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公開番号2025162416
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-27
出願番号2024065708
出願日2024-04-15
発明の名称分析デバイス及び分析方法
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01N 27/28 20060101AFI20251020BHJP(測定;試験)
要約【課題】複数の種類のイオン濃度を同時測定する近接した複数の作用電極をもつマイクロ流路デバイスにおいて、互いのイオン濃度測定に干渉しない分析デバイスを提供する。
【解決手段】基材上に設けられた参照電極を有する第1の流路領域を有し、第1の流路領域内あるいは第1の流路領域外に、基材上に設けられた第1の作用電極部を有し、第1の流路領域外に、基材上に設けられた第2の作用電極部を有し、第1の作用電極部には、第1作用電極が存在し、第2の作用電極部には、第2作用電極が存在し、第1の作用電極部と第2の作用電極部とを隔てる規制部材を有し、規制部材は、分析対象である検体が浸透しない部材であって、かつ、検体を分断しない高さである、分析デバイス。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基材の内部あるいは上に設けられた疎水性の流路壁で囲まれた親水性あるいは多孔質の流路領域を有する分析デバイスであって、
前記基材上に設けられた参照電極を有する第１の流路領域を有し、
前記第１の流路領域内あるいは前記第１の流路領域外に、前記基材上に設けられた第１の作用電極部を有し、
前記第１の流路領域外に、前記基材上に設けられた第２の作用電極部を有し、
前記第１の作用電極部には、第１作用電極が存在し、
前記第２の作用電極部には、第２作用電極が存在し、
前記第１の作用電極部と前記第２の作用電極部とを隔てる規制部材を有し、
前記規制部材は、分析対象である検体が浸透しない部材であって、かつ、前記検体を分断しない高さである、分析デバイス。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
第２の流路領域を有し、
（ｉ）前記第１の流路領域内に前記第１の作用電極部を有する場合には、前記第２の流路領域が前記第２の作用電極部を有し、
前記第１の流路領域と前記第２の流路領域は互いに前記流路壁で隔てられており、
（ｉｉ）前記第１の流路領域外に前記第１の作用電極部を有する場合には、前記第２の流路領域を複数有し、
前記複数の第２の流路領域が前記第１の作用電極部及び前記第２の作用電極部をそれぞれ有し、
前記第１の流路領域と前記第２の流路領域は互いに前記流路壁で隔てられ、
前記複数の第２の流路領域は互いに前記流路壁で隔てられている、
請求項１に記載の分析デバイス。
【請求項３】
前記第１の流路領域の少なくとも一部、前記第１の作用電極部の少なくとも一部、前記第２の作用電極部の少なくとも一部、及び前記規制部材の少なくとも一部が、直径がＬである円の範囲内に存在するように配置され、前記Ｌは導入される前記検体の液滴の直径以下の大きさである、請求項１又は２に記載の分析デバイス。
【請求項４】
前記第１の流路領域の少なくとも一部、前記第１の作用電極部の少なくとも一部、前記第２の作用電極部の少なくとも一部、及び前記規制部材の少なくとも一部を含む前記Ｌを直径とする円を含む領域を、測定時に前記検体を導入するための、測定時導入部とする請求項３に記載の分析デバイス。
【請求項５】
前記規制部材に隣接する前記第１の作用電極部と前記第２の作用電極部の沿面距離をＳとしたとき、
Ｓが、測定時に、前記規制部材に隣接する前記第１の作用電極部と前記第２の作用電極部のそれぞれの近傍に発生する濃度分布の存在する層の厚み以上である、請求項１又は２に記載の分析デバイス。
【請求項６】
前記沿面距離Ｓが５３２μｍ以上となる請求項５に記載の分析デバイス。
【請求項７】
前記規制部材の高さが、導入される前記検体の液滴の高さ以下である請求項１又は２に記載の分析デバイス。
【請求項８】
前記規制部材の高さが３．５７ｍｍ以下となる請求項１又は２に記載の分析デバイス。
【請求項９】
分析デバイスを用いて、検体の電解質濃度測定を行う分析方法であって、
前記分析デバイスが、
基材の内部あるいは上に設けられた疎水性の流路壁で囲まれた親水性あるいは多孔質の流路領域を有し、
前記基材上に設けられた参照電極を有する第１の流路領域を有し、
前記第１の流路領域内あるいは前記第１の流路領域外に、前記基材上に設けられた第１の作用電極部を有し、
前記第１の流路領域外に、前記基材上に設けられた第２の作用電極部を有し、
前記第１の作用電極部には、第１作用電極が存在し、
前記第２の作用電極部には、第２作用電極が存在し、
前記第１の作用電極部と前記第２の作用電極部とを隔てる規制部材を有し、
前記規制部材は、前記検体が浸透しない部材であって、かつ、前記検体を分断しない高さであり、
前記第１の作用電極部と前記第２の作用電極部と前記規制部材とに同時に接触する位置に前記検体が供給される、ことを特徴とする分析方法。
【請求項１０】
前記規制部材は、前記第１の作用電極部において測定する第１選択イオンと、前記第２の作用電極部において測定する第２選択イオンとが、混じらないように、前記第１の作用電極部と前記第２の作用電極部とを隔てる部材である、請求項９に記載の分析方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材の内部あるいは上に設けられた疎水性の流路壁で囲まれた親水性あるいは多孔質の流路領域を形成した分析デバイス及び分析デバイスを用いた分析方法に関するものである。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロサイズの微細流路を利用して、生化学における分析を１つのチップ内で効率的に行うことができるマイクロ分析チップが、幅広い分野で注目されている。具体的には、生化学の研究はもとより医療、創薬、ヘルスケア、環境、食品等の各分野において注目されている。
【０００３】
１９９０年代前半にフォトリソグラフィ法や金型等を用いてガラスやシリコン上にミクロンサイズの微細流路を形成し、サンプルの前処理、攪拌、混合、反応、検出を１チップ上で行うマイクロ分析チップが開発された。その結果、検査システムの小型化や迅速分析、及び検体や廃液の低減を実現した。
【０００４】
電気化学分析は分析対象となる検体に浸漬した電極間の電位を測定するものであり、医療や環境の分野において広く使用されている。従来、電気化学分析では高度な機器を使用し、技術者によって行われていたため、測定を行うフィールドやリソースがある程度制限されていた。そこで、医療設備の整っていない途上国や僻地及び災害現場での医療活動や、感染症の広がりを水際で食い止めなければならない空港等での使用のため、安価で取り扱いが容易であり、使い捨て可能な電気化学分析用マイクロ分析チップに対するニーズが存在する。
【０００５】
溶液内の電解質イオンの定量化等、電気化学分析においては定電位を維持することが可能な安定した参照電極を必要とする。従来のガラス体参照電極は高価であり、また内部液を必要とするため、小型化することができなかった。また、保存時にはイオンの濃縮溶液内での保存を必要とする等、取扱が容易ではなかった。
【０００６】
特許文献１では、多孔質基材を用いた電位差測定が可能なマイクロ分析チップを含むシステムが提案されており、低コストかつ取り扱いが容易で廃棄性の高い電気化学測定を可能にしている。このマイクロ分析チップでは、多孔質基材上に１つ以上の作用電極と１つの参照電極を含む。このようなマイクロ分析チップでは、測定時には両電極を流体によって電気的に導通する必要がある。特許文献１には、測定時に参照電極において安定した電位を得るため、ＫＣｌの高濃度水溶液を参照溶液とし、参照電極を含む参照領域へと分注することが記載されている。
【０００７】
また、非特許文献１ではＮａイオン濃度及びＫイオン濃度を測定する濾紙ベースの分析デバイスについて提案されている。この分析デバイスは検体を導入するための導入部を持ち、導入された検体が導入部から作用電極及び参照電極それぞれの領域へと浸透する構成となっている。さらに、非特許文献１では参照電極における電位の安定性を得るため、ＫＣｌイオン結晶を参照電極上に堆積させたデバイスが提案されている。測定時にＫＣｌが検体へ溶解することで参照電極領域のＣｌイオンを高濃度に保持し、安定した参照電極の電位を得ることができる。
【０００８】
また、特許文献２では、イオン濃度測定デバイスにおいて、十分なイオン選択性を得るために、検体導入部を作用電極部に設けたデバイスの提案を行っている。検体と作用電極部におけるイオン選択膜との接触面積及びイオン選択膜と反応する検体の量を十分に確保することができ、電解質濃度の測定感度とイオン選択性に優れたマイクロ分析チップを提供することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
米国特許出願公開第２０１６／０３３４３８号
特開2023-048923号公報
【非特許文献】
【００１０】
Nipapan Ruecha, Orawon Chailapakul, Koji Suzuki and Daniel Citterio『Fully Inkjet-Printed Paper-Based Potentiometric Ion-Sensing Devices』Analytical chemistry August 29, 2017 Published, 89, pp.10608-10616
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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