(57)【要約】  ＥＷＯＤ電極から所定の距離を有する位置において生体試料の取り込みを可能にするために、本発明は、生体試料を含む液滴である試料液滴を搬送する複数のＥＷＯＤ電極が、前記試料液滴が搬送される方向に沿って配列される液滴流路と、前記液滴流路の末端のＥＷＯＤ電極から所定の距離を有し、前記試料液滴の中の前記生体試料が取り込まれる位置である試料取込部と、を備える生化学用カートリッジであって、前記生体試料が取り込まれるときに、前記末端のＥＷＯＤ電極を有する前記液滴流路よりも前記試料取込部は低い位置にあり、前記液滴流路と前記試料取込部との間が滑らかに連なることを特徴とする。
2020079834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体試料を含む液滴である試料液滴を搬送する複数のＥＷＯＤ電極が、前記試料液滴が搬送される方向に沿って配列される液滴流路と、
前記液滴流路の末端のＥＷＯＤ電極から所定の距離を有し、前記試料液滴の中の前記生体試料が取り込まれる位置に設けられる試料取込部と、を備える生化学用カートリッジであって、
前記生体試料が取り込まれるときに、前記末端のＥＷＯＤ電極を有する前記液滴流路よりも前記試料取込部は低い位置にあり、前記液滴流路と前記試料取込部との間が滑らかに連なることを特徴とする生化学用カートリッジ。
【請求項２】
請求項１に記載の生化学用カートリッジであって、
前記液滴流路と前記試料取込部は搬送デバイスに含まれ、
前記搬送デバイスは、加重を受けないときに水平に保たれ、前記生体試料が取り込まれるときに加重を受けて傾斜することを特徴とする生化学用カートリッジ。
【請求項３】
請求項２に記載の生化学用カートリッジであって、
前記搬送デバイスは前記生体試料を取り込むキャピラリアレイによる加重を受けて傾斜することを特徴とする生化学用カートリッジ。
【請求項４】
請求項１に記載の生化学用カートリッジであって、
前記液滴流路と前記試料取込部との間に轍が設けられることを特徴とする生化学用カートリッジ。
【請求項５】
請求項１に記載の生化学用カートリッジであって、
前記試料取込部は、前記試料液滴を留め置く液滴留置部を有することを特徴とする生化学用カートリッジ。
【請求項６】
請求項５に記載の生化学用カートリッジであって、
前記液滴留置部は、前記試料液滴の取り込みが終わると、スライドすることを特徴とする生化学用カートリッジ。
【請求項７】
請求項１に記載の生化学用カートリッジであって、
前記液滴流路と前記試料取込部は搬送デバイスに含まれ、
前記搬送デバイスは水平面に対し傾斜していることを特徴とする生化学用カートリッジ。
【請求項８】
請求項１に記載の生化学用カートリッジであって、
前記液滴流路は水平に保たれ、
前記液滴流路と前記試料取込部との間が水平面に対し傾斜していることを特徴とする生化学用カートリッジ。
【請求項９】
請求項１に記載の生化学用カートリッジであって、
前記末端のＥＷＯＤ電極から前記試料取込部までの距離は、前記生体試料を取り込む印加電圧に対して、前記試料取込部と前記末端のＥＷＯＤ電極との間の電気的な絶縁を保つ距離であることを特徴とする生化学用カートリッジ。
【請求項１０】
生体試料を取り込んで分析する生化学分析装置であって、
請求項１に記載の生化学用カートリッジを備えることを特徴とする生化学分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生化学反応により抽出された生体試料を、必要に応じて合成し分析するために用いられる生化学用カートリッジと、当該生化学用カートリッジを備える生化学分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
塩基の配列解析や多型解析といったゲノム解析は、生物学的な研究分野、遺伝子治療や診断、分子標的薬の開発などの医療分野、またＤＮＡ鑑定などの法医学の分野で非常に重要である。ゲノム解析では、１）検体から核酸を抽出する工程、２）抽出した核酸を増幅し、標識を付加する工程、３）核酸の塩基配列を読む電気泳動の工程、が行われる。２）の工程では、試薬と混合された核酸が所定の温度に保たれることで、標的となる核酸をプライマがアニールして核酸が増幅される。【０００３】
特許文献１には、２）の工程にエレクトロウェッティング（ＥＷＯＤ；Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｗｅｔｔｉｎｇ  Ｏｎ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）の技術を用いることが開示されている。すなわち特許文献１には、液滴マイクロアクチュエータ内でＥＷＯＤを用いて核酸や試薬の液滴を搬送して、核酸を増幅させた後、下流側で電気泳動法により分析することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−５３４６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１は、増幅させた後の核酸を、キャピラリシーケンサーといった電気泳動装置に供給する具体的な方法を開示していない。ＥＷＯＤでは数十Ｖの印加電圧で液滴を搬送するのに対し、キャピラリシーケンサーのキャピラリアレイ等に液滴中の生体試料、例えば増幅させた核酸を取り込むには数ｋＶの印加電圧を要するため、ＥＷＯＤ電極が破壊され、液滴の搬送にＥＷＯＤ電極を再使用できなくなる。【０００６】
そこで、本発明は、ＥＷＯＤ電極から所定の距離を有する位置において生体試料の取り込みが可能な生化学用カートリッジと、当該生化学用カートリッジを備える生化学分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、生体試料を含む液滴である試料液滴を搬送する複数のＥＷＯＤ電極が、前記試料液滴が搬送される方向に沿って配列される液滴流路と、前記液滴流路の末端のＥＷＯＤ電極から所定の距離を有し、前記試料液滴の中の前記生体試料が取り込まれる位置である試料取込部と、を備える生化学用カートリッジであって、前記生体試料が取り込まれるときに、前記末端のＥＷＯＤ電極を有する前記液滴流路よりも前記試料取込部は低い位置にあり、前記液滴流路と前記試料取込部との間が滑らかに連なることを特徴とする。【０００８】
また本発明は、生体試料を取り込んで分析する生化学分析装置であって、前記生化学用カートリッジを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＥＷＯＤ電極から所定の距離を有する位置において生体試料の取り込みが可能な生化学用カートリッジと、当該生化学用カートリッジを備える生化学分析装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１の生化学分析装置の全体構成を示す図である。
【図２】実施例１の生化学用カートリッジを説明する斜視図である。
【図３】実施例１の生化学用カートリッジ内の試料流路と試薬流路と試料取込部を説明する平面図である。
【図４】実施例１のＥＷＯＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｗｅｔｔｉｎｇ  Ｏｎ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）デバイスを説明する断面図である。
【図５】実施例１の試料取込部を説明する断面図である。
【図６】実施例１の動作を説明するフローチャートである。
【図７】実施例１の動作を説明する断面図である。
【図８】実施例１の動作を説明する断面図である。
【図９】実施例１の動作を説明する断面図である。
【図１０】実施例２の試料取込部を説明する断面図である。
【図１１】実施例２の動作を説明するフローチャートである。
【図１２】実施例３の試料取込部を説明する断面図である。
【図１３】実施例３の動作を説明するフローチャートである。
【図１４】実施例４の試料取込部を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の生化学分析装置の実施例について説明する。なお各図の向きを示すために各図にＸＹＺ座標系を付記する。
【実施例１】
【００１２】
図１に生化学分析装置の全体構成を示す。本実施例では、検体から抽出された核酸を増幅し、標識を付加した後、核酸の塩基配列を読む電気泳動を実施する生化学分析装置を例示する。核酸を増幅させるために試薬と混合された核酸を所定の温度に保ったり、電気泳動を実施するためにキャピラリと呼ばれる細管に増幅させた核酸を供給したりする。【００１３】
装置本体１０１と制御用コンピュータ１２５は、通信ケーブルで接続される。制御用コンピュータ１２５は、オペレータからの入力を受け付け、生化学分析装置が有する各機能を制御し、装置本体１０１で検出されるデータを授受し、授受したデータを表示する。装置本体１０１は、キャピラリアレイ１１４、ポンプ機構１０３、恒温槽１１５、搬送機１２２、高圧電源１０４、光源１１１、光学検出器１１２を備える。以下、各部について説明する。【００１４】
キャピラリアレイ１１４は、一本もしくは複数本（例えば、２〜９６本）のキャピラリ１０２からなる交換部材であり、ロードヘッダ１２４、検出部１１３、キャピラリヘッド１２９を含む。キャピラリアレイ１１４の一端には、キャピラリ１０２内に試料を供給するためのロードヘッダ１２４が備えられ、負電圧が印加される陰極端１２６をなす。キャピラリアレイ１１４の他端は、キャピラリヘッド１２９により複数本のキャピラリ１０２が一つに束ねられており、耐圧機密構造でゲルブロック１０６と接続される。ロードヘッダ１２４とキャピラリヘッド１２９の間には、レーザ光が照射される検出部１１３が設けられる。【００１５】
キャピラリ１０２は内径数十〜数百μｍ、外径数百μｍのガラス管である。キャピラリ１０２の強度向上のため、その表面はポリイミド被膜で覆われている。ただし、レーザ光が照射される検出部１１３およびその近傍は、ポリイミド被膜は除去されている。キャピラリ１０２の内部には、試料中のＤＮＡ分子を分離するための分離媒体が充填される。分離媒体は、例えばポリアクリルアミド系分離ゲルである。【００１６】
ポンプ機構１０３は、シリンジ１０５とシリンジ１０５を加圧するための機構系で構成される。ゲルブロック１０６は、シリンジ１０５、キャピラリアレイ１１４、陽極バッファ容器１０８、分離媒体容器１０７を連結する接続部である。電動バルブ１１０を閉じ、シリンジ１０５を押し込むことによって、シリンジ１０５内の分離媒体がキャピラリ１０２内に注入される。【００１７】
恒温槽１１５は、キャピラリアレイ１１４の温度を制御するためのヒータ１１７とファン１１６を有するとともに、恒温槽１１５内の温度を一定に保つために断熱材で覆われる。恒温槽１１５内の温度を制御することにより、キャピラリアレイ１１４の大部分の温度は、例えば６０℃などの一定温度に保たれる。【００１８】
搬送機１２２は、３つの電動モータとリニアアクチュエータを備え、上下、左右、前後の３軸方向に移動可能である。また、搬送機１２２上の移動ステージ１２３には、少なくとも１つ以上の容器が搭載される。搬送機１２２は、移動ステージ１２３上のバッファ容器１１８、洗浄容器１１９、廃液容器１２０、生化学用カートリッジ１２１のそれぞれをキャピラリ１０２の陰極端１２６まで搬送する。バッファ容器１１８には電気泳動バッファ液が入る。洗浄容器１１９はキャピラリ１０２の洗浄に用いられる。廃液容器１２０にはキャピラリ１０２中の分離媒体が排出される。生化学用カートリッジ１２１には生体試料、例えば核酸と試薬が入り、生化学用カートリッジ１２１内で増幅された核酸はキャピラリ１０２の陰極端１２６からキャピラリアレイ１１４に取り込まれる。生化学用カートリッジ１２１については図２ないし図５を用いて後述する。【００１９】
高圧電源１０４は、陽極バッファ容器１０８内の陽極電極１０９とロードヘッダ１２４に接続され、キャピラリ１０２内の分離媒体に高電圧を印加する。【００２０】
光源１１１は、コヒーレント光であるレーザ光を励起光として検出部１１３に照射する。光学検出器１１２は、検出部１１３内の試料が発する蛍光を光学的に検出する。検出された光学データ１２８は、制御基板１２７を介して制御用コンピュータ１２５に転送される。【００２１】
図２を用いて、生化学用カートリッジ１２１について説明する。図２は生化学用カートリッジ１２１の斜視図である。生化学用カートリッジ１２１には、核酸が増幅される流路が１又は複数、例えば４つ設けられ、各流路にキャピラリ１０２の陰極端１２６が挿入される。なお、図２では流路の長手方向をＸ方向、流路が並べられる方向をＹ方向、陰極端１２６が挿入される方向をＺ方向で示す。【００２２】
図３を用いて、生化学用カートリッジ１２１内の構造について説明する。図３は生化学用カートリッジ１２１内の平面図である。図３の生化学用カートリッジ１２１内には、試料槽３０１、試薬槽３０２、試料流路３０３、試薬流路３０４が設けられる。試料槽３０１は複数、例えば４つ設けられ、各試料槽３０１には増幅させる核酸が、例えば１μＬ入れられる。または、試料槽３０１に１０μＬの核酸が入れられ、１０μＬから１μＬが分離されて使用されても良い。試薬槽３０２は１又は複数、例えば５つ設けられ、各試薬槽３０２には核酸の増幅に用いられる試薬、例えばプライマやｄＮＴＰ、緩衝液、水、酵素、変性剤、サイズスタンダードＤＮＡ等が入れられる。【００２３】
試料流路３０３は各試料槽３０１に連なり、核酸を含む液滴が搬送される。本実施例では核酸を含む液滴が搬送される方向がＸ方向である。液滴の搬送にＥＷＯＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｗｅｔｔｉｎｇ  Ｏｎ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）の技術が用いられる場合、試料流路３０３は液滴を搬送するためのＥＷＯＤ電極３００を有する搬送デバイスとなる。ＥＷＯＤとは、撥水性の膜である撥水膜上に配置された液滴と、撥水膜の下に設けられた電極であるＥＷＯＤ電極との間に電圧を印加して、液滴の表面張力を制御することにより、撥水膜上で液滴を搬送する技術である。【００２４】
図４を用いてＥＷＯＤを用いた搬送デバイスの一例について説明する。図４は搬送デバイスのＸＺ断面図である。搬送デバイスは、上板４０１、上側電極４０２、上側撥水膜４０３、下側撥水膜４０５、絶縁膜４０６、ＥＷＯＤ電極３００、下板４０７を有する。上板４０１と下板４０７とは平行に配置され、上板４０１の下面には上側電極４０２と上側撥水膜４０３が、下板４０７の上面には複数のＥＷＯＤ電極３００と絶縁膜４０６、下側撥水膜４０５が設けられる。なお、上板４０１及び下板４０７の少なくとも一方に複数のＥＷＯＤ電極３００が配置されていれば、液滴４００の搬送は可能である。【００２５】
複数のＥＷＯＤ電極３００は液滴４００が搬送される方向に沿って配列される。また各ＥＷＯＤ電極３００に対して個別に電圧が印加できるように、ＥＷＯＤ電極３００は例えば数百μｍの厚さを有する絶縁膜４０６で覆われる。上側撥水膜４０３と下側撥水膜４０５の間は、搬送される液滴４００とは混合しない流体４０４で満たされることが好ましい。なお、流体４０４がなくても液滴４００の搬送は可能である。【００２６】
このような搬送デバイスにおいて、液滴４００の近傍に位置するＥＷＯＤ電極３００に数十Ｖの電圧が印加されると、電圧が印加されたＥＷＯＤ電極３００側の液滴４００の表面張力が変化して液滴４００内に内圧が発生する。発生した内圧は図４中の矢印の方向に液滴４００を駆動するので、液滴４００が搬送される。すなわち、液滴４００は電圧が印加されたＥＷＯＤ電極３００側へ搬送される。【００２７】
図３の説明に戻る。試薬流路３０４は各試薬槽３０２に連なり、試薬の液滴が搬送される。本実施例では試薬の液滴が搬送される方向がＹ方向である。試薬の液滴の搬送にＥＷＯＤが用いられる場合、試料流路３０３と同様に、試薬流路３０４は複数のＥＷＯＤ電極３００を有する。試薬流路３０４は試料流路３０３と交差し、両者の交差点において核酸を含む液滴に試薬の液滴が混合される。なお、試薬流路３０４と試料流路３０３が交差する角度は、図３に示すような９０度に限定されない。【００２８】
試料流路３０３および試薬流路３０４のＥＷＯＤ電極３００には個別に電圧を印加できるので、２つ以上の液滴を同時に搬送することも可能である。さらに、液滴が搬送される方向は一方向に限定されず、液滴を往復させてもよい。例えば、試料流路３０３と試薬流路３０４の交差点と交差点に隣接する点との間で液滴を往復させることにより、核酸と試薬の混合を促進させてもよい。【００２９】
試料流路３０３の途中には温度制御領域３０５が設けられる。温度制御領域３０５は所定の温度に保たれる１つ以上の領域であり、例えば６０℃に保たれる領域と９５℃に保たれる領域である。核酸と試薬を混合させた液滴は、温度制御領域３０５へ搬送され、例えばＰＣＲ（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｃｈａｉｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎ）やサイクルシーケンス反応により核酸が増幅される。なお、異なる温度に保たれる領域の間、例えば６０℃の領域と９５℃の領域との間で液滴を往復させてもよい。核酸が増幅された液滴は、標識が付加されて試料液滴となる。なお試料液滴が搬送される試料流路３０３を液滴流路とも呼ぶ。【００３０】
試料流路３０３の先には試料取込部３０６が設けられる。試料取込部３０６では試料液滴中の核酸がキャピラリアレイ１１４に取り込まれる。すなわち、試料取込部３０６の位置に、キャピラリ１０２の陰極端１２６が挿入される。試料取込部３０６の位置は、試料流路３０３の末端のＥＷＯＤ電極３００Ａから所定の距離、例えばキャピラリアレイ１１４のロードヘッダ１２４に数ｋＶの電圧が印加されたときに末端のＥＷＯＤ電極３００Ａと電気的な絶縁を保てる距離を有する位置である。【００３１】
図５を用いて生化学用カートリッジ１２１内の搬送デバイス５００について説明する。図５（ａ）は生化学用カートリッジ１２１内の搬送デバイス５００のＸＺ断面図である。図５（ｂ）は図５（ａ）中のＡ−Ａ断面の矢視図である。搬送デバイス５００は、上板４０１、上側電極４０２、上側撥水膜４０３、下側撥水膜４０５、絶縁膜４０６、ＥＷＯＤ電極３００、下板４０７、開口部５０１を有する。上板４０１、上側電極４０２、上側撥水膜４０３、下側撥水膜４０５、絶縁膜４０６、ＥＷＯＤ電極３００、下板４０７は、図４に示した構成と同じであり、このような構成により試料液滴５０２は搬送される。開口部５０１は試料取込部３０６の位置に設けられ、キャピラリ１０２の陰極端１２６が挿入される。なお、試料取込部３０６は図中の点線の楕円で示される。【００３２】
生化学用カートリッジ１２１と搬送デバイス５００の間には、支点部５０３と支持部５０４が設けられる。支点部５０３は、搬送デバイス５００の重心よりも＋Ｘ方向側の位置で搬送デバイス５００をＹ軸回りで回転可能に支持する。支持部５０４は支点部５０３とともに搬送デバイス５００を水平に保つように支持し、支点部５０３よりも−Ｘ方向側の位置に配置される。すなわち、搬送デバイス５００が加重を受けていないときには搬送デバイス５００は水平に保たれ、支点部５０３よりも＋Ｘ方向側の位置で＋Ｚ方向の加重を受けたときに搬送デバイス５００は水平面に対し傾斜する。搬送デバイス５００が傾斜することにより、試料取込部３０６は末端のＥＷＯＤ電極３００Ａを含む液滴流路よりも低い位置になる。また液滴流路と試料取込部３０６との間は下側撥水膜４０５により滑らかに連なる。【００３３】
なお、液滴流路と試料取込部３０６との間の下側撥水膜４０５には、図５（ｂ）に示すような轍５０５を設けても良い。轍５０５はＥＷＯＤ電極３００が配列される位置からＸ方向に沿って、すなわち液滴流路に沿って設けられる。液滴流路と試料取込部３０６との間に轍５０５が設けられることにより、試料液滴５０２がＹ方向に逸れることを防止できる。
また支点部５０３と支持部５０４は、生化学用カートリッジ１２１と搬送デバイス５００の間ではなく、移動ステージ１２３と生化学用カートリッジ１２１の間に設けられても良い。この場合、生化学用カートリッジ１２１が、加重の有無に応じて、水平面に対し傾斜したり、水平に保たれたりする。【００３４】
図６を用いて本実施例の動作について説明する。【００３５】
（Ｓ６０１）
搬送デバイス５００のＥＷＯＤ電極３００への印加電圧が制御されることにより、試料液滴５０２が末端のＥＷＯＤ電極３００Ａの位置まで搬送される。図５（ａ）は、試料液滴５０２が末端のＥＷＯＤ電極３００Ａの位置まで搬送された様子を示している。【００３６】
（Ｓ６０２）
キャピラリアレイ１１４は＋Ｚ方向に移動し、開口部５０１を通過した後、下側撥水膜４０５に接触する。搬送デバイス５００はキャピラリアレイ１１４の＋Ｚ方向の加重を受けて、支点部５０３との接触部を回転軸として、水平面に対し傾斜する。図７は、搬送デバイス５００が傾斜している様子を示している。搬送デバイス５００が傾斜することにより、試料液滴５０２には図７中の矢印の方向への駆動力が生じるが、ＥＷＯＤ電極３００に電圧が印加されているので試料液滴５０２は末端のＥＷＯＤ電極３００Ａの位置に保持される。【００３７】
（Ｓ６０３）
ＥＷＯＤ電極３００への印加電圧がオフまたはグランド状態にされる。印加電圧がオフまたはグランド状態になると、末端のＥＷＯＤ電極３００Ａの位置に試料液滴５０２を保持する力がなくなるので、試料液滴５０２は図７中の矢印の方向への移動を開始する。試料液滴５０２は下側撥水膜４０５の上面に沿って移動し、キャピラリ１０２の陰極端１２６の位置で表面張力により停止する。図８は、キャピラリ１０２の陰極端１２６の位置で試料液滴５０２が停止している様子を示している。なおキャピラリ１０２の陰極端１２６の位置に試料液滴５０２をより留めやすくするために、キャピラリ１０２に数Ｖ程度の電圧が印加されても良い。【００３８】
（Ｓ６０４）
ロードヘッダ１２４に数ｋＶの電圧が印加される。ロードヘッダ１２４への電圧の印加により、キャピラリ１０２の陰極端１２６の位置で停止している試料液滴５０２中の核酸はキャピラリアレイ１１４内に所定の量を取り込まれる。所定の量の核酸がキャピラリアレイ１１４内に取り込まれると、ロードヘッダ１２４への印加電圧がオフにされる。【００３９】
（Ｓ６０５）
ロードヘッダ１２４への印加電圧がオフになったあと、キャピラリアレイ１１４は−Ｚ方向に移動し、下側撥水膜４０５から離れる。キャピラリアレイ１１４が下側撥水膜４０５から離れることにより搬送デバイス５００への加重がなくなり、搬送デバイス５００は水平な状態に戻ろうとする。図９は、キャピラリアレイ１１４が下側撥水膜４０５から離れ、搬送デバイス５００が水平な状態に戻る途中の様子を示している。キャピラリアレイ１１４内に核酸が取り込まれ残った試料液滴５０２は、搬送デバイス５００が傾斜している間に図９中の矢印の方向に移動し、搬送デバイス５００内から排出される。【００４０】
以上説明した本実施例により、搬送デバイス５００の末端のＥＷＯＤ電極３００Ａから所定の距離を有する位置に設けられた試料取込部３０６において、キャピラリアレイ１１４に試料液滴５０２中の核酸を取り込むことができる。試料取込部３０６は、キャピラリアレイ１１４による核酸の取り込みに必要な電圧がロードヘッダ１２４に印加された場合でも電気的な絶縁を保てる位置にあるので、ＥＷＯＤ電極の絶縁破壊を防止することができる。すなわち、本実施例によれば、キャピラリアレイ１１４による核酸の取り込みに、ＥＷＯＤ電極３００を備える搬送デバイス５００を複数回使用することができる。【００４１】
本実施例では、生体試料の一例として核酸、特にＤＮＡを扱う場合について説明した。本発明で扱われる生体試料はＤＮＡに限定されず、ＲＮＡ、タンパク質、多糖、微生物など生体物質全般にわたる。また生体試料の取り込みにはキャピラリ１０２以外が用いられても良い。
【実施例２】
【００４２】
実施例１では、キャピラリアレイ１１４の加重により搬送デバイス５００を傾斜させて、試料液滴５０２を試料取込部３０６へ移動させることについて説明した。搬送デバイス５００を傾斜させるには、キャピラリアレイ１１４以外の加重を用いても良い。そこで本実施例では、キャピラリアレイ１１４以外の加重により搬送デバイス５００を傾斜させることについて説明する。【００４３】
図１０を用いて本実施例について説明する。図１０は、図５（ａ）と同様に、搬送デバイス５００のＸＺ断面図である。本実施例の搬送デバイス５００は、実施例１と同様に上板４０１、上側電極４０２、上側撥水膜４０３、下側撥水膜４０５、絶縁膜４０６、ＥＷＯＤ電極３００、下板４０７、開口部５０１を有するとともに、液滴留置部１００１を有する。また搬送デバイス５００と生化学用カートリッジ１２１との間には、実施例１と同様に支点部５０３が設けられるとともに、昇降部１０００が設けられる。なお支点部５０３と昇降部１０００は、生化学用カートリッジ１２１と移動ステージ１２３との間に設けられても良い。上板４０１、上側電極４０２、上側撥水膜４０３、下側撥水膜４０５、絶縁膜４０６、ＥＷＯＤ電極３００、下板４０７、開口部５０１、支点部５０３は実施例１と同じであるので、説明を省略する。  液滴留置部１００１は開口部５０１の近傍に配置され、試料液滴５０２を試料取込部３０６の位置に留め置く部材である。必要に応じて、液滴留置部１００１をＺ方向あるいはＹ方向にスライドさせても良い。【００４４】
昇降部１０００は、支点部５０３と同じ高さから−Ｚ方向に伸縮する駆動装置であり、例えばリニアモーター等で構成され、支点部５０３よりも−Ｘ方向側の位置に配置される。昇降部１０００が支点部５０３と同じ高さであるときには搬送デバイス５００は水平に保たれ、昇降部１０００が−Ｚ方向に伸びたときに搬送デバイス５００は支点部５０３との接触部を回転軸として、水平面に対し傾斜する。【００４５】
図１１を用いて本実施例の動作について説明する。【００４６】
（Ｓ１１０１）
搬送デバイス５００のＥＷＯＤ電極３００への印加電圧が制御されることにより、試料液滴５０２が末端のＥＷＯＤ電極３００Ａの位置まで搬送される。【００４７】
（Ｓ１１０２）
昇降部１０００が−Ｚ方向に伸びる。搬送デバイス５００は昇降部１０００の−Ｚ方向の加重を受けて、支点部５０３との接触部を回転軸として、水平面に対し傾斜する。図１０は、搬送デバイス５００が傾斜している様子を示している。搬送デバイス５００が傾斜することにより、試料液滴５０２には図１０中の矢印の方向への駆動力が生じるが、ＥＷＯＤ電極３００に電圧が印加されているので末端のＥＷＯＤ電極３００Ａの位置に保持される。【００４８】
（Ｓ１１０３）
ＥＷＯＤ電極３００への印加電圧がオフまたはグランド状態にされる。印加電圧がオフまたはグランド状態になると、末端のＥＷＯＤ電極３００Ａの位置に試料液滴５０２を保持する力がなくなるので、試料液滴５０２は図１０中の矢印の方向への移動を開始する。試料液滴５０２は下側撥水膜４０５の上面に沿って移動し、液滴留置部１００１により試料取込部３０６の位置に留め置かれる。【００４９】
（Ｓ１１０４）
キャピラリアレイ１１４は＋Ｚ方向に移動し、開口部５０１から搬送デバイス５００内に挿入され、キャピラリ１０２の陰極端１２６が試料液滴５０２に接触する。【００５０】
（Ｓ１１０５）
ロードヘッダ１２４に数ｋＶの電圧が印加され、試料液滴５０２中の核酸がキャピラリアレイ１１４に取り込まれる。試料液滴５０２中の核酸がキャピラリアレイ１１４内に所定の量を取り込まれた後、ロードヘッダ１２４への印加電圧がオフにされる。【００５１】
（Ｓ１１０６）
キャピラリアレイ１１４が−Ｚ方向に移動するとともに、液滴留置部１００１がＺ方向あるいはＹ方向にスライドすることにより、キャピラリアレイ１１４内に核酸が取り込まれ残った試料液滴５０２は傾斜面の上を移動し、搬送デバイス５００から排出される。残った試料液滴５０２が排出されることにより、次に搬送される試料液滴５０２への混入を防止することができる。試料液滴５０２が排出された後、昇降部１０００が支点部５０３と同じ高さまで縮むことにより、搬送デバイス５００は水平な状態に戻る。【００５２】
以上説明した本実施例により、搬送デバイス５００の末端のＥＷＯＤ電極３００Ａから所定の距離を有する位置に設けられた試料取込部３０６において、キャピラリアレイ１１４に試料液滴５０２中の核酸を取り込むことができる。試料取込部３０６は、キャピラリアレイ１１４への核酸の取り込みに必要な電圧がロードヘッダ１２４に印加された場合でも電気的な絶縁を保てる位置にあるので、ＥＷＯＤ電極の絶縁破壊を防止することができる。すなわち、本実施例によれば、キャピラリアレイ１１４への核酸の取り込みに、ＥＷＯＤ電極３００を備える搬送デバイス５００を複数回使用することができる。
【実施例３】
【００５３】
実施例１および実施例２では、水平に保たれる搬送デバイス５００を加重により傾斜させて、試料液滴５０２を試料取込部３０６へ移動させることについて説明した。試料液滴５０２を試料取込部３０６へ移動させるには、試料取込部３０６が末端のＥＷＯＤ電極３００Ａを有する液滴流路よりも低い位置にあり、両者の間が滑らかに連なっていれば良い。そこで本実施例では、水平に保たれる搬送デバイス５００を加重により傾斜させるのではなく、搬送デバイス５００を傾斜させた構成について説明する。【００５４】
図１２を用いて本実施例について説明する。図１２は、図５（ａ）と同様に、搬送デバイス５００のＸＺ断面図である。本実施例の搬送デバイス５００は、実施例２と同様に上板４０１、上側電極４０２、上側撥水膜４０３、下側撥水膜４０５、絶縁膜４０６、ＥＷＯＤ電極３００、下板４０７、開口部５０１、液滴留置部１００１を有する。また搬送デバイス５００と生化学用カートリッジ１２１との間には、台形支持部１２００が設けられる。なお台形支持部１２００は、生化学用カートリッジ１２１と移動ステージ１２３との間に設けられても良い。上板４０１、上側電極４０２、上側撥水膜４０３、下側撥水膜４０５、絶縁膜４０６、ＥＷＯＤ電極３００、下板４０７、開口部５０１、液滴留置部１００１は実施例２と同じであるので、説明を省略する。【００５５】
台形支持部１２００は、搬送デバイス５００の−Ｘ方向の端部に設けられ、搬送デバイス５００を傾斜させるように支持する部材であり、ＸＺ断面では台形形状を有する。搬送デバイス５００を傾斜させることにより、試料取込部３０６は末端のＥＷＯＤ電極３００Ａを有する液滴流路よりも低い位置になり、液滴流路と試料取込部３０６との間は傾斜面になる。【００５６】
図１３を用いて本実施例の動作について説明する。【００５７】
（Ｓ１３０１）
搬送デバイス５００のＥＷＯＤ電極３００への印加電圧が制御されることにより、試料液滴５０２が末端のＥＷＯＤ電極３００Ａの位置まで搬送される。搬送デバイス５００が傾斜していることにより、試料液滴５０２には図１２中の矢印の方向への駆動力が生じるが、ＥＷＯＤ電極３００に電圧が印加されているので末端のＥＷＯＤ電極３００Ａの位置に保持される。【００５８】
（Ｓ１３０２）
ＥＷＯＤ電極３００への印加電圧がオフまたはグランド状態にされる。印加電圧がオフまたはグランド状態になると、末端のＥＷＯＤ電極３００Ａの位置に試料液滴５０２を保持する力がなくなるので、試料液滴５０２は図１２中の矢印の方向への移動を開始する。試料液滴５０２は下側撥水膜４０５の上面に沿って移動し、液滴留置部１００１により試料取込部３０６の位置に留め置かれる。【００５９】
（Ｓ１３０３）
キャピラリアレイ１１４は＋Ｚ方向に移動し、開口部５０１から搬送デバイス５００内に挿入され、キャピラリ１０２の陰極端１２６が試料液滴５０２に接触する。【００６０】
（Ｓ１３０４）
ロードヘッダ１２４に数ｋＶの電圧が印加され、キャピラリアレイ１１４に試料液滴５０２中の核酸が取り込まれる。試料液滴５０２中の核酸がキャピラリアレイ１１４内に所定の量を取り込まれた後、ロードヘッダ１２４への印加電圧がオフにされる。【００６１】
（Ｓ１３０５）
キャピラリアレイ１１４が−Ｚ方向に移動するとともに、液滴留置部１００１がＺ方向あるいはＹ方向にスライドすることにより、キャピラリアレイ１１４内に核酸が取り込まれ残った試料液滴５０２は傾斜面の上を移動し、搬送デバイス５００から排出される。【００６２】
以上説明した本実施例により、搬送デバイス５００の末端のＥＷＯＤ電極３００Ａから所定の距離を有する位置に設けられた試料取込部３０６において、キャピラリアレイ１１４に試料液滴５０２中の核酸を取り込むことができる。試料取込部３０６は、キャピラリアレイ１１４による核酸の取り込みに必要な電圧がロードヘッダ１２４に印加された場合でも電気的な絶縁を保てる位置にあるので、ＥＷＯＤ電極の絶縁破壊を防止することができる。すなわち、本実施例によれば、キャピラリアレイ１１４による核酸の取り込みに、ＥＷＯＤ電極３００を備える搬送デバイス５００を複数回使用することができる。【００６３】
また本実施例によれば、昇降部１０００のような駆動装置を備えないので、実施例２に比べて簡易な構成にできる。
【実施例４】
【００６４】
実施例３では、搬送デバイス５００の全体を傾斜させた構成について説明した。試料液滴５０２を試料取込部３０６へ移動させるには、試料取込部３０６が末端のＥＷＯＤ電極３００Ａを有する液滴流路よりも低い位置にあり、両者の間が滑らかに連なる面を有していれば良い。そこで本実施例では、搬送デバイス５００の全体を傾斜させるのではなく、搬送デバイス５００の一部は水平を保ち、液滴流路と試料取込部３０６との間に、水平面に対し傾斜する傾斜面が設けられる構成について説明する。【００６５】
図１４を用いて本実施例について説明する。図１４は、図５（ａ）と同様に、搬送デバイス５００のＸＺ断面図である。本実施例の搬送デバイス５００は、実施例２と同様に上板４０１、上側電極４０２、上側撥水膜４０３、下側撥水膜４０５、絶縁膜４０６、ＥＷＯＤ電極３００、下板４０７、開口部５０１、液滴留置部１００１を有する。また搬送デバイス５００と生化学用カートリッジ１２１との間には、第一支持部１４００と第二支持部１４０１が設けられる。上側電極４０２、ＥＷＯＤ電極３００、開口部５０１、液滴留置部１００１は実施例２と同じであるので、説明を省略する。【００６６】
上板４０１、上側撥水膜４０３、下側撥水膜４０５、絶縁膜４０６、下板４０７は、末端のＥＷＯＤ電極３００Ａの位置で滑らかに折れ曲がった構造を有する。すなわち、上板４０１、上側撥水膜４０３、下側撥水膜４０５、絶縁膜４０６、下板４０７は、上側電極４０２とＥＷＯＤ電極３００が設けられる領域では水平を保ち、その領域以外では傾斜面を有する。このような傾斜面を搬送デバイス５００が有することにより、試料取込部３０６は末端のＥＷＯＤ電極３００Ａを有する液滴流路よりも低い位置に配置される。また液滴流路と試料取込部３０６の間は、下側撥水膜４０５により滑らかに連なる。なお、液滴流路と試料取込部３０６の間は図１４に示すような平面に限定されず、滑らかに連なる曲面であっても良い。【００６７】
第一支持部１４００と第二支持部１４０１は、搬送デバイス５００を支持する部材である。第一支持部１４００は搬送デバイス５００の−Ｘ方向の端部に設けられ、第二支持部１４０１は搬送デバイス５００が滑らかに折れ曲がる位置に設けられる。【００６８】
本実施例の動作は実施例３と同じであり、図１３に示すフローチャートに従うので、説明を省略する。【００６９】
以上説明した本実施例により、搬送デバイス５００の末端のＥＷＯＤ電極３００Ａから所定の距離を有する位置に設けられた試料取込部３０６において、キャピラリアレイ１１４に試料液滴５０２中の核酸を取り込むことができる。試料取込部３０６は、キャピラリアレイ１１４による核酸の取り込みに必要な電圧がロードヘッダ１２４に印加された場合でも電気的な絶縁を保てる位置にあるので、ＥＷＯＤ電極の絶縁破壊を防止することができる。すなわち、本実施例によれば、キャピラリアレイ１１４による核酸の取り込みに、ＥＷＯＤ電極３００を備える搬送デバイス５００を複数回使用することができる。【００７０】
また本実施例によれば、ＥＷＯＤ電極３００を有する部分が水平に保たれ、試料液滴５０２を得るまでの工程が重力の影響を受けずに済むので、実施例３に比べてＥＷＯＤ電極３００の制御が容易になる。【００７１】
なお、本発明の生化学分析装置は上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせても良い。さらに、上記実施例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除しても良い。
【符号の説明】
【００７２】
１０１：装置本体、１０２：キャピラリ、１０３：ポンプ機構、１０４：高圧電源、１０５：シリンジ、１０６：ゲルブロック、１０７：分離媒体容器、１０８：陽極バッファ容器、１０９：陽極電極、１１０：電動バルブ、１１１：光源、１１２：光学検出器、１１３：検出部、１１４：キャピラリアレイ、１１５：恒温槽、１１６：ファン、１１７：ヒータ、１１８：バッファ容器、１１９：洗浄容器、１２０：廃液容器、１２１：生化学用カートリッジ、１２２：搬送機、１２３：移動ステージ、１２４：ロードヘッダ、１２５：制御用コンピュータ、１２６：陰極端、１２７：制御基板、１２８：光学データ、１２９：キャピラリヘッド、３００：ＥＷＯＤ電極、３０１：試料槽、３０２：試薬槽、３０３：試料流路、３０４：試薬流路、３０５：温度制御領域、３０６：試料取込部、４００：液滴、４０１：上板、４０２：上側電極、４０３：上側撥水膜、４０４：流体、４０５：下側撥水膜、４０６：絶縁膜、４０７：下板、５００：搬送デバイス、５０１：開口部、５０２：試料液滴、５０３：支点部、５０４：支持部、５０５：轍、１０００：昇降部、１００１：液滴留置部、１２００：台形支持部、１４００：第一支持部、１４０１：第二支持部
【図１】
2020079834.tif 000003
【図２】
2020079834.tif 000004
【図３】
2020079834.tif 000005
【図４】
2020079834.tif 000006
【図５】
2020079834.tif 000007
【図６】
2020079834.tif 000008
【図７】
2020079834.tif 000009
【図８】
2020079834.tif 000010
【図９】
2020079834.tif 000011
【図１０】
2020079834.tif 000012
【図１１】
2020079834.tif 000013
【図１２】
2020079834.tif 000014
【図１３】
2020079834.tif 000015
【図１４】
2020079834.tif 000016
【国際調査報告】
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2020079834.tif 000018
2020079834.tif 000019
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