸１０１を中心とする半径方向に位置する。側面部分１０３ａは側面部分１０３ｂよりも回転軸１０１に近接して、側面部分１０３ｂは側面部分１０３ａよりも回転軸１０１から離れて位置する。また、側面部分１０３ｃ、１０３ｄは、図３Ａから理解されるように、側面部分１０３ａ、１０３ｂを繋いでいる。
【0033】
流路１０４は反応チャンバー１０２および第１チャンバー１０３を接続する経路と、端部１０４ｓおよび端部１０４ｅを有する。端部１０４ｓが反応チャンバー１０２に接続され、端部１０４ｅが第１チャンバー１０３に接続されている。端部１０４ｓは端部１０４ｅよりも回転軸１０１に近接して位置している。この構成によって、複合体３１０を含む溶液は、試料分析用基板１００の回転による遠心力を受け、流路１０４を介して、第１チャンバー１０３へ移送される。また、端部１０４ｓは反応チャンバー１０２の側面部分のうち最も外周側（回転軸１０１から離れている）に位置する側面部分１０２ｂに設けられていることが好ましい。試料分析用基板１００の回転による遠心力を受け、複合体３１０を含む溶液が側面部分１０２ｂに支持されるからである。端部１０４ｓは、側面部分１０２ｂに隣接する側面部分１０２ｃであって、側面部分１０２ｂに近接している位置に設けてもよい。特に、端部１０４ｓは、側面部分１０２ｃに設けられ、側面部分１０２ｂ及び側面部分１０２ｃの接続部分を含む位置に設けられることが好ましい。
【0034】
第１チャンバー１０３において、複合体３１０を含む溶液のＢ/Ｆ分離が行われる。このために、試料分析用基板１００は、磁石１０６を含む。磁石１０６は、基板１００’内において、第１チャンバー１０３の空間に近接して位置している。
【0035】
より具体的には、第１チャンバー１０３の空間は、概ね、基板１００’の内面である側面部分１０３ａ〜１０３ｄ、上面部分１０３ｅおよび下面部分１０３ｆによって規定されている。側面部分１０３ａ、１０３ｂは、回転軸１０１を中心とする半径方向に位置する。また、側面部分１０３ｃ、１０３ｄは、図３Ａから理解されるように、側面部分１０３ａ、１０３ｂを繋ぐ側面である。上面部分１０３ｅおよび下面部分１０３ｆは、基板１００’の板形状の２つの主面１００ｃ、１００ｄに概ね沿っている。側面部分１０３ａ〜１０３ｄは、上面部分１０３ｅおよび下面部分１０３ｆの間に位置している。
【0036】
反応チャンバー１０２の２つの側面部分のうち、回転軸１０１から離れて位置する側面部分１０２ｂは、第１チャンバー１０３の側面部分１０３ｂよりも回転軸１０１に近接して位置していることが好ましい。より好ましくは、反応チャンバー１０２の側面部分１０２ｂは、第１チャンバー１０３の側面部分１０３ａよりも回転軸１０１に近接して位置していることが好ましい。この構成によって、反応チャンバー１０２内の複合体３１０を含む溶液が、保持されている量によらず第１チャンバー１０３へすべて移動し得る。
【0037】
第１チャンバー１０３の空間を規定する基板１００’の内面は、隣接する２つの側面部分の境界、あるいは、側面部分と上面部分または下面部分との境界が明瞭な稜線によって分けられていなくてもよい。例えば、第１チャンバー１０３の空間の形状は扁平な球あるいは、回転楕円体であってもよい。この場合、回転軸１０１を中心とする半径方向に概ね垂直な一対の部分および平行な一対の部分を側面部分と呼び、基板１００’の板形状の２つの主面１００ｃ、１００ｄに概ね平行な一対の部分を上面部分及び下面部分と呼ぶ。反応チャンバー１０２および第２チャンバー１０７も同様である。
【0038】
磁石１０６は、これらの内面のうち、回転軸１０１から最も遠くに位置し、基板１００’の厚さ方向に伸びる側面部分に近接して配置されている。本実施形態では、磁石１０６は、側面部分１３０ｂに近接して配置される。磁石１０６はＢ／Ｆ分離に応じて着脱可能に構成されていてもよいし、試料分析用基板に着脱不能に取り付けられていてもよい。磁石１０６を着脱可能に構成した場合には、例えば、基板１００’は、磁石１０６を収納することができる収納室を備える。例えば、図３Ｃに示すように、基板１００’は、主面１００ｃに開口１２０ａを有する凹状の収納室１２０を備えていてもよい。収納室１２０は磁石１０６を収納可能な空間を有する。開口１２０ａから収納室１２０に磁石１０６を挿入することにより、磁石１０６を基板１００’に装填することができる。収納室１２０の開口１２０ａは、主面１００ｄに設けてもよいし、２つの主面１００ｃ、１００ｄの間に位置する側面に設けてもよい。
【0039】
磁石１０６は、例えば、磁気粒子を用いた競合法による免疫測定法に一般的に用いられる磁石である。具体的には、フェライト磁石、ネオジム磁石等を用いることができる。特に、ネオジム磁石は磁力が強いため、好適に磁石１０６に用いることができる。
【0040】
図３Ｄは、第１チャンバー１０３および磁石１０６を含む断面（図Ａにおける３Ｄ-３Ｄ破線）を示している。図３Ｄに示すように、流路１０５の第１チャンバー１０３における開口は、下面部分１０３ｆと接している。また、磁石１０６は、流路１０５の開口よりも上面部分１０３ｅ側に位置している。
【0041】
図３Ａに示すように、流路１０５は第１チャンバー１０３および第２チャンバー１０７を接続する経路と、端部１０５ｓおよび端部１０５ｅを有する。端部１０５ｓが第１チャンバー１０３に接続され、端部１０５ｅが第２チャンバー１０７に接続されている。端部１０５ｓは端部１０５ｅよりも回転軸１０１に近接して位置している。この構成によって、複合体３１０を含む溶液からＢ/Ｆ分離によって分離された液体が、試料分析用基板１００の回転による遠心力を受け、流路１０５を介して第２チャンバー１０７へ移送される。
【0042】
端部１０５ｓは第１チャンバー１０３の側面部分のうち最も外周側（回転軸１０１から離れている）に位置する側面部分１０３ｂに設けられていることが好ましい。試料分析用基板１００の回転による遠心力を受け、複合体３１０を含む溶液が側面部分１０３ｂに支持されるからである。しかし、側面部分１０３ｂに隣接する側面部分１０３ｄであって、側面部分１０３ｂに近接している位置に設けてもよい。特に、端部１０５ｓは、側面部分１０３ｂに設けられ、側面部分１０３ｂ及び側面部分１０３ｄの接続部分を含む位置に設けられることが好ましい。
【0043】
第１チャンバー１０３の側面部分１０３ｂは、第２チャンバー１０７の空間を規定し、回転軸１０１を中心とする半径方向に位置する２つの側面部分のうち、回転軸１０１から離れて位置する側面部分１０７ｂよりも回転軸１０１に近接して位置していることが好ましい。より好ましくは、第１チャンバー１０３の側面部分１０３ｂは、第２チャンバー１０７の側面部分１０７ａよりも回転軸１０１に近接して位置していることが好ましい。この構成によって、第１チャンバー１０３内の溶液がすべて第２チャンバー１０７へ移動し得る。
【0044】
流路を介したチャンバー間の液体の移送は、種々の方法で実現することが可能である。たとえば、重力による移送および毛細管力と回転による遠心力とによる移送を利用することができる。以下この２つの移送方法を概括的に説明する。
【0045】
たとえば、試料分析用基板１００を回転軸Ａが鉛直方向に対して０度より大きく９０度以下の範囲で傾けて支持する。そして、試料分析用基板１００の回転角度位置を変更することにより、液体が存在する移送元のチャンバーを、移送先のチャンバーよりも高い位置に配置させる。「高い」とは鉛直方向でより上にあることを言う。これにより、重力を利用して液体を他のチャンバーに移送し得る。この場合、チャンバー間を連結する流路は、毛管路ではない。「毛管路」は、毛細管現象により内部に液体を満たすことができる狭い空間を有する流路を指す。
【0046】
また、毛管路を利用し、液体を他のチャンバーに移送をすることもできる。毛管路の液体の移送について、毛細管空間ではないチャンバーＡおよびチャンバーＢと、チャンバーＡとチャンバーＢを接続する毛管路を有する構成を例に挙げて説明する。チャンバーＡに保持された液体は、チャンバーＡと毛管路と接続部分である開口に接触すると、液体は毛細管力により毛管路内に吸引され、その流路内部が液体で満たされる。しかしながら、流路内部の液体にかかる毛細管力以下の遠心力を流路内部の液体にかけることができる回転数（停止状態も含む）で試料分析用基板１００を回転させると、毛管路内の液体は、チャンバーＢへは移送されず、毛細管空間内に留まっている。このように毛細管現象により毛管路内部で液体を満たすには、チャンバーＢ側、すなわち、毛管路の出口側に空気孔（外部環境とチャンバーとの空気の通り道）を備えなければならない。また、チャンバーＡ、チャンバーＢおよび毛管路といった閉鎖された空間内で毛細管現象による液体の移送を行うには、各チャンバーおよび流路内の気圧の関係から、チャンバーＡ側、すなわち毛管路の入口側にも空気孔を設けなければならない。そして、チャンバーＢが、回転軸に対してチャンバーＡよりも遠い位置に配置されていれば、この毛管路に液体が満たされている状態で、毛管路内部の液体にかかる毛細管力よりも大きい遠心力をかけることができる回転数で試料分析用基板１００を回転させると、その遠心力によりチャンバーＡ中の液体をチャンバーＢに移送することができる。
【0047】
液体を毛細管力および回転による遠心力によって移送する場合、例えば、直径６０ｍｍの試料分析用基板１００を１００ｒｐｍから８０００ｒｐｍの範囲で回転させることができる。回転速度は各チャンバーおよび流路の形状、液体の物性、液体の移送や処理のタイミング等に応じて決定される。
【0048】
反応チャンバー１０２、第１チャンバー１０３および第２チャンバー１０７の空間の大きさは、例えば、１０μｌ〜５００μｌ程度である。流路１０４および流路１０５は、毛細管現象により反応チャンバー１０２および第１チャンバー１０３に保持された液体で満たすことができるようなサイズで構成されていることが好ましい。つまり、流路１０４および流路１０５は、毛管路(capillary channel)あるいは毛細管(capillary tube)であることが好ましい。例えば、流路１０４および流路１０５のそれぞれの伸びる方向に垂直な断面は、０．１ｍｍ〜５ｍｍの幅および５０μｍ〜３００μｍの深さ、を有していてもよく、５０μ以上（好ましくは５０μｍ〜３００μｍ）の幅および０．１ｍｍ〜５ｍｍの深さを有していてもよい。
【0049】
流路１０４および流路１０５が毛管路である場合、流路１０４および流路１０５を規定する基板１００’の内面、ならびに、反応チャンバー１０２、第１チャンバー１０３および第２チャンバー１０７の流路１０４および流路１０５との接続部分近傍の内面は、親水処理が施されていてもよい。親水処理によって毛細管力が大きく働く。親水処理は、例えば、上述した内面に、非イオン系、カチオン系、アニオン系または両イオン系の界面活性剤を塗布したり、コロナ放電処理を行ったり、物理的な微細凹凸を設けるなどによって行うことができる（例えば、特開２００７−３３６１号公報を参照。）。
【0050】
反応チャンバー１０２、第１チャンバー１０３および第２チャンバー１０７のそれぞれには少なくとも１つの空気孔１０８が設けられている。これにより、各チャンバー内が環境下の気圧に保たれ、毛細管現象およびサイフォンの原理によって流路１０４、１０５を液体が移動し得る。また、反応チャンバー１０２および第２チャンバー１０７には、検体溶液、反応溶液、洗浄液等などの液体を注入したり、排出するための開口１０９が設けられていてもよい。なお、ここでいうサイフォンの原理とは、試料分析用基板１００の回転により液体にかかる遠心力と流路の毛細管力とのバランスで送液制御が行われることをいう。
【0051】
空気孔１０８および開口１０９は、反応チャンバー１０２、第１チャンバー１０３および第２チャンバー１０７において、上面部分であって、回転軸１０１に近接する側面部分側に配置されていることが好ましい。これにより、反応チャンバー１０２、第１チャンバー１０３および第２チャンバー１０７に液体が満たされた状態で試料分析用基板１００が回転しても、空気孔１０８および開口１０９が液体と接し、液体が、空気孔１０８および開口１０９から試料分析用基板１００の外部へ移動するのを抑制することができる。空気孔１０８および開口１０９は、各チャンバーの側面部分に設けてもよい。
【0052】
また、反応チャンバー１０２、第１チャンバー１０３および第２チャンバー１０７の空間は、回転軸１０１側に突出した凸状部分を有しており、凸状部分に空気孔１０８および開口１０９は位置していることが好ましい。この構成により、反応チャンバー１０２、第１チャンバー１０３および第２チャンバー１０７における空気孔１０８および開口１０９の位置を半径方向においてできるだけ回転軸１０１に近づけることができる。よって、試料分析用基板１００が回転した状態において、空気孔１０８および開口１０９と接しないで、反応チャンバー１０２、第１チャンバー１０３および第２チャンバー１０７が保持し得る液体の量を増大させることができ、これらのチャンバーの空間のうち、液体の保持に利用できないデッドスペースを小さくすることができる。
【0053】
図４は、第１チャンバー１０３、第２チャンバー１０７および流路１０５の配置を示している。試料分析用基板１００内において、第２チャンバー１０７は、第１チャンバー１０３よりも回転軸１０１から遠くに位置している。これによって、第１チャンバー１０３に保持された液体を第２チャンバー１０７へ、試料分析用基板１００の回転による遠心力で移送し得る。また、第１チャンバー１０３と第２チャンバー１０７とを接続する流路１０５にサイフォンの構造および毛管路を用いることで、より厳密な液体の移送・停止制御が可能となる。以下において、詳細に説明するように、流路１０５におけるサイフォンの構造は、試料分析用基板１００の回転による遠心力に対してサイフォンの原理が働く。具体的には、流路１０５は、２つの折れ曲がり部１０５ａおよび１０５ｂを有する。折れ曲がり部１０５ｂは、第１チャンバー１０３との接続部分近傍に位置し、回転軸１０１より外側に向かう凸形状を有している。
【0054】
折れ曲がり部１０５ａは、折れ曲がり部１０５ｂと第２チャンバー１０７との間に位置し、回転軸１０１側に向かう凸形状を有している。
【0055】
回転軸１０１と、第２チャンバー１０７の最も回転軸１０１に近い側面部分１０７ａとの距離をＲ１とし、回転軸１０１から、折れ曲がり部１０５ｂの最も回転軸１０１から遠い側に位置する点までの距離をＲ２とした場合、Ｒ１＞Ｒ２を満たすことが好ましい。
【0056】
また、第１チャンバー１０３に保持された液体１１０が、遠心力によって、側面部分１０３ｂ側に偏っている場合において、回転軸１０１から液体１１０の液面１１０ｓまでの距離をＲ４とし、回転軸１０１から、折れ曲がり部１０５ａの最も回転軸１０１に近い側に位置する点までの距離をＲ３とした場合、Ｒ４＞Ｒ３を満たすことが好ましい。
【0057】
例えば、試料分析用基板１００を回転により反応チャンバー１０２から第１チャンバー１０３へ移送し、その状態で、試料分析用基板１００の回転が継続し、この回転による遠心力が流路１０５の毛細管力よりも大きい回転数である場合を考える。第１チャンバー１０３から第２チャンバー１０７へ複合体３１０を含む液体を移送したくない場合には、Ｒ４＞Ｒ３を満たし、試料分析用基板１００を継続的に回転させることにより、遠心力が液体に働き、第１チャンバー１０３中の液体が位置エネルギーの高い流路１０５の折れ曲がり部１０５ｂを超えて移送されないようにできる。
【0058】
また、第１チャンバー１０３から第２チャンバー１０７へ液体を移送したい場合は、試料分析用基板１００の回転を、この回転より遠心力が毛細管力以下の回転数（回転停止も含む）で回転させることで、毛細管現象により流路１０５に液体が満たされる。その後、試料分析用基板１００を毛細管力よりも遠心力が強くなる回転数で回転させることによって、その遠心力で液体を第２チャンバー１０７に移送することができる。このように、第１チャンバー１０３と第２チャンバー１０７とを接続する流路１０５に毛管路およびサイフォンの構造を用いることで、より厳密な液体の移送・停止制御が可能となる。例えば、反応チャンバー１０２から複合体３１０を含む溶液を第１チャンバー１０３へ遠心力によって移送させる場合に、第１チャンバー１０３へ移送された複合体３１０を含む溶液がそのまま第２チャンバー１０７へ移送されるのを防止し得る。
【0059】
一方、流路１０５がサイフォン構造を有しない毛管路である場合、試料分析用基板１００の回転による遠心力で、反応チャンバー１０２から第１チャンバー１０３を介して第２チャンバー１０７へ液体を移送させる場合、第１チャンバー１０３へ移送された液体は、流路１０５の毛細管力により流路１０５内に液体が満たされる。この状態で、試料分析用基板１００の回転が継続していると、液体は、第１チャンバー１０３中に保持されず、流路１０５を介して第２チャンバー１０７に移送されてしまう。ここでいう試料分析用基板１００の回転は、流路１０５の毛細管力よりも強い遠心力をかけることができる回転数である。
【0060】
このように、前述の回転数で、反応チャンバー１０２から第１チャンバー１０３に液体を移送し、そのまま第２チャンバー１０７に液体を移送することなく、一旦、第１チャンバー１０３に液体を保持したい場合には、流路１０５をサイフォン構造で構成することが好ましい。
【0061】
本実施形態では、図３Ａに示すように、流路１０４もサイフォンの構造を備えている。しかし、流路１０４はサイフォンの構造を構成していなくてもよい。また、前述の液体制御が不要な場合であっても、サイフォン構造を採用してもよい。
【0062】
なお、本実施形態では、前述の通り、流路１０５がサイフォン構造を有する毛管路である例を説明したが、流路１０４および流路１０５は、サイフォン構造を有さない毛管路または、重力を利用した流路であってもよい。
【0063】
反応チャンバー１０２から第１チャンバー１０３を介して第２チャンバー１０７に液体を移送する過程において、流路１０５がサイフォン構造を有さない毛管路であって、第１チャンバー１０３に一旦、液体を保持するには、次のような構成であることが好ましい。まず、反応チャンバー１０２から第１チャンバー１０３へ液体を移送するにあたって、流路１０５中に液体が満たされた液体にかかる毛細管力以下の遠心力をかけることができる試料分析用基板１００の回転数（停止状態も含む）で行わなければならない。この場合、流路１０４は、重力を利用した流路であることが好ましい。また、流路１０４が重力を利用した流路であることから、反応チャンバー１０２の側面部分１０２ｂ（図３Ａに示す）は、試料分析用基板１００を所定の角度で保持した場合に、側面部分１０２ｂで液体を保持できるように側面部分１０２ｂを凹形状となるように形成することが好ましい。この場合、反応チャンバー１０２から第１チャンバー１０３へ液体を移送するには、側面部分１０７ｂの凹部に保持された液体が、重力により第３流路１１２を介して移動するように試料分析用基板１００の回転角度を変更することで行われる。
【0064】
一方、反応チャンバー１０２から第１チャンバー１０３を介して第２チャンバー１０７に液体を移送する過程において、流路１０５が重力を利用した流路であって、第１チャンバー１０３に一旦、液体を保持する場合には、次のような構成であることが好ましい。流路１０４は、毛管路（サイフォン構造を含む）であっても重力を利用した流路のいずれでもよいが、第１チャンバー１０３の側面部分１０３ｂ（図３Ａに示す）は、試料分析用基板１００を所定の角度で保持した場合に、側面部分１０３ｂで液体を保持できるように側面部分１０３ｂを凹形状となるように形成することが好ましい。この場合、第１チャンバー１０３から第２チャンバー１０７へ液体を移送するには、側面部分１０３ｂの凹部に保持された液体が、重力により流路１０５を介して移動するように試料分析用基板１００の回転角度を変更することで行われる。
【0065】
以上のとおり、流路１０４および流路１０５の構成は、種々の方式を採用することができる。
【0066】
（試料分析システム５０１の動作）
図１、図３Ａ、図５および図６Ａから図６Ｄを参照しながら、試料分析システム５０１の動作を説明する。図５は、試料分析システム５０１の動作を示すフローチャートである。図６Ａおよび図６Ｃは、第１チャンバー１０３における複合体３１０の分布を示す平面図であり、図６Ｂおよび図６Ｄは、図６Ａおよび図６Ｃの６Ｂ−６Ｂ線および６Ｄ−６Ｄ線における断面図である。
【0067】
まず、反応チャンバー１０２において、磁性粒子固定化抗体３０５と、抗原３０６を含む検体と、標識抗体３０８とを同時に反応させて、複合体３１０を形成させる。例えば、反応チャンバー１０２に磁性粒子固定化抗体３０５を含む液体が保持されており、試料分析用基板１００に設けられた図示しないチャンバーが抗原３０６および標識抗体３０８を含む液体をそれぞれ別々に保持しており、試料分析用基板１００の回転による遠心力でこれらが反応チャンバー１０２へ移送されてもよい。
【0068】
抗原抗体反応によって、複合体３１０が生成した後、まずステップＳ００１に示すように、試料分析用基板１００を回転させ、複合体３１０および未反応の磁性粒子固定化抗体３０５を含む溶液を第１チャンバー１０３へ移動させる。この際、試料分析用基板１００が停止している状態で、流路１０４は、毛細管現象によって、反応チャンバー１０２の液体で満たされている。このため、反応チャンバー１０２の複合体３１０を含む溶液に、回転により流路１０４内の反応液にかかる毛細管力よりも強い遠心力が働くと、複合体３１０を含む溶液は第１チャンバー１０３へ移送される。第１チャンバー１０３へ移送された複合体３１０を含む溶液は、試料分析用基板１００が回転している状態では、続いて第２チャンバー１０７へ移送されることはない。前述したように流路１０５はサイフォンを構成しているため、遠心力に逆らって、液体が、流路１０５を回転軸１０１に向かう方向へ移動しないからである。
【0069】
試料分析用基板１００の回転速度は、回転による遠心力が生じることにより、反応液等の液体が重力によって移動せず、各毛管路の毛細管力よりも強い遠心力をかけられるような速度が設定される。以下、遠心力を利用する回転には、この回転速度が設定される。
【0070】
複合体３１０を含む溶液がすべて第１チャンバー１０３へ移送された後、ステップＳ００２に示すように、所定の回転角度で試料分析用基板１００を停止させる。
【0071】
複合体３１０および未反応の磁性粒子固定化抗体３０５を含む液体が、反応チャンバー１０２から第１チャンバー１０３に移送されると、複合体３１０および未反応の磁性粒子固定化抗体３０５（以下、これら両方を指す場合には、単に磁性粒子３１１と呼ぶ）が、磁石１０６の磁力によって側面部分１０３ｂ側に引き寄せられる。
【0072】
試料分析用基板１００の回転が停止した状態において、流路１０５は、毛細管現象により、第１チャンバー１０３内の液体で満たされる。
【0073】
ステップＳ００３に示すように、試料分析用基板１００を回転させると、回転にともない遠心力が発生し、第１チャンバー１０３内の液体および複合体３１０を含む磁性粒子に働く。この遠心力が働く方向は、磁性粒子３１１が磁石１０６から受ける吸引力の方向と一致する。このため、磁性粒子３１１は、強く側面部分１０３ｂに押し付けられる。
【0074】
遠心力を受けた液体は流路１０５から排出され、第２チャンバー１０７へ移送される。この時、移動する液体から、磁性粒子３１１は力を受け、液体とともに流路１０５へ移動しようとする。しかし、上述したように、遠心力および磁石の吸引力の和によって、磁性粒子３１１は側面部分１０３ｂに強く押し付けられている。このため、液体のみが流路１０５から排出され、磁性粒子３１１は第１チャンバー１０３にとどまる。また、図６Ｂに示すように、磁石１０６が流路１０５の開口よりも上側に設けられているため、磁性粒子３１１が流路１０５の開口近傍に集まりにくい。このため、磁性粒子３１１のとどまる位置の点でも、磁性粒子３１１は、流路１０５から流出しにくい。
【0075】
液体が第２チャンバー１０７へすべて移動した後、試料分析用基板１００の回転を停止させる。これにより、Ｂ/Ｆ分離が完了し、第１チャンバー１０３の液体および磁性粒子３１１が分離される。具体的には、液体は、第１チャンバー１０３から第２チャンバー１０７へ移動し、磁性粒子３１１は第１チャンバー１０３にとどまる。図６Ａに示すように、試料分析用基板１００の回転が停止しても磁石１０６から受ける吸引力により、磁性粒子３１１は、側面部分１０３ｂに集まったままの状態を維持し得る。
【0076】
その後、光学測定ユニット２０７を用いて、磁性粒子３１１に含まれる複合体３１０に結合した標識抗体３０８の標識物質３０７に応じた色素、発光、蛍光等のシグナルを検出する。これにより、抗原３０６の検出、抗原３０６の濃度の定量等を行うことができる。また、上述したように、複合体３１０が側面部分１０３ｂに集まっているため、発光強度等を効率的に検出することができ、検出感度も高めることが可能となる。
【0077】
図６Ｃは、磁石１０６を第１チャンバー１０３の下面部分１０３ｆに配置し、試料分析用基板１００を回転させた場合の磁性粒子３１１の分布を模式的に示す平面図であり、図６Ｄは図６Ｃの６Ｄ−６Ｄ線における断面図である。磁石１０６’を第１チャンバー１０３の下面部分１０３ｆに配置した場合、磁性粒子３１１は下面部分１０３ｆ側に引き寄せられる。一方、遠心力は、側面部分１０３ｂ側に磁性粒子３１１を移動させるように働く。このため、２つの力は直交し、大きな合力は得られない。その結果、磁性粒子３１１を捕捉する力は、磁石が側面部分１０３ｂに近接している場合に比べて弱くなる。
【0078】
また、磁性粒子３１１は、側面部分１０３ｂと下面部分１０３ｆとの境界近傍に集められる。この位置には、流路１０５の開口が位置しているため、溶液の移動にしたがって複合体３１０も流路１０５へ流出しやすくなる。
【0079】
このように本実施形態の試料分析用基板、試料分析装置及び試料分析システムによれば、磁性粒子を含む溶液に対してＢ／Ｆ分離を行う場である第１チャンバーと、第１チャンバー中から除去された溶液を収納する第２チャンバーと、第１チャンバーと第２チャンバーと連結し、毛細管流路からなる流路を備える試料分析用基板を用い、第１チャンバー中の磁性粒子を磁石で捕捉しつつ、試料分析用基板を回転させることにより、その回転力と流路の毛細管現象により、第１チャンバー内で磁性粒子を保持しつつ、溶液を第１チャンバーから第２チャンバーへ排出させることができる。このため、検体を含む溶液や試薬の移送、分配、混合などをより複雑に制御することが可能である。また、磁石を第１チャンバーの回転軸から最も遠い側面部分近傍に配置することにより、より確実なＢ／Ｆ分離を行うことができる。さらに、Ｂ／Ｆ分離後、複合体の分布密度が高いため、分光学分析によって高い感度で複合体の標識物質を検出することができる。
【0080】
（第１チャンバー１０３の側面部分１０３ｂの変形例）
以下、第１チャンバー１０３の側面部分１０３ｂの変形例を説明する。
【0081】
図７Ａおよび図７Ｂは、回転軸１０１に平行、つまり、試料分析用基板１００の主面１００ｍに垂直な方向から見た、第１チャンバー１０３の側面部分１０３ｂが有する形状を概括的に示している。側面部分１０３ｂの一端Ｅ１に流路１０５が接続されている。この場合において、試料分析用基板１００の回転軸１０１側に任意の基準点Ｂをとり、基準点Ｂと、流路１０５が接続された側面部分１０３ｂの一端Ｅ１とを結ぶ直線に垂直な基準直線ＬＳをとる。側面部分１０３ｂの一端Ｅ１から他端Ｅ２側へ任意の間隔で位置する複数の点ａ1、ａ2、ａ3、・・・ａh、ａh+1・・・・ａnをとる。また、点ａ1、ａ2、ａ3、・・・ａh、ａh+1・・・・ａnにおける基準点Ｂを中心とする接線ＬＴをとり、点ａ1、ａ2、ａ3、・・・ａh、ａh+1・・・・ａnにおける、基準直線ＬＳと接線ＬＴとがなす角度をα1、α2、α3、・・・αh、αh+1・・・・αnとする。点ａ1、ａ2、ａ3、・・・ａhが位置する部分を第１副側面部分１０３ｂ１と呼び、点αh+1・・・・αnが位置する部分を第２副側面部分１０３ｂ２と呼ぶ。
【0082】
この場合、角度α1、α2、α3、・・・αh、αh+1・・・・αnは、以下の関係式（１）を満たしている。
α1≦α2≦α3≦・・・≦αh＜αh+1≦・・・・≦αn （１）
ただし、基準点Ｂをどの位置に設定したとしても、基準点Ｂと点ａ1、ａ2、ａ3、・・・ａh、ａh+1・・・・ａnとのそれぞれの距離、ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・ｄh、ｄh+1・・・・ｄnのうち、ｄ1＝ｄ2＝ｄ3＝・・・＝ｄh＝ｄh+1＝・・・・ｄnとなる場合が存在しない。
【0083】
図７Ａおよび図７Ｂは、α1、α2、α3、・・・αh、αh+1・・・・αnの変化量が大きい場合および小さい場合の側面部分１０３ｂの形状を示している。このような形状の側面部分１０３ｂを有することによって、磁性粒子３１１を含む溶液に働く遠心力によって溶液が端部Ｅ１の流路１０５から排出されやすくするとともに、磁性粒子３１１が側面部分１０３ｂの端部Ｅ１よりも中央寄りに集まり易くし、磁性粒子３１１が流路１０５から排出されるのを抑制することができる。
【0084】
式（１）において、α1＝α2＝α3＝・・・＝αh＜αh+1＝・・・・＝αnである場合、図８に示すように、側面部分１０３ｂは、基準直線ＬＳに対して、α1＝α2＝α3＝・・・＝αhの角度をなす第１副側面部分１０３ｂ１および基準直線ＬＳに対して、αh+1＝・・・・＝αnの角度をなす第２副側面部分１０３ｂ２を有する。
【0085】
回転軸１０１を中心とする半径方向と平行であり、かつ、主面１００ｍと垂直な断面における、側面部分１０３ｂの形状についても、同様に構成することができる。図９は、回転軸１０１を中心とする半径方向と平行であり、かつ、主面１００ｍと垂直な断面における側面部分１０３ｂの形状を概括的に示している。側面部分１０３ｂの一端Ｅ１に流路１０５が接続されている。この場合において、第１チャンバー１０３の空間内に任意の基準点Ｂをとり、基準点Ｂと、流路１０５が接続された側面部分１０３ｂの一端Ｅ１とを結ぶ直線に垂直な基準直線ＬＳをとる。側面部分１０３ｂの一端Ｅ１から他端Ｅ２側へ任意の間隔で位置する複数の点ａ1、ａ2、ａ3、・・・ａh、ａh+1・・・・ａnをとる。また、点ａ1、ａ2、ａ3、・・・ａh、ａh+1・・・・ａnにおける基準点Ｂを中心とする接線ＬＴをとり、点ａ1、ａ2、ａ3、・・・ａh、ａh+1・・・・ａnにおける、基準直線ＬＳと接線ＬＴとがなす角度をα1、α2、α3、・・・αh、αh+1・・・・αnとする。点ａ1、ａ2、ａ3、・・・ａhが位置する部分を第３副側面部分１０３ｂ３と呼び、点αh+1・・・・αnが位置する部分を第４副側面部分１０３ｂ４と呼ぶ。
【0086】
この場合、角度α1、α2、α3、・・・αh、αh+1・・・・αnは、以下の関係式（１）を満たしている。
α1≦α2≦α3≦・・・≦αh＜αh+1≦・・・・≦αn （１）
【0087】
このような形状の側面部分１０３ｂを有することによって、回転軸１０１を中心とする半径方向と平行であり、かつ、主面１００ｍと垂直な断面においても、側面部分１０３ｂは、磁性粒子３１１を含む溶液に働く遠心力によって溶液が端部Ｅ１の流路１０５から排出されやすくするとともに、磁性粒子３１１が側面部分１０３ｂの端部Ｅ１よりも上面部分側に集まり易くし、磁性粒子３１１が流路１０５から排出されるのを抑制することができる。
【0088】
図１０Ａから図１０Ｃは、側面部分１０３ｂの回転軸１０１を中心とする半径方向と平行であり、かつ、主面１００ｍと垂直な断面形状のバリエーションを示している。
【0089】
図１０Ａは、第３副側面部分１０３ｂ３において、α1＝α2＝α3＝・・・＝αh＝０である場合の例を示している。図１０Ｂおよび図１０Ｃは、式（１）において、α1＝α2＝α3＝・・・＝αh＜αh+1＝・・・・＝αnである場合の例を示している。特に図１０Ｂでは、α1＝α2＝α3＝・・・＝αh=0である。
【0090】
また、回転軸１０１を中心とする半径方向と平行であり、かつ、主面１００ｍと垂直な断面における、側面部分１０３ｂはさらに他の形状を有していてもよい。図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、側面部分１０３ｂは、回転軸１０１を中心とする半径方向と平行であり、かつ、主面１００ｍと垂直な断面において、回転軸１０１から遠ざかる方向に窪んだ凹部、言い換えれば、磁石１０６側に突出した凸部を有していてもよい。図１１Ａに示す側面部分１０３ｂの第３副側面部分１０３ｂ３および第４副側面部分１０３ｂ４は、回転軸１０１を中心とする半径方向と平行であり、かつ、主面１００ｍと垂直な断面において、一体的に円弧形状を有している。図１１Ｂに示す側面部分１０３ｂの第３副側面部分１０３ｂ３および第４副側面部分１０３ｂ４は、回転軸１０１側から見てＶ字形状を有している。
【0091】
（磁石１０６の構成および変形例）
以下、磁石１０６の構成および変形例を説明する。上述したように、磁石１０６によって磁性粒子３１１を捕捉するため、磁石１０６は流路１０５の開口と近接していないことが好ましい。本実施形態では、図１２に示すように、試料分析用基板１００の主面１００ｍに垂直な面から見て、流路１０５は側面部分１０３ｂの一端Ｅ１に設けられている。この場合、磁石１０６の幅Ｗ２は、側面部分１０３ｂの幅Ｗ１よりも短いことが好ましい。また、磁石１０６は、少なくとも流路１０５が設けられた側面部分１０３ｂの一端Ｅ１から離れていることが好ましい。これにより、磁石１０６に吸引される磁性粒子３１１は、側面部分１０３ｂの両端Ｅ１、Ｅ２を除き、両端Ｅ１、Ｅ２の間の領域において捕捉され得る。
【0092】
図１３Ａに示すように、磁石１０６は、例えば、試料分析用基板１００の主面１００ｍに垂直な面から見て、回転軸１０１を中心とする半径方向に異なる磁極を有していてもよい。この場合、図１３Ａに示すように、磁石１０６の両端Ｅ３、Ｅ４近傍において、磁束密度が高くなり、磁力が大きくなる。このため、図１３Ｂに示すように、磁性粒子３１１は、側面部分１０３ｂの中央１０３ｂｃから両端Ｅ３、Ｅ４側に離れた領域において捕捉される。この場合でも、磁石１０６の幅Ｗ２が側面部分１０３ｂの幅Ｗ１よりも短い場合には、捕捉された磁性粒子３１１は流路１０５の開口から比較的離れている。このため、磁石１０６に捕捉された磁性粒子３１１が流路１０５へ流れ込む可能性は少ない。
【0093】
側面部分１０３ｂの中央で磁性粒子３１１を捕捉するためには、図１４Ａに示すように、主面１００ｍに垂直な方向から見て、側面部分１０３ｂの両端Ｅ３、Ｅ４における磁束密度が側面部分１０３ｂの前記両端Ｅ３、Ｅ４以外の部分における磁束密度より小さくなるように磁石１０６を構成すればよい。
【0094】
たとえば、側面部分１０３ｂを主面１００ｍに垂直な方向から見た場合において、側面部分１０３ｂを任意の位置１０３ｉで２つに分割した場合に、磁石１０６は、一方の分割部分１０３ｇに対応する部分にＮ極を有し、他方の分割部分１０３ｈに対応する部分にＳ極を有する。このように２つの磁極を配置することによって、図１４Ａに示すように、分割した位置１０３ｉ近傍で磁束密度が高くなる。よって、図１４Ｂに示すように、位置１０３ｉ近傍において多くの磁性粒子３１１が集められる。また、磁路長が短くなるため、外部へ磁束が漏れるのを抑制できる。
【0095】
また、図１５に示すように、主面１００ｍに垂直な方向から見て、回転軸１０１側に突出した弓形形状を有する磁石１０６’を側面部分１０３ｂに近接して配置してもよい。磁石１０６’は、半径方向において、異なる磁極を有している。磁石１０６’が弓形形状を有しているため、磁石１０６’の中央における側面部分１０３ｂまでの距離ｄ３よりも磁石１０６’の両端における側面部分１０３ｂまでの距離ｄ４は長い。このため、側面部分１０３ｂの中央部分に比べ、端部における磁束密度が小さくなり、中央部分近傍において多くの磁性粒子３１１が集められる。
【0096】
（試料分析用基板１００および試料分析装置の他の例）
本実施形態では、試料分析用基板１００は、基板１００’内に挿入された磁石１０６を備えていた。しかし、磁石は試料分析装置２００に設けられていてもよい。試料分析装置２００が磁石１０６を備える場合、例えば、以下のような構成が挙げられる。
【0097】
試料分析装置２００が磁石１０６を備える第１例を説明する。例えば、試料分析用基板１００の基板１００’は、図３Ｃを参照して説明したように収納室１２０を備える。一方、試料分析装置２００は、ターンテーブル２０１ａに載置された試料分析用基板１００の収納室１２０に磁石１６０を挿入し、磁石１６０を試料分析用基板１００から取り外す駆動機構を備える。駆動機構は例えばロボットアームである。
【0098】
駆動機構は、図２Ａに示す制御回路２０５の制御によって、ターンテーブル２０１ａに載置された試料分析用基板１００の回転を停止した状態で、磁石１０６を収納室１２０内に挿入し、また、収納室１２０にある磁石１０６を取り外す。
【0099】
試料分析装置２００が磁石１０６を備える第２例を説明する。第２の例では、磁石１０６は試料分析用基板１００を支持するターンテーブルに取り付けられている。図１６Ａは、試料分析用基板１５０の斜視図である。図１６Ａに示す試料分析用基板１５０は基板１００’を有する。基板１００’は、基板１００’内において、第１チャンバー１０３に近接して位置する収納室１２０を備えている。図１６Ａに示す例では、収納室１２０は第１チャンバー１０３よりも回転軸１０１から遠くに位置している。収納室１２０は主面１００ｄに開口１２０ａを有している。また、基板１００’は、主面１００ｄに開口を有する２つの係合孔１２１を備えている。
【0100】
図１６Ｂは、図２Ａに示す試料分析装置２００のターンテーブル２０１ａに取り付けられる補助テーブル２２０の斜視図である。補助テーブル２２０は、ターンテーブル２０１ａに取り付けられることにより、補助テーブル２２０およびターンテーブル２０１ａが一体的にターンテーブルとして機能する。補助テーブル２２０は、試料分析用基板１００を支持する支持面２２０ａと、支持面２２０ａから突出した磁石１６０とを備える。また、支持面２２０ａから突出した２つの係合ピン２１２を備えている。係合ピン２１２および磁石１６０は、支持面２２０ａ上において、補助テーブル２２０が試料分析用基板１５０を支持した状態において、係合孔１２１および収納室１２０にそれぞれ挿入される位置に配置されている。支持面２２０ａにおいて位置している。
【0101】
ターンテーブル２０１ａに取り付けられた補助テーブル２２０の支持面２２０ａと試料分析用基板１５０の主面１００ｄとを対向させ、係合孔１２１および収納室１２０にそれぞれ係合ピン２１２および磁石１０６一致させて、試料分析用基板１５０を補助テーブル２２０、つまりターンテーブルに取り付ける。これにより、係合孔１２１および収納室１２０にそれぞれ係合ピン２１２および磁石１０６が挿入され、図１６Ｃに示すように、補助テーブル２２０に試料分析用基板１５０が載置される。この状態では、図３Ａに示すように、試料分析用基板１００において、第１チャンバー１０３の第１空間を規定する内面のうち、回転軸１０１から最も遠くに位置する側面部分側に配置されることになる。これにより、回転軸１０１から最も遠くに位置する側面部分１０３ｂに近接して磁石１０６が配置され、側面部分１０３ｂで磁性粒子を捕捉することができる。
【0102】
なお、図１６Ａから図１６Ｃに示す収納室１２０および磁石１０６の位置は一例であり、第１チャンバー１０３の位置に応じて、これらの位置も変更し得る。また、例えば、第１チャンバーが試料分析用基板１５０の外周近傍に位置している場合には、試料分析用基板１５０よりも大きい補助テーブル２２０を用い、補助テーブル２２０に配置した試料分析用基板１５０の側面に磁石１０６が位置するように、磁石１０６を補助テーブル２２０に設けてもよい。この場合、試料分析用基板１５０は収納室１２０を備えていなくてもよい。また、補助テーブル２２０およびターンテーブル２０１ａを一体的に形成し、磁石１６０として電磁石を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0103】
本願に開示された試料分析用基板及び試料分析装置試料分析システムは、種々の反応を利用した検体中の特定成分の分析に適用可能である。
【符号の説明】
【0104】
１００ 試料分析用基板
１００’ 基板
１００ａ ベース基板
１００ｂ カバー基板
１００ｍ 主面
１０１ 回転軸
１０２ 反応チャンバー
１０３ 第１チャンバー
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 上面部分
１０３ｆ 下面部分
１０３ｇ 分割部分
１０３ｈ 分割部分
１０４、１０５ 流路
１０６、１０６’ 磁石
１０７ 第２チャンバー
１０７ａ 側面部分
１０８ 空気孔
１０９ 開口
１１０ 液体
１１０ｓ 液面
１３０ｂ 側面部分
２００ 試料分析装置
２０１ モータ
２０１ａ ターンテーブル
２０３ 原点検出器
２０４ 回転角度検出回路
２０５ 制御回路
２０６ 駆動回路
２０７ 光学測定ユニット
３０２ 磁性粒子
３０４ 一次抗体
３０５ 磁性粒子固定化抗体
３０６ 抗原
３０７ 標識物質
３０８ 標識抗体
３１０ 複合体
５０１ 試料分析システム
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図11A】
【図11B】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図14A】
【図14B】
【図15】
【図16A】
【図16B】
【図16C】
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