(57)【要約】【課題】専門的な知識を有さない作業員でも保守管理可能であり、培養液中の各イオンの濃度を迅速かつ簡便に分析することができ、さらに、水中や土壌中などにおけるイオン濃度の分析にも汎用的に用いることのできる、新規のイオン濃度分析装置を提供する。【解決手段】試料をサンプリングするサンプリングユニット10と、サンプリングユニット10によりサンプリングされた試料を希釈する希釈ユニット20と、希釈ユニット20により希釈された試料に含まれるイオンの濃度を測定する測定ユニット30とを備え、測定ユニット30は、電気泳動チップ31を備えた。【選択図】図２
2016148624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料をサンプリングするサンプリングユニットと、このサンプリングユニットによりサンプリングされた試料を希釈する希釈ユニットと、この希釈ユニットにより希釈された試料に含まれるイオンの濃度を測定する測定ユニットとを備え、前記測定ユニットは、電気泳動チップを備えたことを特徴とするイオン濃度分析装置。
【請求項２】
前記電気泳動チップは、試料導入口と、試料排出口と、前記試料導入口と前記試料排出口とを結ぶ第一のキャピラリー流路と、緩衝液導入口と、緩衝液排出口と、前記緩衝液導入口と前記緩衝液排出口とを結ぶとともに前記第一のキャピラリー流路と交差して連通する第二のキャピラリー流路とを備え、前記試料導入口には第一の電源に接続された電極が配置され、前記緩衝液導入口には第二の電源に接続された電極が配置され、前記試料排出口には第一のスイッチを介して前記第一の電源に接続されるとともに第三のスイッチを介して接地された電極が配置され、前記緩衝液排出口には第二のスイッチを介して前記第一の電源に接続されるとともに第四のスイッチを介して接地された電極が配置されたことを特徴とする請求項１記載の培養液分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、施設園芸で用いられる培養液の濃度の管理のほか、水中や土壌中などにおけるイオン濃度の分析に用いられるイオン濃度分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現状の大型施設園芸では培養液は「掛け流し方式」で管理されており、供給量の約４０％は排液として系外へ排出されるため周辺環境への負荷や肥料・水道水コストの点で問題となっている。そのため、「循環型養液管理方式」の導入が必要とされている。「循環型養液管理方式」では培養液を循環し培養液の濃度を管理することで系外への培養液の排出はほとんど行われない。培養液の濃度は電気伝導度（ＥＣ）と水素イオン濃度（ｐＨ）を管理基準とし、濃縮培養液を追加することで培養液の濃度を制御している。ところが、作物のイオン吸収割合はイオンの種類によって異なっているため、各イオン濃度は時間とともに基準値から離れていくことになる。フリルアイス（レタスの一種）の場合、ＥＣとｐＨを保っても、Ｃａ２＋とＭｇ２＋は濃度が上昇し、逆にＮＯ３−とＫ＋は減少することが分かっている。イオンバランスが崩れることによって特定の塩濃度が上昇し塩ストレスから肥料の吸収が阻害される。
【０００３】
このため、成長が阻害される前に培養液の１／４〜１／２を廃棄し新しい培養液を追加することが行われている。交換の頻度は１〜２カ月に１回であり、施設規模が大きくなるほど交換時間や附帯作業時間が長くなる。また、必要なイオンが予め混合された濃縮培養液は、単一の塩から成る単肥に比べ割高であるため、減少したイオン成分のみを補給する方法に比べて生産コストが高くなる。さらに、培養液を周辺の河川等に排出する場合、硝酸性窒素等の排出基準は１００ｐｐｍであるのに対し、標準組成の硝酸性窒素濃度は２３３ｐｐｍであり、他の窒素成分も考慮すると、３倍以上に水で希釈する必要がある。今後施設園芸の普及拡大と大規模化に伴って、環境への負荷が増大し問題になる可能性が高い。
【０００４】
一方、減少したイオン成分のみを補給する方法を採用すれば、培養液の廃棄に伴う諸問題を解決することが可能であるが、その方法を採用するためには、培養液中の各イオンの濃度を分析することが前提となる。しかしながら、従来、培養液中の各イオンの濃度を迅速かつ簡便に分析することのできる方法や装置は知られていない。そして、例えば、汎用的なイオンクロマトグラフィーによる測定を行う場合には、専門知識を有する技術者が測定する必要があり、試薬を用いた吸光度による測定を行う場合には、フェノキシナトリウムなどの有毒物を試薬に使用するため、廃液の厳重な管理が必要であるといった問題があった。
【０００５】
なお、特許文献１には、近赤外線測定器を用いて養液の成分を分析することが開示されているが、近赤外線領域には水の吸収があるため、この方法で微量のイオン濃度を分析することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１９６６９３号公報
【特許文献２】米国特許第６，００１，２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、専門的な知識を有さない作業員でも保守管理可能であり、培養液中の各イオンの濃度を迅速かつ簡便に分析することができ、さらに、水中や土壌中などにおけるイオン濃度の分析にも汎用的に用いることのできる、新規のイオン濃度分析装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のイオン濃度分析装置は、試料液をサンプリングするサンプリングユニットと、このサンプリングユニットによりサンプリングされた試料を希釈する希釈ユニットと、この希釈ユニットにより希釈された試料に含まれるイオンの濃度を測定する測定ユニットとを備え、前記測定ユニットは、電気泳動チップを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、前記電気泳動チップは、試料導入口と、試料排出口と、前記試料導入口と前記試料排出口とを結ぶ第一のキャピラリー流路と、緩衝液導入口と、緩衝液排出口と、前記緩衝液導入口と前記緩衝液排出口とを結ぶとともに前記第一のキャピラリー流路と交差して連通する第二のキャピラリー流路とを備え、前記試料導入口には第一の電源に接続された電極が配置され、前記緩衝液導入口には第二の電源に接続された電極が配置され、前記試料排出口には第一のスイッチを介して前記第一の電源に接続されるとともに第三のスイッチを介して接地された電極が配置され、前記緩衝液排出口には第二のスイッチを介して前記第一の電源に接続されるとともに第四のスイッチを介して接地された電極が配置されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、試料をサンプリングするサンプリングユニットと、このサンプリングユニットによりサンプリングされた試料を希釈する希釈ユニットと、この希釈ユニットにより希釈された試料に含まれるイオンの濃度を測定する測定ユニットとを備え、前記測定ユニットは、電気泳動チップを備えたことにより、専門的な知識を有さない作業員でも保守管理可能であり、微小量の試料を用いて試料中の各イオンの濃度を迅速かつ簡便に分析することができる。
【００１１】
また、前記電気泳動チップは、試料導入口と、試料排出口と、前記試料導入口と前記試料排出口とを結ぶ第一のキャピラリー流路と、緩衝液導入口と、緩衝液排出口と、前記緩衝液導入口と前記緩衝液排出口とを結ぶとともに前記第一の流路と交差して連通する第二のキャピラリー流路とを備え、前記試料導入口には第一の電源に接続された電極が配置され、前記緩衝液導入口には第二の電源に接続された電極が配置され、前記試料排出口には第一のスイッチを介して前記第一の電源に接続されるとともに第三のスイッチを介して接地された電極が配置され、前記緩衝液排出口には第二のスイッチを介して前記第一の電源に接続されるとともに第四のスイッチを介して接地された電極が配置されたことにより、４つの電極に印可される電圧を２つの電源で制御することができ、電源に係るコストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１の培養液分析装置を使用した施設園芸の概要を示す模式図である。
【図２】実施例１の培養液分析装置の全体構成を示す模式図である。
【図３】実施例１の電気泳動チップの概要を示す模式図である。
【図４】実施例１の電気泳動チップの電気的構成を示す模式図である。
【図５】実施例１の電気泳動チップの電気的構成を示す模式図である。
【図６】培養液のイオンクロマトグラムである。
【図７】培養液のイオンクロマトグラムである。
【図８】実施例２の電気泳動チップの電気的動作を示す模式図である。
【図９】実施例２の電気泳動チップの電気的動作を示す模式図である。
【図１０】実施例２の電気泳動チップの電気的動作を示す模式図である。
【図１１】実施例２の電気泳動チップの電気的動作を示す模式図である。
【図１２】実施例２の電気泳動チップの電気的動作を示す模式図である。
【図１３】実施例２の電気泳動チップの電気的動作を示す模式図である。
【図１４】実施例２の電気泳動チップの電気的動作を示す模式図である。
【図１５】実施例２の電気泳動チップの電気的動作を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のイオン濃度析装置の実施形態について、施設園芸に用いられる培養液分析装置を例にとって説明する。
【実施例１】
【００１４】
本実施例の培養液分析装置を使用した施設園芸の概要を表した図１において、１はイオン濃度分析装置としての培養液分析装置であり、植物栽培棚101で栽培される植物102に供給される培養液103を試料としてサンプリングするように構成されている。具体的には、植物培養棚101の外部には、循環管104と、この循環管104の途中に設けられた循環ポンプ105が配置されており、培養液103は、循環管104と循環ポンプ105により、循環するようになっている。そして、循環管104から分岐して設けられたサンプリング管106から、培養液分析装置１に培養液がサンプリングされるようになっている。
【００１５】
培養液分析装置１には、分析信号線107を介して解析制御装置108が接続しており、培養液分析装置１により分析された培養液中の各イオンの濃度データは、分析信号線107を介して解析制御装置108に伝送されるようになっている。
【００１６】
一方、循環管104には、複数の薬液供給ポンプ109を介して複数の薬液タンク110が接続している。また、複数の薬液供給ポンプ109には、それぞれ制御信号線111を介して解析制御装置108が接続している。そして、解析制御装置108は、培養液分析装置１により分析された培養液中の各イオンの濃度データをもとに不足している成分を自動的に解析し、不足している成分が収容された薬液タンク110が接続した薬液供給ポンプ109を動作させて、不足している成分を循環管104に自動的に供給するようになっている。
【００１７】
そして、以上の構成により、植物栽培棚101の培養液103中の各イオン濃度が一定に保たれるようになっている。
【００１８】
つぎに、培養液分析装置１の構成について詳細に説明する。
【００１９】
本実施例の培養液分析装置１の全体構成を示す図２において、10は、培養液をサンプリングするサンプリングユニット、20は、このサンプリングユニット10によりサンプリングされた培養液を希釈する希釈ユニット、30は、この希釈ユニット20により希釈された培養液に含まれるイオンの濃度を測定する測定ユニットである。これらのサンプリングユニット10、希釈ユニット20、測定ユニット30の動作は、制御装置40により自動的に制御されるようになっている。
【００２０】
サンプリングユニット10には、複数の植物栽培棚101からサンプリングされた培養液をそれぞれ一旦収容する複数の培養液容器11が設けられており、バルブ12の切り替えにより、つぎの希釈ユニット20に送られる培養液が選択されるようになっている。
【００２１】
希釈ユニット20には、サンプリングユニット10から受け入れた培養液中の異物を除去するためのフィルター21と、このフィルター21を通過した後の培養液を所定の倍数に希釈するための複数段の希釈器22と、この希釈器22に供給される希釈用の原水を収容する原水容器23が設けられている。希釈器22は、１〜５倍の希釈構造を複数組み合わせることで１〜５０００倍の任意の希釈を行うことができるよう、多段構造になっている。そして、希釈器22で希釈された培養液は、送液ポンプ24により、つぎの測定ユニット30に送られるようになっている。また、希釈器22と送液ポンプ24の間の経路から分岐して、バルブ25を介してエアフラッシングポンプ26が設けられている。
【００２２】
測定ユニット30は、キャピラリゾーン電気泳動装置により構成されている。そして、キャピラリゾーン電気泳動法に用いられる電気泳動チップを備えている。なお、キャピラリゾーン電気泳動装置の構成は公知であるので、その詳細な説明は省略する。
【００２３】
図３に、本実施例の電気泳動チップの概要を示す。31は、石英ガラス製の電気泳動チップであり、電気泳動チップ31は、試料導入口32と、試料排出口33と、試料導入口32と試料排出口33とを結ぶ第一のキャピラリー流路34が形成されている。また、緩衝液導入口35と、緩衝液排出口36と、緩衝液導入口35と緩衝液排出口36とを結ぶ第二のキャピラリー流路37が形成されている。そして、第一のキャピラリー流路34と第二のキャピラリー流路37は、相互に直角に交差して連通している。また、第二のキャピラリー流路37の終端である緩衝液排出口36の近傍において、第二のキャピラリー流路37には検出器38が設けられている。
【００２４】
なお、本発明における電気泳動チップは、キャピラリゾーン電気泳動法に用いられる公知のものと同様に、石英製に限らず、ガラス、ポリマー材料などの基板から構成されてもよく、さらに、一枚の基板から構成されても、複数の基板から形成されてもよい。また、電気泳動チップの大きさは特に制限されず、例えば、１０〜１００ｍｍの長さ、１０〜６０ｍｍの幅、０．３〜５ｍｍの厚さとすることができる。
【００２５】
本実施例の電気泳動チップの電気的構成を示す図４、５において、51は、第一の電源、52は、第二の電源である。試料導入口32には、第一の電源51に接続された電極が配置され、緩衝液導入口35には、第二の電源52に接続された電極が配置されている。また、試料排出口33には、第一のスイッチ53を介して第一の電源51に接続されるとともに、第三のスイッチ55を介して接地された電極が配置されている。さらに、緩衝液排出口36には、第二のスイッチ54を介して第一の電源51に接続されるとともに、第四のスイッチ56を介して接地された電極が配置されている。そして、これら第一及び第二の電源51，52、第一、第二、第三及び第四のスイッチ53，54，55，56は、制御装置40が制御するシーケンスによって動作され、電気泳動チップ31には所定の高電圧が印加されるようになっている。また、スイッチ53，54，55，56は、リレーを用いて開閉するように構成されている。
【００２６】
また、検出器38は、第二のキャピラリー流路37を流れる流体に接する一対の検出電極57を備え、検出電極57は、交流電源58と電流計59の直列回路と接続するとともに、検出電極57の両端の電圧は、電圧計60により検出されるようになっている。検出電極57には、白金薄膜が使用されている。また、本実施例において、第一及び第二のキャピラリー流路34，37は、直径５０μｍの管となっている。なお、キャピラリー流路の直径、或いは幅と高さは０．５ｍｍ以下であればよい。
【００２７】
つぎに、本実施例の培養液分析装置の動作について説明する。
【００２８】
サンプリングユニット10は、培養液の一部から測定に必要な量の培養液をサンプリングする。ここで、野菜の種類や育成段階の違いなどで区分けされた複数の水域で順次サンプリングを行うことができる。そして、図示しないポンプにより、培養液容器11から、バルブ12の切り替えにより選択された培養液が希釈ユニット20に送られる。なお、測定に必要な培養液の量は、数十μＬである。
【００２９】
希釈ユニット20では、植物の残渣や微生物による測定結果への影響を減らすため、サンプリングユニット10から受け入れた培養液中の異物がフィルター21により除去される。その後、培養液は希釈器22に送られる。希釈器22では、原水容器23から供給される原水により培養液が希釈される。このときの希釈率は、制御装置40により制御される。
【００３０】
ここで、培養液中において必要とされる各イオンの濃度範囲は、作物や天候、生育度合等によって大きく変動する。したがって、各イオンの濃度が測定ユニット30の最大測定濃度より低くかつ測定感度より高くなるよう希釈する必要がある。なお、希釈倍率は分析結果に影響を与えるので、精密な希釈が求められる。
【００３１】
表１に、典型的な培養液の分析項目と作物や栽培種によって増減される濃度の標準濃度及び上限と下限の例を示す。なお、上段は生育に必要な主要イオン、下段は代謝などに必要な必須元素イオンであり、作物や天候、生育度合等によって濃度範囲が上限から下限まで変化する。
【００３２】
【表１】
2016148624.tif 000003
【００３３】
希釈器22で希釈された培養液は、送液ポンプ24により、つぎの測定ユニット30に送られる。
【００３４】
測定ユニット30では、キャピラリゾーン電気泳動法により、各イオンの濃度が測定される。なお、キャピラリゾーン電気泳動法は、キャピラリーにＭＥＳ（2-Morpholinoethanesulfonic acid monohydrate）、ＴＲＩＳ（tris(hydroxymethyl)aminomethane）などの緩衝液を満たし、キャピラリーの一端へ試料を導入したのち、ただちにキャピラリーの両端に高電圧（1〜30kV)をかけることによって、試料中のイオンを分離する分析手法である。キャピラリーを十分細くすることで緩衝液がジュール熱によって対流することを抑制し、理論段数１０５オーダーのカラム効率をシンプルな構造で達成できる。本実施例における具体的な測定手順は、以下の通りである。
【００３５】
はじめに、試料導入口32、試料排出口33、第一のキャピラリー流路34、緩衝液導入口35、緩衝液排出口36、第二のキャピラリー流路37は、緩衝液で満たされている。緩衝液としては、ＭＥＳ／ＴＲＩＳ緩衝液が用いられる。
【００３６】
つぎに、試料導入口32に希釈された培養液の試料を圧入し、試料導入口32と試料排出口33の間に、図４に示すように高電圧（１〜３０ｋＶ）を掛け、試料を試料導入口32から試料排出口33に向かって第一のキャピラリー流路34に沿って導入する。なお、図４は、第一及び第四のスイッチ53，56を開、第二及び第三のスイッチ54，55を閉とし、第一の電源51から試料導入口32に１ｋＶの電圧を印可し、試料排出口33を接地する場合を示している。
【００３７】
そして、試料に含まれるイオンが第一のキャピラリー流路34と第二のキャピラリー流路37の交点に達したときに、緩衝液導入口35と緩衝液排出口36の間に、図５に示すように高電圧（１〜３０ｋＶ）を掛け、試料を緩衝液排出口36に向かって第二のキャピラリー流路37に沿って移動させる。なお、図５は、第一及び第四のスイッチ53，56を閉、第二及び第三のスイッチ54，55を開とし、第二の電源52から緩衝液導入口35に１ｋＶの電圧を印可し、緩衝液排出口36を接地する場合を示している。
【００３８】
分離されたイオンが検出器38に達したときに、その濃度が測定される。イオンの濃度の測定は、緩衝液と分離したイオンの電気伝導度の差を測定することによって行われる。
【００３９】
図６、図７に、実際に栽培で使われている培養液のイオンクロマトグラフィーによる測定結果を示す。図６は陽イオンであり、図７は陰イオンである。試料は50倍に希釈している。縦軸は、分析に用いた電気伝導度である。分離されたイオンは面積から定量分析を行う。イオン濃度範囲０．０１μｍｏｌ／Ｌから３００００μｍｏｌ／Ｌの広い濃度範囲のイオンを分析することが可能であり、電気泳動チップでも同様の分析が可能である。
【００４０】
そして、培養液分析装置１により分析された培養液中の各イオンの濃度データは、分析信号線107を介して解析制御装置108に伝送される。解析制御装置108は、培養液分析装置１により分析された培養液中の各イオンの濃度データをもとに不足している成分を自動的に解析し、不足している成分が収容された薬液タンク110が接続した薬液供給ポンプ109を動作させて、不足している成分を循環管104に自動的に供給する。これにより、植物栽培棚101の培養液103中の各イオン濃度は一定に保たれる。
【００４１】
以上のように、本実施例のイオン濃度分析装置としての培養液分析装置は、試料としての培養液をサンプリングするサンプリングユニット10と、このサンプリングユニット10によりサンプリングされた培養液を希釈する希釈ユニット20と、この希釈ユニット20により希釈された培養液に含まれるイオンの濃度を測定する測定ユニット30とを備え、前記測定ユニット30は、電気泳動チップ31を備えたことにより、専門的な知識を有さない作業員でも保守管理可能であり、微小量の試料を用いて培養液中の各イオンの濃度を迅速かつ簡便に分析することができる。
【００４２】
また、前記電気泳動チップ31は、試料導入口32と、試料排出口33と、前記試料導入口32と前記試料排出口33とを結ぶ第一のキャピラリー流路34と、緩衝液導入口35と、緩衝液排出口36と、前記緩衝液導入口35と前記緩衝液排出口36とを結ぶとともに前記第一のキャピラリー流路34と交差して連通する第二のキャピラリー流路37とを備え、前記試料導入口32には第一の電源51に接続された電極が配置され、前記緩衝液導入口35には第二の電源52に接続された電極が配置され、前記試料排出口33には第一のスイッチ53を介して前記第一の電源51に接続されるとともに第三のスイッチ55を介して接地された電極が配置され、前記緩衝液排出口36には第二のスイッチ54を介して前記第一の電源51に接続されるとともに第四のスイッチ56を介して接地された電極が配置されたことにより、４つの電極に印可される電圧を２つの電源で制御することができ、電源に係るコストを削減することができる。
【００４３】
また、本実施例の培養液分析装置を用いることにより、各イオン濃度を自動的に測定し、必要なイオンのみの濃度を調整することによって、イオンバランスを保つことが可能となり、培養液を廃棄する必要がなくなるばかりか、日射量や気温変化に伴う培養液のイオン濃度調整も行うことが可能になり、一年を通じて品質が一定の作物を供給することができる。また、培養液の交換に伴う発育の障害を防止し、交換時の人員の再配置が必要なくなることから、生産性の向上が期待できる。
【００４４】
また、透析治療などによりカリウムを制限されている患者用の低カリウム野菜などでは、栽培栄養素の厳格な管理が求められているが、本実施例の培養液分析装置を用いることにより、このような栽培栄養素の厳格な管理が可能となる。
【００４５】
また、本実施例の培養液分析装置において、電気泳動液には、分子生物学で用いられているＭＥＳ／ＴＲＩＳ緩衝液を用いるが、この液は、細胞培養に用いられるもので無害であり、廃液も数百μＬ程度であるため、下水道への廃棄で問題が生じる恐れがない。
【００４６】
また、電気泳動チップは、内部に汚染物質が付着したり、細菌が繁殖したりするため、定期的に交換する必要があるが、交換には高度な専門知識は必要なく、内部に校正機構を設けることで、測定結果を補償することが可能である。また、電気泳動チップは、フォトリソグラフィーや超精密加工技術を応用して、大量に作製することが可能であり、コスト低減が図れる。なお、電気泳動チップによる分析はこれまで、ＤＮＡ解析や創薬、病気診断などに応用されてきたが、農業関連の培養液の分析に用いられた例はない。
【００４７】
また、電気泳動チップ上の微小な流路ではレイノルズ数が小さく、流体は層流となるため混合が難しく、一度に希釈倍率を上げることができないという問題があるが、本実施例の培養液分析装置によれば、希釈ユニットにおいて事前に希釈する構成とし、例えば、低希釈倍率の希釈器を多段構造とした希釈ユニットとすることで、任意の希釈倍率を容易に実現することが可能であり、さらに、多段構造の任意の位置から試料を取り出すことで、希釈倍率を簡単に変えることも可能になる。
【実施例２】
【００４８】
本実施例においては、図８〜１５を参照しながら、実施例１の電気泳動チップの電気的動作について、さらに詳細に説明する。なお、図８〜１５に示す電気泳動チップの構成及び符号は、図４、５に示したものと同じである。
【００４９】
図８に動作前の状態を示す。第一から第四のスイッチ53，54，55，56はすべて開になっており、第一及び第二の電源51，52からは電圧が印加されていない。
【００５０】
シーケンス制御が開始されると、図９に示すように、第二及び第三のスイッチ54，55が閉になる。引き続き、図１０に示すように、正イオンを分析する場合、第一及び第二の電源51，52からそれぞれ１ｋＶ、０．７ｋＶの高電圧が印加される。これによって、試料が試料導入口32から導入され、試料排出口33に向かって第一のキャピラリー流路34に沿って移動する。一方、負イオンを分析する場合は、第一及び第二の電源51，52からそれぞれ−１ｋＶ、−０．７ｋＶの高電圧が印加される。
【００５１】
なお、第一及び第二の電源51，52は、正負を反転可能に構成されており、そのために、負極の電源にリレーで切り替えることができるようになっていてもよく、極性を変えられるいわゆる両極性の電源により構成されていてもよい。
【００５２】
そして、試料に含まれるイオンが第一のキャピラリー流路34と第二のキャピラリー流路37の交点に達したときに、つぎのシーケンス制御が開始される。まず、図１１に示すように、第一及び第二の電源51，52からの電圧の印加が止まり、図１２に示すように、第二及び第三のスイッチ54，55が開になり、第一及び第四のスイッチ53，56が閉になる。引き続き、図１３に示すように、正イオンを分析する場合、第一及び第二の電源51，52からそれぞれ０．７５ｋＶ、１ｋＶの高電圧が印加される。これによって、試料が緩衝液排出口36に向かって第二のキャピラリー流路37に沿って移動する。一方、負イオンを分析する場合は、第一及び第二の電源51，52からそれぞれ−０．７５ｋＶ、−１ｋＶの高電圧が印加される。そして、この状態で電気泳動分析が行われる。
【００５３】
分析が終了すると、最後のシーケンス制御が開始される。まず、図１４に示すように、第一及び第二の電源51，52からの電圧の印加が止まり、図１５に示すように、第一及び第四のスイッチ53，56が開になる。すなわち、すべての電源とスイッチがオフになり、最初の図８に示す状態に戻る。
【００５４】
以上のようにシーケンス制御されることにより、従来は４つの電源が必要とされた４つの電極における電圧の制御を、２つの電源のみで可能とし、かつ、高電圧の印加が伴う電気泳動チップを用いた分析を安全に行うことができる。
【００５５】
なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の思想を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。
【００５６】
例えば、上記実施例は、培養液分析装置を例にとって説明したが、これに限らず、水中や土壌中などにおけるイオン濃度の分析にも汎用的に用いることができる。
【００５７】
また、キャピラリゾーン電気泳動法に用いられる緩衝液は、ＭＥＳ、ＴＲＩＳに限定されず、酢酸、リン酸、クエン酸、ホウ酸、酒石酸などの公知のものを、目的に応じて用いることができる。
【００５８】
また、上記実施例においては、電気伝導度を測定することによってイオンの濃度を測定した例を示したが、これに限らず、吸光光度法、表面増強ラマン分光法などのラマン分光法、質量分析法、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）を用いた各種分析法、インピーダンスを測定する方法、などの公知の方法を用いることができる。
【００５９】
また、電気泳動チップに溶融石英（ヒューズドシリカ）など、表面が負電荷で覆われている材料を使用してもよい。この場合、負極に向かって電気浸透流という溶液に流れが生じる。このため、負イオンの移動速度がその流れの速度よりも遅い場合は、分析対象が正イオンと負イオンのいずれかであるかに応じて電源の極性を反転させる必要性がなくなる。
【符号の説明】
【００６０】
10  サンプリングユニット
20  希釈ユニット
30  測定ユニット
31  電気泳動チップ
32  試料導入口
33  試料排出口
34  第一のキャピラリー流路
35  緩衝液導入口
36  緩衝液排出口
37  第二のキャピラリー流路
51  第一の電源
52  第二の電源
53  第一のスイッチ
54  第二のスイッチ
55  第三のスイッチ
56  第四のスイッチ
【図１】
2016148624.tif 000004
【図２】
2016148624.tif 000005
【図３】
2016148624.tif 000006
【図４】
2016148624.tif 000007
【図５】
2016148624.tif 000008
【図６】
2016148624.tif 000009
【図７】
2016148624.tif 000010
【図８】
2016148624.tif 000011
【図９】
2016148624.tif 000012
【図１０】
2016148624.tif 000013
【図１１】
2016148624.tif 000014
【図１２】
2016148624.tif 000015
【図１３】
2016148624.tif 000016
【図１４】
2016148624.tif 000017
【図１５】
2016148624.tif 000018