温調方法
【課題】マイクロ流路の温調方法において、電気泳動させる流路の切換え時における試料流体の温度変動を抑制する。
【解決手段】電位差を付与して電気泳動させる流路を切り換え可能なマイクロ流路１１０中の試料流体Ｈを温調する際に、電気泳動させる流路の切換え前後の上記流路中の試料流体Ｈの発熱の違いによって生じる試料流体Ｈの温度変動を予め予測し、この予測した温度変動を相殺するように、上記流路切換え時に上記温調における制御特性の変更を行う。
【解決手段】電位差を付与して電気泳動させる流路を切り換え可能なマイクロ流路１１０中の試料流体Ｈを温調する際に、電気泳動させる流路の切換え前後の上記流路中の試料流体Ｈの発熱の違いによって生じる試料流体Ｈの温度変動を予め予測し、この予測した温度変動を相殺するように、上記流路切換え時に上記温調における制御特性の変更を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気泳動チップのマイクロ流路内の試料流体を温調する温調方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、１方向に延びるキャピラリー（毛細管）に試料流体を収容しこのキャピラリーの両端に電位差を付与して試料流体を電気泳動させ上記試料流体を分析する手法が知られている。上記キャピラリー中の試料流体に電位差を与えて電気泳動させるときには、電流が流れた試料流体からジュール熱が発生しこの試料流体の温度が上昇する。このように、試料流体の温度が変動すると試料流体の粘度等が変化しこの試料流体の電気泳動の状態も変化してしまい、上記電気泳動による正確な分析ができないことがある。そのため、電気泳動による正確な分析が行えるように、試料流体を電気泳動させるときにキャピラリー中に収容された試料流体を所定温度に温調しながら電気泳動させる手法も知られている（特許文献１）。
【０００３】
また、２次元状に分岐された微細流路（以後、マイクロ流路あるいは単に流路ともいう）を基板上に形成してなる電気泳動チップを用い、上記分岐されたマイクロ流路に導入した試料流体に電位差を付与し電気泳動させてこの試料流体を分析する手法も知られている。
【０００４】
このような電気泳動チップを用いた分析では、例えば試料流体が導入された互に異なる流路に互に異なる電位差を付与して条件の異なる２種類以上の電気泳動を１つの電気泳動チップ内で実施することができる。
【０００５】
より具体的には、例えば、分岐されたマイクロ流路を有する電気泳動チップ中の第１のマイクロ流路の両端に３０００Ｖを印加して、この流路内に収容された試料流体中の特定成分を電気泳動させ上記第１のマイクロ流路中の一部の領域へ濃縮させる。その後、上記第１のマイクロ流路への電位差の付与を停止し、この第１のマイクロ流路とは異なる第２のマイクロ流路の両端に１５００Ｖを印加して上記濃縮された特定成分を上記第２のマイクロ流路中に分散させるように電気泳動させ、上記第２のマイクロ流路中における特定成分の分散状態を測定して上記試料流体を分析する手法等が知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２００９０号公報
【特許文献２】米国特許公開ＵＳ２００５／０１２１３２４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記１方向に延びるキャピラリーと同様に、２次元状に分岐されたマイクロ流路を有する電気泳動チップにおいても、電気泳動チップ中の試料流体を所定温度に温調した電気泳動によって試料流体をより正確に分析したいという要請がある。
【０００８】
しかしながら、上記のように３０００Ｖを印加した第１のマイクロ流路の試料流体からの発熱量と、１５００Ｖを印加した第２のマイクロ流路の試料流体からの発熱量とが違うため、上記電気泳動チップ中の試料流体を所定温度に正確に温調できないことがある。
【０００９】
すなわち、例えば、電気泳動チップ中の試料流体を２０℃±０．５℃の範囲に保持しようとしたときに、上記電位差を与えた第１のマイクロ流路の試料流体の発熱による温度上昇を相殺するように温調の制御特性を設定したとする。そのようにすると、第１のマイクロ流路で試料流体を電気泳動させるときにはこの試料流体の温度を所定温度範囲内とすることができるが、電位差を与える流路を第２のマイクロ流路に切り換えると上記温調の制御特性では試料流体の発熱による温度上昇の相殺が不十分となり、この試料流体の温度が上記所定温度範囲を超えて変動することがある。
【００１０】
なお、電気泳動させる流路の切換え前後において各流路に与える電位差が一定であっても、電位差を与える各流路の電気抵抗が違うときには上記所定温度範囲を超えた温度変動が生じることがある。
【００１１】
なお、上記試料流体の電気泳動に使用するマイクロ流路やこのマイクロ流路に与える電位差は試料流体の分析内容に応じて定められるため、上記電気泳動に使用するマイクロ流路やそこに付与する電位差を調節して上記試料流体からの発熱量の変動を抑えることはできない。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電気泳動させる試料流体の温度変動を抑制することができる温調方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の温調方法は、電位差を付与して電気泳動させる流路を切り換え可能なマイクロ流路が形成された電気泳動チップ中の流路内の試料流体を温調する温調方法であって、流路の切換え前後の流路中の試料流体の発熱の違いによって生じる流路中の試料流体の温度変動を予め予測し、予測した温度変動を相殺するように、温調における制御特性の変更を流路切換え時に行うことを特徴とするものである。
【００１４】
前記試料流体の温調は、ペルチェ素子を用いて行うことができる。
【００１５】
前記電気泳動させる流路に付与する電位差、流路の電気抵抗あるいは流路の長さや断面積は、流路の切換え前後において互に異なるものとしてもよい。
【００１６】
前記温調における制御特性の変更は、流路を切り換える前、または流路を切り換える後とすることができる。
【００１７】
なお、「温調における制御特性の変更を流路切換え時に行う」とは、流路を切換えるタイミングと温調制御特性を変更するタイミングとを完全に一致させる場合に限らず、前記温度変動の相殺に支障のない範囲において、流路を切換えるタイミングに対して温調制御特性を変更するタイミングを前後にずらすようにしてもよい。すなわち、温度変動の相殺に支障のない範囲において、流路を切換える前に温調制御特性を変更してもよいし、あるいは流路を切換えた後に温調制御特性を変更してもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の温調方法によれば、流路切換え前後の試料流体の発熱の違いによって生じるこの試料流体の温度変動を予め予測し、その予測した温度変動を相殺するように、上記流路切換え時に温調の制御特性を変更するようにしたので、電気泳動させる試料流体の温度変動を抑制することができる。
【００１９】
すなわち、流路切換え時に生じる電気泳動させる試料流体の温度変動が相殺されるように、流路切換え前の電位差の付与による試料流体の発熱を加味した温調の制御特性を、電位差を付与して流路を切換えた後の試料流体の発熱を加味した温調の制御特性に変更することができるので、従来のように、流路切換え前後で温調の制御特性を変更しない場合に比して電気泳動させる試料流体の温度変動を抑制することができる。これにより、電気泳動させる試料流体の物性の変化、例えば粘性等の変化を抑制することができるので、この試料流体の電気泳動を、予め定められた所定条件により近い条件下で実施することができ、上記電気泳動による試料流体の分析品質をより高めることができる。
【００２０】
また、試料流体の温調をペルチェ素子を用いて行うようにすれば、より確実に試料流体の温度変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の温調方法を適用して電気泳動チップを温調する電気泳動分析装置を示す概念図
【図２】電気泳動チップを示す平面図
【図３】図３Ａは電気泳動させて試料流体中の特定成分を凝縮させる様子を示す図、図３Ｂは流路を切り換えた電気泳動により特定成分を分散させる様子を示す図
【図４】本発明の温調方法を採用して電気泳動用流路を切り換えたときの試料流体の温度変化を示す図
【図５】従来の温調方法を採用して電気泳動用流路を切り換えたときの試料流体の温度を示す図
【図６】それぞれが互に独立した２セットのマイクロ流路が形成された電気泳動チップを示す図
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の温調方法について、図面を用いて説明する。図１は本発明の温調方法を適用して電気泳動チップを温調する装置の一例である電気泳動分析装置を示す概念図、図２は電気泳動させる流路を切り換え可能なマイクロ流路が形成された電気泳動チップを示す平面図、図３は電位差を付与して電気泳動させる流路を切り換える様子を示す平面図であり、図３Ａは所定の流路を電気泳動させて試料流体中の特定成分を凝縮させる様子を示す図、図３Ｂは流路を切り換えた電気泳動により特定成分を分散させる様子を示す図である。
【００２３】
図示の電気泳動分析装置３００は、電位差を付与して電気泳動させる流路を切り換え可能なマイクロ流路１１０が形成された電気泳動チップ１０２と、電気泳動させる流路に電位差を付与する電位差付与部２１０と、この電気泳動チップ１０２中の上記電気泳動させる流路内に収容された試料流体を温調するための、すなわち上記試料流体の温度を制御するための温調制御部２２０と、上記試料流体を加熱したり冷却したりするペルチェ素子２３０と、上記電気泳動させる試料流体の状態を検出する検出部２４０と、上記電気泳動分析装置３００を構成する各部の動作やタイミングをコントロールするコントロール部２５０とを備えている。
【００２４】
上記マイクロ流路１１０は、電位差を付与する流路の変更に応じて電気泳動させる流路が切り換えられるものである。
【００２５】
上記温調制御部２２０は、流路切換え前の電気泳動させる流路（以後、電気泳動用流路ともいう）での試料流体の発熱と流路切換え後の電気泳動用流路での試料流体の発熱との違いによって生じる上記流路切換え後の電気泳動用流路における試料流体の温度変動を予め予測し、この予測した試料流体の温度変動を相殺するように、電気泳動用流路中の試料流体に対する温調の制御特性の変更を上記流路切換え時に行うものである。すなわち、上記流路切換え時に、流路切換え後の電気泳動用流路中の試料流体に対する温調の制御特性を変更するものである。
【００２６】
なお、上記電気泳動用流路中の試料流体に対する温調は、電気泳動チップ１０２に形成されたマイクロ流路１１０中の試料流体全体を温調するものとすることが望ましいが、流路切換え前の電気泳動用流路の温調と流路切換え後の電気泳動用流路の温調とを個別に行うようにしてもよい。
【００２７】
電気泳動チップ１０２は、図２に示すように、２枚のガラス板１０２Ａ、１０２Ｂから構成されており、一方のガラス板、ここではガラス板１０２Ｂ上に形成されたマイクロ流路（以下、単に流路１１０ともいう）が上記２枚のガラス板１０２Ａ、１０２Ｂの間に挟まれるように、これらのガラス板１０２Ａ、１０２Ｂを互いに貼り合わせて１枚の基板として形成されている。２枚のガラス板１０２Ａ、１０２Ｂは、両方共に透明であってもよいし、後述する光学測定を行うときに光を通す片方だけ透明であってもよい。
【００２８】
電気泳動チップ１０２のガラス板１０２Ａの側には、図２に示すように、上記流路１１０に位置合わせして、例えば、内径１．２ｍｍの穴すなわちウェル穴１０７が形成されている。ウェル穴１０７は、ガラス板１０２Ａを貫通してガラス板１０２Ｂ上の流路１１０に達している。
【００２９】
従って、このウェル穴１０７に試薬およびサンプル等を含む試料流体Ｈを滴下すると、この試料流体Ｈが流路１１０に導かれるようになっている。なお、電気泳動チップ１０２はガラス製の他、合成樹脂製であってもよい。
【００３０】
次に、上記流路１１０について説明する。流路１１０は、例えば、幅１００μｍ、深さ１５μｍの寸法で、エッチングやフォトリソグラフィー等の微細加工技術により形成されている。なお、電気泳動チップとしては、後述するように、互に連通していない独立した流路を、例えば２セット以上形成してなるものとしてもよい。
【００３１】
流路１１０は、図２に示すように、図中横長に一直線に延びる流路である主流路１１０ａｇと、この主流路１１０ａｇに対し直角に分岐された短距離延びる支流路１１０ｂとから構成されている。主流路１１０ａｇの左端の流路端部Ｔａ上にはウェル穴１０７ａが形成されており、上記主流路１１０ａｇの右端の流路端部Ｔｇ上にはウェル穴１０７ｇが形成されている。また、支流路１１０ｂの分岐されていない方の端部である流路端部Ｔｂ上にはウェル穴１０７ｂが形成されている。
【００３２】
なお、主流路１１０ａｇ中の検出対象領域Ｒａにおいて上記サンプル中の測定対象物質が光学系を有する検出部２４０によって検出される。すなわち、検出部２４０が、上記検出対象領域Ｒａにおいて試料流体Ｈに含まれる測定対象物質を検出する。
【００３３】
上記試料流体Ｈ中の測定対象物質は、外部から光を受けると励起されて蛍光を発するように処理されており、この蛍光の検出により上記測定対象物質を検出することができる。
【００３４】
また、各ウェル穴１０７には電気泳動させるために流路１１０中の試料流体Ｈに電位差を付与するための電極が設けられている。ウェル穴１０７ａには電極Ａ、ウェル穴１０７ｂには電極Ｂ、ウェル穴１０７ｇには電極Ｇがそれぞれ設けられている。
【００３５】
次に、電気泳動分析装置３００を使用した電気泳動による分析と電気泳動用流路の切換え前後の温調の制御特性の変更等について説明する。
【００３６】
この電気泳動分析装置３００では、はじめに、コントロール部２５０からの命令を入力した温調制御部２２０がペルチェ素子２３０を制御して主流路１１０ａｇ中の試料流体Ｈの温度を、例えば２０℃±０．５℃の範囲内に保つように温調する。
【００３７】
その後、試料流体Ｈが２０℃±０．５℃に温調された状態において、コントロール部２５０の命令により、電位差付与部２１０が、電極Ｇを０Ｖ、すなわち電極Ｇを接地して電極Ａを＋３０００Ｖに定め、電極Ａ-Ｇ間に３０００Ｖの電位差を付与する。これにより、主流路１１０ａｇが電気泳動用流路となり、この主流路１１０ａｇ中の試料流体Ｈが電気泳動せしめられる。
【００３８】
ここで、温調制御部２２０は、主流路１１０ａｇ中の試料流体Ｈの温度を上記所定温度、２０℃±０．５℃の範囲内に保つように温調する。上記温調制御部２２０は、あらかじめ、上記試料流体Ｈを収容した主流路１１０ａｇに３０００Ｖの電位差を付与したときの上記試料流体からの発熱を考慮して、上記試料流体Ｈの温度を２０℃±０．５℃の範囲内に保つように温調する制御特性により上記試料流体Ｈの温調を行う。
【００３９】
なお、ここで、上記温調制御部２２０により主流路１１０ａｇ中および支流路１１０ｂ中の試料流体Ｈを共に２０℃±０．５℃の温度範囲内に保つように温調することが望ましい。
【００４０】
図３Ａに示すように、上記主流路１１０ａｇ中の試料流体Ｈの電気泳動により、この試料流体Ｈ中の特定の成分Ｈａが主流路１１０ａｇ中を電極Ｇの方に向かって移動し、主流路１１０ａｇから支流路１１０ｂへの分岐路Ｂｒを越えた流路右端部Ｔｇの近くで帯状に凝縮された状態となる。上記分岐路Ｂｒは、主流路１１０ａｇから支流路１１０ｂへ流路を分岐する分岐路である。
【００４１】
この特定成分Ｈａの流路右端部Ｔｇへの移動は検出部２４０によって検出される。すなわち、上記帯状に凝縮された特定成分Ｈａが、主分岐路Ｂｒと流路右端部Ｔｇとの間に位置する検出対象領域Ｒａを通過して流路右端部Ｔｇへ向かう状態を検出部２４０が検出する。
【００４２】
上記特定成分Ｈａの通過を検出した検出部２４０は、その検出結果をコントロール部２５０へ出力する。
【００４３】
上記検出結果を入力したコントロール部２５０は、電位差付与部２１０および温調制御部２２０に対し、電位差を付与する流路を流路１１０ｂｇに切り換える命令を出力する。流路１１０ｂｇは、支流路１１０ｂ、および主流路１１０ａｇ中の分岐路Ｂｒから流路右端部Ｔｇ側を含む流路であり、上記帯状に凝縮された特定成分Ｈａを含む流路である。
【００４４】
上記命令を入力した電位差付与部２１０は、電極Ｂを−１５００Ｖに定めるとともに上記と同様に電極Ｇを０Ｖに定め、電極Ｂ-Ｇ間に１５００Ｖの電位差を付与する。これにより、流路１１０ｂｇは電気泳動用流路となりこの流路１１０ｂｇ中の試料流体Ｈが電気泳動せしめられる。
【００４５】
図３Ｂに示すように、上記電位差の付与により、流路１１０ｂｇ中の帯状に凝縮された特定成分Ｈａは分散しつつ流路１１０ｂｇ中を流路端部ｂへ向かって移動する。
【００４６】
コントロール部２５０から電気泳動用流路を流路１１０ｂｇに切り換える命令を入力した温調制御部２２０は、ペルチェ素子２３０を制御して、上記流路１１０ｂｇ中の試料流体Ｈの温度を上記と同様の２０℃±０．５℃の範囲内に保つように温調する。上記温調制御部２２０は、あらかじめ、試料流体Ｈを収容した主流路１１０ａｇに３０００Ｖの電位差を付与したときの上記試料流体からの発熱と上記試料流体Ｈを収容した流路１１０ｂｇに１５００Ｖの電位差を付与したときの上記試料流体からの発熱との違いを考慮して上記流路切り換え後の試料流体Ｈの温度も引き続き２０℃±０．５℃の範囲内に保つように温調する。すなわち、温調制御部２２０は、電気泳動用流路を流路１１０ｂｇに切り換えた後の試料流体Ｈの温度を引き続き２０℃±０．５℃の範囲内に保つように温調を行う。
【００４７】
上記電位差の付与により流路１１０ｂｇ中を分散せしめられつつ流路端部ｂへ向かって移動する帯状の特定成分Ｈａの移動状況が、検出部２４０によって検出される。この検出により上記特定成分Ｈａを分析することができる。
【００４８】
上記主流路１１０ａｇに電位差を付与したときと流路１１０ｂｇに電位差を付与したときの試料流体からの発熱の違いは、主に、試料流体中を電流が流れるときの電気抵抗によって発生するジュール熱の違いよるものである。すなわち、主流路１１０ａｇに付与する電位差と主流路１１０ａｇの電気抵抗とに応じて主流路１１０ａｇから発生するジュール熱が定まる。一方、流路１１０ｂｇに付与する電位差と流路１１０ｂｇの電気抵抗とに応じて流路１１０ｂｇから発生するジュール熱が定まる。したがって、例えば各流路の断面積が等しく、かつ、試料流体の電気抵抗が一定であったとしても、電位差を付与する２種類の流路の長さが異なればそれぞれの流路の電気抵抗も互に異なるものとなり、２種類の流路に同じ電位差を付与しても、それぞれの流路から単位時間あたりに発生する熱量は互に異なるものとなる。
【００４９】
ここで上記温調制御部２２０による、電気泳動用流路中の試料流体に対する温調の制御特性の変更についてより具体的に説明する。
【００５０】
図４は本発明の温調方法を採用して電気泳動用流路を切り換えたときの試料流体の温度変化を示すものであり、横軸ｔを時刻、縦軸αを温度に定めた座標中に、流路切換え前後の電気泳動用流路中の試料流体の温度を示したものである。図４中のｔ１１は電極Ａ-Ｇ間に３０００Ｖの電位差を付与したタイミング、ｔ１２は電極Ｂ-Ｇ間に１５００Ｖの電位差を付与したタイミングを示している。ここでは、上記電位差を付与するタイミングと温調の制御特性を変更するタイミングとは一致している。
【００５１】
図４に示すように、本発明の温調方法を採用した場合には、電極Ａ-Ｇ間（主流路１１０ａｇ）に３０００Ｖの電位差を付与する前の電気泳動用流路中の試料流体の温度、電極Ａ-Ｇ間（主流路１１０ａｇ）に３０００Ｖの電位差を付与した後の電気泳動用流路中の試料流体の温度、電極Ｂ-Ｇ間（流路１１０ｂｇ）に１５００Ｖの電位差を付与して電気泳動用流路を切り換えた後のこの電気泳動用流路中の試料流体の温度は共に、２０℃±０．５℃の範囲内に温調されている。
【００５２】
これに対して、従来の温調方法を採用し、温調における制御特性を流路切換え時に変更することなく常に同じ制御特性で温調を行う場合、すなわち、電気泳動用流路の切り換えにともなう試料流体からの発熱の変化を考慮しない場合には、電気泳動用流路中の試料流体の温度は以下のように変動する。図５は流路切換え時に温調の制御特性を変更しない従来の温調方法を採用したときの電気泳動用流路中の試料流体の温度変化を示すものであり、横軸ｔを時刻、縦軸αを温度に定めた座標中に電気泳動用流路中の試料流体の温度を示したものである。なお、図５中のＴ２１は電極Ａ-Ｇ間に３０００Ｖの電位差を付与したタイミング、Ｔ２２は電極Ｂ-Ｇ間に１５００Ｖの電位差を付与したタイミングを示している。
【００５３】
図５に示すように、電極Ａ-Ｇ間（主流路１１０ａｇ）に３０００Ｖの電位差を付与する前の電気泳動用流路中の試料流体の温度は２０℃±０．５℃の範囲内に温調されている。しかしながら、電極Ａ-Ｇ間（主流路１１０ａｇ）に３０００Ｖの電位差を付与した直後の電気泳動用流路中の試料流体の温度は上昇して２０℃+０．５℃を一旦超える。その後、上記電気泳動用流路中の試料流体の温度は２０℃±０．５℃の範囲内で変動するように変動幅が収束する。その後、さらに、電極Ｂ-Ｇ間（流路１１０ｂｇ）に１５００Ｖの電位差を付与して電気泳動用流路を切り換えるとこの電気泳動用流路中の試料流体の温度は、２０℃±０．５℃の範囲を超えて変動し続ける。
【００５４】
このように、電気泳動用流路の切り換えにともなう試料流体からの発熱の変化を考慮することなく常に同じ制御特性で温調を行う場合には、電気泳動用流路中の試料流体の温度を所定温度範囲内に保持できないことがある。
【００５５】
ここで、電気泳動用流路中の試料流体の粘度等の物性は温度によって変化するため、上記電気泳動分析装置においては正確な電気泳動を実施できず電気泳動による分析の品質が低下する。
【００５６】
なお、流路切換えのタイミングと温調の制御特性を変更するタイミングは必ずしも完全に一致させる場合に限らず、温調に支障ない範囲で、すなわち予め定められた所定温度範囲を超えない範囲において両者のタイミングを前後にずらすようにしてもよい。すなわち、流路の切換え前に予め温調の制御特性を変更しておいてもよいし、流路の切換え後に温調の制御特性を変更するようにしてもよい。
【００５７】
また、流路の切換え前に予め温調の制御特性を変更する場合には、上記試料流体の電気泳動状態を検出する検出部２４０により、流路を切り換える前に上記温調の制御特性を変更する適当なタイミングを検出しそのタイミングを示す信号を出力させ、その信号の出力に応じて温調制御部２２０が温調の制御特性を変更するようにしてもよい。また、電位差付与部２１０が電極Ａ-Ｇ間に３０００Ｖの電位差を付与した後、かつ、電極Ｂ-Ｇ間に１５００Ｖの電位差を付与する前に上記温調の制御特性を変更するように、予めそのタイミングを上記検出部２４０での検出と関連付けることなく定めておくこともできる。
【００５８】
また、上記温調の制御特性の変更は、例えばＰＩＤ制御によって温調を行うときにはＰ（比例制御）、Ｉ（積分制御）、Ｄ（微分制御）の各係数を変更したり、予め実験や計算機シミュレーション等を行って上記流路切換え前後における時間経過とペルチェ素子へ供給する電力との関係をルックアップテーブル等に記憶させておき温調の制御特性を変更するようにしてもよい。
【００５９】
図６は、流路が互に連通していない、それぞれが互に独立した２セットのマイクロ流路が形成された電気泳動チップを示す図である。
【００６０】
図示の電気泳動チップ１０２′は、流路が互に連通していない互に独立した２種類のマイクロ流路が個別に形成されたものである。このように１つの電気泳動チップ１０２′中に形成された互に連通していない２つの独立したマイクロ流路に対しても上記温調方法を適用することができる。
【００６１】
すなわち、電位差を付与して電気泳動させる流路を切り換え可能な、１つの基板からなる電気泳動チップ１０２′上に形成された、上記マイクロ流路１１０と概略同様の第１のマイクロ流路１１０′と第２のマイクロ流路１１０″とを使用し、電気泳動用流路を第１のマイクロ流路１１０′から第２のマイクロ流路１１０″へ切り換えるときの切換え前後の上記第１のマイクロ流路１１０′と第２のマイクロ流路１１０″とにおける試料流体の発熱の違いによって生じる第２のマイクロ流路１１０″中の試料流体の温度変動を予め予測し、この予測した温度変動を相殺するように、温調における制御特性の変更を流路切換え時に行うようにしてもよい。
【００６２】
なお、切換え前後の流路中の試料流体の発熱に違いが生じる原因は、切換え前後の流路の電気抵抗の差および電極間に与える電圧の差等によるものである。上記電気抵抗の差は、切換え前後の流路中の試料流体の電気抵抗の差、切換え前後の流路の断面積および長さの差等によって生じるものである。
【００６３】
上記電気泳動させる流路の長さや断面積が異なる場合であっても、あるいは同じ場合であっても上記手法を適用することができる。
【００６４】
上記のように、本発明の温調方法は、電位差を付与して電気泳動させる流路を切り換え可能なマイクロ流路が形成された電気泳動チップ中の前記流路内の試料流体を温調する温調方法であって、前記流路の切換え前後の流路中の試料流体の発熱の違いによって生じる前記流路中の試料流体の温度変動を予め予測し、該予測した温度変動を相殺するように、前記温調における制御特性の変更を前記流路切換え時に行うものである。これにより、電気泳動させる試料流体の温度変動を抑制することができ、電気泳動用流路中の試料流体の粘度等の物性の変化を抑制することができるので、より正確な電気泳動を実施することができ、電気泳動による分析における品質の低下を抑制することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０２ 電気泳動チップ
１１０ マイクロ流路
２１０ 電位差付与部
２２０ 温調制御部
２３０ ペルチェ素子
２４０ 検出部
２５０ コントロール部
３００ 電気泳動分析装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気泳動チップのマイクロ流路内の試料流体を温調する温調方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、１方向に延びるキャピラリー（毛細管）に試料流体を収容しこのキャピラリーの両端に電位差を付与して試料流体を電気泳動させ上記試料流体を分析する手法が知られている。上記キャピラリー中の試料流体に電位差を与えて電気泳動させるときには、電流が流れた試料流体からジュール熱が発生しこの試料流体の温度が上昇する。このように、試料流体の温度が変動すると試料流体の粘度等が変化しこの試料流体の電気泳動の状態も変化してしまい、上記電気泳動による正確な分析ができないことがある。そのため、電気泳動による正確な分析が行えるように、試料流体を電気泳動させるときにキャピラリー中に収容された試料流体を所定温度に温調しながら電気泳動させる手法も知られている（特許文献１）。
【０００３】
また、２次元状に分岐された微細流路（以後、マイクロ流路あるいは単に流路ともいう）を基板上に形成してなる電気泳動チップを用い、上記分岐されたマイクロ流路に導入した試料流体に電位差を付与し電気泳動させてこの試料流体を分析する手法も知られている。
【０００４】
このような電気泳動チップを用いた分析では、例えば試料流体が導入された互に異なる流路に互に異なる電位差を付与して条件の異なる２種類以上の電気泳動を１つの電気泳動チップ内で実施することができる。
【０００５】
より具体的には、例えば、分岐されたマイクロ流路を有する電気泳動チップ中の第１のマイクロ流路の両端に３０００Ｖを印加して、この流路内に収容された試料流体中の特定成分を電気泳動させ上記第１のマイクロ流路中の一部の領域へ濃縮させる。その後、上記第１のマイクロ流路への電位差の付与を停止し、この第１のマイクロ流路とは異なる第２のマイクロ流路の両端に１５００Ｖを印加して上記濃縮された特定成分を上記第２のマイクロ流路中に分散させるように電気泳動させ、上記第２のマイクロ流路中における特定成分の分散状態を測定して上記試料流体を分析する手法等が知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２００９０号公報
【特許文献２】米国特許公開ＵＳ２００５／０１２１３２４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記１方向に延びるキャピラリーと同様に、２次元状に分岐されたマイクロ流路を有する電気泳動チップにおいても、電気泳動チップ中の試料流体を所定温度に温調した電気泳動によって試料流体をより正確に分析したいという要請がある。
【０００８】
しかしながら、上記のように３０００Ｖを印加した第１のマイクロ流路の試料流体からの発熱量と、１５００Ｖを印加した第２のマイクロ流路の試料流体からの発熱量とが違うため、上記電気泳動チップ中の試料流体を所定温度に正確に温調できないことがある。
【０００９】
すなわち、例えば、電気泳動チップ中の試料流体を２０℃±０．５℃の範囲に保持しようとしたときに、上記電位差を与えた第１のマイクロ流路の試料流体の発熱による温度上昇を相殺するように温調の制御特性を設定したとする。そのようにすると、第１のマイクロ流路で試料流体を電気泳動させるときにはこの試料流体の温度を所定温度範囲内とすることができるが、電位差を与える流路を第２のマイクロ流路に切り換えると上記温調の制御特性では試料流体の発熱による温度上昇の相殺が不十分となり、この試料流体の温度が上記所定温度範囲を超えて変動することがある。
【００１０】
なお、電気泳動させる流路の切換え前後において各流路に与える電位差が一定であっても、電位差を与える各流路の電気抵抗が違うときには上記所定温度範囲を超えた温度変動が生じることがある。
【００１１】
なお、上記試料流体の電気泳動に使用するマイクロ流路やこのマイクロ流路に与える電位差は試料流体の分析内容に応じて定められるため、上記電気泳動に使用するマイクロ流路やそこに付与する電位差を調節して上記試料流体からの発熱量の変動を抑えることはできない。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電気泳動させる試料流体の温度変動を抑制することができる温調方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の温調方法は、電位差を付与して電気泳動させる流路を切り換え可能なマイクロ流路が形成された電気泳動チップ中の流路内の試料流体を温調する温調方法であって、流路の切換え前後の流路中の試料流体の発熱の違いによって生じる流路中の試料流体の温度変動を予め予測し、予測した温度変動を相殺するように、温調における制御特性の変更を流路切換え時に行うことを特徴とするものである。
【００１４】
前記試料流体の温調は、ペルチェ素子を用いて行うことができる。
【００１５】
前記電気泳動させる流路に付与する電位差、流路の電気抵抗あるいは流路の長さや断面積は、流路の切換え前後において互に異なるものとしてもよい。
【００１６】
前記温調における制御特性の変更は、流路を切り換える前、または流路を切り換える後とすることができる。
【００１７】
なお、「温調における制御特性の変更を流路切換え時に行う」とは、流路を切換えるタイミングと温調制御特性を変更するタイミングとを完全に一致させる場合に限らず、前記温度変動の相殺に支障のない範囲において、流路を切換えるタイミングに対して温調制御特性を変更するタイミングを前後にずらすようにしてもよい。すなわち、温度変動の相殺に支障のない範囲において、流路を切換える前に温調制御特性を変更してもよいし、あるいは流路を切換えた後に温調制御特性を変更してもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の温調方法によれば、流路切換え前後の試料流体の発熱の違いによって生じるこの試料流体の温度変動を予め予測し、その予測した温度変動を相殺するように、上記流路切換え時に温調の制御特性を変更するようにしたので、電気泳動させる試料流体の温度変動を抑制することができる。
【００１９】
すなわち、流路切換え時に生じる電気泳動させる試料流体の温度変動が相殺されるように、流路切換え前の電位差の付与による試料流体の発熱を加味した温調の制御特性を、電位差を付与して流路を切換えた後の試料流体の発熱を加味した温調の制御特性に変更することができるので、従来のように、流路切換え前後で温調の制御特性を変更しない場合に比して電気泳動させる試料流体の温度変動を抑制することができる。これにより、電気泳動させる試料流体の物性の変化、例えば粘性等の変化を抑制することができるので、この試料流体の電気泳動を、予め定められた所定条件により近い条件下で実施することができ、上記電気泳動による試料流体の分析品質をより高めることができる。
【００２０】
また、試料流体の温調をペルチェ素子を用いて行うようにすれば、より確実に試料流体の温度変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の温調方法を適用して電気泳動チップを温調する電気泳動分析装置を示す概念図
【図２】電気泳動チップを示す平面図
【図３】図３Ａは電気泳動させて試料流体中の特定成分を凝縮させる様子を示す図、図３Ｂは流路を切り換えた電気泳動により特定成分を分散させる様子を示す図
【図４】本発明の温調方法を採用して電気泳動用流路を切り換えたときの試料流体の温度変化を示す図
【図５】従来の温調方法を採用して電気泳動用流路を切り換えたときの試料流体の温度を示す図
【図６】それぞれが互に独立した２セットのマイクロ流路が形成された電気泳動チップを示す図
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の温調方法について、図面を用いて説明する。図１は本発明の温調方法を適用して電気泳動チップを温調する装置の一例である電気泳動分析装置を示す概念図、図２は電気泳動させる流路を切り換え可能なマイクロ流路が形成された電気泳動チップを示す平面図、図３は電位差を付与して電気泳動させる流路を切り換える様子を示す平面図であり、図３Ａは所定の流路を電気泳動させて試料流体中の特定成分を凝縮させる様子を示す図、図３Ｂは流路を切り換えた電気泳動により特定成分を分散させる様子を示す図である。
【００２３】
図示の電気泳動分析装置３００は、電位差を付与して電気泳動させる流路を切り換え可能なマイクロ流路１１０が形成された電気泳動チップ１０２と、電気泳動させる流路に電位差を付与する電位差付与部２１０と、この電気泳動チップ１０２中の上記電気泳動させる流路内に収容された試料流体を温調するための、すなわち上記試料流体の温度を制御するための温調制御部２２０と、上記試料流体を加熱したり冷却したりするペルチェ素子２３０と、上記電気泳動させる試料流体の状態を検出する検出部２４０と、上記電気泳動分析装置３００を構成する各部の動作やタイミングをコントロールするコントロール部２５０とを備えている。
【００２４】
上記マイクロ流路１１０は、電位差を付与する流路の変更に応じて電気泳動させる流路が切り換えられるものである。
【００２５】
上記温調制御部２２０は、流路切換え前の電気泳動させる流路（以後、電気泳動用流路ともいう）での試料流体の発熱と流路切換え後の電気泳動用流路での試料流体の発熱との違いによって生じる上記流路切換え後の電気泳動用流路における試料流体の温度変動を予め予測し、この予測した試料流体の温度変動を相殺するように、電気泳動用流路中の試料流体に対する温調の制御特性の変更を上記流路切換え時に行うものである。すなわち、上記流路切換え時に、流路切換え後の電気泳動用流路中の試料流体に対する温調の制御特性を変更するものである。
【００２６】
なお、上記電気泳動用流路中の試料流体に対する温調は、電気泳動チップ１０２に形成されたマイクロ流路１１０中の試料流体全体を温調するものとすることが望ましいが、流路切換え前の電気泳動用流路の温調と流路切換え後の電気泳動用流路の温調とを個別に行うようにしてもよい。
【００２７】
電気泳動チップ１０２は、図２に示すように、２枚のガラス板１０２Ａ、１０２Ｂから構成されており、一方のガラス板、ここではガラス板１０２Ｂ上に形成されたマイクロ流路（以下、単に流路１１０ともいう）が上記２枚のガラス板１０２Ａ、１０２Ｂの間に挟まれるように、これらのガラス板１０２Ａ、１０２Ｂを互いに貼り合わせて１枚の基板として形成されている。２枚のガラス板１０２Ａ、１０２Ｂは、両方共に透明であってもよいし、後述する光学測定を行うときに光を通す片方だけ透明であってもよい。
【００２８】
電気泳動チップ１０２のガラス板１０２Ａの側には、図２に示すように、上記流路１１０に位置合わせして、例えば、内径１．２ｍｍの穴すなわちウェル穴１０７が形成されている。ウェル穴１０７は、ガラス板１０２Ａを貫通してガラス板１０２Ｂ上の流路１１０に達している。
【００２９】
従って、このウェル穴１０７に試薬およびサンプル等を含む試料流体Ｈを滴下すると、この試料流体Ｈが流路１１０に導かれるようになっている。なお、電気泳動チップ１０２はガラス製の他、合成樹脂製であってもよい。
【００３０】
次に、上記流路１１０について説明する。流路１１０は、例えば、幅１００μｍ、深さ１５μｍの寸法で、エッチングやフォトリソグラフィー等の微細加工技術により形成されている。なお、電気泳動チップとしては、後述するように、互に連通していない独立した流路を、例えば２セット以上形成してなるものとしてもよい。
【００３１】
流路１１０は、図２に示すように、図中横長に一直線に延びる流路である主流路１１０ａｇと、この主流路１１０ａｇに対し直角に分岐された短距離延びる支流路１１０ｂとから構成されている。主流路１１０ａｇの左端の流路端部Ｔａ上にはウェル穴１０７ａが形成されており、上記主流路１１０ａｇの右端の流路端部Ｔｇ上にはウェル穴１０７ｇが形成されている。また、支流路１１０ｂの分岐されていない方の端部である流路端部Ｔｂ上にはウェル穴１０７ｂが形成されている。
【００３２】
なお、主流路１１０ａｇ中の検出対象領域Ｒａにおいて上記サンプル中の測定対象物質が光学系を有する検出部２４０によって検出される。すなわち、検出部２４０が、上記検出対象領域Ｒａにおいて試料流体Ｈに含まれる測定対象物質を検出する。
【００３３】
上記試料流体Ｈ中の測定対象物質は、外部から光を受けると励起されて蛍光を発するように処理されており、この蛍光の検出により上記測定対象物質を検出することができる。
【００３４】
また、各ウェル穴１０７には電気泳動させるために流路１１０中の試料流体Ｈに電位差を付与するための電極が設けられている。ウェル穴１０７ａには電極Ａ、ウェル穴１０７ｂには電極Ｂ、ウェル穴１０７ｇには電極Ｇがそれぞれ設けられている。
【００３５】
次に、電気泳動分析装置３００を使用した電気泳動による分析と電気泳動用流路の切換え前後の温調の制御特性の変更等について説明する。
【００３６】
この電気泳動分析装置３００では、はじめに、コントロール部２５０からの命令を入力した温調制御部２２０がペルチェ素子２３０を制御して主流路１１０ａｇ中の試料流体Ｈの温度を、例えば２０℃±０．５℃の範囲内に保つように温調する。
【００３７】
その後、試料流体Ｈが２０℃±０．５℃に温調された状態において、コントロール部２５０の命令により、電位差付与部２１０が、電極Ｇを０Ｖ、すなわち電極Ｇを接地して電極Ａを＋３０００Ｖに定め、電極Ａ-Ｇ間に３０００Ｖの電位差を付与する。これにより、主流路１１０ａｇが電気泳動用流路となり、この主流路１１０ａｇ中の試料流体Ｈが電気泳動せしめられる。
【００３８】
ここで、温調制御部２２０は、主流路１１０ａｇ中の試料流体Ｈの温度を上記所定温度、２０℃±０．５℃の範囲内に保つように温調する。上記温調制御部２２０は、あらかじめ、上記試料流体Ｈを収容した主流路１１０ａｇに３０００Ｖの電位差を付与したときの上記試料流体からの発熱を考慮して、上記試料流体Ｈの温度を２０℃±０．５℃の範囲内に保つように温調する制御特性により上記試料流体Ｈの温調を行う。
【００３９】
なお、ここで、上記温調制御部２２０により主流路１１０ａｇ中および支流路１１０ｂ中の試料流体Ｈを共に２０℃±０．５℃の温度範囲内に保つように温調することが望ましい。
【００４０】
図３Ａに示すように、上記主流路１１０ａｇ中の試料流体Ｈの電気泳動により、この試料流体Ｈ中の特定の成分Ｈａが主流路１１０ａｇ中を電極Ｇの方に向かって移動し、主流路１１０ａｇから支流路１１０ｂへの分岐路Ｂｒを越えた流路右端部Ｔｇの近くで帯状に凝縮された状態となる。上記分岐路Ｂｒは、主流路１１０ａｇから支流路１１０ｂへ流路を分岐する分岐路である。
【００４１】
この特定成分Ｈａの流路右端部Ｔｇへの移動は検出部２４０によって検出される。すなわち、上記帯状に凝縮された特定成分Ｈａが、主分岐路Ｂｒと流路右端部Ｔｇとの間に位置する検出対象領域Ｒａを通過して流路右端部Ｔｇへ向かう状態を検出部２４０が検出する。
【００４２】
上記特定成分Ｈａの通過を検出した検出部２４０は、その検出結果をコントロール部２５０へ出力する。
【００４３】
上記検出結果を入力したコントロール部２５０は、電位差付与部２１０および温調制御部２２０に対し、電位差を付与する流路を流路１１０ｂｇに切り換える命令を出力する。流路１１０ｂｇは、支流路１１０ｂ、および主流路１１０ａｇ中の分岐路Ｂｒから流路右端部Ｔｇ側を含む流路であり、上記帯状に凝縮された特定成分Ｈａを含む流路である。
【００４４】
上記命令を入力した電位差付与部２１０は、電極Ｂを−１５００Ｖに定めるとともに上記と同様に電極Ｇを０Ｖに定め、電極Ｂ-Ｇ間に１５００Ｖの電位差を付与する。これにより、流路１１０ｂｇは電気泳動用流路となりこの流路１１０ｂｇ中の試料流体Ｈが電気泳動せしめられる。
【００４５】
図３Ｂに示すように、上記電位差の付与により、流路１１０ｂｇ中の帯状に凝縮された特定成分Ｈａは分散しつつ流路１１０ｂｇ中を流路端部ｂへ向かって移動する。
【００４６】
コントロール部２５０から電気泳動用流路を流路１１０ｂｇに切り換える命令を入力した温調制御部２２０は、ペルチェ素子２３０を制御して、上記流路１１０ｂｇ中の試料流体Ｈの温度を上記と同様の２０℃±０．５℃の範囲内に保つように温調する。上記温調制御部２２０は、あらかじめ、試料流体Ｈを収容した主流路１１０ａｇに３０００Ｖの電位差を付与したときの上記試料流体からの発熱と上記試料流体Ｈを収容した流路１１０ｂｇに１５００Ｖの電位差を付与したときの上記試料流体からの発熱との違いを考慮して上記流路切り換え後の試料流体Ｈの温度も引き続き２０℃±０．５℃の範囲内に保つように温調する。すなわち、温調制御部２２０は、電気泳動用流路を流路１１０ｂｇに切り換えた後の試料流体Ｈの温度を引き続き２０℃±０．５℃の範囲内に保つように温調を行う。
【００４７】
上記電位差の付与により流路１１０ｂｇ中を分散せしめられつつ流路端部ｂへ向かって移動する帯状の特定成分Ｈａの移動状況が、検出部２４０によって検出される。この検出により上記特定成分Ｈａを分析することができる。
【００４８】
上記主流路１１０ａｇに電位差を付与したときと流路１１０ｂｇに電位差を付与したときの試料流体からの発熱の違いは、主に、試料流体中を電流が流れるときの電気抵抗によって発生するジュール熱の違いよるものである。すなわち、主流路１１０ａｇに付与する電位差と主流路１１０ａｇの電気抵抗とに応じて主流路１１０ａｇから発生するジュール熱が定まる。一方、流路１１０ｂｇに付与する電位差と流路１１０ｂｇの電気抵抗とに応じて流路１１０ｂｇから発生するジュール熱が定まる。したがって、例えば各流路の断面積が等しく、かつ、試料流体の電気抵抗が一定であったとしても、電位差を付与する２種類の流路の長さが異なればそれぞれの流路の電気抵抗も互に異なるものとなり、２種類の流路に同じ電位差を付与しても、それぞれの流路から単位時間あたりに発生する熱量は互に異なるものとなる。
【００４９】
ここで上記温調制御部２２０による、電気泳動用流路中の試料流体に対する温調の制御特性の変更についてより具体的に説明する。
【００５０】
図４は本発明の温調方法を採用して電気泳動用流路を切り換えたときの試料流体の温度変化を示すものであり、横軸ｔを時刻、縦軸αを温度に定めた座標中に、流路切換え前後の電気泳動用流路中の試料流体の温度を示したものである。図４中のｔ１１は電極Ａ-Ｇ間に３０００Ｖの電位差を付与したタイミング、ｔ１２は電極Ｂ-Ｇ間に１５００Ｖの電位差を付与したタイミングを示している。ここでは、上記電位差を付与するタイミングと温調の制御特性を変更するタイミングとは一致している。
【００５１】
図４に示すように、本発明の温調方法を採用した場合には、電極Ａ-Ｇ間（主流路１１０ａｇ）に３０００Ｖの電位差を付与する前の電気泳動用流路中の試料流体の温度、電極Ａ-Ｇ間（主流路１１０ａｇ）に３０００Ｖの電位差を付与した後の電気泳動用流路中の試料流体の温度、電極Ｂ-Ｇ間（流路１１０ｂｇ）に１５００Ｖの電位差を付与して電気泳動用流路を切り換えた後のこの電気泳動用流路中の試料流体の温度は共に、２０℃±０．５℃の範囲内に温調されている。
【００５２】
これに対して、従来の温調方法を採用し、温調における制御特性を流路切換え時に変更することなく常に同じ制御特性で温調を行う場合、すなわち、電気泳動用流路の切り換えにともなう試料流体からの発熱の変化を考慮しない場合には、電気泳動用流路中の試料流体の温度は以下のように変動する。図５は流路切換え時に温調の制御特性を変更しない従来の温調方法を採用したときの電気泳動用流路中の試料流体の温度変化を示すものであり、横軸ｔを時刻、縦軸αを温度に定めた座標中に電気泳動用流路中の試料流体の温度を示したものである。なお、図５中のＴ２１は電極Ａ-Ｇ間に３０００Ｖの電位差を付与したタイミング、Ｔ２２は電極Ｂ-Ｇ間に１５００Ｖの電位差を付与したタイミングを示している。
【００５３】
図５に示すように、電極Ａ-Ｇ間（主流路１１０ａｇ）に３０００Ｖの電位差を付与する前の電気泳動用流路中の試料流体の温度は２０℃±０．５℃の範囲内に温調されている。しかしながら、電極Ａ-Ｇ間（主流路１１０ａｇ）に３０００Ｖの電位差を付与した直後の電気泳動用流路中の試料流体の温度は上昇して２０℃+０．５℃を一旦超える。その後、上記電気泳動用流路中の試料流体の温度は２０℃±０．５℃の範囲内で変動するように変動幅が収束する。その後、さらに、電極Ｂ-Ｇ間（流路１１０ｂｇ）に１５００Ｖの電位差を付与して電気泳動用流路を切り換えるとこの電気泳動用流路中の試料流体の温度は、２０℃±０．５℃の範囲を超えて変動し続ける。
【００５４】
このように、電気泳動用流路の切り換えにともなう試料流体からの発熱の変化を考慮することなく常に同じ制御特性で温調を行う場合には、電気泳動用流路中の試料流体の温度を所定温度範囲内に保持できないことがある。
【００５５】
ここで、電気泳動用流路中の試料流体の粘度等の物性は温度によって変化するため、上記電気泳動分析装置においては正確な電気泳動を実施できず電気泳動による分析の品質が低下する。
【００５６】
なお、流路切換えのタイミングと温調の制御特性を変更するタイミングは必ずしも完全に一致させる場合に限らず、温調に支障ない範囲で、すなわち予め定められた所定温度範囲を超えない範囲において両者のタイミングを前後にずらすようにしてもよい。すなわち、流路の切換え前に予め温調の制御特性を変更しておいてもよいし、流路の切換え後に温調の制御特性を変更するようにしてもよい。
【００５７】
また、流路の切換え前に予め温調の制御特性を変更する場合には、上記試料流体の電気泳動状態を検出する検出部２４０により、流路を切り換える前に上記温調の制御特性を変更する適当なタイミングを検出しそのタイミングを示す信号を出力させ、その信号の出力に応じて温調制御部２２０が温調の制御特性を変更するようにしてもよい。また、電位差付与部２１０が電極Ａ-Ｇ間に３０００Ｖの電位差を付与した後、かつ、電極Ｂ-Ｇ間に１５００Ｖの電位差を付与する前に上記温調の制御特性を変更するように、予めそのタイミングを上記検出部２４０での検出と関連付けることなく定めておくこともできる。
【００５８】
また、上記温調の制御特性の変更は、例えばＰＩＤ制御によって温調を行うときにはＰ（比例制御）、Ｉ（積分制御）、Ｄ（微分制御）の各係数を変更したり、予め実験や計算機シミュレーション等を行って上記流路切換え前後における時間経過とペルチェ素子へ供給する電力との関係をルックアップテーブル等に記憶させておき温調の制御特性を変更するようにしてもよい。
【００５９】
図６は、流路が互に連通していない、それぞれが互に独立した２セットのマイクロ流路が形成された電気泳動チップを示す図である。
【００６０】
図示の電気泳動チップ１０２′は、流路が互に連通していない互に独立した２種類のマイクロ流路が個別に形成されたものである。このように１つの電気泳動チップ１０２′中に形成された互に連通していない２つの独立したマイクロ流路に対しても上記温調方法を適用することができる。
【００６１】
すなわち、電位差を付与して電気泳動させる流路を切り換え可能な、１つの基板からなる電気泳動チップ１０２′上に形成された、上記マイクロ流路１１０と概略同様の第１のマイクロ流路１１０′と第２のマイクロ流路１１０″とを使用し、電気泳動用流路を第１のマイクロ流路１１０′から第２のマイクロ流路１１０″へ切り換えるときの切換え前後の上記第１のマイクロ流路１１０′と第２のマイクロ流路１１０″とにおける試料流体の発熱の違いによって生じる第２のマイクロ流路１１０″中の試料流体の温度変動を予め予測し、この予測した温度変動を相殺するように、温調における制御特性の変更を流路切換え時に行うようにしてもよい。
【００６２】
なお、切換え前後の流路中の試料流体の発熱に違いが生じる原因は、切換え前後の流路の電気抵抗の差および電極間に与える電圧の差等によるものである。上記電気抵抗の差は、切換え前後の流路中の試料流体の電気抵抗の差、切換え前後の流路の断面積および長さの差等によって生じるものである。
【００６３】
上記電気泳動させる流路の長さや断面積が異なる場合であっても、あるいは同じ場合であっても上記手法を適用することができる。
【００６４】
上記のように、本発明の温調方法は、電位差を付与して電気泳動させる流路を切り換え可能なマイクロ流路が形成された電気泳動チップ中の前記流路内の試料流体を温調する温調方法であって、前記流路の切換え前後の流路中の試料流体の発熱の違いによって生じる前記流路中の試料流体の温度変動を予め予測し、該予測した温度変動を相殺するように、前記温調における制御特性の変更を前記流路切換え時に行うものである。これにより、電気泳動させる試料流体の温度変動を抑制することができ、電気泳動用流路中の試料流体の粘度等の物性の変化を抑制することができるので、より正確な電気泳動を実施することができ、電気泳動による分析における品質の低下を抑制することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０２ 電気泳動チップ
１１０ マイクロ流路
２１０ 電位差付与部
２２０ 温調制御部
２３０ ペルチェ素子
２４０ 検出部
２５０ コントロール部
３００ 電気泳動分析装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電位差を付与して電気泳動させる流路を切り換え可能なマイクロ流路が形成された電気泳動チップ中の前記流路内の試料流体を温調する温調方法であって、
前記流路の切換え前後の流路中の試料流体の発熱の違いによって生じる前記流路中の試料流体の温度変動を予め予測し、該予測した温度変動を相殺するように、前記温調における制御特性の変更を前記流路切換え時に行うことを特徴とする温調方法。
【請求項２】
前記試料流体の温調をペルチェ素子を用いて行うことを特徴とする請求項１記載の温調方法。
【請求項３】
前記電気泳動させる流路に付与する電位差が、前記流路の切換え前後において異なることを特徴とする請求項１または２記載の温調方法。
【請求項４】
前記電気泳動させる流路の電気抵抗が、前記流路の切換え前後において異なることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の温調方法。
温調方法。
【請求項５】
前記電気泳動させる流路の長さが、前記流路の切換え前後において異なることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の温調方法。
【請求項６】
前記温調における制御特性の変更が、前記流路を切り換える前、または後であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の温調方法。
【請求項１】
電位差を付与して電気泳動させる流路を切り換え可能なマイクロ流路が形成された電気泳動チップ中の前記流路内の試料流体を温調する温調方法であって、
前記流路の切換え前後の流路中の試料流体の発熱の違いによって生じる前記流路中の試料流体の温度変動を予め予測し、該予測した温度変動を相殺するように、前記温調における制御特性の変更を前記流路切換え時に行うことを特徴とする温調方法。
【請求項２】
前記試料流体の温調をペルチェ素子を用いて行うことを特徴とする請求項１記載の温調方法。
【請求項３】
前記電気泳動させる流路に付与する電位差が、前記流路の切換え前後において異なることを特徴とする請求項１または２記載の温調方法。
【請求項４】
前記電気泳動させる流路の電気抵抗が、前記流路の切換え前後において異なることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の温調方法。
温調方法。
【請求項５】
前記電気泳動させる流路の長さが、前記流路の切換え前後において異なることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の温調方法。
【請求項６】
前記温調における制御特性の変更が、前記流路を切り換える前、または後であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の温調方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２０１０−５３００５７（Ｐ２０１０−５３００５７Ａ）
【公表日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５０１２３７（Ｐ２０１０−５０１２３７）
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０５８５６６
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１２１７６１
【国際公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【出願人】（０００２５２３００）和光純薬工業株式会社 (105)
【出願人】（５０８２４１００４）カリパー ライフ サイエンシズ，インコーポレイテッド (4)
【公表日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０５８５６６
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１２１７６１
【国際公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【出願人】（０００２５２３００）和光純薬工業株式会社 (105)
【出願人】（５０８２４１００４）カリパー ライフ サイエンシズ，インコーポレイテッド (4)
[ Back to top ]