(57)【要約】      （修正有）【課題】生体物質の分離、および、検出を、共通する泳動槽で行うことを可能とした電気化学測定装置、および、電気化学測定方法を提供する。【解決手段】生体物質を含む測定対象液を１つの方向である流動方向へ流すための泳動槽と、流動方向と交差する泳動方向に生体物質を泳動させるための泳動電極１６Ａ，１６Ｂと、流動方向と泳動方向とを含む二次元方向に並び、測定対象液に関する電気化学的な特性値を二次元方向における各位置で測定するための複数の測定素子と、泳動電極１６Ａ，１６Ｂと各測定素子とに接続し、泳動電極による泳動を開始させる信号を泳動電極１６Ａ，１６Ｂに入力した後に、各測定素子による測定を開始する測定処理部とを備える。【選択図】図３
2017111045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体物質を含む測定対象液を１つの方向である流動方向へ流すための泳動槽と、
前記流動方向と交差する泳動方向に前記生体物質を泳動させるための泳動電極と、
前記流動方向と前記泳動方向とを含む二次元方向に並び、前記測定対象液に関する電気化学的な特性値を前記二次元方向における各位置で測定するための複数の測定素子と、
前記泳動電極と前記各測定素子とに接続し、前記泳動電極による泳動を開始させる信号を前記泳動電極に入力した後に、前記各測定素子による測定を開始する測定処理部とを備える
電気化学測定装置。
【請求項２】
複数の前記測定素子は、前記流動方向、および、前記泳動方向にマトリックス状に並ぶ
請求項１に記載の電気化学測定装置。
【請求項３】
前記泳動槽は、前記流動方向と前記泳動方向とを含む平面であって、相互に対向する一対の平面を備え、一方の前記平面に全ての前記測定素子が位置し、前記一対の平面間に前記測定対象液を流す隙間を備える
請求項１または２に記載の電気化学測定装置。
【請求項４】
複数の前記測定素子のなかでの測定結果の分布から前記測定対象液の属性を判定する判定部をさらに備える
請求項１から３のいずれか一項に記載の電気化学測定装置。
【請求項５】
前記流動方向において最も下流に位置する前記測定素子である最下素子に前記測定対象液が到達したことを検出する検出部をさらに備える
請求項１から４のいずれか一項に記載の電気化学測定装置。
【請求項６】
前記測定処理部は、前記最下素子に前記測定対象液が到達したことを前記検出部が検出したとき、前記各測定素子による測定を開始する
請求項５に記載の電気化学測定装置。
【請求項７】
測定処理部が、
生体物質を含む測定対象液が１つの方向である流動方向へ流れる泳動槽において、
前記流動方向と交差する泳動方向に前記生体物質を泳動させる信号を泳動電極へ入力することと、
前記信号を前記泳動電極へ入力した後に、前記流動方向と前記泳動方向とを含む二次元方向に並ぶ複数の測定素子を用い、前記測定対象液に関する電気化学的な特性値を前記二次元方向における各位置で測定することとを含む
電気化学測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体物質を含む測定対象液のなかで生体物質を分離する電気化学測定装置、および、電気化学測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
核酸やタンパク質などの生体高分子を測定対象液のなかで分離する方法として、無担体の電気泳動法であるフリーフロー電気泳動法が知られている。フリーフロー電気泳動法は、相互に対向する平板間に測定対象液の流れを形成し、測定対象液の流れと直交する方向である印加方向に直流電圧を印加する。測定対象液のなかの各荷電粒子は、荷電粒子が有する電荷量が大きいほど印加方向へ移動しやすく、また、電荷量が小さいほど印加方向へ移動しにくい。こうしたフリーフロー電気泳動法は、測定対象液に含まれる成分の解析において前処理に用いられ、キャピラリー電気泳動による後処理との組み合わせによって、生体高分子の分離、および、検出を可能としている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４‐５１４１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、フリーフロー電気泳動法によって分離された各検出対象は、それの後処理において、例えば、赤外活性や紫外活性などの光活性を有した標識と結合される。そして、検出対象ごとに行われるキャピラリー電気泳動法によって、各検出対象のなかで標識の位置が検出される。これらの工程を経る結果、測定対象液に対する前処理である分離では、生体高分子を分離するための泳動槽が用いられる一方で、測定対象液に対する後処理である検出では、生体高分子を検出するための別の装置が用いられる。測定対象液に含まれる成分の解析に時間的な制約を受ける臨床や、その解析が大規模となる開発では、こうした煩わしさを軽減させることが強く望まれている。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、生体物質の分離、および、検出を共通する泳動槽で可能とした電気化学測定装置、および、電気化学測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための電気化学測定装置は、生体物質を含む測定対象液を１つの方向である流動方向へ流すための泳動槽と、前記流動方向と交差する泳動方向に前記生体物質を泳動させるための泳動電極と、前記流動方向と前記泳動方向とを含む二次元方向に並び、前記測定対象液に関する電気化学的な特性値を前記二次元方向における各位置で測定するための複数の測定素子と、前記泳動電極と前記各測定素子とに接続し、前記泳動電極による泳動を開始させる信号を前記泳動電極に入力した後に、前記各測定素子による測定を開始する測定処理部とを備える。
【０００７】
上記課題を解決するための電気化学測定方法は、測定処理部が、生体物質を含む測定対象液が１つの方向である流動方向へ流れる泳動槽において、前記流動方向と交差する泳動方向に前記生体物質を泳動させる信号を泳動電極へ入力することと、前記信号を前記泳動電極へ入力した後に、前記流動方向と前記泳動方向とを含む二次元方向に並ぶ複数の測定素子を用い、前記測定対象液に関する電気化学的な特性値を前記二次元方向における各位置で測定することとを含む。
【０００８】
上記装置、および、方法によれば、測定対象液中に含まれる生体物質が、その生体物質の大きさに基づく距離で流動方向へ泳動槽内を流動し、かつ、その生体物質が有する電荷量の大きさに基づく距離で泳動方向へ泳動槽内を泳動する。そして、流動方向へ移動する距離と、泳動方向へ泳動する距離との各々の差異に従って分離された生体物質は、二次元に並ぶ測定素子のなかで、その生体物質の近くに位置する測定素子によって、その存在を電気化学的な特性値として検出される。結果として、生体物質の分離、および、検出を、共通する泳動槽で行うことが可能となる。
【０００９】
上記電気化学測定装置において、複数の前記測定素子は、前記流動方向、および、前記泳動方向にマトリックス状に並んでもよい。
上記構成によれば、流動方向、および、泳動方向にマトリックス状に測定素子が位置するため、流動方向、および、泳動方向に移動した生体物質は、複数の測定素子のなかのいずれか１つと対向しやすい。それゆえに、測定対象液に含まれる各生体物質に対してそれの存在がいずれか１つの測定素子によって検出されやすいため、生体物質の検出漏れを抑えることが可能となる。
【００１０】
上記電気化学測定装置において、前記泳動槽は、前記流動方向と前記泳動方向とを含む平面であって、相互に対向する一対の平面を備え、一方の前記平面に全ての前記測定素子が位置し、前記一対の平面間に前記測定対象液を流す隙間を備える構成であってもよい。
【００１１】
泳動槽内に位置する生体物質と測定素子との間の距離は、一対の平面が広がる二次元方向と、一対の平面が対向する厚み方向との成分を有する。そして、特定の生体物質の電気化学的な特性値がいずれの測定素子によって測定されるかは、その生体物質と測定素子との間における二次元方向での距離の大きさと、その生体物質と測定素子との間における厚み方向での距離の大きさとに従う。そのため、例えば、相互に近接した測定素子の位置が、厚み方向において相互に異なるとき、厚み方向における生体物質の位置のばらつきによって、それを検出する測定素子の位置にもばらつきが生じる。結果として、厚み方向における生体物質の位置のばらつきが、検出の結果にばらつきを生じさせてしまう。
【００１２】
この点、上記構成によれば、１つの平面上に全ての測定素子が位置するため、特定の生体物質と各測定素子との間における厚み方向での距離は、測定素子間においてほぼ等しい。それゆえに、特定の生体物質の電気化学的な特性値がいずれの測定素子によって測定されるかは、上記二次元方向における生体物質と測定素子との間の距離によって定まるため、特定の生体物質の存在を特定の測定素子で検出できる確率を高めることが可能となる。
【００１３】
上記電気化学測定装置は、複数の前記測定素子のなかでの測定結果の分布から前記測定対象液の属性を判定する判定部をさらに備えてもよい。
測定対象液における全生体物質の濃度や、測定対象液が有する酸性度などのようなパラメータは、各測定素子の測定結果に対して共通に影響を及ぼし、各測定素子の測定結果の絶対値に対しては、共通する誤差の要因ともなる。この点、上記構成によれば、複数の測定素子のなかでの測定結果の分布に基づいて１つの液の属性が特定されるため、例えば、１つの測定素子における特性値に基づいて液の属性が特定される構成と比べて、上述した誤差の要因による影響を軽減することが可能である。
【００１４】
上記電気化学測定装置は、前記流動方向において最も下流に位置する前記測定素子である最下素子に前記測定対象液が到達したことを検出する検出部をさらに備えてもよい。
上記構成によれば、全ての測定素子に測定対象液が行きわたったか否かを検出することが可能である。
【００１５】
上記電気化学測定装置において、前記測定処理部は、前記最下素子に前記測定対象液が到達したことを前記検出部が検出したとき、前記各測定素子による測定を開始してもよい。
【００１６】
上記構成によれば、全ての測定素子に測定対象液が行きわたった状態で測定を開始させることが可能であるため、生体物質の検出に関わる再現性を高めることが可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、生体物質の分離、および、検出を、共通する泳動槽で行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】電気化学測定装置を具体化した一実施形態における電気化学セルの分解斜視構造を示す分解斜視図。
【図２】一実施形態における電気化学セルの平面構造を第１基板の図示が省略された状態で示す平面図であって、測定素子を拡大して示す図。
【図３】一実施形態における測定素子の分布と生体物質の分布との関係を示す図であって、（ａ）は生体物質が測定流路に入りはじめたときの状態を示し、（ｂ）は生体物質の一部が測定流路の途中まで到達したときの状態を示し、（ｃ）は生体物質の一部が測定流路の最下流まで到達したときの状態を示す図である。
【図４】一実施形態における測定流路のなかの各測定素子の並びを示す配置図。
【図５】一実施形態における電気化学測定装置の構成を機能的に示すブロック図。
【図６】一実施形態における測定素子ごとの特性値の分布の一例を示すグラフ。
【図７】電気化学測定方法を具体化した一実施形態における電気化学測定方法の各工程の流れを示すフローチャート。
【図８】電気化学測定方法の他の例における各工程の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１から図７を参照して一実施形態における電気化学測定装置、および、電気化学測定方法を説明する。
【００２０】
［電気化学セル］
図１が示すように、電気化学測定装置が備える電気化学セルは、相互に対向する２つの基板である第１基板１１と第２基板１２とを備える。電気化学セルは、第１基板１１と第２基板１２との間に、第１基板１１の全体にわたりほぼ均一な幅を有した隙間を備える。
【００２１】
第１基板１１と第２基板１２との間の隙間は、１つの方向である行方向の両端において封止され、それによって、行方向と直交する列方向を流動方向として、生体物質を含む測定対象液を流動方向へ流す流路として機能する。第１基板１１と第２基板１２との間の隙間は、例えば、１００μｍ以下の厚みを有する。また、第１基板１１、第２基板１２、および、これらの隙間の両端を封止する部材は、上記流路を備える泳動槽の一例を構成する。
【００２２】
泳動槽に流れる液は、例えば、生体物質と緩衝液とを含む測定対象液や、緩衝液である。生体物質は、例えば、核酸、タンパク質、酵素、多糖、脂質などの生体高分子や、アミノ酸、各種の糖、ミネラルなどの無機質を含む生体低分子である。
【００２３】
電気化学セルは、第１基板１１と第２基板１２との隙間である流路内に、泳動電極と、複数の測定素子とを備える。本実施形態における泳動電極は、第１泳動電極１６Ａ、および、第２泳動電極１６Ｂである。本実施形態における複数の測定素子は、酸化還元電流を測定するための測定素子であって、対極群１３、作用電極群１４、および、参照電極群１５を備える。
【００２４】
対極群１３は、第１基板１１が備える面のなかで第２基板１２と対向する対向面１１Ａに位置すると共に、複数の対極１３Ａと、複数の対極配線１３Ｂとを備える。対極群１３において、行方向に並ぶ３つの対極１３Ａが対極行であって、対極群１３は、列方向に並ぶ３行の対極行を備える。また、対極群１３は、各対極行に１つずつ対極配線１３Ｂを備え、各対極配線１３Ｂは、対極行を構成する３つの対極１３Ａに並列に接続される。すなわち、対極群１３は、３行×３列の対極１３Ａを備え、１行ずつの対極１３Ａが、１つの対極配線１３Ｂによって並列に接続される。
【００２５】
作用電極群１４は、第１基板１１が備える対向面１１Ａに位置すると共に、複数の作用電極１４Ａと、複数の作用電極配線１４Ｂとを備える。作用電極群１４において、列方向に並ぶ３つの作用電極１４Ａが作用電極列であって、作用電極群１４は、行方向に並ぶ３列の作用電極列を備える。また、作用電極群１４は、各作用電極列に１つずつ作用電極配線１４Ｂを備え、各作用電極配線１４Ｂは、作用電極列を構成する３つの作用電極１４Ａに並列に接続される。すなわち、作用電極群１４は、３行×３列の作用電極１４Ａを備え、１列ずつの作用電極１４Ａが、１つの作用電極配線１４Ｂによって並列に接続される。なお、対極群１３のうちで作用電極群１４と重なる部位には、対極群１３と作用電極群１４とを相互に絶縁する絶縁膜が位置する。
【００２６】
参照電極群１５は、第１基板１１が備える対向面１１Ａに位置すると共に、複数の参照電極１５Ａと、複数の参照電極配線１５Ｂとを備える。参照電極群１５において、行方向に並ぶ３つの参照電極１５Ａが参照電極行であって、参照電極群１５は、列方向に並ぶ３行の参照電極行を備える。また、参照電極群１５は、各参照電極行に１つずつ参照電極配線１５Ｂを備え、各参照電極配線１５Ｂは、参照電極行を構成する３つの参照電極１５Ａに並列に接続される。すなわち、参照電極群１５は、３行×３列の参照電極１５Ａを備え、１行ずつの参照電極１５Ａが、１つの参照電極配線１５Ｂによって並列に接続される。なお、対極群１３、および、作用電極群１４のうちで参照電極群１５と重なる部位には、対極群１３や作用電極群１４と、参照電極群１５とを相互に絶縁する絶縁膜が位置する。
【００２７】
第１泳動電極１６Ａ、および、第２泳動電極１６Ｂは、いずれも列方向に沿って、第１基板１１のほぼ全体にわたり延びる形状を有すると共に、第１基板１１が備える対向面１１Ａに位置する。第１泳動電極１６Ａ、および、第２泳動電極１６Ｂは、行方向において相互に対向し、かつ、第１基板１１のほぼ両端に位置する。
【００２８】
図２が示すように、電気化学セルは、第１泳動電極１６Ａと第２泳動電極１６Ｂとに挟まれた領域として測定流路１６Ｃを備える。測定流路１６Ｃは、行方向、および、列方向を含む二次元方向へ広がる領域である。測定流路１６Ｃは、上述した測定対象液Ｌが流れる流路である。測定流路１６Ｃは、電気化学セルの外部に位置するポンプＰに接続され、ポンプＰは、測定対象液Ｌを連続的に測定流路１６Ｃへ入れる。測定流路１６Ｃの内部には、行方向、および、列方向に沿って３行×３列のマトリックス状に位置する９つの測定素子２０が収納されている。
【００２９】
各測定素子２０は、測定対象液Ｌに関する電気化学的な特性値を測定する素子であって、特性値の一例である酸化還元電流を測定する。各測定素子２０は、１つの対極１３Ａ、１つの作用電極１４Ａ、および、１つの参照電極１５Ａから構成される。
【００３０】
第２基板１２と対向する方向から見て、対極１３Ａは逆Ｌ字状を有し、作用電極１４Ａは円形状を有し、参照電極１５ＡはＴ字状を有する。作用電極１４Ａは、対極１３Ａと参照電極１５Ａとに挟まれ、これらが相互に重ならないように、各電極は位置する。対極１３Ａ、および、作用電極１４Ａを形成する材料は、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）であり、参照電極１５Ａは、例えば、ＩＴＯ膜に銀と塩化銀インクとが塗布された電極である。
【００３１】
［生体物質の分布］
次に、測定流路１６Ｃの内部における生体物質の分布についてその推移を説明する。なお、以下では、生体物質の流動と生体物質の泳動とを説明する便宜上、測定対象液Ｌが、生体物質のなかで大きい分子である高分子ＭＬＡ，ＭＬＢと、生体物質のなかで高分子よりも小さい低分子ＭＳＡ，ＭＳＢと、これら高分子ＭＬＡ，ＭＬＢの大きさと、低分子ＭＳＡ，ＭＳＢの大きさとの間の大きさを有する分子とを含む例を説明する。
【００３２】
図３（ａ）が示すように、まず、測定流路１６Ｃに緩衝液のみが流れる状態で、第１泳動電極１６Ａから第２泳動電極１６Ｂへの電位勾配を形成するための直流定電圧信号が、第１泳動電極１６Ａと第２泳動電極１６Ｂとに印加される。次いで、緩衝液に生体物質が加えられ、生体物質が液中でほぼ均一に分布する状態で、測定流路１６Ｃの行方向の全体にわたり測定対象液Ｌが測定流路１６Ｃへ流される。
【００３３】
図３（ｂ）が示すように、測定対象液Ｌの流動が進むことに伴い、列方向である流動方向には、生体物質の大きさに応じた生体物質の分布が形成されはじめる。すなわち、低分子ＭＳＡ，ＭＳＢが流動方向へ流動した距離は、高分子ＭＬＡ，ＭＬＢが流動方向へ移動した距離よりも大きくなる。そして、こうした流動距離の差異に追従した分布が、生体物質の分布として形成されはじめる。
【００３４】
また、測定対象液Ｌの流動が進むことに伴い、行方向である泳動方向には、生体物質の電荷量に応じた分布が形成されはじめる。すなわち、中性である緩衝液のなかで生体物質は通常負電荷を有するため、低電荷量を有する低分子ＭＳＡは、高電荷量を有する低分子ＭＳＢよりも第１泳動電極１６Ａの近くへ泳動しはじめ、高電荷量を有する低分子ＭＳＢは、低電荷量を有する低分子ＭＳＡよりも第２泳動電極１６Ｂの近くへ泳動しはじめる。また、低電荷量を有する高分子ＭＬＡは、高電荷量を有する高分子ＭＬＢよりも第１泳動電極１６Ａの近くへ泳動しはじめ、高電荷量を有する高分子ＭＬＢは、低電荷量を有する高分子ＭＬＡよりも第２泳動電極１６Ｂの近くへ泳動しはじめる。
【００３５】
なお、低電荷量を有する低分子ＭＳＡや高分子ＭＬＡであって第１泳動電極１６Ａの近くに位置する低分子ＭＳＡや高分子ＭＬＡは、それの行方向における位置をおよそ保つ。また、高電荷量を有する低分子ＭＳＢや高分子ＭＬＢであって第２泳動電極１６Ｂの近くに位置する低分子ＭＳＢや高分子ＭＬＢは、それの行方向における位置をおよそ保つ。そして、この泳動傾向に準じた分布が、生体物質の分布として形成されはじめる。
【００３６】
図３（ｃ）が示すように、低分子ＭＳＡ，ＭＳＢの流動が最下流の測定素子２０まで進むと、列方向である流動方向には、さらに、生体物質の大きさに応じた広い分布が形成される。すなわち、低分子ＭＳＡ，ＭＳＢは、ほぼ最下流の測定素子２０と対向し、高分子ＭＬＡ，ＭＬＢは、ほぼ最上流の測定素子２０と対向し、低分子ＭＳＡ，ＭＳＢの大きさと、高分子ＭＬＡ，ＭＬＢの大きさとの間の大きさを有する生体物質は、中間の測定素子２０と対向する。
【００３７】
また、低分子ＭＳＡ，ＭＳＢの流動が最下流の測定素子２０まで進むと、行方向である泳動方向には、さらに、生体物質の電荷量に応じた広い分布が形成される。すなわち、低電荷量を有する低分子ＭＳＡは、第１泳動電極１６Ａの近くに位置し、高電荷量を有する低分子ＭＳＢは、第２泳動電極１６Ｂの近くに位置する。また、低電荷量を有する高分子ＭＬＡは、第１泳動電極１６Ａの近くに位置し、高電荷量を有する高分子ＭＬＢは、第２泳動電極１６Ｂの近くに位置する。
【００３８】
そして、低分子ＭＳＡ，ＭＳＢが最下流の測定素子２０に到達したとき、高分子ＭＬＡ，ＭＬＢは、それの有する電荷量に応じた行方向の位置で、例えば、最上流の測定素子２０と対向する。また、低分子ＭＳＡ，ＭＳＢは、それの有する電荷量に応じた行方向の位置で、最下流の測定素子２０と対向する。高分子ＭＬＡ，ＭＬＢの大きさと、低分子ＭＳＡ，ＭＳＢの大きさとの間の大きさを有した分子は、それの有する電荷量に応じた行方向の位置で、例えば、中間の測定素子２０と対向する。このように、測定流路１６Ｃを流れる生体物質は、それが有する大きさと電荷量とに基づいて、生体物質の種類ごとに分離される。
【００３９】
ここで、測定流路１６Ｃの内部に位置する生体物質と、測定素子２０との間の距離は、第１基板１１や第２基板１２が広がる二次元方向と、測定流路１６Ｃが有する厚み方向との成分を有する。そして、特定の生体物質の電気化学的な特性値がいずれの測定素子２０によって測定されるかは、生体物質と測定素子２０との間における二次元方向での距離の大きさと、生体物質と測定素子２０との間における厚み方向での距離の大きさとに従う。特に、相互に近接した測定素子２０の間に位置する生体物質においては、いずれの測定素子２０においてそれの存在が検出されるかが、こうした距離の大小によって変わる。言い換えれば、相互に近接した測定素子２０の位置が、厚み方向において相互に異なるとき、厚み方向における生体物質の位置のばらつきによって、それを検出する測定素子２０の位置にもばらつきが生じる。
【００４０】
一方で、上述した電気化学セルでは、第１基板１１の一側面に全ての測定素子２０が位置するため、特定の生体物質と各測定素子２０との間における厚み方向での距離は、各測定素子２０においてほぼ等しい。それゆえに、特定の生体物質の電気化学的な特性値がいずれの測定素子２０によって測定されるかは、第１基板１１や第２基板１２が広がる二次元方向における生体物質と測定素子２０との間の距離によって、およそ定まる。すなわち、二次元方向において生体物質と最も近い測定素子２０が、その生体物質の存在を検出する。そのため、特定の生体物質の存在を予め設定された特定の測定素子２０で検出できる確率を高めることが可能となる。
【００４１】
なお、流動方向、および、泳動方向を含む二次元方向においてマトリックス状に測定素子２０が位置するため、流動方向や泳動方向へ移動した生体物質は、９つの測定素子２０のなかのいずれか１つと対向しやすい。それゆえに、生体物質の存在はいずれか１つの測定素子２０によって検出されやすいため、生体物質の検出が漏れることを抑えることが可能ともなる。
【００４２】
［測定処理部］
図４が示すように、電気化学測定装置は、測定処理部３０を備え、測定処理部３０は、第１泳動電極１６Ａ、第２泳動電極１６Ｂ、および、各測定素子２０を駆動させると共に、各測定素子２０から測定結果を取得して生体物質の存在を検出する。測定処理部３０は、３行×３列の測定素子２０の駆動に際して、各測定素子２０を別々に取り扱う。
【００４３】
測定処理部３０は、最上流に位置する１行目の測定素子２０を、第１泳動電極１６Ａに近い測定素子２０から順に、第１測定素子２０ａ、第２測定素子２０ｂ、第３測定素子２０ｃとして取り扱う。測定処理部３０は、２行目に位置する３つの測定素子２０を、第１泳動電極１６Ａに近い測定素子２０から順に、第４測定素子２０ｄ、第５測定素子２０ｅ、第６測定素子２０ｆとして取り扱う。測定処理部３０は、最下流に位置する３行目の測定素子２０を、第１泳動電極１６Ａに近い測定素子２０から順に、第７測定素子２０ｇ、第８測定素子２０ｈ、第９測定素子２０ｉとして取り扱う。
【００４４】
上述したように、測定流路１６Ｃの内部に位置する生体物質は、それの大きさと電荷量とに基づいて、生体物質の種類ごとに、いずれか１つの測定素子２０の測定範囲へ分離される。測定処理部３０は、９つの測定素子２０を別々に取り扱うため、測定素子２０ごとの生体物質の種類もまた別々に取り扱う。
【００４５】
例えば、測定処理部３０は、第１測定素子２０ａの測定結果に基づいて、第１測定素子２０ａに対応する生体物質が存在するか否かを検出する。また、例えば、測定処理部３０は、第９測定素子２０ｉの測定結果に基づいて、第９測定素子２０ｉに対応する別の生体物質が存在するか否かを検出する。さらに、例えば、測定処理部３０は、第１測定素子２０ａの測定結果と、第９測定素子２０ｉの測定結果との比較に基づいて、第１測定素子２０ａに対応する生体物質が、第９測定素子２０ｉに対応する生体物質よりも多いか否かを検出する。
【００４６】
図５が示すように、測定処理部３０は、制御部３１、記憶部３２、駆動部３３、および、出力部３４を備える。測定処理部３０は、各対極配線１３Ｂ、各作用電極配線１４Ｂ、各参照電極配線１５Ｂ、第１泳動電極１６Ａ、および、第２泳動電極１６Ｂに接続される。制御部３１は、記憶部３２が記憶するデータなどを用い、駆動部３３、および、出力部３４の駆動を制御する。
【００４７】
制御部３１は、緩衝液が最下流の測定素子２０に到達するまで駆動部３３を待機させると共に、緩衝液が最下流の測定素子２０に到達して以降に、第１泳動電極１６Ａと第２泳動電極１６Ｂとを駆動するための信号を、駆動部３３へ入力する。駆動部３３は、制御部３１から入力される信号に従い、緩衝液が最下流の測定素子２０に到達して以降に、生体物質を泳動させる電位勾配を、第１泳動電極１６Ａと第２泳動電極１６Ｂとの間に形成させる。
【００４８】
制御部３１は、測定対象液Ｌが最下流の測定素子２０に到達したタイミングで、第１泳動電極１６Ａと第２泳動電極１６Ｂとの駆動を停止するための信号を、駆動部３３へ入力する。駆動部３３は、制御部３１から入力される信号に従い、測定対象液Ｌが最下流の測定素子２０に到達したタイミングで、第１泳動電極１６Ａと第２泳動電極１６Ｂとに、電位勾配の形成を停止させる。
【００４９】
制御部３１は、測定対象液Ｌが最下流の測定素子２０に到達したか否かを検出する検出部３１Ａを備える。検出部３１Ａは、例えば、第１泳動電極１６Ａと第２泳動電極１６Ｂとが駆動されて以降に、第１泳動電極１６Ａや第２泳動電極１６Ｂに流れる電流を監視し、その電流値が所定値よりも小さくなったとき、生体物質の泳動がほぼ終了し、測定対象液Ｌが最下流の測定素子２０に到達したものとみなしてそれを検出する。また、例えば、最下流に位置する測定素子２０の近傍に、生体物質を検出するための検出素子を電気化学セルが別途備えてもよい。そして、検出部３１Ａは、例えば、第１泳動電極１６Ａと第２泳動電極１６Ｂとが駆動されて以降に、検出素子の検出結果を監視し、検出素子が生体物質を検出したとき、測定対象液Ｌが最下流の測定素子２０に到達したものとみなしてそれを検出してもよい。
【００５０】
制御部３１は、測定対象液Ｌが最下流の測定素子２０に到達したタイミングで、各測定素子２０による測定を順に開始させるためのタイミング信号を、駆動部３３へ入力する。駆動部３３は、制御部３１から入力されるタイミング信号に従い、測定対象液Ｌが最下流の測定素子２０に到達したタイミングで、各対極配線１３Ｂ、および、各参照電極配線１５Ｂを、１行目から順に線順次走査する。
【００５１】
すなわち、各測定素子２０の近傍に分布する生体物質の種類は、上述した流動距離と泳動傾向とに従って、言い換えれば、生体物質の大きさとそれが有する電荷量とに従って予め定められる。駆動部３３は、まず、１行目の測定素子２０の近傍に位置すると推定される生体物質に対し、それの酸化還元電流を測定するための電圧信号を、１行目の対極配線１３Ｂ、および、１行目の参照電極配線１５Ｂに入力する。そして、駆動部３３は、全ての作用電極配線１４Ｂを通じて、１行目の各作用電極１４Ａに流れる酸化還元電流を別々に測定する。次いで、駆動部３３は、２行目の測定素子２０の近傍に位置すると推定される生体物質に対し、それの酸化還元電流を測定するための電圧信号を、２行目の対極配線１３Ｂ、および、２行目の参照電極配線１５Ｂに入力する。そして、駆動部３３は、全ての作用電極配線１４Ｂを通じて、２行目の各作用電極１４Ａに流れる酸化還元電流を別々に測定する。最後に、駆動部３３は、３行目の測定素子２０の近傍に位置すると推定される生体物質に対し、それの酸化還元電流を測定するための電圧信号を、３行目の対極配線１３Ｂ、および、３行目の参照電極配線１５Ｂに入力する。そして、駆動部３３は、全ての作用電極配線１４Ｂを通じて、３行目の各作用電極１４Ａに流れる酸化還元電流を別々に測定する。
【００５２】
このように、測定処理部３０は、最下流の測定素子２０に測定対象液Ｌが行きわたった状態、ひいては、最下流の測定素子２０にその存在を検出させるための生体物質が、最下流の測定素子２０に到達したタイミングで、それの測定を開始させることが可能である。そのため、生体物質の検出に関わる再現性を高めることが可能である。
【００５３】
制御部３１は、測定対象液の属性を判定する判定部３１Ｂを備える。記憶部３２は、９つの測定素子２０のなかでの特性値の分布から測定対象液Ｌの属性を判定するための演算式を記憶する。本実施形態において９つの測定素子２０における特性値は、９つの測定素子２０の各々における酸化還元電流である。本実施形態における液の属性は、例えば、測定対象液Ｌに基づく健康の度合い、特定の生体物質の量が低いことなどによる疾患の度合いなどである。
【００５４】
上述したように、各測定素子２０によって測定される酸化還元電流は、測定素子２０の測定範囲に存在する生体物質の種類と濃度とに従う値である。各測定素子２０の測定範囲に存在する生体物質の種類は、生体物質の大きさとそれが有する電荷量とによって予め定められるため、各測定素子２０によって測定される酸化還元電流は、結局のところ、その測定素子２０に対応する生体物質が存在するか否か、存在するとすればその濃度はどの程度かを示す値である。判定部３１Ｂは、記憶部３２が記憶するデータとこうした測定結果とを用い、例えば、９つの測定素子２０の測定結果による多変量解析から、健康の度合いや疾患の度合いを判定する。
【００５５】
ここで、測定対象液Ｌにおける全生体物質の濃度や、測定対象液Ｌが有する酸性度などのようなパラメータは、各測定素子２０の測定結果に対して共通に影響を及ぼし、各測定素子２０の測定結果の絶対値に対しては、共通する誤差の要因ともなる。この点、判定部３１Ｂは、各測定素子２０のなかでの測定結果の分布に基づいて、測定対象液Ｌの属性を特定する、すなわち、１つ以上の測定素子２０の測定結果に対する他の測定素子２０の相対値に基づいて測定対象液Ｌの属性を特定する。そのため、例えば、１つの測定素子２０から得られた特性値に基づいて測定対象液Ｌの属性が特定される構成と比べて、上述した誤差の要因による影響を軽減することが可能となる。なお、９つの測定素子２０のなかでの特性値の分布の一例を図６に示す。
【００５６】
［電気化学測定方法］
図７が示すように、電気化学測定装置が実行する電気化学測定方法は、測定処理部３０が以下の順に各工程を行うことを含む。
まず、測定処理部３０は、緩衝液が流れている電気化学セルに対して、第１泳動電極１６Ａと第２泳動電極１６Ｂとを駆動し、生体物質を泳動させるための電位勾配を第１基板１１と第２基板１２との隙間に形成する（ステップＳ１１）。次いで、測定処理部３０は、測定対象液Ｌの注入を開始すると共に（ステップＳ１２）、最下流の測定素子２０に測定対象液Ｌが到達するまで、最下流の測定素子２０に測定対象液Ｌが到達したかを判断する（ステップＳ１３，Ｓ１４）。
【００５７】
最下流の測定素子２０に測定対象液Ｌが到達すると、測定処理部３０は、測定流路１６Ｃの内部における各部位の酸化還元電流を測定するために、各測定素子２０を駆動する（ステップＳ１５）。すなわち、測定処理部３０は、測定対象液Ｌが最下流の測定素子２０に到達したタイミングで、酸化還元電流を測定するための電圧信号の印加と、酸化還元電流の測定とを、１行目の測定素子２０から順に、３行目の測定素子２０までを用いて実行する。
【００５８】
測定処理部３０は、全ての測定素子２０から特性値である酸化還元電流を取得すると、全ての測定素子２０のなかでの特性値の分布に基づいて測定対象液Ｌの属性を特定し、その特定された結果を出力部３４から出力する（ステップＳ１６）。
【００５９】
本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）生体物質の分離、および、検出を、共通する泳動槽で行うことが可能である。
（２）測定対象液Ｌに含まれる各生体物質に対してそれの存在がいずれか１つの測定素子２０によって検出されやすいため、生体物質の検出漏れを抑えることが可能となる。
【００６０】
（３）第１基板１１が有する１つの側面に全ての測定素子が位置するため、特定の生体物質の存在を特定の測定素子２０で検出できる確率を高めることが可能となる。
【００６１】
（４）複数の測定素子のなかでの測定結果の相対値に基づいて測定対象液の属性が特定されるため、特定された属性に対する信頼性を高めることが可能でもある。
（５）全ての測定素子２０に測定対象液Ｌが行きわたったか否かを検出できる。
【００６２】
（６）全ての測定素子２０に測定対象液Ｌが行きわたった状態で測定を開始させることが可能であるため、生体物質の検出に関わる再現性を高めることが可能である。
【００６３】
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。
［特性値の取得］
・測定処理部３０は、測定対象液Ｌが最下流の測定素子２０に到達する前に測定を開始してもよいし、測定対象液Ｌが最下流の測定素子２０に到達する前に、全ての測定素子２０で測定を繰り返してもよい。
【００６４】
例えば、図８が示すように、測定処理部３０が実行する電気化学測定方法は、測定対象液Ｌの注入を開始してから、最下流の測定素子２０に測定対象液Ｌが到達するまで、測定処理部３０は、測定流路１６Ｃの内部における各部位の酸化還元電流を測定するために、各測定素子２０を繰り返し駆動する（ステップＳ２３，２４）。すなわち、測定処理部３０は、測定対象液Ｌの注入を開始してから、最下流の測定素子２０に測定対象液Ｌが到達するまでの間に、測定素子２０に到達するべき生体物質の到達量の推移を、各測定素子２０から取得する。そして、最下流の測定素子２０に測定対象液Ｌが到達したときに、各測定素子２０の駆動を停止し、各測定範囲における生体物質の到達量の推移から、測定対象液Ｌの属性を特定する。
【００６５】
こうした装置、および、方法によれば、測定対象液Ｌの属性を特定するための情報量が、測定素子２０による測定が繰り返されるごとに増える。そのため、特定された属性の精度を高めることが可能でもある。なお、測定対象液Ｌの注入を開始してから、所定の時間が経過するまでの間に、測定素子２０に到達するべき生体物質の到達量の推移を、各測定素子２０から取得する構成であってもよい。こうした装置、および、方法であれば、最下流の測定素子２０である最下素子に測定対象液が到達したことを検出する構成を省略でき、電気化学測定装置や電気化学セルの構成について、それの簡素化を図ることが可能である。
【００６６】
・測定素子２０が測定する電気化学的な特性値は、酸化還元電流に限らず、例えば、酵素反応によって流れる電流、液中における交流インピーダンス、および、測定対象液と電極との界面電位であってもよく、これらのなかの組み合わせであってもよい。
【００６７】
電気化学的な特性値が、酵素反応によって流れる電流の測定であるとき、作用電極１４Ａは、その表面に酵素が固定化された酵素電極である。こうした構成であれば、酵素反応によってその存在を検出できる生体物質の分離、および、検出に、上記電気化学測定装置を適用することが可能である。
【００６８】
電機化学的な特性値が、液中における交流インピーダンスであるとき、上述した作用電極１４Ａを、液中に交流電圧を印加することを可能に構成された一対の交流印加電極に変更した構成であればよい。こうした構成であれば、交流インピーダンスによってその存在を検出できる生体物質の分離、および、検出に、上記電気化学測定装置を適用することが可能であって、また、上述した参照電極１５Ａを省略することもできる。
【００６９】
電気化学的な特性値が、測定対象液Ｌと電極との界面電位であるとき、上述した作用電極は、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）である。こうした構成であれば、界面電位によってその存在を検出できる生体物質の分離、および、検出に、上記電気化学測定装置を適用することが可能であって、また、上述した対極１３Ａを省略することもできる。
【００７０】
・測定処理部３０は、泳動電極による泳動を開始させる信号を泳動電極に入力した後に、各測定素子２０による測定を開始する構成であればよく、例えば、泳動電極による泳動を開始させる信号を泳動電極に入力した状態で、各測定素子２０による測定を開始してもよい。こうした測定の形態では、電位勾配が形成された状態での特性値の測定となるため、電位勾配が形成されていない状態での特性値の測定とは測定結果が異なる場合がある。一方で、電位勾配が形成された状態での測定結果同士の比較に基づく生体物質の検出は可能であるから、生体物質の分離、および、検出を、単一の泳動槽において行うことは可能である。
【００７１】
［判定部］
・測定対象液Ｌのなかに既知の濃度で内標準物質が添加される使用の形態では、例えば、電気化学セルは、内標準物質の濃度を測定するための測定素子を備え、判定部３１Ｂは、内標準物質の測定結果に対する、各測定素子２０での測定結果の相対値を出力したり、その相対値に基づいて測定対象液Ｌの属性を判定したりしてもよい。こうした測定の形態によっても、電気化学測定装置による検出の精度を高めることは可能であって、また、電気化学測定装置によって特定された属性の信頼性を高めることも可能である。
【００７２】
・測定処理部３０は、各測定素子２０から特性値を取得し、取得された各特性値を検出値として出力部３４に出力させる構成であってもよい。こうした測定処理部３０であれば、判定部３１Ｂの省略によって、測定処理部３０における構成の簡素化を図ることが可能でもある。
【００７３】
［検出部］
・最下流の測定素子２０に測定対象液Ｌが到達したことを検出する機能を、電気化学測定装置から割愛し、最下流の測定素子２０に測定対象液Ｌが到達したことは、測定対象液Ｌの注入から所定時間が経過したことに基づいて、制御部３１が推定してもよい。
【００７４】
・測定処理部３０は、最下流の測定素子２０に測定対象液Ｌが到達した後に、各測定素子２０を駆動して、各測定素子２０に特性値の測定を開始させてもよい。また、測定処理部３０は、最下流の測定素子２０に測定対象液Ｌが到達する前に、各測定素子２０を駆動して、各測定素子２０に特性値の測定を開始させてもよい。これらの測定の開始タイミングによっても、最下流の測定素子２０に測定対象液Ｌが到達したことを検出する機能を、電気化学測定装置から割愛し、それの構成の簡素化を図ることが可能である。
【００７５】
［測定素子］
・対極群１３、作用電極群１４、参照電極群１５、第１泳動電極１６Ａ、および、第２泳動電極１６Ｂの少なくとも１つは、第２基板１２が備える面のなかで第１基板１１と対向する面に位置してもよい。こうした電極や配線の配置であれば、全ての電極や配線が第１基板１１に位置する構成と比べて、電極や配線の位置に関わる制約を軽減することが可能である。
【００７６】
・複数の測定素子２０は、３行×３列に限らず、２行×２列であってもよいし、４行以上であってもよいし、４列以上であってもよく、さらには、マトリックス状の配置に限らず、例えば、ペンタイル状の配置や多重環状の配置であってもよく、二次元方向に並ぶ構成であればよい。
【００７７】
・複数の測定素子２０の一部は、第２基板１２が備える面のなかで第１基板１１と対向する面に位置してもよい。こうした測定素子２０の配置であれば、全ての測定素子２０が第１基板１１に位置する構成と比べて、測定素子２０の位置に関わる制約を軽減することが可能である。
【００７８】
［泳動電極］
・電気化学セルが備える泳動電極の数は、３つ以上であってもよく、例えば、３つ以上の泳動電極に対して、泳動電極ごとに位相が異なる進行波電圧を測定処理部３０が印加し、それによって、測定流路１６Ｃの内部に位置する生体物質を泳動させてもよい。
［その他の構成］
【００７９】
・電気化学測定装置は、酸性の測定対象液Ｌに関しても、また、アルカリ性の測定対象液Ｌに関しても、生体物質の分離、および、検出を、共通する泳動槽で行うことは可能である。
【００８０】
・測定処理部が電気化学セルに実行させる生体物質の泳動は、測定処理部が形成させる電位勾配による電気泳動に限らず、例えば、測定処理部が形成させる不均一な電界による誘電泳動であってもよい。この際、電気化学セルが備える泳動電極は、相互に異なる大きさを有する泳動電極であってもよいし、他の泳動電極との距離が泳動電極内において異なる泳動電極であってもよい。
【００８１】
・電気化学セルにおける測定対象液Ｌの流動は、測定対象液Ｌの自重による泳動であってもよいし、測定流路１６Ｃの一端に接続される吸引部を電気化学測定装置が備え、吸引部による測定対象液Ｌの吸引によって実現してもよい。
【００８２】
・測定流路１６Ｃのなかで測定対象液Ｌが注入される位置は、測定流路１６Ｃにおける行方向の全体に限らず、測定流路１６Ｃにおける行方向の一端であってもよいし、行方向における中央であってもよい。
【符号の説明】
【００８３】
Ｌ…測定対象液、Ｐ…ポンプ、ＭＬＡ，ＭＬＢ…高分子、ＭＳＡ，ＭＳＢ…低分子、１１…第１基板、１１Ａ…対向面、１２…第２基板、１３…対極群、１３Ａ…対極、１３Ｂ…対極配線、１４…作用電極群、１４Ａ…作用電極、１４Ｂ…作用電極配線、１５…参照電極群、１５Ａ…参照電極、１５Ｂ…参照電極配線、１６Ａ…第１泳動電極、１６Ｂ…第２泳動電極、１６Ｃ…測定流路、２０…測定素子、２０ａ…第１測定素子、２０ｂ…第２測定素子、２０ｃ…第３測定素子、２０ｄ…第４測定素子、２０ｅ…第５測定素子、２０ｆ…第６測定素子、２０ｇ…第７測定素子、２０ｈ…第８測定素子、２０ｉ…第９測定素子、３０…測定処理部、３１…制御部、３１Ａ…検出部、３１Ｂ…判定部、３２…記憶部、３３…駆動部、３４…出力部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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