JP4188212B2 - 電気供給デバイス、電気供給装置、試料検出デバイスおよび試料検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、デバイスに容易に電源や電気信号を供給するための電気供給デバイス、電気供給装置や、液体に含まれる高分子などの試料液（以下、単に試料液という）を遠心分離や電場作用によって分離し、検出する試料検出デバイス、および試料検出装置に関するものである。

従来、例えば、液体に含まれるタンパク質や核酸（ＤＮＡ、ＲＮＡ）などの極微量の高分子を分析する場合には、電気泳動装置が用いられており、その代表的な装置として、液体分離装置やキャピラリー電気泳動装置などが知られている。

液体に含まれる高分子成分を分離する第１の従来例として、例えば、特許文献１に開示された液体分離装置および液体分離方法がある。この液体分離装置は、ディスク状の基板に、ディスクの中心部分から放射状に延びており、始端と終端には電源電極を備えている、電気泳動用の複数の泳動路（流路）を備えている。この流路内に高分子を含む液体を電気泳動すると、高分子はその分子量や帯電性に応じて分離され、終端付近に設けられた検出用電極によって電気的に検出される。

また、液体に含まれる高分子成分を分離する第２の従来例として、例えば、特許文献２に開示されたキャピラリー電気泳動装置が知られている。これは、上記の電気的な検出以外に、蛍光物質を高分子に結合させ、レーザ光などによって蛍光検出を行う方法である。このキャピラリー電気泳動チップ（装置）は、レーザ光の照射スポットの位置を流路の終端近くに固定しておき、泳動されてくるタンパク質や核酸などの高分子が通過する時間を検出することにより、高分子を検出するものである。これは、分子量の小さい高分子ほど早く通過するため、通過する時間によって分子量や帯電量を特定することができるためである。
特開平１１−２８１６１９号公報（公開日：１９９９年１０月１５日） 特開平９−３０４３３８号公報（公開日：１９９７年１１月２８日）

上記第１の従来例のディスク型の試料検出デバイスの特長は、回転することによって順次サンプル溶液の注入が可能になる点、流路における分離を検出できる点などである。しかし、電気泳動を行う場合は、試料検出デバイスに電源を供給する（電圧を印加する、または電流を供給する）必要があるにもかかわらず、上記第１の従来例には、電源供給に関する記述が全くない。

また、上記第２の従来例の試料検出デバイスを用いて、高分子を光学的に検出するには、試料検出デバイスに設けた電源供給のための電極および配線が光ビームの光路を遮ってしまい、効率的な高分子の光学的検出ができないという問題点がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ディスク型の試料検出デバイスにおいて、効率的な高分子の光学的検出を可能とすべく、電源供給を確実かつ簡便に行うための電極および電極配線を有する試料検出デバイスと、前記試料検出デバイスに電源を供給するためのコネクタを備えた試料検出装置を提供することである。

本発明に係る電気供給デバイスは、上記の課題を解決するために、基板と、上記基板に外部の電気供給手段から得られる第１の電圧または電流を供給するための第１電極接点と、第２の電圧または電流を供給するための第２電極接点と、第１電極に接続する第１電極配線と、第２電極に接続する第２電極配線と、が形成されており、上記第１電極接点と第２電極接点とは、上記基板の中心部近傍に、互いに電気的に接触しないように同心円の略円形状に形成されていることを特徴としている。

また、本発明に係る電気供給装置は、上記の課題を解決するために、上記の電気供給デバイスと、上記電気供給デバイスに設けられている第１電極接点および第２電極接点に電気的に接続する電気コネクタと、上記第１電極接点および第２電極接点と電気コネクタとの電気的な接続状態を検出するための接続状態検出手段と、上記接続状態検出手段の出力に基づいて、電気供給デバイスに設けられている第１電極接点または第２電極接点に対して、上記電気コネクタを介して電圧または電流を供給する電気供給手段と、を備えていることを特徴としている。

本発明に係る試料検出デバイスは、上記課題を解決するために、光ビームが照射される略円盤形状の基板を備え、該基板には試料液を挿入させるための流路が形成されている試料検出デバイスにおいて、上記基板には、上記流路の終端部と電気的に接続されている第１電極と、該流路の始端部と電気的に接続されている第２電極と、上記第１電極に対して外部の電源供給手段から得られる電圧または電流を供給するための第１電極接点と、上記第２電極に対して外部の電源供給手段から得られる電圧または電流を供給するための第２電極接点と、第１電極と第１電極接点とを電気的に接続する第１電極配線と、第２電極と第２電極接点とを電気的に接続する第２電極配線と、が形成されており、上記第１電極接点と第２電極接点とは、上記基板の中心部近傍に、互いに電気的に接触しないように同心円の略円形状に形成されていることを特徴としている。

また、本発明に係る試料検出デバイスでは、上記第１電極接点は、上記第２電極配線と電気的に接触しないように、電極間隙部によって分断されており、該電極間隙部は、放射状に等回転角度で配置されていることを特徴としている。

また、本発明に係る試料検出デバイスでは、上記第２電極接点は、上記第１電極配線と電気的に接触しないように、電極間隙部によって分断されており、該電極間隙部は、放射状に等回転角度で配置されていることを特徴としている。

また、本発明に係る試料検出デバイスでは、上記第１電極は、上記基板の外周部近傍に略円形状に形成されているとともに、上記第１電極配線は、上記基板の半径方向に放射状に延びて形成されていることを特徴としている。

また、本発明に係る試料検出デバイスでは、上記第１電極、第２電極、第１電極接点、第２電極接点、第１電極配線、第２電極配線は、上記流路と重ならない領域に設けられていることを特徴としている。

また、本発明に係る試料検出装置は、上記課題を解決するために、上記いずれかの試料検出デバイスと、上記試料検出デバイスに設けられている第１電極接点および第２電極接点に電気的に接続する電源コネクタと、上記第１電極接点および第２電極接点と電源コネクタとの電気的な接続状態を検出するための接続状態検出手段と、上記接続状態検出手段の出力に基づいて、試料検出デバイスに設けられている第１電極接点または第２電極接点に対して、上記電源コネクタを介して電圧または電流を供給する電源供給手段と、を備えていることを特徴としている。

また、本発明に係る試料検出装置では、上記第１電極接点または第２電極接点が、上記電極間隙部によってｎ個に分断される場合、上記電源コネクタは、該第１電極接点または第２電極接点に対して、２ｎ個の電気的な接点を備えていることを特徴としている。

また、本発明に係る試料検出装置では、上記２ｎ個の電気的な接点は、同一半径の円形状であって、等回転角度で設けられていることを特徴としている。

また、本発明に係る試料検出装置では、上記円形状に設けられた２ｎ個の電気的な接点は、交互に異なる電源供給手段と電気的に接続されていることを特徴としている。

本発明に係る電気供給デバイスは、基板と、上記基板に外部の電気供給手段から得られる第１の電圧または電流を供給するための第１電極接点と、第２の電圧または電流を供給するための第２電極接点と、第１電極に接続する第１電極配線と、第２電極に接続する第２電極配線と、が形成されており、上記第１電極接点と第２電極接点とは、上記基板の中心部近傍に、互いに電気的に接触しないように同心円の略円形状に形成されている構成である。このため、中心部近傍にのみ電源を供給する電極を有する電源コネクタを用いることで、電源を確実かつ簡便に供給することができるという効果を奏する。さらに、電源だけでなく、電気信号も供給できる。また、高分子検出デバイスに限らず、基板上には他の機能をもつ例えば回路などのデバイスでも利用可能である。

また、本発明に係る電気供給装置は、上記の電気供給デバイスと、上記電気供給デバイスに設けられている第１電極接点および第２電極接点に電気的に接続する電気コネクタと、上記第１電極接点および第２電極接点と電気コネクタとの電気的な接続状態を検出するための接続状態検出手段と、上記接続状態検出手段の出力に基づいて、電気供給デバイスに設けられている第１電極接点または第２電極接点に対して、上記電気コネクタを介して電圧または電流を供給する電気供給手段と、を備えている構成である。それゆえ、高分子デバイスに限らず、様々なデバイスに電気、電圧、または電気信号等を確実かつ簡易に供給することができる。

本発明に係る試料検出デバイスは、以上のように、上記基板には、上記流路の終端部と電気的に接続されている第１電極と、該流路の始端部と電気的に接続されている第２電極と、上記第１電極に対して外部の電源供給手段から得られる電圧または電流を供給するための第１電極接点と、上記第２電極に対して外部の電源供給手段から得られる電圧または電流を供給するための第２電極接点と、第１電極と第１電極接点とを電気的に接続する第１電極配線と、第２電極と第２電極接点とを電気的に接続する第２電極配線と、が形成されており、上記第１電極接点と第２電極接点とは、上記基板の中心部近傍に、互いに電気的に接触しないように同心円の略円形状に形成されているので、第１電極接点と第２電極接点とをディスク型の基板の中心部近傍に集約させる構成となる。このため、中心部近傍にのみ電源を供給する電極を有する電源コネクタを用いることで、電源を確実かつ簡便に供給することができるという効果を奏する。また、ディスク型の試料検出デバイスを固定するためのターンテーブル等と電源を供給するための電源コネクタとを兼用させることができ、試料検出装置を小型化することができるという効果を奏する。

本発明に係る試料検出デバイスは、以上のように、上記第１電極接点は、上記第２電極配線と電気的に接触しないように、電極間隙部によって分断されており、該電極間隙部は、放射状に等回転角度で配置されているので、第１電極接点と第２電極配線との短絡を確実に防止できるとともに、電源の供給が可能になるという効果を奏する。

本発明に係る試料検出デバイスは、以上のように、上記第２電極接点は、上記第１電極配線と電気的に接触しないように、電極間隙部によって分断されており、該電極間隙部は、放射状に等回転角度で配置されているので、第２電極接点と第１電極配線との短絡を確実に防止できるとともに、電源の供給が可能になるという効果を奏する。

本発明に係る試料検出デバイスは、以上のように、上記第１電極は、上記基板の外周部近傍に略円形状に形成されているとともに、上記第１電極配線は、上記基板の半径方向に放射状に延びて形成されているので、第１電極と第２電極との短絡を防止できるとともに、第１電極接点から第１電極に対して、第１電極配線を介して確実に電源を供給することができるという効果を奏する。

本発明に係る試料検出デバイスは、以上のように、上記第１電極、第２電極、第１電極接点、第２電極接点、第１電極配線、第２電極配線は、上記流路と重ならない領域に設けられているので、試料検出デバイスに設けた電源供給のための電極や配線が光ビームの光路を遮ることを防止でき、効率的な高分子の光学的検出が可能になるという効果を奏する。

本発明に係る試料検出装置は、以上のように、試料検出デバイスと、電源コネクタと、接続状態検出手段と、電源供給手段と、を備えているので、第１電極接点と第２電極接点との短絡を防止しながら、確実に電源を供給することが可能であるという効果を奏する。また、ディスク型の試料検出デバイスを固定するためのターンテーブル等と電源を供給するための電源コネクタとを兼用させることができ、試料検出装置を小型化することができるという効果を奏する。

本発明に係る試料検出装置は、以上のように、上記第１電極接点または第２電極接点が、上記電極間隙部によってｎ個に分断される場合、上記電源コネクタは、該第１電極接点または第２電極接点に対して、２ｎ個の電気的な接点を備えている。また、本発明に係る試料検出装置は、以上のように、上記２ｎ個の電気的な接点は、同一半径の円形状であって、等回転角度で設けられている。また、本発明に係る試料検出装置は、以上のように、上記円形状に設けられた２ｎ個の電気的な接点は、交互に異なる電源供給手段と電気的に接続されている。このため、ディスク型の試料検出デバイスと電源コネクタとの取り付け回転角度を気にすることなく、第１電極接点と第２電極接点との短絡を確実に防止しながら、電源の供給が可能であるという効果を奏する。

本発明に係る電気供給デバイスおよび電気供給装置は、試料検出デバイスおよび試料検出装置と同様の特徴点を有する。そこで、以下では、本発明に係る試料検出デバイスについて説明し、次いで本発明に係る試料検出装置について説明し、電気供給デバイスおよび電気供給装置の説明に替えることとする。なお、本発明は以下の実施の形態に限られるものではない。また、以上の説明では、主に高分子の含まれる試料液の検出に限って説明したが、これに限らず溶媒（たとえば水）と溶質との化学的あるいは物理的な性質の違いを利用して、溶媒中での溶質の濃度分布を生じさせて検出する場合であれば、同様な課題や作用が生じる。すなわち、例えば、比較的分子量の低い分子や、コロイドなどの溶質が溶媒に分散している試料液であれば、本発明に係る試料検出デバイスおよび試料検出装置は利用可能である。つまり、本発明でいう「試料液」とは、比較的分子量の低い分子や、コロイドなどの溶質が溶媒に分散している試料液、または高分子が含まれる試料液をいい、「試料検出」とは、試料液中に含まれる試料（溶質、高分子等）を検出することをいう。なお、説明の便宜上、以下では、特に、高分子を含む試料液から高分子を検出する場合について説明する。

〔１〕本発明に係る試料検出デバイスについて
本発明に係る試料検出デバイスの一実施形態について図１〜図３に基づいて説明すると以下の通りである。

本実施の形態に係る試料検出デバイスは、光ビームが照射される基板を備え、該基板には試料液（例えば、高分子を含む試料液）を挿入（導通）させるための流路が形成されている試料検出デバイスである。なお、上記基板は、光ビームを透過することが好ましい。

図１（ａ）は、本実施の形態に係る試料検出デバイスの表面側を示す平面図であり、図１（ｂ）は、本実施の形態に係る試料検出デバイスの裏面側を示す平面図である。また、図２は、図１（ａ）に示す高分子デバイスをＳ−Ｓ線にて切断した場合の断面図である。

図１（ａ）（ｂ）に示すように、本実施の形態に係る試料検出デバイス１は、ディスク型である。また、図１、２に示すように、試料検出デバイス１には、ディスク基板１ａとディスク基板１ｂとを接着剤１５によって張り合わせた構造となっている。ディスク基板１ａ、ディスク基板１ｂおよび接着剤１５は、すべて高分子検出用の光ビームを透過する光透過性を有するものである。具体的には、ディスク基板１ａおよび１ｂとしては、ポリカーボネート基板あるいはガラス基板、石英基板を使用することが好ましい。

試料検出デバイス１は、注入口２、液溜３、流路４、第１電極５、第２電極６、第１電極接点７、第２電極接点８、番地情報表示部９、中心穴１１、反射膜１２、案内溝６０が形成されている。流路４は、流路４（Ａ）、流路４（Ｂ）、流路４（Ｃ）、４（Ｄ）の４本設けられており、それに対応して、番地情報表示部９も、番地情報表示部９ａ、番地情報表示部９ｂ、番地情報表示部９ｃ、番地情報表示部９ｄの４つ設けられている。また、第１電極５は、後述するように、配線パターン５ａ、５ｂ、５ｃから構成されており、注入口２、液溜３、第２電極６、配線パターン５ｂ、５ｃは、４本の流路４に対応して４つずつ設けられている。中心穴１１は、ディスク基板１ａ、１ｂの中心部に、ディスク基板１ａ、１ｂを貫通するように形成されており、後述する電気泳動台５０や試料検出装置１００に装着する場合の中心位置を定めるものである。

流路４は、高分子を含む液体を電気泳動し、該高分子を分離または抽出するための泳動路であり、中心穴１１から半径方向外方に向けて放射状に形成されている。流路４の幅は、数μｍ〜１００μｍ、長さは数ｃｍ〜数ｍであることが好ましい。この流路４は、本試料検出デバイス１には４本形成されており、Ａ〜Ｄで示す流路記号２３によって識別されており、上述したように４本の流路をそれぞれ流路４（Ａ）、４（Ｂ）、４（Ｃ）、４（Ｄ）と称する。各流路４の始端部には、高分子を含む液体試料を流路４に供給するための注入口２が形成されており、また終端部には液溜３が形成されている。

また、注入口２および液溜３は、ディスク基板１ａの表面に露出しているが、図２に示すように、流路４はディスク基板１ａの裏面に下向きに凹状の溝形状で加工されており、ディスク基板１ａとディスク基板１ｂとを張り合わせることによって、閉じた流路４が形成されることになる。

つまり、流路４は、ディスク基板１ａにおける面のうち、第１電極５が形成される面の裏面側に形成される。注入口２と液溜３とは、流路４の両端においてディスク基板１ａを貫通するように設けられる。ディスク基板１ｂには、案内溝６０が形成され、案内溝６０の一部に番地情報表示部９が加工され、その上に反射膜１２が成膜される。ディスク基板１ａにおける流路４が形成された面と、ディスク基板１ｂにおける反射膜１２が形成された面の裏面とを接着剤１５で張り合わせることにより、試料検出デバイス１が形成される。

また、上記注入口２および液溜３は、電気泳動で一般に使用されるものである。また、注入口２には第２電極６が接続されており、液溜３には第１電極５、より詳細には配線パターン５ｃが接続されている。このため、例えば、検出対象の高分子がＤＮＡである場合、ＤＮＡはマイナス（−）に帯電しているため、第１電極５にプラス（＋）の高電圧を印加し、第２電極６を接地すると、注入口２に注入された液体試料に含まれるＤＮＡは、流路４中をプラス（＋）側の第１電極５方向に引っ張られ、液溜３の方向に泳動される。ＤＮＡの帯電量や分子量によって電気泳動の速度が異なるため、流路４中を流れる移動速度の違いによってＤＮＡが分離されることになる。

また、案内溝６０は、上述のように、ディスク基板１ｂに形成されており、より詳細には、ディスク基板１ｂにおける、ディスク基板１ａとディスク基板１ｂとが接する面の裏面側に形成されており、案内溝６０がディスク基板１ｂに形成された後に、案内溝６０を覆うように反射膜１２が形成されている（図２参照）。この案内溝６０は、高分子を検出するための光ビームが走査する際に、光ビームの走査を導き案内するための案内手段として機能するものである。すなわち、光ビームは案内溝６０に沿って試料検出デバイスを走査することになる。この光ビームの走査を導き案内するための案内溝６０は、流路４を複数回横切るように、らせん状に設けられている。より詳細には、案内溝６０は、流路４の長手方向に対して垂直な方向に、光ビームが流路４を横切って走査することができるように設けられている。ここで、「流路を横切る方向」とは、流路４の長手方向に対して略垂直な方向のことをいう。

この案内溝６０の一部には、番地情報表示部９が凹凸形状で加工されている。ここで番地情報表示部９は、後述する試料検出装置１００から照射された光ビームが４本の流路Ａ〜Ｄのうち、どの流路を横切って走査したのかを識別するための流路識別手段として機能するものであり、さらに、光ビームが流路４を複数回横切って設けられた案内溝６０のうち、どの位置の案内溝６０に沿って走査したのかを識別するためのトラック識別手段として機能するものでもあり、４つの番地情報表示部９ａ〜９ｄが存在する。

すなわち、番地情報表示部９ａ〜９ｄは、流路４の数に対応して４列設けられ、それぞれの列（９ａ〜９ｄ）には隣接する流路４（Ａ）〜４（Ｄ）の流路識別情報が記録されている。つまり、番地情報表示部９ａには流路４（Ａ）の番地情報が、番地情報表示部９ｂには流路４（Ｂ）の番地情報が、番地情報表示部９ｃには流路４（Ｃ）の番地情報が、番地情報表示部９ｄには流路４（Ｄ）の番地情報が記録されている。これにより、例えば、光ビームが流路４（Ａ）と番地情報表示部９ａとを走査した場合は、流路４（Ａ）を走査したことが、光ビームが流路４（Ｂ）と番地情報表示部９ｂとを走査した場合は、流路４（Ｂ）を走査したことが、確実に識別できる。また、ひとつの番地情報表示部には、後述するように案内溝６０毎の案内溝の識別情報（例えば、トラック番号）も記録されている。これによって、番地情報表示部のうち、ある番地情報表示部のある案内溝６０に記録された番地情報は、流路を識別するための流路識別記号と流路の位置情報である案内溝のトラック番号とを示すことになる。

また、図１（ｂ）に示すように、ディスク基板１ｂの面のうち、ディスク基板１ａと接する面の裏面には、反射膜１２が成膜されている。すなわち、試料検出デバイス１の光ビームが入射される面（表面）の裏面側には反射膜１２が形成されている。この反射膜１２は、後述する試料検出装置１００が備える光ピックアップ装置１８から入射した光ビームを反射して、再び光ピックアップ装置１８に対して該反射光を入射させるためのものであり、光ピックアップ装置１８では該反射光を検出して信号を送信し、試料検出装置１００内の他の手段によって高分子を検出するように構成されている。これにより、透過光ではなく反射光を用いて高分子を検出することができるため、光ビームが入射される側にのみ光学系を備えた試料検出装置１００により高分子を検出することが可能となる。透過光を検出することによって高分子を検出する場合、試料検出デバイス１を挟んで、両側に光学系が配置する必要があるため、装置本体の小型化が容易にできない。その一方、上記のように試料検出デバイス１の光ビームが入射する面の裏面側に反射膜１２を形成することにより、入射した光ビームを反射させることができ、反射光の検出により高分子の検出が可能となる。このため、光ビームを入射する側にのみ光学系を備えている試料検出装置１００を作製でき、装置本体を容易に小型化することが可能となる。

また、反射膜１２は、後述するように、金属薄膜ではなく、誘電体薄膜を用いることが好ましい。特に多層薄膜を用いれば、高反射率が得られることがよく知られている。誘電体薄膜を用いた反射膜１２によって、反射光を使用して、装置の小型化が可能となる。なお、透過光を用いて高分子を検出する場合は、反射膜１２は不要となり、上記の限りではない。

また、上述したように、ディスク基板１ａの面のうち、ディスク基板１ｂと接する側の面に凹状の溝形状に形成された流路４は、ディスク基板１ｂとディスク基板１ａとを接着剤１５によって張り合わせることで、閉じた流路とすることができる。また、電極配線（例えば、第１電極５、第２電極６、第１電極接点７、第２電極接点８）は流路４が形成された面と反対側の面（裏面）に設けてあるが、これによって電極配線（例えば、第１電極５、第２電極６、第１電極接点７、第２電極接点８）と電源コネクタ３０とが容易に接続可能である（図２参照）。

第１電極５、第２電極６、第１電極接点７、第２電極接点８の配線パターンについて、図１（ａ）にしたがって説明する。まず、第２電極接点８は、流路４および番地情報表示部９と重ならず、かつ最小の面積となるように、ディスク基板１ａの中心部近傍に略円形状に設ける。すなわち、第２電極接点８は、ディスク基板１ａの最内周部に略円形状に設けられる。第２電極６は、ディスク基板１ａの半径方向に延びるように設けられており、注入口２と第２電極接点８とを電気的に接続するように設けられる。つまり、第２電極６は、略直線形状で、４つの注入口２に対応して、４本設けられている。第２電極は、流路４の始端である注入口２と第２電極接点８とを電気的に接続する第２電極配線としても機能するものである。

第１電極５は、図１（ａ）に示すように、ディスク基板１ａの最外周部に略円形状で設けられた配線パターン５ａと、ディスク基板１ａの半径方向に延びるように放射状に設けられた略直線の配線パターン５ｂと、ディスク基板１ａの半径方向に延びるように設けられ、配線パターン５ａと液溜３とを電気的に接続する配線パターン５ｃとによって構成されている。配線パターン５ａ、配線パターン５ｂ、および配線パターン５ｃは、流路４および番地情報表示部９と重ならず、かつ最小の面積となるように設けられている。配線パターン５ａ、５ｃは、流路４の終端である液溜３と電気的に接続する電極として機能し、配線パターン５ｂは、上記電極（配線パターン５ａ、５ｃ）と第１電極接点７とを電気的に接続する第１電極配線として機能するものである。

第１電極接点７は、ディスク基板１ａ上の、第２電極接点８の半径方向外方の位置に略円形状に設けられているが、完全な円形状ではなく、４つの第２電極６と電気的に接触しないように、８つの電極間隙部６３が設けられている。すなわち、第１電極接点７は、８つの電極間隙部６３と４つの第２電極６とによって、４つに分断された略円形状に形成されているといえる。また、第２電極６と電極間隙部６３とは、放射状に等回転角度に配置されている。なお、第１電極接点７も、流路４および番地情報表示部９と重ならず、かつ最小の面積となるように設けられている。

配線パターン５ａは、配線パターン５ｂによって第１電極接点７と電気的に接続している。また、第２電極６は、第２電極接点８と電気的に接している。第１電極接点７、第２電極接点８には、後述する電源コネクタ３０によって、電気泳動用の電源が供給されることになる。このとき、第１電極接点７、第２電極接点８ともに、ディスク基板１ａ（試料検出デバイス）の中心部近傍に設けられているため、略円形状の電源コネクタ３０を介して、確実かつ容易に電気泳動用の電圧を供給することができる。

また、番地情報表示部９と案内溝６０とは、ディスク基板１ｂにおける、ディスク基板１ａとディスク基板１ｂとの接する面とは逆の面（裏面）に設けられており、番地情報表示部９と案内溝６０との凹凸形状が流路４における液体試料が流れる流路面に現れないようにしている。もし、流路面に泳動方向と直角に凹凸形状が生じると、泳動性能に支障が生じるからである。上述のように、電極配線（例えば、第１電極５、第２電極６、第１電極接点７、第２電極接点８）、流路４、番地情報表示部９、案内溝６０および反射膜１２の配置にはそれぞれの意義がある。

次に、本発明の特徴的な部分である流路４、案内溝６０および番地情報表示部９ａ〜９ｄについてより詳細に説明するために、図３に、図１（ａ）における流路４（Ｂ）の近傍部分を拡大した部分拡大図を示す。

同図に示すように、注入口２（の内部）は第２電極６と電気的に接続しており、液溜３（の内部）は第１電極５と電気的に接続しており、より詳細には、配線パターン５ｃを介して配線パターン５ａと電気的に接続している。したがって、図１（ａ）、３に示すように、注入口２には、第２電極６を介して第２電極接点８から接地電位が供給され、液溜３には、第１電極５（配線パターン５ａ、５ｂ、５ｃ）を介して、プラス（＋）電位が供給される。

案内溝６０は、流路４をｎ回横切って形成されており、流路４近傍に着目すれば、案内溝６０はｎ本のトラックから構成されている。この流路４を横切るｎ本の案内溝６０を、注入口２に近いものから順にトラックｔ１、ｔ２、・・・とし、液溜３に最も近いトラックをｔｎと称する。

案内溝６０のトラックｔ１〜ｔｎの一部であって、流路４（Ｂ）の近傍には番地情報表示部９ｂが形成されており、それぞれのトラックに形成された番地情報表示部９ｂには、それぞれのトラック情報ｔ１〜ｔｎと、流路識別情報である流路４（Ｂ）の情報とが、番地情報ａｄ（Ｂｔ１）〜ａｄ（Ｂｔｎ）として記録されている。例えば、光ビームａが番地情報ａｄ（Ｂｔ１）を走査した場合、流路４（Ｂ）のうち、ｔ１という位置のトラックを横断して走査することを識別することができる。

ディスク型の試料検出デバイス１を図３中の矢印Ｘ方向に回転させ、光ビームａを案内溝６０のトラックｔ１に沿って走査させると、光ビームａは、まず番地情報ａｄ（Ｂｔ１）を走査し、番地情報ａｄ（Ｂｔ１）を読み取る。その後、流路４（Ｂ）のトラックｔ１の位置を横切って走査し、高分子を検出する。したがって、光ビームａが流路４（Ｂ）のトラックｔ１の位置を横切って走査する前に、番地情報を得ることができるため、高分子がどの流路のどの位置で検出されたのかを確実かつ簡便に識別することができる。

また、ＤＮＡなどの高分子を検出する場合は、一般的な方法である蛍光材料をＤＮＡなどの高分子に結合させ、Ｓ／Ｎ比を上げることによって検出することができるが、その他にも高分子に着色材料を結合させて、反射光や透過光を検出してもよい。さらに、ディスク型の高分子デバイス１を高速回転させると、検出したＤＮＡ等の高分子がどの流路の、さらに流路のどの位置で検出されたかを高速で識別することもできる。

また、案内溝６０は螺旋状に形成されており、４本の流路４（Ａ）〜４（Ｄ）を複数回横切る構造である。したがって、ディスク型の高分子デバイス１の回転に伴って、注入口２側における案内溝６０のトラックｔ１から順次、液溜３側における案内溝６０のトラックｔｎを走査していくことにより、全ての流路４（Ａ）〜４（Ｄ）の、全てのトラックの位置において、高分子が存在するか否かを高速かつ効率的に検出することができる。

また、高分子の組成が予め分かっている場合は、その組成が検出されると予測される所望の案内溝６０のトラックへアクセスし、スティル動作を行って効率的に検出することも可能である。なお、高分子の組成が予め分かっている場合は、上述のような複数の案内溝６０を形成する必要はなく、所望の位置に１本のみ案内溝６０を形成したディスク型試料検出デバイスを使用してもよい。案内溝６０が１本であるが、半径位置（トラック位置）の異なる案内溝６０を有するディスク型試料検出デバイスを複数種類用意すれば、異なる高分子に対応した分離・検出が可能である。この場合、試料検出装置は、後述のように案内溝６０を有する試料検出デバイスを着脱可能に搭載できるため、一つの試料検出装置本体で複数種類のディスク型試料検出デバイスを使用することが可能である。

〔２〕本発明に係る試料検出装置について
試料検出デバイスの構造については、上記〔１〕欄において図１〜図３を用いて説明した。以後は、上記試料検出デバイスを搭載した試料検出装置について説明し、併せて、試料検出装置を用いて高分子を電気泳動し検出するまでの動作について図４〜８に基づいて説明する。

図４は、電気泳動を行うための電気泳動台５０に試料検出デバイス１を搭載する様子を模式的に示す図である。この電気泳動台５０上に試料検出デバイス１を搭載し、高分子の電気泳動を行って分離・精製した後に、後述する試料検出装置１００に搭載し、分離・精製した高分子を光ビームによって検出することになる。なお、電気泳動を実施する装置（電気泳動台５０）と光ビームを用いて高分子を検出する装置とが一体となっていてもかまわない。

図４において、電気泳動台５０には突起部５１が形成されており、試料検出デバイス１の中心穴１１と突起物５１とが嵌るように、試料検出デバイス１を電気泳動台５０上に搭載する。ディスク型試料検出デバイス１は、上記〔１〕欄で説明したように、ディスク基板１ａとディスク基板１ｂを張り合わせたものである。

試料検出デバイス１の中心穴１１が、電気泳動台５０の突起物５１に差し込まれることにより、位置決めが行われる。その後、試料検出デバイス１に電源コネクタ３０をかぶせるように接触させ、電源コネクタ３０と試料検出デバイス１の第１電極接点７および第２電極接点８とが電気的に接続される。このとき、試料検出デバイス１は、回転方向に対して任意の回転角位置で固定されるため、後述するように回転角に依存せず電源を供給できるように、電源コネクタ３０と試料検出デバイス１の第１電極接点７および第２電極接点８とが電気的に接続される必要がある。この電源コネクタ３０と試料検出デバイス１の第１電極接点７および第２電極接点８との電気的な接続の状態および電源を供給するための回路を模式的に表した図を図５に示す。

図５に示すように、電源コネクタ３０には、第２電極用接触部３１、４つの第１電極用接触部Ａ ３２ａ・３２ａ・３２ａ・３２ａ、４つの第１電極用接触部Ｂ ３２ｂ・３２ｂ・３２ｂ・３２ｂが形成されている。第１電極用接触部Ａ ３２ａおよび第１電極用接触部Ｂ ３２ｂは、交互に（一つおきに）同一半径の円形状に、等回転角度で設けられている。

また、第２電極用接触部３１は接地されている。一方、４つの第１電極用接触部Ａ ３２ａ・３２ａ・３２ａ・３２ａはそれぞれ、電源を供給するための回路７０とスイッチ３５またはスイッチ３６を介して接続されており、４つの第１電極用接触部Ｂ ３２ｂ・３２ｂ・３２ｂ・３２ｂはそれぞれ、電源を供給するための回路７１とスイッチ３３またはスイッチ３４を介して接続されている。回路７０、７１についての詳細な説明は、後述する。

第２電極接点８は、電源コネクタ３０の第２電極用接触部３１と電気的に接続される。より詳細には、第２電極用接触部３１は、電源コネクタ３０における、第１電極用接触部Ａ ３２ａまたは第１電極用接触部Ｂ ３２ｂの内周側に設けられ、図１（ａ）に示す第２電極接点８と重なるように電気的に接続される。すなわち、第２電極用接触部３１は、第２電極接点８に対して接地電位を供給するための電気的な接点として機能するものである。

一方、第１電極接点７は、電源コネクタ３０の第１電極用接触部Ａ ３２ａまたは第１電極用接触部Ｂ ３２ｂと電気的に接続される。より詳細には、第１電極用接触部Ａ ３２ａと、第１電極用接触部Ｂ ３２ｂは、それぞれ４つずつ、電源コネクタ３０における第２電極用接触部３１の外周側に設けられ、図１（ａ）に示す第１電極接点７に重なるように電気的に接続される。すなわち、第１電極用接触部Ａ ３２ａおよび第１電極用接触部Ｂ ３２ｂは、第１電極接点７に対して所定の電圧を供給するための電気的な接点として機能するものである。

第１電極用接触部Ａ ３２ａと第１電極用接触部Ｂ ３２ｂとは、後述するように、スイッチによって短絡することなく、プラス（＋）電源に接続される。このとき、第１電極用接触部Ａ ３２ａまたは第１電極用接触部Ｂ ３２ｂが、図１（ａ）に示す第１電極接点７の端部と第２電極接点６の配線に跨って、短絡を生じるおそれがある。このような短絡の問題を回避すべく、第１電極用接触部Ａ ３２ａまたは第１電極用接触部Ｂ ３２ｂの配線パターンの大きさを、図１（ａ）に示す第１電極接点７の端部と第２電極接点６の配線パターンとの間の電極間隔６３よりも小さくしておけばよい。さらに、図１（ａ）に示す第１電極接点７の配線パターンが存在する回転角を２π／８よりも大きくしておけば、図５に示す第１電極用接触部Ａ ３２ａまたは第１電極用接触部Ｂ ３２ｂの少なくとも一つが、常に図１（ａ）に示す第１電極接点７と接続されることになる。なお、上述では、図１（ａ）の第１電極接点７の数が４個の場合を示したが、整数ｎ個の場合は、第１電極用接触部Ａ ３２ａと、第１電極用接触部Ｂ ３２ｂは、それぞれｎ箇所ずつ、計２ｎ箇所設け、図１（ａ）に示す第１電極接点７のパターンが存在する回転角を２π／２ｎよりも大きくすればよい。このような構成にすることによって、電源コネクタ３０が任意の回転角で試料検出デバイス１に接続される場合でも、接地電位（第２電極接点６）とプラス電位（第１電極接点７の端部）とが短絡することを確実に防止することができる。

次に、第１電極用接触部Ａ ３２ａと第１電極用接触部Ｂ ３２ｂとが、スイッチによって短絡することなくプラス電源に接続される点について以下に説明する。図５に示すように、第１電極用接触部Ａ ３２ａは、スイッチ３５、スイッチ３６を介して回路７０と接続されており、より詳細には、スイッチ３５を介して電源４１と電気的に接続されており、スイッチ３６を介して電源４３と電気的に接続されている。また、第１電極用接触部Ｂ ３２ｂは、スイッチ３３、スイッチ３４を介して回路７１と接続されており、より詳細には、スイッチ３３を介して電源４０と電気的に接続されており、スイッチ３４を介して電源４２と電気的に接続されている。また、図５に示すように、回路７１において、スイッチ３４と電源４２との間は、抵抗３９、コンパレータ３７、ボリューム４４によって所定の回路が形成されている。また、回路７０において、スイッチ３６と電源４３との間は、抵抗４６、コンパレータ３８、ボリューム４５によって所定の回路が形成されている。このように、交互に同一半径の円形状で、かつ等回転角度に設けられた第１電極用接触部Ａ ３２ａおよび第２電極用接触部Ｂ ３２ｂは、それぞれ別々の電源供給手段と電気的に接続されている。以下、第１電極用接触部Ａ ３２ａと第１電極用接触部Ｂ ３２ｂとが、スイッチによって短絡することなくプラス電源に接続される動作について説明する。

まず、全てのスイッチ３３、３４、３５、３６はスイッチオフにする。次に、スイッチ３６をスイッチオンにする。このとき、第１電極用接触部Ａ ３２ａは、図１（ａ）に示す第１電極接点７と電気的に接続されている状態、または第２電極６の配線部分に電気的に接触している状態、若しくはそのいずれにも電気的に接続されていない状態の３状態のうち、１つの状態にあることになる。

もし、第１電極用接触部Ａ ３２ａが第１電極接点７と電気的に接続されている場合は、第１電極接点７を介して第１電極用接触部Ｂ ３２ｂにも電気的に接続されている状態か、または単独で第１電極接点７に接続されている状態である。このとき、第１電極用接触部Ａ ３２ａは、いずれにしても第１電極接点７と電気的に接続されていることになり、この場合、スイッチ３６を介して電流が流れる経路は存在しない。ボリューム４５を、予め半分程度に調節しておくと、コンパレータ３８のプラス入力には抵抗４６を介して電源４３の電圧Ｖが供給される。一方、コンパレータ３８のマイナス入力には、ほぼ１／２Ｖの電圧が供給されることになる。したがって、コンパレータ３８の出力はハイレベルとなる。つまり、第１電極用接触部Ａ ３２ａが正常に図１（ａ）の第１電極接点７と電気的に接続される場合は、コンパレータ３８の出力がハイレベルとなる。

一方、第１電極用接触部Ａ ３２ａが図１（ａ）に示す第２電極６の配線部分に接触している場合は、第２電極用接触部３１を介して接地される。したがって、この場合、スイッチ３６を介して電流が流れることになり、コンパレータ３８のプラス入力は接地電位となる。このため、コンパレータ３８の出力はローレベルとなる。つまり、第１電極用接触部Ａ ３２ａが誤って、図１（ａ）に示す第２電極６の配線部分と電気的に接触している場合は、コンパレータ３８出力がローレベルとなる。

また、第１電極用接触部Ａ ３２ａが図１（ａ）に示すどの配線にも接続されていない場合は、コンパレータ３８のプラス入力には抵抗４６を介して電源４３の電圧Ｖが供給される。このため、コンパレータ３８の出力はハイレベルとなる。つまり、第１電極用接触部Ａ ３２ａがどこにも接続されていない場合は、コンパレータ３８の出力がハイレベルとなる。

以上の３つの場合をまとめると、コンパレータ３８の出力がハイレベルのときは、スイッチ３６をオフした後、スイッチ３５をオンして、電気泳動用の電源４１からプラス電位を供給する。すると、図１（ａ）の第１電極接点７に正常に電源を供給する状態か、あるいは全く供給しない開放の状態かのどちらか一方の状態となる。また、コンパレータ３８の出力がローレベルのときは、スイッチ３６をオフし、スイッチ３５はそのままオフにしておけば、誤って電気泳動用の電源４１が第２電極用接触部３１を介して接地電位に短絡することを防止できる。

次に、第１電極用接触部Ｂ ３２ｂの接続の場合分けについて説明するが、上述の第１電極用接触部Ａ ３２ａの場合と略同様であり、素子の符号が異なるだけであるため、詳細は省略し、結論のみ述べる。すなわち、コンパレータ３７の出力がハイレベルの場合は、スイッチ３３をオフにした後、スイッチ３４をオンにして、電気泳動用の電源４２から第１電極用接触部Ｂ ３２ｂに対してプラス電位を供給する。すると、図１（ａ）に示す第１電極接点７に正常に電源を供給する状態か、または全くどこにも供給しない開放の状態のどちらか一方の状態となる。一方、コンパレータ３７の出力がローレベルの場合は、スイッチ３３をオフにし、スイッチ３４もそのままオフにしておくことにより、誤って電気泳動用の電源４２が第２電極用接触部３１を介して接地電位に短絡することを防止できる。

ここで、電源４０と電源４１とは、説明の便宜上別々に示したが、実際は同じものを使用してもよい。また、電源コネクタ３０の配線パターンと、図１（ａ）に示す第１電極接点７および第２電極６のパターンの配置によれば、第１電極用接触部Ａ ３２ａと第１電極用接触部Ｂ ３２ｂが同時に開放となることはなく、少なくともいずれか一方が電源４０または電源４１に接続されることになる。

以上をまとめると、コンパレータ３７およびコンパレータ３８の出力信号に基づいて、スイッチ３３〜３６を制御することによって、電源コネクタ３０を試料検出デバイス１に接続する場合、お互いの相対的な回転角に依存せず、短絡を防止しながら図１（ａ）の第１電極接点７に対して正常に電源を供給することが可能となる。なお、上記のスイッチ制御は、図示しない制御回路によって行われる。以上の回路７０、７１および図示しない制御回路は、第１電極接点７および第２電極接点８と電源コネクタ３０（における電気的な接点）との電気的な接続状態を検出するための接続状態検出手段として機能するものである。

なお、図５に示した電源コネクタ３０およびその周辺の回路と、図１（ａ）に示した第１電極接点７および第２電極接点８は、ディスク状の試料検出デバイス１における電気泳動を行う際に効果を得るものである。したがって、図１（ａ）に示す案内溝６０、番地情報表示部９（９ａ〜９ｄ）は必ずしも必要ではない。

また、図６は、試料検出デバイス１の断面図の一部と、これに光ビームａを照射し、反射光、透過光または発光を検出する光ピックアップ装置１８のうち、反射光を検出する光学系の主要部を示す図である。ここで、本実施の形態において、光ピックアップ装置１８は、試料検出デバイス１に設けられている流路４、案内溝６０、番地情報表示部（流路識別手段、またはトラック識別手段）９のうち、いすれかに対して光ビームａを照射した際に得られる、反射光、透過光、散乱光、および発光のうち、いずれかを検出する光学的検出手段として機能するものである。

また、ディスク基板１ａは、表面、すなわち光ビームが照射される面に第１電極５や第２電極６（不図示）が配線される。図６中では、光ビームａを案内溝６０に対して走査しながら、高分子検出時の動作を示すために、第１電極５のみを示す。また、光ビームａとして用いるレーザの波長が７８０ｎｍ、対物レンズ１６の開口数が０．４５の場合は、ディスク基板１ａおよびディスク基板１ｂの厚さはともに０．６ｍｍである。光ビームａとして用いるレーザの波長が６５０ｎｍ、対物レンズ１６の開口数が０．６の場合は、ディスク基板１ａおよびディスク基板１ｂの厚さはともに０．３ｍｍである。光ビームａとして用いるレーザの波長が４００ｎｍ、対物レンズの開口数が０．６５の場合は、ディスク基板１ａおよびディスク基板１ｂの厚さはともに０．３ｍｍである。いずれの場合も接着剤１５は数十μｍであり、試料検出デバイス１全体の厚さの誤差範囲内である。

光ピックアップ装置１８の光学系は、図６に示すように、対物レンズ１６、ハーフミラー５１、集光レンズ５２・５３、分割ディテクタ５４、ディテクタ５５、演算回路５６を備えている。光ビームａが、実線で示すように案内溝６０と番地情報表示部９とに焦点を結ぶように対物レンズ１６によって集光され、光ビームａの走査ピッチを上げ、走査精度を上げ、さらに高密度記録された番地情報が読み出せるように、光ピックアップ装置１８の光学系は構成されている。なお、案内溝６０のピッチは従来の光ディスクの場合の１〜２μｍにせず、高速で流路４を横切って走査できるようにするために、１０μｍ以上とする。案内溝６０の幅は従来の光ディスクと同じように１μｍ以下とする。

入射された光ビームａは、透明なディスク基板１ａ、透明な接着剤１５、透明なディスク基板１ｂを通過して、案内溝６０と番地情報表示部９に集光され、反射膜１２によって反射される。反射された光ビーム（反射光とも称する）ｙは、光ピックアップ装置１８の光学系における対物レンズ１６、ハーフミラー５１、集光レンズ５２を介して、分割ディテクタ５４に焦点を結ぶ。分割ディテクタ５４の出力を演算回路５６において適切に演算することによって、フォーカス誤差信号・トラック誤差信号ｂが得られ、これに基づいてフォーカスサーボとトラックサーボが行われる。また、分割ディテクタ５４の出力を加算増幅した信号ｃによって番地情報表示部９に記録された番地情報の読み出しが可能である。以上の光学系の構成を、第１の光学系と称する。すなわち、第１の光学系とは、上記光ピックアップ装置１８が備えるものであって、不図示の光ビーム走査装置が光ビームａを案内溝６０または番地情報表示部９に集光する際に、案内６０または番地情報表示部９から得られる反射光、透過光、散乱光、および発光のうち、いずれかを集光して分割ディテクタ５４（案内用ディテクタ）に導く光学系といえる。なお、本実施の形態では、特に反射光または発光に対応した光学系である。また、これらのフォーカスサーボ、トラックサーボおよび番地情報の読み出し方法・手段は、いずれも光ディスク装置においてよく知られた技術である。すなわち、フォーカスサーボ、トラックサーボおよび番地情報の読み出し方法・手段については、従来公知の方法・手段を利用することができ、特に限定されるものではない。また、光ビームａを走査させる光ビーム走査手段も従来公知の技術を利用することができ、特に限定されるものではない。

また、試料検出デバイス１は、図６中の矢印Ｙ方向に回転移動するため、光ビームａは流路４に到達する。光ビームａが流路４に到達すると、反射光ｙの光路は図中に示す破線のように変化する。その結果、分割ディテクタ５４においては、焦点を結ばないため、分割ディテクタ５４における検出光量が大きく低下し、流路４における反射光あるいは発光を検出できなくなる。

そこで、ハーフミラー５１によって光路を分割し、集光レンズ５３を介してディテクタ５５に焦点を結ぶように第２の光学系を配置する。この第２の光学系では、ディテクタ５５では、流路４にて反射した光ビームｚを検出し電気信号に変換して、高分子検出信号ｍを出力する。なお、光ビームａが案内溝６０および番地情報表示部９に焦点を結んでいる場合は、上述のとおり、分割ディテクタ５４において焦点を結び、ディテクタ５５においては焦点を結ばないため、ディテクタ５５における出力は大きく低下することになる。すなわち、第２の光学系は、上記光ピックアップ装置１８が備えるものであって、不図示の光ビーム走査装置が光ビームａを流路４に集光する際に、流路４から得られる反射光、透過光、散乱光、および発光のうち、いずれかをディテクタ（高分子検出用ディテクタ）５５に導く光学系といえる。

以上のように、光ビームａの光路上における流路４と、番地情報表示部９および案内溝６０との焦点距離が一致していなくても、光学系を２つに分けることによって、それぞれを正確に検出し再生することができる。すなわち、本実施の形態に係る光ピックアップ装置１８は、流路４における高分子の光量を検出する光学系（第２の光学系）と、案内溝６０および番地情報表示部９に集光するための光学系（第１の光学系）とを備える。なお、ディテクタ５５は回折パターンを検出する必要がないため、分割されたものを使用する必要はない。

また、図７は、本実施の形態に係る試料検出装置１００の主要部をブロック図である。同図に示すように、試料検出装置１００は、対物レンズ１６を備える光ピックアップ装置１８、アクチュエータ１７、光量検出回路１９、番地再生回路２０、コントローラ２１、サーボ回路２２、メモリ２３、出力装置２４を備えている。ここで、光量検出回路１９は、上記光ピックアップ装置１８によって検出された光学情報に基づき、高分子を検出する高分子検出手段として機能するものである。また、番地再生回路２０は、試料検出デバイス１に設けられている番地情報表示部（流路認識手段）９を、上記光ビームａが走査することによって得られる信号を読み取り、該光ビームａが（流路４（Ａ）〜４（Ｄ）のうちの）どの流路を横切って走査したかを示す流路識別情報を得るための流路識別信号読み取り手段として機能するとともに、試料検出デバイス１に設けられている番地情報表示部（トラック識別手段）９を、上記光ビームａが走査することによって得られる信号を読み取り、該光ビームａがどの位置の案内溝６０を走査したのかを示すトラック識別情報を得るためのトラック識別信号読み取り手段として機能するものである。また、出力装置２４は、番地再生回路２０によって得られる番地情報（流路識別情報、トラック識別情報等）と、光量検出回路１９によって得られる高分子検出情報とを対応させて出力する高分子情報出力手段として機能するものである。

試料検出装置１００の主要部のより具体的な機能について、以下に説明する。まず、光ピックアップ装置１８から出射された光ビームａは対物レンズ１６によって集光され、試料検出デバイス１の案内溝６０または番地情報表示部９に集光される。案内溝６０または番地情報表示部９からの反射光は再び光ピックアップ装置１８に戻り、図６に示したようにフォーカス誤差信号・トラック誤差信号ｂ、番地情報信号ｃおよび高分子検出信号ｍを出力する。

フォーカス誤差信号・トラック誤差信号ｂはサーボ回路２２を介してアクチュエータ１７にフィードバックされ、フォーカスサーボおよびトラックサーボ処理が行われる。番地情報信号ｃは番地再生回路２０に入力され、番地情報ｅがコントローラ２１と光量検出回路１９に送られる。コントローラ２１では、番地情報ｅを確認しながら制御信号ｇをサーボ回路２２に出力し、光ビームａを所望の位置にアクセスさせたり、後述するようにサーボ回路をオンにしたり、あるいはホールドしたりする。高分子検出信号ｍは、光量検出回路１９に入力され、番地情報ｅにおける高分子検出情報ｄを出力する。

つまり、光量検出回路１９は、流路識別情報（流路記号など）、トラック識別情報（流路上の位置を示すトラック番号）などの番地情報とともに、高分子検出情報ｄを出力する。なお、高分子に結合した蛍光材料や着色材料の存在、あるいは高分子そのものの光学特性によって、高分子検出信号ｍのレベルが変化する。このため、光量検出回路１９は、例えば、８ビットのＡ／Ｄ変換回路（サンプリング手段）を備えることが好ましい。そして、出力された高分子検出情報ｄは、メモリ２３に格納され、必要に応じて出力装置２４から出力されることになるか、または光量検出回路１９から直接出力装置２４に出力されることもある。

なお、案内溝６０が１本しか存在しない試料検出デバイスの場合は、流路記号と高分子検出情報とを出力し、トラック番号は出力する必要はない。一方、流路４が１本しか存在しない試料検出デバイスの場合は、トラック番号と高分子検出情報とを出力し、流路記号は出力する必要はない。しかし、流路４または案内溝６０を１本のみ有する試料検出デバイスと、流路４または案内溝６０を複数有する試料検出デバイスとの互換性を考えると、流路４または案内溝６０が１本の試料検出デバイスにおいても、流路４または案内溝６０を複数有する試料検出デバイスと同様に番地情報を記録しておき、流路記号および流路上の位置を示すトラック番号と、高分子検出情報とをともに出力することが好ましい。

また、図８は、光ビームａが案内溝６０または番地情報表示部９上を走査した場合の番地情報信号ｃ、高分子検出信号ｍおよび制御信号ｇの動作タイミングを説明する図である。図７における光ビームａが、ある案内溝６０を走査しながら、試料検出デバイス１が矢印Ｙ方向に移動すると、図８に示すように、最初は案内溝６０だけのトラッキング領域を通過する。そして、順次、電極の配線領域、トラッキング領域、番地情報領域、トラッキング領域、流路領域トラッキング領域へと移動していく。

最初のトラッキング領域では制御信号ｇをハイレベルとし、サーボをオンにする。このとき、案内溝６０を読み出しただけであるため、番地情報信号ｃは一定レベルとなる。また、高分子検出信号ｍは、図６のディテクタ５５に集光されていないため、電圧は低いレベルとなる。

次に、配線領域に移動すると、制御信号ｇをローレベルとし、サーボをホールドする。配線領域で光ビームａが反射し、図６の分割ディテクタ５４およびディテクタ５５に集光されないため、番地情報信号ｃも高分子検出信号ｍも共に、電圧は低いレベルとなる。

次いで、再びトラッキング領域では制御信号ｇをハイレベルとし、サーボをオンにする。このとき、番地情報信号ｃは一定レベルとなり、高分子検出信号ｍにおける電圧は低いレベルのままである。

続いて、番地情報領域に移動すると、制御信号ｇはハイレベルのままとし、サーボをオンにしておく。番地情報表示部９によってで光ビームａが回折するため、番地情報信号ｃには番地情報が現れる。また、高分子検出信号ｍは低い電圧レベルのままである。

次に、再びトラッキング領域では制御信号ｇをハイレベルままとし、サーボをオンにしておく。番地情報信号ｃは一定レベルとなり、高分子検出信号ｍにおける電圧は低いレベルのままである。

次いで、流路領域に移動すると、制御信号ｇをローレベルとし、サーボをホールドする。このとき、案内溝６０には光ビームａが集光されないため、図６の分割ディテクタ５４にも集光されず、番地情報信号ｃにおける電圧は低いレベルとなる。しかし、流路からの反射光は分割ディテクタ５５に集光され、高分子検出信号ｍは高分子における反射光または発光などによって実線で示すように電圧レベルが上昇する。このとき、上述した光量検出回路１９が有するＡ／Ｄ変換回路（サンプリング手段）によって高分子検出信号ｍがサンプリングされる。なお、高分子が流路上の光ビームａの走査位置にない場合は、破線で示すように検出信号は得られない。

続いて、再びトラッキング領域では制御信号ｇをハイレベルままとし、サーボをオンにする。このとき、番地情報信号ｃは一定レベルとなり、高分子検出信号ｍの電圧は低いレベルとなる。

以上のように、本実施の形態に係る試料検出装置１００によれば、図７に示すコントローラ２１、サーボ回路２２、アクチュエータ１７によってサーボの制御を行いながら、番地情報ｅと高分子検出信号ｍを高速で読み出すことが可能である。

なお、ここまでの記述は電気泳動台５０において電気泳動を行った後、ターンテーブルを備える試料検出装置１００にディスク型の試料検出デバイス１を移して、検出を行う例を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、図４、図５に示した電源コネクタ３０をターンテーブルと兼用すれば、試料検出装置１００上で電気泳動と高分子検出とを同時に行うことが可能である。また、ディスク型の試料検出デバイス１を回転しながら、電気泳動を行うこともできる。すなわち、電気泳動を行いながら、光ビームａの高速アクセスや走査を行い、リアルタイムで高分子検出をモニターすることが可能となり、従来のように検出点に高分子が泳動するまで待つ必要がなく、高速泳動および高速分離・高速検出が可能となるというメリットもある。

また、上述したように、本実施の形態では電気泳動によって高分子を分離する例を示したが、ディスクの回転による遠心力を利用した遠心分離によって高分子を分離する場合であっても本願発明を利用することができる。この場合は、電源コネクタや電極、電極配線は不要となる。

また、本実施の形態では、ディスク型の試料検出デバイス１を中心に説明したが、カード型などの固定された試料検出デバイスをレーザ光の走査によって読み出す装置も本発明に含まれる。この場合も、上述の案内溝６０による走査と、番地情報を読み出しながら高分子検出をおこなうことができる。しかし、上述のディスク型の試料検出デバイスを使用する場合に比べて、レーザ光走査用のポリゴンミラーを備えた光学系が必要となり、試料検出装置本体が大きくなるという欠点がある。したがって、ディスク型の試料検出デバイスを使用した装置の方が、構造が簡単となり小型化が容易であるというメリットがある。

さらに、本発明には、円盤形状の基板と、該基板上に設けられ、高分子を分離あるいは抽出するための泳動路手段とを備えた試料検出デバイスにおいて、前記試料検出デバイスの中心部側に円形に配置された第１の電源を供給する第１の電極接点手段と、第２の電源を供給する第２の電極接点手段と、前記泳動路の始端と終端に配置された電極と、前記第１電極接点と始端の電極を配線する第１の配線手段と、前記第２電極接点と終端の電極を配線する第２の配線手段とを備える試料検出デバイスも含まれる。

また、上記試料検出デバイスにおいて、少なくともいずれか一方の電極接点手段が、他方の電極配線によって分断され、短絡を防ぐ電極間隔を備え、前記電極配線と電極間隔は放射状に等回転角度に配置されている試料検出デバイスも本発明に含まれる。

また、前記試料検出デバイスの第１電極接点手段と第２電極手段に接続するコネクタ手段と、前記電極接点手段とコネクタ手段の接続状態を検出する接続状態検出手段と、該接続状態検出手段の出力に基づいて試料検出デバイスに電源電圧または電流を供給する電源供給手段とを備える試料検出装置も本発明に含まれる。

また、上記試料検出装置において、Ｎ個に分断された前記電極接点手段に対して、２Ｎ個の接点部分を持つコネクタ手段を備える試料検出装置も本発明に含まれる。

また、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、それぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

なお、以上の実施例は高分子の検出に限って説明したが、これに限らず溶媒（例えば、水）と溶質との化学的あるいは物理的な性質の違いを利用して、溶媒中での溶質の濃度分布を生じさせて検出する場合であれば、同様に適用可能である。例えば、比較的分子量の低い分子や、コロイドなどの溶質が溶媒に分散している試料液に適用可能である。

本発明に係る試料検出デバイスまたは試料検出装置は、ＤＮＡやＲＮＡなどの核酸やタンパク質などの生体高分子や、その他多くの高分子を効率的に分離・検出することができる。このため、種々の疾患の原因となる遺伝子やタンパク質などを分離・検出するなどの面において、医療用、製薬業、食品業などの非常に広範な産業に利用することができる。

（ａ）は本実施の形態に係る試料検出デバイスの表面（光ビーム入射面）側を示す図であり、（ｂ）は本実施の形態に係る試料検出デバイスの裏面側を示す図である。 図１（ａ）のＳ−Ｓ線にて切断した試料検出デバイスの断面を示す断面図である。 図１（ａ）の流路４（Ｂ）の近傍部分を拡大した部分拡大図である。 本実施の形態に係る試料検出デバイスの電気泳動台への搭載を模式的に示す図である。 図４における電源コネクタ３０と、試料検出デバイスの電極に電源を供給するための回路を示す図である。 本実施の形態に係る試料検出デバイスの部分断面図と、光ピックアップ装置における反射光を検出するための光学系の主要部を示す模式的に示す図である。 本実施の形態に係る試料検出装置の主要部を示すブロック図である。 番地情報信号ｃ、高分子検出信号ｍおよび制御信号ｇの動作タイミングを説明する図である。

符号の説明

１ 試料検出デバイス
１ａ ディスク基板（基板）
１ｂ ディスク基板（基板）
４ 流路
５ 第１電極
５ａ 配線パターン（第１電極）
５ｂ 配線パターン（第１電極配線）
５ｃ 配線パターン（第１電極）
６ 第２電極（第２電極、第２電極配線）
７ 第１電極接点
８ 第２電極接点
３０ 電源コネクタ
３１ 第２電極用接触部（電気的な接点）
３２ａ 第１電極用接触部Ａ（電気的な接点）
３２ｂ 第１電極用接触部Ｂ（電気的な接点）
４０ 電源（電源供給手段）
４１ 電源（電源供給手段）
４２ 電源（電源供給手段）
４３ 電源（電源供給手段）
６３ 電極間隙部
７０ 回路（接続状態検出手段）
７１ 回路（接続状態検出手段）
１００ 試料検出装置

Claims (8)

1. 光ビームが照射される略円盤形状の基板を備え、該基板には試料液を挿入させるために上記基板の中心部から半径方向に放射状に形成される流路が形成されている試料検出デバイスにおいて、
   上記基板には、さらに、第１電極接点と、第２電極接点と、第１電極と、第２電極と、が形成されており、
   上記第１電極接点と、上記第２電極接点とは、上記基板の中心部近傍に、互いに電気的に接触しないように同心円の略円形状に形成されており、
   上記第１電極は、上記基板の外周部近傍に略円形状に形成されている配線パターンと、上記基板の半径方向に延びるように設けられ、上記配線パターンと上記流路の終端部とを電気的に接続する他の配線パターンと、上記第１電極と上記第１電極接点とを電気的に接続する第１電極配線とを備え、
   上記第２電極は、上記流路の始端部と電気的に接続され、上記第２電極と上記第２電極接点とを電気的に接続する第２電極配線を備え、
   上記第１電極接点は、上記第２電極接点の半径方向外方の位置に設けられ、上記第２電極と電気的に接触しないように、放射状に配置される電極間隙部によって分断されており、
   上記第１電極と、上記第２電極および上記第２電極接点とは電気的に接触していないことを特徴とする試料検出デバイス。
2. 上記電極間隙部は、等回転角度で配置されていることを特徴とする請求項１に記載の試料検出デバイス。
3. 上記第１電極、第２電極、第１電極接点、第２電極接点、第１電極配線、第２電極配線は、上記流路と重ならない領域に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の試料検出デバイス。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の試料検出デバイスと、
   上記試料検出デバイスに設けられている第１電極接点および第２電極接点に電気的に接続する電源コネクタと、
   上記第１電極接点および第２電極接点と電源コネクタとの電気的な接続状態を検出するための接続状態検出手段と、
   上記接続状態検出手段の出力に基づいて、試料検出デバイスに設けられている第１電極接点または第２電極接点に対して、上記電源コネクタを介して電圧または電流を供給する電源供給手段と、を備えていることを特徴とする試料検出装置。
5. 上記第１電極接点または第２電極接点が、上記電極間隙部によってｎ個に分断される場合、上記電源コネクタは、該第１電極接点または第２電極接点に対して、２ｎ個の電気的な接点を備えていることを特徴とする請求項４に記載の試料検出装置。
6. 上記２ｎ個の電気的な接点は、同一半径の円形状であって、等回転角度で設けられていることを特徴とする請求項５に記載の試料検出装置。
7. 上記円形状に設けられた２ｎ個の電気的な接点は、交互に異なる電源供給手段と電気的に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の試料検出装置。
8. 光ビームが照射される略円盤形状の基板を備え、該基板には試料液を挿入させるための流路が形成されている試料検出デバイスを備える試料検出装置において、
   上記基板には、上記流路の終端部と電気的に接続されている第１電極と、該流路の始端部と電気的に接続されている第２電極と、上記第１電極に対して外部の電源供給手段から得られる電圧または電流を供給するための第１電極接点と、上記第２電極に対して外部の電源供給手段から得られる電圧または電流を供給するための第２電極接点と、上記第１電極と上記第１電極接点とを電気的に接続する第１電極配線と、上記第２電極と上記第２電極接点とを電気的に接続する第２電極配線と、が形成されており、
   上記第１電極接点と上記第２電極接点とは、上記基板の中心部近傍に、互いに電気的に接触しないように同心円の略円形状に形成されており、
   上記第１電極接点は、上記第２電極配線と電気的に接触しないように、電極間隙部によって分断されており、
   上記第２電極は、上記第１電極配線と電気的に接触しないように、上記電極間隙部によって分断されており、
   上記電極間隙部は、放射状に配置されており、
   上記第１電極は、上記基板の外周部近傍に略円形状に形成されているとともに、
   上記基板の半径方向に放射状に延びて形成されている上記第１電極配線を備え、
   さらに、
   上記試料検出デバイスに設けられている第１電極接点および第２電極接点に電気的に接続する電源コネクタと、
   上記第１電極接点および第２電極接点と電源コネクタとの電気的な接続状態を検出するための接続状態検出手段と、
   上記接続状態検出手段の出力に基づいて、試料検出デバイスに設けられている第１電極接点または第２電極接点に対して、上記電源コネクタを介して電圧または電流を供給する電源供給手段と、を備え、
   上記第１電極接点または第２電極接点が、上記電極間隙部によってｎ個に分断される場合、上記電源コネクタは、該第１電極接点または第２電極接点に対して、２ｎ個の電気的な接点を備え、
   上記２ｎ個の電気的な接点は、同一半径の円形状であって、等回転角度で設けられており、
   上記円形状に設けられた２ｎ個の電気的な接点は、交互に異なる電源供給手段と電気的に接続されていることを特徴とする試料検出装置。

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