WO2006129450A1

WO2006129450A1 - 化学分析装置

Info

Publication number: WO2006129450A1
Application number: PCT/JP2006/309250
Authority: WO
Inventors: Hideo Enoki; Hironobu Yamakawa; Kunio Harada; Sakuichiro Adachi; Isao Yamazaki
Original assignee: Hitachi High-Technologies Corporation
Priority date: 2005-05-30
Filing date: 2006-05-08
Publication date: 2006-12-07
Also published as: JP2006329901A; JP4268955B2

Abstract

　ＥＷＯＤ方式の化学分析装置において、分析デバイスを小型化および低コスト化する。化学分析装置１００は、間隔をおいてほぼ平行に配置した２枚の平板２０１、２０２の対向する面の一方側に、液滴が移動する移動経路となる駆動電極列２１１を配置し、他方に共通電極面２１４を形成する。上側の平板に、サンプル１１を分注するサンプル分注部３と、試薬を分注可能な複数の試薬分注部４８、４９とを形成する。下側の平板に凹凸を付け、基板間の距離を分注部は小さく、混合・搬送部は大きくする。排出用液溜めは、オイルと混じらないサンプル及び試薬も収容可能である。

Description

明細書

化学分析装置

技術分野

[0001] 本発明は、液体を化学分析する化学分析装置に関する。

背景技術

[0002] 従来の化学分析装置に用いる EW(Electrowetting)方式の液滴移送装置の例が、特許文献 1に記載されている。この公報に記載の液滴移送装置では、液滴を挟持する 2枚の面の一方を共通電極とし、他方に多数の電極を配置し、その面上を液滴が移送される。この場合、電極が配置された面と平行に他方の面を配置し、液滴を挟持する。そして面に埋め込まれたまたは含まれる電極力定められた手順に従って連続的に電圧の印加または停止を繰り返すことにより、 EW方式による液滴移送が実行される。この公報に記載の方法によれば、種々の液滴移送方法が可能であり、例えば、 2つの液滴の結合や混合、複数の液滴への分離、連続的な液のサンプリングが可會こなっている。

[0003] 液滴移送の他の例が、非特許文献 1に記載されて、る。この文献には、 μ TAS (マイク口 ·トータル ·アナリシス）を実行するときに必要なデジタル ·マイクロ流体回路を構成するために、不可欠な流体の 4種の変化形態が開示されている。それらは、（1)液滴の生成、（2)液滴の移送、（3)液滴の分離、（4)液滴の結合である。これらすベてを、 EWで実行するために、液滴を挟持する並行平板間距離を液滴材料に応じて規定している。

[0004] 特許文献 1：国際公開 2004Ζ030820号パンフレット

非特干文献 1 : Chuo et al、 Creating^ Transporting^ し utting、 and Merging Liquid Droplets by Electrowetting— Based Actuation for Digital Microfluidicし ircuits，，、 JOU RNAL OF MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMSゝ VOL. 12、 NO. 1、 pp70— 80、 FEBRUARY 2003

発明の開示

発明が解決しょうとする課題 [0005] 上記特許文献 1および非特許文献 1に記載の EW方式による液滴移送装置では、 2 枚の平行する平板に設けた電極列上で液滴を移動させるので、液の移動にポンプなどの機械要素を必要とせず、機構が簡素化する。しかしながら、 EW方式では電極上の濡れ性を変化させて液滴を駆動してヽるので、操作できる液滴体積は電極のサイズと電極間の距離の積程度に制限される。

[0006] 従来、基板間距離はデバイス全体にわたって一定であり、操作できる液滴体積は電極のサイズにより決定される。その結果、移送する液滴の元となるサンプルと試薬の体積が異なる場合、それぞれの体積に応じてサイズの異なる専用の電極上を移送させる必要があり、互いに他の液滴を自己の電極で移送できず、装置内での液滴移送が制限されていた。

[0007] また、基板間距離が一定であるから、電極サイズが基板間距離よりも小さいと、液滴がー方の基板にしカゝ接触できず移送が不可能になる。逆に、電極サイズが基板間距離よりも著しく大きいと、液滴が基板に触れる面積が増え、液滴に含まれるサンプルや試薬の成分が基板面に付着して汚染する恐れが生じる。それとともに、液滴の搬送速度が低下し、分析効率が低下する。

[0008] ところで、非特許文献 1では、 3つの直列する電極のうち中央の電極に電圧を印加せずに両端の電極にだけ電圧を印加し、電極上を占める液滴を引き伸ばして分割している。その際、基板間距離を電極サイズで除した値 (以後アスペクト比と呼ぶ）が 0. 1〜0. 2程度以下であれば、液滴を分割できることが示されている。こ液滴の分割条件は、化学分析装置内で液滴を生成する基本条件であるから、予め平行平板内部の電極上に液体塊を載せて液体塊の一部を分割する場合も成立する。

[0009] 例えば、流体塊が載置された電極に隣り合う下流側の電極列に電圧を順次印加して液体塊を引き伸ばし、その後、上流側の電極に電圧を印加する。これにより、流体塊を上流側に引き戻し、液体塊から一部の液体を分割して一定量の液滴を分注する。このような液滴の分注方法では、アスペクト比を 0. 1程度以下にしなければならず、分注できる液適量が制限され、サンプルと試薬の混合比が制限される。

[0010] 化学分析装置では、基板に開けた孔にノズルを挿入し、外部から装置内にサンプルゃ試薬などの液体を供給している。しかし、供給量が過剰であると、液体が孔からあふれ周囲を汚染する場合がある。化学分析装置内に流入した後も、液体が電極部からはみ出ると、液体を化学分析装置内から排除することが困難である。化学分析装置内の空気やオイルなどの周囲にある物質が基板と液滴間に挟まると、液滴の画像計測や吸光度計測などの光学的計測や静電容量および電気抵抗などの電気的計測の妨げとなる。

[0011] 本発明は、上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、 EW方式を用いたィ匕学分析装置において、構造を簡素化して小型化することにある。本発明の他の目的は平行配置された基板間に液滴を移送する装置において、分注の高精度化または搬送や混合速度を向上させることにある。本発明のさらに他の目的は、並行する基板間で液滴を移送する装置において、装置内に供給する液体による装置内外の汚染を防止するとともに装置内に残留する液の排除を容易にすることである。本発明のさらに他の目的は、装置内の空気やオイルなどの媒体が、液滴と基板間に挟まることを防止することにある。本発明のさらに他の目的は、 EW方式の化学分析装置において、使用できる試薬の制限をできるだけ排除することにある。本発明のさらに他の目的は、 EW方式の化学分析装置において、平行平板を形成する分析デバイスを使い捨てにせずに再利用可能にすることにある。その際、チップの洗浄も不要にしてコストを低減する。そして本発明は、これら目的の少なくとも 1つを達成することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0012] 上記目的を達成する本発明の特徴は、ほぼ平行に配置した 1対の基板の一方の対向面に共通電極を、他方の基板の対向面に多数の電極を有する駆動電極列を配置した EWを用いた分析デバイスを有する化学分析装置にぉヽて、前記分析デバイスは前記基板間に液体を供給する複数の液体供給部を有し、前記 1対の基板は、駆動電極列の位置で基板間の間隔が異なる部分を有することにある。

[0013] そしてこの特徴において、 1対の基板は平板であり、一方の基板を分割構造としその分割基板の厚みを変えて基板間の間隔を異ならせるものであってよぐ前記駆動電極を構成する多数の電極への電圧印加を制御する制御手段を有し、この制御手段が多数の電極への電圧印加を制御して前記 1対の基板間に供給される液体を搬送する搬送方向の下流側に行くに従い、前記 1対の基板間の間隔を大にするものであってもよい。

[0014] またこの特徴にぉ、て、分析デバイスでは、前記複数の液体供給部から供給された複数種類の液体が同一の駆動電極列で合流するように前記駆動電極列と前記液体供給部とが配置されており、合流した後の液体の移動方向における前記 1対の基板間の間隔が、合流前の液体の移動方向における基板間の間隔よりも大であることが望ましぐ分析デバイスでは、前記複数の液体供給部から供給された複数種類の液体が同一の駆動電極列で合流するように前記駆動電極列と前記液体供給部とが配置されており、合流する前の液体の移動速度と合流後の液体の移動速度がほぼ同一になるように前記 1対の基板の間隔を設定してもよい。

[0015] 上記目的を達成する本発明の他の特徴は、対向する 1対の基板と、この基板のそれぞれの対向面側に設けた電極と、対向する前記電極間に電圧を印加する電圧印加手段と、前記基板間の複数領域に液体を供給する複数の液体供給機構とを有し、前記対向する基板の一方を複数枚の小基板カゝら構成したことにある。

[0016] そしてこの特徴において、複数枚の小基板カゝら構成された一方の基板の中の少なくとも 1枚の小基板と他方の基板との距離が、一方の基板を構成する他の小基板と他方の基板との距離と異ならせるのがよぐ対向する基板の他方の基板も複数の小基板で構成してもよい。また、複数の液体と混じりあわない媒体液を保持する容器を有し、この容器に保持された媒体液で前記基板の対向する面を予め覆っているのが好ましぐ媒体液を保持する前記容器に、媒体液を供給する手段と媒体液をこの容器カゝら排出する手段を付設してもよヽ。

[0017] さらに、基板の少なくとも一方に、液体を供給しない孔を形成するのがよぐ基板の少なくとも一方に、この基板の周辺から液体を供給する前記液体供給機構を設けてちょい。

発明の効果

[0018] 本発明によれば、上下の基板間距離を変更可能なので、基板上の分注部、搬送部、混合部のそれぞれに適した基板設計が可能になり、分析装置を小型化できる。図面の簡単な説明 [0019] [図 1]本発明に係る化学分析装置の一実施例の断面図。

[図 2]図 1に示したィ匕学分析装置の主要部の上面図。

[図 3]図 1に示したィ匕学分析装置の主要部の斜視図。

[図 4]図 1に示したィ匕学分析装置で用いる分析デバイスの縦断面図。

[図 5]図 1に示した化学分析装置の試薬分注部の縦断面図。

[図 6]図 1に示したィ匕学分析装置のサンプル分注部の縦断面図

[図 7]図 1に示したィ匕学分析装置における駆動電極の配置を説明する図。

[図 8]本発明に係る化学分析装置の他の実施例の構造図。

[図 9]図 8に示したィ匕学分析装置の分注過程図。

[図 10]本発明に係る化学分析装置の他の実施例の構造図。

符号の説明

[0020] 2…分析デバイス、 3…サンプル分注部、 6…検出器、 7…オイル供給部、 11…サンプル、 21· ··下部電極基板、 22· ··スぺーサ、 23· ··上部電極基板、 39· ··サンプルポート、 45· ··試薬、 100…化学分析装置、 111…サンプル液滴、 201…上部アクセス基板、 202· ··下部アクセス基板、 211 · ··駆動電極、 214· ··共通電極、 731· ··オイル、 792…オイル液面センサ。

発明を実施するための最良の形態

[0021] 以下、本発明に係る化学分析装置の一実施例を、図 1〜7の図面を用いて説明する。図 1は化学分析装置の縦断面図であり、流路系統も合わせて示した図である。図 2ないし図 7は図 1に示したィ匕学分析装置の各部の図であり、図 2はその上面図、図 3 および図 7は、分注部の斜視図である。図 4はデバイスの断面図であり、図 5および図 6は分注部の詳細図である。

[0022] 化学分析装置 100は、大別して被測定サンプル 11 (以下サンプルと称する）を収容するサンプルカップ 10を有するサンプル収容部 15と、サンプル 11の成分を分析する分析デバイス 2と、サンプルカップ 10内のサンプル 11を分析デバイス 2に供給するサンプル分注部 3と、試薬 45を分析デバイス 2に供給する試薬分注部 48と、使用済みの排液 85を分析デバイス 2から排出する排液排出部 88と、分析デバイス 2内の反応液の状況を測定する検出部 61、 62と、オイル 731を分析デバイスに供給するオイル供給部 79と、排液 85からオイル 731と反応済みの廃液 86を分離する廃液分離部 94 とを有する。これら各部の詳細を、以下に順次説明する。

(1)サンプル収容部

サンプル収容部 15は、複数のサンプルカップ 10を有している。サンプルカップ 10 は回転可能な円板状のホルダの外周付近に保持される。サンプルカップ 10内には、サンプル 11が収容されている。サンプル 11は、たとえば血清である。

(2)サンプル分注部

サンプル収容部 15では、回転可能な回転ディスク 1の外周部近傍に、複数のサンプルカップ 10が搭載されている。サンプル収容部 15の近傍には、サンプル分注部 3 が配置されている。サンプル分注部 3は、サンプルカップ 10から回転アーム 381の先端に取り付けたノズル 31がサンプル 11を採取する。回転アーム 381の一端側には支柱 382が取り付けられており、この支柱取り付け端と反対端にノズル 31が取り付けられている。回転アーム 381は、支柱 382の周りに回動可能である。なお、アーム 381 は上下動可能である。

[0023] サンプル分注部 3は、サンプル収容部 15に収容されたサンプル 11を、ノズル 31を用いて分析デバイス 2の所定位置に分注する。水またはサンプルと混じりあわなヽォィルなどの作動液 361が蓄えられた作動液容器 36とサンプル分注部 3とは、チューブ 322により配管接続されている。すなわち、チューブ 322は作動液容器 36の液面より下まで一端部が挿入されている。チューブ 322の他端は、バルブ 35を介してシリンジポンプ 33の一方の側に接続されている。シリンジポンプ 33の他方の側は、バルブ 34を介してノズル 31に接続されている。作動液 361はバルブ 34、 35、シリンジポンプ 33の組により作動液容器 36からくみ上げられ、ノズル 31の先端付近まで達している。このためチューブ 322やノズル 31中の空気が作動液 361により置き換えられ、サンプル 11を吸入または排出するときの時間遅れを防止できる。

[0024] 図 3は、ノズル 31を用いてサンプル 11を分注する状態を示している。ノズル 31の先端は、上部アクセス基板 201 (図 3では省略）と上部電極基板 23を貫通して、分析デバイス 2内まで延びている。サンプル収容部 15からサンプル 11を吸い込むときは、ノズル 31をサンプノレカップ 10〖こ挿入し、シリンジポンプ 33によりサンプル 11をノズノレ 3 1内に吸い込む。作動液 361がオイルなどの場合は、ノズル 11内面に付着したオイルによりサンプル 11がはじかれてノズル内を濡らすことが無ぐサンプル 11によるノズル 31の汚染を防止できる。また、事前にオイル 731をノズル内に吸引して、ノズル 11 内面をオイル 731で濡らしておいても、同様の効果を生じる。サンプルカップ 10内のサンプル 11の液面を把握するため、ノズル 31の先端には、図示しない液面センサが取り付けられている。

(3)分析デバイス

分析デバイス 2では、図 1に示すように、上側が開放した矩形状の容器 202の上を矩形状の平板である上部アクセス基板 201が覆い、容器 202の底面と上部アクセス基板 201がほぼ平行に配置されている。上部アクセス基板 201は容器 202よりも短く、容器の右側面に平行に渡した仕切り板 203に一辺を接し固定されている。上部ァクセス基板 201と容器 202の少なくとも一方には、温度コントロール可能なペルチェ素子またはヒータを内蔵させる。これらのペルチェ素子やヒータは、図示しない制御手段で制御され、上部アクセス基板 201と容器 202自体の温度を制御する。上部ァクセス基板 201及び容器 202の大きさは、 A3サイズ程度である。

[0025] 容器 202内〖こは、上部電極基板 23と下部電極基板 21とが互いに僅かな間隔をお Vヽて平行配置されて!、る。上部電極基板 23と下部電極基板 21も矩形状をしてヽる。下部電極基板 21は容器 202の底面で支持されている。また、上部電極基板 23と上部アクセス基板 201は密着せず、両者間に空間が形成されている。上部電極基板 2 3および下部電極基板 21の詳細を、図 4に縦断面図で示す。

[0026] 下部電極基板 21には共通電極 214を形成する。図 1に示すように、上部電極基板 23の下面の各電極サイズに応じて、対向する下部電極基板 21の上面に凹凸を付け、上部電極基板 23と下部電極基板 21の距離を変化させる。下部電極基板 21の凹凸は基板素材であるガラスなどの部材を切削加工または研磨力卩ェ、プレス力卩ェ、エツチング加工、貼り付け加工で作成する。非特許文献 1では、 3つの直列する電極のうち中央の電極に電圧を印加せずに両端の電極にのみ電圧を印加して、電極上を占める液滴を引き伸ばして分割している。その際の分割条件によれば、上、下部電極基板 23、 21間の距離 Hを電極サイズ Lで除したアスペクト比 HZL力 H/L = 0. 1 〜0. 2程度以下になれば、分割できる。

[0027] そこで、図 1に示すように、サンプルや試薬が分注された後、分注されたサンプルや試薬力も液滴が分割される電極付近におけるアスペクト比 H/L力 0. 1〜0. 2程度以下となるように、上、下部電極基板 23、 21間の距離 Hを、電極サイズに応じて変化させる。上、下部電極基板 23、 21間の距離 Hを、下部電極基板 21に凹凸を形成して調節する。

[0028] 分注されたサンプル 11または試薬 45から液滴を分割する部分とは異なる部分の電極付近では、上部電極基板 23と下部電極基板 21との間の距離 Hの設定は任意である。しかし、移動する液滴と上部電極基板 23または下部電極基板 21との接触面積を減らして、上部電極基板 23または下部電極基板 21の汚染を防止し、流動抵抗を減らして液滴の搬送速度を増大させるために、アスペクト比を 0. 2以上にするのがよい

[0029] サンプル 11の液滴と試薬 45の液滴は一緒になつて下流側に移動するから、下流側では液滴量が徐々に多くなる。サンプル 11の液滴と試薬 45の液滴が合流するときは、合流点よりも下流側では液滴を分割しないので、液適量が増大している分だけ、下流側の上、下部電極基板 23、 21の間の距離 Hを大きくする方がよい。そのためには、本実施例に記載のように下側電極基板 21に凹凸を付けるのもよいが、下流側に向かって電極基板間距離 Hが広がるように、上部電極基板 23と下部電極基板 21を傾けて配置してもよい。

[0030] 下部電極基板 21に対向する上部電極基板 23の下面側に、試薬 45やサンプル 11 の液滴を駆動する駆動電極列を形成する。図 4に、分析デバイス 2の縦断面図を示す。駆動電極列は、区画された複数の電極 2111、 2112、…を、僅かの隙間を持つて隣り合わせて形成される。駆動電極列の表面に、 Parylen (商品名）や Si02などの誘電体薄膜 212を絶縁薄膜として形成する。この誘電体薄膜 212を、 CVDなどで形成する。誘電体薄膜 212のさらに表面には、撥水性を向上させるために、 AF1601 ( 商品名）、 Cytop (商品名）などのフッ素系の撥水膜 213をコーティングする。共通電極 214には、撥水膜 213のみをコーティングする。各電極 2111、 2112、…は、上部電極基板 23の周辺に設けた図示しない接点電極に個別に接続されており、この接点電極を介して外部の図示しない電源カゝら電圧が印加される。

[0031] 駆動電極列の配置パターンは、化学分析装置 100の分析内容に依存する。同一の配置パターンを 1枚の上部電極基板 23に複数形成すれば、分析能率が向上する。図 2に示した例では、同一の駆動電極列の配置パターンを、上部電極基板 23に 1 0個形成している。 1枚の上部電極基板 23に配置パターンを複数形成したときには、各配置パターンの境界部に、棒状のスぺーサ 22を配置し、互いの配置パターンに導かれた液滴が混合しな、ようにする。

[0032] スぺーサ 22は、上部電極基板 23と下部電極基板 21との間を、所定距離に保つのにも使用される。スぺーサ 22は、境界部のみならず、駆動電極列が配置されていない部分であれば、どこにでも配置可能である。なお共通電極 214を下部電極基板 21 のほぼ全面に形成してもよいし、上部電極基板 23に形成した駆動電極のパターンに合わせて形成してもよい。

[0033] 上部アクセス基板 201に、サンプルポート孔 39を形成して!/、る。サンプルポート孔 3 9は、上部アクセス基板 201の下側の隙間に連通している。また、上部電極基板 23 では、このサンプルポート孔 39に対応した位置に、孔 399が形成されている。サンプルポート孔 39および孔 399の内径は、ノズル 31の外径より大きい。したがって、サンプルポート孔 39から、上部電極基板 23と下部電極基板 21間であってスぺーサ 22により形成される隙間に、ノズル 31を出し入れすれば、サンプル 11を分析デバイス 2内に供給できる。

(4)試薬分注部

試薬分注部 48では、サンプル 11に第 1の試薬 45を混合して検査するために、複数の密閉型の試薬容器 42、 421、 422を分析デバイス 2の近傍に配置する。試薬容器 42、 421、 422の下咅に ίま、それぞれノズノレ 43、 431、 432力 ^接続されて!ヽる。試薬容器 42、 421、 422の上部には、通気配管が取り付けられており、各通気配管中【こ ίま、ノノレブ 44、 441、 442を介在させて!/、る。

[0034] 上部アクセス基板 201に、上部アクセス基板 201と上部電極基板 23間に形成される隙間に連通する試薬ポート孔 41、 411、 412を形成する。さらに、上部電極基板 2 3のそれぞれの試薬ポートに相当する位置に、孔 410、 4101、 4102を形成する。試薬ポー卜孔 41、 411、 412および上部電極孔 410、 4101、 4102を貫通して、ノズル 43、 431、 432を上部電極基板 23と下部電極基板 21の間に挿入して固定する。ノノレブ 44、 441、 442を開くと、ノス、ノレ 43、 431、 432の先端力ら試薬容器 42、 421、 4 22内に収容された試薬 45、 45A、 45B力重力で分析デバイス 2内に滴下する。滴下する試薬 45、 45A、 45Bの量を、ノレブ 44、 441、 442の開時間で調整する。

[0035] 試薬分注部 49では、サンプル 11と第 1の試薬 45の混合液に、さらに混合する第 2 の試薬を供給する。試薬分注部 49は、試薬分注部 48と同様の構成であり、使用する試薬だけが異なっている。図 5に、試薬分注部 48、 49の詳細を縦断面図で示す。試薬容器 42の下面に装着したノズル 43を、上部アクセス基板 201と上部電極基板 23 とに形成した試薬ポート孔 41および電極基板孔 410に挿入する。試薬容器 42自体は、断熱容器 481に収容されている。断熱容器 481からは、ノズル 43が突出している。断熱容器 481内は、図示しないペルチェ素子ゃ冷媒により一定温度に保持され、試薬 45の劣化を防止する。ノズル 43の先端は、下部電極基板 21に接触または極く近接している。ノズル 43の先端は一方側に開口するように切り欠き 431が形成されて、る。ノス、ノレ 43に最も近!ヽ電極 217: 則に、ノス、ノレ 43力ら試薬 45を吐出する。

[0036] ノズル 43の内外両面には、 Cytop (商品名）などの撥水性のコーティングが施されている。ノズル 43から所定量だけ吐出された試薬 45は、ノズル 43が撥水性を有しているので、ノズル 43に付着することなく吐出したときの慣性でノズル 43に最も近、電極 2171側に吐出される。試薬 45の吐出量は、電極 2171の面積 Sと上下電極基板 23 、 21間の隙間 Hとで形成される体積 SHよりも若干多い。

[0037] 電極 2171に電圧を印カロし、試薬 45を電極 2171上に引き付けると、電極 2171に比べ幅の狭いノズル 43の出口で試薬はくびれた形状となる。このくびれた形状になつた試薬 45は、ノズル 43から試薬液滴 451として容易に分離される。ノズル 43力の吐出量を、バルブ 44の吐出時間で制御してもよい。また、試薬 45が電極 2171と下部電極基板 21の共通電極 214との間に形成される隙間に入り込むと、電極 2171 と共通電極 214間の電気容量が変化するから、電極 2171と共通電極 214との間の電気容量の変化に基づいて制御してもよい。さらに、電極 2171に続く電極列を使用して試薬を分割して液滴を形成してもよヽ。 (5)検出部

上部電極基板 23の下部に形成した駆動電極列は、サンプル 11や試薬 45の移動経路を規定する。サンプル 11や試薬 45の移動経路の途中であって複数箇所に、検出部 61、 62を設ける。検出部 61は、サンプル 11と第 1の試薬 45を混合した第 1の混合液の状態を検出する。検出部 62は、第 1の混合液に第 2の試薬を混合した後の状態を検出する。検出部 61、 62は、ともに同様の構造をしている。検出部 61、 62では、上部アクセス基板 201に LED等の光源 611、 621を取り付けている。一方、容器 2 02のこの光源 611、 621に対向する位置にも、光センサ 612を取り付けている。

[0038] 光センサ 611、 612は、光源 611、 612から出射された光が液滴を通る間に変化した吸光度の量や蛍光量、散乱量を検出する。ここで、光源から出射された光を検出するために、上部電極基板 23および下部電極基板 21の少なくともいずれかの検出部 61、 62とその回りを、ガラスなどの透明材料とし、電極も ITO (Indium- Tin- Oxide) 等の透明材料とする。光源 611、 621の発光スペクトルは、互いに異なっていてもよい。また検出部 61を、電極列に沿って複数設置してもよい。

(6)オイル供給部

上部アクセス基板 201の対向する辺であってサンプル分注部 3側の辺に、オイル供給部 79を設ける。オイル供給部 79は、容器 202と仕切り板 203に仕切られた領域で液溜め 2011を形成する。液溜め 2011は、仕切り板 203と容器 202に接続する天板 204により密閉されている。上部電極基板 23の液溜め 2011の直下部分に、オイル導入孔 2101を形成する。液溜め 2011側と反対側の辺に、オイル排出孔 2102を形成する。仕切り板 203の下端と上部電極基板 23の間には、予め定めた空隙 2103を形成する。上部電極基板 23では、オイル導入孔 2101とオイル排出孔 2102以外に、電極の無、位置に複数の孔を形成してもよ、。

[0039] 上部アクセス基板 201の近傍に、オイル容器 73を配置する。オイル容器 73に、血清などの水をベースとするサンプル 11に、混じり難、シリコンオイルまたは炭化水素系オイル、フッ素系以外の液体と混じらな、パーフルォロカーボンオイル（以下フッ素オイルと称する）のいずれかを貯蔵する。オイル容器 73と液溜め 2011とを、供給用チューブ 771で接続する。液溜め 2011の上部の天板 204に、オイル供給ポート 71 を形成し、このオイル供給ポート 71に供給用チューブ 771の先端を挿入する。供給用チューブ 771の途中には、供給用ポンプ 741を設置する。また、上部アクセス基板 201に、液面センサ 792を固定設置する。

[0040] 分析デバイス 2で使用されたオイルを、オイル容器 73を有するオイル供給部 79に戻すために、オイル供給部 79と反対側の辺に排出用チューブ 772を設ける。排出用チューブの一端は、容器 202の側壁を貫通して容器 202内部に接続している。排出用チューブ 772の途中に、回収用ポンプ 742を設置する。排出用チューブ 772の他端は、オイル容器 73の液面より下まで挿入されており、供給用チューブ 771の先端は液面の上方に位置して、る。

(7)廃液分離部

排出用チューブ 772からオイル容器 73に戻った排液 85には、サンプル 11や試薬 45が混合した廃液 86が混入している。そこで、オイルの比重が廃液 86より大きい場合には、オイル容器 73内のオイルの液面よりも上に廃液 86が浮上する。廃液分離部 94は、この廃液 86をオイル容器 73内で分離し、オイル容器 73外に排出する。廃液チューブ 773の一端を、オイル容器 73内に挿入し、オイル液面付近に設置する。廃液チューブ 773の他端を、廃液容器 82に挿入する。オイル容器 73の上面には、液面センサ 793を設置する。廃液チューブ 773に、廃液回収用ポンプ 743を設置する

[0041] このように構成した化学分析装置 100の動作を、以下に説明する。最初の状態では、上部アクセス基板 201と下部アクセス基板 202間、より正確には上部電極基板 2 3と下部電極基板 21間は、スぺーサ 22により仕切られた隙間が形成されており、その隙間には液は導入されていない。この状態で、上部電極基板 23と下部電極基板 2 1に、サンプル 11や試薬 45が付着するのを防止するために、容器 202内にオイル 7 31を導入する。オイル 731を導入するときは、供給ポンプ 741を起動してオイル容器 73内のオイル 731をチューブ 771からオイルポート 71を経て液溜め 2011に供給する。

[0042] 上部電極基板 23の液溜め 2011の直下部には、オイル導入孔 2101が形成されており、液溜め 2011側と反対側の辺にはオイル排出孔 2102が形成されているので、液溜め 2011に導かれたオイル 731は、オイル導入口 2101から分析デバイス 2内に流入する。供給ポンプ 741がオイル 731を供給し続けると、分析デバイス 2内の隙間の空気は、オイル排出孔 2102や上部電極基板 23に設けた電極部以外の図示しない孔カも流出する。この方法により、隙間内の空気をオイル 731で置換する。

[0043] 仕切り板 203の下端と上部電極基板 23の間には、所定の空隙 2103が形成されているので、液溜め 2011に流入したオイル 731は、上部電極基板 23の上面にも流出する。オイル 731は、オイル排出孔 2102からも上部電極基板 23上に溢れ出る。上部電極基板 23と上部アクセス基板 201との間の空気は、サンプルポート孔 39から装置外に流出する。なおもオイル 731を供給し続けると、サンプルポート 39から液が溢れ出す恐れを生じる。そこで、上部アクセス基板 201に設けた液面センサ 792が、容器 202内の液面が所定高さになったことを検出したら、ポンプ 741を停止する。

[0044] なお、上部アクセス基板 201のサンプルポート孔 39に挿入したノズル 31は、オイル 731〖こ浸漬される。これ〖こより、ノズル 31の外面はオイル 731で覆われる。一方、オイル 731をノズル 31から吸入すれば、ノズル 31の内面がオイル 731で覆われる。このように、ノズル 31の内外周をオイル 731で覆ったので、その後ノズル 31を用いてサンプル 11を吸入しても、ノズル 31の表面のオイル 731がサンプル 11をはじきノズル 31 を汚染しない。

[0045] 分析デバイス 2の試薬 45やサンプル 11が通る表面がオイル 731で覆われたので、サンプル分注部 3からサンプル 11を分析デバイス 2内に注入する。サンプル収容部 1 5の所定のサンプルカップ 10に、ノズル 31を挿入する。サンプルカップ 10内のサンプル液面をノズル 31に取り付けた液面センサで検出する。ノズル 31が、確実にサンプル液内に入ったことを確認する。その後、ノレブ 34を開きポンプ 33を駆動して、サンプル 11をノズル 31内に吸入する。バルブ 34を閉じる。次に、ノズル移動機構 37を用いて、ノズル 31を分析デバイス 2のサンプルポート孔 39に位置決めする。位置決め後、ノズル 31を下げて所定高さに達したら、バルブ 34を開きポンプ 33を駆動してサンプル 11を吐出する。

[0046] サンプル分注部の縦断面図を、図 6に示す。ノズル 31から所定量吐出されたサンプル 11は、ノズル 31の先端部でサンプル液滴になり電極 2151上に広がる。その後、電極 2151に隣り合う電極 2152 (以後、この方向を下流側とする）に電圧を印加する。それととも〖こ、電極 2151への電圧印加を停止する。サンプル液滴 111は、電極 2 152〖こ引き付けられ、終には電極 2152面上に移動する。この手順を順次繰り返し電極 2153力ゝら、駆動電極列 215に直交する駆動電極列 212上の電極 2124、電極 21 25へと移動させる（図 3参照）。なお、ノズル 31に隣りあう電極 2151から直線状に続く電極列 215は、隣りあう駆動電極の配置パターンにサンプル液滴 111を供給するため、他の配置パターンの駆動電極列 212に交わって!/、る。

[0047] なお、サンプル 11の分注時にノズル 31先端の外側に、オイル 731やサンプル 11 が付着して滴状になり得る。この液滴力上部アクセス基板 201のサンプルポート孔 3 9に付着しないよう、サンプルポート孔 39の孔径を十分大きく形成する。ノズル 31が挿入されたときに、容器 73内のオイル 731とノズル 31先端に付着したオイルとが、液面部で一体化する。一方、付着したサンプル 11は、オイルの液面上に浮かんで排出される。これにより、サンプル 11が分析デバイス 2内に流入したり、上部電極基板 23 の孔 399付近に付着するのを防止できる。オイル液面上に浮上したサンプル 11は、オイルの流れに従って、下流側の排液排出部 88に至り容器 202から排出される。

[0048] 上記動作を実行しているのと同じ頃に、試薬容器 42の上部に設けたバルブ 44を開くことで、第 1の試薬分注部 48から試薬 45を分注する。ノズル 43の先端から試薬容器 42内の試薬 45を分析デバイス 2内に導く。なお、サンプル分注部 3やサンプル収容部 15を省いて、手作業でサンプルポート 39からサンプル 11を供給してもよい。また、試薬 45を分注するのに、サンプル 11を分注するのと同様の分注部を設けて分注してもよい。この場合、回転可能な試薬ディスクに複数の試薬容器 42を搭載すれば、試薬 45の分注が容易になる。

[0049] 図 5に、試薬分注部の縦断面図を示す。ノズル 43から所定量吐出された試薬 45から、ノズル 43の先端部で試薬液滴が形成され、電極 2171上に広がる。その後、電極 2171に隣り合う電極 2172 (以後、この方向を下流側とする）に電圧を印加する。それととも〖こ、電極 2171への電圧印加を停止する。試薬液滴 451は、電極 2172〖こ引き付けられ、終には電極 2172上を移動する。この手川頁を電極 2173、 2174、…というように、下流側の電極について順次繰り返し、試薬液滴 451を電極 217Bまで移動させる。

[0050] サンプル液滴 111が停留して、る電極 2125と試薬液滴 451が停留して!/、る電極 2 17Bへの電圧印加を停止し、隣りあう電極 2191〖こ電圧を印カロする。サンプル液滴 1 11と試薬液滴 451は、電極子 2191に引き寄せられ合体混合する。

[0051] 電極 2191よりも下流の電極を駆動して、混合液滴 452をそのまま下流側に移動させる。電極 2191の下流側には、ループ状の液滴周回用の混合用電極列 218が形成されているので、混合液滴 452は混合用電極列 218上を周回する。その際、混合液滴 452では、試薬液滴 451とサンプル液滴 111が攪拌混合する。試薬液滴 451とサンプル液滴 111との攪拌が完了したら、混合液滴 452は下流側の第 1の検出部 61 に導かれる。第 1の検出部 61では、混合液滴 452の吸光度の変化や、蛍光量、散乱量を測定する。

[0052] 第 1の検出部 61での測定が終了した混合液滴 452は、図 7に示す第 2の試薬分注部 49に導かれる。この第 2の試薬分注部 49では、他の試薬容器 42Aから試薬 45と同様の方法で取出された試薬液滴 453が、電極²1 C 1上で混合液滴 452に混合され、混合液滴 454となる。混合液滴 454内の試薬液滴 453と混合液滴 452との混合及び攪拌を促進するために、第 2の試薬分注部 49の下流にも、周回用のループ状の混合用電極列 21Bが配置されている。混合電極列 21B上を液滴が周回すると、試薬液滴 453と混合液滴 452とが攪拌混合する。

[0053] 他の試薬 453も混合した混合液滴 454は、駆動電極列 21Cにより下流側に運ばれ、第 2の検出部 62に導かれる。この第 2の検出部 62では、混合液滴 454の吸光度や蛍光が計測され、サンプル 11に含まれる成分が分析される。分析が終了した混合液滴 454は、駆動電極列 21Cによりさらに下流側に送られ、オイル排出孔 2102から分析デバイス 2外に排出される。

[0054] この一連の動作が終了すると、混合液滴 454は、排出用チューブ 772からポンプ 7 42により周囲のオイル 731とともに廃液 86としてオイル容器 73に戻される。廃液 86とオイル 731とは比重差があり、液溜め 2012内をオイルが上昇または下降する。上記の様に、フッ素オイルのような比重が 1より大きいオイル 731の場合には、水ベースの廃液 86はオイル容器 73内を上昇する。液面部に溜まった廃液 86を、液面センサ 79 3が検出する。廃液 86が多くなり液面が上昇した場合には、適宜ポンプ 741を起動してオイル 731を容器内に追加供給する。それとともにポンプ 743を起動して、廃液 86 を吸い取り、廃液容器 82に送る。

[0055] メンテナンスなどのために、分析デバイス 2内のオイル 731を排出する必要があるときは、オイル排出孔 2102の下側に容器 202から下部電極基板 21内に通じるドレイン用チューブ 774を取り付ける。このドレイン用チューブが取り付けられたポンプ 744 1S オイル 731を吸い取り、オイル 731をオイル容器 73に回収する。

[0056] 比重が 1より小さいオイル 731を使用するときは、下部電極基板 21側にもオイル排出孔を形成し、排出用チューブ 772を容器 202に貫通してオイル排出孔に接続する。ポンプ 742力廃液 86と才ィノレ 731とを吸! /、取り、才ィノレ 731を才ィノレ容器 73に送液する。オイル容器 73や廃液容器 82には、オイル 731と廃液 86が混在する恐れがある。しかし、オイル 731と廃液 86を、比重差や遠心分離、フィルタリングを用いて容易に分離できる。これらの装置を流路の途中に取り付ける力、回収したオイル 731や廃液 86を独立の装置で処理すれば、オイル 731を再利用することができる。この場合、廃液 86だけを廃棄すればょヽ。

[0057] 以上説明した本実施例によれば、サンプル分注部 3のノズル 31の表面をオイルで被覆したので、ノズル 31にサンプル 11が付着するのを防止できる。これにより、前回測定時に用いたサンプル 11が次回の測定に混入するのを防止でき、測定精度が向上する。また、ノズル 31を洗浄する必要がないので、洗浄に係る設備が不要になり、化学分析装置が小型化および低コスト化する。

[0058] サンプルノズル 31や試薬用ノズル 43に最も近!、電極上に直接サンプル 11や試薬 45を分注するので、 EWによる液滴の分割が不要になる。これにより、駆動電極の構成が簡単になる。また、駆動電極に印加する電圧が低くて済み、電極が長寿命になる。

[0059] 上下電極基板間の距離 Hを変えることができるので、 EWにより液滴を分割する場合も、分注部付近の EWによる液滴の分割が容易になる。また、上下電極基板間の距離 Hを変えることができるので、液滴を搬送および混合する電極列付近の上下の電極電極基板間の距離を増大でき、基板面での流体抵抗を低下させることができる。したがって、搬送速度や混合速度が向上する。

[0060] 本実施例によれば、オイル供給部 79から分析デバイス 2に、随時オイル 731を供給できるので、分析デバイス 2内のオイル 731の量を一定に保つことができる。したがつて、オイル 731がノズル 31に付着して持ち去られたり、蒸発して減少して分析デバィス 2内に空気が侵入するのを防止できる。また、新鮮なオイルで更新することが可能になる。廃液分離部 94が、オイル 731と廃液 86とを分離するので、オイル 731を再使用でき、オイル 731の使用量を低減できる。

[0061] 上部電極基板 23の電極部以外の場所に任意に形成した孔から、分注時に分析デバイス 2内に混入した気泡や温度変化により発生した気泡またはオイルの流れにより電極列からそれた液滴を分析デバイス外に容易に排出できるので、気泡や逸失液滴が測定を阻害するのを防止できる。ノズル 31挿入時に、オイル液面によりノズル 31外表面が洗浄されるので、分析デバイス 2内に余分なサンプル 11が入ったり、上部電極基板 201を汚すことが無い。

[0062] なお上記実施例では、試薬容器を 3個ずつ組にしてヽるが、試薬容器の数はこれに限るものではない。試薬の混合回数は、処理する対象により異なり、 3回以上であつてもよい。また本実施例によれば、 1個の上部電極基板に複数の駆動電極列を設けているので、小型の化学分析装置で多数のサンプルを短時間で測定できる。また、何らかの原因で、ある駆動電極列上から液滴が外れた場合でも、スぺーサ 22により駆動電極列間が分離されてヽるので、隣の駆動電極列に液滴が移動して測定を阻害することが無い。また、スぺーサ 22により、駆動電極列に沿ってオイルの流れが整流されるので、泡や駆動電極列を外れた液滴の排出が容易になる。

[0063] 本発明に係る化学分析装置 100の他の実施例を、図 8〜図 9を用いて説明する。

図 8 (a)に、 3枚の分注用基板 231、 234、 235と 2枚の搬送および混合用の基板 23 2、 233を有する上部電極基板を、同図 (b)に、駆動電極列を搭載した 1枚の下部電極基板を、同図（c)に容器 202を含む外装部分を、同図（d)にこれら図 8 (a)〜図 8 ( c)に示した上部電極基板、下部電極基板、および外装部分をアセンブルした図を示す。図 8 (d)は、化学分析装置 100の上面図であり、同図（e)は同図（d)の中心線に沿った断面図である。図 9は、分注と混合の動作を説明する図である。本実施例ではサンプル収納部およびサンプル分注部、試薬分注部、オイル供給部、廃液分離部が上記実施例と同様の構成であり、図示を省略している。

[0064] 図 8 (e)に示すように、上側が開放した矩形状の容器 202の上面を、矩形状の平板である上部アクセス基板 201が覆っている。容器 202の底面と上部アクセス基板 201 は、ほぼ平行に配置されている。上部アクセス基板 201は、容器 202と図示しない排液用チューブ 772に接続する排液排出口 7721〜7724を覆っている。容器 202と排液排出口の側壁の高さは一定であり、上部アクセス基板 201に密着している。各廃液排出口 7721〜7724に接する容器 202の側壁部分 2021〜2023は、周囲の側壁よりも低くなつており、オイル 731力排液排出口 7721〜7724に流入できる。

[0065] 排液排出口 7721〜7723に隣接し、容器 202の突出部をなす分注用区画 301〜 303は、上部アクセス基板 201に垂直に取り付けた仕切り板 204〜206により上側が仕切られている。オイル供給用チューブ 771は、上部アクセス基板 201の分注用区画 301〜303外の位置、本実施例では右上隅に取り付けられている。上部アクセス基板 201と容器 202との少なくとも一方には、温度コントロール可能なペルチェ素子またはヒータを内蔵させる。これらのペルチヱ素子やヒータは、図示しない制御手段で制御され、上部アクセス基板 201と容器 202自体の温度を制御する。

[0066] 容器 202内〖こは、上部電極基板 23と下部電極基板 21とが互いに僅かな隙間をあけて平行配置されている。上部電極基板 23と下部電極基板 21も、矩形状をしている。下部電極基板 21は容器 202の底面で支持されている。また、上部電極基板 23と上部アクセス基板 201は密着しておらず、両者間には空間が存在する。

[0067] 本実施例では上記実施例とは逆に、上部電極基板 23に共通電極 214を形成し、下部電極基板 21に駆動電極列を形成する。また、下部電極基板 21が 1枚であるのに対し上部電極基板 23を複数の平板状のサブ上部基板 231〜235で構成する。各サブ上部基板 231〜235と下部電極基板 21間の距離 Hiは、サブ上部基板 231〜2 35の下に配置したスぺーサ 22の高さを変えて変化させている。なお、スぺーサ 22を、図 8 (d)では (§)で示している。

[0068] サブ上部基板 231〜235と下部電極基板 21間の距離 Hiは、上記実施例と同様に、分注する液量や搬送速度、混合速度の要求に応じて変化させる。本実施例では簡単のため、分注する液量を同じ程度にしている。上部アクセス基板 201に形成したサンプルポート孔 39から、サンプル 11を供給するノズル 31を挿入できる。図示しない試薬収納部からサンプル 11の場合と同様の分注機構により、上部アクセス基板 201 に形成した試薬ポート孔 41、 410からノズル 31で試薬を供給する。各ポート孔 41、 4 10の直下までサブ上部基板 231〜235が延びていないので、上部電極基板に孔を形成しな、でも、ノズル 31の先端を下部電極基板 21に近接できる。

[0069] 下部電極基板 21上には、周辺に丸みがある複数の電極を有する分注用の電極列と分注用電極列の端の電極が接する混合用電極 2191、 21C1、さらに混合用電極列 218、 21Bおよび搬送用電極列 219、 21Cが設けられている。上部アクセス基板 2 01と容器 202には、電極列 219、 21Cに沿って、上記施例と同様の検出部 61、 62 が複数設置されている。分注用電極列を覆うサブ上部基板 231、 234と下部電極基板 21との距離 HIが、搬送および混合路に対応するサブ上部基板 232と下部電極基板 21の距離 H2よりも小さくなるように、各スぺーサ 22の高さを決定する。サブ上部基板 233と下部電極基板 21の距離 H3が、サブ上部基板 235と下部電極基板 21との距離 H4、およびサブ上部電極 232と下部電極基板 21の距離 H2の双方よりも大きくなるように、各スぺーサ 22の高さを決定する。

[0070] 本実施例では、図 8 (a)に示すように、基板間の距離 Hiを変化させるために、上部電極基板を分割して複数のサブ上部基板を構成している。しカゝしながら、上部電極基板素材である 1枚のガラスなどの部材に、切削加工や研磨加工、プレス力卩ェ、エツチング加工、貼り付け加工して、凹凸や段差を形成し、 1枚の上部電極基板を作成しても良い。

[0071] このように構成した本実施例の化学分析装置の動作を、以下に説明する。最初の状態では、上部アクセス基板 201と下部アクセス基板 202間、より正確には上部電極基板 23と下部電極基板 21間は、スぺーサ 22により仕切られて隙間を形成している。この隙間には、液は導入されていない。上部電極基板 23と下部電極基板 21に、サンプル 11や試薬 45が付着するのを防止するために、隙間にオイル 731を導入する。

[0072] チューブ 771で、容器 202にオイル 731を供給する。上下電極基板 23、 21間にスぺーサ 22が疎らに設置されているので、オイル 731を供給し続けると側方力も上下電極基板 23、 21間にオイル 731が侵入し、上下電極基板 23, 21間の空間を満たす。このとき、分注用区画 301〜302にも、仕切り板 204〜206の下側の隙間力らオイル 731が入り込む。同時に分析デバイス 2内の空気は、サンプルポート孔 39や試薬ポート孔 41、 410力も外部に抜けて行く。空気の抜けをよくするために、仕切り板 20 4〜206の上側に、凹部を形成するか孔を形成する。

[0073] さらに、オイル 731の供給を続けると、オイル 731は容器 202の側壁を越えて排液排出口 7721〜7724力ら溢れ出る。溢れ出たオイル 731を、分析デバイス 2の下方に設置した図示しないオイル容器 73に流下させる。または、液面センサ 792を設けて液面を検出し、オイル 731が溢れ出す液位に達したら、図示しないポンプ 742でォィル容器 73に回収する。オイル 731を随時供給し、オイル表面に浮かんだ廃液 86の排出を促進させるようにしてもょヽ。

[0074] 図 9を用いて、分注時の動作を説明する。ここでは、サンプル 11を分注するときの動作を説明するが、試薬の分注でも同様である。この図 9では、電圧を印加した電極を、 X印で示している。図 9 (a)は、サンプルポート孔 39から挿入したノズル 31を、下部電極基板 21に近接して停止させる。ノズル 31は、共通電極基板と電気的に接続しており、下部電極基板 21上の第 1番目の電極 2151とノズル 31の先端間の距離を、両者間の静電容量を検出して制御する。これにより、ノズル 31を下部電極基板 211 に近接させる。

[0075] ノズル 31に吸引したサンプル 11を吐出する。電極 2151に電圧を印加する。これにより、下部電極基板 21の電極 2151上に位置する部分の表面のサンプル 11に対する濡れ性が向上し、サンプル 11は毛細管力によりサブ上部基板 231下まで延びる電極 2151のパターンに沿って、上下電極基板 23、 21間に入り込む（同図（b)参照)。さらにサンプル 11を吐出し続ける。それとともに、電極 2152、 2153に電圧を印加して、電極 2152、 2153上にもサンプル 11を導く（同図（c)、（d)参照）。

[0076] 電極 2152への電圧印加を停止し、ノズル 31からサンプルを吸引する。電極 2151 および電極 2153には電圧が印加されているので、サンプル 11の液形状は保たれるものの、上下電極基板 23、 21間の距離 Hを電極サイズ Lで割ったアスペクト比 HZL を 0. 1〜0. 2程度以下にしているので、電極 2152上のサンプル 11の液形状にくびれが生じる（同図 (e)参照)。

[0077] サンプル 11が 2つに分裂し、サンプル液滴 111が電極 2153上に残る（同図（f)参照）。右側に残留したサンプル 11を、ノズル 31が吸い取る。また、電極 2125に電圧を印加すると、サンプル液滴 111はサブ上部基板 232側に移動する。このとき、同様にして分注した試薬液滴 451も電極 217Bに引き付けられ、サブ上部基板 232側に移動する（同図 (g)参照)。

[0078] 混合用の電極 2191に、電圧を印加する。サンプル液滴 111と試薬液滴 451が電極 2191上で合体し、混合液滴 452となる。分注される液滴は、電極の形状に沿っているので、液滴の体積は、概略、液滴が分割されて残される電極の面積とその位置での上下部電極基板 23、 21間の距離 Hの積に等しい。電極上を液滴が満たさないと、隣りあう電極上まで液滴の一部が延びない。下部電極基板 21とサブ上部基板 23 1、 232、 234の距離をそれぞれ hi、 h2、 h4とし、サンプル分注用の電極の面積を S 1、混合用の電極 2191の面積を S2 (混合用電極列 218、 219も同様）、第 1の試薬用の電極の面積を S4とする。

[0079] Sl -hl + S4-h4< =S2-h2 ……（式 1)

であることが望ましい。サブ上部基板 232の下では、混合や搬送のみで分注しないので、上下の電極基板 23、 21での抵抗を減らすために、なるべく S2を小さくする。ただし、液滴の体積は変わらないので、 S2を小さくしすぎると電極基板間距離 h2が大きくなり過ぎる。その結果、液滴の界面張力により液滴が半球状になり、上下電極基板 23、 21との接触が失われ、 EWによる液滴の移動ができなくなる。したがって、少なくとも、アスペクト比を 0. 5程度以下にする。

[0080] 混合液滴 452は、下流側の周回用の混合用電極列 218上を回転して攪拌され、さらに検出部 61により成分を分析される。そして、搬送用の電極列 219を移動して、次段の混合用電極 21C1に至り、分注用区画 303で分注された第 2の試薬液滴と混合される。第 2の試薬液滴と混合して混合液滴 453となった液滴は、混合電極列 21Bを経過して混合攪拌され、搬送用の電極列 21Cを経過して成分計測される。

[0081] 図 8 (b)に示す様に、計測後の混合液滴 4531は、電極列 21Cの末端に至ると、サブ上部基板 233直下から下部電極基板 21が突出し、突出部に電極列 21Cの末端の電極 21CEが配置されているので、電極 21CEへの電圧印加を停止すると、分析デバイス 2外に排出される。このとき、オイル 731の液面が上昇し、オイル供給用チューブ 771からオイル 731が追加されると、廃液 86としてオイル 731とともに排液排出口 7724力ら出される。

[0082] 本実施例によれば、上部電極基板 23を複数のより小さなサブ上部基板に分割した構成としたので、大面積の基板を作成する必要がなぐ基板上に形成する膜の欠陥の可能性が低下し、製作される基板の歩留まりが向上するとともに製作コストが低下する。また、研磨加工などの加工が容易になり、加工コストも低下する。小さな基板で済むので、基板の強度が増す。それとともに、同一基板内での基板厚さの偏差を小さくできるので、分析精度が向上する。

[0083] また、本実施例によれば、上部電極基板の特定の位置に液の出入口用の孔を形成する必要が無ぐ上下の電極基板を有する分析デバイス 2の側面部を開放でき、液の分注口や排出口として利用できる。その結果、分析装置の設計の自由度が向上し、装置を小型化できる。さらに、複数のサブ上部基板を使用したので、分注位置での電極基板間距離と混合位置や搬送位置の電極基板間距離を変えることができ、分注や混合、搬送に適した電極基板間距離を個別に設定できる。さらに本実施例によれば、分注に利用する箇所以外は、電極基板間距離を大きくして、駆動用の電極のサイズを小さくすることが出来る。

[0084] 本発明に係る化学分析装置 100のさらに他の実施例を、図 10に示す。本実施例では図 10 (b)に示す様に、下部電極基板 21をも、 3枚の分注用のサブ基板、 211、 21 4、 215と 2枚の搬送用または混合用のサブ基板 212、 213の複数の基板で構成している。サブ下部基板は、基板上の駆動電極以外の部分は無くてもよいが、液滴が逃げないように駆動電極の幅よりも若干幅広にする。また、スぺーサ 22の設置箇所部分もスぺーサの大きさに応じて幅広にする。隣接するサブ下部電極基板と接する部分は、極力電極に一致させる。下流側の上部電極基板を、上流側の下部電極基板にオーバーラップさせると、液滴の受け渡しがスムーズになる。

[0085] 本実施例によれば、上下の電極基板をサブ基板ィ匕したので、分注や混合、搬送など機能に応じて分析デバイス 2をコンポーネント化するのが容易になる。また、一部が故障しても全体を交換する必要が無ぐメンテナンス性が向上する。コンポーネント化により、設計の自由度が増し、装置の小型化や高機能化が可能になる。さらに、コンポーネント化により、 1台の装置ユニットを複数並列配置して互いに接続することができるので、化学分析装置のスループットを向上できる。コンポーネントの組み合わせにより、異なる分析が容易になる。共通電極基板よりも複雑な構造の駆動電極基板をサブ基板化できるので、製造時の歩留まり向上し製造コストを低下できる。

上記各実施例によれば、基板間の基板を調整可能になり、分注精度や搬送速度、混合速度の向上が可能になる。また、上下の基板間距離を変更できるで、分注可能または移送可能な液量範囲が拡大し、使用できる試薬の制限が少なくなる。また、基板をオイルに浸漬させ、基板に泡や液体排除用の孔を形成したので、廃液の排出が容易になる。それとともに基板内外の汚染を低減できる。下の基板間距離を変更できるので、装置製作の自由度が増し小型化および低コストが可能になる。さらに、オイルが試薬やサンプル液と混じり合わな、ので、液滴移動部を有するチップを再利用可能になる。この結果、化学分析装置を大幅に簡素化できる。さらにまた、液滴移動部にサンプル液や試薬と混じり合わなヽオイルを適用したので、洗浄等の設備が不要となる。

Claims

請求の範囲

[1] ほぼ平行に配置した 1対の基板 (201,202)の一方の対向面に共通電極 (14)を、他方の基板の対向面に多数の電極を有する駆動電極列 (211)を配置した EWODを用ヽた分析デバイス (2)を有する化学分析装置において、

前記分析デバイスは前記基板間に液体を供給する複数の液体供給部 (3,48,49)を有し、

前記 1対の基板 (201,202)は、駆動電極列の位置で基板間の間隔が異なる部分を有することを特徴とする化学分析装置。

[2] 前記 1対の基板 (201,202)は平板であり、

一方の基板を分割構造としその分割基板の厚みを変えて基板間の間隔を異ならせることを特徴とする請求項 1に記載の化学分析装置。

[3] 前記駆動電極を構成する多数の電極への電圧印加を制御する制御手段を有し、この制御手段が多数の電極への電圧印加を制御して前記 1対の基板間に供給される液体を搬送する搬送方向の下流側に行くに従、、前記 1対の基板間の間隔を大にすることを特徴とする請求項 1に記載の化学分析装置。

[4] 前記分析デバイスでは、前記複数の液体供給部から供給された複数種類の液体が同一の駆動電極列で合流するように前記駆動電極列と前記液体供給部とが配置されており、

合流した後の液体の移動方向における前記 1対の基板間の間隔が、合流前の液体の移動方向における基板間の間隔よりも大であることを特徴とする請求項 1に記載の化学分析装置。

[5] 前記分析デバイスでは、前記複数の液体供給部から供給された複数種類の液体が同一の駆動電極列で合流するように前記駆動電極列と前記液体供給部とが配置されており、

合流する前の液体の移動速度と合流後の液体の移動速度がほぼ同一になるように前記 1対の基板の間隔を設定したことを特徴とする請求項 1に記載の化学分析装置

[6] 対向する 1対の基板 (201,202)と、この基板のそれぞれの対向面側に設けた電極 (21 1)と、対向する前記電極間に電圧を印加する電圧印加手段と、前記基板間の複数領域に液体を供給する複数の液体供給機構 (3,48,49)とを有し、

前記対向する基板の一方を複数枚の小基板から構成したことを特徴とする化学分析装置。

[7] 複数枚の小基板から構成された一方の基板の中の少なくとも 1枚の小基板と他方の基板との距離が、一方の基板を構成する他の小基板と他方の基板との距離と異なつていることを特徴とする請求項 6に記載の化学分析装置。

[8] 前記対向する基板の他方の基板も複数の小基板で構成したことを特徴とする請求項 6に記載の化学分析装置。

[9] 前記複数の液体と混じりあわな!/ヽ媒体液を保持する容器を有し、

この容器に保持された媒体液で前記基板の対向する面を予め覆っていることを特徴とする請求項 6な、し 8の、ずれか 1項に記載の化学分析装置。

[10] 媒体液を保持する前記容器に、媒体液を供給する手段と媒体液をこの容器から排出する手段を付設したことを特徴とする請求項 9に記載の化学分析装置。

[11] 前記基板の少なくとも一方に、液体を供給しない孔を形成したことを特徴とする請求項 6に記載の化学分析装置。

[12] 前記基板の少なくとも一方に、この基板の周辺から液体を供給する前記液体供給機構を設けたことを特徴とする請求項 6に記載の化学分析装置。