JP6677699B2 - 分析システム - Google Patents
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Description
本発明は、分析システムに関する。
液体の試料を分析する手法として、分析用具に試料を採取した後に、この分析用具を分析装置に装填し、この分析装置によって当該試料の分析を行う分析システムを構築する様々な例が提案されている。このような分析システムの一例として、たとえば電気泳動法を用いた分析システムが挙げられる。特許文献１では、キャピラリー管とこのキャピラリー管に直交する予備流路とを備える分析用具を用いた分析方法が開示されている。キャピラリー管と予備流路との連結部分に滞留した試料を、電気泳動法における分析対象とする。これにより、ごく少量の試料をより正確に定量することが意図されている。
特許文献１に開示された分析システムにおいては、分析装置に貯留された希釈液や泳動液が、分析用具に導入される。この導入は、たとえば、貯留された希釈液や泳動液を分析に必要な分量だけノズルなどによって吸引する。次いで、ノズルを分析用具の所定箇所に連結し、所定量の希釈液や泳動液をノズルから分析用具へと導入する。
上述した分析装置には、ノズル等を駆動する機構が必要となる。これにより、分析装置の複雑化、高コスト化が招来されてしまう。また、大型の分析装置を用いたシステムの場合は、希釈液や泳動液それぞれを貯蔵する専用のボトルが必要となる。このため、これらのボトルを配置することに伴って不必要な空間が不可避的に生じ、コスト増を招来することが懸念される。
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、分析装置の複雑化を回避することが可能な分析システムを提供することをその課題とする。
本発明の第１の側面によって提供される分析システムは、試料を電気泳動させるための導体部を備えた板状の分析用具と、前記分析用具が装填され、前記分析用具において電気泳動する前記試料の成分を分析する分析装置と、前記分析装置に備えられ、板状の前記分析用具の幅方向一端面に接近して前記導体部と電気的に接触し電圧印加により前記試料を電気泳動させる電極と、を有する。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記分析装置に前記分析用具が装填された状態で前記電極が前記分析用具の前記幅方向一端面に接近して前記導体部と電気的に接触する。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記分析用具が、前記幅方向一端面から内側に凹み、前記導体部の長手方向の一部を収容する電極用凹部を備え、前記電極が、前記電極用凹部に挿入されて前記導体部と電気的に接触する。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記分析用具が、前記試料が電気泳動するキャピラリー管としての分析部を備え、前記導体部への電圧印加により前記分析部において前記試料を電気泳動させる。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記分析装置は、前記分析用具の厚さ方向から前記分析部に向けて発光する発光部と、前記発光部から発せられ前記分析部を透過してきた光を受ける受光部と、を有する。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記分析装置は、前記分析用具の厚さ方向から前記分析用具の流路を流れる液体の圧力制御を行う。
本発明の第１の側面によって提供される分析システムは、試料の分析が行われる分析部と、前記分析部において試料を電気泳動させるための導体部と、を有する第１ユニットと、前記第１ユニットと連結可能であり、所定回数の分析に用いられる分量の特定液体が封入された特定液体槽を有する第２ユニットと、を備えており、前記第１ユニットと前記第２ユニットとが連結された連結状態において、前記第１ユニットの一部のみ、前記第２ユニットの一部のみ、前記第１ユニットの一部および前記第２ユニットの一部のみ、のいずれかによって形成された、前記特定液体を前記特定液体槽から前記第１ユニットへと導入する連絡流路が形成される、分析用具と、前記分析用具が装填され、前記分析用具において電気泳動する前記試料の成分を分析する分析装置と、前記分析装置に備えられ、前記分析用具の幅方向一端面に接近して前記導体部と電気的に接触し電圧印加により前記試料を電気泳動させる電極と、を有する。
本発明の一形態によれば、分析装置に備えられた導体部は、分析装置に装填された板状の分析用具の幅方向一端面に接近する。そして、板状の分析用具に備えられ、試料を電気泳動させるための導体部と電気的に接触する。ここで、電極から導体部への電圧印加することで、試料を電気泳動させることができる。分析用具において、電気泳動する試料の成分を、分析装置が分析する。このように、分析装置としては、電極が、板状の分析用具の幅方向一端面に接近して導体部と電気的に接触する構造であるため、板状の分析用具に対し、幅方向一端面以外の面に、試料の成分を分析する部材を配置できる。すなわち、電極と、試料の成分を分析する部材と、を異なる位置に配置することで、分析装置の複雑化を回避することが可能である。
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
図１〜図７は、本発明の第１実施形態に基づく分析用具を示している。本実施形態の分析用具Ａ１は、第１ユニット１１および第２ユニット１２を備えている。
図１は、分離状態にある分析用具Ａ１を示す要部平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図３は、分離状態にある分析用具Ａ１を示す要部拡大断面図である。図４は、分離状態にある分析用具Ａ１を示す要部拡大断面図である。図５は、連結状態にある分析用具Ａ１を示す断面図である。図６は、連結状態にある分析用具Ａ１を示す要部拡大断面図である。図７は、連結状態にある分析用具Ａ１を示す要部拡大断面図である。なお、図１においては、理解の便宜上、後述する密閉部材７３、密閉部材７７、希釈液Ｌｄおよび泳動液Ｌｍを省略している。
本発明に係る分析用具は、様々な試料を対象とした種々の分析方法に用いられ、分析方法等は特に限定されない。試料としては、生体由来の血液、尿、汗等の検体や水質調査、地質調査等の環境調査の対象となる試料などが広く適用しうる。本実施形態においては、試料が、人体から採取された血液である場合を例に説明する。また、血液に含まれるヘモグロビンを分析対象として電気泳動法による分析を行う場合を例に説明する。
血液に含まれる成分のうち電気泳動法における分析対象となる成分としては、ヘモグロビン（Ｈｂ）、アルブミン（Ａｌｂ）、グロブリン（α１、α２、β、γグロブリン）、フィブリノーゲン等が挙げられる。前記ヘモグロビンとしては、たとえば、正常ヘモグロビン（ＨｂＡ０）、糖化ヘモグロビン、修飾ヘモグロビン、胎児ヘモグロビン（ＨｂＦ）、変異ヘモグロビン等が挙げられる。前記糖化ヘモグロビンとしては、たとえば、ヘモグロビンＡ１ａ（ＨｂＡ１ａ）、ヘモグロビンＡ１ｂ（ＨｂＡ１ｂ）、ヘモグロビンＡ１ｃ（ＨｂＡ１ｃ）、ＧＨｂＬｙｓ等が挙げられる。前記ヘモグロビンＡ１ｃとしては、たとえば、安定型ＨｂＡ１ｃ（ｓ−ＨｂＡ１ｃ）、不安定型ＨｂＡ１ｃ（ｌ−ＨｂＡ１ｃ）等が挙げられる。前記修飾ヘモグロビンとしては、たとえば、カルバミル化Ｈｂ、アセチル化Ｈｂ等が挙げられる。
分析用具Ａ１は、第１ユニット１１と第２ユニット１２とが互いに分離した分離状態と、第１ユニット１１と第２ユニット１２とが互いに連結された連結状態と、をとる。図２〜図４は、分離状態にある分析用具Ａ１を示している。図５〜図７は、連結状態にある分析用具Ａ１を示している。
第１ユニット１１は、第１上基材１１１および第１下基材１１２からなる。第１上基材１１１および第１下基材１１２は、各々がたとえば略長矩形状の板状部材であり、互いに貼り合わされている。第１上基材１１１および第１下基材１１２は、例えば、ガラス、溶融シリカ、プラスチック等からなる。なお、本実施形態とは異なり、第１ユニット１１が一体的に形成されていてもよい。
第１ユニット１１は、連結部３１，３２，３３，３４、試料採取部４１、導入流路４２、分析部４３、導入流路４４、入射凹部５１および出射凹部５２を有している。
連結部３１，３２，３３，３４は、各々が第２ユニット１２の適所と連結する部位であり、第１ユニット１１と第２ユニット１２との連結を各部において実現するためのものである。図２および図４に示すように、本実施形態においては、連結部３１，３２，３３，３４は、各々が図中上方に突出する凸状部分とされており、各々を図中上下方向に貫通する貫通孔が形成されている。
試料採取部４１は、分離状態において所定量の試料を採取し、且つ分析用具Ａ１が連結状態となるまでこの所定量の試料を維持するための部位である。本実施形態においては、試料採取部４１は、連結部３１に繋がる微細流路であり、特に本実施形態においては、毛細管力を利用して、所定量の試料を試料採取部４１に留まらせることが意図されている。
試料採取部４１のサイズは特に限定されないが、その一例を挙げると、その幅が１００μｍ〜１０００μｍ、その深さが１００μｍ〜１０００μｍ、その長さが１ｍｍ〜２０ｍｍである。また、試料採取部４１によって採取される試料の量は、０．０１μＬ〜２０μＬである。また、本実施形態においては、試料採取部４１は、第１下基材１１２に形成された微細な溝を第１上基材１１１が塞ぐことによって設けられている。
導入流路４２は、試料採取部４１から分析部４３の一端を経由して連結部３２へと繋がる流路である。導入流路４２は、後述する試料Ｓａが希釈液Ｌｄによって希釈された希釈試料Ｓｍを分析部４３および連結部３１へと導入するための流路である。本実施形態においては、導入流路４２は、分析用具Ａ１の長手方向に対して直角である幅方向（図１における図中上下方向）に沿う部分を有しており、この幅方向に沿う部分に分析部４３が連結されている。導入流路４２は、たとえば、第１上基材１１１に形成された屈曲状の溝を第１下基材１１２が塞ぐことによって設けられている。
分析部４３は、分析が行われる場であり、電気泳動法が採用された本実施形態においては、いわゆるキャピラリー管として機能する。分析部４３は、分析用具Ａ１の長手方向に沿って直線状に延びている。分析部４３の一端は、導入流路４２に繋がっており、分析部４３の他端は、導入流路４４に繋がっている。
分析部４３のサイズは特に限定されないが、その一例を挙げると、その幅が２５μｍ〜１００μｍ、その深さが２５μｍ〜１００μｍ、その長さが５ｍｍ〜１５０ｍｍである。また、本実施形態においては、分析部４３は、第１下基材１１２に形成された微細な溝を第１上基材１１１が塞ぐことによって設けられている。
導入流路４４は、途中部分に分析部４３の他端が連結されており、一端が連結部３２に繋がり、他端が連結部３４に繋がる。導入流路４４は、後述する泳動液Ｌｍを分析部４３および連結部３２へと導入するための流路である。本実施形態においては、導入流路４４は、第１上基材１１１に形成された屈曲状の溝を第１下基材１１２によって塞ぐことによって設けられている。
入射凹部５１は、電気泳動法による分析を行う際に、分析に供される光を入射させるためのものである。本実施形態においては、入射凹部５１は、第１上基材１１１の図中上面から内部へと凹んでおり、平面視において、分析部４３と重なっている。入射凹部５１は、たとえば略円柱形状の凹部である。
出射凹部５２は、電気泳動法による分析を行う際に、分析に供される光を出射させるためのものである。本実施形態においては、出射凹部５２は、第１下基材１１２の図中下面から内部へ凹んでおり、平面視において分析部４３と重なっており、入射凹部５１と互いの中心が一致している。出射凹部５２は、たとえば略円錐形状の凹部である。
第２ユニット１２は、第２基材１２１を備えている。第２基材１２１は、例えば、ガラス、溶融シリカ、プラスチック等からなる。なお、本実施形態とは異なり、第２ユニット１２が複数の部材の集合体によって形成されていてもよい。
第２ユニット１２は、貫通孔１２２、希釈液槽７１、泳動液槽７５、密閉部材７２，７３，７６，７７、筒状導体部８１，８５および電極用凹部８２，８６を有している。
貫通孔１２２は、第２基材１２１を厚さ方向に貫通している。貫通孔１２２は、平面視において第１ユニット１１の入射凹部５１と重なっており、入射凹部５１とともに一体的な空間を規定している。
希釈液槽７１は、第２ユニット１２の長手方向一端寄りに設けられており、本発明で言う特定液体の一例としての希釈液Ｌｄが封入された特定液体槽の一例に相当する。本実施形態においては、希釈液槽７１は、第２基材１２１に形成された貫通孔を利用して構成されている。
ここで、希釈液Ｌｄは、試料Ｓａと混合されることにより、希釈試料Ｓｍを生成するためのものである。希釈液Ｌｄの主剤は特に限定されず、水、生理食塩水が挙げられ、好ましい例として後述する泳動液Ｌｍと類似の成分の液体が挙げられる。また、希釈液Ｌｄは、たとえば、前記主剤に、陰極性基含有化合物が添加されたものである。前記陰極性基含有化合物は、たとえば、陰極性基含有多糖類である。前記陰極性基含有多糖類は、たとえば、硫酸化多糖類、カルボン酸化多糖類、スルホン酸化多糖類およびリン酸化多糖類からなる群から選択される少なくとも一つの多糖類である。前記カルボン酸化多糖類は、アルギン酸またはその塩（例えば、アルギン酸ナトリウム）が好ましい。前記硫酸化多糖類は、たとえば、コンドロイチン硫酸である。コンドロイチン硫酸は、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｈ、Ｋの七種類があり、いずれを用いてもよい。前記陰極性基含有化合物（コンドロイチン硫酸）の濃度は、例えば、０．０１〜５重量％の範囲である。
希釈液槽７１は、密閉部材７２および密閉部材７３によって密閉されている。密閉部材７２および密閉部材７３は、第２基材１２１の表面に対して、接着などの密閉状態を維持しうる手法によって固定されている。密閉部材７２および密閉部材７３の具体的構成は特に限定されず、板状部材や膜状部材が適宜作用される。本実施形態においては、密閉部材７２および密閉部材７３として膜状部材が採用された場合を例に説明する。このような膜状部材としては、例えば樹脂層とアルミ層とが積層された、いわゆるラミネートフィルムが挙げられる。
連結部６１は、希釈液槽７１の下方に設けられており、第１ユニット１１の連結部３１と連結する部位である。本実施形態においては、連結部６１は、図中下方に突出しており、内部を図中上下方向に貫通する貫通孔が設けられている。本実施形態においては、連結部６１の下端に密閉部材７２が固定されている。
泳動液槽７５は、第２ユニット１２の長手方向他端寄りに設けられており、本発明で言う特定液体の他の例としての泳動液Ｌｍが封入された特定液体槽の他の例に相当する。本実施形態においては、泳動液槽７５は、第２基材１２１に形成された貫通孔を利用して構成されている。
ここで、泳動液Ｌｍは、電気泳動法による分析工程において、分析部４３に充填され、電気泳動法における電気浸透流を生じさせる媒体である。泳動液Ｌｍは、特に制限されないが、酸を用いたものが望ましい。前記酸は、例えば、クエン酸、マレイン酸、酒石酸、こはく酸、フマル酸、フタル酸、マロン酸、リンゴ酸がある。また、泳動液Ｌｍは、弱塩基を含むことが好ましい。前記弱塩基としては、例えば、アルギニン、リジン、ヒスチジン、トリス等がある。泳動液ＬｍのｐＨは、例えば、ｐＨ４．５〜６の範囲である。泳動液Ｌｍのバッファーの種類は、ＭＥＳ、ＡＤＡ、ＡＣＥＳ、ＢＥＳ、ＭＯＰＳ、ＴＥＳ、ＨＥＰＥＳ等がある。また、泳動液Ｌｍにも、希釈液Ｌｄの説明で述べた前記陰極性基含有化合物が添加されてもよい。前記陰極性基含有化合物（コンドロイチン硫酸等）の濃度は、例えば、０．０１〜５重量％の範囲である。
泳動液槽７５は、密閉部材７６および密閉部材７７によって密閉されている。密閉部材７６および密閉部材７７は、第２基材１２１の表面に対して、接着などの密閉状態を維持しうる手法によって固定されている。密閉部材７６および密閉部材７７の具体的構成は特に限定されず、板状部材や膜状部材が適宜作用される。本実施形態においては、密閉部材７６および密閉部材７７として膜状部材が採用された場合を例に説明する。このような膜状部材としては、例えば樹脂層とアルミ層とが積層された、いわゆるラミネートフィルムが挙げられる。
連結部６２は、泳動液槽７５の下方に設けられており、第１ユニット１１の連結部３２と連結する部位である。本実施形態においては、連結部６２は、図中下方に突出しており、内部を図中上下方向に貫通する貫通孔が設けられている。本実施形態においては、連結部６２の下端に密閉部材７６が固定されている。
図１および図４に示すように、筒状導体部８１，８５（導体部の一例）、電極用凹部８２，８６および連結部６３，６４は、それぞれ構成が略共通している。以下においては、筒状導体部８１、電極用凹部８２および連結部６３について説明する。筒状導体部８１は、第２基材１２１に形成された厚さ方向に貫通する貫通孔に設けられている。筒状導体部８１は、導電性材料からなりたとえば金属からなる。筒状導体部８１は、筒状であればその形状は特に限定されず、本実施形態においては、円筒形である場合を例に説明する。
電極用凹部８２は、第２基材１２１の幅方向一端面から内部に凹んでいる。電極用凹部８２は、筒状導体部８１の長手方向中央寄りの一部を収容している。一方、筒状導体部８１の両端は、電極用凹部８２を避けた第２基材１２１の内部に位置している。電極用凹部８２の形状は特に限定されず、本実施形態においては、平面視三角形状とされている。
筒状導体部８１の内面は、電圧印加流路８１１を構成している。電圧印加流路８１１は、内部を流れる液体である希釈試料Ｓｍに対して電圧を印加するための流路である。筒状導体部８１は、外面８１２を有している。筒状導体部８１が、上述した電極用凹部８２に収容されていることにより、外面８１２の一部は、外部に露出している。
連結部６３は、第１ユニット１１の連結部３３と連結する部位である。本実施形態においては、連結部６３は、図中下方に突出しており、貫通孔を有する。
図２および図３は、第１ユニット１１および第２ユニット１２が互いに分離された分離状態において、試料採取部４１に試料Ｓａが採取された状態を示している。試料Ｓａの採取は、人体から採取した血液を収容したスポイト等（図示略）から、試料採取部４１の一端に向けて試料Ｓａを点着させることによって行う。あるいは、試料Ｓａの採取は、指先血等を試料採取部４１の一端に直接点着することによって行う。上述したように、試料採取部４１が毛細管力を発揮しうる微細流路とされているため、所定量の試料Ｓａが試料採取部４１内に毛細管力によって採取される。採取された所定量の試料Ｓａは、試料採取部４１内に留まる。
図５〜図７は、試料採取部４１に試料Ｓａを採取した後に、第１ユニット１１と第２ユニット１２とが連結された連結状態を示している。図５に示すように、第１ユニット１１と第２ユニット１２とは、一体的な長細形状の分析用具Ａ１を構成するように連結される。また、図６に示すように、第１ユニット１１の連結部３１と第２ユニット１２の連結部６１とが連結される。より具体的には、本実施形態においては、連結部６１に設けられた貫通孔に連結部３１が進入するようにして連結される。この際、連結部６１の図中下面に設けられた密閉部材７２を連結部３１が突き破るようにして連結部６１内に進入する。また、連結部３１に設けられた貫通孔は、希釈液槽７１から試料採取部４１へと希釈液Ｌｄを導入しうる連絡流路２１を構成する。このように、第１ユニット１１と第２ユニット１２とが連結される際に、密閉部材７２の開封と、連絡流路２１の形成とがなされる。なお、本実施形態においては、連絡流路２１は、第１ユニット１１の一部である連結部３１のみによって構成されている。
このような連結に際しての構成は、泳動液槽７５、密閉部材７６、連結部３２および連結部６２についても同様である。すなわち、第１ユニット１１と第２ユニット１２とが連結される際に、密閉部材７６の開封と、泳動液Ｌｍを第１ユニット１１へと導入しうる連絡流路２２の形成とがなされる。なお、本実施形態においては、連絡流路２２は、第１ユニット１１の一部である連結部３２のみによって構成されている。
また、図７に示すように、第１ユニット１１の連結部３３，３４と第２ユニット１２の６３，６４とが連結される。これにより、筒状導体部８１，８５の電圧印加流路８１１，８１５は、第１ユニット１１の導入流路４２，４４に繋がる流路として構成される。また、本実施形態においては、電圧印加流路８１１，８１５の上端は、開放状態、あるいは後述する分析装置Ｂの適所に連結される。
図８は、分析用具Ａ１を用いた本発明の第１実施形態に基づく分析システムを示している。本実施形態の分析システムＣは、分析用具Ａ１および分析装置Ｂを備えている。
分析装置Ｂは、分析用具Ａ１が装填されることにより、電気泳動法による分析を行う装置である。分析装置Ｂは、電極９１、電極９２、発光部９３、受光部９４、圧力ノズル９５、圧力ノズル９６、ポンプ９７および制御部９８を備えている。
電極９１および電極９２は、電気泳動法においてキャピラリー管としての分析部４３に所定の電圧を印加するためのものである。電極９１は、分析用具Ａ１の筒状導体部８１の外面８１２に接触することによって電圧を印加するものである。電極９２は、分析用具Ａ１の筒状導体部８５の外面８５２に接触することによって電圧を印加するものである。電極９１および電極９２に印加される電圧は特に限定されないが、たとえば０．５ｋＶ〜２０ｋＶである。なお、図８における電極９１および電極９２の配置は、模式的に示している。実際には、電極９１および電極９２は、分析用具Ａ１に対して幅方向から接近動および離間動が自在に構成されている。
発光部９３は、電気泳動法において吸光度測定するための光を発する部位である。発光部９３は、たとえば所定の波長域の光を出射するＬＥＤチップ等、光学フィルタおよびレンズを具備する。この光学フィルタは、ＬＥＤチップ等からの光のうち所定の波長の光を減衰させつつ、その余の波長の光を透過させるものである。レンズは、光学フィルタを透過した光を分析用具Ａ１の分析部４３の分析箇所へと集光するためのものである。また、発光部９３は、スリットを具備していてもよい。スリットは、光学フィルタによって集光された光のうち、散乱などを引き起こしうる余分な光を除去するためのものである。図８に示す例では、発光部９３は、分析用具Ａ１に対して上方から接近動および離間動が自在に構成されている。
受光部９４は、分析用具Ａ１の分析部４３を透過してきた光を受光するものであり、たとえばフォトダイオードやフォトＩＣなどを具備して構成されている。図８に示す例では、受光部９４は、分析用具Ａ１に対して下方から接近動および離間動が自在に構成されている。
圧力ノズル９５は、分析用具Ａ１の希釈液槽７１に密着し、且つ希釈液槽７１に対して所定の圧力（正圧あるいは負圧）を付与する部位である。圧力ノズル９５自体に、あるいは圧力ノズル９５に加えて、分析装置Ｂは、分析用具Ａ１の密閉部材７３を開封するための開封手段を備える。
圧力ノズル９６は、分析用具Ａ１の泳動液槽７５に密着し、且つ泳動液槽７５に対して所定の圧力（正圧あるいは負圧）を付与する部位である。圧力ノズル９６自体に、あるいは圧力ノズル９６に加えて、分析装置Ｂは、分析用具Ａ１の泳動液槽７５を開封するための開封手段を備える。
ポンプ９７は、圧力ノズル９５および圧力ノズル９６に接続されており、圧力ノズル９５および圧力ノズル９６からの圧力付与を実現するための圧力発生源である。また、ポンプ９７は、圧力ノズル９５および圧力ノズル９６以外に、分析用具Ａ１の別の箇所から圧力付与するための圧力ノズル（図示略）に接続されていてもよい。
制御部９８は、分析装置Ｂにおける各部を制御するものである。制御部９８は、たとえばＣＰＵ、メモリおよびインターフェースなどを具備する。
次に、分析システムＣを用いた本発明の第１実施形態に基づく分析方法について、以下に説明する。本分析方法は、たとえば、試料採取工程、泳動液充填工程、混合導入工程、および電気泳動工程を有する。
＜試料採取工程＞
まず、試料Ｓａを用意する。本実施形態においては試料Ｓａは、人体から採取された血液である。血液としては、全血、または溶血処理が施された溶血等であってもよい。上述した毛細管力を用いた手法によって、図１〜図４に示すように、分離状態の分析用具Ａ１に、試料採取部４１に所定量の試料Ｓａが採取されている。そして、図５〜図７に示すように、分析用具Ａ１が連結状態とされることにより、密閉部材７２および密閉部材７６の開封と、連絡流路２１および連絡流路２２の形成とがなされる。図８においては、この連結状態の分析用具Ａ１が分析装置Ｂに装填されている。
まず、試料Ｓａを用意する。本実施形態においては試料Ｓａは、人体から採取された血液である。血液としては、全血、または溶血処理が施された溶血等であってもよい。上述した毛細管力を用いた手法によって、図１〜図４に示すように、分離状態の分析用具Ａ１に、試料採取部４１に所定量の試料Ｓａが採取されている。そして、図５〜図７に示すように、分析用具Ａ１が連結状態とされることにより、密閉部材７２および密閉部材７６の開封と、連絡流路２１および連絡流路２２の形成とがなされる。図８においては、この連結状態の分析用具Ａ１が分析装置Ｂに装填されている。
＜泳動液充填工程＞
次いで、泳動液Ｌｍを分析部４３に充填する。具体的には、図９および図１０に示すように、連結状態の分析用具Ａ１において連絡流路２２が形成された状態で、開封された密閉部材７７を通して圧力ノズル９６から正圧を付与する。これにより、泳動液槽７５内の泳動液Ｌｍが、連絡流路２２を通って第１ユニット１１の導入流路４４へと導入され、さらに分析部４３に充填される。
次いで、泳動液Ｌｍを分析部４３に充填する。具体的には、図９および図１０に示すように、連結状態の分析用具Ａ１において連絡流路２２が形成された状態で、開封された密閉部材７７を通して圧力ノズル９６から正圧を付与する。これにより、泳動液槽７５内の泳動液Ｌｍが、連絡流路２２を通って第１ユニット１１の導入流路４４へと導入され、さらに分析部４３に充填される。
＜混合導入工程＞
次いで、試料Ｓａと希釈液Ｌｄとを混合する。具体的には、図９および図１０に示すように、連結状態の分析用具Ａ１において連絡流路２１が形成された状態で、開封された密閉部材７３を通して圧力ノズル９５から正圧を付与する。これにより、希釈液槽７１内の希釈液Ｌｄが連絡流路２１を通って第１ユニット１１の試料採取部４１へと導入される。試料採取部４１には、所定量の試料Ｓａがとどまっている。このため、希釈液Ｌｄの流動に伴って、希釈液Ｌｄと試料Ｓａとが混合される。これにより、試料Ｓａが希釈液Ｌｄによって希釈された希釈試料Ｓｍが得られる。この希釈試料Ｓｍは、圧力ノズル９５からの正圧によって、導入流路４２に充填される。また、この希釈試料Ｓｍは、導入流路４２ｊから連結部３１を経由して筒状導体部８１に到達する。なお、試料Ｓａと希釈液Ｌｄとの混合は、いかなる手法によってなされてもよい。たとえば、圧力ノズル９５から正圧と負圧とを交互に付与することによって、試料採取部４１および導入流路４２において往復流動を発生させてもよい。あるいは、本実施形態とは異なり、試料採取部４１と分析部４３の一端との間に、試料Ｓａと希釈液Ｌｄとを混合させるための混合槽を備えた構成であってもよい。
次いで、試料Ｓａと希釈液Ｌｄとを混合する。具体的には、図９および図１０に示すように、連結状態の分析用具Ａ１において連絡流路２１が形成された状態で、開封された密閉部材７３を通して圧力ノズル９５から正圧を付与する。これにより、希釈液槽７１内の希釈液Ｌｄが連絡流路２１を通って第１ユニット１１の試料採取部４１へと導入される。試料採取部４１には、所定量の試料Ｓａがとどまっている。このため、希釈液Ｌｄの流動に伴って、希釈液Ｌｄと試料Ｓａとが混合される。これにより、試料Ｓａが希釈液Ｌｄによって希釈された希釈試料Ｓｍが得られる。この希釈試料Ｓｍは、圧力ノズル９５からの正圧によって、導入流路４２に充填される。また、この希釈試料Ｓｍは、導入流路４２ｊから連結部３１を経由して筒状導体部８１に到達する。なお、試料Ｓａと希釈液Ｌｄとの混合は、いかなる手法によってなされてもよい。たとえば、圧力ノズル９５から正圧と負圧とを交互に付与することによって、試料採取部４１および導入流路４２において往復流動を発生させてもよい。あるいは、本実施形態とは異なり、試料採取部４１と分析部４３の一端との間に、試料Ｓａと希釈液Ｌｄとを混合させるための混合槽を備えた構成であってもよい。
＜電気泳動工程＞
次いで、図１１および図１２に示すように、電極９１を筒状導体部８１に接触させ、電極９２を筒状導体部８５に接触させる。続いて、制御部９８からの指示により筒状導体部８１および筒状導体部８５に電圧を印加する。この電圧は、たとえば０．５ｋＶ〜２０ｋＶである。これにより電気浸透流を生じさせ、キャピラリー管としての分析部４３中において希釈試料Ｓｍを徐々に移動させる。この際、導入流路４２に希釈試料Ｓｍが充填されているため、分析部４３において希釈試料Ｓｍが連続的に供給されている状態で電気泳動させることとなる。また、発光部９３からの発光を開始し、受光部９４による吸光度の測定を行う。そして、電極９１および電極９２からの電圧印加開始時から経過時間と吸光度との関係を測定する。ここで、希釈試料Ｓｍ中の移動速度が比較的速い成分に対応した吸光度ピークは、前記電圧印加開始時からの経過時間が比較的短い時点で現れる。一方、希釈試料Ｓｍ中の移動速度が比較的遅い成分に対応した吸光度ピークは、前記電圧印加開始時からの経過時間が比較的長い時点で現れる。これにより、希釈試料Ｓｍ中の各成分の分析（分離測定）が行われる。さらに、測定された前記吸光度を演算処理（たとえば、制御部９８による微分処理、差分処理等）することによりエレクトロフェログラムを作成する。このエレクトロフェログラムのピーク高さやピークの面積を計算することにより、希釈試料Ｓｍ中の成分比率等を求める。以上の工程を経ることにより、試料Ｓａ（希釈試料Ｓｍ）を対象とした分析が完了する。
次いで、図１１および図１２に示すように、電極９１を筒状導体部８１に接触させ、電極９２を筒状導体部８５に接触させる。続いて、制御部９８からの指示により筒状導体部８１および筒状導体部８５に電圧を印加する。この電圧は、たとえば０．５ｋＶ〜２０ｋＶである。これにより電気浸透流を生じさせ、キャピラリー管としての分析部４３中において希釈試料Ｓｍを徐々に移動させる。この際、導入流路４２に希釈試料Ｓｍが充填されているため、分析部４３において希釈試料Ｓｍが連続的に供給されている状態で電気泳動させることとなる。また、発光部９３からの発光を開始し、受光部９４による吸光度の測定を行う。そして、電極９１および電極９２からの電圧印加開始時から経過時間と吸光度との関係を測定する。ここで、希釈試料Ｓｍ中の移動速度が比較的速い成分に対応した吸光度ピークは、前記電圧印加開始時からの経過時間が比較的短い時点で現れる。一方、希釈試料Ｓｍ中の移動速度が比較的遅い成分に対応した吸光度ピークは、前記電圧印加開始時からの経過時間が比較的長い時点で現れる。これにより、希釈試料Ｓｍ中の各成分の分析（分離測定）が行われる。さらに、測定された前記吸光度を演算処理（たとえば、制御部９８による微分処理、差分処理等）することによりエレクトロフェログラムを作成する。このエレクトロフェログラムのピーク高さやピークの面積を計算することにより、希釈試料Ｓｍ中の成分比率等を求める。以上の工程を経ることにより、試料Ｓａ（希釈試料Ｓｍ）を対象とした分析が完了する。
次に、分析用具Ａ１および分析装置Ｂの作用について説明する。
本実施形態によれば、図３および図６に示すように、分析用具Ａ１が分離状態から連結状態とされると、連絡流路２１が構成される。連絡流路２１は、第１ユニット１１の一部である連結部３１のみによって構成されている。このため、第２ユニット１２に貯蔵された特定液体としての希釈液Ｌｄを第１ユニット１１に導入するに際し、分析用具Ａ１以外の、例えば分析装置Ｂに備えられたノズルによる分注などを行う必要がない。このため、分析を行うために第２ユニット１２から第１ユニット１１へと希釈液Ｌｄを導入しても、分析装置Ｂは、なんら希釈液Ｌｄに触れる必要がない。したがって、分析装置Ｂの複雑化や汚染を回避しつつ、適切に分析を行うことが可能である。また、希釈液Ｌｄや泳動液ＬＭそれぞれを貯蔵する専用のボトルは不要である。したがって、これらのボトルを配置することに伴って不必要な空間が生じることを抑制し、コスト増を回避することができる。また、複数回の測定を行い得る量の希釈液Ｌｄや泳動液ＬＭを貯蔵する必要がないため、１回の測定当たりのコストを低減することができる。
また、分析用具Ａ１を分離状態から連結状態とすることにより、密閉部材７２の開封と第２ユニット１２との連結とが同時になされる。これにより、分離状態において、希釈液槽７１の希釈液Ｌｄを密閉状態で適切に貯蔵可能である一方、分析に臨む連結状態においては、希釈液槽７１の密閉状態を直ちに開放することができる。しかも、分析装置Ｂには、密閉部材７２を開封するための専用の開封手段を設ける必要がないという利点がある。これは、泳動液槽７５の密閉部材７６の開封についても同様である。
分析用具Ａ１を電気泳動法を用いた分析に用いられるディスポーザブルタイプの分析用具とすることにより、第２ユニット１２に貯蔵される希釈液Ｌｄおよび泳動液Ｌｍは、一回の分析に必要な量を貯蔵すれば済む。また、電気泳動法を用いた分析を行うには、希釈液Ｌｄおよび泳動液Ｌｍを用意すれば達成可能であり、より他種類の液体や試薬等をさらに用意する必要が無いという利点がある。
毛細管力を用いて試料採取部４１に試料Ｓａを採取することにより、所定量の試料Ｓａを正確に採取することができる。また、電気泳動法を用いた分析に供される分析用具Ａ１は、キャピラリー管としての分析部４３が形成されている。このような分析部４３は、微細な流路であり、試料採取部４１と同様の加工手順によって設けることができる。
筒状導体部８１の外面８１２に接触させた電極９１から、筒状導体部８１の内面によって構成された電圧印加流路８１１に電圧を印加する。これにより、分析装置Ｂにおいて電圧を印加するための末端部材である電極９１は、希釈試料Ｓｍ等には一切触れる必要がない。このため、ある分析を終えた後に次の分析を行う場合に、電極９１の洗浄や交換を行うことが強いられない。したがって、分析装置Ｂの汚染を防止するとともに、複数回の分析を効率よく行うことができる。この点は、筒状導体部８５に接触する電極９２についても同様である。しかも、電極９１、９５は、発光部９３が分析用具Ａ１に対して接近動および離間動する上方位置や、受光部９４が分析用具Ａ１に対して接近動および離間動する下方位置とは異なる幅方向一端面に接近して筒状導体部８１、８５と電気的に接触する。電極９１、９５を、発光部９３や受光部９４とは異なる位置に配置しているので、分析装置Ｂの複雑化を回避することが可能である。分析装置Ｂの複雑化を回避することで、コスト増も抑制できる。
図１３〜図１６は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
図１３および図１４は、本発明の第２実施形態に基づく分析用具を示している。本実施形態の分析用具Ａ２は、連絡流路２１、連結部３１および連結部６１の構成が上述した実施形態と異なっている。図１３は、分離状態の分析用具Ａ２を示しており、図１４は、連結状態の分析用具Ａ２を示している。本実施形態においては、連結部３１および連結部６１には、内径が略同じである貫通孔がそれぞれに形成されている。図１４に示す連結状態においては、連結部３１と連結部６１とが密閉部材７２を挟んで互いに押し付けられる。そして、分析装置Ｂに備えられたたとえばレーザ照射デバイスなどの開封手段によって、密閉部材７２が開封される。すると、連結部３１の貫通孔と連結部６１の貫通孔とによって、連絡流路２１が形成される。このように、本実施形態においては、連絡流路２１が第１ユニット１１の一部である連結部３１と第２ユニット１２の一部である連結部６１とによって構成される。
このような実施形態によっても、分析装置Ｂの複雑化や汚染を回避しつつ、適切に分析を行うことが可能である。
図１５は、本発明の第３実施形態に基づく分析用具を示している。本実施形態の分析用具Ａ３は、連結状態において、連結部３１の貫通孔に連結部６１が進入する。また、密閉部材７２は、連結部６１よりも図中上方の希釈液槽７１の部位に設けられている。上述したレーザ照射デバイス等の開封手段によって密閉部材７２を開封すると、連結部６１の貫通孔が連絡流路２１を構成する。このように、本実施形態においては、連絡流路２１が第２ユニット１２の一部である連結部６１のみによって構成されている。
このような実施形態によっても、分析装置Ｂの複雑化や汚染を回避しつつ、適切に分析を行うことが可能である。
図１６は、本発明の第４実施形態に基づく分析用具を示している。本実施形態の分析用具Ａ４は、筒状導体部８１，８５の構成が上述した分析用具Ａ１と異なっている。本実施形態においては、筒状導体部８１，８５は、第１ユニット１１に設けられている。これに対応して、筒状導体部８１，８５を収容する電極用凹部８２，８６も、第１ユニット１１に形成されている。第１ユニット１１のうち筒状導体部８１，８５の図中上方には、開口部が設けられており、第２ユニット１２の貫通孔（あるいは流路）に繋がっている。
このような実施形態によっても、分析装置Ｂの複雑化や汚染を回避しつつ、適切に分析を行うことが可能である。
本発明に係る分析用具および分析システムは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る分析用具および分析システムの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
Ｃ 分析システム
Ａ１〜Ａ４ 分析用具
２１，２２ 連絡流路
１１ 第１ユニット
１１１ 第１上基材
１１２ 第１下基材
３１ 連結部
４１ 試料採取部
４２ 導入流路
４３ 分析部
４４ 導入流路
５１ 入射凹部
５２ 出射凹部
３２〜３４ 連結部
１２ 第２ユニット
１２１ 第２基材
１２２ 貫通孔
７１ 希釈液槽
７２ 密閉部材
７３ 密閉部材
６１ 連結部
７５ 泳動液槽
７６ 密閉部材
７７ 密閉部材
６２ 連結部
８１ 筒状導体部
８１１ 電圧印加流路
８１２ 外面
８２ 電極用凹部
６３ 連結部
８５ 筒状導体部
８５１ 電圧印加流路
８５２ 外面
８６ 電極用凹部
６４ 連結部
Ｂ 分析装置
９１，９２ 電極
９３ 発光部
９４ 受光部
９５ 圧力ノズル
９６ 圧力ノズル
９７ ポンプ
９８ 制御部
Ｓａ 試料
Ｓｍ 希釈試料
Ｌｄ 希釈液
Ｌｍ 泳動液
Ａ１〜Ａ４ 分析用具
２１，２２ 連絡流路
１１ 第１ユニット
１１１ 第１上基材
１１２ 第１下基材
３１ 連結部
４１ 試料採取部
４２ 導入流路
４３ 分析部
４４ 導入流路
５１ 入射凹部
５２ 出射凹部
３２〜３４ 連結部
１２ 第２ユニット
１２１ 第２基材
１２２ 貫通孔
７１ 希釈液槽
７２ 密閉部材
７３ 密閉部材
６１ 連結部
７５ 泳動液槽
７６ 密閉部材
７７ 密閉部材
６２ 連結部
８１ 筒状導体部
８１１ 電圧印加流路
８１２ 外面
８２ 電極用凹部
６３ 連結部
８５ 筒状導体部
８５１ 電圧印加流路
８５２ 外面
８６ 電極用凹部
６４ 連結部
Ｂ 分析装置
９１，９２ 電極
９３ 発光部
９４ 受光部
９５ 圧力ノズル
９６ 圧力ノズル
９７ ポンプ
９８ 制御部
Ｓａ 試料
Ｓｍ 希釈試料
Ｌｄ 希釈液
Ｌｍ 泳動液
Claims (5)
- キャピラリー管を有する分析用具を分析装置に装填し、前記キャピラリー管の両端に設けられた一対の電極に電圧を印加して試料を電気泳動させる分析システムであって、
前記分析用具は、
前記分析用具の幅方向の一端面から内側に凹む一対の凹部と、
前記一対の凹部の前記分析用具の厚さ方向における上端から下端にわたって設けられ、前記一対の電極と電気的に接続し、前記分析用具の外部に露出する一対の接点と、を有し、
前記分析装置は、
前記分析装置に装填された前記分析用具の前記幅方向から前記一対の凹部に進入し前記一対の接点に接触して電圧を印加する一対の端子を有する、
分析システム。 - 前記一対の凹部は、前記分析用具の厚さ方向から見たときに平面視三角形状である、請求項１に記載の分析システム。
- 前記一対の接点は円筒形である、請求項１又は請求項２に記載の分析システム。
- 前記分析装置は、
前記分析用具の厚さ方向から前記キャピラリー管に向けて発光する発光部と、
前記発光部から発せられ前記キャピラリー管を透過してきた光を受ける受光部と、
を有する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の分析システム。 - 前記分析装置は、前記分析用具の厚さ方向から前記分析用具の流路を流れる液体の圧力制御を行う請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の分析システム。
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- 2017-12-01 JP JP2017231757A patent/JP6677699B2/ja active Active
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