具体实施方式

以下，参照附图对本发明的生物化学分析装置的实施例进行说明。另外，为了表示各图的朝向，在各图中附注XYZ坐标系。

实施例1

图1表示生物化学分析装置的整体结构。本发明的生物化学分析装置例示了对从样本提取的核酸进行扩增、附加标记后，实施读取核酸的碱基序列的电泳的装置。为了使核酸扩增而将与试剂混合的核酸保持为规定的温度，或者为了实施电泳而向被称为毛细管的细管供给扩增后的核酸。

装置主体101和控制用计算机125通过通信电缆连接。控制用计算机125接受来自操作者的输入，控制生物化学分析装置所具有的各功能，授受由装置主体101检测到的数据，并显示授受的数据。装置主体101具备毛细管阵列114、泵机构103、恒温槽115、搬运机122、高压电源104、光源111、光学检测器112。以下，对各部分进行说明。

毛细管阵列114是由一根或多根(例如，2～96根)毛细管102构成的更换构件，包括装载头124、检测部113、毛细管头129。在毛细管阵列114的一端具备用于向毛细管102内供给试样的装载头124，形成施加负电压的阴极端126。毛细管阵列114的另一端通过毛细管头129而将多根毛细管102捆扎成一个，利用耐压气密构造而与凝胶块106连接。在装载头124与毛细管头129之间设置有照射激光的检测部113。

毛细管102为内径数十～数百μm、外径数百μm的玻璃管。为了提高毛细管102的强度，其表面被聚酰亚胺被膜覆盖。但是，在被激光照射的检测部113及其附近，聚酰亚胺被膜被除去。在毛细管102的内部填充有用于分离试样中的DNA分子的分离介质。分离介质例如是聚丙烯酰胺类分离凝胶。

泵机构103由注射器105和用于对注射器105进行加压的机构系统构成。凝胶块106是连结注射器105、毛细管阵列114、阳极缓冲容器108、分离介质容器107的连接部。通过关闭电动阀110并压入注射器105，从而注射器105内的分离介质被注入至毛细管102内。

恒温槽115具有用于控制毛细管阵列114的温度的加热器117和风扇116，并且为了将恒温槽115内的温度保持为恒定而被隔热材料覆盖。通过控制恒温槽115内的温度，从而毛细管阵列114的大部分的温度被保持为例如60℃等恒定温度。

输送机122具备3个电动马达和线性致动器，能够在上下、左右、前后这3个轴向上移动。另外，在输送机122上的移动台123上搭载至少1个以上的容器。输送机122将移动台123上的缓冲容器118、清洗容器119、废液容器120、生物化学用盒121分别输送到毛细管102的阴极端126。电泳缓冲液进入缓冲容器118中。清洗容器119用于清洗毛细管102。毛细管102中的分离介质被排出到废液容器120。生物体试样、例如核酸和试剂进入生物化学用盒121中，在生物化学用盒121内被扩增的核酸从毛细管102的阴极端126抽取到毛细管阵列114中。关于生物化学用盒121，使用图2至图5在后面描述。

高压电源104与阳极缓冲容器108内的阳极电极109和装载头124连接，对毛细管102内的分离介质施加高电压。

光源111将作为相干光的激光作为激发光照射到检测部113。光学检测器112对检测部113内的试样所发出的荧光进行光学检测。检测出的光学数据128经由控制基板127被传送到控制用计算机125。

使用图2对生物化学用盒121进行说明。图2是生物化学用盒121的立体图。在生物化学用盒121中设置有1个或多个例如4个扩增核酸的流路，在各流路中插入毛细管102的阴极端126。另外，在图2中，用X方向表示流路的长度方向，用Y方向表示流路排列的方向，用Z方向表示阴极端126插入的方向。

使用图3对生物化学用盒121内的结构进行说明。图3是生物化学用盒121内的俯视图。在图3的生物化学用盒121内设置有样品槽301、试剂槽302、样品流路303、试剂流路304。样品槽301设置有多个、例如4个，在各样品槽301中放入有例如1μL的包含生物体试样的样品。或者，也可以在样品槽301中放入10μL的样品，从10μL分离出1μL来使用。试剂槽302有1个或多个。例如，在扩增核酸的情况下，设置5个试剂槽302，在各试剂槽302中加入用于核酸扩增的试剂，例如引物、dNTP、缓冲液、水、酶、改性剂、分子量标准品DNA等。

样品流路303与各样品槽301相连，输送含有核酸的液滴。在本实施例中，输送含有核酸的液滴的方向为X方向。在液滴的输送中使用EWOD(Electro Wetting On Dielectric)的技术的情况下，样品流路303成为用于输送液滴的具有EWOD电极300的流路。EWOD是指如下技术：在配置于作为拒水性膜的拒水膜上的液滴与设置于拒水膜之下的作为电极的EWOD电极之间施加电压，控制液滴的表面张力，从而输送液滴。

使用图4对使用EWOD的流路的一例进行说明。图4是使用了EWOD的流路的XZ截面图。使用了EWOD的流路具有上板401、上侧电极402、上侧拒水膜403、下侧拒水膜405、绝缘膜406、EWOD电极300、下板407。上板401和下板407平行地配置，在上板401的下表面设置有上侧电极402和上侧拒水膜403，在下板407的上表面设置有多个EWOD电极300和绝缘膜406、下侧拒水膜405。此外，如果在上板401以及下板407的至少一方配置有多个EWOD电极300，则能够进行液滴400的输送。

多个EWOD电极300沿着输送液滴400的方向排列。另外，EWOD电极300被例如具有数百μm厚度的绝缘膜406覆盖，以便能够对各EWOD电极300单独地施加电压。上侧拒水膜403与下侧拒水膜405之间优选被不与被输送的液滴400混合的流体404充满。另外，即使未被流体404充满，也能够输送液滴400。

在这样的使用了EWOD的流路中，当对位于液滴400附近的EWOD电极300施加数十V的电压时，被施加了电压的EWOD电极300侧的液滴400的表面张力变化而在液滴400内产生内压。产生的内压向图4中的箭头方向驱动液滴400，因此输送液滴400。即，液滴400向被施加了电压的EWOD电极300侧输送。

返回到图3的说明。试剂流路304与各试剂槽302相连，输送试剂的液滴。在本实施例中，输送试剂液滴的方向为Y方向。在试剂液滴的输送中使用EWOD的情况下，与样品流路303同样地，试剂流路304具有多个EWOD电极300。试剂流路304与样品流路303交叉，在两者的交叉点处试剂的液滴与含有核酸的液滴混合。另外，试剂流路304与样品流路303交叉的角度并不限定于图3所示的90度。

由于能够对样品流路303以及试剂流路304的EWOD电极300单独地施加电压，因此也能够同时输送2个以上的液滴。而且，液滴被输送的方向并不限定于一个方向，也可以使液滴往复。例如，也可以使液滴在样品流路303与试剂流路304的交叉点和与交叉点相邻的点之间往复，从而促进核酸与试剂的混合。

在样品流路303的中途设置有温度控制区域305。温度控制区域305是保持为规定的温度的1个以上的区域，例如是保持为60℃的区域和保持为95℃的区域。混合有核酸和试剂的液滴被输送到温度控制区域305，例如通过PCR(Polymerase Chain Reaction：聚合酶链式反应)、循环测序反应来扩增核酸。需要说明的是，也可以使液滴在保持为不同温度的区域之间、例如60℃的区域与95℃的区域之间往复。核酸被扩增后的液滴被附加标记而成为试样液滴。

在样品流路303的前端设置有液滴保持部306。液滴保持部306具有多处、例如10处进样点。各进样点包含EWOD电极300，通过控制施加于EWOD电极300的电压，能够将试样液滴输送到所希望的进样点的位置，能够将试样液滴保持在该位置。液滴保持部306的EWOD电极300的间隔优选与样品流路303、试剂流路304的EWOD电极300的间隔相同。通过设为相同的间隔，EWOD电极300的制造变得容易。

使用图5对本实施例的液滴保持部306进行说明。图5是液滴保持部306的XZ截面图。液滴保持部306具有隔板500、上板401、上侧电极402、上侧拒水膜403、下侧拒水膜405、绝缘膜406、EWOD电极300、下板407。下侧拒水膜405、绝缘膜406、EWOD电极300、下板407与图4所示的结构相同，因此省略说明。

上板401、上侧电极402、上侧拒水膜403除了具有开口501以外，与图4所示的结构相同。开口501在液滴保持部306的配置有各EWOD电极300的位置沿Z方向打开。即，液滴保持部306的EWOD电极300和开口501为相同数量。

隔板500是以覆盖上板401的上表面的方式配置的橡胶制的构件，具有供毛细管102的阴极端126插入的孔。隔板500的具有孔的部分插入至各开口501。即，一个进样点包括液滴保持部306的一个EWOD电极300、在其上开设的开口501以及插入其中的隔板500所具有的孔。

当试样液滴502被输送到所希望的进样点的位置时，在该位置插入毛细管102的阴极端126直至与试样液滴502接触为止。在图5中，例示了使阴极端126与被赋予了1的编号的试样液滴502接触的状态。在该状态下，通过对装载头124短时间施加几kV的电压，从而使试样液滴502中的核酸抽取到毛细管阵列114内。抽取到毛细管阵列114内的核酸被引导至检测部113，进行激发光的照射和荧光的检测。

关于在试样液滴502中的核酸抽取中使用的进样点，由于数kV的施加电压，绝缘膜406、EWOD电极300被破坏，不能再使用。因此，在本实施例中，设置多个进样点，并且在每次抽取核酸时改变抽取核酸所使用的进样点。即，本实施例的液滴保持部306具有多个用于保持试样液滴502的EWOD电极300，每次将试样液滴502中的核酸抽取到毛细管阵列114时使用不同的EWOD电极300。根据本实施例，利用毛细管阵列114来抽取核酸时能够多次使用EWOD。

另外，在利用毛细管阵列114来抽取核酸时，优选从末端的EWOD电极300起依次使用例如对图5的试样液滴502赋予的编号。通过按照这样的顺序使用多个EWOD电极300，能够毫无保留地使用液滴保持部306所具有的EWOD电极300。

在本实施例中，作为生物体试样的一例，对处理核酸、特别是DNA的情况进行了说明，但本发明中处理的生物体试样并不限定于此，遍及RNA、蛋白质、多糖、微生物等所有生物体物质。另外，生物体试样的抽取也可以使用毛细管102以外的构件。

实施例2

在实施例1中，对供毛细管102的阴极端126插入的开口501的间隔与液滴保持部306的EWOD电极300的间隔相同的情况进行了说明。在液滴保持部306的EWOD电极300的间隔过窄的情况下，有时在利用毛细管阵列114来抽取核酸时所使用的EWOD电极300的周围由于向装载头124的施加电压而被破坏。因此，在本实施例中，对如下结构进行说明，该结构扩大开口501的间隔，即使在抽取核酸时所使用的EWOD电极300的周围被破坏了的情况下，也能够在抽取核酸时多次使用EWOD。

使用图6对本实施例的液滴保持部306进行说明。图6与图5同样，是液滴保持部306的XZ截面图。液滴保持部306与实施例1同样地，具有隔板500、上板401、上侧电极402、上侧拒水膜403、下侧拒水膜405、绝缘膜406、EWOD电极300、下板407，在上侧拒水膜403设置有开口501。其中，本实施例的开口501以比EWOD电极300宽的间隔、例如以不会受到对装载头124的施加电压所引起的破坏的影响的间隔来设置。通过以这样的间隔设置开口501，即使在试样液滴502中的核酸抽取所使用的EWOD电极300的周围被破坏的情况下，与核酸的抽取所使用的开口501相邻的开口501之下的EWOD电极300也可以不被破坏。其结果，能够通过未被破坏的EWOD电极300上的开口501向毛细管阵列114抽取核酸。

根据本实施例，即使在试样液滴502中的核酸抽取所使用的EWOD电极300的周围被破坏了的情况下，开口501之下的EWOD电极300也不会被破坏，因此核酸的抽取能够多次使用EWOD。

实施例3

在实施例1中，对上板401、上侧电极402、上侧拒水膜403具有与进样点的数量相同数量的开口501的情况进行了说明。在本实施例中，对上板401、上侧电极402、上侧拒水膜403在全部的进样点具有共同的开口701的结构进行说明。

使用图7对本实施例的液滴保持部306进行说明。图7与图5同样，是液滴保持部306的XZ截面图。在本实施例中，在上板401、上侧电极402、上侧拒水膜403在液滴保持部306具有一个共用的开口701。以堵塞该开口701的方式配置隔板500。隔板500具有供毛细管102的阴极端126插入的开口。隔板的开口可以是与各个EWOD电极300相对的多个孔702，也可以是横跨多个EWOD电极300的狭缝703(参照图8)。通过设为共用的开口701，能够使生物化学用盒121和隔板500成为更简单的结构。

需要说明的是，本发明的生物化学分析装置并不限定于上述实施例，能够在不脱离发明主旨的范围内对构成要素进行变形而具体化。另外，也可以适当组合上述实施例所公开的多个构成要素。进而，也可以从上述实施例所示的全部构成要素中删除几个构成要素。

符号说明

101：装置主体，102：毛细管，103：泵机构，104：高压电源，105：注射器，106：凝胶块，107：分离介质容器，108：阳极缓冲容器，109：阳极电极，110：电动阀，111：光源，112：光学检测器，113：检测部，114：毛细管阵列，115：恒温槽，116：风扇，117：加热器，118：缓冲容器，119：清洗容器，120：废液容器，121：生物化学用盒，122：输送机，123：移动台，124：装载头，125：控制用计算机，126：阴极端，127：控制基板，128：光学数据，129：毛细管头，300：EWOD电极，301：样品槽，302：试剂槽，303：样品流路，304：试剂流路，305：温度控制区域，306：液滴保持部，400：液滴，401：上板，402：上侧电极，403：上侧拒水膜，404：流体，405：下侧拒水膜，406：绝缘膜，407：下板，500：隔板，501：开口，502：试样液滴，701：开口，702：孔，703：狭缝。