WO2019230566A1 - 分析システム - Google Patents

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WO2019230566A1
WO2019230566A1 PCT/JP2019/020521 JP2019020521W WO2019230566A1 WO 2019230566 A1 WO2019230566 A1 WO 2019230566A1 JP 2019020521 W JP2019020521 W JP 2019020521W WO 2019230566 A1 WO2019230566 A1 WO 2019230566A1
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WO
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cartridge
analysis system
analysis
droplet
droplets
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PCT/JP2019/020521
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Inventor
裕司 前原
浩 城井
西村　光夫
久子 元木
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キヤノン株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/08—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a stream of discrete samples flowing along a tube system, e.g. flow injection analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N37/00—Details not covered by any other group of this subclass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6844—Nucleic acid amplification reactions
    • C12Q1/686—Polymerase chain reaction [PCR]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/05—Flow-through cuvettes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence

Definitions

  • the disclosure of this specification relates to an analysis system.
  • a nucleic acid sample digital PCR (dPCR: digital Polymer Chain Reaction) method using a water-in-oil emulsion as a reaction field has been proposed as a method for analyzing analytes such as compounds and particles contained in a sample.
  • dPCR digital Polymer Chain Reaction
  • a method of forming droplets of the reaction solution in oil that is, a water-in-oil emulsion (W / O)
  • W / O water-in-oil emulsion
  • each droplet in a water-in-oil emulsion is used as a reaction field (Patent Document 1).
  • the present invention is not limited to the above-described object, and is an operational effect derived from each configuration shown in an embodiment for carrying out the invention described later, and also has an operational effect that cannot be obtained by conventional techniques. It can be positioned as one of other purposes.
  • the analysis system disclosed in this specification includes a cartridge that fills a droplet to be analyzed, a temperature adjusting unit that applies heat to the droplet, and the cartridge when observing the analysis object in the droplet.
  • An analysis stage used for concentration analysis of an analysis object in the droplet, the surface of the temperature adjustment means contacting the cartridge, and the observation stage The surface in contact with the cartridge is electrically connected to the housing through a plurality of conductive wires.
  • FIG. 2 is a plan view of the analyzer according to the first embodiment.
  • the analysis system includes an analysis apparatus and a cartridge that can be used for analyzing a sample.
  • the sample here may be the specimen itself, or the specimen that has been subjected to pretreatment and adjustment for analysis, such as purification and concentration, chemical modification and fragmentation of the analyte. Also good.
  • Examples of the analysis object include nucleic acids, peptides, proteins, enzymes, and the like, and these may coexist.
  • the analysis target may be a molecule, a microparticle, a nanoparticle, or a virus, a bacterium, a cell, or the like to which at least one of a nucleic acid, a peptide, a protein, and an enzyme is bound or attached by a covalent bond.
  • a digital PCR method As an example of an analysis method, a digital PCR method is known.
  • a sample containing a nucleic acid to be analyzed is mixed with an amplification reagent for amplifying the nucleic acid, a fluorescent reagent for detecting the nucleic acid, etc., and diluted to obtain a number of physically independent reaction fields. Divide into Each droplet contained in the emulsion may be used as a reaction field in the digital PCR method. Then, PCR is performed independently in each of a large number of reaction fields (droplets) to amplify the nucleic acid.
  • the concentration of the nucleic acid in the sample can be estimated.
  • FIG. 1 is a diagram showing the appearance of the analysis system according to this embodiment.
  • the analysis device 100 is an analysis device used for concentration analysis of an analysis object in a droplet, and an upper portion of a housing is openable as shown in FIGS. 1A and 1B.
  • the water phase injection unit 101 injects a first liquid (aqueous phase) for generating droplets.
  • the oil phase injection means 102 injects a second liquid (oil phase) that is a continuous phase for forming an emulsion.
  • the transfer means 103 transfers the cartridge 110 subjected to the PCR process onto the observation stage 105. For example, a linear actuator or the like is used.
  • the temperature adjusting unit 104 adds a thermal cycle to the cartridge 110 and amplifies the nucleic acid in the droplet held in the cartridge 110.
  • the observation stage 105 is provided with a cartridge 110 when observing the presence or absence of a nucleic acid amplification product in the droplet.
  • the illuminating unit 106 irradiates a plurality of droplets held by the cartridge 110 with light having a predetermined wavelength.
  • the observation unit 107 detects a signal emitted from each of the plurality of droplets irradiated with light.
  • the ground terminal 108 is provided in the housing and is grounded.
  • the conducting wire 109 connects each means and the ground terminal 108, and each means is grounded to a common ground.
  • the cartridge 110 holds droplets for analysis.
  • step S2000 the user opens the upper part of the analyzer 100 and installs the cartridge 110 on the temperature adjustment means 104 provided in the analyzer 100. Thereafter, when the user closes the upper portion of the analyzer 100, the position is adjusted with respect to the position where the user has installed the cartridge 110. Specifically, as shown in FIG. 3, the position is adjusted in the two axial directions of the X-axis direction and the Y-axis direction by the transfer means 103 that moves in the X-axis direction and the position adjustment means 303 that moves in the Y-axis direction.
  • the transfer means 103 and the position adjustment means 303 are controlled by a sensor 301.
  • the transfer means 103 and the position adjustment means 303 are controlled by four sensors 301. When the cartridge 110 is installed on all the four sensors 301, the adjustment is finished.
  • the positioning for installing the cartridge 110 may not be based on the control of the transfer means 302 and the position adjustment means 303 using the sensor 301. For example, it is possible to improve the reproducibility of the positioning of the user by indicating the position to be installed with a marker or the like and visualizing which position should be installed. Further, when adjustment such as the position where the user initially installed the cartridge 110 is already on the four sensors 304 is not necessary, the adjustment does not necessarily have to be performed.
  • step S2010 the second liquid (oil phase) is injected by the oil phase injection means 102 and filled in the cartridge 110.
  • the second liquid (oil phase) contains oil and a surfactant.
  • the oil phase consists of a solvent that is incompatible with the aqueous phase and separates, and typically consists of oils such as aliphatic hydrocarbons and silicone oils.
  • the oil phase injection means 102 may be a means for discharging a predetermined volume of liquid such as a syringe, a pump for pressurizing or depressurizing air in the flow path, and a combination of a pump and a valve. That is, the oil phase injection means 102 is realized by any means having a function capable of injecting oil into the cartridge 110.
  • step S2020 the first liquid (aqueous phase) is injected by the aqueous phase injection unit 103, and the cartridge 110 is filled.
  • the first liquid (aqueous phase) is composed of a reaction solution, and the reaction solution contains water, a sample, an amplification reagent, and a fluorescent reagent.
  • the configuration of the reaction solution is not limited to this.
  • the water phase injection unit 305 may be a unit that discharges a predetermined volume of liquid such as a syringe, a pump that pressurizes or depressurizes air in the flow path, and a combination of a pump and a valve. That is, the water phase injection means 103 is realized by any means having a function capable of injecting the first liquid (aqueous phase) into the cartridge 110.
  • step S2030 Droplets are generated from the first liquid (aqueous phase)
  • the driving unit drives the second liquid (oil phase) filled in the cartridge 110.
  • the first liquid (water phase) filled in step S2020 passes through the through-hole provided in the cartridge 110 to generate droplets.
  • an emulsified film is used as the through hole, and droplets are generated by various film emulsification methods.
  • the cartridge 100 when the cartridge 100 is formed of a material having low mechanical strength such as a thin layer of resin, it is desirable to drive the continuous phase by reducing the pressure with a driving unit so that the cartridge 100 is not broken or peeled off. On the other hand, if the cartridge 100 is a material having high mechanical strength, the continuous phase may be driven by applying pressure.
  • pressure leakage can be prevented by attaching a pressure stopper when using the drive means. Note that a pressure stopper is not always necessary.
  • the drive means may use the water phase injection means 103 or the oil phase injection means 102, or a new means different from these may be used. That is, various means can be used as the driving means as long as the liquid can be driven by applying pressure.
  • the method for forming the emulsion is not limited to the above.
  • a mechanical emulsification method in which an emulsion is formed by applying mechanical energy by a conventionally known emulsification method such as a stirring device or an ultrasonic crushing device.
  • a conventionally known emulsification method such as a stirring device or an ultrasonic crushing device.
  • the method using microchannel devices such as the microchannel emulsification method and the microchannel branch emulsification method, the membrane emulsification method using an emulsification film, etc. are mentioned. These methods may be used alone or in combination.
  • the mechanical emulsification method and the membrane emulsification method tend to increase the dispersion (dispersion) of the droplet diameter of the droplet as compared with the method using the microchannel device, but can form an emulsion with high throughput.
  • the membrane emulsification method is particularly desirable because the apparatus configuration of the apparatus for forming the emulsion can be simplified and an emulsion having a relatively small variation in droplet diameter can be formed.
  • a direct membrane emulsification method or a pumping emulsification method can be used as the membrane emulsification method.
  • the direct membrane emulsification method is a method of forming an emulsion in a continuous phase that is slowly flowing on the side to be extruded by extruding a dispersed phase at a constant pressure through the emulsion membrane.
  • the pumping emulsification method is a method of preparing an emulsion by sandwiching an emulsion film between a syringe that has collected a continuous phase and a syringe that has collected a dispersed phase, and by alternately extruding liquid from the two syringes and passing through the emulsion film. is there.
  • a mixture of a continuous phase and a dispersed phase may be collected in one of two syringes, and the other syringe may be empty.
  • a pumping type emulsification device in which an emulsification film is sandwiched between a pair of connectors each connectable to a syringe can be used.
  • step S2040 a PCR process is performed on the nucleic acid sample included in the droplet generated in step S2030 by the temperature adjustment unit 104.
  • the temperature adjustment unit 104 includes a Peltier element and a controller, and generates a nucleic acid amplification reaction in the droplet held in the cartridge 110.
  • a thermal cycler can be used as the temperature adjusting means 104.
  • a nucleic acid amplification reaction a PCR method or a LCR (Ligase Chain Reaction) method in which the reaction is allowed to proceed by subjecting a droplet (reaction field) to a thermal cycle can be used.
  • the SDA Strand Displacement Amplification
  • the ICAN Isothermal and Primer Amplified of Nucleic acid
  • the IDA Isothermal and Primer Amplified of Nucleic acid
  • the Mediated Isometric Amplification or the like can also be used. Note that the apparatus used as the temperature adjusting means 301 and the nucleic acid amplification method are not limited to the above.
  • step S2050 the cartridge 110 is transferred from the temperature adjusting unit 104 to the observation stage 105 by the transfer unit 103.
  • the cartridge 110 is transferred onto the observation stage 105 by transfer means 103 that is movable in the X-axis direction.
  • the transfer means 103 is controlled by a sensor 304.
  • the transfer means 103 is controlled by four sensors 304.
  • the adjustment is finished.
  • a potential difference is generated among the transfer unit 103, the temperature adjusting unit 104, and the observation stage 105, a current flows in the cartridge 110 due to the potential difference, and the droplets are united.
  • the transfer means 103, the temperature adjustment means 104, and the observation stage 105 have as little potential difference as possible. Therefore, specifically, the transfer means 103, the temperature adjustment means 104, and the observation stage 105 are connected to the ground terminal 108 using the conductive wire 109, and are connected to a common ground so as to approach the same potential.
  • the ground terminal 108 is electrically connected to the housing of the analyzer 100. That is, the transfer means 103, the temperature adjustment means 104, and the observation stage 105 are grounded through the ground terminal 108.
  • the casing of the analyzer 100 in which the ground terminal is conductive is preferably grounded externally, but it is not necessarily grounded.
  • ground terminal 108 only one ground terminal 108 is provided in the housing, and all the devices are connected to the ground terminal 108 using a conductive wire 109.
  • the number of ground terminals 108 is not limited to the above. According to the above, when the cartridge 110 is transferred from the temperature adjusting unit 104 to the observation stage 105, it is possible to reduce the possibility that the droplets coalesce due to the potential difference. As for grounding, it is desirable to bring the part in contact with the cartridge as close to the same potential as possible.
  • the conductive wire 109 is connected to the vicinity of the tip of the movable element if it is the transfer means 103, and is connected to the vicinity of the upper surface if it is the temperature adjusting means 104 and the observation stage 105, and is connected to the ground terminal. More specifically, the surface of the transfer unit 103 that contacts the cartridge 110, the surface of the temperature adjustment unit 104 that contacts the cartridge 110, and the surface of the observation stage 105 that contacts the cartridge 110 may be connected to the ground terminal 108. desirable. That is, the surface of the temperature adjusting unit 104 that contacts the cartridge and the surface of the observation stage that contacts the cartridge are electrically connected to the housing via the plurality of conductive wires 109. In addition, the location where the conducting wire 109 is connected to each means is not limited to the above.
  • step S2060 the transferred cartridge 110 is placed on the observation stage 105, and light such as fluorescence is measured. That is, the analysis object in the sample amplified in S2040 is analyzed. The fluorescence is measured by the illumination unit 106 and the observation unit 107, and the illumination unit 106 irradiates a plurality of droplets held in the droplet filling region 105 with light having a predetermined wavelength.
  • the illumination means 106 an LED light, a halogen lamp, a fluorescent lamp, or the like can be used.
  • the observation means 107 detects signals emitted from each of the plurality of droplets irradiated with light, and observes the presence / absence of amplification products in the droplets. In addition, the droplet diameter is measured.
  • a photodiode, a line sensor, an image sensor (imaging device), or the like can be used. Among them, an image sensor is preferably used because signals can be detected for a large number of droplets at once. .
  • a CCD (Charge Coupled Device) or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor can be used.
  • the observation unit 310 may be a digital camera provided with an image sensor.
  • the observation stage 105 may have a tilting mechanism in order to suppress the flow of the liquid droplets during observation.
  • step S2070 the processor (not shown) estimates the concentration in the sample from the ratio of the volume of the droplet not containing the amplification product to the total volume of the sample from the result of the observation performed in S2060.
  • the calculation of the concentration of the analysis object can be performed by employing a concentration calculation method in digital analysis that is conventionally performed.
  • a concentration calculation method in digital analysis that is conventionally performed.
  • the number x of reaction fields (positive reaction fields) in which the analysis object is detected is equal to the number of analysis objects contained in the reaction solution of the volume Vs that the observation unit 107 detects the analysis object.
  • the concentration ⁇ r of the analyte in the reaction solution can be calculated by the following formula (1).
  • the volume Vs that is the target of detection of the analysis object by the observation unit 107 can be calculated based on information regarding the size of the reaction field acquired from the observation unit 107.
  • ⁇ r x / Vs (1)
  • the concentration of the analyte is calculated by performing correction using the Poisson model. be able to.
  • the concentration of the analysis object is calculated by estimating the average number C of the analysis objects included in each reaction field before the reaction in the temperature adjusting unit 104.
  • the reaction field that the observation means 107 is a target of detection of the analysis object assuming that the average number of the analysis objects included in one reaction field is C, n analysis objects are included in one reaction field.
  • the probability that an object is included is expressed by the following equation (2) from the Poisson model equation.
  • P (n, C) (Cn ⁇ e ⁇ C) / n! ...
  • the expression (3) is used based on the ratio of reaction fields in which the analyte is not detected (the ratio of reaction fields in which no signal is detected) to the total number of reaction fields to be detected by the observation means 107. Thus, the number of analytes contained in the reaction solution to be detected is estimated.
  • the concentration ⁇ r of the analyte in the reaction solution is obtained by multiplying the average number C of the analytes by the number of reaction fields, the average volume v of the reaction fields, and the number of reaction fields. You may calculate based on the total volume of the reaction field obtained by multiplying.
  • the concentration of the analyte in the reaction solution thus obtained is converted to the concentration of the analyte in the sample or sample by using the dilution factor when the reaction solution is prepared from the sample or sample. be able to.
  • the ground terminal 108 that is electrically connected to the housing and each device are connected to a common ground using the conductive wire 109 to reduce the potential difference between the devices.
  • the conductor 109 connected to each device may be directly connected to the grounded casing without providing the ground terminal 108 in the casing. That is, the transfer unit 103, the temperature adjustment unit 104, and the observation stage 105 are grounded to the casing. According to the above, even if the device is separated from the ground terminal 108, the conductor 109 may be connected to a frame of a nearby housing. Therefore, the conductor 109 is attached to a more desirable position of each device, that is, the surface in contact with the cartridge 110. It becomes easy to connect.
  • the lead wire 109 is as thick as possible and has a shorter resistance, the resistance becomes smaller, so that the potential difference can be reduced by connecting to the frame of a nearby housing. As a result, the potential difference between the surfaces in contact with the cartridge 110 can be further reduced, and the possibility that the droplets are united due to the potential difference can be reduced.
  • one ground terminal 108 that is electrically connected to the casing is provided, and the potential difference between the devices is reduced by connecting each device using the conductive wire 109.
  • the number of the ground terminals 108 is not necessarily one, and a plurality of ground terminals 108 may be provided. Specifically, the same number of ground terminals 108 as the number of devices to be grounded are provided, and each device is connected to the ground terminal 108. That is, the surface of the transfer unit 103 that contacts the cartridge 110, the surface of the temperature adjustment unit 104 that contacts the cartridge 110, and the surface of the observation stage 105 that contacts the cartridge 110 are connected to the closest ground terminal.
  • the number of ground terminals 108 to be provided is not limited to the above, and can be realized by an arbitrary number. According to the above, since it is only necessary to connect the conductive wire 109 to the ground terminal 108 that is close to each device, it is easy to connect the conductive wire 109 to a more desirable position of each device, that is, the surface in contact with the cartridge 110. Thereby, the potential difference of the surface with which the cartridge 110 is in contact can be further reduced, and the possibility that the droplets are united due to the potential difference can be reduced.
  • the potential difference is reduced by connecting each device used for a series of processes in the PCR process to a ground terminal via a conductive wire.
  • a conductive member to the cartridge 110, the possibility that a current due to a potential difference flows to the cartridge 110 is further reduced.
  • FIG. 6 is a view showing the appearance of the cartridge 110 according to this embodiment.
  • FIG. 6A is a plan view of the cartridge 110.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view showing the AA cross section of the cartridge 110.
  • FIG. 6C is a perspective view of the cartridge 110.
  • a conductive member 111 is further provided.
  • the conductive member 111 is a continuous detachable member having no electrically isolated region as shown in FIG. 6C, and at least one of the opening and the bottom surface of the cartridge 110 so that liquid can be injected into the cartridge 110. And part of the cartridge 110 is not covered so that the droplet can be observed. Furthermore, it is formed so as to cover the upper surface of the filling portion 112 without including at least a part so that the droplet can be observed. In the state where the cartridge 110 is mounted, the cartridge 110 is in contact with each member and is grounded through the conductor 109.
  • the conductive member 111 may have a configuration in which conductive plating is applied to the surface of the cartridge 110, or may be a conductive paint or a conductive tape. Note that the conductive member 111 and each member are not necessarily physically in contact with each other, and other conductive members may be interposed therebetween. Further, the shape of the conductive member 111 is not limited to this.
  • the conducting wire 109 is also connected to the conductive member 111 and grounds the conductive member 111.
  • the conducting wire 109 may not be connected to the conductive member 111 and may be connected to the cartridge 110. That is, a portion different from the conductive member 111 may be connected to the conductive wire 109.
  • the first member 113 and the second member 114 are each provided with an opening in a direction orthogonal to the bottom surface of the cartridge 110, but are provided on the side surface and the lower surface. Also good.

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Abstract

本明細書に開示の分析システムは、分析対象となる液滴を充填するカートリッジと、前記液滴に熱を付加する温度調整手段と、前記液滴内の分析対象物を観察する際に前記カートリッジを設置する観察ステージと、筐体と、を含む前記液滴内の分析対象物の濃度分析に用いられる分析システムであって、前記温度調整手段の前記カートリッジと接する面と、前記観察ステージの前記カートリッジと接する面と、は複数の導線を介して夫々前記筐体と導通していることを特徴とする。

Description

分析システム
　本明細書の開示は、分析システムに関する。
　従来、サンプル中に含まれる化合物や粒子といった分析対象物を分析する方法として、油中水型エマルジョンを反応場とした核酸試料デジタルＰＣＲ（ｄＰＣＲ：ｄｉｇｉｔａｌ　Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ　Ｃｈａｉｎ　Ｒｅａｃｔｉｏｎ）法が提案されている。デジタルＰＣＲ法において、サンプルを含む反応液を物理的に独立した多数の反応場に分割する方法として、反応液の液滴をオイル中に形成する方法、すなわち、油中水型エマルジョン（Ｗ／Ｏエマルジョン）を形成する方法がある。この方法では、油中水型エマルジョン中の１つ１つの液滴を反応場として用いる（特許文献１）。
特表２０１２－５０３７７３号公報
　しかしながら、デジタルＰＣＲ法における加熱、観察などの各工程で用いる装置間の電位差によっては、カートリッジを所定の装置から他の装置へ移動させた後にカートリッジ内に電流が流れカートリッジ内の液滴が合一してしまうという課題があった。
　本明細書の開示は、各装置間の電位差に起因して液滴が合一する可能性を低減することを目的の一つとする。
　なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本明細書の開示の他の目的の一つとして位置付けることができる。
　本明細書に開示の分析システムは、分析対象となる液滴を充填するカートリッジと、前記液滴に熱を付加する温度調整手段と、前記液滴内の分析対象物を観察する際に前記カートリッジを設置する観察ステージと、筐体と、を含む前記液滴内の分析対象物の濃度分析に用いられる分析システムであって、前記温度調整手段の前記カートリッジと接する面と、前記観察ステージの前記カートリッジと接する面と、は複数の導線を介して夫々前記筐体と導通していることを特徴とする。
第１の実施形態に係る分析装置の外観を示す図。 第１の実施形態に係る分析装置の外観を示す図。 第１の実施形態における全体の処理手順の一例を示すフロー図。 第１の実施形態に係る分析装置の平面図。 第１の実施形態の変形例に係る分析装置の外観を示す図。 第１の実施形態の変形例に係る分析装置の外観を示す図。 第１の実施形態の変形例に係るカートリッジと導電部材の一例を示す図。 第１の実施形態の変形例に係るカートリッジと導電部材の一例を示す図。 第１の実施形態の変形例に係るカートリッジと導電部材の一例を示す図。
　以下に、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されるものではない。また、本明細書の開示は下記実施形態に限定されるものではなく、本明細書の開示の趣旨に基づき種々の変形（各実施例の有機的な組合せを含む）が可能であり、それらを本明細書の開示の範囲から除外するものではない。即ち、後述する各実施例及びその変形例を組み合わせた構成も全て本明細書に開示の実施形態に含まれるものである。
　＜実施形態１＞
　本実施形態に係る分析システムは、試料の分析に用いることができる分析装置とカートリッジとを含み構成される。ここでいう試料とは、検体そのものであってもよいし、検体に対して精製や濃縮、分析対象物の化学修飾や断片化など、分析のための前処理や調整を施したものであってもよい。分析対象物は、例えば、核酸、ペプチド、タンパク質、酵素などが挙げられ、これらが共存していてもよい。分析対象物は、核酸、ペプチド、タンパク質、酵素の少なくともいずれかが共有結合等で結合または付着した分子、マイクロ粒子、ナノ粒子、さらにはウイルス、細菌、細胞などであってもよい。分析方法の一例としては、デジタルＰＣＲ法が知られている。デジタルＰＣＲ法では、分析の対象とする核酸を含む試料を、核酸を増幅するための増幅試薬、核酸を検出するための蛍光試薬などと混合して希釈し、物理的に独立した多数の反応場に分割する。エマルジョンに含まれるそれぞれの液滴はデジタルＰＣＲ法において反応場として用いられることがある。そして、多数の反応場（液滴）のそれぞれにおいて独立にＰＣＲが行われ、核酸が増幅される。増幅後に蛍光試薬により核酸を検出し、当該蛍光試薬のシグナルが検出された反応場の数（陽性反応場数）と、増幅後にシグナルが検出されなかった反応場の数（陰性反応場数）とに基づいて、試料中の核酸の濃度を推定することができる。
　以下、図１、図２を用いて本実施形態に係る分析システムを用いたデジタルＰＣＲの一連の処理を説明する。
　図１は本実施形態に係る分析システムの外観を示す図である。
　分析装置１００は、液滴内の分析対象物の濃度分析に用いる分析装置であり、図１Ａ、１Ｂに示すように筐体の上部が開閉式になっている。水相注入手段１０１は、液滴を生成するための第１の液体（水相）を注入する。油相注入手段１０２はエマルジョンを形成するための連続相となる第２の液体（油相）を注入する。移送手段１０３は、ＰＣＲ処理を施したカートリッジ１１０を観察ステージ１０５上に移送する。例えば、リニアアクチュエーター等が用いられる。温度調整手段１０４は、カートリッジ１１０にサーマルサイクルを付加し、カートリッジ１１０内に保持された液滴内の核酸を増幅させる。観察ステージ１０５には、液滴内の核酸増幅産物の有無を観察する際にカートリッジ１１０が設置される。照明手段１０６は、所定の波長の光をカートリッジ１１０に保持された複数の液滴に照射する。観察手段１０７は、光が照射された複数の液滴のそれぞれから発せられたシグナルを検出する。アース端子１０８は筐体中に設けられており接地している。導線１０９は各手段とアース端子１０８を繋いでおり、各手段を共通のグランドに接地させている。カートリッジ１１０は、分析のための液滴を保持する。
　次に図２のフローチャートを用いて本実施形態における全体の処理を説明する。
　（Ｓ２０００）（カートリッジを温度調整手段上に設置する）
　ステップＳ２０００において、ユーザは分析装置１００の上部を開け、分析装置１００内に備えられた温度調整手段１０４上にカートリッジ１１０を設置する。その後、ユーザが分析装置１００の上部を閉じると、ユーザがカートリッジ１１０を設置した位置に対して位置の調整が行われる。具体的には、図３に示すようにＸ軸方向に可動する移送手段１０３とＹ軸方向に可動する位置調整手段３０３によりＸ軸方向とＹ軸方向の二軸方向に位置が調整される。そしてこの移送手段１０３及び位置調整手段３０３はセンサ３０１で制御されており、例えば４点のセンサ３０１で制御され、この４点全てのセンサ３０１上にカートリッジ１１０が設置されたら調整を終了する。
　なお、カートリッジ１１０を設置する位置決めはセンサ３０１を用いた移送手段３０２および位置調整手段３０３の制御によらなくてもよい。例えばマーカーなどで設置する位置を示し、どの位置に設置すればよいかを可視化することでユーザの位置決めの再現性を向上させるようなものでもよい。さらに、当初ユーザがカートリッジ１１０を設置した位置が既に４点のセンサ３０４上にあるなどの調整が不要である場合には、調整は必ずしも行われなくてもよい。
　（Ｓ２０１０）（第２の液体（油相）を注入する）
　ステップＳ２０１０において、油相注入手段１０２によって第２の液体（油相）が注入されカートリッジ１１０に充填される。第２の液体（油相）は、油と界面活性剤とを含む。油相は水相と相溶せず分離する溶剤から成り、典型的には脂肪族炭化水素やシリコーンオイル等のオイルから成る。
　また、油相注入手段１０２には、シリンジ等の所定の容量の液体を吐出する手段や、流路内の空気を加圧または減圧するポンプやポンプとバルブの組み合わせなどを用いることができる。すなわち、油相注入手段１０２は、カートリッジ１１０内に油を注入できる機能を有する任意の手段により実現される。
　（Ｓ２０２０）（第１の液体（水相）を注入する）
　ステップＳ２０２０において、水相注入手段１０３によって第１の液体（水相）が注入され、カートリッジ１１０に充填される。第１の液体（水相）は反応液で構成され、反応液は水と試料と増幅試薬と蛍光試薬とを含有する。なお、反応液の構成はこれに限定されない。また、水相注入手段３０５には、シリンジ等の所定の容量の液体を吐出する手段や、流路内の空気を加圧または減圧するポンプやポンプとバルブの組み合わせなどを用いることができる。すなわち、水相注入手段１０３は、カートリッジ１１０内に第１の液体（水相）を注入できる機能を有する任意の手段により実現される。
　（Ｓ２０３０）（第１の液体（水相）から液滴を生成する）
　ステップＳ２０３０において、駆動手段はカートリッジ１１０内に充填された第２の液体（油相）を駆動する。そして、第２の液体（油相）の駆動に伴い、ステップＳ２０２０において充填された第１の液体（水相）がカートリッジ１１０に備えられた貫通孔を透過し液滴が生成される。貫通孔には例えば乳化膜が用いられ、種々の膜乳化法により液滴が生成される。
　なお、カートリッジ１００が樹脂の薄い層などの機械強度の低い素材で形成されている場合は、破壊や剥離が生じないように駆動手段により減圧することで連続相を駆動させることが望ましい。一方、カートリッジ１００が機械強度の高い素材であれば加圧して連続相を駆動させてもよい。
　また、駆動手段を用いる際に耐圧栓をつけることで圧力の抜け漏れを防ぐことができる。なお、耐圧栓は必ずしも必要ではない。
　なお、駆動手段は水相注入手段１０３もしくは油相注入手段１０２を用いてもよいし、これらとは異なる手段を新たに用いてもよい。すなわち、駆動手段は圧力を加えることで液体の駆動が可能な手段であれば種々の手段を用いることができる。
　さらに、エマルジョンの形成方法も上記に限定されない。
　例えば、従来公知の乳化方法である撹拌装置や超音波破砕装置などにより機械的エネルギーを付与することでエマルジョンを形成する機械乳化法が挙げられる。また、マイクロ流路乳化法やマイクロ流路分岐乳化法などのマイクロ流路デバイスを用いた方法、乳化膜を用いる膜乳化法などが挙げられる。これらの方法は、単独で用いてもよいし、複数を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも機械的乳化法や膜乳化法は、マイクロ流路デバイスを用いた方法に比べて液滴の液滴径のばらつき（分散）が大きくなる傾向にあるものの、スループット良くエマルジョンを形成できる。
　また、エマルジョンを形成する装置の装置構成を単純にできること、液滴の液滴径のばらつきが比較的低いエマルジョンを形成できることなどから、膜乳化法が特に望ましい。膜乳化法としては、直接膜乳化法やポンピング乳化法などを用いることができる。直接膜乳化法とは、乳化膜を介して分散相を一定圧力で押し出すことにより、押し出される側をゆっくり流れている連続相中に、エマルジョンを形成する方法である。ポンピング乳化法とは、連続相を採取したシリンジと分散相を採取したシリンジとで乳化膜を挟み、２つのシリンジから液体を交互に押し出して乳化膜を通過させることによって、エマルジョンを調製する方法である。
　なお、ポンピング乳化法においては、２つのシリンジの一方に連続相と分散相の混合物を採取しておき、もう一方のシリンジは空にしておいてもよい。ポンピング乳化法においては、それぞれシリンジと接続可能な一対のコネクターの間に乳化膜を挟み込んだポンピング式の乳化デバイスを用いることができる。
　（Ｓ２０４０）（カートリッジに熱サイクルを付加する）
　ステップＳ２０４０において、温度調整手段１０４によりステップＳ２０３０で生成された液滴に含まれる核酸試料に対するＰＣＲ処理が行われる。具体的には、温度調整手段１０４は、ペルチェ素子とコントローラを含み、カートリッジ１１０に保持された液滴内で核酸増幅反応を発生させている。温度調整手段１０４には、例えばサーマルサイクラーを用いることができる。核酸の増幅反応としては、液滴（反応場）をサーマルサイクルに供することで反応を進行させるＰＣＲ法やＬＣＲ（Ｌｉｇａｓｅ　Ｃｈａｉｎ　Ｒｅａｃｔｉｏｎ）法を用いることができる。また、液滴（反応場）をサーマルサイクルに供さずに温度調整することで反応を進行させるＳＤＡ（Ｓｔｒａｎｄ　Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法、ＩＣＡＮ（Ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ　ａｎｄＣｈｉｍｅｒｉｃ　ｐｒｉｍｅｒ－ｉｎｉｔｉａｔｅｄ　Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆ　Ｎｕｃｌｅｉｃ　ａｃｉｄｓ）法、ＬＡＭＰ（Ｌｏｏｐ－Ｍｅｄｉａｔｅｄ　Ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ　Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法なども用いることができる。なお、温度調整手段３０１として用いられる装置や核酸増幅の方法は上記に限定されない。
　（Ｓ２０５０）（カートリッジを観察ステージ上に移送する）
　ステップＳ２０５０において、カートリッジ１１０を、移送手段１０３により温度調整手段１０４上から観察ステージ１０５上に移送させる。具体的には、図３に示すようにＸ軸方向に可動する移送手段１０３によりカートリッジ１１０を、観察ステージ１０５上に移送させる。そしてこの移送手段１０３はセンサ３０４で制御されており、例えば４点のセンサ３０４で制御され、この４点全てのセンサ３０４上にカートリッジ１１０が設置されたら調整を終了する。なお、このとき移送手段１０３と温度調整手段１０４と観察ステージ１０５との間で電位差が生じていると、この電位差の影響によりカートリッジ１１０内に電流が流れ液滴が合一してしまう。そのため、移送手段１０３と温度調整手段１０４と観察ステージ１０５とは電位差が極力ないことが望ましい。そのため、具体的には、移送手段１０３と温度調整手段１０４と観察ステージ１０５とを導線１０９を用いてアース端子１０８と繋ぎ、共通のグランドに接続することで同電位に近づける。アース端子１０８は分析装置１００の筐体と導通している。すなわち、移送手段１０３と温度調整手段１０４と観察ステージ１０５とはアース端子１０８を介して筐体接地している。なお、アース端子が導通している分析装置１００の筐体は外部で接地されていることが望ましいが必ずしも接地していなくてもよい。本実施形態において、アース端子１０８は、筐体に１つだけ備え各装置は導線１０９を用いて全てアース端子１０８に接続されている。しかし、アース端子１０８の数は上記に限定されない。上記によれば、カートリッジ１１０を温度調整手段１０４上から観察ステージ１０５上に移送する際に、電位差に起因して液滴が合一する可能性を低減することができる。なお、接地に関しては、カートリッジに接触する部位をできるだけ同電位に近づけることが望ましい。そのため、導線１０９は移送手段１０３であれば、可動子の先端付近、温度調整手段１０４、観察ステージ１０５であれば上面付近と接続し、アース端子１０８と繋ぐことが望ましい。より具体的には、移送手段１０３の可動子のカートリッジ１１０と接する面、温度調整手段１０４のカートリッジ１１０と接する面及び観察ステージ１０５のカートリッジ１１０と接する面とがアース端子１０８と接続されることが望ましい。すなわち、温度調整手段１０４のカートリッジと接する面と、観察ステージの前記カートリッジと接する面と、は複数の導線１０９を介して筐体と導通している。なお、導線１０９が各手段と接続される箇所は上記に限定されない。
　（Ｓ２０６０）（液滴内の核酸増幅産物有無を観察する）
　ステップＳ２０６０において、移送されたカートリッジ１１０は観察ステージ１０５に載置され蛍光などの光が計測される。すなわち、Ｓ２０４０において増幅された試料中の分析対象物の分析が行われる。蛍光は照明手段１０６と観察手段１０７とで計測され、照明手段１０６は、所定の波長の光を液滴充填領域１０５に保持された複数の液滴に照射する。照明手段１０６としては、ＬＥＤライト、ハロゲンランプおよび蛍光灯などを用いることができる。観察手段１０７は、光が照射された複数の液滴のそれぞれから発せられたシグナルを検出し、液滴内増幅産物の有無を観察する。また、液滴径の測定を行う。観察手段３１０としては、フォトダイオードやラインセンサ、イメージセンサ（撮像素子）等を用いることができ、中でも、多数の液滴について一括してシグナルの検出ができる点で、イメージセンサを用いることが好ましい。イメージセンサとしては、ＣＣＤ（電荷結合素子）、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）イメージセンサを用いることができる。観察手段３１０は、イメージセンサを備えたデジタルカメラであってもよい。
　なお、本ステップＳ２０６０において、観察時に液滴の流動を抑制するために観察ステージ１０５は傾動する機構を有していてもよい。
　（Ｓ２０７０）（核酸増幅前の試料の核酸濃度を推定する）
　ステップＳ２０７０において、Ｓ２０６０で行われた観察の結果から試料の全体積に対する増幅産物を含まない液滴の体積の割合からプロセッサ（不図示）が試料内の濃度推定を行う。
　（分析対象物の濃度の計算）
　分析対象物の濃度の計算は、従来行われているデジタル分析における濃度計算方法を採用して実施することができる。温度調整手段１０４における反応の前に、それぞれの反応場が含む分析対象物が１個または０個のいずれかであるとみなせる場合について説明する。この場合は、分析対象物が検出された反応場（陽性反応場）の数ｘを、観察手段１０７が分析対象物の検出の対象とした体積Ｖｓの反応液中に含まれていた分析対象物の数とみなすことができる。よって、下記式（１）により、反応液中の分析対象物の濃度λｒを計算することができる。なお、観察手段１０７が分析対象物の検出の対象とした体積Ｖｓは、観察手段１０７から取得される反応場のサイズに関する情報に基づいて算出することができる。
λｒ＝ｘ／Ｖｓ・・・式（１）
　また、例えば、温度調整手段１０４における反応の前に、１つの反応場に複数個の分析対象物が入り得るとみなせる場合は、ポアソンモデルによる補正を行うことで、分析対象物の濃度を計算することができる。この場合は、温度調整手段１０４における反応の前にそれぞれの反応場に含まれていた分析対象物の平均個数Ｃを推定することにより、分析対象物の濃度算出を行う。具体的には、観察手段１０７が分析対象物の検出の対象とした反応場について、１つの反応場に含まれる分析対象物の平均個数をＣとすると、１つの反応場にｎ個の分析対象物が含まれる確率は、ポアソンモデルの式から、下記式（２）のように表される。
Ｐ（ｎ，Ｃ）＝（Ｃｎ－ｅ－Ｃ）／ｎ！　・・・式（２）
　ここで、１つの反応場が分析対象物を１つも含まない確率は、式（２）においてｎ＝０として、下記式（３）で表される。
Ｐ（０，Ｃ）＝ｅ－Ｃ　・・・式（３）
　温度調整手段１０４における反応の前に１つの反応場中に少なくとも１つの分析対象物が含まれていれば、その反応場からはシグナルを検出することができるが、反応の前にその反応場に含まれていた分析対象物の数の情報までは分からない。そこで、観察手段１０７が検出対象とした反応場の総数に対する、分析対象物が検出されなかった反応場の割合（シグナルが検出されなかった反応場の割合）に基づいて、式（３）を用いて、検出対象とした反応液中に含まれていた分析対象物の個数を推定する。
　具体的には、シグナルが検出された反応場の個数またはシグナルが検出されなかった反応場の個数と、検出対象とした反応場の総数とから、シグナルが検出されなかった反応場の割合Ｆ０を算出する。そして、下記式（４）から、検出対象とした反応場に、温度調整手段１０４における反応の前に１つの反応場に含まれていた分析対象物の平均個数Ｃを推定する。
Ｃ＝－ｌｎ（Ｆ０）　・・・式（４）
　ここで、観察手段１０７が分析対象物の検出対象とした反応場の平均体積をｖとすると、下記式（５）により、反応液中の分析対象物の濃度λｒを計算することができる。なお、観察手段１０７が分析対象物の検出の対象とした平均体積ｖは、観察手段１０７から取得される反応場のサイズに関する情報に基づいて算出することができる。
λｒ＝Ｃ／ｖ　・・・式（５）
　なお、反応液中の分析対象物の濃度λｒは、分析対象物の平均個数Ｃと反応場の数を乗じて得られる分析対象物の総数と、反応場の平均体積ｖと反応場の数を乗じて得られる反応場の総体積と、に基づいて算出してもよい。
　このようにして得られた、反応液中の分析対象物の濃度は、検体またはサンプルから反応液を調整した際の希釈倍率を用いることによって、検体またはサンプル中の分析対象物の濃度に換算することができる。
　上記の処理によれば、各装置間の電位差を低減することにより、電位差に起因して液滴が合一する可能性を低減させることができる。
　（変形例１－１）
　本実施形態では、筐体と導通しているアース端子１０８と各装置とを導線１０９を用いて共通のグランドに接続することにより各装置間の電位差を低減した。しかし、図４に示すように筐体内にアース端子１０８を設けずに、各装置に繋げられた導線１０９を接地された筐体に直接接続してもよい。すなわち、移送手段１０３と温度調整手段１０４と観察ステージ１０５とを筐体接地する。上記によれば、アース端子１０８から離れた装置であっても、近くの筐体のフレームに導線１０９を接続すればよいため、各装置のより望ましい位置、すなわちカートリッジ１１０と接する面に導線１０９を繋げることが容易となる。また、導線１０９は可能な限り太く、かつ短い方が抵抗が小さくなるため近くの筐体のフレームに接続することにより電位差を低減できる。これにより、カートリッジ１１０が接する面の電位差をさらに低減し、電位差に起因して液滴が合一する可能性を低減させることができる。
　（変形例１－２）
　本実施形態では、筐体と導通している１つのアース端子１０８を設け、各装置と導線１０９を用いて接続することにより各装置間の電位差を低減した。しかし、図５に示すようにアース端子１０８は必ずしも１つである必要はなく、複数備えていてもよい。具体的には、接地したい装置の数と同数のアース端子１０８を設け、各装置をそれぞれアース端子１０８と接続する。すなわち、移送手段１０３のカートリッジ１１０と接する面と温度調整手段１０４のカートリッジ１１０と接する面と、観察ステージ１０５のカートリッジ１１０と接する面と、をそれぞれ最も近接する前記アース端子と接続する。なお、設けるアース端子１０８の数は上記に限定されず、任意の数により実現される。上記によれば、各装置を近接するアース端子１０８に導線１０９を接続すればよいため、各装置のより望ましい位置、すなわちカートリッジ１１０と接する面に導線１０９を繋げることが容易となる。これにより、カートリッジ１１０が接する面の電位差をさらに低減し、電位差に起因して液滴が合一する可能性を低減させることができる。
　（変形例１－３）
　本実施形態では、ＰＣＲ工程の一連の処理に用いられる各装置を導線を介してアース端子に接続することにより電位差を低減した。本変形例では、それに加え、カートリッジ１１０に導電部材を装着することにより、さらに電位差に起因する電流がカートリッジ１１０に流れる可能性を低減する。
　図６は本実施形態に係るカートリッジ１１０の外観を示す図である。
　図６Ａはカートリッジ１１０の平面図である。図６Ｂはカートリッジ１１０のＡ－Ａ断面を示す断面図である。図６Ｃはカートリッジ１１０の斜視図である。
　以下、図６を用いてカートリッジ１１０の構成を説明する。
　実施形態１に開示のカートリッジ１１０と比較し、導電部材１１１をさらに備える。導電部材１１１は、図６Ｃに示すように電気的に孤立した領域のないひと続きの着脱可能な部材であり、カートリッジ１１０に液体を注入可能なように開口部と、カートリッジ１１０の底面の少なくとも一部とを覆い、かつ液滴を観察可能なようにカートリッジ１１０の一部を覆わないように形成されている。さらに、充填部１１２の上面を、液滴を観察可能なように少なくとも一部を含まずに覆うように形成されている。カートリッジ１１０に装着されている状態では、各部材と接しており導線１０９を介してカートリッジ１１０を接地している。導電部材１１１は、カートリッジ１１０の表面に導電性メッキを施すような構成であってもよいし、導電性塗料や導電性テープなどを用いてもよい。なお、導電部材１１１と各部材とは物理的に必ずしも接している必要はなく、他の導電性の部材が間に入っていてもよい。また、導電部材１１１の形状はこれに限定されない。
　導線１０９は、導電部材１１１とも接続され、導電部材１１１を接地する。なお、導線１０９は導電部材１１１に接続されていなくてもよく、カートリッジ１１０に接続されていてもよい。すなわち、導電部材１１１とは異なる部分が導線１０９と接続されていてもよい。本実施例に係るカートリッジ１１０において、第１の部材１１３と第２の部材１１４はそれぞれカートリッジ１１０の底面に直交する方向に開口を有するように備えられているが、側面や下面に備えられていてもよい。
　上記によれば、カートリッジ１１０と駆動手段との間で生じる電位差に起因する静電気が充填部１１２に充填された液滴へと流れるのを防ぐことができるため、液滴が合一してしまう可能性をさらに低減することができる。
　本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。
　本願は、２０１８年５月３１日提出の日本国特許出願特願２０１８－１０５４７８と２０１８年６月２９日提出の日本国特許出願特願２０１８－１２５１８６を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。

Claims (15)

  1. 　分析対象となる液滴を充填するカートリッジと、
    　前記液滴に熱を付加する温度調整手段と、
    　前記液滴内の分析対象物を観察する際に前記カートリッジを設置する観察ステージと、
    　筐体と、
    　を含む前記液滴内の分析対象物の濃度分析に用いられる分析システムであって、
    　前記温度調整手段の前記カートリッジと接する面と、
    　前記観察ステージの前記カートリッジと接する面と、
    　は複数の導線を介して夫々前記筐体と導通していることを特徴とする分析システム。
  2. 　前記筐体と導通するアース端子をさらに備え、
    　複数の前記導線は前記アース端子に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の分析システム。
  3. 　複数の前記導線は共通の前記アース端子に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の分析システム。
  4. 　前記アース端子を複数備え、
    　複数の前記導線は複数の前記アース端子のうち、それぞれ異なるアース端子に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の分析システム。
  5. 　前記導線は、前記温度調整手段の前記カートリッジと接する面と、前記観察ステージの前記カートリッジと接する面と、をそれぞれ最も近接する前記アース端子と接続することを特徴とする請求項４に記載の分析システム。
  6. 　前記導線は前記筐体に直接接続されていることを特徴とする請求項１に記載の分析システム。
  7. 　液滴が充填されたカートリッジを移送する移送手段をさらに備え、
    　前記移送手段の前記カートリッジと接する面は導線を介して前記筐体と導通していることを特徴とする請求項１に記載の分析システム。
  8. 　前記筐体は接地されていることを特徴とする請求項１に記載の分析システム。
  9. 　前記液滴は、水と前記分析対象物とを含むことを特徴とする請求項１に記載の分析システム。
  10. 　前記分析対象物は、核酸を含むことを特徴とする請求項９に記載の分析システム。
  11. 　前記カートリッジに装着する導電部材をさらに備え、前記導電部材は、前記カートリッジに液体を注入可能なように開口部と、前記カートリッジの底面の少なくとも一部とを覆い、かつ前記液滴を観察可能なように前記カートリッジの一部を覆わないことを特徴とする請求項１に記載の分析システム。
  12. 　前記導電部材は、接地していることを特徴とする請求項１１に記載の分析システム。
  13. 　前記導電部材は、電気的に孤立した領域をもたない１つの部材であることを特徴とする請求項１１に記載の分析システム。
  14. 　前記導電部材は、前記カートリッジにおける
    　前記カートリッジに液体を注入する注入手段が前記カートリッジと接する面と、
    　前記液滴に熱を付加する温度調整手段が前記カートリッジと接する面と、
    　前記カートリッジを移送する移送手段が前記カートリッジと接する面と、
    　を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の分析システム。
  15. 　前記導電部材は、前記液滴が充填される前記カートリッジの充填部の上面を、前記液滴を観察可能なように少なくとも一部を含まずに覆うように形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の分析システム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007147416A (ja) * 2005-11-28 2007-06-14 Hitachi Ltd 小型遺伝子解析装置
JP2015534808A (ja) * 2012-10-24 2015-12-07 ジェンマーク ダイアグノスティクス， インコーポレイテッド 一体型多重標的分析
US20180001286A1 (en) * 2016-06-29 2018-01-04 Digital Biosystems High Resolution Temperature Profile Creation in a Digital Microfluidic Device
WO2018008083A1 (ja) * 2016-07-05 2018-01-11 株式会社日立製作所 Ｄｎａ検出方法およびそのための装置
CN107754723A (zh) * 2017-10-26 2018-03-06 肇庆市华师大光电产业研究院 一种可用于高通量数字微滴pcr的氟碳表面活性剂及其制备方法和应用
CN108034703A (zh) * 2017-11-27 2018-05-15 复旦大学 基于ewod驱动和恒温源的数字pcr系统
WO2019131601A1 (ja) * 2017-12-27 2019-07-04 キヤノン株式会社 油性組成物、試料の分析方法及び液滴生成装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007147416A (ja) * 2005-11-28 2007-06-14 Hitachi Ltd 小型遺伝子解析装置
JP2015534808A (ja) * 2012-10-24 2015-12-07 ジェンマーク ダイアグノスティクス， インコーポレイテッド 一体型多重標的分析
US20180001286A1 (en) * 2016-06-29 2018-01-04 Digital Biosystems High Resolution Temperature Profile Creation in a Digital Microfluidic Device
WO2018008083A1 (ja) * 2016-07-05 2018-01-11 株式会社日立製作所 Ｄｎａ検出方法およびそのための装置
CN107754723A (zh) * 2017-10-26 2018-03-06 肇庆市华师大光电产业研究院 一种可用于高通量数字微滴pcr的氟碳表面活性剂及其制备方法和应用
CN108034703A (zh) * 2017-11-27 2018-05-15 复旦大学 基于ewod驱动和恒温源的数字pcr系统
WO2019131601A1 (ja) * 2017-12-27 2019-07-04 キヤノン株式会社 油性組成物、試料の分析方法及び液滴生成装置

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