JP2001108619A - 分析装置、試料操作針および試料取り出し方法 - Google Patents

分析装置、試料操作針および試料取り出し方法

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JP2001108619A JP28931999A JP28931999A JP2001108619A JP 2001108619 A JP2001108619 A JP 2001108619A JP 28931999 A JP28931999 A JP 28931999A JP 28931999 A JP28931999 A JP 28931999A JP 2001108619 A JP2001108619 A JP 2001108619A
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Yoshiaki Hata
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＤＮＡ等の微小な試料を分析・操作する分析
装置を、小型で、かつ、安価に実現すること。 【解決手段】 分析装置１において、微小流路２４ｃ内
を移動する試料からの蛍光を測定するための光学系を内
蔵する。具体的には、試料の蛍光を励起するための光を
発生させる光源と、その光源からの光を微小流路２４ｃ
内に導くライトガイド（光案内手段）とが設けられ、微
小流路２４ｃの試料の蛍光を良好に励起するように構成
される。そして、試料の蛍光を観測するために、微小流
路２４ｃの壁面に設けられ、試料からの蛍光を捕捉する
集光光学素子２６とセンサ部１１とを設けることで微小
流路内２４ｃ内の試料の蛍光を良好に観測できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ＭＥＭＳ（Micr
o Electro Mechanical Systems）やＭＯＥＭＳ（Micro
Opto Electro Mechanical Systems）等の技術を用い
て、ＤＮＡ（deoxyribonucleic acid）の解析等のよう
に生物的または生化学的な微小試料を分析する分析装
置、そのような分析のための試料操作針、および、その
試料操作針を用いた試料取り出し方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、微小流路を流れる溶液中の試
料（ＤＮＡ等の微小物質）の蛍光を計測して、各種の分
析を行う装置（いわゆる、μＴＡＳ等と呼ばれる装置）
が研究されている。この装置において蛍光の計測は、微
小流路に励起光を投光するための光源や光学系、およ
び、蛍光を計測するための光学系や光検出素子を微小流
路が形成された装置の周辺に個別に組み立てることによ
って実現されている。このため、組み立てられたシステ
ム全体として分析装置としての機能を有するのである。
【０００３】このような装置の一例が米国特許５８５８
１９５号公報に開示されている。この装置は、試料に対
する複雑な生物的または生化学的な操作（分析や合成）
を電子的な制御により約５ｃｍ×２．５ｃｍ程度の大き
さの分析チップ（マイクロチップ）上で行うように構成
されている。具体的には、分析チップ上に、化学物質を
貯める複数の貯水槽と、複数の貯水槽を結ぶ微小流路と
が形成されており、各貯水槽はそれぞれが制御された電
気ポテンシャルを有しており、そのポテンシャルによっ
て各貯水槽間で試料が微小流路を移動するように構成さ
れている。
【０００４】試料を測定する検出器として、例えば、光
学的な吸収、屈折率変化、蛍光発光、化学発光、種々の
ラマンスペクトル、電気伝導度、電気化学的電流、音波
伝播などを検出するようなものを使用することで試料の
特性等を検出することができる。
【０００５】分析チップにて分析を行う際には、ＤＮＡ
を制限酵素により異なる長さの断片に分けた後、各断片
を電気泳動によって微小流路中を移動させる。微小流路
中のある一点では、蛍光を励起するためのレーザ光等の
光が外部より与えられており、その一点を断片が通過す
るときに所定の蛍光染料が励起され、その蛍光特性を外
部に設置される受光光学系によって検出することで断片
の分析が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の技術では、分析チップの外部から蛍光を励
起するためのレーザ光等を投光する光学系や、蛍光を計
測するための光学系等が分析チップの周辺に設置される
ことで分析システムとして機能するものであるため、シ
ステム全体のサイズやコストが大きくなるという問題を
有している。また、微小流路が形成された分析チップの
周辺に各部材を配置する際の準備や位置調整に多大な手
間がかかることになり、効率よく分析を行うことができ
ないという問題を有している。
【０００７】また、光学系等を調整して蛍光計測の感度
やＳＮ比を向上させようとしても、比較的低いレベルで
限界に到達し、それ以上に向上させることは困難にな
る。
【０００８】さらに、安定した分析を効率よく繰り返し
て行うためには、試料の供給および取り出し、分析チッ
プの交換等を自動的に行うことが望まれる。また、試料
の取り出しを行う際には、複雑な操作を行うことなく簡
単に対象となる試料を取り出せることが望まれる。
【０００９】この発明は、上記課題に鑑みてなされたも
のであって、小型で、かつ、安価に実現できる分析装置
を提供するとともに、試料の取り出しを容易に行うこと
のできる試料操作針および試料取り出し方法を提供する
ことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、微小流路内を移動する試
料からの蛍光を測定して前記試料の特性を分析する分析
装置であって、前記試料の蛍光を励起するための光を発
生させる光源と、前記光源からの光を前記微小流路内に
導く光案内手段と、前記微小流路の壁面に設けられ、前
記試料からの蛍光を捕捉する集光光学素子と、前記集光
光学素子で捕捉された光を検出する光検出素子とを備え
ている。
【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の分析装置において、前記試料を前記微小流路内におい
て前記集光光学素子に近づける偏向手段をさらに備えて
いる。
【００１２】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の分析装置において、前記偏向手段が、前記集光光学素
子近傍で前記微小流路に面して設けられた第１の電極
と、前記第１の電極に対向する位置であって、前記微小
流路に面して設けられた第２の電極とを備えており、前
記第１の電極と前記第２の電極との間に所定の電界を与
えることにより前記試料を前記集光光学素子に近づける
ことを特徴としている。
【００１３】請求項４に記載の発明は、請求項１ないし
請求項３のいずれかに記載の分析装置において、前記試
料を所定の供給位置に供給する第１のマイクロマニピュ
レータをさらに備えている。
【００１４】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の分析装置において、前記試料を収容する複数の容器を
搭載可能であって、前記複数の容器のうちの任意の容器
を選択的に前記第１のマイクロマニピュレータの操作可
能範囲内に移動させる手段をさらに備えている。
【００１５】請求項６に記載の発明は、請求項１ないし
請求項５のいずれかに記載の分析装置において、前記光
検出素子にて検出される光の特性に応じて、前記微小流
路を移動する前記試料に含まれる特定の試料を抽出する
抽出手段をさらに備えている。
【００１６】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
の分析装置において、前記微小流路は所定位置にて複数
方向に分岐しており、前記抽出手段が、前記複数方向の
うちから前記試料の移動方向を選択的に切り換えること
によって、前記特定の試料を前記複数方向のうちの一の
方向に導くことで抽出することを特徴としている。
【００１７】請求項８に記載の発明は、請求項６に記載
の分析装置において、前記抽出手段が、前記微小流路中
の前記特定の試料との結合性を有する物質が付着された
エンドエフェクタを含む第２のマイクロマニピュレータ
を備えており、前記第２のマイクロマニピュレータが前
記エンドエフェクタの前記物質を前記微小流路中に配置
することで前記特定の試料を抽出することを特徴として
いる。
【００１８】請求項９に記載の発明は、請求項７に記載
の分析装置において、前記複数方向のうちの一の方向に
導かれた前記特定の試料を含む溶液を取り出す第２のマ
イクロマニピュレータをさらに備えている。
【００１９】請求項１０に記載の発明は、請求項９に記
載の分析装置において、前記特定の試料を含む溶液を保
管するための複数の容器を搭載可能であって、前記複数
の容器のうちの任意の容器を選択的に前記第２のマイク
ロマニピュレータの操作可能範囲内に移動させる手段を
さらに備えている。
【００２０】請求項１１に記載の発明は、請求項８ない
し請求項１０のいずれかに記載の分析装置において、前
記第２のマイクロマニピュレータの先端部に装着される
エンドエフェクタを複数保持可能なホルダをさらに備え
ており、前記第２のマイクロマニピュレータが、前記エ
ンドエフェクタを前記ホルダに保持される複数のエンド
エフェクタと交換することを特徴としている。
【００２１】請求項１２に記載の発明は、請求項１ない
し請求項１１のいずれかに記載の分析装置において、前
記光源と前記光検出素子とが設けられたセンサユニット
に対して、前記微小流路と前記光案内手段と前記集光光
学素子とが設けられた分析チップが着脱自在に構成され
ており、前記分析チップが前記センサユニットに対して
装着された際に、前記光源からの光が前記光案内手段を
介して前記微小流路に導かれ、前記集光光学素子によっ
て捕捉された前記蛍光が前記光検出素子に導かれるとと
もに、前記試料を移動させるためのエネルギーが前記セ
ンサユニットから前記分析チップに対して供給されるこ
とを特徴としている。
【００２２】請求項１３に記載の発明は、請求項１２に
記載の分析装置において、前記センサユニットに隣接し
て設置され、前記センサユニットに対して前記分析チッ
プを供給して装着を行うとともに、前記センサユニット
に装着された前記分析チップの回収を行う分析チップ交
換手段をさらに備えている。
【００２３】請求項１４に記載の発明は、抽出対象とな
る微小な試料を所定の溶液中から取り出すための試料操
作針であって、先端部が微小径で形成されており、前記
先端部に前記試料と生物的または生化学的な結合性を有
する物質が付着されていることを特徴としている。
【００２４】請求項１５に記載の発明は、先端部が微小
径で形成されており、抽出対象となる試料と生物的また
は生化学的な結合性を有する物質が前記先端部に付着さ
れた試料操作針を用いて、前記試料を所定の溶液中から
取り出すための方法であって、前記先端部を前記溶液中
に浸漬させる工程と、前記溶液中にて前記物質と前記試
料とを反応させて互いに結合させる工程と、前記先端部
を前記溶液中から取り出す工程とを行うことを特徴とし
ている。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照しつつ説明する。
【００２６】＜１．分析装置の基本構成＞図１は、この
実施の形態における分析装置１の一構成例を示す斜視図
である。この分析装置１は、センサユニット１０と分析
チップ２０とマイクロマニピュレータ３０ａ，３０ｂと
を備えて構成されている。
【００２７】センサユニット１０の上面側は平板状の分
析チップ２０を嵌め込むための凹部が形成されており、
試料分析の際には分析チップ２０がその凹部に嵌め込ま
れて図１に示すようにセンサユニット１０と分析チップ
２０とが一体となる。
【００２８】分析チップ２０には、異なる試料をそれぞ
れに供給するための複数の供給槽と、異なる試料を分析
チップ２０にて反応させるための反応槽と、反応槽にて
反応した試料を排出するための複数の排出槽とが形成さ
れている。具体的には、図１に示すように、複数の供給
槽として、分析対象となる試料を含んだサンプル溶液を
供給するためのサンプル槽２１ａと、分析のために使用
する試薬を供給するための試薬槽２１ｂとが形成されて
おり、これらの槽には反応槽２２に向かって微小流路２
４ａ，２４ｂがそれぞれに形成されている。また、複数
の排出槽として、抽出対象となる反応物を最終的に導く
ための抽出槽２３ａと、不必要な溶液を最終的に貯める
ための廃棄槽２３ｂと、抽出槽２３ａに向かって反応物
を移動させるためのバッファ液を貯留しておくバッファ
槽２３ｃとが形成されている。反応槽２２と廃棄槽２３
ｂとは直線的な微小流路２４ｃ，２４ｅによって互いに
接続されており、抽出槽２３ａとバッファ槽２３ｃとは
直線的な微小流路２４ｄ，２４ｆによって互いに接続さ
れており、微小流路２４ｄ，２４ｆは反応槽２２からの
微小流路２４ｃと交差点Ｐにて直交する。
【００２９】これらの各槽は、分析チップ２０の表面に
設けられた窪みであり、分析チップ表面に彫り込まれた
微小流路２４ａ〜２４ｆと同じ深さとなるように形成さ
れている。また、微小流路２４ａ〜２４ｆはカバープレ
ート２５で覆われており、管路として形成される。な
お、微小流路２４ａ〜２４ｆは、幅が約６０μｍ程度で
あり、深さが１０〜２０μｍ程度で形成される。
【００３０】サンプル溶液や試薬等の試料は分析チップ
２０上の各供給槽に直接供給されるか、あるいは、サン
プルポット４１ａや試薬ポット４１ｂ等のような取扱い
やすい供給ポット（容器）４１に入れられて、各ポット
から分析チップ２０上のサンプル槽２１ａや試薬槽２１
ｂに供給される。各ポット４１からの各槽への試料の供
給は、試料供給用として設けられた第１のマイクロマニ
ピュレータ３０ａによって行われる。そして、各供給槽
に供給された試料は電気泳動によって反応槽および排出
槽の方向に向かって微小流路中を移動する。最終的に抽
出槽２３ａに導かれた抽出対象となる試料は、第２のマ
イクロマニピュレータ３０ｂによって抽出ポット５１に
収容される。
【００３１】図２は、センサユニット１０を微小流路２
４ｃを含むＸＺ平面で切断したときの断面図である。
【００３２】図２に示すようにセンサユニット１０の上
面側は平板状の分析チップ２０を嵌め込むための凹部が
形成されており、その内部側にセンサ部１１と制御部１
２と電極１３ａ，１３ｂとが設けられている。センサ部
１１は、凹部に設けられた開口部１０ａに設置されてお
り、開口１０ａ上方側の光を内部に取り込むことが可能
なように構成されている。また、電極１３ａ，１３ｂの
上面側は、それぞれ所定面積を有するコネクタ１４ａ，
１４ｂとして形成されている。制御部１２は、センサ部
１１にて検出される光を電気信号として入力し、各電極
１３ａ，１３ｂに対して電圧を印加する。
【００３３】なお、図２において電極は１３ａ，１３ｂ
の２つのみ図示しているが、制御部１２によって制御さ
れる電極は分析チップ２０に形成された各槽ごとに設け
られる。
【００３４】一方、分析チップ２０は、センサユニット
１０の凹部に嵌め込まれたときに、各コネクタ１４ａ，
１４ｂと接合されるコネクタ２８ａ，２８ｂが下面側に
形成され、そのコネクタ２８ａ，２８ｂのそれぞれから
分析チップ２０の内部を連通して各槽の上面付近まで達
する電気泳動電極２９ａ，２９ｂが接続されている。つ
まり、電気泳動電極２９ａ，２９ｂは分析チップ２０に
埋め込まれていて、一端は分析チップ２０上の各槽内に
突き出していて、他端はセンサユニット１０からの電位
を与えるためのコネクタ２８ａ，２８ｂを備えている。
また、分析チップ２０に形成された微小流路２４ｃの下
側の所定位置にテーパ状の孔２０ａが形成されており、
その孔２０ａに集光光学素子２６が設置されている。集
光光学素子２６の配置される位置は、分析チップ２０が
センサユニット１０に装着された際に、センサユニット
１０におけるセンサ部１１の上方位置となるように設計
製作される。
【００３５】したがって、分析チップ２０がセンサユニ
ット１０に対して装着されると、コネクタ１４ａと２８
ａとが、また、コネクタ１４ｂと２８ｂとがそれぞれ接
合するとともに、集光光学素子２６とセンサ部１１とが
一体となって光学的機能を発揮するようになり、微小流
路２４ｃ内の蛍光測定を良好に行うことが可能になる。
そして、図２のような装着状態において、制御部１２が
電気泳動電極２９ａを高電位に、電気泳動電極２９ｂを
低電位に設定することで、微小流路２４ｃ内でＸ方向の
電界が発生し、それによって試料がサンプル槽２１ａか
ら廃棄槽２３ｂに向かって電気泳動することになる。
【００３６】集光光学素子２６とセンサ部１１とが一体
となって実現される光学的機能の原理の詳細は、公知文
献Applied Optics /Vol.38,No.4/1 February 1999（p.7
24-732）に所載の「Highly efficient detection of su
rface-generated fluorescene」に記述されている。こ
の文献には、ガラス製の回転放物面体の先端部を、回転
軸に垂直であって焦点の近傍の点を含む平面で切断した
形状の集光光学素子で微弱な光を捕捉し、集光光学素子
の放物面で反射された平行光を集光レンズでアバランシ
ェフォトダイオードのような光検出素子に収束させて蛍
光を測定する方法が記載することが記載されている。
【００３７】この実施の形態においても、これと同様の
手法にて試料の蛍光を測定するように構成されている。
図３は、図２のセンサ部１１周辺の拡大図である。
【００３８】図３に示すように、分析チップ２０の微小
流路２４ｃの所定位置には、微小流路２４ｃを移動する
ＤＮＡなどの微小粒子（試料）に付けられた蛍光マーカ
からの蛍光を捕捉するための集光光学素子２６が取り付
けられている。また、センサユニット１０のセンサ部１
１には、集光レンズ１１ａとマスク板１１ｂと光検出素
子１１ｃとが設けられており、集光光学素子２６から得
られる平行光を集光レンズ１１ａによって光検出素子１
１ｃに収束させることで微小流路２４ｃ中の試料に付着
された蛍光マーカからの蛍光を測定することができるよ
うに構成されている。
【００３９】集光光学素子２６は上記切断によって形成
される平面である光取り込み面２６ａが微小流路２４ｃ
に面するように配置されており、光取り込み面に蛍光マ
ーカが接近すると蛍光を効率よく捕捉することができ
る。特に、光取り込み面２６ａから１００ｎｍ程度以内
まで蛍光マーカを接近させることができれば、通常は溶
液と集光光学素子２６との界面となる光取り込み面２６
ａで反射される光も、いわゆる近接場の効果でエバネッ
セント光が集光光学素子２６内に取り込まれるようにな
るので、蛍光測定における総合的な感度を向上させるこ
とが可能になる。つまり、焦点近傍の点を含む平面に蛍
光を発生する試料を近付けることで集光光学素子２６内
に効率よく蛍光を捕捉し、放物面で反射された光を集光
レンズ１１ａでアバランシェフォトダイオードなどの光
検出素子１１ｃに入射させることで高感度のセンシング
が可能になるのである。集光光学素子２６に取り込まれ
た光は集光光学素子２６の放物面で反射し、ほぼ平行光
となって集光光学素子２６から射出する。
【００４０】光検出素子１１ｃの直前にはピンホールを
有するマスク板１１ｂが設けられピンホールの像が分析
チップ２０内の集光光学素子２６の光取り込み面２６ａ
付近に形成されるようにして光取り込み面２６ａから離
れた部分からの背景光をカットする働きをする。微弱な
光を測定する場合には背景光を測定する光を分離するこ
とが重要であり、このマスク板１１ｂの作用により、不
必要な散乱光や励起光を有効にカットすることができ、
その結果、センサ部１１における測定値のＳＮ比が向上
する。
【００４１】分析チップ２０上の集光光学素子２６とセ
ンサユニット１０側の集光レンズ１１ａの相対位置は正
確に設定される必要があるので、センサユニット１０へ
の分析チップ２０の取付けが精度良く行われるように、
分析チップ２０の外形やセンサユニット１０との電気
的、光学的接続部の精度と、分析チップ２０を嵌め込む
センサユニット１０の凹部（彫り込み部）や分析チップ
２０との電気的、光学的接続部の精度は所定の精度範囲
内で厳密に管理しておくことが望ましい。
【００４２】また、上述のように集光効率を上げるため
には、蛍光を発生する試料は集光光学素子２６の光取り
込み面２６ａから１００ｎｍ程度以下に近接させる必要
があるので、集光光学素子２６の近傍で微小流路２４ｃ
の内側には偏向電極４４，４５が設けられている。つま
り、偏向電極４４，４５は、試料を微小流路２４ｃ内に
おいて集光光学素子２６に近づけるための偏向手段とし
て機能するのである。
【００４３】そして、偏向電極４４，４５間に電界をか
けることによりＤＮＡなどの試料を微小流路２４ｃを横
断する方向に偏向させることができる。具体的には、偏
向電極４４はカバープレート２５の微小流路２４ｃに面
する位置に設けられており、偏向電極４５は微小流路２
４ｃにおける集光光学素子２６の設置された位置よりも
上流側であって、微小流路２４ｃの底面に設けられる。
これらの偏向電極４４，４５に与える電位も、既述の電
気泳動用の電極と同様に、センサユニット１０との接合
機構によって、センサユニット１０側の制御部１２から
制御されるように構成される。制御部１２は、偏向電極
４５に対して偏向電極４４を高電位に設定することによ
り、蛍光を発生する試料を微小流路２４ｃ内の底面付近
に移動させることができる。この結果、集光光学素子２
６の光取り込み面２６ａの近傍に試料を接近させること
が可能になる。偏向電極部での溶液の電気分解による気
泡の発生を防ぐために、偏向電極間に交流電界をかけて
発生する電界勾配による誘電泳動により粒子を集光光学
素子に近付けてもよい。また、電気泳動や誘電泳動の作
用によって、偏向電極４５に試料を吸引しておくことも
可能となり、微小流路２４ｃに沿った移動を停止させた
状態で蛍光の強さやスペクトルを精密に測定することが
可能になる。
【００４４】図４は、図２における分析装置１のＡ−Ａ
断面図であって、集光光学素子２６周辺の拡大図であ
る。図４に示すように微小流路２４ｃは下底よりも上底
が長い台形状の断面形状をなし、各側面は傾斜面となっ
ている。また、制御部１２から上述の偏向電極４４，４
５に対して印加される電位は、コネクタ２８ｃ，２８ｄ
を介して微小流路２４ｃ内に供給されている。
【００４５】そして、図４に示すように、センサユニッ
ト１０には、蛍光励起用の光源１５が設けられている。
光源１５としては、レーザ、ＬＥＤ、各種ランプ等のよ
うに使用する蛍光マーカに応じて任意の光源を使用する
ことができる。この光源１５は、上側に向かって所定の
励起光を射出する。そして、光源１５からの励起光を微
小流路２４ｃ内に導くために、分析チップ２０の内部に
光案内手段としてライトガイド２７が設けられている。
ライトガイド２７は、分析チップ２０に埋め込んだ光フ
ァイバを用いたり、分析チップ２０内に導波路を設けた
りして構成することができる。
【００４６】ライトガイド２７の先端部は微小流路２４
ｃに面しており、ライトガイド２７の設けられた位置に
おいて、ライトガイド２７からの光の出射面が微小流路
２４ｃの側壁面となっている。そして、ライトガイド２
７の出射面も微小流路２４ｃの側面と同様の傾斜を有す
るように形成されている。この結果、ライトガイド２７
の出射面から出射する光は、その出射面で屈折作用を生
じることとなり、微小流路２４ｃの底面側に向けて励起
光が照射されるようになる。つまり、集光光学素子２６
の光取り込み面２６ａに励起光が集中して照射されるよ
うに構成されているのである。
【００４７】なお、図４では微小流路２４ｃの側面でラ
イトガイド２７から射出した光が屈折して集光光学素子
２６の光取り込み面２６ａの中心に向かうようになって
いるが、ライトガイド２７の終端部にマイクロレンズや
回折光学素子を付けて励起光の向きや光束幅を制御する
こともできる。
【００４８】そして、センサ部１１で蛍光を測定し、抽
出対象となるＤＮＡなどの微小粒子（試料）がセンサ部
１１上方の流路を通過したことが分かった場合は、電気
泳動の原理によって流路の切り替えを行うことにより、
抽出対象となる試料を抽出槽２３ａに導いたり、その試
料をマイクロマニピュレータ３０ｂにより釣り上げたり
することで、抽出手段としての機能を実現し、抽出対象
となる試料を取り出して種々の用途に利用することがで
きる。
【００４９】流路の切り替えによる抽出の場合は、制御
部１２が図１に示すバッファ槽２３ｃの電位を抽出槽２
３ａの電位よりも高電位にしておき、廃棄槽２３ｂの電
位を抽出槽２３ａよりも高い適当な電位に設定すること
で、抽出対象となる試料は交差点Ｐを左方向に進ませる
ことができ、抽出槽２３ａに導くことができる。
【００５０】そして、マイクロマニピュレータ３０ｂが
抽出槽２３ａ内の溶液を取り出して抽出ポット５１に収
容することで、抽出ポット５１に抽出対象となる試料を
収めることができる。
【００５１】このように、超小型で高感度の蛍光検出機
構を分析装置１に組み込むことにより、ＤＮＡの解析な
ど生物学的、生化学的な分析を小型、安価な装置で高速
に行えるようになる。つまり、この実施の形態では、蛍
光検出のための機構が、センサユニット１０および分析
チップ２０で構成される分析装置１に内蔵されているた
め、装置周辺に別途光学系を設置して調整する必要がな
く、速やかに分析処理を開始することができるととも
に、小型化、低コスト化を図ることが可能になるのであ
る。
【００５２】また、高感度の蛍光検出機構が実現される
ので、１分子あるいは数個の分子であっても良好に分析
を行うことが可能になるため、分析対象となるサンプル
や試薬等の試料の必要量を最小限に抑えることができ
る。このため、微少サンプルからの分析を可能にし、Ｄ
ＮＡの解析の分野では、事前に行われるポリメラーゼ連
鎖反応（ＰＣＲ）などの増幅作業を省いたり、または、
その回数を減らしたりすることが可能になる。
【００５３】また、分析装置１にマイクロマニピュレー
タ３０ａ，３０ｂを備えることで、微小な試料に対する
操作（供給や抽出操作）を自動的に行うことが可能にな
る。
【００５４】また、分析装置１では、分析チップ２０を
センサユニット１０に嵌め込むだけで、蛍光を検出する
ための光学系が最適な状態にセットされるため、光学系
の調整等に時間がかかることはなく、試料分析のための
準備時間を短縮することができる。
【００５５】＜２．マイクロマニピュレータ＞ここで、
マイクロマニピュレータ３０ａ，３０ｂの構成について
説明する。
【００５６】図５は、マイクロマニピュレータ３０ａの
概略構成図である。
【００５７】マイクロマニピュレータ３０ａは第１リニ
アアクチュエータ３１と第２リニアアクチュエータ３２
と第３リニアアクチュエータ３３と回転系アクチュエー
タ３４とを備えて構成され、回転系アクチュエータ３４
の先端部にはエンドエフェクタ３５が着脱自在なように
構成されている。
【００５８】第１ないし第３リニアアクチュエータ３１
〜３３は互いに直交するように順次に連結されており、
複数の直進自由度が実現されている。また、回転系アク
チュエータ３４はその先端部分に結合されたエンドエフ
ェクタ３５の姿勢を任意の角度に変化させることが可能
なよう構成されている。
【００５９】第１リニアアクチュエータ３１は圧電素子
３１ａとスプライン軸３１ｂとスライダ３１ｃとを備え
ており、Ｚ軸方向に沿ってスライダ３１ｃを移動させる
ことができるように構成されている。
【００６０】圧電素子３１ａは積層圧電セラミックス等
によって構成され、制御部１２からの電圧の印加によっ
てＺ軸方向に沿って伸縮動作を行う。そして圧電素子３
１ａの一端側はセンサユニット１０の縁部側に固着され
ており、他端側はスプライン軸３１ｂの端面に固着され
ている。したがって、スプライン軸３１ｂは圧電素子３
１ａの伸縮動作に伴ってその長手方向であるＺ軸方向に
移動する。
【００６１】また、スライダ３１ｃはスプライン軸３１
ｂに嵌め込まれており、スライダ３１ｃの内部に装着さ
れた弾性部材がスライダ３１ｃとスプライン軸３１ｂと
の間に一定の摩擦を生じさせることにより、通常はスラ
イダ３１ｃがスプライン軸３１ｂに対して位置固定され
た状態となる。なお、スプライン軸３１ｂに設けられた
凸部とスライダ３１ｃの凹部とが嵌合することにより、
スライダ３１ｃのスプライン軸３１ｂの周方向への回転
を抑制できることは言うまでもない。
【００６２】第２リニアアクチュエータ３２は、第１リ
ニアアクチュエータ３１のスライダ３１ｃに固定されて
おり、第１リニアアクチュエータ３１と同様に、圧電素
子３２ａとスプライン軸３２ｂとスライダ３２ｃとを備
えて構成され、Ｘ軸方向に沿ってスライダ３２ｃを移動
させることができるようになっている。また、第３リニ
アアクチュエータ３３は、第２リニアアクチュエータ３
２のスライダ３２ｃに固定されており、上記各リニアア
クチュエータと同様に、圧電素子３３ａとスプライン軸
３３ｂとスライダ３３ｃとを備えてＹ軸方向に沿ってス
ライダ３３ｃを移動させることができるように構成され
ている。
【００６３】そして、第３リニアアクチュエータ３３の
スライダ３３ｃにはＺ軸方向に沿って回転系アクチュエ
ータ３４が固着されている。回転系アクチュエータ３４
はステッピングモータ３４ａと回転板３４ｂとピッチヨ
ーアクチュエータ３４ｃとを備えている。
【００６４】ステッピングモータ３４ａは本体が小径の
円筒状に構成され、第３リニアアクチュエータ３３のス
ライダ３３ｃに固定されている。ステッピングモータ３
４ａに対して制御部１２から通電が行われることによ
り、ステッピングモータ３４ａの内部に設けられるロー
タに連結された回転板３４ｂがステッピングモータ３４
ａの回転軸周りに回転するように構成されている。な
お、図５においてはステッピングモータ３４ａの回転軸
はＺ軸に平行なように設けられている。このステッピン
グモータ３４ａにより回転系の動作のうちのＺ軸に平行
な回転軸を中心とする回転動作が可能になる。
【００６５】回転板３４ｂにはピッチヨーアクチュエー
タ３４ｃの一端側が着設されており、このピッチヨーア
クチュエータ３４ｃは回転板３４ｂの回転に伴ってステ
ッピングモータ３４ａの回転軸を中心に回転する。そし
て、ピッチヨーアクチュエータ３４ｃの他端側には所定
の傾斜板がピボット軸受の構成で配設されており、内部
に張設された形状記憶合金製ワイヤに通電を行うことで
当該ワイヤが伸縮し、傾斜板を任意の方向に傾斜させる
ことが可能になるのである。
【００６６】このように、ピッチヨーアクチュエータ３
４ｃが駆動されることによって傾斜板がＸＹ平面に平行
な状態から任意の方向および角度に傾斜するように構成
されている。このピッチヨーアクチュエータ３４ｃによ
り回転系の動作のうちのＸ軸に平行な回転軸を中心とす
る回転動作（ピッチング）とＹ軸に平行な回転軸を中心
とする回転動作（ヨーイング）が可能になる。
【００６７】そして回転系アクチュエータ３４の先端部
には、マイクロマニピュレータ３０ａのエンドエフェク
タ３５の基部側が接続配置されている。エンドエフェク
タ３５はＤＮＡ等の微小な試料に対して所定の操作を行
うために適した機構のものが採用される。例えば、所定
量の溶液を収容・吐出することができるマイクロピペッ
トや、先端部が１〜５０μｍ程度の微小径で形成された
ニードル等がエンドエフェクタ３５として使用される。
【００６８】マイクロマニピュレータ３０ａは上記のよ
うに構成されており、第１から第３リニアアクチュエー
タ３１〜３３はエンドエフェクタ３５の位置をＸ，Ｙ，
Ｚの３軸方向に直進移動させることができ、回転系アク
チュエータ３４はエンドエフェクタ３５をロール・ピッ
チ・ヨーの３方向に回転移動させることができる。つま
り、上記のような構成とすることにより、エンドエフェ
クタ３５を直進運動させるための３自由度と回転運動さ
せるための３自由度との合計６自由度が実現されてい
る。なお、回転系３自由度は、ステッピングモータ３４
ａによるロール角運動と、ピッチヨーアクチュエータ３
４ｃによるピッチ角およびヨー角運動とで実現される。
【００６９】したがって、マイクロマニピュレータ３０
ａの構成を上記のようにすることでエンドエフェクタ３
５を任意の位置に移動させることが可能になるととも
に、エンドエフェクタ３５を任意の姿勢に変化させるこ
とも可能になる。
【００７０】ここで、第１リニアアクチュエータ３１に
よる直進動作について説明する。図６は、圧電素子３１
ａに印加する電圧波形の一例としてのこぎり波形のよう
な非対称な電圧波形を示す図である。そして図６（ａ）
はスライダ３１ｃを＋Ｚ方向に移動させる場合の電圧波
形を示しており、図６（ｂ）はスライダ３１ｃを−Ｚ方
向に移動させる場合の電圧波形を示している。
【００７１】この実施の形態では、圧電素子３１ａに対
して負の電圧が印加されれば圧電素子３１ａが収縮し、
逆に、圧電素子３１ａに対して正の電圧が印加されれば
圧電素子３１ａが伸長する。そして、その伸縮量は印加
電圧の絶対値によって可変させることができる。このた
め、圧電素子３１ａに対する印加電圧を制御することに
よってその伸縮量を制御することができ、その結果、ス
プライン軸３１ｂのＺ軸に沿った移動を制御することが
可能になる。
【００７２】例えば、図６（ａ）の電圧波形は立ち上が
り部において緩やかな傾斜を示し、立ち下がり部におい
て急峻な傾斜を示している。このため、のこぎり波形の
緩やかな立ち上がり部ではスプライン軸３１ｂとスライ
ダ３１ｃとの間の摩擦力により、スライダ３１ｃがスプ
ライン軸３１ｂと一体となって圧電素子３１ａの伸縮量
に応じてＺ軸に沿って移動する。一方、のこぎり波形の
急峻な立ち下がり部では圧電素子３１ａは急激に元の位
置に戻ろうとするのに対して、スライダ３１ｃには移動
後の位置に留まろうとする大きな慣性力が生じ、この慣
性力が摩擦力よりも大きくなり、それによってスライダ
３１ｃとスプライン軸３１ｂとの間にすべりが生じる。
この結果、スライダ３１ｃがスプライン軸３１ｂに対し
てすべりを生じた距離分だけ相対的に＋Ｚ方向側に移動
することになる。そして、図６（ａ）に示すようなのこ
ぎり波形を繰り返し圧電素子３１ａに与えることによ
り、スライダ３１ｃはスプライン軸３１ｂに沿って段階
的に＋Ｚ方向側に移動していくのである。
【００７３】一方、図６（ｂ）の電圧波形は図６（ａ）
の波形に対して逆極性となっているため、のこぎり波形
の緩やかな立ち上がり部ではスプライン軸３１ｂとスラ
イダ３１ｃとの間の摩擦力により、スライダ３１ｃがス
プライン軸３１ｂと一体となって圧電素子３１ａの伸縮
量に応じてＺ軸に沿って移動する。圧電素子３１ａは負
の電圧が印加されることによって収縮するので、図６
（ｂ）の緩やかな立ち上がり部では圧電素子３１ａはゆ
っくりと収縮する。これに対して、図６（ｂ）の急峻な
立ち下がり部では、圧電素子３１ａは収縮した状態から
急激に元の状態に戻ろうとするため、スライダ３１ｃに
は大きな慣性力が生じ、この慣性力が摩擦力よりも大き
くなり、それによってスライダ３１ｃとスプライン軸３
１ｂとの間にすべりが生じる。この結果、スライダ３１
ｃがスプライン軸３１ｂに対してすべりを生じた距離分
だけ相対的に−Ｚ方向側に移動することになる。そし
て、図６（ｂ）に示すようなのこぎり波形を繰り返し圧
電素子３１ａに与えることにより、スライダ３１ｃはス
プライン軸３１ｂに沿って段階的に−Ｚ方向側に移動し
ていくのである。
【００７４】このように第１リニアアクチュエータ３１
は、駆動手段となる圧電素子３１ａを非対称な速度で往
復移動させることによって圧電素子３１ａに結合された
スプライン軸３１ｂを往復移動させることができ、それ
によってスライダ３１ｃを相対的に慣性移動させること
が可能なように構成されている。なお、圧電素子３１ａ
を駆動する際の印加電圧を厳密に制御すれば、１回のす
べりによってスライダ３１ｃが移動する移動量をほぼ一
定値に制御することが可能である。つまり、印加電圧の
電圧レベルや波形の傾斜を制御すれば、１回のすべりに
よってスライダ１３が移動する移動量を可変させること
もできるのである。例えば、電圧レベルを高く、かつ、
急峻な立ち下がり部の傾斜をより急峻なものとすれば、
１回のすべりによって移動する移動量が大きくなるの
で、エンドエフェクタ３５を高速で移動させることが可
能になる。逆に、電圧レベルを低く、かつ、急峻な立ち
下がり部の傾斜を若干緩やかなものとすれば、１回のす
べりによって移動する移動量が小さくなるので、エンド
エフェクタ３５を低速で微少量ずつ移動させることが可
能になる。
【００７５】また、圧電素子３１ａに対して上記のよう
なのこぎり波形を連続的に印加すると、スライダ３１ｃ
の動作は段階的に移動する粗動となる。これに対し、圧
電素子３１ａに印可する電圧値を制御することで、圧電
素子３１ａはその電圧値に応じた伸縮量を示すので、ス
ライダ３１ｃの動作は微小範囲を連続的に移動する微動
となる。したがって、リニアアクチュエータの駆動手段
として圧電素子を使用することで、粗動および微動を使
い分けることが可能となり、スライダ３１ｃの位置精度
を高めることが可能になる。
【００７６】なお、スプライン軸３１ｂの凸部に着磁パ
ターン形成部を形成し、スライダ３１ｃの内部にさらに
磁気抵抗素子等を設けることにより、それらが一体とな
って、リニアエンコーダを構成することができ、スライ
ダ３１ｃの移動に伴って磁気抵抗素子から移動量に応じ
たパルス信号を発生させることができる。そして、この
パルス信号に基づいて所定の演算を行うことで、スプラ
イン軸３１ｂに対するスライダ３１ｃの位置を検出する
ことができ、この位置に基づいた移動制御を行うことも
可能になるのである。
【００７７】以上、第１リニアアクチュエータ３１の動
作について説明したが、第２リニアアクチュエータ３２
および第３リニアアクチュエータ３３についても同様の
構成および動作である。また、上記においては、マイク
ロマニピュレータ３０ａを例に挙げて説明したが、マイ
クロマニピュレータ３０ｂについても同様に構成されて
おり、動作についても同様である。
【００７８】このようなマイクロマニピュレータ３０
ａ，３０ｂが図１に示すようにセンサユニット１０にお
ける試料の供給側と抽出側との２箇所の端部側に着設さ
れており、各アクチュエータに対しては、センサユニッ
ト１０内の制御部１２によって電気的制御信号が供給さ
れるように構成されている。
【００７９】また、上記のようなマイクロマニピュレー
タ３０ａ，３０ｂは約２０ｍｍ立方程度の大きさに収ま
り、エンドエフェクタ３５を１μｍ前後の分解能で制御
することができるので、分析装置１全体の大きさを大き
くすることなく装置に組み込んで精密な操作を行うこと
が可能である。
【００８０】＜３．分析装置における分析動作＞図１に
戻り、サンプルポット４１ａと試薬ポット４１ｂとで供
給されたサンプル溶液および試薬といった試料はセンサ
ユニット１０の端部に取り付けられた第１のマイクロマ
ニピュレータ３０ａによって、それぞれサンプル槽２１
ａと試薬槽２１ｂに必要量が供給される。マイクロマニ
ピュレータ３０ａの先端部には定量の溶液を出し入れで
きるマイクロピペットが装着され、各ポットから各槽へ
の溶液の供給が可能になっている。
【００８１】分析チップ２０の微小流路２４ａ〜２４ｆ
には、予めバッファ液などの溶液を充填しておくことで
流路中から空気を追い出しておき、供給されたサンプル
や試薬が電気泳動などの方法ですぐに微小流路２４ａ〜
２４ｆ内を移動できるようにする。
【００８２】そして、サンプル槽２１ａと試薬槽２１ｂ
に供給された試料、すなわちサンプルと試薬とは電気泳
動によって微小流路２４ａ〜２４ｆを下流に向かって
（廃棄槽２３ｂの方向に向かって）移動する。このと
き、サンプル槽２１ａと試薬槽２１ｂとを廃棄槽２３ｂ
に対して高い電位にしておき、微小流路２４ａ〜２４ｃ
の下流に向かっての電界を発生させ、その電界に沿って
電気泳動による流れが発生するようにする。サンプルと
試薬は反応槽２２にて合流し反応を起こす。
【００８３】ここで、サンプル溶液として制限酵素で切
断された複数種類のＤＮＡ断片の溶液を使用し、試薬と
して蛍光マーカでラベル付けされ、サンプル溶液中の複
数種類のＤＮＡ断片と相補的な塩基配列を有する複数種
類のプローブＤＮＡ溶液を使用する場合について説明す
る。
【００８４】サンプル槽２１ａと試薬槽２１ｂとに対し
て所定の溶液が供給されるとサンプル槽２１ａおよび試
薬槽２１ｂと反応槽２２との間にかけられた電界による
電気泳動で、サンプルと試薬は反応槽２２に向かって移
動する。反応槽２２において、ＤＮＡ断片で構成される
サンプルＤＮＡとプローブＤＮＡとは相補的な塩基配列
のもの同士でハイブリダイズする。反応槽２２でハイブ
リダイズしたＤＮＡとハイブリダイズしなかったＤＮＡ
とは、反応槽２２と廃棄槽２３ｂとの間にかけられた電
界による電気泳動で微小流路２４ｃ中を下流（廃棄槽２
３ｂの方向）に移動する。反応槽２２と交差点Ｐとの間
の微小流路２４ｃには、ポリアクリルアミドのような高
分子が充填されており、電気泳動するＤＮＡの大きさに
応じて泳動速度に差ができるように構成されている。
【００８５】試薬中のプローブＤＮＡの長さがほぼ同じ
であるとすると、ハイブリダイズしなかったプローブＤ
ＮＡはほぼ同じ速度で微小流路２４ｃを電気泳動で移動
する。また、ハイブリダイズしなかったＤＮＡ断片（サ
ンプルＤＮＡ）もその長さに応じた速度で微小流路２４
ｃを移動する。
【００８６】一方、プローブＤＮＡとサンプルＤＮＡと
がハイブリダイズしたものは、ハイブリダイズした部分
が二本鎖となりその前後に一本鎖のヌクレオチドを持ち
全体としては長いＤＮＡ断片となるため、プローブＤＮ
ＡやハイブリダイズしなかったサンプルＤＮＡよりも遅
い速度で微小流路２４ｃを移動することになる。そし
て、ハイブリダイズしたＤＮＡの長さがサンプル中のＤ
ＮＡ断片の種類により異なるように、制限酵素による切
断位置とハイブリダイズするプローブＤＮＡの塩基配列
を設定しておくことで、電気泳動の速度の差を測定する
ことでサンプルＤＮＡ中のＤＮＡ断片の種類を分析する
ことができる。
【００８７】そして、微小流路２４ｃの交差点Ｐよりも
少し上流側の所定位置にプローブＤＮＡに付けられた蛍
光マーカの蛍光を測定するためのセンシング位置（集光
光学素子２６の配置される位置）が設定されているた
め、センサ部１１における光検出素子１１ｃの出力か
ら、ハイブリダイズしなかったプローブＤＮＡのセンサ
部１１の通過時刻と、プローブＤＮＡとサンプルＤＮＡ
とがハイブリダイズした複数種類の生成物のセンサ部１
１の通過時刻とを知ることができる。ハイブリダイズし
なかったＤＮＡ断片（サンプルＤＮＡ）は蛍光マーカを
持たないのでセンサ出力には影響しない。
【００８８】図７はセンサ部１１の出力例を示す図であ
る。この例では、測定開始後比較的早い時刻ｔ１に、ハ
イブリダイズしなかったプローブＤＮＡがセンシング位
置を通過し、その時に最初の出力ピークＰＫ１が現れて
いる。その後、時刻ｔ２，ｔ３，ｔ４に複数のピークＰ
Ｋ２，ＰＫ３，ＰＫ４が現れている。つまり、ハイブリ
ダイズしなかったプローブＤＮＡがセンシング位置を通
過した後に時間をおいてから、プローブＤＮＡとサンプ
ルＤＮＡとのハイブリダイズした複数種類の生成物がそ
の長さの違いに応じた時間差を持ってセンシング位置を
通過することになり、複数のピークＰＫ２〜ＰＫ４が出
現するのである。そして、それぞれの生成物の長さに応
じてピークの出現時刻が決まるとともに、それぞれの生
成物の量に応じてピークの大きさが決まるため、図７の
出力例を分析することによって生成物の種類等を解明す
ることができる。このようにハイブリダイズした生成物
が３種類の場合は図７のようにハイブリダイズ生成物に
よるピークＰＫ２，ＰＫ３，ＰＫ４が現れる。
【００８９】そして、制限酵素の選択とプローブＤＮＡ
の塩基配列の設計を任意に組合わせることで、分析対象
となるＤＮＡの遺伝子修飾の有無や一塩基多型などの塩
基配列情報を得ることが可能になる。
【００９０】また、プローブＤＮＡにラベル付けするた
めの蛍光マーカをプローブの種類ごとに変えておき、セ
ンサ部１１に分光機能を持たせて構成すれば、マーカの
蛍光の波長を分別することでハイブリダイズ生成物の種
類を見分けることも可能になる。この場合はハイブリダ
イズ生成物がセンシング位置を通過する時刻は厳密に測
定する必要はなく、ハイブリダイズしなかったプローブ
ＤＮＡによるピークとハイブリダイズ生成物によるピー
クを時間的に見分けるだけで良い。
【００９１】このようにしてセンサ部１１にて蛍光を測
定し、抽出対象となる生成物がセンシング位置を通過し
たことが分かった場合は、上述の電気泳動の原理によっ
て流路の切り替えを行うことによって抽出対象となる生
成物を抽出槽２３ａに導いたり、または、その生成物を
マイクロマニピュレータ３０ｂにより釣り上げたりする
ことで、目的の生成物を取り出すように制御されるので
ある。
【００９２】＜４．試料の取り出し＞ここで、微小流路
中からのＤＮＡ等の試料の釣り上げによる取り出し方法
について説明する。
【００９３】図８は、微小流路中のＤＮＡの釣り上げ方
法を示す図である。マイクロマニピュレータ３０ｂの先
端部と結合するエンドエフェクタとしては、試料操作針
３５ａを使用する。試料操作針は、ベース部３６とベー
ス部３６から突き出した微小径の針３７とを有する。針
３７は金属を微細加工したものや、ウイスカーを使用す
ることができる。微小流路２４ｃ中の溶液の流れの乱れ
を少なくするために、針３７の少なくとも溶液中に浸さ
れる先端部分は１μｍから５０μｍ程度に細めておくこ
とが望ましい。針３７の先端には捕捉ＤＮＡ３８を付着
させる。針３７の先端への付着は化学的な手法により行
うことができる。この手法の一例が、米国特許５７８９
１６７号公報にプローブＤＮＡの結合のための処理とし
て記載されている。例えば、本実施例で、ポリペプチド
のスペーサの端部を捕捉ＤＮＡおよび針３７と共有結合
で結び付ける方法が利用できる。
【００９４】図８において微小流路２４ｃを抽出対象の
ＤＮＡ（目的ＤＮＡ）７が蛍光マーカ９付きのプローブ
ＤＮＡ８とハイブリダイズした状態で移動していくの
を、センサ部１１が検出する。このとき、微小流路２４
ｃ上のカバープレート２５に設けられた小穴２５ａから
マイクロマニピュレータ３０ｂのエンドエフェクタとし
て装着された試料操作針３５ａを微小流路中の溶液内に
浸漬させる。試料操作針３５ａは、上述のように、先端
部（針３７）が微小径で形成されており、その先端部に
抽出すべき試料と、生物的または生化学的な結合性を有
する物質が付着されている。その針３７を溶液中に浸漬
させ、その溶液中にて針３７に付着された物質と抽出す
べき試料とを反応させて互いに結合させ、その後、針３
７を溶液中から取り出すことによって抽出すべき試料を
溶液中から取り出すことができる。
【００９５】この実施の形態において試料操作針３５ａ
の針３７には、抽出対象となる目的ＤＮＡとハイブリダ
イズする捕捉ＤＮＡ３８が付着されており、微小流路２
４ｃ中の生成物に含まれる目的ＤＮＡと捕捉ＤＮＡ３８
とを反応（ハイブリダイズ）させることで、抽出対象と
なる生成物を捕捉するのである。
【００９６】つまり、試料操作針３５ａの針３７を溶液
中に浸漬させることにより、針３７の先端部に付着して
いる捕捉ＤＮＡ３８が溶液中の生成物とハイブリダイズ
することになり、溶液中から目的となる試料のみを抽出
することができるのである。このとき、微小流路２４ｃ
の断面を試料操作針３５ａの先端がスキャンするように
マイクロマニピュレータ３０ｂを動作させれば、捕捉Ｄ
ＮＡ３８と目的ＤＮＡとがハイブリダイズする確率を高
めることができ、より確実な取り出しを行うことが可能
になる。
【００９７】上記のようにして、微小流路２４ｃ中から
釣り上げられたＤＮＡはマイクロマニピュレータ３０ｂ
の操作により抽出ポット５１の中に運ばれ、抽出ポット
５１で保管される。
【００９８】抽出ポット５１に搬送したときの処理はい
くつか考えられる。
【００９９】一例としては、ポット内にバッファ溶液を
あらかじめ入れておいてＤＮＡのハイブリダイズしたも
のを試料操作針３５ａごとバッファ溶液に浸す。ポット
内容液の温度を上げることによりプローブＤＮＡと目的
ＤＮＡの結合を解き、目的ＤＮＡと捕捉ＤＮＡのハイブ
リダイズしたものが試料操作針３５ａに付着した状態を
作る。そして、バッファ溶液を満たした別のポットに試
料操作針３５ａを移動させ、そのポット内容液の温度を
上げることにより、目的ＤＮＡと捕捉ＤＮＡとの結合を
解き、溶液中に目的ＤＮＡのみが存在するようにする処
理がある。この場合はプローブＤＮＡと目的ＤＮＡの結
合は、捕捉ＤＮＡと目的ＤＮＡの結合よりも低温で解か
れるように、プローブＤＮＡと捕捉ＤＮＡの塩基配列を
目的ＤＮＡの塩基配列に応じて設計しておくことが必要
である。そして、最初のポットで上げる温度よりも２番
目のポットで上げる温度の方を高く設定し、２個所ある
目的ＤＮＡの結合個所を所望の順番で解いていくのであ
る。
【０１００】他の例としては釣り上げたＤＮＡを試料操
作針３５ａごとに抽出ポット５１のバッファ液の中で加
熱し、捕捉ＤＮＡと目的ＤＮＡの結合を解いて、バッフ
ァ液の中に目的ＤＮＡとプローブＤＮＡとの結合したも
のを存在させる。そして、プローブＤＮＡの塩基配列を
目的ＤＮＡのポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）による増
幅のためのプライマとしても使えるように設計しておく
と、抽出ポット５１にポリメラーゼ酵素とオリゴヌクレ
オチドを加えて温度制御するだけで目的ＤＮＡの増幅を
行うことができる。
【０１０１】図９は、マイクロマニピュレータ３０ｂの
試料操作針３５ａの交換機構の説明図である。
【０１０２】図９に示すように、複数の試料操作針３５
ａがホルダ３９に差込まれて保存されている。ホルダ３
９内には必要に応じて保存液を所定量入れておいて試料
操作針３５ａの針先を浸しておく。使用時には、マイク
ロマニピュレータ３０ｂを動作制御して試料操作針３５
ａのベース部３６をマイクロマニピュレータ３０ｂの回
転系アクチュエータ３４の先端部と結合させて使用す
る。試料操作針３５ａのベース部３６を磁性材料で形成
し、マイクロマニピュレータ３０ｂの回転系アクチュエ
ータ３４の先端部に磁石を設けておくと、試料操作針３
５ａとマイクロマニピュレータ３０ｂの回転系アクチュ
エータ３４の先端部とを容易に結合することができる。
さらに、マイクロマニピュレータ３０ｂにおける回転系
アクチュエータ３４の先端部に試料操作針３５ａのベー
ス部３６を嵌入させるための凹部を設けておくことで、
試料操作針３５ａが操作中にがたつくことのないように
装着することができる。試料操作針３５ａにおいてはベ
ース部３６と針３７との形状を所定精度で管理しておく
ことで、マイクロマニピュレータ３０ｂによる正確な位
置制御が可能である。
【０１０３】そして、マイクロマニピュレータ３０ｂが
ホルダ３９に差込まれた複数の試料操作針３５ａのうち
の任意の試料操作針に対してアクセスし、回転系アクチ
ュエータ３４の先端部をベース部３６の上部側に移動さ
せることで、マイクロマニピュレータ３０ｂに装着する
ことができる。
【０１０４】一方、交換するときには、マイクロマニピ
ュレータ３０ｂはホルダ３９の試料操作針３５ａが差し
込まれていない部分に使用済みの試料操作針３５ａを差
し込み、所定の動作を行うことで使用済みの試料操作針
３５ａを取り外す。その後、上記装着の際と同様の操作
を行うことで、試料操作針３５ａの交換を行うことが可
能になる。
【０１０５】なお、ホルダ３９は、センサユニット１０
のマイクロマニピュレータ３０ｂがアクセス可能な任意
の位置に取り付けられればよい。
【０１０６】上記では、エンドエフェクタ３５が試料操
作針３５ａである場合について説明したが、エンドエフ
ェクタ３５が試料操作針３５ａに限らず、例えば、マイ
クロピペット等の他のエンドエフェクタについてもホル
ダ３９を使用することで、エンドエフェクタ３５の自動
装着および自動交換を行うことが可能であることは勿論
である。そして、複数のエンドエフェクタ３５を収容す
るホルダ３９を各マイクロマニピュレータ３０ａ，３０
ｂのアクセス可能な位置に配置しておくことで、分析装
置１において異なる分析処理を繰り返して行うような場
合であっても、エンドエフェクタ３５を自動交換しつつ
連続的に処理を進めることが可能になるのである。
【０１０７】なお、上記の試料操作針３５ａは、マイク
ロマニピュレータ３０ｂが特定の試料を釣り上げる場合
に限らず、例えば、人が手動操作して微小流路中から特
定の試料を取り出す場合にも適した構造となっている。
【０１０８】＜５．分析装置を自動運転を行うための機
構＞図１で説明したように、分析装置１においては、供
給ポット４１を使用して試料を供給したり、抽出ポット
５１を使用して試料を取り出して保管するように構成さ
れている。このように、ポットを使用して試料を供給し
たり、または、抽出する場合であって、複数種類のサン
プルや試薬を順次に取り替えながら分析抽出する動作を
連続的に自動運転する場合には、図１に示す分析装置１
に対して、オプション装置としてポット交換機構を付加
することが好ましい。この場合、ポット交換機構に複数
のサンプルポットや試薬ポット等を装填しておいてサン
プルや試薬を取り替えて複数回の分析作業を自動で行う
ことができる。また、抽出ポットについても同様であ
り、複数の抽出ポットを装填しておいて抽出すべき試料
が抽出槽２３ａに導かれる度に、抽出ポットを取り替え
つつ、それぞれの抽出ポットに異なる抽出物を収容する
ようにして複数回の分析抽出作業を自動的に行うように
することもできる。
【０１０９】図１０は、ポット交換機構を付加した分析
装置１を示す斜視図である。図１０に示すように、この
分析装置１には、図１に示した構成に加えて、複数の供
給ポット４１が搭載された回転可能な供給円盤４０と、
複数の抽出ポット５１が搭載された回転可能な抽出円盤
５０とが設けられている。
【０１１０】回転可能な供給円盤４０上には複数のサン
プルポットおよび試薬ポットが搭載されており、円盤の
中心位置の下方側（裏面側）には、供給円盤回転駆動手
段として、図示しない回転モータが設置されている。こ
の回転モータはセンサユニット１０内部の制御部１２に
よって回転制御されるように構成されており、供給円盤
４０の回転位相角を制御することで、所望のサンプルポ
ット、試薬ポットを分析チップ２０上のサンプル槽２１
ａおよび試薬槽２１ｂの近傍に移動させることができ
る。所望のポットの移動が完了すると、マイクロマニピ
ュレータ３０ａを動作させてサンプルや試薬を分析チッ
プ２０上の各槽に供給する。また、別の反応をチップ上
で行うためには、供給円盤４０を回転させることによっ
て、サンプルポット、試薬ポットを適宜に切り替えて分
析チップ２０に供給することで、自動的に複数の反応を
させていくことができる。
【０１１１】同様に、回転可能な抽出円盤５０上には複
数の抽出ポット５１が搭載されており、その中心位置の
下方側（裏面側）には、抽出円盤回転駆動手段として、
図示しない回転モータが設置されている。この回転モー
タもセンサユニット１０内の制御部１２によって回転制
御されるように構成されており、抽出円盤５０の回転位
相角を制御することで所望の抽出ポットを分析チップ２
０の抽出槽２３ａの近傍に移動させることができる。そ
して、所望のポットの移動が完了すると、マイクロマニ
ピュレータ３０ｂを移動させて抽出対象となる粒子や反
応生成物などの試料を抽出槽２３ａから抽出ポット５１
に移動させる。また、別の反応をチップ上で行なったと
きは、抽出円盤５０を回転させることにより抽出ポット
５１を切り替えて抽出対象となる試料を抽出ポット５１
に移動させる。
【０１１２】このように、ポット交換機構として複数の
ポットを搭載可能な供給円盤４０および抽出円盤５０を
設けることによって、複数回の分析抽出作業を連続的か
つ自動的に行うことが可能になる。
【０１１３】一方、分析チップ２０も使用回数が限界に
達したり、分析内容が変更されることによって取り替え
ることが必要になる場合がある。そこで、図１の分析装
置１に対して、オプション装置として分析チップ交換機
構を付加することが好ましい。この場合は分析チップ交
換機構に予め複数の分析チップ２０を装填しておき、必
要に応じてセンサユニット１０に装着される分析チップ
２０を自動的に取り替えることにより、複数回の分析作
業を連続的にかつ自動的に行うことが可能になる。ま
た、分析チップ交換機構と上記のポット交換機構とを併
用しての連続自動運転も可能である。
【０１１４】図１１は分析チップ交換機構を配置した分
析装置１の一構成例を示す図である。なお、図１１は、
図１のＹＺ平面に垂直な方向にある点から分析装置１を
見た図であり、マイクロマニピュレータ３０ａ，３０ｂ
については図示を省略している。
【０１１５】図１１に示す分析装置１では、センサユニ
ット１０をはさんで、スタッカ６０と回収器７０とＹ軸
方向に沿ってが配置される。
【０１１６】センサユニット１０に装着される分析チッ
プ２０の下方所定位置には、制御部１２によって駆動制
御される押し上げアクチュエータ１７が設置されてい
る。そして、センサユニット１０上の分析チップ２０を
交換する際には、センサユニット１０内の制御部１２が
押し上げアクチュエータ１７を動作させ、センサユニッ
ト１０の上部における凹部（分析チップ２０を嵌め込む
ための彫り込み部）から分析チップ２０を持ち上げる。
このとき、分析チップ２０の下面位置がセンサユニット
１０の凹部の土手の高さよりも高くなるようにする。押
し上げアクチュエータ１７としては、例えばプランジャ
型マグネットなどを利用することができる。
【０１１７】スタッカ６０には、未使用の分析チップ２
０を収納する収納部６１、収納部６１下部に設けられた
チップエレベータ６２、分析チップ２０をセンサユニッ
ト１０の凹部まで押し出すチップ押し出し機構６３が設
けられている。分析チップ２０の交換の際には、チップ
エレベータ６２が動作し、収納部６１内に収容された複
数の分析チップ２０のうちの最上段の分析チップ２０の
下面位置がセンサユニット１０の凹部の土手よりもわず
かに上の高さ位置となるように持ち上げられる。この
後、チップ押し出し機構６３が動作して分析チップ２０
をセンサユニット１０の凹部上方まで押し出していく。
チップ押し出し機構６３による分析チップ２０の押し出
し量が所定量を超えると、センサユニット１０の押し上
げアクチュエータ１７が停止し、押し上げ部材が動作開
始前の状態に戻る。そして、分析チップ２０がセンサユ
ニット１０の凹部に到達すると、自重により分析チップ
２０は凹部にはまり込んで、分析チップ２０が交換され
る。センサユニット１０に装着されていた分析チップ２
０は、スタッカ６０から押し出される未使用の分析チッ
プ２０の先端部で押し出されてセンサユニット１０の上
部から回収器７０の配置されている方向に移動し、自重
によって回収器７０内に落とし込まれる。
【０１１８】以上のように構成することで、必要に応じ
てセンサユニット１０に装着される分析チップ２０を自
動的に取り替えることが可能になり、複数回の分析作業
を連続的にかつ自動的に行うことができる。
【０１１９】なお、上記のチップエレベータ６２は、例
えば、マイクロモータ６２ａとネジ機構６２ｂとを組合
わせてエレベータ床６２ｃを上下させる機構が利用でき
る。また、チップ押し出し機構６３はマイクロモータ６
３ａとラック６３ｂを組合わせ、ラック６３ｂを押し出
し用部材として使用することによって構成することがで
きる。
【０１２０】さらに、上述のマイクロマニピュレータ３
０ａ，３０ｂのエンドエフェクタ３５の交換用として複
数のエンドエフェクタを収容したホルダ３９を併設する
ことで、エンドエフェクタ３５を必要に応じて自動交換
することができるので、分析作業を連続的かつ自動的に
行うことが可能になる。
【０１２１】このように、分析装置１に対して、マイク
ロマニピュレータ３０ａ，３０ｂや各種資材供給のため
の交換機構を組合わせることにより、分析作業の自動化
や必要な試料の自動抽出を行うことが可能となる。
【０１２２】＜６．変形例＞以上、この発明の一実施形
態について説明したが、この発明は上記説明内容に限定
されるものではない。
【０１２３】例えば、上記説明では、ＤＮＡのハイブリ
ダイズ反応によって分析および操作を行う場合を例示し
たが、抗体・抗原反応やリガンド・受容体反応、その他
の生物学的、生化学的反応などを利用した分析および操
作を行う場合にも、この分析装置が適用可能であること
は勿論である。つまり、分析装置において分析および操
作対象となる試料は微小な物質であればよいのである。
【０１２４】また、上記説明では、分析チップ２０上の
各槽の間で溶液やサンプル、試薬などの試料を移動させ
る方法として電気泳動を利用する場合を例示したが、他
の方法を採用してもよい。例えば、マイクロポンプによ
る圧力を利用したり、また、各槽の高さ位置を異なるよ
うにして重力ポテンシャルを利用するようにしてもよ
い。
【０１２５】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、光源で発生する試料の蛍光を励起するた
めの光を、光案内手段によって微小流路に導き、その微
小流路の壁面に設けられた集光光学素子にて試料からの
蛍光を捕捉し、光検出素子で光検出を行うように構成さ
れているため、装置周辺に別途光学系等を設置する必要
がないので、小型で、かつ、安価に実現できるととも
に、速やかに分析処理を開始することができる。
【０１２６】請求項２に記載の発明によれば、試料を微
小流路内において集光光学素子に近づける偏向手段を備
えるため、近接場の効果によって試料からの蛍光を高感
度に計測することができる。
【０１２７】請求項３に記載の発明によれば、第１の電
極と第２の電極との間に所定の電界を与えることにより
試料を集光光学素子に近づけるため、微小流路中におい
て試料を確実に集光光学素子に近づけることが可能であ
る。
【０１２８】請求項４に記載の発明によれば、試料を所
定の供給位置に供給する第１のマイクロマニピュレータ
を備えるため、試料供給を自動的に行うことが可能であ
る。
【０１２９】請求項５に記載の発明によれば、試料を収
容する複数の容器を搭載可能であって、その複数の容器
のうちの任意の容器を選択的に第１のマイクロマニピュ
レータの操作可能範囲内に移動させる手段を備えるた
め、連続的かつ自動的に容器を移動させることが可能と
なり、分析装置の連続自動運転を実現することができ
る。
【０１３０】請求項６に記載の発明よれば、光検出素子
にて検出される光の特性に応じて、微小流路を移動する
試料に含まれる特定の試料を抽出する抽出手段を備える
ため、分析装置において特定の試料のみを抽出すること
が可能である。
【０１３１】請求項７に記載の発明よれば、微小流路が
所定位置にて複数方向に分岐しており、抽出手段が、複
数方向のうちから試料の移動方向を選択的に切り換える
ことによって、特定の試料を複数方向のうちの一の方向
に導くことで抽出するように構成されているため、特定
の試料のみを一の方向に導いて抽出することができる。
【０１３２】請求項８に記載の発明によれば、抽出手段
は、微小流路中の特定の試料との結合性を有する物質が
付着されたエンドエフェクタを含む第２のマイクロマニ
ピュレータを備えており、その第２のマイクロマニピュ
レータがエンドエフェクタに付着された物質を微小流路
中に配置することで特定の試料を抽出するように構成さ
れているため、微小流路中から特定の試料を取り出すこ
とが可能である。
【０１３３】請求項９に記載の発明によれば、複数方向
のうちの一の方向に導かれた特定の試料を含む溶液を取
り出す第２のマイクロマニピュレータを備えているた
め、特定の試料を溶液中から取り出すことが可能であ
る。
【０１３４】請求項１０に記載の発明によれば、特定の
試料を含む溶液を保管するための複数の容器を搭載可能
であって、複数の容器のうちの任意の容器を選択的に第
２のマイクロマニピュレータの操作可能範囲内に移動さ
せる手段を備えるため、連続的かつ自動的に容器を移動
させることが可能となり、分析装置の連続自動運転を実
現することができる。
【０１３５】請求項１１に記載の発明によれば、第２の
マイクロマニピュレータの先端部に装着されるエンドエ
フェクタを複数保持可能なホルダを備えており、第２の
マイクロマニピュレータが、エンドエフェクタをホルダ
に保持される複数のエンドエフェクタと交換するように
構成されているため、エンドエフェクタを交換しつつの
分析装置の連続自動運転が可能になる。
【０１３６】請求項１２に記載の発明によれば、光源と
光検出素子とが設けられたセンサユニットに対して、微
小流路と光案内手段と集光光学素子とが設けられた分析
チップが着脱自在に構成されており、分析チップがセン
サユニットに対して装着された際に、光源からの光が光
案内手段を介して微小流路に導かれ、集光光学素子によ
って捕捉された蛍光が光検出素子に導かれるとともに、
試料を移動させるためのエネルギーがセンサユニットか
ら分析チップに対して供給されるように構成されている
ため、設置が容易であるとともに、装置全体としての小
型化を図ることができる。
【０１３７】請求項１３に記載の発明によれば、センサ
ユニットに隣接して設置され、センサユニットに対して
分析チップを供給して装着を行うとともに、センサユニ
ットに装着された分析チップの回収を行う分析チップ交
換手段を備えるため、分析チップを交換しつつの分析装
置の連続自動運転が可能になる。
【０１３８】請求項１４に記載の発明によれば、先端部
が微小径で形成されており、先端部に試料と生物的また
は生化学的な結合性を有する物質が付着されているた
め、簡単な操作で特定の試料のみを容易に取り出すこと
ができる。
【０１３９】請求項１５に記載の発明によれば、簡単に
特定の試料のみを容易に取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】分析装置の一構成例を示す斜視図である。
【図２】センサユニットを所定の平面で切断したときの
断面図である。
【図３】図２のセンサ部周辺の拡大図である。
【図４】図２のＡ−Ａ断面における集光光学素子２６周
辺の拡大図である。
【図５】マイクロマニピュレータの概略構成図である。
【図６】リニアアクチュエータの圧電素子に印加する電
圧波形の一例を示す図である。
【図７】センサ部の出力例を示す図である。
【図８】微小流路中の試料の釣り上げ方法を示す図であ
る。
【図９】マイクロマニピュレータの試料操作針の交換機
構の説明図である。
【図１０】ポット交換機構を付加した分析装置を示す斜
視図である。
【図１１】分析チップ交換機構を配置した分析装置の一
構成例を示す図である。
【符号の説明】
１ 分析装置 １０ センサユニット １１ センサ部 １２ 制御部 ２０ 分析チップ ２１ａ サンプル槽 ２１ｂ 試薬槽 ２２ 反応槽 ２３ａ 抽出槽 ２３ｂ 廃棄槽 ２３ｃ バッファ槽 ２４ａ〜２４ｆ 微小流路 ２６ 集光光学素子 ２７ ライトガイド（光案内手段） ３０ａ，３０ｂ マイクロマニピュレータ ３５ エンドエフェクタ ３５ａ 試料操作針 ３９ ホルダ ４０ 供給円盤 ５０ 抽出円盤 ６０ スタッカ（分析チップ交換手段） ７０ 回収器（分析チップ交換手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 35/10 Ｇ０１Ｎ 27/26 ３２５Ａ // Ｂ２５Ｊ 7/00 35/06 Ｃ Ｆターム(参考） 2G042 AA01 BD19 CA10 CB03 DA09 HA02 HA07 2G043 AA03 BA16 CA03 DA02 DA05 EA01 EA19 FA03 GA07 GB11 GB21 HA01 HA05 LA01 MA04 2G058 AA09 DA07 ED03 ED07 GA06 3F060 AA10 BA10 DA09 EB02 EB05 EC03 EC06 FA03 FA06 GA00 GA13 GA18 4B029 AA07 AA23 AA25 BB20 FA15

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 微小流路内を移動する試料からの蛍光を
    測定して前記試料の特性を分析する分析装置であって、 前記試料の蛍光を励起するための光を発生させる光源
    と、 前記光源からの光を前記微小流路内に導く光案内手段
    と、 前記微小流路の壁面に設けられ、前記試料からの蛍光を
    捕捉する集光光学素子と、 前記集光光学素子で捕捉された光を検出する光検出素子
    と、を備えることを特徴とする分析装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の分析装置において、 前記試料を前記微小流路内において前記集光光学素子に
    近づける偏向手段をさらに備えることを特徴とする分析
    装置。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の分析装置において、 前記偏向手段は、 前記集光光学素子近傍で前記微小流路に面して設けられ
    た第１の電極と、 前記第１の電極に対向する位置であって、前記微小流路
    に面して設けられた第２の電極と、を備え、 前記第１の電極と前記第２の電極との間に所定の電界を
    与えることにより前記試料を前記集光光学素子に近づけ
    ることを特徴とする分析装置。
  4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記
    載の分析装置において、 前記試料を所定の供給位置に供給する第１のマイクロマ
    ニピュレータをさらに備えることを特徴とする分析装
    置。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の分析装置において、 前記試料を収容する複数の容器を搭載可能であって、前
    記複数の容器のうちの任意の容器を選択的に前記第１の
    マイクロマニピュレータの操作可能範囲内に移動させる
    手段をさらに備えることを特徴とする分析装置。
  6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
    載の分析装置において、 前記光検出素子にて検出される光の特性に応じて、前記
    微小流路を移動する前記試料に含まれる特定の試料を抽
    出する抽出手段をさらに備えることを特徴とする分析装
    置。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載の分析装置において、 前記微小流路は所定位置にて複数方向に分岐しており、 前記抽出手段は、前記複数方向のうちから前記試料の移
    動方向を選択的に切り換えることによって、前記特定の
    試料を前記複数方向のうちの一の方向に導くことで抽出
    することを特徴とする分析装置。
  8. 【請求項８】 請求項６に記載の分析装置において、 前記抽出手段は、前記微小流路中の前記特定の試料との
    結合性を有する物質が付着されたエンドエフェクタを含
    む第２のマイクロマニピュレータを備え、 前記第２のマイクロマニピュレータが前記エンドエフェ
    クタの前記物質を前記微小流路中に配置することで前記
    特定の試料を抽出することを特徴とする分析装置。
  9. 【請求項９】 請求項７に記載の分析装置において、 前記複数方向のうちの一の方向に導かれた前記特定の試
    料を含む溶液を取り出す第２のマイクロマニピュレータ
    をさらに備えることを特徴とする分析装置。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載の分析装置において、 前記特定の試料を含む溶液を保管するための複数の容器
    を搭載可能であって、前記複数の容器のうちの任意の容
    器を選択的に前記第２のマイクロマニピュレータの操作
    可能範囲内に移動させる手段をさらに備えることを特徴
    とする分析装置。
  11. 【請求項１１】 請求項８ないし請求項１０のいずれか
    に記載の分析装置において、 前記第２のマイクロマニピュレータの先端部に装着され
    るエンドエフェクタを複数保持可能なホルダをさらに備
    え、 前記第２のマイクロマニピュレータは、前記エンドエフ
    ェクタを前記ホルダに保持される複数のエンドエフェク
    タと交換することを特徴とする分析装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１ないし請求項１１のいずれか
    に記載の分析装置において、 前記光源と前記光検出素子とが設けられたセンサユニッ
    トに対して、前記微小流路と前記光案内手段と前記集光
    光学素子とが設けられた分析チップが着脱自在に構成さ
    れており、 前記分析チップが前記センサユニットに対して装着され
    た際に、前記光源からの光が前記光案内手段を介して前
    記微小流路に導かれ、前記集光光学素子によって捕捉さ
    れた前記蛍光が前記光検出素子に導かれるとともに、前
    記試料を移動させるためのエネルギーが前記センサユニ
    ットから前記分析チップに対して供給されることを特徴
    とする分析装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の分析装置におい
    て、 前記センサユニットに隣接して設置され、前記センサユ
    ニットに対して前記分析チップを供給して装着を行うと
    ともに、前記センサユニットに装着された前記分析チッ
    プの回収を行う分析チップ交換手段をさらに備えること
    を特徴とする分析装置。
  14. 【請求項１４】 抽出対象となる微小な試料を所定の溶
    液中から取り出すための試料操作針であって、 先端部が微小径で形成されており、前記先端部に前記試
    料と生物的または生化学的な結合性を有する物質が付着
    されていることを特徴とする試料操作針。
  15. 【請求項１５】 先端部が微小径で形成されており、抽
    出対象となる試料と生物的または生化学的な結合性を有
    する物質が前記先端部に付着された試料操作針を用い
    て、前記試料を所定の溶液中から取り出すための方法で
    あって、 前記先端部を前記溶液中に浸漬させる工程と、 前記溶液中にて前記物質と前記試料とを反応させて互い
    に結合させる工程と、 前記先端部を前記溶液中から取り出す工程と、を行うこ
    とを特徴とする試料取り出し方法。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003042705A1 (fr) * 2001-11-15 2003-05-22 Toyo Boseki Kabushiki Kaisha Dispositif de remplissage partiel mobile selon des coordonnees orthogonales et cylindriques
JP2005024316A (ja) * 2003-06-30 2005-01-27 Kyocera Corp マイクロ化学チップおよびその製造方法
JP2008530524A (ja) * 2005-02-08 2008-08-07 ラブ９０１ リミテッド 分析器械
DE102004030819B4 (de) * 2003-06-25 2009-04-09 Kyocera Corp. Mikrochemischer Chip
JP2012122977A (ja) * 2010-12-10 2012-06-28 Fujifilm Corp 分析チップ
US8282358B2 (en) 2006-08-31 2012-10-09 Kyocera Corporation Fluidic device
JP2015045664A (ja) * 2014-12-10 2015-03-12 富士フイルム株式会社 分析チップ
WO2015064757A1 (ja) * 2013-10-31 2015-05-07 コニカミノルタ株式会社 検出装置、当該検出装置を用いた検出方法および当該検出装置に用いられる検出チップ

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE285590T1 (de) * 2002-10-25 2005-01-15 Evotec Technologies Gmbh Methode und vorrichtung zur aufnahme dreidimensionaler abbildungen von schwebend gehaltenen mikroobjekten unter verwendung hochauflösender mikroskopie
GB2404718B (en) * 2003-08-05 2006-11-29 E2V Tech Uk Ltd Microfluidic components
JP7303944B2 (ja) * 2020-05-27 2023-07-05 株式会社日立ハイテク 核酸分析装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4908112A (en) * 1988-06-16 1990-03-13 E. I. Du Pont De Nemours & Co. Silicon semiconductor wafer for analyzing micronic biological samples
JP2573443B2 (ja) 1990-09-28 1997-01-22 株式会社東芝 遺伝子検出法
US5776672A (en) 1990-09-28 1998-07-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Gene detection method
DE59104604D1 (de) * 1990-11-26 1995-03-23 Ciba Geigy Ag Detektorzelle.
US5296375A (en) * 1992-05-01 1994-03-22 Trustees Of The University Of Pennsylvania Mesoscale sperm handling devices
EP0730662A4 (en) 1993-09-10 1999-11-24 Genevue Inc OPTICAL DETECTION OF THE POSITION OF OLIGONUCLEOTIDES ON LARGE DNA MOLECULES
US6001229A (en) 1994-08-01 1999-12-14 Lockheed Martin Energy Systems, Inc. Apparatus and method for performing microfluidic manipulations for chemical analysis
DE4438391C2 (de) * 1994-10-27 1997-07-03 Evotec Biosystems Gmbh Vorrichtung zur Bestimmung stoffspezifischer Parameter eines oder weniger Moleküle mittels Korrelations-Spektroskopie
JPH11508042A (ja) * 1995-06-08 1999-07-13 ビジブル ジェネティクス インコーポレイテッド バイオポリマーの分析のためのナノ規模で造られた分離マトリックス、それを製造する方法および使用する方法
EP0762119B1 (en) * 1995-09-06 2001-12-05 Agilent Technologies Deutschland GmbH Photometric flow apparatus for small sample volumes
US5867266A (en) * 1996-04-17 1999-02-02 Cornell Research Foundation, Inc. Multiple optical channels for chemical analysis
DE19653661C1 (de) * 1996-12-20 1998-05-20 Guenter Prof Dr Fuhr Verfahren und Vorrichtung zur Mikropartikelpositionierung in Feldkäfigen
US5876675A (en) * 1997-08-05 1999-03-02 Caliper Technologies Corp. Microfluidic devices and systems
US6100541A (en) * 1998-02-24 2000-08-08 Caliper Technologies Corporation Microfluidic devices and systems incorporating integrated optical elements
US6091502A (en) * 1998-12-23 2000-07-18 Micronics, Inc. Device and method for performing spectral measurements in flow cells with spatial resolution

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003042705A1 (fr) * 2001-11-15 2003-05-22 Toyo Boseki Kabushiki Kaisha Dispositif de remplissage partiel mobile selon des coordonnees orthogonales et cylindriques
DE102004030819B4 (de) * 2003-06-25 2009-04-09 Kyocera Corp. Mikrochemischer Chip
JP2005024316A (ja) * 2003-06-30 2005-01-27 Kyocera Corp マイクロ化学チップおよびその製造方法
DE102004031424B4 (de) * 2003-06-30 2008-10-23 Kyocera Corp. Mikrochemischer Chip und Verfahren zu dessen Herstellung
JP2008530524A (ja) * 2005-02-08 2008-08-07 ラブ９０１ リミテッド 分析器械
US8282358B2 (en) 2006-08-31 2012-10-09 Kyocera Corporation Fluidic device
JP2012122977A (ja) * 2010-12-10 2012-06-28 Fujifilm Corp 分析チップ
US9551661B2 (en) 2010-12-10 2017-01-24 Fujifilm Corporation Assay chip
WO2015064757A1 (ja) * 2013-10-31 2015-05-07 コニカミノルタ株式会社 検出装置、当該検出装置を用いた検出方法および当該検出装置に用いられる検出チップ
JPWO2015064757A1 (ja) * 2013-10-31 2017-03-09 コニカミノルタ株式会社 検出装置、当該検出装置を用いた検出方法および当該検出装置に用いられる検出チップ
US11215613B2 (en) 2013-10-31 2022-01-04 Konica Minolta, Inc. Detection device, detection method using said detection device, and detection chip used in said detection device
JP2015045664A (ja) * 2014-12-10 2015-03-12 富士フイルム株式会社 分析チップ

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