特許 7577861 マイクロチップ、検体検査装置および検体検査方法

(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】

(24)【登録日】2024-10-25

(45)【発行日】2024-11-05

(54)【発明の名称】マイクロチップ、検体検査装置および検体検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 35/00 20060101AFI20241028BHJP

   G01N 35/08 20060101ALI20241028BHJP

   G01N 37/00 20060101ALI20241028BHJP

【ＦＩ】

G01N35/00 D

G01N35/08 A

G01N37/00 101

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2023536708

(86)(22)【出願日】2022-07-13

(86)【国際出願番号】 JP2022027569

(87)【国際公開番号】W WO2023002898

(87)【国際公開日】2023-01-26

【審査請求日】2024-01-17

(31)【優先権主張番号】P 2021118744

(32)【優先日】2021-07-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000155023

【氏名又は名称】株式会社堀場製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001933

【氏名又は名称】弁理士法人 佐野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松田 泰典

(72)【発明者】

【氏名】平田 克樹

【審査官】佐野 浩樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－０５８４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０７０８４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１０９４６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１０／００５０００（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００４－１５０８０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２９０９５５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００７－２１２２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００３／００４４３２２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０４Ｂ１／００－１５／１２

Ｃ１２Ｍ１／００－３／１０

Ｇ０１Ｎ１／００－１／４４

３３／４８－３７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体回路を内部に有するマイクロチップであって、
前記流体回路は、
検体が導入される検体導入部と、
前記マイクロチップに第１方向の遠心力が生じたときに、前記第１方向の遠心力により、前記検体導入部に導入された前記検体に含まれる成分を分離する成分分離部と、
試薬を担持した担持体を有し、前記成分分離部から前記担持体に導入される前記成分の一部を前記試薬と反応させる試薬反応部と、を備え、
前記成分分離部で分離された前記成分は、前記マイクロチップに前記第１方向とは異なる第２方向の遠心力が生じたときに、前記第２方向の遠心力によって前記成分分離部から前記担持体に導入され、
前記担持体は、
前記成分分離部から導入された前記成分を拡散して展開する展開層と、
前記展開層よりも上方に位置し、前記試薬を保持するとともに、前記展開層で展開された前記成分が浸透する反応層と、を含み、
前記試薬は酵素を含む、マイクロチップ。

【請求項2】

前記成分分離部は、前記検体導入部と繋がる複数の個別分離部を有し、
前記複数の個別分離部のそれぞれは、前記第１方向の遠心力により、前記検体導入部に導入された前記検体に含まれる成分を分離するとともに計量する、請求項１に記載のマイクロチップ。

【請求項3】

前記マイクロチップを底面から見て、前記第２方向は、前記検体に含まれる成分を分離して計量するときの遠心力の方向である前記第１方向と、交差する方向である、請求項２に記載のマイクロチップ。

【請求項4】

前記試薬反応部は、前記複数の個別分離部と繋がる複数の個別反応部と有し、
前記複数の個別反応部のそれぞれは、前記担持体を有し、前記第２方向の遠心力によって前記個別分離部から前記担持体に導入される前記成分の一部を、前記担持体で担持された前記試薬と反応させる、請求項２または３に記載のマイクロチップ。

【請求項5】

前記担持体は、前記展開層と前記反応層との間に位置する光遮蔽層を含む、請求項１から４のいずれかに記載のマイクロチップ。

【請求項6】

前記試薬は乾式試薬である、請求項１から５のいずれかに記載のマイクロチップ。

【請求項7】

前記流体回路は、前記成分分離部および前記試薬反応部と繋がる廃液収容部をさらに備え、
前記廃液収容部は、前記第１方向において、前記成分分離部の下流側に位置するとともに、前記第２方向において、前記試薬反応部の下流側に位置する、請求項１から６のいずれかに記載のマイクロチップ。

【請求項8】

請求項１から７のいずれかに記載のマイクロチップを回転させる回転機構と、
前記マイクロチップの前記試薬反応部に光を照射し、反射光を受光する光学検知部と、を備える、検体検査装置。

【請求項9】

反応物の吸光度を測定する測定部をさらに備える、請求項８に記載の検体検査装置。

【請求項10】

前記回転機構は、第１軸を中心に前記マイクロチップを回転させることにより、前記マイクロチップに前記第１方向の遠心力を生じさせる一方、前記第１軸とは異なる位置にある第２軸を中心に前記マイクロチップを回転させて停止させた後、前記第１軸を中心に前記マイクロチップを回転させることにより、前記マイクロチップに前記第２方向の遠心力を生じさせる、請求項８または９に記載の検体検査装置。

【請求項11】

前記マイクロチップを収容するとともに、前記光学検知部を支持する筐体と、
前記筐体内を一定温度に調整する温度調整部と、を備える、請求項８から１０のいずれかに記載の検体検査装置。

【請求項12】

請求項１から７のいずれかに記載のマイクロチップを用い、前記マイクロチップを、第１軸を中心に回転させて、前記マイクロチップに前記第１方向の遠心力を生じさせることにより、前記マイクロチップに導入された検体に含まれる成分を遠心分離する遠心分離工程と、
前記第１軸とは異なる位置にある第２軸を中心に前記マイクロチップを回転させて停止させた後、前記第１軸を中心に前記マイクロチップを回転させて、前記マイクロチップに前記第２方向の遠心力を生じさせることにより、前記遠心分離工程で分離された前記成分を、前記試薬を担持した前記担持体を有する前記試薬反応部に導入する導入工程と、
前記試薬反応部に導入された前記成分の一部と前記試薬との反応物の濃度を検出する検出工程と、を有する、検体検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体回路を有するマイクロチップと、マイクロチップを用いて検体の検査を行う検体検査装置および検体検査方法とに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、血液などの検体を分析チップ上に点着し、検体に含まれる特定成分と、分析チップに含まれる試薬との反応後の色度変化を光学的に検出することにより、特定成分の定量を行う技術が提案されている。上記分析チップの一例は、特許文献１に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特公平６－７５０６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

検体を分析チップ上に点着して特定成分の定量を行う場合、分析チップ上に点着した検体の拡散度合が点着の仕方に依存して変化する。このため、定量を行うごとに、検体中の特定成分と試薬との反応時間がばらつきやすい。その結果、特定成分の定量結果（測定結果）の再現性が低下する虞がある。

【0005】

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、検体に含まれる特定成分の測定結果の再現性を良好にすることができるマイクロチップと、そのマイクロチップを用いて検体を検査する検体検査装置および検体検査方法と、を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一側面に係るマイクロチップは、流体回路を内部に有するマイクロチップであって、前記流体回路は、検体が導入される検体導入部と、前記マイクロチップに第１方向の遠心力が生じたときに、前記第１方向の遠心力により、前記検体導入部に導入された前記検体に含まれる成分を分離する成分分離部と、試薬を担持した担持体を有し、前記成分分離部から前記担持体に導入される前記成分の一部を前記試薬と反応させる試薬反応部と、を備え、前記成分分離部で分離された前記成分は、前記マイクロチップに前記第１方向とは異なる第２方向の遠心力が生じたときに、前記第２方向の遠心力によって前記成分分離部から前記担持体に導入される。

【0007】

本発明の他の側面に係る検体検査装置は、上記のマイクロチップを回転させる回転機構と、前記マイクロチップの前記試薬反応部に光を照射し、反射光を受光する光学検知部と、を備える。

【0008】

本発明のさらに他の側面に係る検体検査方法は、流体回路を内部に有するマイクロチップを、第１軸を中心に回転させて、前記マイクロチップに前記第１方向の遠心力を生じさせることにより、前記マイクロチップに導入された検体に含まれる成分を遠心分離する遠心分離工程と、前記第１軸とは異なる位置にある第２軸を中心に前記マイクロチップを回転させて停止させた後、前記第１軸を中心に前記マイクロチップを回転させて、前記マイクロチップに前記第２方向の遠心力を生じさせることにより、前記遠心分離工程で分離された前記成分を、試薬を担持した担持体を有する試薬反応部に導入する導入工程と、前記試薬反応部に導入された前記成分の一部と前記試薬との反応物の濃度を検出する検出工程と、を有する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、検体に含まれる特定成分の測定結果の再現性を良好にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施の一形態に係る検体検査装置の概略の構成を示す斜視図である。

【図2】上記検体検査装置の主要部の構成を示す断面図である。

【図3】上記検体検査装置のハードウェア構成を示すブロック図である。

【図4】上記検体検査装置に収容されるマイクロチップの上面図である。

【図5】上記マイクロチップの底面図である。

【図6】上記マイクロチップに適用される担持体の概略の構成を示す断面図である。

【図7】上記マイクロチップの第１反応部での反応例を模式的に示す説明図である。

【図8】上記マイクロチップの第２反応部での反応例を模式的に示す説明図である。

【図9】上記マイクロチップの第３反応部での反応例を模式的に示す説明図である。

【図10】検体検査方法における各工程の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【0012】

〔１．検体検査装置の概要〕
図１は、本実施形態の検体検査装置１の概略の構成を示す斜視図である。図２は、検体検査装置１の主要部の構成を示す断面図である。検体検査装置１は、筐体２を有する。なお、図１では、筐体２の内部構成を示すため、筐体２の上面の図示を便宜的に省略している。筐体２を上方から見たとき、筐体２の外形はほぼ円形であるが、この形状に限定されるわけではない。

【0013】

筐体２の内部には、マイクロチップ３が収容される。マイクロチップ３には、検体容器４（図４参照）に収容された検体が導入される。上記の検体は、例えば血液（全血とも呼ばれる）、血漿または血清である。なお、検体は、唾液、尿、リンパ液、脳脊髄液等などの体液であってもよい。

【0014】

マイクロチップ３は、マイクロ流路を内部に有する。上記の検体は、マイクロチップ３の回転によって生じる遠心力によってマイクロ流路を流れ、マイクロチップ３の内部に予め収容された試薬と反応する。検体と試薬との反応物は、マイクロチップ３の被測定部（図示せず）に到達する。筐体２の側方には測定部５が設けられており、マイクロチップ３の被測定部に到達した反応物の吸光度が測定部５によって光学的に測定される。これにより、上記吸光度の測定結果に基づいて、検体に含まれる成分の一部（以下では「特定成分」とも言う）の濃度を算出することができる。

【0015】

測定部５による光学測定は、検体に含まれる特定成分と試薬との抗原抗体反応によって生成される反応物の吸光度を測定する場合に利用される。抗原抗体反応を利用して濃度が算出される特定成分としては、例えば、糖尿病の判断の指標となるＨｂ（ヘモグロビン）Ａ１ｃ、炎症マーカーであるＣＲＰ（Ｃ－リアクディブ・プロテイン）、腎機能検査の指標となるＣｙｓＣ（シスタチンＣ）、などがある。したがって、マイクロチップ３は、ＨｂＡ１ｃ、ＣＲＰ、ＣｙｓＣのそれぞれに対応して用意される。なお、ＣＲＰを高感度で検出するための試薬が収容されたマイクロチップ３（検査項目は「ｈｓＣＲＰ」と呼ばれる）が、通常のＣＲＰ検出用のマイクロチップ３と区別して用意されてもよい。

【0016】

本実施形態では、上記の測定部５による光学測定に加えて、後述する光学検知部１３による光学測定を行うこともできる。光学検知部１３による光学測定は、主に、検体に含まれる特定成分と試薬との酵素反応によって生成される反応物の濃度を測定する場合に利用される。なお、特定成分と試薬との酵素反応には、検体に含まれる成分の一部が加水分解等によって分解されて得られた成分と試薬との酵素反応も含まれるとする。このような光学検知部１３による光学測定の対象となるマイクロチップ３の詳細については後述する。

【0017】

筐体２には、回転テーブル６が設けられる。図２に示すように、回転テーブル６は、モータ７によって回転軸ＡＸを中心に回転する。回転テーブル６上には、第１ステージ８と、第２ステージ９（図１参照）とが設けられる。第１ステージ８と第２ステージ９とは、回転軸ＡＸ方向から見て、回転軸ＡＸに対して点対称となる位置に配置される。

【0018】

第１ステージ８には、上述したマイクロチップ３が載置され、ホルダ８ａによって第１ステージ８上に固定される。第２ステージ９には、マイクロチップ３とバランスをとるためのバランサーチップ（ダミーチップ）が載置され、ホルダ（図示せず）によって第２ステージ９上に固定される。なお、第２ステージ９には、別のマイクロチップ３が固定されてもよい。

【0019】

第１ステージ８および第２ステージ９は、ギアおよびカムを有する駆動力切替機構１０と連結される。駆動力切替機構１０により、第１ステージ８および第２ステージ９への、モータ７の駆動力の伝達が切り替えられる。これにより、第１ステージ８および第２ステージ９の回転／非回転が切り替えられ、回転テーブル６の回転時にマイクロチップ３に働く遠心力の方向が切り替えられる。このように第１ステージ８および第２ステージ９の回転を切り替えることにより、マイクロチップ３内で検体の流れる方向を制御することができる。

【0020】

なお、上記の第１ステージ８は、回転テーブル６に取り付けられた第１遊星軸部１１を中心に回転（自転）する。第１遊星軸部１１は、回転テーブル６の回転軸ＡＸから径方向に離れて位置し、かつ、回転軸ＡＸと平行に位置する。したがって、第１ステージ８は、第１遊星軸部１１を中心に自転し、回転軸ＡＸを中心に公転することができる。同様に、第２ステージ９は、回転テーブル６に取り付けられた第２遊星軸部（図示せず）を中心に回転（自転）する。第２遊星軸部は、回転テーブル６の回転軸ＡＸに対して第１遊星軸部１１とは反対側に位置し、かつ、回転軸ＡＸと平行に位置する。したがって、第２ステージ９は、第２遊星軸部を中心に自転し、回転軸ＡＸを中心に公転することができる。

【0021】

したがって、少なくとも、モータ７、第１ステージ８、第２ステージ９、駆動力切替機構１０および第１遊星軸部１１は、マイクロチップ３を回転させる回転機構２０を構成している。

【0022】

筐体２の底部には、ヒータ１２が取り付けられている。ヒータ１２は、筐体２内の温度を調整する温度調整部として機能する。ヒータ１２の発熱量を調整することにより、筐体２の内部を一定温度（例えば３７℃）に保つことができる。

【0023】

筐体２の上面には、光学検知部１３が設けられている。光学検知部１３は、発光部１３１と、受光部１３２と、を有する。発光部１３１は、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の波長の光を出射する３色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）で構成されている。受光部１３２は、発光部１３１で発光され、マイクロチップ３の後述する試薬反応部３３（図５参照）で反射された光を受光するセンサ（例えばフォトダイオード）で構成されており、ＲＧＢの各波長域に対応する感度を有する。受光部１３２で上記の反射光を受光することにより、試薬反応部３３での反応によって生じた色素の濃度を検出することができる。これにより、比色法を用いて、検体に含まれる特定成分の濃度を検出することができる。

【0024】

本実施形態では、光学検知部１３の発光部１３１および受光部１３２の組は、用いるマイクロチップ３の試薬反応部３３を構成する反応部（第１反応部、第２反応部、・・・）の数および位置に対応して設けられる。したがって、例えば、試薬反応部３３を構成する反応部を３つ有するマイクロチップ３を用いる構成では、図１に示すように、光学検知部１３の発光部１３１および受光部１３２の組も、上記マイクロチップ３の各反応部の位置に対応して３つ設けられる。なお、光学検知部１３の発光部１３１および受光部１３２の組は、１つのみであってもよいし、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。

【0025】

また、本実施形態では、光学検知部１３は、筐体２において、第１ステージ８の上方にのみ設けられる構成であるが、第２ステージ９にマイクロチップ３が固定されることも想定して、第２ステージ９の上方にさらに設けられてもよい。

【0026】

〔２．検体検査装置のハードウェア構成〕
図３は、検体検査装置１のハードウェア構成を示すブロック図である。検体検査装置１は、制御部５０と、記憶部５１と、演算部５２と、入力部５３と、表示部５４と、をさらに備える。制御部５０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）と呼ばれる中央
演算処理装置で構成され、検体検査装置１の各部の動作を制御する。例えば、制御部５０は、上述した測定部５、ヒータ１２、光学検知部１３、回転機構２０の動作を制御する。記憶部５１は、制御部５０の動作プログラムを記憶するとともに、各種の情報を記憶するメモリであり、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、不揮発性メモリなどを含んで構成される。

【0027】

演算部５２は、測定部５および光学検知部１３で測定した結果を受け付けて所定の演算処理を施して測定値として出力する。このような演算部５２は、専用の演算処理回路で構成されてもよい。また、上記した制御部５０（ＣＰＵ）が演算部５２の機能を兼ね備えていてもよい。入力部５３は、ユーザから種々の指示を受け付ける押圧ボタン、スイッチ、タッチパネルなどで構成される。表示部５４は、液晶表示装置などの表示装置で構成され、演算部５２から出力された測定値を表示する。なお、入力部５３をタッチパネルで構成した場合、上記タッチパネルは表示部５４の上面に設けられてもよい。

【0028】

〔３．マイクロチップの詳細について〕
（３－１．マイクロチップの外観）
次に、光学検知部１３による光学測定の対象となるマイクロチップ３の詳細について説明する。図４は、上記マイクロチップ３の上面図である。マイクロチップ３は、容器収容部３ａを有する。容器収容部３ａには、検体容器４が差し込まれて収容される。検体容器４は、キャピラリーまたはキャピラリーチューブとも呼ばれる。検体容器４には、被験者から採取した検体が導入される。ここでは、検体は全血であるとする。

【0029】

検体容器４の容器収容部３ａへの差し込みを容易にするため、容器収容部３ａは検体容器４の外形よりも若干大きい形状で形成されている。特に、容器収容部３ａの下端部は、下端部以外の部分よりも幅広で、平面視でほぼ円形に形成されている。容器収容部３ａの下端部は、検体容器４からマイクロチップ３の内部へ検体が導入される検体導入部３１を構成している。なお、図４では、試薬反応部３３（第１反応部３３１、第２反応部３３２および第３反応部３３３）も図示しているが、その詳細については後述する。

【0030】

（３－２．マイクロチップの流体回路）
図５は、上記マイクロチップ３の底面図である。ただし、図５のマイクロチップ３は、図４のマイクロチップ３を反時計回りに９０°回転させて下方から見た状態を示している。同図に示すように、マイクロチップ３は、流体回路３０を内部に有する。流体回路３０は、流体としての検体が流れるマイクロ流路で構成される。このような流体回路３０は、上述の検体導入部３１と、成分分離部３２と、試薬反応部３３と、廃液収容部３４と、を備える。廃液収容部３４は、成分分離部３２および試薬反応部３３と繋がる。廃液収容部３４は、検体廃液部３４０と、第１廃液部３４１と、第２廃液部３４２と、第３廃液部３４３と、を有する。なお、廃液収容部３４の詳細については後述する。

【0031】

＜成分分離部＞
成分分離部３２は、検体導入部３１に導入された検体に含まれる成分を、マイクロチップ３に生じる遠心力によって分離する。上記の遠心力は、検体検査装置１にマイクロチップ３をセットし、回転機構２０によりマイクロチップ３を回転させることによって生じさせることができる。特に、成分分離部３２は、マイクロチップ３に対して、図５に示すＤ１方向（第１方向）の遠心力が生じたとき、そのＤ１方向の遠心力により、検体に含まれる成分（例えば血漿）を、元の検体（例えば全血）から分離する。

【0032】

ここで、Ｄ１方向の遠心力は、以下のようにしてマイクロチップ３に生じさせることができる。まず、回転機構２０（図２参照）により、回転軸ＡＸ２を中心にしてマイクロチップ３を回転させ、図５に示すマイクロチップ３の位置（第１の位置）で停止させる。つまり、回転軸ＡＸ２および回転軸ＡＸ１に対するマイクロチップ３の位置（姿勢）が図５に示す位置になった時点で、回転軸ＡＸ２を中心とするマイクロチップ３の回転を停止させる。なお、回転軸ＡＸ２は、図２で示した第１ステージ８の回転軸、つまり、第１遊星軸部１１の回転軸に相当する。また、回転軸ＡＸ１は、図２で示した回転テーブル６の回転軸ＡＸに相当する。そして、回転軸ＡＸ１を中心にして、マイクロチップ３を回転させる。これにより、マイクロチップ３にＤ１方向の遠心力が働く。

【0033】

このような成分分離部３２は、検体導入部３１と繋がる複数の個別分離部を有する。具体的には、成分分離部３２は、上記個別分離部として、第１分離部３２１、第２分離部３２２および第３分離部３２３を有する。第１分離部３２１、第２分離部３２２および第３分離部３２３は、検体導入部３１から廃液収容部３４に向かう流路の途中にこの順で設けられる。なお、個別分離部の数は、上記の３つに限定されるわけではなく、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。また、成分分離部３２は、個別分離部を１つのみ有する構成であってもよい。

【0034】

Ｄ１方向の遠心力により、検体導入部３１から成分分離部３２の第１分離部３２１に検体が導入されると、第１分離部３２１では所定量の計量も行われ、所定量の検体のみが第１分離部３２１に留まる。残りの検体、つまり、上記所定量以外の検体は、第１分離部３２１から溢れ出て、第２分離部３２２に導入される。

【0035】

第２分離部３２２においても同様に、Ｄ１方向の遠心力により所定量の計量が行われ、所定量の検体のみが第２分離部３２２に留まる。残りの検体、つまり、上記所定量以外の検体は、第２分離部３２２から溢れ出て、第３分離部３２３に導入される。

【0036】

第３分離部３２３においても同様に、Ｄ１方向の遠心力により所定量の計量が行われ、所定量の検体のみが第３分離部３２３に留まる。残りの検体、つまり、上記所定量以外の検体は、第３分離部３２３から溢れ出て、廃液収容部３４に導入される。

【0037】

また、第１分離部３２１、第２分離部３２２および第３分離部３２３では、Ｄ１方向の遠心力により、検体が血漿と血球とに分離される。つまり、第１分離部３２１、第２分離部３２２および第３分離部３２３では、検体に含まれる成分（血漿）が分離される。なお、第１分離部３２１、第２分離部３２２および第３分離部３２３では、血漿はＤ１方向の上流側に溜まり、血球はＤ１方向の下流側に溜まる。

【0038】

このように、成分分離部３２が複数の個別分離部（第１分離部３２１、第２分離部３２２および第３分離部３２３）を有することにより、以下の効果が得られる。すなわち、検体を複数の個別分離部に配分してから各個別分離部で遠心分離を行うため、複数に配分せずに遠心分離を行う場合よりも、遠心分離に要する時間が短くて済む。また、複数に配分した成分を各個別分離部で分離した際に、各個別分離部において、上澄み成分（遠心分離によって上方に残る部分）を同条件で取り出すことができる。これにより、再現性を担保することができる。ちなみに、検体を複数の個別分離部に配分せずに複数の上澄み成分を抽出する場合、単一の分離部で得られる上澄み部分の種々の位置から上澄み成分を抽出することになるため、抽出した各上澄み成分の性状にバラツキが生じる可能性がある。

【0039】

＜試薬反応部＞
試薬反応部３３は、試薬を担持した担持体３３０を有する。そして、試薬反応部３３は、マイクロチップ３に生じる遠心力により、成分分離部３２から担持体３３０に導入される成分の一部を、担持体３３０が担持した試薬と反応させる。

【0040】

ここで、マイクロチップ３に生じる上記の遠心力の方向は、Ｄ１方向とは異なるＤ２方向（第２方向）である。Ｄ２方向の遠心力は、以下のようにしてマイクロチップ３に生じさせることができる。まず、回転機構２０（図２参照）により、図５に示す回転軸ＡＸ２を中心にして、マイクロチップ３を図５において時計回りに９０°回転させ、その位置（第２の位置）で停止させる。次に、回転軸ＡＸ１を中心にして、マイクロチップ３を回転させる。

【0041】

試薬反応部３３は、成分分離部３２の各個別分離部と繋がる複数の個別反応部を有する。具体的には、試薬反応部３３は、上記個別反応部として、第１反応部３３１、第２反応部３３２および第３反応部３３３を有する。第１反応部３３１、第２反応部３３２および第３反応部３３３は、それぞれ、第１分離部３２１、第２分離部３２２および第３分離部３２３と繋がる。第１反応部３３１、第２反応部３３２および第３反応部３３３は、それぞれ、上記の担持体３３０を有する。

【0042】

図６は、担持体３３０の概略の構成を示す断面図である。担持体３３０は、展開層３３０ａと、光遮蔽層３３０ｂと、反応層３３０ｃと、支持層３３０ｄと、を下方から上方に向かってこの順で積層して構成される。展開層３３０ａ、光遮蔽層３３０ｂ、反応層３３０ｃおよび支持層３３０ｄは、いずれも多孔性シートで形成される。多孔性シートとしては、例えば、不織布などの繊維質多孔性シート、樹脂シートなどの非繊維質多孔性シートを用いることができる。樹脂シートを構成する樹脂としては、例えばセルロースエステル系樹脂を用いることができる。

【0043】

担持体３３０において、上記した試薬は、反応層３３０ｃで保持される。試薬は、酵素を含む乾式試薬である。光遮蔽層３３０ｂは、二酸化チタン等の光遮蔽性微粒子を含む。展開層３３０ａ、光遮蔽層３３０ｂおよび反応層３３０ｃは、支持層３３０ｄによって平らに支持される。展開層３３０ａは、界面活性剤を含んでいてもよい。

【0044】

成分分離部３２の第１分離部３２１で遠心分離されて試薬反応部３３の第１反応部３３１に導入された成分（血漿）は、担持体３３０の展開層３３０ａに導入され、担持体３３０の厚み方向（各層の積層方向）とは垂直な方向に拡散、展開される。そして、上記成分は、毛細管現象により、展開層３３０ａを上方に進行し、光遮蔽層３３０ｂを介して反応層３３０ｃに浸透する。反応層３３０ｃでは、上記成分の一部（特定成分）と試薬との酵素反応により反応物（例えば青色色素）が生成される。

【0045】

図７は、第１反応部３３１での反応例を模式的に示している。図中のＣＨＥ（コレステロールエステラーゼ）、ＣＯＤ（コレステロールオキシダーゼ）およびＰＯＤ（ペルオキシダーゼ）がそれぞれ酵素を示しており、それらの酵素による反応が酵素反応である。

【0046】

成分分離部３２の第２分離部３２２で遠心分離されて試薬反応部３３の第２反応部３３２に導入された成分（血漿）も同様に、第２反応部３３２の担持体３３０の展開層３３０ａで展開されるとともに、毛細管現象により光遮蔽層３３０ｂを介して反応層３３０ｃに浸透する。反応層３３０ｃでは、上記成分の一部（特定成分）と試薬との酵素反応により反応物（例えば青色色素）が生成される。

【0047】

図８は、第２反応部３３２での反応例を模式的に示している。図中のＣＨＥ、ＣＯＤおよびＰＯＤがそれぞれ酵素を示しており、それらの酵素による反応が酵素反応である。

【0048】

成分分離部３２の第３分離部３２３で遠心分離されて試薬反応部３３の第３反応部３３３に導入された成分（血漿）も同様に、第３反応部３３３の担持体３３０の展開層３３０ａで展開されるとともに、毛細管現象により光遮蔽層３３０ｂを介して反応層３３０ｃに浸透する。反応層３３０ｃでは、上記成分の一部（特定成分）と試薬との酵素反応により反応物（例えば青色色素）が生成される。

【0049】

図９は、第３反応部３３３での反応例を模式的に示している。図中のＬＰＬ（リポプロテインリパーゼ）、ＧＫ（グリセロールキナーゼ）、ＧＰＯ（グリセロール－３－リン酸オキシダーゼ）およびＰＯＤがそれぞれ酵素を示しており、それらの酵素による反応が酵素反応である。

【0050】

光学検知部１３の発光部１３１から第１反応部３３１に向かう光は、第１反応部３３１の担持体３３０の支持層３３０ｄを透過して反応層３３０ｃに入射する。反応層３３０ｃで反射された光を受光部１３２で受光することにより、受光量に応じた検出結果を得ることができる。具体的には、第１反応部３３１の反応層３３０ｃでの反応によって生じた青色色素の濃度を検出することができる。そして、上記青色色素の濃度に基づき、血漿中のＨＤＬ（高比重リポタンパク）－コレステロール濃度を検出することができる。

【0051】

同様に、光学検知部１３の発光部１３１から第２反応部３３２に向かう光は、第２反応部３３２の担持体３３０の支持層３３０ｄを透過して反応層３３０ｃに入射する。反応層３３０ｃで反射された光を受光部１３２で受光することにより、第２反応部３３２の反応層３３０ｃでの反応によって生じた青色色素の濃度を検出することができ、上記濃度に基づいて、血漿中の総コレステロール濃度を検出することができる。

【0052】

さらに、光学検知部１３の発光部１３１から第３反応部３３３に向かう光は、第３反応部３３３の担持体３３０の支持層３３０ｄを透過して反応層３３０ｃに入射する。反応層３３０ｃで反射された光を受光部１３２で受光することにより、第３反応部３３３の反応層３３０ｃでの反応によって生じた青色色素の濃度を検出することができ、上記濃度に基づいて、血漿中の中性脂肪濃度を検出することができる。

【0053】

このように、血漿中の３つの特定成分の濃度を同時に検出することにより、被験者の脂質代謝を検査することができる。

【0054】

＜廃液収容部＞
次に、図５で示した廃液収容部３４の詳細について説明する。廃液収容部３４の検体廃液部３４０は、成分分離部３２（特に第３分離部３２３）と繋がり、Ｄ１方向において、成分分離部３２の下流側に位置する。検体廃液部３４０には、Ｄ１方向の遠心力により、第３分離部３２３から溢れ出た検体が導入され、収容される。

【0055】

第１廃液部３４１は、試薬反応部３３の第１反応部３３１と繋がり、Ｄ２方向において、第１反応部３３１の下流側に位置する。第１廃液部３４１には、Ｄ２方向の遠心力により、第１反応部３３１をＤ２方向に通過した検体の成分が導入され、収容される。

【0056】

第２廃液部３４２は、試薬反応部３３の第２反応部３３２と繋がり、Ｄ２方向において、第２反応部３３２の下流側に位置する。第２廃液部３４２には、Ｄ２方向の遠心力により、第２反応部３３２をＤ２方向に通過した検体の成分が導入され、収容される。

【0057】

第３廃液部３４３は、試薬反応部３３の第３反応部３３３と繋がり、Ｄ２方向において、第３反応部３３３の下流側に位置する。第３廃液部３４３には、Ｄ２方向の遠心力により、第３反応部３３３をＤ２方向に通過した検体の成分が導入され、収容される。

【0058】

〔４．検体検査方法〕
図１０は、本実施形態の検体検査装置１によって実現される検体検査方法における各工程の流れを示すフローチャートである。まず、ユーザ（医師、臨床検査技師など）は、マイクロチップ３の容器収容部３ａに検体容器４を差し込み、セットする（Ｓ１）。これにより、検体容器４内の検体は、マイクロチップ３の検体導入部３１に導入される。次に、制御部５０の制御により、回転機構２０は、回転軸ＡＸ２を中心にしてマイクロチップ３を回転させ、マイクロチップ３を第１の位置（図４で示した位置）で停止させる（Ｓ２）。

【0059】

続いて、回転機構２０は、マイクロチップ３を、回転軸ＡＸ１を中心に回転させて、マイクロチップ３にＤ１方向の遠心力を生じさせる。これにより、検体導入部３１に導入された検体を成分分離部３２（第１分離部３２１、第２分離部３２２、第３分離部３２３）に供給するとともに、成分分離部３２にて、上記検体に含まれる成分を遠心分離する（Ｓ３：遠心分離工程）。なお、Ｓ３では、遠心分離とともに、成分分離部３２にて所定量の計量も行われる。所定量以外の検体は、Ｄ１方向の遠心力により、廃液収容部３４に供給される。

【0060】

次に、回転機構２０は、回転軸ＡＸ２を中心にマイクロチップ３を回転させ、上記した第２の位置で停止させる。つまり、回転機構２０は、図５に示すマイクロチップ３の位置から回転軸ＡＸ２を中心にして時計回りに９０°回転させた位置でマイクロチップ３を停止させる（Ｓ４）。その後、回転機構２０は、回転軸ＡＸ１を中心にマイクロチップ３を回転させて、マイクロチップ３にＤ２方向の遠心力を生じさせる。これにより、Ｓ３の遠心分離工程で分離された成分を、試薬を担持した担持体３３０を有する試薬反応部３３（第１反応部３３１、第２反応部３３２および第３反応部３３３）に導入する（Ｓ５：導入工程）。試薬反応部３３では、導入された成分の一部（特定成分）と試薬とが酵素反応を起こし、反応物（例えば青色色素）が生成される（Ｓ６）。

【0061】

その後、光学検知部１３は、上記試薬反応部３３に光を照射して反射光を受光することにより、上記反応物の濃度（色）を検出する（Ｓ７；検出工程）。Ｓ７での検出結果に基づき、特定成分の定量を行うことができる。

【0062】

〔５．効果〕
以上のように、本実施形態のマイクロチップ３の成分分離部３２は、マイクロチップ３に第１方向（例えばＤ１方向）の遠心力が生じたときに、第１方向の遠心力により、検体導入部３１に導入された検体に含まれる成分を分離する。また、試薬反応部３３は、成分分離部３２から担持体３３０に導入される成分の一部（特定成分）を試薬と反応させる。このとき、成分分離部３２で分離された上記成分は、マイクロチップ３に第１方向とは異なる第２方向（例えばＤ２方向）の遠心力が生じたときに、第２方向の遠心力によって成分分離部３２から担持体３３０に導入される。

【0063】

上記構成のマイクロチップ３を用いることにより、マイクロチップ３に生じる遠心力の方向（第１方向、第２方向）を適切に制御して、検体導入部３１に導入された検体を成分分離部３２に導入して成分を分離したり、分離した成分を試薬反応部３３の担持体３３０に到達させて、その成分の一部（特定成分）を試薬と反応させることができる。これにより、試薬反応部３３で生成された反応物（例えば青色色素）の色を（光学検知部１３で）光学的に検出して、特定成分の定量を行うことができる。なお、上記遠心力の方向は、検体検査装置１の回転機構２０を制御することによって容易に制御することができる。

【0064】

また、マイクロチップ３を用いることにより、マイクロチップ３に生じる遠心力の方向および大きさを制御して、成分分離部３２で分離された成分を試薬反応部３３の担持体３３０に導入する速度（分注速度）および導入する位置（分注位置）を、成分分離部３２から試薬反応部３３への成分の導入（分注）ごとに調整して揃えることができる。これにより、分注ごとの特定成分と試薬との反応時間のばらつきを低減することができる。その結果、特定成分の測定結果の再現性を良好にすることができる。つまり、同じ特定成分の量に対して、（ほぼ）同じ定量結果を得ることができる。なお、上記遠心力の大きさは、検体検査装置１の回転機構２０によるマイクロチップ３の回転速度を制御することによって容易に制御することができる。

【0065】

成分分離部３２の複数の個別分離部としての第１分離部３２１、第２分離部３２２および第３分離部３２３のそれぞれは、第１方向の遠心力により、検体導入部３１に導入された検体に含まれる成分を分離するとともに計量する。

【0066】

この構成では、マイクロチップ３に生じる第１方向の遠心力により、検体に含まれる成分の分離および計量を、複数の個別分離部で、つまり、複数箇所で同時に行うことができる。

【0067】

試薬反応部３３の複数の個別反応部としての第１反応部３３１、第２反応部３３２および第３反応部３３３のそれぞれは、第２方向の遠心力によって個別分離部（第１分離部３２１、第２分離部３２２、第３分離部３２３）から担持体３３０に導入される成分の一部を、担持体３３０で担持された試薬と反応させる。

【0068】

この構成では、試薬反応部３３の複数の個別反応部、つまり、第１反応部３３１、第２反応部３３２および第３反応部３３３で得られる反応物（例えば青色色素）に基づいて、異なる特定成分についての定量を同時に行うことができる。

【0069】

試薬反応部３３の担持体３３０は、図６で示したように、展開層３３０ａと、反応層３３０ｃと、を含む。展開層３３０ａは、成分分離部３２から導入された成分を拡散して展開する。反応層３３０ｃは、展開層３３０ａよりも上方に位置し、試薬を保持する。反応層３３０ｃには、展開層３３０ａで展開された成分が浸透する。

【0070】

上記の担持体３３０の構成では、展開層３３０ａで展開された成分が反応層３３０ｃに浸透し、成分の一部（特定成分）と試薬とが反応層３３０ｃで反応する。したがって、担持体３３０に対して反応層３３０ｃ側から、つまり、マイクロチップ３の上方から光を照射し、反応層３３０ｃで反射して得られる光を受光することにより、特定成分の定量を行うことができる。また、反応層３３０ｃが展開層３３０ａよりも上方に位置する構成であっても、展開層３３０ａで展開された成分が反応層３３０ｃに浸透するため、反応層３３０ｃで試薬と特定成分とを確実に反応させることができる。なお、反応層３３０ｃへの成分の浸透は、本実施形態のように、担持体３３０の各層を多孔性シートで構成して毛細管現象を利用することにより、容易に実現することができる。

【0071】

担持体３３０は、光遮蔽層３３０ｂを含む。光遮蔽層３３０ｂは、展開層３３０ａと反応層３３０ｃとの間に位置する。

【0072】

担持体３３０に対して反応層３３０ｃ側から光を照射する場合において、反応層３３０ｃに入射した光の一部が反応層３３０ｃを透過しても、光遮蔽層３３０ｂで遮蔽される。これにより、反応層３３０ｃを透過した光が展開層３３０ａに入射すること、および展開層３３０ａで反射することを低減することができる。反応層３３０ｃを透過した光が展開層３３０ａで反射され、反応層３３０ｃで反射した光と混ざると、特定成分の測定（定量）を正確に行うことが困難となる。上記のように展開層３３０ａに対する光の入射および反射を低減することにより、特定成分の定量を正確に行うことが可能となる。

【0073】

担持体３３０が担持する試薬は、（反応層３３０ｃを構成する多孔性シートにおいて乾燥状態で担持される）乾式試薬である。これにより、担持体３３０の反応層３３０ｃで試薬を保持しつつ、展開層３３０ａで展開された成分を反応層３３０ｃに浸透させて、反応層３３０ｃで特定成分と試薬とを反応させる構成を実現することが確実に可能となる。

【0074】

担持体３３０が担持する試薬は、酵素を含む。これにより、酵素反応によって生成される反応物の色に基づいて特定成分の定量が可能なマイクロチップ３を実現することができる。

【0075】

マイクロチップ３の流体回路３０の廃液収容部３４は、第１方向において、成分分離部３２の下流側に位置するとともに、第２方向において、試薬反応部３３の下流側に位置する。

【0076】

第１方向の遠心力により、成分分離部３２から溢れる検体（所定量を超えた検体）を下流側の廃液収容部３４に導くとともに、第２方向の遠心力により、成分分離部３２から供給されて試薬反応部３３（担持体３３０）を第２方向に通過した成分を、下流側の廃液収容部３４に導いて、廃液収容部３４でまとめて収容することができる。したがって、特定成分の定量後は、マイクロチップ３自体を廃棄することで清潔な廃棄を行うことができる。よって、廃液を清潔化する特別な処理を行う必要がなく、また、廃棄（廃液の清潔化）にあたって特別な知識が要求されることもない。

【0077】

本実施形態の検体検査装置１は、マイクロチップ３を回転させる回転機構２０と、マイクロチップ３の試薬反応部３３に光を照射し、反射光を受光する光学検知部１３と、を備える。

【0078】

この構成では、試薬反応部３３で生成された反応物の色を光学検知部１３によって検知することができる。これにより、光学検知部１３での検知結果に基づいて、特定成分の定量を行うことができる。

【0079】

また、検体検査装置１は、反応物の吸光度を測定する測定部５（図１参照）をさらに備える。異なる測定系である光学検知部１３と測定部５とを同じ装置に備えることにより、例えば温度調節などを同じ条件で制御することができる。その結果、再現性よく測定を行うことができる。

【0080】

回転機構２０は、回転軸ＡＸ１（第１軸）を中心にマイクロチップ３を回転させることにより、マイクロチップ３に第１方向の遠心力を生じさせる一方、回転軸ＡＸ１とは異なる位置にある回転軸ＡＸ２（第２軸）を中心にマイクロチップ３を回転させて停止させた後、回転軸ＡＸ１を中心にマイクロチップ３を回転させることにより、マイクロチップ３に第２方向の遠心力を生じさせる。

【0081】

このように回転機構２０を制御することにより、マイクロチップ３に第１方向の遠心力を生じさせて、マイクロチップ３の成分分離部３２にて検体から成分を分離させることができる。また、マイクロチップ３に第２方向の遠心力を生じさせて、成分分離部３２にて分離された成分を試薬反応部３３に導入し、試薬反応部３３にて特定成分と試薬とを反応させることができる。

【0082】

本実施形態の検体検査装置１は、筐体２と、ヒータ１２と、を備える。筐体２は、マイクロチップ３を収容するとともに、光学検知部１３を支持する。ヒータ１２は、筐体２内を一定温度に調整する温度調整部である。

【0083】

筐体２内の温度がヒータ１２によって調整されるため、外気温の影響を受けずに、筐体２内のマイクロチップ３に導入された検体に含まれる特定成分の定量を正確に行うことができる。特に、酵素反応は温度依存性があるため、ヒータ１２により筐体２内を一定温度に維持することにより、酵素反応に基づく特定成分の定量を安定して行うことができる。

【0084】

また、本実施形態の検体検査方法は、遠心分離工程（Ｓ３）と、導入工程（Ｓ５）と、検出工程（Ｓ７）と、を有する。遠心分離工程では、流体回路３０を内部に有するマイクロチップ３を、第１軸（回転軸ＡＸ１）を中心に回転させて、マイクロチップ３に第１方向（Ｄ１方向）の遠心力を生じさせることにより、マイクロチップ３に導入された検体に含まれる成分を遠心分離する。導入工程では、第１軸とは異なる位置にある第２軸（回転軸ＡＸ２）を中心にマイクロチップ３を回転させて停止させた後、第１軸を中心にマイクロチップ３を回転させて、マイクロチップ３に第２方向（Ｄ２方向）の遠心力を生じさせることにより、遠心分離工程で分離された成分を、試薬を担持した担持体３３０を有する試薬反応部３３に導入する。検出工程では、試薬反応部３３に導入された成分の一部と試薬との反応物の濃度を検出する。

【0085】

このような検体検査方法により、検出工程での検出結果に基づいて、特定成分の定量を行うことができる。しかも、導入工程において、マイクロチップ３に生じる遠心力の方向および大きさを制御することにより、成分分離部３２から試薬反応部３３への成分の導入（分注）ごとに、分注速度および分注位置を調整して揃えることができる。これにより、分注ごとの特定成分と試薬との反応時間のばらつきを低減することができる。その結果、特定成分の定量結果の再現性を良好にすることができる。

【0086】

〔６．その他〕
検体検査装置１の回転機構２０は、検体の検査項目（試薬の種類）に応じて、マイクロチップ３に生じさせる遠心方向およびマイクロチップ３の回転速度を変化させてもよい。この場合、検体の検査項目に応じて、分注速度および分注位置を変化させることができるため、検査項目ごとに、成分分離部３２で分離された成分を、試薬反応部３３の担持体３３０に確実に浸透させることができる。

【0087】

本実施形態では、検体検査装置１は、回転テーブル６上に、第１ステージ８および第２ステージ９の２つのステージを設ける構成について説明したが、マイクロチップ３が載置されるステージは、３つ以上設けられてもよい。

【0088】

マイクロチップ３内を流れる検体（成分）の流量は、装置側およびチップ側の少なくとも一方で制御することができる。装置側では、例えば回転機構２０による遠心方向およびマイクロチップ３の回転速度を制御することにより、マイクロチップ３内を流れる検体の流量を制御することができる。チップ側では、例えば流体回路３０を構成するマイクロ流路の幅および長さを適切に設定することにより、マイクロチップ３内を流れる検体の流量を制御することができる。

【0089】

本実施形態では、脂質代謝の検査に用いる、特定の酵素反応を示す試薬を含む担持体３３０を例示したが、担持体３３０は、他の酵素反応を示す試薬を担持してもよい。

【0090】

本実施形態では、検体検査装置１による測定項目として、脂質代謝に関する測定項目を挙げたが、これに限られない。例えば、肝機能に関して、ＧＧＴ（γ－ＧＴ）、ＡＬＴ、ＡＳＴ、ＡＬＰ（アルカリフォスファターゼ）、Ｔ－Ｂｉｌ（総ビルビリン）などを測定項目としてもよい。また、腎機能に関して、Ｃｒｅ（クレアチニン）、ＵＡ（尿酸）などを測定項目としてもよい。さらに、血中蛋白に関して、ＴＰ（総タンパク）、ＡＬＢ（アルブミン）などを測定項目としてもよい。

【0091】

また、上記の複数の測定項目のうちのいくつかを、１つのチップで測定できるようにマイクロチップ３を構成してもよい。例えば、ＧＧＴ、ＡＬＴ、ＡＳＴを１つのチップで測定できるようにマイクロチップ３を構成する、または、ＧＧＴ、ＡＳＴ、ＡＬＰを１つのチップで測定できるようにマイクロチップ３を構成することにより、１つのチップで肝機能を検査することができる。

【0092】

また、Ｃｒｅ、ＵＡを１つのチップで測定するとともに、吸光度測定によってＣｙｓＣを測定することにより、腎機能を検査することができる。さらに、ＴＰ、ＡＬＢを１つのチップで測定するととともに、吸光度測定によってＣＲＰを測定することにより、血中蛋白に関する検査を行うことができる。

【0093】

本実施形態で説明した担持体は、例えばイオン結合、共有結合、配位結合、水素結合、分子間力による結合、金属結合等によって試薬を担持するものであればよい。このような担持体としては、担体に用いられるような活性炭、チタニア、アルミナ、シリカの他、生物膜ろ材として用いられるアンスラサイト、粒状セラミックス、ポリエチレン、ポリウレタン、その他、種々のクロマトグラフィーに用いられるカラムや、金属触媒等を利用したものであってもよい。これらの担持体は、膜質体の他、多孔質体、粒状体、ゲル状体など、反応効率を考慮した形状とすることができる。

【0094】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で拡張または変更して実施することができる。

【産業上の利用可能性】

【0095】

本発明のマイクロチップは、例えば検体を検査する検体検査装置に利用可能である。

【符号の説明】

【0096】

１ 検体検査装置
２ 筐体
３ マイクロチップ
５ 測定部
１２ ヒータ（温度調整部）
１３ 光学検知部
２０ 回転機構
３０ 流体回路
３１ 検体導入部
３２ 成分分離部
３２１ 第１分離部（個別分離部）
３２２ 第２分離部（個別分離部）
３２３ 第３分離部（個別分離部）
３３ 試薬反応部
３３０ 担持体
３３０ａ 展開層
３３０ｂ 光遮蔽層
３３０ｃ 反応層
３３１ 第１反応部（個別反応部）
３３２ 第２反応部（個別反応部）
３３３ 第３反応部（個別反応部）
３４ 廃液収容部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】