WO2017010392A1 - 目的化学物質の電気的測定装置およびその方法 - Google Patents

目的化学物質の電気的測定装置およびその方法 Download PDF

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Abstract

目的化学物質の電気的測定装置及びその方法に関し、コンパクトで、安価で、信頼性の高い装置を提供することを目的とする。 基体、基体に設けられ検査用物質が各々固定され又は固定可能な電極が配列された電極配列部、及び各電極に対応して基体に設けられ電極と電気的に接続された端子が配列された端子配列部を有する電極配列子と、電極配列子を着脱可能に支持して各端子と電気的に接続可能とする電極配列子支持部を有する処理用ヘッドと、液収容部及び測定用容器を有する容器群と、電極配列子支持部を容器群に対して相対的に移動可能とする支持部移動機構と、測定用容器で電極に固定された検査用物質に所定電圧を印加し生じた信号を測定可能な測定部とを有し、容器群には、電極配列子が支持部移動機構によって電極配列子支持部に支持可能となるように電極配列子を収容し又は収容可能な収容部を有するように構成する。

Description

目的化学物質の電気的測定装置およびその方法
　本発明は、サンプル中に含まれる目的化学物質の電気的測定を行う目的化学物質の電気的測定装置およびその方法に関するものである。
　近年、被検者等から採取した検体から検査対象の目的生体物質（目的化学物質の一例）を抽出し、抽出した目的生体物質を蛍光物質や化学発光物質で標識化し、該目的生体物質を含有する溶液を、外部から識別可能な予め定めた複数の異なる位置に前記目的生体物質と所定の関係のある複数種類の検査用物質（プローブ）を平面状または一次元的に固定してDNAチップやストリング状のプローブアレイ等の担体と接触させ又は前記検査用物質を収容しまたは固定したマイクロプレートのウェルに収容して反応させ、前記担体上の各位置や各ウェルにおける蛍光や化学発光の有無に基づいて前記目的生体物質の検査が行われていた。
　蛍光や化学発光の測定には、予め目的の生体物質を蛍光物質や化学発光物質で標識化した後、反応が生ずる容器から光ファイバ等の光学系を用いて、受光部にまで導光する必要があり、また、DNAチップやストリング状のプローブアレイ等の担体が、透光性を有する分注チップの外部から測定可能なように配列する必要があり、処理に手間がかかったり装置規模が拡大するおそれがあった。
　一方、光学系の測定を行う代わりに、目的生体物質と結合可能な検査用物質を固定化した電極を配列したセンサを設けて、目的生体物質の有無や、目的生体物質の塩基構造を決定する検出装置があった（特許文献１）。
　該装置にあっては、前記センサをホルダに設けて、反応槽や、洗浄槽、挿入剤溶液槽、測定槽を移動させることで処理したり、容器内に取り付けて、必要な試薬を分注し又は除去したりしながら処理を行っていた。
　または、前記センサをマイクロ液体回路に組み込んで、用手法によりサンプルを導入し、電圧を印加させて測定を行っていた。
特開２００８－１４５４４１号公報 特開２００８－１５７９５６号公報 特開平１０－１４６１８３号公報
　しかしながら、検出すべき内容によって、電極数が増えたり、前記センサ上に配列すべき電極数が増加すると、センサを移動させて反応槽、洗浄槽、測定槽に浸漬させて処理を行うためには十分な液量とそれを収容する大きな容量の収容容器を設ける必要があり、サンプルが希釈化されるおそれがある。また、目的化学物質と電極の検査用物質との間の遭遇性や反応性を十分に高めることができないおそれがあった。
　さらに、容器の内底に液体と接触可能に複数の電極を設け、該電極と電気的に接続された複数の端子が液体と接触不能となるように容器の外面に設けることは製造上簡単ではない。たとえ、製造できたとしても、検査用物質を複数の電極に確実に固定したり、複数の電極を効率良く洗浄することが困難となるおそれがあった。また、容器の底に電極やセンサを設けて、比較的少量の反応液や洗浄液を入れ替えて使用する場合にも、目的化学物質と電極の検査用物質との間の遭遇性や反応性を十分に高めることができないおそれがあった。
　用手法で電極やセンサを移動機構に装着したり、用手法でマイクロ液体回路に組み込んだ前記センサにマイクロ流体化させた液体を分注させたり、前記センサをホルダに取り付けたりすることは、ユーザの負担を増大するだけでなく、液体によりユーザが汚染されたり、クロスコンタミネーションのおそれがあった。また、近年、電極および電極が配列された基体をフィルム状に容易かつ安価に形成されているので、これらを活用することができれば好ましい。
　そこで、本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、その第１の目的は、目的化学物質の有無やその構造等の測定を光学系の部品や装置を用いることなく目的化学物質の抽出反応処理に本来備わっている機構を利用することによって装置規模の拡大や処理の複雑化を防止し、シンプルで安価な目的化学物質の電気的測定装置およびその方法を提供することである。第２の目的は、電極を用いた測定処理について、電極への検査物質の固定や洗浄等の処理のみならず、反応処理についてもより遭遇性や反応性を高めて、効率的かつ迅速に処理を行うことができる目的化学物質の電気的測定装置およびその方法を提供することである。第３の目的は、測定まで含む処理について一貫して自動化することによってクロスコンタミネーションがなく、ユーザの手間を軽減して扱いやすくかつ信頼性の高い目的化学物質の電気的測定装置およびその方法を提供することである。
　第１の発明は、基体、該基体に設けられ目的化学物質と結合性を有する検査用物質が各々固定されまたは固定可能な1または2以上の電極が配列された電極配列部、および該各電極に対応して前記基体に設けられ該電極と電気的に接続された1または2以上の端子が配列された端子配列部を有する1または2以上の電極配列子と、該電極配列子を着脱可能に支持して前記端子配列部の各端子と電気的に接続可能とする1または2以上の電極配列子支持部を有する処理用ヘッドと、液体を収容可能な1または2以上の液収容部、および1または2以上の測定用容器を有する容器群と、前記1または2以上の電極配列子支持部を前記容器群に対して相対的に移動可能とする支持部移動機構と、前記測定用容器において前記電極に固定された検査用物質に所定電圧を印加し生じた信号を測定可能な測定部とを有し、前記容器群には前記電極配列子が前記電極配列子支持部に前記支持部移動機構によって支持可能となるように前記電極配列子を収容しまたは収容可能な1または2以上の電極配列子収容部を設けた目的化学物質の電気的測定装置である。
　ここで、「目的化学物質」は、例えば、核酸等の遺伝物質、タンパク、糖、糖鎖、ペプチド等の生体高分子または、低分子を含む生体化学物質を含有し、前記「検査用物質」は、リガンドとしての前記目的化学物質に結合性を有する受容体としての生体化学物質であって、前記目的化学物質、に結合し、を捕獲し、を分離し、を抽出するために用いられる。受容体としては、前記目的化学物質としての核酸等の遺伝物質、タンパク、糖鎖、ペプチド等に各々結合性を有する核酸等の遺伝物質、タンパク、糖鎖、ペプチド等の生体物質が該当する。また、前記目的化学物質または前記検査用物質は、生体物質として、または生体物質の代わりに細胞、ウィルス、プラスミド等の生体自体を用いることができる。該目的物質は、容器群の前記液収容部に収容された溶液中に存在することになる。
　「固定」とは、前記電極に前記化学物質の少なくとも1種類を直接的または別種類の物質を介して間接的に結合して関係付けることをいう。結合には、例えば、共有結合、化学吸着による場合の他、物理吸着、水素結合、電気的相互作用による場合等がある。または、該電極が有する検査用物質と、各種物質との間の特異的反応、その他の方法で固定されている。
　「電極配列子」は、例えば、基体に配置した導電体（電極、端子、導線を含む）を被覆した絶縁体の一部に、導電体が露出するように開口部を設け、該開口部より露出した導電体を電極として該電極に前記検査用物質を固定化しまたは固定可能とする。ここで、基板は、例えば、ガラス、アルミナ、サファイア、シリカ、炭化ケイ素、その他の金属酸化物等の無機絶縁体、または、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン等の有機絶縁体がある。導電体は、金等の金属単体、またはこれらの合金、グラファイト等がある。前記電極と端子とは前記被覆された導電体によって電気的に接続されている。「基体」は、必ずしも板状の場合に限られず、後述するように分注要素を有する場合がある。「電極配列子支持部」は、電極配列子の端子配列部をプラグと嵌合させて支持する場合または、基体が分注要素を有する場合には、該分注要素の装着用開口部をノズルに装着して支持し端子配列部がプラグの接続端子や導電部と接触する場合または変形式分注要素を保持することで支持し端子配列部がプラグの接続端子や導電部と接触する場合等がある。なお、電極配列子支持部は、前記液収容部および前記測定用容器に収容されている液体と前記電極配列部に配列された各電極が接触可能であって前記各端子とは接触可能でないように支持され、またはそのように前記支持部移動機構により、移動制御されることが必要である。
　「測定用容器」とは、電極に固定された検査用物質に溶液中で所定電圧を印加可能とするために該電極に対応する対極（または対電極）が設けられた容器である。前記測定部が、電極に固定された検査用物質に電圧を印加するには、例えば、前記電極の検査用物質を固定した電極に対する対極を設け、前記電極と対極との間に電圧を印加する。印加された電圧によって生じた信号には、電流値、電気伝導度、電位、抵抗値、電気容量、インダクタンス及びインピーダンス等の電気的な信号がある。該信号を測定することによって電極に存在する検査用物質および結合した目的化学物質の有無や量を検出することができる。電気的な信号を得るためには、例えば、核酸等の目的化学物質が電極に固定された核酸等の検査用物質との間のハイブリダイゼイションが生ずることによって、ヘキスト33258、アクリジンオレンジ、キナクリン、ドウノマイシン、メタロインターカレータ、ビスアクリジン等のビスインターカレータ、トリスインターカレータ及びポリインターカレータ等の挿入剤、フィロセン類および金属錯体等の電気化学的に活性な物質により標識化され、電圧を印加することにより該電気化学的に活性な物質に由来する反応電流値等の電気的な信号を検出して核酸等の前記検査用物質と反応した目的化学物質の量を検出することができる。また、抗原抗体反応を利用した目的化学物質の検出にも、これらの物質で予め目的化学物質の抗原を標識化させておく場合がある。なお、標識に際し、挿入剤、酵素等の濃度は、その種類により異なるが、一般には、1ng/mL～1mg/mLの範囲で使用する。このとき、イオン強度 0.01～5、pH5～10の範囲の緩衝液を用いて行うのが好ましい。また、特に標識化を行うことなく、インピーダンス等の測定によって、電極の検査用物質に結合した目的化学物質の有無や量の測定を行うことができる場合もある。例えば、交流電圧を印加することで、電極表面への目的化学物質等の結合や吸着が、電極二重層のキャパシタ容量を変化させることで結果としてインピーダンス値が変化するので、該インピーダンス値を測定することで目的化学物質等の有無や量を測定することができる。
　なお、前記電極配列子に配列した電極の１つをグランドを基準系とする参照電極としても良い。すると、電気的な測定は、３電極タイプ（参照電極、対極、電極）、または２電極タイプ（対極、電極）で行われ、挿入剤等に由来する電流値等を測定する。測定には、ポテンショスタット、デジタルマルチメータ、ファンクションジェネレータ等の装置を用いて電流や電圧を制御する。得られた電流値等を基に、検量線から検査用物質に結合した目的化学物質の濃度を算出する。「処理用ヘッド」は、前記容器群に対して相対的に移動可能に設けるのが好ましく、該処理用ヘッドを容器群に対して移動する処理用ヘッド移動機構を設けた場合には、処理用ヘッド移動機構は、例えば、前記支持部移動機構の一部を構成する。処理用ヘッド移動機構は、例えば、容器群に対し、相対的に水平方向（例えば、Ｘ軸方向またはＹ軸方向）に移動する機構であり、支持部移動機構は、前記処理用ヘッド移動機構の他に、処理用ヘッドに設けられ、電極配列子支持部を前記処理用ヘッドに対してＺ軸方向に移動するＺ軸移動機構を有することになる。ここで、「相対的」とは、比較すべき他の対象との関係において成り立つことを示すものである。したがって、「相対的に移動」する場合には、対象の一方（例えば、電極配列子支持部）が動いて、対象の他方（例えば、容器群）が静止している場合、対象の一方が静止して、対象の他方が動く場合、またはその両方の場合（速度が異なる場合）が含まれ得る。
　第２の発明は、前記基体は所定の高さ、所定の幅、および該所定の高さ及び該所定の幅よりも短い所定の厚さをもつ板状に形成され、前記電極配列子支持部は、前記基体の上側に形成された前記端子配列部に着脱可能に装着して前記端子配列部の前記各端子と電気的に接続可能なプラグを有し、前記容器群には、前記基体の前記所定の幅よりは長い内法幅、および前記所定の厚さよりは長いが前記所定の幅よりは短い内法奥行を有する液収容部または測定用容器と、を有する目的化学物質の電気的測定装置である。
　ここで、「プラグ」は、前記端子配列部が装着されて、該端子配列部に配列された各端子と電気的に接続可能となる1または2以上の接続端子を備えたものである。前記基体は、例えば、薄型の直方体であり、前記電極配列子は、少量の液体であっても、前記電極配列面と接触可能とすることができて、液体の希釈化による遭遇性の低下を防止することができる。常に電極配列子の電極配列面の法線方向を一定方向に向けて移動させることができて前記プラグへの自動装着を含めて、移動操作が容易である。
　第３の発明は、前記処理用ヘッドには、気体の吸引吐出を行う吸引吐出機構をさらに有し、前記電極配列子支持部は、前記吸引吐出機構によって下端の口部を介して液体の吸引吐出が可能な分注要素を着脱可能に支持する分注要素支持部と、前記電極配列子の前記端子配列部に着脱可能に装着されて各端子と電気的に接続するプラグとを有する目的化学物質の電気的測定装置である。
　ここで、「分注要素」とは、液体の吸引及び吐出が可能な器具であって、例えば、気体の吸引吐出機構と連通するノズルに装着される分注チップ、または可動部材により変形可能な変形式分注チップである。分注要素が分注チップである場合には、前記分注要素支持部は、気体の吸引吐出を行う吸引吐出機構と連通するノズルを有し、分注要素が変形式分注チップである場合には、吸引吐出機構としては該変形式分注チップを変形させる可動部材を有し、前記分注要素支持部は、該変形式分注チップをその先端が変動しないように支持する部材を有する。
　分注要素を着脱可能に支持する場合には、前記容器群には、少なくとも前記分注要素を前記配列子移動機構によって前記処理用ヘッドに支持可能に収容する分注要素収容部を有することが好ましい。また、前記電極配列子支持部として、気体の吸引吐出を行う吸引吐出機構と連通するノズルを有する場合には、分注要素は、前記ノズルに上端の装着用開口部において着脱可能に装着される分注チップである。
　ここで、前記分注要素は、内部に前記電極配列部が設けられている場合（後述する「電極配列子の基体」の場合も含む）に限られず、内部に前記電極配列部が設けられていない分注チップの通常の使用の場合をも含む。前記電極配列部が、前記分注要素内に設けられる場合には、前記電極と液体との接触を、液体の吸引吐出を繰り返すことで促進することができる。
　第４の発明は、前記電極配列子の前記基体は、前記分注要素を有し、前記電極配列部が該分注要素の内側に設けられ、かつ、前記端子配列部が前記分注要素の内側で前記電極配列部の上方に位置するように設けられまたは前記分注要素の外側に設けられた目的化学物質の電気的測定装置である。
　該電極配列子の例としては、例えば、電極配列部が下側に、端子配列部が上側に配置された長方形のシート状電極配列子を上下方向を軸とする円筒状に丸めて両縁部を隙間のないようにつなぎ合わせて管を形成し、上部が吸引吐出機構と連通するノズルに装着可能としたものがある。この場合には、前記電極配列部と端子配列部とを管内で仕切るように気体のみが通過するフィルタを設けることで、該フィルタの下側の管内に吸引した液体と端子配列部との接触を回避することができる。装着される前記ノズルには、装着時に前記端子配列部の各端子と各々電気的に接続可能となる導電部を有するプラグが設けられることになる。または、例えば、剛性のある円筒状の管の内壁に前記フィルム状の電極配列子を電極配列部が接液可能となるように接着させることで、電極配列子の基体を管状に形成する場合がある。または、前記分注要素の内側と外側に、電極配列部と端子配列部が各々配置されるようにプレート状の電極配列子が分注要素の側面を貫通するように形成される場合である。本発明によれば、電極配列部と液体との接触を効率的かつ確実に行うことができる一方、端子配列部と液体との接触を確実に防止することができることになる。
　第５の発明は、前記分注要素は、分注チップであり、前記分注要素支持部は、気体の吸引吐出を行う吸引吐出機構と連通するノズルを有し、前記分注チップは、該ノズルに上端の装着用開口部が着脱可能に装着されることで支持され、前記プラグは、前記ノズルの先端に設けられ、前記分注チップの内部に前記電極配列子が位置するように設けられ、前記容器群には、前記分注チップが前記ノズルに装着可能となるように収容されるチップ収容部をさらに有する目的化学物質の電気的測定装置である。
　ここで、該分注チップは後述するように、太管と細管とを少なくとも有し、前記電極配列部は前記太管内に設けられるのが好ましい。この場合には、電極配列子が設けられていない分注チップを利用して、サンプルや、必要試薬の各液収容部への分注や、磁性粒子を利用した、核酸の抽出等をも一貫して行うことができる。該ノズルには、該ノズルから分注チップまたは前記電極配列子を脱着する脱着機構を設けることが好ましい。さらに、該ノズルには、前記電極配列子の前記端子配列部の各端子と各々電気的に接続可能なプラグが設けられている。試薬の液収容部は、その開口部が予めアルミフィルム等の薄膜で、穿孔可能に被覆されていることが好ましく。該薄膜を穿孔する穿孔用チップを前記ノズルに装着して穿孔可能とするのが好ましい。
　なお、前記電極配列子が前記ノズルに装着された後に、前記電極配列部が前記分注チップ内に位置するように前記分注チップが前記ノズルに装着されることになる。
　第６の発明は、前記分注要素は前記口部が設けられた細管と、細管と連通する太管と、該太管と連通する貯溜管とを有し、前記電極配列部は前記太管に設けられ、前記貯溜管は、前記口部から前記太管に導入した液体を全て貯溜可能な容量を有するように設けられた目的化学物質の電気的測定装置である。
　ここで、分注要素が分注チップの場合には、前記貯溜管の上端には装着用開口部を有し、前記吸引吐出機構と連通するノズルに着脱可能に装着されて用いられる。貯溜管は、前記電極配列部が設けられている太管部分よりも上側の部分をいう。なお、チップの管の太さまたは容量は、細管、太管及び貯溜管の順に大きくなるのが好ましい。
　第７の発明は、前記電極配列子支持部または電極配列子を振動させる振動機構を有する目的化学物質の電気的測定装置である。
　ここで、「振動機構」としては、超音波振動器、振動モータ等がある。特に、電極配列子支持部または電極配列子を振動させる場合には、プラスチック等の成形部材が一部に使用されることとなるため、電極配列子の基体に設けた凸部を利用して、電極配列子の落下防止アーム等を設けるのが好ましい。該アームに振動機能を設けることも可能である。
　第８の発明は、前記測定用容器または前記液収容部の内部に、外部から電場を及ぼすことができるように前記測定用容器内部または前記液収容部内部を挟むように２枚の外部電場印加用の非接液電極が該測定用容器または液収容部に、該測定用容器または前記液収容部内に収容される液体とは非接触状態となるように設けられた目的化学物質の電気的測定装置である。
　前記測定用容器内に外部電場を及ぼすことで、測定用容器内に収容されている溶液に対して分子運動（ブラウン運動）を活発化させることで、溶液の撹拌効果を高めて、前記電極配列子に設けられた電極に固定された検査用物質と目的化学物質との遭遇性を高めて信頼性の高い測定を行うことができる。この場合電極には交流電流を加えることで時間的に大きさおよび方向が変動する電場を生じさせることが効果的である。この場合、印加すべき交流電圧は、1～10kVで、電極間の距離は、2～10mmであり、周波数は、10～100Hzである。非接液状態となるように設けるには、例えば、前記測定用容器または液収容部の側壁の外側や側壁の肉厚内に設ける。
　第９の発明は、前記処理用ヘッドには装着された分注要素内に磁力を及ぼしかつ除去することができる磁力機構および／または前記処理用ヘッドに装着された前記分注要素または電極配列子の外側に対して近接しまたは接近可能に設けられ外部からの信号によって温度を昇降させる温度昇降体を設け、前記制御部によって制御される目的化学物質の電気的測定装置である。ここで、「近接」「接近」には、接触する場合も含み得る。
　第１０の発明は、基体、該基体に設けられ目的化学物質と結合性を有する検査用物質が各々固定された1または2以上の電極が配列された電極配列部、および該各電極に対して前記基体に設けられ該電極と電気的に接続された1または2以上の端子が配列された端子配列部を有する1または2以上の電極配列子を収容する1または2以上の電極配列子収容部、液体を収容する1または2以上の液収容部および1または2以上の測定用容器を有する容器群に対して、1または2以上の電極配列子支持部を相対的に移動し、処理用ヘッドに設けられた該電極配列子支持部に前記電極配列子を着脱可能に支持して、各端子と電気的に接続する電気的接続工程と、前記電極配列子支持部を前記容器群に対して相対的に移動することで、前記電極を1または2以上の前記液収容部に挿入して液体と接触させる液体接触工程と、前記電極配列子支持部を前記容器群に対して相対的に移動することで、前記電極を1または2以上の前記測定用容器に挿入して、前記電極に固定化された検査用物質に所定電圧を印加し生じた信号を測定する測定工程とを有する目的化学物質の電気的測定方法である。
　第１１の発明は、前記基体は、所定の高さ、所定の幅、および所定の高さおよび所定の幅よりも短い所定の厚さをもつ板状に形成され、前記電極配列子支持部は、前記端子配列部を着脱可能に装着して各端子と電気的に接続されるプラグを有し、前記電気的接続工程は、前記電極配列子が収容された電極配列子収容部の上方に電極体保持部を相対的に移動し、前記プラグを下降することで、前記基体の上側に形成された前記端子配列部を着脱可能に該プラグに装着することによって行い、前記液体接触工程は、前記基体の前記所定の幅よりは長い内法幅、および前記所定の厚さよりも長いが前記所定の幅よりは短い内法奥行を有する液収容部に挿入することによって行う目的化学物質の電気的測定方法である。
　第１２の発明は、前記処理用ヘッドには、気体の吸引吐出を行う吸引吐出機構をさらに有し、前記電極配列子支持部は、前記吸引吐出機構によって液体の吸引吐出が可能な分注要素を着脱可能に支持する分注要素支持部、および前記端子配列部を着脱可能に装着して各端子と電気的に接続されるプラグを有し、前記電気的接続工程は、前記電極配列子支持部を前記容器群に対して相対的に移動することによって、前記電極配列子の前記端子配列部を着脱可能に前記プラグに装着して、各端子と電気的に接続する工程を少なくとも有し、前記電気的接続工程中、その前またはその後に、前記吸引吐出機構によって液体の吸引吐出が可能な分注要素を前記電極配列子支持部の分注要素支持部に着脱可能に支持する工程をさらに有する目的化学物質の電気的測定方法である。
　ここで、分注要素としては、（シリンダ式の）分注チップ、または変形式分注チップを含む。分注チップの場合には、分注要素支持部は前記吸引吐出機構と連通するノズルである。該端子配列部のプラグへの装着と分注要素支持部への装着を同時に行う場合も含む。
　第１３の発明は、前記電極配列子の前記基体は、前記分注要素を有し、前記電極配列部が該分注要素の内側に設けられ、かつ、前記端子配列部が前記分注要素の内側で前記電極配列部の上方に位置するように設けられまたは前記分注要素の外側に設けられ、前記電気的接続工程中に、前記分注要素を前記分注要素支持部に支持させる工程および前記電極配列子の前記端子配列部を着脱可能に前記プラグに装着して、各端子と電気的に接続する工程を有する目的化学物質の電気的測定方法である。
　第１４の発明は、前記電極配列子支持部は、前記吸引吐出機構によって液体の吸引吐出が可能で分注チップを着脱可能に支持する分注要素支持部としての前記吸引吐出機構と連通するノズルと、ノズルの下端に設けられ、前記端子配列部を着脱可能に装着して各端子と電気的に接続されるプラグとを有し、前記電気的接続工程は、前記電極配列子が収容された電極配列子収容部に対し前記電極配列子支持部である前記ノズルを相対的に移動し、該ノズルを下降することで、該ノズルの下端に設けられたプラグを前記端子配列部と着脱可能に装着して各端子と電気的に接続し、該ノズルを前記チップ収容部に対し相対的に移動し、該ノズルを下降することで、電極配列子が装着されたノズルに、該電極配列子を内部に収容するように分注チップを装着することで行い、前記液体接触工程は、装着された分注チップを前記容器群に対して相対的に移動し、該分注チップを前記液収容部に挿入して、前記ノズルによって液体を吸引吐出させることで、前記電極を液体と接触させる目的化学物質の電気的測定方法である。
　第１５の発明は、前記電気的接続工程は、前記電極配列子が収容された電極配列子収容部に電極配列子支持部である前記ノズルを相対的に移動し、該ノズルを下降することで該電極配列子が有する分注チップの装着用開口部に装着させるとともに、前記プラグを該電極配列子の端子配列部に着脱可能に装着することによって行い、前記液体接触工程は、装着された前記電極配列子の分注チップを前記容器群に対して相対的に移動し、該分注チップの下端を前記液収容部に挿入して、液体を吸引吐出させることで、前記電極を液体と接触させる目的化学物質の電気的測定方法である。
　第１６の発明は、前記液体接触工程では、前記電極配列子支持部を振動させる工程を有する目的化学物質の電気的測定方法である。
　第１７の発明は、前記液体接触工程は、前記液収容部または前記測定用容器内に、非接液電極を用いて外部電場を印加する外部電場印加工程を有する目的化学物質の電気的測定方法である。
　ここで、外部電場は、大きさおよびその方向が時間的に変動することが、分子運動を活発化させるためには好ましい。
　第１８の発明は、磁力機構によって前記処理用ヘッドに支持された分注要素内に磁力を及ぼしかつ除去する工程、または、前記処理用ヘッドに支持された前記分注要素または電極配列子の外側に対して近接しまたは接近可能に設けられた温度昇降体を外部からの信号によって温度を昇降させる工程をさらに有する目的化学物質の電気的測定方法である。
　第１９の発明は、液体の吸引および吐出が行われる口部が下端に設けられた分注要素を有する基体と、該分注要素の内側に設けられ目的化学物質と結合性を有する検査用物質が各々固定されまたは固定可能な1または2以上の電極が配列された電極配列部と、該各電極に対応して該各電極と電気的に接続された1または2以上の端子が配列された端子配列部とを有し、該端子配列部は、前記分注要素の内側で前記電極配列部の上方に位置するように設けられまたは前記分注要素の外側に設けられた電極配列子である。
　分注要素が（シリンダ式）分注チップの場合には、気体の吸引吐出を行う吸引吐出機構と連通するノズルに装着可能な装着用開口部が該分注チップの上端に設けられることになる。分注要素の口部は容器群の液収容部や測定用容器等の容器に挿入可能に設けられる。
　第１の発明または第１０の発明によれば、電極配列子を電極配列子支持部に支持可能に電極配列子収容部に収容させておき、該電極配列子支持部を容器群に対して相対的に移動可能とすることで、電極配列子の電極配列子支持部への支持および電気的接続についても自動的に行うことによって、電極配列子に対するユーザによる汚染またはユーザへの汚染を防止し、信頼性の高い処理、測定を行うことができる。
　光測定装置を搭載する必要がなく、容器群に必要な試薬やサンプルを用意し、前記電極配列子支持部を収容部間または測定用容器に対して移動することでサンプル処理から測定までを一貫して、効率的に行うことができるので、小型で、安価でシンプルで高精度な装置を提供することができる。したがって、医療や臨床診断におけるPOCT（検査時間の短縮）を実現し、患者の隣で検査を行うことができる。特に、食品、アレルゲン等の現場での検査等に有用である。
　第２の発明または第１１の発明によると、前記電極配列子の基体を板状で薄型に形成するとともに、該電極配列子が挿入されるべき容器についても、該電極配列子に合わせて薄型に形成することで、少量のサンプル溶液でも確実に前記電極配列子の電極と接触させることができるので、サンプル溶液を希釈化することなく遭遇性を高めることができる。
　薄型の電極配列子を用いることで、電極配列子の前記電極配列子支持部への支持を容易に行うことが可能となる。全体的な装置規模の拡大を防止して、シンプルな構造の装置を提供することができる。
　第３の発明または第１２の発明によると、気体の吸引吐出を行う吸引吐出機構、および分注要素支持部とプラグを有する電極配列子支持部を処理用ヘッドに設けることによって、電極配列子のみならず分注要素を前記容器群に対して移動可能として、各液収容部における液体の移送を行って一貫した自動的処理を可能にするのみならず、各分注要素を利用することによって、前記電極と液体との接触を、液体の吸引吐出を繰り返すことで目的化学物質と検査用物質との間の遭遇性を高めて、反応を促進することができる。
　第４の発明、第１３の発明または第１９の発明によると、電極配列子として基体に分注要素を組み込むことによって、前述した効果の他に、液体と電極との接触を効率的かつ確実に行うことができるが、液体と端子との接触を確実に排除することによって、信頼性の高い処理を行うことができることになる。また、シート状若しくはフィルム状の電極配列子を加工することで、容易に分注要素を組み込むことが可能である。分注要素の装着と電極配列子としての支持を同時かつ容易に行うことができて迅速な処理を可能とする。
　第５の発明または第１４の発明によると、配列子移動機構を用いて、電極配列子支持部としてのノズルを相対的に移動させて、該ノズルに前記装着した上でノズルに分注チップを前記装着するようにして、該電極配列子が該分注チップ内に収容されて用いられることになる。したがって、単に電極配列子の電極と各収容部内の液体とを接触させる場合に比較して、該分注チップに対して液体の吸引吐出を繰り返すことで、液体中の目的物質と電極に固定されている検査用物質との遭遇性を高め、反応を促進して処理を迅速化することができる。また、洗浄を行う場合であっても、吸引吐出を繰り返すことで確実に洗浄を行うことができる。さらに、分注チップは測定処理のみならず、各液収容部への分注処理にも使用することができて、汎用性、効率性が高い。
　第６の発明によると、前記細管から前記電極配列部が位置している太管にまで導入した液体を全て貯溜可能な貯溜管にまで導入することができるので、導入した液体の全てを前記電極配列部に接触させることができることになり、遭遇性を高めることができる。
　第７の発明または第１６の発明によると、前記電極配列子を前記測定用容器に収容された液体に浸した状態で前記電極配列子支持部または電極配列子を振動させることによって、液体中の目的化学物質と前記電極に固定化された検査用物質との遭遇性を高め、反応を促進することによって、処理または測定時間を短縮化して迅速に処理を行うことができる。
　第８の発明または第１７の発明によると、液収容部または測定用容器内に外部電場を印加することで、前記電極配列子が浸された前記液収容部または測定用容器内に収容されている液体と接触することなく、該液体を撹拌して溶液中の目的物質と前記電極に固定された検査用物質との遭遇性を高めて結合を促進することができるので、撹拌のための新たな部品の溶液との接触を避け、また、撹拌による溶液の飛散に基づく汚染を防止することができるとともに、反応を促進し処理時間を短縮化して信頼性の高い処理を行うことができることになる。
　第９の発明または第１８の発明によれば、分注要素に近接して設けられまたは接近させた前記温度昇降体により分注要素内の温度制御を行って前記移動相溶媒内の目的物質と多孔質固定相担体に固定された検査用物質との間の反応を促進することができるので、反応時間を短縮し、効率の高い処理を行うことができることになる。また、磁力機構を設けることによって、磁性粒子を用いてサンプルからの目的物質の分離を行うことで、抽出から測定までを１の装置で一貫して処理することができるので効率性が高い。
本発明の実施の形態に係る目的化学物質の電気的測定装置を示すブロック図である。 図１に示す本発明の実施の形態に係る目的化学物質の電気的測定装置をより具体化した第１の実施例を示す装置の外観を示す斜視図である。 図２に示す第１の実施例に係る目的化学物質の電気的測定装置に示す電極配列子を拡大して示す平面図である。 図２に示す第１の実施例に係る目的化学物質の電気的測定装置の主要部を示す斜視図である。 図２に示す第１の実施例に係る目的化学物質の電気的測定装置の他の例を示す斜視図である。 図３に示す第１の実施例に係る目的化学物質の電気的測定装置の動作説明図である。 図２に示す第１の実施例に係る目的化学物質の電気的測定装置の液収容部または測定用容器の他の例を示す概略図である。 図１に示す本発明の実施の形態に係る目的化学物質の電気的測定装置をより具体化した第２の実施例を示す装置の外観を示す斜視図である。 図８に示す第２の実施例に係る目的化学物質の電気的測定装置の主要部を示す斜視図である。 図９に示す第２の実施例に係る目的化学物質の電気的測定装置に示す電極配列子を拡大して示す平面図である。 図９に示す第２の実施例に係る目的化学物質の電気的測定装置の動作説明図である。 図９に示す第２の実施例に係る目的化学物質の電気的測定装置の動作説明図である。 本発明の第３の実施例に係る目的化学物質の電気的測定装置を示す斜視図である。 図１３に示す第３の実施例に係る目的化学物質の電気的測定装置に示す電極配列子を拡大して示す平面図である。
　続いて、本発明の実施の形態に係る目的化学物質の電気的測定装置１０を図１乃至図６に基づいて説明する。
　図１は、該電気的測定装置１０を示すブロック図である。
　該電気的測定装置１０は、大きくは、例えば、各種の溶液や、後述する電極配列子、各種分注チップが収容された複数の収容部がＹ軸方向に沿って一列状に配列されたものがステージ上にＸ軸方向に沿ってｎ列配列された収容部群３１～３ｎ（「ｎ」は、前記電極配列子の個数に等しい）を有する容器群３と、該容器群３に対して相対的に水平方向、例えばＹ軸方向に沿って移動可能に設けられ、前記各収容部にその先端部が挿入可能な1個または複数個（この例ではｎ個）の電極配列子２１～２ｎおよび分注要素８１～８ｎのどちらか一方を順次選択的にまたは両者とも重複的に支持可能とする電極配列子支持部４１～４ｎが設けられた処理用ヘッド７と、該処理用ヘッド７に設けられた前記電極配列子支持部４１～４ｎを前記容器群３に対して相対的に移動可能とする支持部移動機構５と、各種制御のための情報処理を行うＣＰＵ＋プログラム＋メモリ９と、該ＣＰＵ＋プログラム＋メモリ９に対するユーザの指示等の操作を行う操作パネル１４とを有する。前記各種の溶液には、目的化学物質が含有可能なサンプル溶液、挿入剤や電気学的に活性な物質の溶液、洗浄剤、バッファ液、解離液、抽出用溶液、ＰＣＲ用溶液等、その他の各種試薬等がある。
　さらに、前記処理用ヘッド７には、前記電極配列子２１～２ｎおよび前記分注要素８１～８ｎのどちらか一方を順次選択的にまたは両者とも重複的に各々支持する1または2以上の電極配列子支持部４１～４ｎが所定ピッチで配列された配列子支持体４と、前記分注要素８１～８ｎに対して気体の吸引吐出を行う吸引吐出機構８３と、前記電極配列子２１～２ｎに設けられた電極に固定された検査用物質に所定電圧を印加する印加手段６２１～６２ｎと、検査用物質に所定電圧を印加することによって生じた前記電極からの電気信号を測定可能な測定部６４１～６４ｎとを有する。
　前記容器群３の前記各収容部群３１～３ｎには、分注要素８１～８ｎや電極配列子２１～２ｎが前記各電極配列子支持部４１～４ｎに支持可能に収容されたチップ等収容部群３ａ、種々の液が収容された液収容部群３ｂ、および対極６３１～６３ｎが内底に収容された液体と接触可能に設けられて前記電極配列子の測定が行われる測定用容器３ｃを少なくとも有する。
　前記支持部移動機構５には、前記処理用ヘッド７を前記容器群３に対してＹ軸方向に沿って相対的に移動可能とする処理用ヘッド移動機構５２と、前記電極配列子２１～２ｎおよび分注要素８１～８ｎのどちらか一方を順次選択的にまたは両者とも重複的に支持可能とする前記電極配列子支持部４１～４ｎを前記処理用ヘッド７に対してＺ軸方向に沿って移動可能とする支持部移動機構５の一部としてのＺ軸移動機構５３とを有する。
　前記ＣＰＵ＋プログラム＋メモリ９には、前記吸引吐出機構８３、前記処理用ヘッド移動機構５２、前記Ｚ軸移動機構５３、温度制御部等に対して指示を行って、所定の液収容部群３ｂ内に収容されている液体の前記分注要素８１～８ｎによる吸引吐出や、分注要素８１～８ｎの前記電極配列子支持部４１～４ｎへの装着もしくは支持、または温度制御等を指示する反応制御部９１と、前記印加手段６２１～６２４、前記測定部６４、前記Ｚ軸移動機構５３、および前記処理用ヘッド移動機構５２に対する測定の指示を行う測定制御部９２と、測定部によって測定されたアナログデータをディジタルデータに変換して、その解析を行う解析手段９３とを有する。
　前記電極配列子支持部４１～４ｎは、前記電極配列子２１～２ｎおよび前記分注要素８１～８ｎを各々支持可能であるとともに前記電極配列子２１～２ｎに設けられた各電極と電気的に接続するものであって、後述するように、前記分注要素８１～８ｎが分注チップである場合には、少なくとも前記吸引吐出機構８３としてのノズルおよびプラグを有し、分注要素８１～８ｎが変形式分注チップである場合にはノズルの代わりに前記変形式分注チップを支持する支持具を有する。この場合には、吸引吐出機構８３としては前記変形式分注チップの変形を行う可動部材を有する。
　続いて、図２乃至図７に基づいて、本発明の実施の形態の第１の実施例に係る目的化学物質の電気的測定装置１００を説明する。
　該目的化学物質の電気的測定装置１００は、筐体１１内に組み込まれている。該筐体１１は、図示するように、前記装置１００の主要部である処理用ヘッド７１及び容器群３１が組み込まれた本体部１２と、上側に開閉可能に設けられた蓋体１３とを有し、符号１４は操作パネルとしての本体と無線で接続されたタッチパネル式タブレットを示す。符号２１３，２１４は前記処理用ヘッド７１に装着された電極配列子を示す。
　図３は、図２に示した目的化学物質の電気的測定装置１００の電極配列子２１４を拡大して示したものである。
　該電極配列子２１４は、ガラス、セラミックス、樹脂等の絶縁体で形成された薄板状の基体２１ｄと、該基体２１ｄに設けられ前記液収容部群３１ｂ、測定用容器３１ｃに収容された溶液中の目的化学物質との結合性を有する検査用物質が各々固定された1または2以上（この例では12）の個数の電極２１ａと、該電極２１ａが配列された前記基体２１ｄの下側に設けられた電極配列部２１ｅと、該各電極２１ａに対応して前記基体２１ｄに設けられ該電極２１ａと導線２１ｃによって電気的に接続された1または2以上（この例では12）の端子２１ｂと、該端子２１ｂが配列された前記基体２１ｄの上側に設けられた端子配列部２１ｆと、該基体２１ｄの上側で、前記端子配列部２１ｆよりは下側の位置で前記基体２１ｄの両側から水平方向に突設された２つの凸部２１ｇとを有する。前記導線２１ｃは絶縁体で被覆されまたは絶縁体で形成された基体や層状部分に埋め込まれている。
　前記基体２１ｄは、所定の高さ、例えば、１cm～10cm、所定の幅、例えば、1cm～10cm 、および該所定の高さおよび該所定の幅よりも短い所定の厚さ、例えば、5mm以下を持つ薄型の直方体状に形成される。すなわち、前記所定の厚さは、前記所定の高さおよび所定の幅よりも短いことになる。
　図４は、図２に示した目的化学物質の電気的測定装置１００の主要部を筐体１１から取り出して、より詳細に示すものである。
　該目的化学物質の電気的測定装置１００は、大きくは、Ｙ軸方向に沿って延びるように列状に配列された複数の収容部がＸ軸方向に複数列（この例では4列）配列されたカートリッジ容器３１１～３１４からなる容器群３１と、該容器群３１に対して水平方向、例えばＹ軸方向に沿って相対的に移動可能に設けられ、複数個（この例では4個）の前記電極配列子２１１～２１４および分注チップ８１１～８１４を順次選択的に支持可能に設けられた電極配列子支持部４１１～４１４を有する処理用ヘッド７１と、該処理用ヘッド７１に設けられた電極配列子２１１～２１４または分注チップ８１１～８１４を選択的に支持可能な前記電極配列子支持部４１１～４１４を前記容器群３１に対してＹ軸方向に沿って相対的に移動させる支持部移動機構５としての処理用ヘッド移動機構５２および前記電極配列子支持部４１～４ｎをＺ軸方向に沿って移動可能なＺ軸移動機構５３１を有する。
　図５と併せて示されるように、前記容器群３１（３１'）の各カートリッジ容器３１１～３１４は、複数列（この例では4列）に形成され、各々、チップ等収容部群３１ａと、液収容部群３１ｂと、密閉蓋収容部３１ｋと、測定用容器３１ｃと、これらの収容部群が下方向に突設された長方形状の平面を持つ基板３１ｅと、該基板３１ｅの長手方向に延びる１の縁部に沿って上向きに延設されて隣接するカートリッジ容器からの飛沫の進入を防止するための隔壁３１ｄとを有する。液収容部群３１ｂには、サンプル収容部３１ｇおよび反応容器３１ｆが含まれている（図４との相違点）。符号３１ｈは、該カートリッジ容器３１１～３１４に関する検体情報及び検査情報を表示する２次元バーコードである。なお、本例では、チップ等収容部群３１ａと液収容部群３１ｂとは別体に形成されている。
　前記処理用ヘッド７１には、前記電極配列子２１１～２１４および分注チップ８１１～８１４を順次選択的に支持可能な電極配列子支持部４１１～４１４が前記カートリッジ容器３１１～３１４のＸ軸方向の配列ピッチと同一のピッチでＸ軸方向に沿って配列されている。前記電極配列子２１１～２１４は、前記電極配列子２１１～２１４の前記電極配列部２１ｅおよび前記端子配列部２１ｆが形成された基体２１ｄの配列面の法線方向がＸ軸方向に向くように支持されている。
　該配列子支持体４１には、前記分注チップ８１１～８１４を装着可能であって吸引吐出機構と連通する複数個（この例では4個）のノズル８３ａと、前記電極配列子２１１～２１４の前記端子配列部２１ｆと嵌合して各端子２１ｂと電気的に接続可能とするＹ軸方向に沿った長孔状の開口部を有するプラグ４１ａと、前記プラグ４１ａに嵌合した前記電極配列子２１１～２１４のＹ軸方向に沿って突出する２つの前記凸部２１ｇを各々挟持可能なＹ軸方向に沿って間隔を置いて設けられた２つの把持部４１ｂと、2つの該把持部４１ｂを支持するアーム部材４１ｃと、該アーム部材４１ｃを外部からの指示に基づいてＸ軸方向に沿って所定距離スライド可能に支持するＸ軸可動支持部４１ｄとを有する。
　前記処理用ヘッド７１には、さらに、前記ノズル８３ａと連通する吸引吐出機構８３１を有し、該吸引吐出機構８３１は、内部をプランジャが摺動可能に設けられたシリンダ８３ｂと、前記ノズル８３ａよりも大きな内径であって前記分注チップ８１１～８１４の太管の上側の貯溜管の外径よりも小さな内径を有する切欠き部８３ａおよび該切欠き部８３ａが設けられた脱着部材８５ｂを有する脱着機構８５と、前記シリンダ８３ｂおよび該シリンダ８３ｂ内を摺動するプランジャを往復運動させるシリンダ駆動機構を支持する配列子支持体４１と、該配列子支持体４１をＺ軸方向に沿って移動可能とするＺ軸移動機構５３１とを有する。
　前記脱着部材８５ｂは、前記シリンダ駆動機構によって、プランジャの吸引吐出範囲を超える範囲にまでプランジャを押し下げる際に該脱着部材８５ｂの上端も該シリンダ駆動機構によって押し下げられることによって前記ノズル８３ａから分注チップ８１１～８１４を脱着させる。また、前記電極配列子２１１～２１４についての脱着部材としては、前記把持部４１ｂが利用され、該把持部４１ｂを支持する前記アーム部材４１ｃについても、前記シリンダ駆動機構によって、プランジャの吸引吐出範囲を超える範囲にまでプランジャを押し下げる際に前記アーム部材４１ｃの上端も該シリンダ駆動機構によって押し下げられることによって、前記プラグ４１ａから前記電極配列子２１１～２１４を脱着するようにしている。
　さらに、前記処理用ヘッド７１には、前記ノズルに装着された分注チップ８１１～８１４内に磁力を及ぼすための磁力機構８７が設けられている。該磁力機構８７は、例えば、前記分注チップ８１１～８１４の配列に応じた間隔で配列されたｎ個（この例では4個）の永久磁石８７１と、該ｎ個の永久磁石８７１を支持する磁石配列部材８７２と、該磁石配列部材８７２を、Ｙ軸方向に沿い前記分注チップ８１１～８１４に対して進退動作を行うためにＹ軸方向に沿って設けられ、一端が前記磁石配列部材に軸支され他端がボール螺子軸支板に軸支されたボール螺子、該ボール螺子と螺合するナット部を回転駆動するモータが内蔵され、前記処理用ヘッド７１に支持されたアクチュエータ８７３とを少なくとも有する（図１２参照）。また、該処理用ヘッド７１には、前記分注チップ８１１～８１ｎ内に吸引された液体の温度制御を行うための、温度昇降体８８ａ、該温度昇降体８８ａを前記各分注チップ８１１～８１ｎ等に接近させるために該温度昇降体８８ａを前進させまたは後退させるための昇降体進退駆動機構８８ｂ、および温度昇降体８８ａの温度の上昇および下降を制御するための温度制御器８８ｃとを有する。
　図５に示すように、前記チップ等収容部群３１ａは、前記電極配列子２１１～２１４が前記配列子支持体４１の前記プラグ４１ａに嵌合可能であって、前記凸部２１ｇを前記把持部４１ｂに把持可能なように、Ｙ軸方向に沿った長孔状の開口部をもって、該電極配列子２１１～２１４の端子配列部２１ｆが該収容部の上側に露出するように第１の収容部に収容されている。第２の収容部には、前記分注チップ８１１～８１４が前記電極配列子支持部４１１～４１４の各ノズル８３ａに装着可能なように、装着用開口部８１ｃを上側にして収容され、第３の収容部には、穿孔用チップ８６が前記ノズル８３ａに装着可能なように収容されている。
　図５に示すように、前記分注チップ８１は、先細りの円筒状の細管８１ａと、該細管８１ａと移行部８１ｅを介して連通する太管８１ｂと、前記細管８１ａの先端に設けられ容器内に挿入可能であって液体の吸引吐出が行われる口部８１ｆと、前記太管８１ｂの上側に設けられ気体の吸引吐出を行う吸引吐出機構と連通するノズル８３ａ（図６参照）に装着可能な装着用開口部８１ｃと、該装着用開口部８１ｃが設けられた太管８１ｂの上側の貯溜管の外側面の外周に沿って設けられた複数本の上下方向に延びる突条８１ｄと、細管８１ａと太管８１ｂとの間に設けられた移行部８１ｅとを有する。
　前記液収容部群３１ｂは、液体を収容可能な複数個（この例では9個）の液収容部からなる。具体的には、検査の対象となる抽出されたサンプルとして、例えば食品から抽出された食品抽出液が収容されたサンプル収容部３１ｇ（第１の液収容部）、各種の洗浄バッファ液が収容された複数個の液収容部が収容された液収容部群を有している。
　前記測定用容器３１ｃは、長手方向がＹ軸方向に沿った長孔状の開口部を有し、該容器３１ｃに収容された液体と接触可能に内底部に対極６３１～６３４が設けられている。前記測定用容器３１ｃは、前記基体２１ｄの前記所定幅、例えば、1cm～10cmよりは長い内法幅、例えば、1.1cm～11cmおよび前記所定の厚さよりは長いが前記所定の幅よりは短い内法奥行、例えば、1mm～10mmを有するように形成する。これによって、体積の小さい液体についても、前記電極との接触を可能にする。
　図６に示すように、該測定用容器３１ｃの側面の内、面積が最大の側面の外壁または外壁の肉厚内には、前記測定用容器３１ｃ内に収容された液体または溶液にブラウン運動を加えるための2枚の外部電場印加用の非接液電極１５，１６が該測定用容器３１ｃを挟むようにかつ収容されている液体と無接触となるように設けられている。該電極間に交流の高電圧を印加することによって、前記測定用容器３１ｃに収容されている溶液のブラウン運動を活発化させて前記電極と溶液中の目的物質との間の遭遇性を高めて反応を促進させることができる。
　続いて、本実施の形態の第１の実施例に係る目的化学物質の電気的測定装置１００および方法を4種類の食品について、表示義務７項目（卵、乳、小麦、そば、落花生、えび、かに）についての特定食物アレルゲン検出に適用した場合についての動作を図５に基づいて説明する。
　前記電極配列子２１１～２１４の12個の各電極２１ａの内、2つは、ネガティブコントロールおよびポジティブコントロール用の電極２１ａである。ネガティブコントロールとしては、該電極２１ａに抗原や抗体が結合しないようにブロッキングしたものであり、ポジティブコントロールとしては、必ず所定の電気信号が発生するような電極２１ａである。各電極２１ａには、検査用物質として、アレルゲンを捕獲できる抗体（例えば、抗小麦抗体、抗卵抗体等）が固定されている。さらに、前記液収容部３１ｂの各液収容部には、予め、順番に、食品から抽出された食品抽出液が100μL収容された液収容部、洗浄バッファ液（1×ＰＢＳ 0.05％ Tween）が200μLずつ収容された3個の液収容部を2組有している。なお、各食品抽出液中のアレルゲンは、予め金属錯体等の電気化学的活性物質を該抗原が持つアミノ基やカルボキシル基等を介して結合させることで標識化しておく。
　ステップＳ１において、前記処理用ヘッド７を前記処理用ヘッド移動機構５３により、Ｙ軸方向に移動させて、前記電極配列子２１１～２１４が収容されている前記チップ等収容部群３１ａの第１の収容部の上方に位置させる。前記Ｚ軸移動機構５３１により、該処理用ヘッド７１の前記配列子支持体４１に設けられた各電極配列子支持部４１１～４１４の前記プラグ４１ａを下降させることで、該プラグ４１ａに前記電極配列子２１１～２１４の前記端子配列部２１ｆをプラグ４１ａに嵌合装着する。その際、前記把持部４１ｂは前記Ｘ軸可動支持部材４１ｄによって前記プラグ４１ａに対して後退した位置に移動している。該プラグ４１ａに該電極配列子２１１～２１４が装着された後に、前記Ｘ軸可動支持部材４１ｄによってプラグ４１ａを越えるようにＸ軸方向に沿って移動し、前記電極配列子２１１～２１４の前記凸部２１ｇを把持する。
　ステップＳ２において、該Ｚ軸移動機構５３１によって、前記各電極配列子支持部４１１～４１４に装着された前記該電極配列子２１１～２１４をＺ軸方向に沿って上昇させた後、前記処理用ヘッド移動機構５２によって、該電極配列子２１１～２１４を、Ｙ軸方向に移動させ、前記食品抽出液が収容されているサンプル収容部３１ｇの上方に位置させる。Ｚ軸移動機構５３１によって、前記電極配列子２１１～２１４を下降させて、前記食品抽出液内に前記電極配列子２１１～２１４の電極配列部２１ｅが浸る程度の容量まで吸引して、前記電極２１１～２１４と前記食品抽出液とを接触させる。
　ステップＳ３において、前記Ｚ軸移動機構５３１によって、前記電極配列子２１１～２１４をＺ軸方向に上昇させた後、前記処理用ヘッド移動機構５２によってＹ軸方向に移動させて、洗浄液が収容されている液収容部３１ｂの上方にまで移動させ、前記Ｚ軸移動機構５３１によって下降させて、該電極配列子２１１～２１４の電極配列部とを接触させて洗浄を行う。同様にして、他の洗浄液に対して洗浄を繰り返す。
　ステップＳ４において、前記電極配列子２１１～２１４を前記処理用ヘッド移動機構５２によってＹ軸方向に移動させて、前記測定用容器３１ｃの上方にまで移動させ、前記Ｚ軸移動機構５３１によって、該電極配列子２１１～２１４を下降して、前記電極配列子２１１～２１４を接触させる。該電極配列子２１１～２１４の電極配列部が前記溶液中に浸された状態を維持している間に、前記印加手段６２１～６２４によって、前記対電極６３１を介して前記電極２１ａに結合している抗体に電圧を印加し、該電圧量を前記測定部６４１～６４４によって測定する。該測定結果はディジタル変換された後、前記ＣＰＵ＋プログラム＋メモリ９内の格納手段に格納され、前記解析手段９３によって解析されることになる。
　図６に示すように、少なくともステップＳ４の前記測定工程において、前記測定用容器３１ｃの面積最大の外側面に該測定用容器３１ｃを挟むように設けた外部電場印加用の非接液電極１５，１６によって、前記高電圧（１kV）を所定周波数（例えば、20Hz）をもつ交流電圧１７で印加することによって、該測定用容器３１ｃ内にブラウン運動を加えて、電解溶液を撹拌することによって、目的化学物質を溶液中で撹拌し、前記電極配列子２１１～２１４の各電極に固定した検査用物質との遭遇性を高めて反応を促進する。
　図７は、液収容部群３１ｂに属する各液収容部を、角筒状に形成して、各液収容部内に撹拌用の電場を及ぼすための外部電場印加用の非接液電極１５１～１５６を各角筒状の液収容部の外側面に設けて、液の撹拌を行わしめるようにしたものである。
　次に、図８乃至図１１に基づいて、本発明の実施の形態の第２の実施例に係る目的化学物質の電気的測定装置１０１を説明する。該目的化学物質の電気的測定装置１０１の基本的な構造は図１のブロック図に示す通りであるが、詳細な点については以下に示す。
　図８は、前記目的化学物質の電気的測定装置１０１の外観を示すものである。
　該目的化学物質の電気的測定装置１０１は、前述した第１の実施例に係る目的化学物質の電気的測定装置１００と同様に、筐体１１内に組み込まれている。該筐体１１は、前記装置１０１の主要部である処理用ヘッド７２および容器群３２が組み込まれた本体部１２と、上側に開閉可能に設けられた蓋体１３とを有し、符号１４は操作パネルとしての本体と無線で接続されたタッチパネル式タブレットを示す。符号８１４は分注チップであって、内部に電極配列子２１４が設けられている。
　図９は、図８に示した目的化学物質の電気的測定装置１０１の主要部を筐体１１から取り出して、より詳細に示すものである。
　該目的化学物質の電気的測定装置１０１は、大きくは、Ｙ軸方向に沿って延びるように1列状に配列された複数の収容部がＸ軸方向に複数列（この例では4列）配列されたカートリッジ容器３２１～３２４からなる容器群３２と、該容器群３２に対して水平方向、例えばＹ軸方向に沿って相対的に移動可能に設けられ、複数個（この例では4個）の前記電極配列子２３１～２３４および分注チップ８１１～８１４をこの順で支持可能に設けられた電極配列子支持部４２１～４２４を有する処理用ヘッド７２と、該処理用ヘッド７２に設けられた電極配列子２３１～２３４および分注チップ８１１～８１４を重複して支持可能な電極配列子支持部４２１～４２４を前記容器群３２に対してＹ軸方向に沿って相対的に移動可能とする支持部移動機構５としての処理用ヘッド移動機構５２および前記電極配列子支持部４２１～４２４をＺ軸方向に沿って移動可能なＺ軸移動機構５３１とを有する。
　図１１と併せて示されるように、前記容器群３２の各カートリッジ容器３２１～３２４は、複数列（この例では4列）に形成され、各々、チップ等収容部群３２ａと、液収容部群３２ｂと、測定用容器３２ｃの開口部を密閉するための密閉蓋を収容する蓋収容部３２ｋと、測定用容器３２ｃと、これらの収容部群が下方向に突設された長方形状の平面をもつ基板３２ｅと、該基板３２ｅの長手方向に延びる１の縁部に沿って上向きに延設されて隣接するカートリッジ容器からの飛沫の進入を防止するための隔壁３２ｄとを有する。符号３２ｈは、該カートリッジ容器３２１～３２４に関する検体情報及び検査情報を表示する２次元バーコードである。なお、本例では、チップ等収容部群３２ａと液収容部群３２ｂとは別体に形成されている。
　前記処理用ヘッド７２には、分注チップ８１１～８１４を単独で、または前記電極配列子２３１～２３４および分注チップ８１１～８１４をこの順に装着して該電極配列子２３１～２３４を前記分注チップ８１１～８１４の太管の内部に封入した状態で支持可能な電極配列子支持部４２１～４２４としてのノズル８３ａが前記カートリッジ容器３２１～３２４のＸ軸方向の配列ピッチと同一のピッチでＸ軸方向に沿って配列されている。なお、前記電極配列子２３１～２３４は、その基体２３ｄの最も大きな面積を有する平面の法線方向がＸ軸方向に向くように設けられている。
　図１０は、図９に示した目的化学物質の電気的測定装置１０１の前記電極配列子２３を拡大して示すものである。
　該電極配列子２３は、ガラス、セラミックス、樹脂等の絶縁体で形成された薄板状の基体２３ｄと、該基体２３ｄに設けられ前記液収容部群３２ｂ、測定用容器３２ｃに収容された溶液中の目的化学物質との結合性を有する検査用物質が各々固定された1または2以上（この例では12）の電極２３ａと、該電極２３ａが配列された前記基体２３ｄの下側に設けられた電極配列部２３ｅと、該各電極２３ａに対応して前記基体２３ｄに設けられ該電極２３ａと導線２３ｃによって電気的に接続された1または2以上（この例では12）の端子２３ｂと、該端子２３ｂが配列された前記基体２３の上側に設けられた端子配列部２３ｆとを有する。前記導線２３ｃは絶縁体で被覆または絶縁体で形成された基体や層状部分に埋め込まれている。
　図９に戻り、前記電極配列子支持部４２１～４２４には、前記分注チップ８１１～８１４および前記電極配列子２３１～２３４を装着可能であって吸引吐出機構と連通する複数個（この例では4個）のノズル８４ａを有し、該ノズル８４ａには、前記電極配列子２３１～２３４の前記端子配列部２３ｆと嵌合して各端子２３ｂと電気的に接続可能とするＹ軸方向に沿った長孔状の開口部を有するプラグを有する。
　該処理用ヘッド７２には、さらに、前記ノズル８４ａと連通する吸引吐出機構８３２を有し、該吸引吐出機構８３２は、内部をプランジャが摺動可能に設けられたシリンダ８４ｂと、前記ノズル８４ａよりも大きな内径であって前記分注チップ８１１～８１４の太管の上側の貯溜管の外径よりも小さな内径を有する切欠き部８５ａおよび該切欠き部８５ａが設けられた脱着部材８５ｂを有する脱着機構８５と、前記シリンダ８４ｂおよび該シリンダ８４ｂ内を摺動するプランジャを往復運動させるシリンダ駆動機構を支持する配列子支持体４２と、該配列子支持体４２をＺ軸方向に沿って移動可能とするＺ軸移動機構５３１とを有する。
　なお、脱着部材８５ｂ、磁力機構４４、温度昇降体４８１および分注チップ８１等については、前述したので説明を省略する。
　図９に示すように、前記チップ等収容部群３２ａは、前記電極配列子２３１～２３４が前記電極配列子支持部４３としての、前記ノズル８４ａの下端に設けられたプラグに嵌合可能なように、Ｙ軸方向に沿った長孔状の開口部をもって、前記電極配列子２３１～２３４の端子配列部２３ｆが該収容部の上側に露出するように第１の収容部に収容されている。第２の収容部には、前記分注チップ８１１～８１４が前記電極配列子支持部４３のノズル８４ａに装着可能なように、装着用開口部８１ｃを上側にして収容され、第３の収容部には、穿孔用チップ８６が前記ノズル８４ａに装着可能なように収容されている。なお、分注チップ８１については、上述したのでここでは説明を省略する。
　前記液収容部群３２ｂは、液体を収容可能な複数個（この例では9個）の液収容部からなる。より詳細には、図１１と併せて示すように、該液収容部群３２ｂは、例えば、被検者が発病した感染症の細菌またはウィルスを特定するために、被検者から採取した血清、血漿、全血、体液等のサンプルを収容するサンプル収容部３１ｇ（第１の液収容部、数え方は液収容部群３２ｂにおけるもの）、細菌等を採取するために用いる磁性粒子懸濁液収容部（第２の液収容部）、細菌や細胞を破砕するためのタンパク質変性酵素溶液（Lysis 1）を40μL収容する収容部（第３の液収容部）、タンパク質分解酵素溶液（Lysis 2）を200μL収容する収容部（第４の液収容部）、分離抽出液（結合バッファ液、NaCl、SDS、isopropanol）を500μL収容する収容部（第５の液収容部、第６の液収容部）、洗浄液（水、isopropanol）を700μL収容する収容部（第７の液収容部）、解離液（第８の液収容部）、温度制御可能な反応容器３２ｆ（第９の液収容部）を有する。
　さらに、前記測定用容器３２ｃとしては、抽出された核酸を増幅可能な温度制御を可能とするＰＣＲ容器を兼ねている。さらに該測定用容器３２ｃを密閉するための穿孔可能な密閉蓋を収容する蓋収容部３２ｋを有する。
　続いて、図１１および図１２に基づいて、本実施の形態の第２の実施例に係る目的化学物質の電気的測定装置１００および方法の動作について説明する。ここでは、被検者の検体中から所定の感染症の原因となる細菌が存在するか否かの検査を行う。ステップＳ１１～ステップＳ１９は核酸抽出工程に相当する。
　ステップＳ１１で、前記操作パネル１４のタッチパネル等の操作により、感染症の検査処理の開始を指示する。
　ステップＳ１２で、該目的化学物質の電気的測定装置１００のＣＰＵ＋プログラム＋メモリ９（情報処理装置）に設けられた抽出・反応制御部９１は、前記処理用ヘッド移動機構５２に指示して、前記処理用ヘッド７２をＹ軸方向に沿って移動して、該カートリッジ容器３２１～３２４のチップ等収容部群３２ａに収容された穿孔用チップ８６の上方に位置した後、前記Ｚ軸移動機構５３１を駆動して前記ノズル８４ａを下降させて、穿孔用チップ８６を装着させて上昇し、前記容器群３２の液収容部群３２ｂの第２の液収容部の上方にまで前記処理用ヘッド移動機構５２によって前記穿孔用チップ８６を位置させ、前記Ｚ軸移動機構５３１によって下降させることで該液収容部の開口部を被覆するフィルムを穿孔し、同様にして、前記処理用ヘッド７２をＹ軸方向に移動させて該液収容部３２ｂの他の液収容部および反応容器３２ｆについても順次穿孔する。
　ステップＳ１３で、前記穿孔用チップ８６をそのチップ等収容部３２ａ内に前記脱着機構８５を用いて脱着した後、該処理用ヘッド７２をＹ軸方向に沿って、前記分注チップ８１１～８１４が収容されているチップ等収容部群３２ａにまで移動させ、前記Ｚ軸移動機構５３１によってノズル８４ａを下降させることによって分注チップ８１１～８１４を該ノズル８４ａを介して該処理用ヘッド７２に装着する。次に、前記Ｚ軸移動機構５３１によって上昇させた後、該分注チップ８１１～８１４を前記処理用ヘッド移動機構５２によってＹ軸に沿って移動させて、親検体が収容されているサンプル収容部３２ｇ（第１の液収容部）にまで移動した後、Ｚ軸移動機構５３１を用いて、各分注チップ８１１～８１４の口部８１ｆを下降挿入させて、前記吸引吐出機構８３２によってプランジャを上昇および下降させることで該サンプル収容部３２ｇに収容されているサンプル液について、吸引吐出を繰り返すことで該サンプルを液中に懸濁させた後、該サンプル液を分注チップ８１１～８１４内に吸引する。該サンプル液は、分注チップ８１１～８１４内に吸引された状態で前記処理用ヘッド７２によってＹ軸方向に沿って移動し、分離抽出液としての Lysis 1（酵素）が収容されている第３の液収容部にまで移動させて、先行されたフィルムの孔を通して前記分注チップ８１１～８１４の細管８１ａを挿入してサンプル液と前記 Lysis 1とを撹拌するための吸引吐出を繰り返す。
　ステップＳ１４で、撹拌した該液の全量を、前記分注チップ８１１～８１４によって吸引し、前記恒温制御器によって、55℃に設定された収容孔に保持された反応用チューブからなる反応容器３２ｆ（第９の液収容部）に収容してインキュベーションを行う。これによって、前記サンプルに含まれるタンパク質を変性する。所定時間経過後、該反応液を吸引した前記分注チップ８１１～８１４を前記処理用ヘッド移動機構５２によって前記カートリッジ容器３２１～３２４の第４の液収容部にまで移動し、前記Ｚ軸移動機構５３１および吸引吐出機構８３２を用いて第４の液収容部内に収容されている Lysis 2 の全量と混合し、タンパク質を低分子化する。
　ステップＳ１５で、前記第５の液収容部内に収容されている分離抽出液としての結合バッファ液と、前記反応液とを撹拌して、可溶化したたんぱく質をさらに脱水させ、核酸またはその断片を溶液中に分散させる。
　ステップＳ１６で、前記分注チップ８１１～８１４を用いて該第４の液収容部内にその細管を前記フィルムの孔を通して挿入し、全量を吸引して前記Ｚ軸移動機構５３１によって該分注チップ８１１～８１４を上昇させ、該反応液を、第２の液収容部にまで移送し、該第２の液収容部内に収容されている磁性粒子懸濁液と前記反応溶液とを吸引吐出機構８３２を用いて吸引吐出を繰り返すことで混合し撹拌する。該磁性粒子懸濁液内に含まれる各磁性粒子を被覆するシリカ等の表面に形成された水酸基にNa＋イオンが結合するカチオン構造が形成されている。そのために負に帯電したDNAが磁性粒子に捕獲される。
　ステップＳ１７で、図１２に示すように、前記分注チップ８１１～８１４の細管８１ａに前記磁力機構８７の磁石８７１を接近させることによって、該分注チップ８１１～８１４の細管８１ａの内壁に前記磁性粒子を吸着させる。該磁性粒子を該分注チップ８１１～８１４の細管８１ａに吸着させた状態で、前記Ｚ軸移動機構５３１により上昇させ、前記処理用ヘッド移動機構５２を用いて前記分注チップ８１１～８１４を該第２の液収容部から第６の液収容部にまで移動させ前記フィルムの穿孔した孔を貫通して前記細管を挿入する。
　前記磁力機構８７の前記磁石８７１を該分注チップ８１１～８１４の細管８１ａから離間させることによって前記細管内への磁力を除去した状態で、該第６の液収容部に収容されている洗浄液１（NaCl, SDS, isopropanol）について吸引吐出を繰り返すことにより前記磁性粒子を前記内壁から離脱させて洗浄液１中で撹拌することで洗浄する。その後、前記磁力機構８７の磁石を再び前記分注チップ８１１～８１４の細管８１ａに接近させることで前記磁性粒子を細管の内壁に吸着させた状態で、前記分注チップ８１１～８１４を、該Ｚ軸移動機構５３１により該第６の液収容部から第７の液収容部にまで前記処理用ヘッド移動機構５２により移動させる。
　ステップＳ１８で、前記分注チップ８１１～８１４の細管の前記Ｚ軸移動機構５３１を用いて前記フィルムの孔を貫通して挿入する。前記磁力機構８７の磁石を前記分注チップ８１１～８１４の細管から離間させることで前記細管内への磁力を除去した状態で、該第７の液収容部に収容されている洗浄液２（isoproanol）について吸引吐出を繰り返すことで、前記磁性粒子を液中で撹拌させNaCl及びSDSを除去し、洗浄する。その後、前記磁力機構８７の磁石を再び前記分注チップ８１１～８１４の細管に接近させることで前記磁性粒子を細管の内壁に吸着させた状態で、前記分注チップ８１１～８１４を、前記Ｚ軸移動機構５３１により上昇させた後、該第７の液収容部から、蒸留水が収容されている前記第８の液収容部に前記処理用ヘッド移動機構５２により移動させる。
　ステップＳ１９で、前記Ｚ軸移動機構５３１によって、前記分注チップ８１１～８１４の細管を前記孔を通って下降させ、前記磁力を前記分注チップ８１１～８１４の細管８１ａ内に及ぼした状態で、ゆっくりとした流速での前記蒸留水の吸引吐出を繰り返すことで、洗浄液２（isopropanol）を蒸留水と置き換えて除去する。その後、前記磁力機構８７の磁石を前記分注チップ８１１～８１４の細管から離間させて磁力を除去した状態で前記磁性粒子を第８の液収容部に収容されている前記解離液としての蒸留水中に吸引吐出を繰り返すことで撹拌し、前記磁性粒子が保持していた核酸またはその断片を磁性粒子から液中に解離（溶出）する。その後、前記分注チップ８１１～８１４の細管８１ａに前記磁石８７１を接近させることで細管内に磁場を及ぼし磁性粒子を内壁に吸着させ、前記第８の液収容部内に前記抽出した核酸等を含有するよう液を残留させる。処理用ヘッド移動機構５２により洗浄液３が保持されている第８の液収容部にまで移動し、磁場を除去した状態で、吸引吐出を繰り返すことで磁性粒子を再懸濁した状態で洗浄液３とともに吐出して該分注チップ８１１～８１４を洗浄する。
　以下、ステップＳ２０～ステップＳ２５は核酸増幅および測定工程に相当する。
　ステップＳ２０において、前記処理用ヘッド７２を前記処理用ヘッド移動機構５２によって移動させ、前記第８の液収容部内に収容された核酸等の含有溶液を吸引して、予め増幅用溶液が収容された前記ＰＣＲ用容器３２ｃにまで移送し吐出して該容器内に導入する。該ＰＣＲ用容器３２ｃには、予め検出しようとする感染症の目的細菌または目的ウィルスの特徴的な塩基配列部分を増幅するためのプライマーを含有しており、該目的細菌等が存在すれば、該塩基配列部分が増幅されることになる。前記処理用ヘッド移動機構５２によって、前記チップ等収容部３２ａにまで戻り、前記脱着部材８５ｂにより前記分注チップ８１１～８１４を脱着し、再び、前記密閉蓋収容部３２ｋの上方にまで、前記ノズル８４ａを移動させる。前記Ｚ軸移動機構５３１を用いて下降させることによって前記密閉蓋の上側の窪みをノズル８４ａの下端に嵌合させることで装着する。該Ｚ軸移動機構５３１によって、密閉蓋を下降させて該ＰＣＲ用容器兼測定用容器３２ｃの開口部と嵌合させて装着かつ密閉する。
　ステップＳ２１において、ＰＣＲ法に基づく温度制御を行うことによって抽出された核酸の増幅が完了すると、前記密閉蓋を前記穿孔用チップ８６で穿孔し、前記測定制御部９２の指示により、前記処理用ヘッド移動機構５２を指示して、前記処理用ヘッド７２をチップ等収容部群３２ａの前記穿孔用チップ８６の収容部の上方まできて、該穿孔用チップ８８６を前記脱着部材により脱着し、さらにＹ軸方向に移動して前記電極配列子２３１～２３４の収容部の上方に位置させ、前記Ｚ軸移動機構５３１により、前記ノズル８４ａを下降させることでノズル８４ａの下端に設けられたプラグに前記電極配列子２３１～２３４を装着する。次に、前記Ｚ軸移動機構５３１によって上昇させた後、該処理用ヘッド７２をＹ軸方向に移動させ、前記分注チップ８１１～８１４の収容部の上方に位置させ、下降させて、該ノズル８４ａに電極配列子２３１～２３４を装着した状態で、該分注チップ８１１～８１４を該ノズル８４ａに装着して、前記電極配列子２３１～２３４が分注チップ８１１～８１４の内部に支持された組合せ状態とする。
　ステップＳ２１において、その状態で、該分注チップ８１１～８１４を用いて前記液収容部群の内にまたはその他に、挿入剤または金属錯体等の電気化学的に活性な物質の溶液が収容されている液収容部を用意し、該液収容部から、挿入剤等を吸引し、記処理用ヘッド移動機構５２を指示して、前記処理用ヘッド７２をＹ軸方向に沿って移動させて前記測定用容器３２ｃの上方にまで位置させて、前記Ｚ軸移動機構５３１によって前記分注チップ８１１～８１４および電極配列子２３１～２３４を下降させることによって、前記挿入剤等を吐出し、増幅生成物と混合を行い、吸引吐出を繰り返して、前記電極配列子２３１～２３４の各電極２３ａに固定した前記検査用物質と目的化学物質との間のハイブリダイゼイションによって生じた２本鎖塩基配列に対し前記挿入剤等で標識化を行い、前記印加手段により所定電圧を印加することによってその電気信号の変化を測定し、増幅生成物と前記各電極に固定された検査用担体との結合の有無や量を測定する。
　続いて、図１３に基づいて、本発明の実施の形態の第３の実施例に係る目的化学物質の電気的測定装置１０２を説明する。該目的化学物質の電気的測定装置１０２の基本的な構造は図１のブロック図に示す通りであるが、詳細な点については以下に示す。
　該目的化学物質の電気的測定装置１０２は、大きくは、Ｙ軸方向に沿って延びるように1列状に配列された複数の収容部がＸ軸方向に複数列（この例では4列）配列されたカートリッジ容器３３１～３３４からなる容器群３３と、該容器群３３に対して水平方向、例えばＹ軸方向に沿って相対的に移動可能に設けられ、複数個（この例では4個）の後述する電極配列子２２１～２２４を支持可能に設けられた電極配列子支持部４３１～４３４を有する（図１４参照）処理用ヘッド７３と、該処理用ヘッド７３に設けられた電極配列子支持部４３１～４３４、したがって該電極配列子支持部４３１～４３４に支持された電極配列子２２１～２２４を前記容器群３３に対してＹ軸方向に沿って相対的に移動可能な支持部移動機構５としての処理用ヘッド移動機構５２および前記電極配列子２２１～２２４または分注チップ８１１～８１４をＺ軸方向に沿って移動可能なＺ軸移動機構５３１とを有する。
　図１３に示すように、前記容器群３３の各カートリッジ容器３３１～３３４は、複数列（この例では4列）に形成され、各々、チップ等収容部群（図示せず）と、液収容部群３３ｂと、測定用容器３３ｃと、これらの収容部群が下方向に突設された長方形状の平面を持つ基板３３ｅと、該基板３３ｅの長手方向に上向きに延設されて隣接するカートリッジ容器からの飛沫の進入を防止するための隔壁３３ｄとを有する。なお、本例では、チップ等収容部群３３ａが前記液収容部群３３ｂとは別体に形成されている。図１３において、符号３３ｇはサンプル収容部であり、符号３３ｆは反応容器を表す。
　前記処理用ヘッド７３には、前記電極配列子２２１～２２４を装着して支持可能な電極配列子支持部４３１～４３４としての、気体の吸引吐出を行う吸引吐出機構８３と連通するノズル８３ａ（図４参照）およびプラグ４３ａとが、前記カートリッジ容器３３１～３３４のＸ軸方向の配列ピッチと同一のピッチでＸ軸方向に沿って配列されている。
　該電極配列子２２１～２２４は、図１３に示すように、基体として、分注要素としての分注チップ８２およびプレート２２ｄを有する。該分注チップ８２は、先細りの円筒状の細管８２ａと、該細管８２ａと移行部８２ｅを介して連通する太管８２ｂと、前記細管８２ａの先端に設けられ容器内に挿入可能であって液体の吸引吐出が行われる口部８２ｆと、前記太管８２ｂの上側の貯溜管に設けられ前記ノズルに装着可能な装着用開口部８２ｃと、該装着用開口部８２ｃが設けられた太管８２ｂの上側の外側面の外周に沿って設けられた複数本の上下方向に延びる突条８２ｄと、細管８２ａと太管８２ｂとの間に設けられた移行部８２ｅと、を有するものである。該プレート２２ｄには、電極配列部２２ｅが設けられ、前記分注チップ８２の太管８２ｂの内側に設けられ、端子配列部２２ｆが該分注チップ８２の外側に設けられて、電極配列板２２を形成する（図１４参照）。
　図１４には、該電極配列板２２および前記電極配列子支持部４３１～４３４としてのプラグ４３ａを示す。
　該電極配列板２２は、ガラス、セラミックス、樹脂等の絶縁体で形成された基体の一部としての前記プレート２２ｄと、該プレート２２ｄに設けられ前記液収容部群３３ｂ、測定用容器３３ｃに収容された溶液中の目的化学物質との結合性を有する検査用物質が各々固定された1または2以上（この例では12）の個数の電極２２ａと、該電極２２ａが配列された前記薄板状のプレート２２ｄの一方の片側に設けられた電極配列部２２ｅと、該各電極２２ａに対応して前記薄板状のプレート２２ｄに設けられ該電極２２ａと導線２２ｃによって電気的に接続された1または2以上（この例では12）の個数の端子２２ｂと、該端子２２ｂが配列された前記薄板状のプレート２２ｄの他方の片側に設けられた端子配列部２２ｆとを有する。前記電極配列部２２ｅは、前記太管８２ｂ内に設けられて、前記分注チップ８２に吸引された液体と前記電極２２ａとが接触可能であり、前記端子配列部２２ｆは前記太管８２ｂの外に設けられ、前記プラグ４３ａに装着可能である。なお、符号４２ｂは内部を導線が通るロッド４２ｂを少なくとも有する。前記導線２２ｃは絶縁体で被覆または絶縁体で形成された前記プレート２２ｄや層状部分に埋め込まれている。
　続いて、図１３に基づいて、本実施の形態の第３の実施例に係る目的化学物質の電気的測定装置１０２および方法を４種類の食品について、表示義務７項目（卵、乳、小麦、そば、落花生、えび、かに）についての特定食物アレルゲン検出に適用した場合の動作について説明する。
　前記チップ等収容部群３３ａには、電極配列子２２１～２２４および穿孔用チップが、前記電極配列子支持部としてのノズルおよびプラグ４２ａ、またはノズルのみに装着して支持可能なように、装着用開口部８２ｃを上側にして収容されている。
　前記電極配列子２２１～２２４の12個の各電極の２つは、ネガティブコントロールおよびポジティブコントロール用の電極である。ネガティブコントロールとしては、該電極に抗原や抗体が結合しないようにブロッキングしたものであり、ポジティブコントロール用の電極としては、必ず所定の電気信号が発生するような電極である。各電極には、アレルゲンを捕獲できる抗体（例えば、抗小麦抗体、抗卵抗体等）が固定されている。さらに、前記液収容部３１ｂの各液収容部には、予め、順番に、食品から抽出された食品抽出液が100μL収容された液収容部、洗浄バッファ液（1×ＰＢＳ 0.05％ Tween）が200μLずつ収容された3個の液収容部を2組有している。なお、食品抽出液中の抗原は予め金属錯体等の電気化学的活性物質を該抗原が持つアミノ基やカルボキシル基等を介して結合させることで標識化しておく。
　ステップＳ３１において、前記処理用ヘッド７を前記処理用ヘッド移動機構５２により、Ｙ軸方向に移動させて、前記電極配列子２２１～２２４が収容されている前記チップ等収容部群３３ａの第１の収容部（電極配列子収容部）の上方に位置させる。前記Ｚ軸移動機構５３により、該処理用ヘッド７に設けられた4個のノズルを下降させることで、該ノズルに前記電極配列子２２１～２２４の装着用開口部を嵌合させて装着させ、同時に前記電極配列板２２の端子配列部２２ｆを前記プラグ４３１～４３４に装着させる。
　ステップＳ３２において、前記Ｚ軸移動機構５３によって該ノズル８３ａ、および電極配列子２２１～２２４をＺ軸方向に沿って上昇させた後、前記処理用ヘッド移動機構５２によって、Ｙ軸方向に沿って移動させ、前記食品抽出液が収容されている液収容部３３ｂの上方に位置させる。Ｚ軸移動機構５３によって、前記ノズルに支持されている前記電極配列子２２１～２２４を下降させて、前記食品抽出液内に前記電極配列子２２１～２２４の先端の口部８２ｆを挿入させて、前記吸引吐出機構８３によって前記食品抽出液の吸引吐出を繰り返して、該電極配列板２２の電極配列部２２ｅが浸る程度の容量まで吸引して、前記電極２２ａと前記食品抽出液とを効率的に接触させる。
　ステップＳ３３において、前記Ｚ軸移動機構５３によって、前記電極配列子２２１～２２４をＺ軸方向に上昇させた後、前記処理用ヘッド移動機構５２によってＹ軸方向に移動させて、洗浄液が収容されている液収容部３３ｂの上方にまで移動させ、前記Ｚ軸移動機構５３によって下降させ、前記吸引吐出機構８３によって吸引吐出を繰り返すことによって洗浄する。同様にして、他の洗浄液に対して洗浄を繰り返す。
　ステップＳ３４において、該電極配列子２２１～２２４を前記処理用ヘッド移動機構５２によってＹ軸方向に移動させて、前記測定用容器３３ｃの上方にまで移動させ、前記Ｚ軸移動機構５３によって、該電極配列子２２１～２２４を下降した後、前記吸引吐出機構８３によって、前記測定用容器３３ｃ内に収容されている溶液を吸引して、前記口部８２ｆが前記溶液中に浸された状態を維持している間に、前記印加手段６２１～６２４によって、前記電極６３１を介して前記電極に結合している抗体に電圧を印加し、該電圧量を前記測定部６４１～６４４によって測定する。該測定結果はディジタル変換された後、前記ＣＰＵ＋プログラム＋メモリ９内の格納手段に格納され、前記解析手段９３によって解析されることになる。
　本実施例に係る目的化学物質の電気的測定装置およびその方法によれば、各ノズル（電極配列子支持部）に対する電極配列子の装着を自動的に行うことができるので、ユーザによる電極配列子や分注チップへの接触を防止し、クロスコンタミネーションのない高い信頼性のある処理を行うことができることになる。また、電極配列子の各電極と液体との接触を、液体の吸引吐出を繰り返すことで確実に行うことができるので、処理の効率性及び迅速性が高いことになる。さらに、液体の分注から測定までの全ての処理を電気的機構を用いて行うことができるので、光学的機構を設ける必要がなく、コンパクトで容易に製造することができることで安価に製造することができる。さらに、本実施例によれば、電極配列部は前記太管内で吸引した液体と接触可能に設けられているものの、端子配列部及びプラグが前記太管の外側に設けられているので、端子配列部やプラグが液体と接触することがなく、電極間のショートを確実に防止して信頼性の高い処理を行うことができることになる。
　以上説明した各実施の形態は、本発明をより良く理解させる為に具体的に説明したものであって、別形態を制限するものではない。したがって、発明の主旨を変更しない範囲で変更可能である。例えば、以上の実施例では、容器群に対して、前記処理用ヘッドや電極配列子支持部が移動するように説明したが、処理用ヘッドや電極配列子支持部が静止して前記容器群が移動するようにしても良い。
　また、以上の説明で用いた数値、回数、形状、個数、量等についてもこれらの場合に限定されるものではない。例えば、前記容器群のカートリッジ容器、電極配列子、ノズルは、4列並べた場合のみ説明したが、この場合に限られないことは言うまでもない。また、電極配列子の電極や端子の個数を12個の場合についてのみ説明したが、この電極や端子の個数についてもこの場合に限られないことは言うまでもない。
　また、測定は、挿入剤または金属錯体によって標識化した場合のみについて説明したが、標識化を行うことなく、例えば、交流インピーダンス法により測定することが可能である。
　本発明の各実施例で説明した装置、これらの装置を形成する部品、またはこれらの部品を形成する装置や試薬等を適当に選んで適当な変更を加えて相互に組み合わせることができる。例えば、電極配列子、分注要素（分注チップ、変形式分注チップ）、電極配列子支持部、容器群、チップ等収容部群、カートリッジ容器、液収容部群、測定用容器等、処理用ヘッド、支持部移動機構、測定部等、または、例えば、血清溶液中の検査を行う場合に、磁性粒子を用いて血清溶液を濃縮化し、各粒子に該当する抗体を固定して用いることによって、各被検者の抗原の有無を検査することができる。
　また、以上の各実施例で説明した電極配列子にあっては、電極や端子がプレート状の基体又は基板に配列された場合のみについて説明したが、円筒状またはチューブ状の基体の内壁に電極や端子が配列される場合が本発明の主旨の範囲内に含まれることは言うまでもない。
　なお、本出願内の、「Ｘ軸」、「Ｙ軸」、「Ｚ軸」、「上方」、「下方」、「内部」、「外部」「上下」、「行」、「列」等のような空間的な表示は、図解のためのみであって、前記構造の特定の空間的な方向または配置に制限するものではない。
　本発明は、目的化学物質の電気的測定装置およびその方法に関し，患者等から採取した検体の検査、その測定を行うものであって、特に、遺伝子、免疫系、アミノ酸、蛋白質、糖等の生体高分子、生体低分子の扱いが要求される分野、例えば、生化学分野、工業分野、食品、農産、水産加工等の農業分野、製剤分野、衛生、保健、免疫、疾病、遺伝等の医療分野等の様々な分野で利用可能である。
１０，１０１，１０２　　　　　　　　　　目的化学物質の電気的測定装置
２１～２ｎ，２１１～２１４，２２１～２２４，２３１～２３４　電極配列子
２１ｅ，２２ｅ，２３ｅ　　　　　　　　　電極配列部
２１ａ，２２ａ，２３ａ　　　　　　　　　電極
２１ｆ，２２ｆ，２３ｆ　　　　　　　　　端子配列部
２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ　　　　　　　　　端子
２１ｃ，２２ｃ，２３ｃ　　　　　　　　　導線
２１ｄ，２３ｄ　　　　　　　　　　　　　基体
２２ｄ　　　　　　　　　　　　　　　　　プレート
２２　　　　　　　　　　　　　　　　　　電極配列板
３，３１，３２，３３　　　　　　　　　　容器群
３１～３ｎ　　　　　　　　　　　　　　　　収容部群
３１，３２１～３２４，３３１～３３４　　　　カートリッジ容器
４，４１　　　　　　　　　　　　　　　　配列子支持体
４１～４ｎ，４１１～４１４，４２１～４２４，４３１～４３４　電極配列子支持部
５（５２，５３）　　　　　　　　　　　　移動機構
７，７１，７２，７３　　　　　　　　　　処理用ヘッド
８１～８ｎ，８１１～８１ｎ　　　　　　　　 分注チップ
８２　　　　　　　　　　　　　　　　　　基体（分注チップ）
９　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ＣＰＵ＋プログラム＋メモリ
１５，１６，１５１～１５６　　　　　　　外部電場印加用の非接液電極

Claims (19)

  1. 　基体、該基体に設けられ目的化学物質と結合性を有する検査用物質が各々固定されまたは固定可能な1または2以上の電極が配列された電極配列部、および該各電極に対応して前記基体に設けられ該電極と電気的に接続された1または2以上の端子が配列された端子配列部を有する1または2以上の電極配列子と、
    　該電極配列子を着脱可能に支持して各端子と電気的に接続可能とする1または2以上の電極配列子支持部を有する処理用ヘッドと、
    　液体を収容し又は収容可能な1または2以上の液収容部、および1または2以上の測定用容器を有する容器群と、
    　前記1または2以上の電極配列子支持部を前記容器群に対して相対的に移動可能とする支持部移動機構と、
    　前記測定用容器において前記電極に固定された検査用物質に所定電圧を印加し生じた信号を測定可能な測定部とを有し、
    　前記容器群には前記電極配列子が前記電極配列子支持部に前記支持部移動機構によって支持可能となるように前記電極配列子を収容し又は収容可能な1または2以上の電極配列子収容部を設けた目的化学物質の電気的測定装置。
  2. 　前記基体は所定の高さ、所定の幅、および該所定の高さ及び該所定の幅よりも短い所定の厚さをもつ板状に形成され、
    　前記電極配列子支持部は、前記基体の上側に形成された前記端子配列部に着脱可能に装着して前記端子配列部の前記各端子と電気的に接続可能なプラグを有し、
    　前記容器群には、前記基体の前記所定の幅よりは長い内法幅、および前記所定の厚さよりは長いが前記所定の幅よりは短い内法奥行を有する液収容部または測定用容器と、を有する請求項１に記載の目的化学物質の電気的測定装置。
  3. 　前記処理用ヘッドには、気体の吸引吐出を行う吸引吐出機構をさらに有し、
    　前記電極配列子支持部は、前記吸引吐出機構によって下端の口部を介して液体の吸引吐出が可能な分注要素を着脱可能に支持する分注要素支持部と、前記電極配列子の前記端子配列部に着脱可能に装着されて各端子と電気的に接続するプラグとを有する請求項１または請求項２に記載の目的化学物質の電気的測定装置。
  4. 　前記電極配列子の前記基体は、前記分注要素を有し、前記電極配列部が該分注要素の内側に設けられ、かつ、前記端子配列部が前記分注要素の内側で前記電極配列部の上方に位置するように設けられまたは前記分注要素の外側に設けられた請求項３に記載の目的化学物質の電気的測定装置。
  5. 　前記分注要素は、分注チップであり、前記分注要素支持部は、気体の吸引吐出を行う吸引吐出機構と連通するノズルを有し、前記分注チップは、該ノズルに上端の装着用開口部が着脱可能に装着されることで支持され、前記プラグは、前記ノズルの先端に設けられ、前記分注チップの内部に前記電極配列子が位置するように設けられ、前記容器群には、前記分注チップを前記ノズルに装着可能となるように収容されるチップ収容部をさらに有する請求項３に記載の目的化学物質の電気的測定装置。
  6. 　前記分注要素は前記口部が設けられた細管と、細管と連通する太管と、該太管と連通する貯溜管とを有し、前記電極配列部は前記太管に設けられ、前記貯溜管は、前記口部から前記太管に導入した液体を全て貯溜可能な容量を有するように設けられた請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の目的化学物質の電気的測定装置。
  7. 　前記電極配列子支持部または電極配列子を振動させる振動機構を有する請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の目的化学物質の電気的測定装置。
  8. 　前記測定用容器または前記液収容部の内部に、外部から電場を及ぼすことができるように前記測定用容器内部または前記液収容部内部を挟むように２枚の外部電場印加用の非接液電極が該測定用容器または液収容部に、該測定用容器または前記液収容部内に収容される液体とは非接触状態となるように設けられた請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の目的化学物質の電気的測定装置。
  9. 　前記処理用ヘッドには装着された分注要素内に磁力を及ぼしかつ除去することができる磁力機構および／または前記処理用ヘッドに装着された前記分注要素または電極配列子の外側に対して近接しまたは接近可能に設けられ外部からの信号によって温度を昇降させる温度昇降体を設け、前記制御部によって制御される請求項３乃至請求項８のいずれかに記載の目的化学物質の電気的測定装置。
  10. 　基体、該基体に設けられ目的化学物質と結合性を有する検査用物質が各々固定された1または2以上の電極が配列された電極配列部、および該各電極に対して前記基体に設けられ該電極と電気的に接続された1または2以上の端子が配列された端子配列部を有する1または2以上の電極配列子を収容する1または2以上の電極配列子収容部、液体を収容する1または2以上の液収容部および1または2以上の測定用容器を有する容器群に対して、1または2以上の電極配列子支持部を相対的に移動し、処理用ヘッドに設けられた該電極配列子支持部に前記電極配列子を着脱可能に支持して、各端子と電気的に接続する電気的接続工程と、
    　前記電極配列子支持部を前記容器群に対して相対的に移動することで、前記電極を1または2以上の前記液収容部に挿入して液体と接触させる液体接触工程と、
    　前記電極配列子支持部を前記容器群に対して相対的に移動することで、前記電極を1または2以上の前記測定用容器に挿入して、前記電極に固定化された検査用物質に所定電圧を印加し生じた信号を測定する測定工程とを有する目的化学物質の電気的測定方法。
  11. 　前記基体は、所定の高さ、所定の幅、および該所定の高さおよび該所定の幅よりも短い所定の厚さをもつ板状に形成され、
    　前記電極配列子支持部は、前記端子配列部を着脱可能に装着して各端子と電気的に接続されるプラグを有し、
    　前記電気的接続工程は、前記電極配列子が収容された電極配列子収容部の上方に電極体保持部を相対的に移動し、前記プラグを下降することで、前記基体の上側に形成された前記端子配列部を着脱可能に該プラグに装着することによって行い、
    　前記液体接触工程は、前記基体の前記所定の幅よりは長い内法幅、および前記所定の厚さよりも長いが前記所定の幅よりは短い内法奥行を有する液収容部に挿入することによって行う請求項１０に記載の目的化学物質の電気的測定方法。
  12. 　前記処理用ヘッドには、気体の吸引吐出を行う吸引吐出機構をさらに有し、
    　前記電極配列子支持部は、前記吸引吐出機構によって液体の吸引吐出が可能な分注要素を着脱可能に支持する分注要素支持部、および前記端子配列部を着脱可能に装着して各端子と電気的に接続されるプラグを有し、
    　前記電気的接続工程は、前記電極配列子支持部を前記容器群に対して相対的に移動することによって、前記電極配列子の前記端子配列部を着脱可能に前記プラグに装着して、各端子と電気的に接続する工程を少なくとも有し、
    　前記電気的接続工程中、その前またはその後に、前記吸引吐出機構によって液体の吸引吐出が可能な分注要素を前記電極配列子支持部の分注要素支持部に着脱可能に支持する工程をさらに有する請求項１０に記載の目的化学物質の電気的測定方法。
  13. 　前記電極配列子の前記基体は、前記分注要素を有し、前記電極配列部が該分注要素の内側に設けられ、かつ、前記端子配列部が前記分注要素の内側で前記電極配列部の上方に位置するように設けられまたは前記分注要素の外側に設けられ、
    　前記電気的接続工程中に、前記分注要素を前記分注要素支持部に支持させる工程および前記電極配列子の前記端子配列部を着脱可能に前記プラグに装着して、各端子と電気的に接続する工程を有する請求項１２に記載の目的化学物質の電気的測定方法。
  14. 　前記電極配列子支持部は、前記吸引吐出機構によって液体の吸引吐出が可能で分注チップを着脱可能に支持する分注要素支持部としての前記吸引吐出機構と連通するノズルと、ノズルの下端に設けられ、前記端子配列部を着脱可能に装着して各端子と電気的に接続されるプラグとを有し、
    　前記電気的接続工程は、前記電極配列子が収容された電極配列子収容部に対し前記電極配列子支持部である前記ノズルを相対的に移動し、該ノズルを下降することで、該ノズルの下端に設けられたプラグを前記端子配列部と着脱可能に装着して各端子と電気的に接続し、該ノズルを、分注チップを収容したチップ収容部に対し相対的に移動し、該ノズルを下降することで、電極配列子が装着されたノズルに、該電極配列子を内部に収容するように分注チップを装着することで行い、
    　前記液体接触工程は、装着された分注チップを前記容器群に対して相対的に移動し、該分注チップを前記液収容部に挿入して、前記ノズルによって液体を吸引吐出させることで、前記電極を液体と接触させる請求項１２に記載の目的化学物質の電気的測定方法。
  15. 　前記電気的接続工程は、前記電極配列子が収容された電極配列子収容部に電極配列子支持部である前記ノズルを相対的に移動し、該ノズルを下降することで該電極配列子が有する分注チップの装着用開口部に装着させるとともに、前記プラグを該電極配列子の端子配列部に着脱可能に装着することによって行い、
    　前記液体接触工程は、装着された前記電極配列子の分注チップを前記容器群に対して相対的に移動し、該分注チップの下端を前記液収容部に挿入して、液体を吸引吐出させることで、前記電極を液体と接触させる請求項１０に記載の目的化学物質の電気的測定方法。
  16. 　前記液体接触工程では、前記電極配列子支持部を振動させる工程を有する請求項１０に記載の目的化学物質の電気的測定方法。
  17. 　前記液体接触工程は、前記液収容部または前記測定用容器内に、非接液電極を用いて外部電場を印加する外部電場印加工程を有する請求項１０乃至請求項１６のいずれかに記載の目的化学物質の電気的測定方法。
  18. 　磁力機構によって前記処理用ヘッドに支持された分注要素内に磁力を及ぼしかつ除去する工程、または、前記処理用ヘッドに支持された前記分注要素または電極配列子の外側に対して近接しまたは接近可能に設けられた温度昇降体を外部からの信号によって温度を昇降させる工程をさらに有する請求項１０に記載の目的化学物質の電気的測定方法。
  19. 　液体の吸引および吐出が行われる口部が下端に設けられた分注要素を有する基体と、該分注要素の内側に設けられ目的化学物質と結合性を有する検査用物質が各々固定されまたは固定可能な1または2以上の電極が配列された電極配列部と、該各電極に対応して該各電極と電気的に接続された1または2以上の端子が配列された端子配列部とを有し、
    　該端子配列部は、前記分注要素の内側で前記電極配列部の上方に位置するように設けられまたは前記分注要素の外側に設けられた電極配列子。
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