生体物質濃縮装置
【課題】生体物質の濃縮率を向上させることが可能な生体物質濃縮装置を提供する。
【解決手段】この生体物質濃縮装置１００は、生体物質を含む生体試料Ｔを導入口１１ａから受け入れる流路１１と、流路１１内の生体試料Ｔを移動させる圧力源２と、流路１１の途中に設けられ、生体試料Ｔに含まれる生体物質を捕捉するトラップフィルタ２１と、トラップフィルタ２１よりも吸引口１１ｂ側の位置で流路１１から下方以外の方向に分岐して設けられた液体収容室２２と、電源３と、圧力源２による生体試料Ｔの移動方向Ａと逆向きの流れＢを荷電した生体物質に生じさせるように電源３の陽極または陰極に接続され、流路１１内の生体試料Ｔに接触する第１電極２３と、電源３の他の極に接続され、液体収容室２２内に露出する第２電極２４と、を備える。
【解決手段】この生体物質濃縮装置１００は、生体物質を含む生体試料Ｔを導入口１１ａから受け入れる流路１１と、流路１１内の生体試料Ｔを移動させる圧力源２と、流路１１の途中に設けられ、生体試料Ｔに含まれる生体物質を捕捉するトラップフィルタ２１と、トラップフィルタ２１よりも吸引口１１ｂ側の位置で流路１１から下方以外の方向に分岐して設けられた液体収容室２２と、電源３と、圧力源２による生体試料Ｔの移動方向Ａと逆向きの流れＢを荷電した生体物質に生じさせるように電源３の陽極または陰極に接続され、流路１１内の生体試料Ｔに接触する第１電極２３と、電源３の他の極に接続され、液体収容室２２内に露出する第２電極２４と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体物質濃縮装置に関し、特に、生体試料中のＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質などの生体物質を濃縮する生体物質濃縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体試料中のＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質などの生体物質を濃縮する生体物質濃縮装置が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００３】
上記特許文献１および２には、流路幅の狭い部分を有するトラップ機構が設けられた流路と、流路内の生体試料に圧力を加えて流す圧力源と、流路の入口と出口とにそれぞれ設けられた電極と、流路間に電圧を印加する電源とを備えた生体物質濃縮装置が開示されている。これらの生体物質濃縮装置は、圧力源を用いて流路の入口から出口に向けて生体試料を流すとともに、生体試料中の荷電した生体物質に圧力源による流れとは逆方向の力が作用するように電界を発生させるように構成されている。この結果、生体試料の流れの中で荷電した生体物質が電界の力を受けて流路内のトラップ機構に捕捉される。これにより、上記特許文献１および２による生体物質濃縮装置では、流路を流れる生体試料中の荷電した生体物質を捕捉して回収する（濃縮する）ことが可能なように構成されている。
【０００４】
上記特許文献１および２のような構成の装置において、生体物質の濃縮を効率よく行うためには、流路内のトラップ機構の数を増加させる必要があり、これに伴い、印加する電圧（電界の強さ）を大きくする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２３４４８６号公報
【特許文献２】特開２００８−１１６３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１および２に記載のような生体物質濃縮装置において、流路内のトラップ機構の数を増加させ、印加する電圧（電界の強さ）を大きくしても、生体試料に対する生体物質の濃縮率を向上させることが困難であった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、生体物質の濃縮率を向上させることが可能な生体物質濃縮装置を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００８】
本願発明者は、種々の考察の結果、生体物質濃縮装置において、印加する電圧（電界の強さ）を大きくすると、流路内の生体試料に対して大きな電流が流れ、電気分解により電極から気泡が発生することを見出した。そして、この気泡が流路内のトラップ機構を遮り電圧（電界）の印加を妨げることにより、生体物質を捕捉できず濃縮率が向上しないことを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、この発明の第１の局面における生体物質濃縮装置は、生体物質を含む生体試料を一端側から受け入れる流路と、流路に受け入れられた生体試料を移動させる圧力源と、流路の途中に設けられ、生体試料に含まれる生体物質を捕捉する捕捉部と、捕捉部よりも他端側の位置で流路から下方以外の方向に分岐して設けられた液体収容部と、電源と、圧力源による生体試料の移動方向と逆向きの流れを荷電した生体物質に生じさせるように電源の陽極または陰極に接続され、流路内に受け入れられた生体試料に接触する第１電極と、電源の他の極に接続され、液体収容部内に露出する第２電極と、を備える。
【００１０】
この発明の第１の局面による生体物質濃縮装置では、上記のように、捕捉部よりも他端側の位置で流路から下方以外の方向に分岐して設けられた液体収容部と、電源の他の極に接続され、液体収容部内に露出する第２電極とを設けることによって、第２電極から気泡が発生した場合には、発生した気泡は流路から下方以外の方向に分岐して設けられた液体収容部内を上方に移動する。これにより、第２電極から発生した気泡が流路へ流入することを防止することができる。このため、流路内が気泡で遮られることなく印加する電圧を大きく（電界を強く）することができるので、生体物質を効果的に捕捉することができる。この結果、印加する電圧を大きくした場合にも、生体物質の濃縮率を向上させることができる。
【００１１】
上記第１の局面による生体物質濃縮装置において、好ましくは、流路は、捕捉部よりも一端側において上下方向に延びるように設けられており、第１電極は、流路内の流路の一端よりも捕捉部に近い捕捉部の上面側の位置で流路内部に露出している。このように構成すれば、第１電極から発生した気泡が捕捉部の上面側から流路の一端に向けて上方に移動するので、第１電極から発生した気泡が流路内の捕捉部の近傍を遮るのを防止することができる。
【００１２】
上記第１の局面による生体物質濃縮装置において、好ましくは、液体収容部は、流路の捕捉部よりも他端側の位置から上方に分岐して設けられ、第２電極は、流路から液体収容部が分岐する位置よりも上方の位置に設けられている。このように構成すれば、第２電極から発生した気泡は流路よりも上方の液体収容部内で上方へ移動するので、第２電極から発生した気泡の流路への流入をより確実に防止することができる。
【００１３】
上記第１の局面による生体物質濃縮装置において、好ましくは、第２電極は、液体収容部の上端よりも液体収容部の下端に近い位置に設けられている。このように構成すれば、第２電極から発生した気泡は液体収容部内を上方に移動するので、液体収容部の上端から気泡が溜まっていく。このとき、第２電極が液体収容部の上端よりも液体収容部の下端に近い位置に設けられているので、第２電極と第１電極との間が液体収容部内に溜まった気泡によって遮られることに起因して、電圧を印加することができなくなるのを抑制することができる。この結果、流路内が気泡で遮られることなく印加する電圧を大きく（電界を強く）することができるので、生体物質をより効果的に捕捉することができる。
【００１４】
上記第１の局面による生体物質濃縮装置において、好ましくは、液体収容部に連通し、液体収容部内の気体を排気するための排気部をさらに備える。このように構成すれば、液体収容部内に溜まった気体を排気部から排気することができる。
【００１５】
上記第１の局面による生体物質濃縮装置において、好ましくは、捕捉部は、複数の孔を有するフィルタである。このように構成すれば、簡単な構成で捕捉部のトラップ機構（孔）の数を増加させることができるので、容易に、生体物質の濃縮時の処理量を増加させる構成を得ることができる。
【００１６】
上記第１の局面による生体物質濃縮装置において、好ましくは、流路内に露出し、一端が捕捉部に近接して設けられた試料回収チューブをさらに備える。このように構成すれば、捕捉部近傍に捕捉された生体物質を一端が捕捉部に近接する試料回収チューブによって回収することができるので、捕捉された生体物質を回収する際に捕捉部近傍の生体試料だけを生体物質と一緒に回収すれば済む。これにより、たとえば流路内の生体試料の全部を回収することによって捕捉された生体物質を回収する場合と比較して、生体物質と一緒に回収される生体試料の量を抑制することができるので、生体物質の濃縮率を向上させることができる。
【００１７】
上記第１の局面による生体物質濃縮装置において、好ましくは、生体物質は、核酸である。このように構成すれば、核酸の濃縮率を向上させ、生体試料から効率よく濃縮を行うことが可能な核酸濃縮装置を得ることができる。
【００１８】
この発明の第２の局面における生体物質濃縮装置は、上下に延びる上下流路部と上下流路部の下端に連結される水平方向に延びる水平流路部とを含み、生体物質を含む生体試料を上方の一端側から受け入れる流路と、流路に受け入れられた生体試料を移動させる圧力源と、上下流路部の途中に設けられ、生体試料に含まれる生体物質を捕捉する捕捉部と、電源と、圧力源による生体試料の移動方向と逆向きの流れを荷電した生体物質に生じさせるように電源の陽極または陰極に接続され、捕捉部よりも一端側で流路内に受け入れられた生体試料に接触する第１電極と、電源の他の極に接続され、水平流路部内に露出する第２電極と、水平流路部から下方以外の方向に分岐して設けられた気泡逃がし部と、を備える。
【００１９】
この発明の第２の局面による生体物質濃縮装置では、上記のように、電源の他の極に接続され、水平流路部内に露出する第２電極と、水平流路部から下方以外の方向に分岐して設けられた気泡逃がし部とを設けることによって、第２電極から気泡が発生する場合にも、水平流路部内に露出する第２電極で発生した気泡は水平流路部から下方以外の方向に分岐して設けられた気泡逃がし部に移動する。これにより、捕捉部が設けられた上下流路部へ第２電極から発生した気泡が流入することを防止することができる。このため、流路内が気泡で遮られることなく印加する電圧を大きく（電界を強く）することができるので、生体物質を効果的に捕捉することができる。この結果、印加する電圧を大きくした場合にも、生体物質の濃縮率を向上させることができる。
【００２０】
上記第２の局面による生体物質濃縮装置において、好ましくは、気泡逃がし部は、第２電極の上方に設けられている。このように構成すれば、第２電極から発生した気泡は第２電極の上方にある気泡逃がし部に移動するため、捕捉部が設けられた上下流路部へ第２電極から発生した気泡が流入することをより確実に防止することができる。
【００２１】
この発明の第３の局面における生体物質濃縮装置は、上下に延びる上下流路部を含み、生体物質を含む生体試料を上方の一端側から受け入れる流路と、流路に受け入れられた生体試料を流路の一端側から他端側に向けて移動させる圧力源と、上下に延びる上下流路部の途中に設けられ、生体試料に含まれる生体物質を捕捉する捕捉部と、上下に延びる上下流路部内に露出し、一端が捕捉部に近接して設けられた試料回収チューブと、電源と流路の他端側から一端側に向かう流れを荷電した生体物質に生じさせるように電源の陽極または陰極に接続され、上下流路部内の捕捉部よりも一端側の位置で上下流路部内の生体試料に接触する第１電極と、電源の他の極に接続される第２電極と、を備える。
【００２２】
この発明の第３の局面による生体物質濃縮装置では、上記のように、上下に延びる上下流路部内に露出し、一端が捕捉部に近接して設けられた試料回収チューブと、電源と流路の他端側から一端側に向かう流れを荷電した生体物質に生じさせるように電源の陽極または陰極に接続され、上下流路部内の捕捉部よりも一端側の位置で上下流路部内の生体試料に接触する第１電極とを設けることによって、圧力源によって生体試料の液面を捕捉部近傍の第１電極付近の位置まで下降させた状態でも第１電極を生体試料に接触させておくことができる。これにより、生体試料の液面を下降させた状態でも第１電極と第２電極との間に電圧（電界）を印加して生体物質を捕捉部に捕捉することができる。この結果、生体物質を捕捉部に捕捉したまま生体試料の液面を第１電極の位置まで下降させれば、捕捉部近傍の生体試料の液面付近に生体物質を高濃度に濃縮した状態を作り出すことができる。このとき、一端が捕捉部に近接する試料回収チューブによって液面付近の生体試料のみを回収することができるので、生体物質が高濃度に濃縮された生体試料のみを回収することができる。以上により、生体物質の濃縮時の処理量を増加させるように流路（上下流路部）の流路径を大きくして流路中の生体試料の量が増加した場合にも、生体試料中の生体物質の濃縮率を向上させることができる。
【００２３】
上記第３の局面による生体物質濃縮装置において、好ましくは、試料回収チューブは、生体試料の液面が上下流路部内の所定の回収位置まで圧力源により下降された状態で、一端から生体試料を回収するように構成され、第１電極の少なくとも先端部は、所定の回収位置と捕捉部との間の位置で上下流路部内の生体試料に接触するように配置されている。このように構成すれば、第１電極の先端部が液面（所定の回収位置）と捕捉部との間の位置で生体試料に接触するので、この液面（所定の回収位置）と捕捉部との間において生体物質の濃度を高濃度にすることができる。このとき、生体試料の液面（所定の回収位置）と捕捉部に近接する試料回収チューブの一端との間の一定量の生体試料のみを回収することができるので、確実に、回収される一定量の生体試料中の生体物質の濃縮率を向上させることができる。
【００２４】
上記第３の局面による生体物質濃縮装置において、好ましくは、流路内の所定の回収位置で生体試料の液面を検知する液面検知部をさらに備える。このように構成すれば、容易に、生体試料の液面が上下流路部内の所定の回収位置まで下降されたことを検知することができる。
【００２５】
上記第３の局面による生体物質濃縮装置において、好ましくは、捕捉部は、複数の孔を有するフィルタである。このように構成すれば、簡単な構成で捕捉部のトラップ機構（孔）の数を増加させることができるので、容易に、生体物質の濃縮時の処理量を増加させる構成を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態による生体物質濃縮装置の全体構成を示した模式図である。
【図２】図１に示した第１実施形態による生体物質濃縮装置の濃縮部を示した平面図である。
【図３】図２に示した第１実施形態による生体物質濃縮装置の濃縮部の縦断面図である。
【図４】図１に示した本発明の第１実施形態による生体物質濃縮装置の濃縮処理動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】図４に示した濃縮処理動作においてバッファを注入した状態を示した模式図である。
【図６】図４に示した濃縮処理動作において生体試料を注入した状態を示した模式図である。
【図７】図４に示した濃縮処理動作において電圧の印加および生体試料の吸引を実施している状態を示した模式図である。
【図８】図４に示した濃縮処理動作において生体試料の液面が検知された状態を示した模式図である。
【図９】図４に示した濃縮処理動作において濃縮された生体試料が回収される状態を示した模式図である。
【図１０】図４に示した濃縮処理動作において液体収容室のバッファが排出された状態を示した模式図である。
【図１１】本発明の第２実施形態による生体物質濃縮装置の濃縮部の縦断面図である。
【図１２】図１１に示した第２実施形態による生体物質濃縮装置の濃縮部を示した平面図である。
【図１３】図１１に示した第２実施形態による生体物質濃縮装置の濃縮処理動作中の状態を説明するための模式図である。
【図１４】本発明の比較例の生体物質濃縮装置の構造を説明するための模式図である。
【図１５】本発明の比較例の生体物質濃縮装置による濃縮処理結果を示したグラフである。
【図１６】本発明の第２実施形態による生体物質濃縮装置を用いた実施例における濃縮処理結果を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
（第１実施形態）
まず、図１〜図３および図５〜図７を参照して、本発明の第１実施形態による生体物質濃縮装置１００の構成について説明する。
【００２９】
生体物質濃縮装置１００は、圧力により生体試料（血清など）の流れ（圧力流）を形成するとともに、荷電した生体物質（ＤＮＡ、ＲＮＡまたはタンパク質など）の圧力流とは逆方向の流れを電界により形成することによって、生体試料中の荷電した生体物質を捕捉して、生体試料から分離、抽出および濃縮する装置である。この第１実施形態では、生体物質の一例として、ＤＮＡの分離、抽出および濃縮を行う例について説明する。
【００３０】
生体物質濃縮装置１００は、図１に示すように、濃縮部１と、圧力源２と、電源３と、バッファ（緩衝液）供給源４と、試料回収容器５と、廃液容器６と、ガス抜きライン開閉バルブ７とを備えている。
【００３１】
図２および図３に示すように、濃縮部１は、流路１１と、トラップフィルタ２１と、液体収容室２２と、第１電極２３と、第２電極２４と、回収チューブ２５と、液面センサ２６とを含んでいる。また、濃縮部１は、樹脂製の４つの本体部１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄから構成されている。
【００３２】
図３に示すように、流路１１は、流路１１の一端である導入口１１ａから、流路１１の他端である吸引口１１ｂに至る生体試料Ｔ（図６参照）の流通経路である。流路１１は、上下方向（Ｚ方向）に延びる上下流路部１２と、上下流路部１２の下端から水平方向（Ｘ方向）に延びる水平流路部１３とを有している。上下流路部１２は、上下に重なるように配置された本体部１ａおよび１ｂを貫通して本体部１ｃまで延びるように形成されている。また、水平流路部１３は、最下部に配置された本体部１ｃに設けられている。
【００３３】
上下流路部１２は、上下に延びる円形状の内側面（本体部１ａ、１ｂおよび１ｃの内側面）を有し、上方の本体部１ａから下方の本体部１ｃに向かうに従って徐々に内径が小さくなるように形成されている。また、上下流路部１２は、一端の導入口１１ａにより、大気開放の状態に保たれている。上下流路部１２の途中（本体部１ｂ）には、トラップフィルタ２１と、回収チューブ２５と、第１電極２３とが配置されている。トラップフィルタ２１から上方の上側部１２ａは、導入口１１ａを介して生体物質（ＤＮＡ）を含有する生体試料Ｔ（図６参照）を受け入れるように構成されている。この上側部１２ａは、生体物質濃縮装置１００の処理能力に応じた量の生体試料Ｔを貯留可能な容積を有するように設けられている。また、トラップフィルタ２１から下方の下側部１２ｂは、下端部で水平流路部１３と連通している。
【００３４】
本体部１ｃに形成された水平流路部１３は、上下流路部１２の下側部１２ｂから横方向（Ｘ方向）に延びる小径の流路接続部１３ａと、流路接続部１３ａから吸引口１１ｂまで横方向に延びる送出部１３ｂとを有している。図１に示すように、吸引口１１ｂは、圧力源２に接続された廃液容器６と廃液ライン６ａを介して連通している。生体物質濃縮装置１００は、圧力源２から供給される負圧（吸引力）により、上下流路部１２側の生体試料Ｔを水平流路部１３を介して吸引口１１ｂから吸引するように構成されている。また、送出部１３ｂには、バッファ供給ライン４ａを介してバッファ供給源４からバッファ（緩衝液）Ｕが供給されるように構成されている。
【００３５】
また、図３に示すように、送出部１３ｂには、水平方向（Ｘ方向）に延びる送出部１３ｂから上方（矢印Ｚ１方向）に分岐する分岐部１３ｃが設けられている。この分岐部１３ｃは、本体部１ｄに形成された液体収容室２２の下端部に連通している。
【００３６】
トラップフィルタ２１は、上下方向に延びる上下流路部１２の上側部１２ａの下端と、下側部１２ｂの上端との間の位置（本体部１ｂと本体部１ｃとの間の位置）に配置されている。トラップフィルタ２１は、ニッケルに腐食（酸化）防止の金メッキが施されることにより形成されている。トラップフィルタ２１は、円板状のフィルタであり、直径約５ｍｍ、厚み約１０μｍの円板状形状を有する。トラップフィルタ２１には、厚み方向（上下方向）に延びる多数の孔（貫通孔）が設けられている。トラップフィルタ２１の孔は、孔径約１０μｍ、ピッチ約１４μｍで設けられており、トラップフィルタ２１の開口率は約１０％〜約１５％である。このため、トラップフィルタ２１には、約２万〜約４万個の孔が形成されている。これらの孔がそれぞれ生体物質（ＤＮＡ）を捕捉する捕捉部として機能する。したがって、１つのトラップフィルタ２１により、約２万〜約４万個の捕捉部が流路１１（上下流路部１２）内に配置されることになる。この円板状のトラップフィルタ２１が、上下方向に延びる流路１１（上下流路部１２）を塞ぐように、水平方向に延びるように設けられている。
【００３７】
液体収容室２２は、本体部１ｃの上面上に配置された本体部１ｄ内に形成された空間である。第１実施形態では、液体収容室２２は、水平流路部１３の上方（矢印Ｚ１方向）に配置され、本体部１ｄ内を上方に延びるようにして所定の容積を有するように設けられている。また、液体収容室２２の下端が、本体部１ｃの送出部１３ｂから上方に分岐する分岐部１３ｃを介して流路１１と連通している。また、液体収容室２２内には、第２電極２４が露出している。液体収容室２２の上端には、本体部１ｄを上方に貫通するガス抜き接続部２２ａが設けられている。図１に示すように、このガス抜き接続部２２ａは、ガス抜きライン７ａおよびガス抜きライン開閉バルブ７を介して廃液容器６と連通している。液体収容室２２内部の第２電極２４から上方の空間は、第２電極２４から発生した気泡Ｑ２（図７参照）を上方に逃がすための気泡逃がし部として機能するように構成されている。
【００３８】
図３に示すように、第１電極２３は、白金電極からなり、電源３（図１参照）の陽極（＋）に接続されている。第１電極２３は、本体部１ｂ（上下流路部１２の側壁）に形成された接続孔２３ａに外部から挿入されるようにして、先端が上下流路部１２（流路１１）の上側部１２ａ内部に露出するように設けられている。なお、本体部１ｂの接続孔２３ａは、栓体２３ｂにより封止されている。また、第１電極２３の先端部は、下方（矢印Ｚ２方向）に向けて斜めに折れ曲がり、トラップフィルタ２１の近傍の位置に、トラップフィルタ２１とは僅かに間隔を開けて配置されている。したがって、第１電極２３は、流路１１（上下流路部１２）の一端である導入口１１ａよりもトラップフィルタ２１に近い位置で、流路１１（上下流路部１２）の内部に露出している。また、第１電極２３の先端部は、トラップフィルタ２１と後述する回収位置Ｐとの間の位置（上下方向の位置）に配置されるように構成されている。
【００３９】
第２電極２４は、白金電極からなり、電源３（図１参照）の陰極（−）に接続されている。第２電極２４は、本体部１ｄ（液体収容室２２の側壁）に形成された接続孔２４ａに外部から挿入されるようにして、液体収容室２２の内部に露出するように設けられている。なお、本体部１ｄの接続孔２４ａは、栓体２４ｂにより封止されている。また、第２電極２４は、流路１１（水平流路部１３）から液体収容室２２が分岐する位置（分岐部１３ｃ）よりも上方の位置に設けられている。また、第２電極２４は、上下流路部１２から水平方向（Ｘ方向）に離間した位置に配置されている。また、第２電極２４は、液体収容室２２の上端（ガス抜き接続部２２ａ）よりも液体収容室２２の下端（分岐部１３ｃ）に近い位置に、水平方向に延びるように設けられている。
【００４０】
ここで、第１電極２３（陽極）と第２電極２４（陰極）との間が液体（バッファＵおよび生体試料Ｔ）で満たされた状態で電源３から電圧を印加することにより電極間に電界を発生させて、マイナスに荷電したＤＮＡ（生体物質）を陽極（第１電極２３）側に引き寄せることが可能である。したがって、第１電極２３（陽極）および第２電極２４（陰極）は、導入口１１ａから吸引口１１ｂに向かう生体試料Ｔの吸引方向（圧力源２による生体試料Ｔの移動方向）Ａとは逆向きの、第２電極２４（陰極）から第１電極２３（陽極）に向かう流れＢをマイナスに荷電したＤＮＡ（生体物質）に生じさせるように構成されている。
【００４１】
図１に示すように、回収チューブ２５は、一端がトラップフィルタ２１に近接するとともに、他端が試料回収ライン５ａを介して試料回収容器５に連通している。また、回収チューブ２５は、第１電極２３と向かい合うように設けられている。すなわち、図３に示すように、回収チューブ２５は、本体部１ｂ（上下流路部１２の側壁）に形成された接続孔２５ａに外部から挿入されるようにして先端が流路１１（上下流路部１２）の上側部１２ａ内に引き出されている。なお、本体部１ｂの接続孔２５ａは、栓体２５ｂにより封止されている。回収チューブ２５の一端（先端）は、下方（矢印Ｚ２方向）に向けて斜めに曲がり、トラップフィルタ２１の上面に接するように設けられている。回収チューブ２５は、圧力源２（図１参照）から供給される負圧（吸引力）によって、流路１１（上下流路部１２）の上側部１２ａ（トラップフィルタ２１の上面側）の生体試料Ｔを一端（先端）から吸引するように構成されている。これにより、試料回収容器５に生体試料Ｔを回収することが可能である。
【００４２】
図２に示すように、液面センサ２６は、発光部２６ａおよび受光部２６ｂを有する光学式センサであり、発光部２６ａと受光部２６ｂとが上下流路部１２を挟むように水平方向（Ｙ方向）に対向して設けられている。液面センサ２６は、発光部２６ａと受光部２６ｂとの光軸が所定の回収位置Ｐ（図３参照）を通るような位置（上下方向の位置）に配置されている。これにより、液面センサ２６は、吸引口１１ｂから吸引される生体試料Ｔの液面Ｒ（図７参照）が矢印Ｚ２方向に下降して所定の回収位置Ｐに到達したことを検知可能なように構成されている。このため、回収チューブ２５は、トラップフィルタ２１の上面と回収位置Ｐとの間の生体試料Ｔを回収するように構成されている。なお、発光部２６ａおよび受光部２６ｂは本体部１ｂ（上下流路部１２の側壁）に埋め込まれるように設けられており、発光部２６ａからの光は上下流路部１２の側壁を透過して受光部２６ｂに到達する。
【００４３】
図１に示すように、圧力源２は、圧力供給ライン２ａを介して廃液容器６および試料回収容器５とそれぞれ連通し、廃液容器６と試料回収容器５とに負圧を選択的に供給することが可能なように構成されている。圧力源２は、流路１１の吸引口１１ｂに負圧（吸引力）を供給して、流路１１内の生体試料Ｔ（またはバッファＵ）を廃液容器６まで移動させる機能を有する。なお、圧力源２は、供給する負圧の大きさ（吸引力の強さ）を任意に調節することが可能なように構成されている。また、圧力源２は、回収チューブ２５に負圧（吸引力）を供給して、トラップフィルタ２１近傍に捕捉されたＤＮＡを含有する生体試料Ｔを試料回収容器５まで移動させる機能を有する。
【００４４】
電源３は、陽極（＋）と陰極（−）とが、それぞれ、第１電極２３と第２電極２４とに接続され、第１電極２３と第２電極２４との間に任意の電圧を印加することが可能なように構成されている。
【００４５】
バッファ供給源４は、バッファ供給ライン４ａを介して、流路１１の他端側の送出部１３ｂと連通している。バッファ供給源４は、トラップフィルタ２１よりも下流（吸引方向の下流）側の各部にバッファ（緩衝液）Ｕ（図５参照）を供給する機能を有する。具体的には、バッファ供給源４は、上下流路部１２の下側部１２ｂと、水平流路部１３（流路接続部１３ａ、送出部１３ｂ、分岐部１３ｃ）と、液体収容室２２とに、バッファＵを充填することが可能なように構成されている。なお、トラップフィルタ２１の孔は微細なため、圧力源２からの吸引力が働かない場合には、液体はほとんど通過しない。このため、トラップフィルタ２１よりも下流側の各部にバッファＵを供給しても、トラップフィルタ２１の上面側（上下流路部１２の上側部１２ａ）にはバッファＵがほとんど通過しない。
【００４６】
ガス抜きライン開閉バルブ７は、液体収容室２２の上端のガス抜き接続部２２ａと廃液容器６とを結ぶガス抜きライン７ａに設けられ、ガス抜きライン７ａの開放および閉鎖を行うことが可能なように構成されている。このため、ガス抜きライン開閉バルブ７は、液体収容室２２を密閉状態、または、廃液容器６と連通する状態とに切り替えることが可能である。
【００４７】
次に、図１および図４〜図１０を参照して、第１実施形態による生体物質濃縮装置１００の生体物質（ＤＮＡ）の濃縮動作について説明する。
【００４８】
まず、図４のステップＳ１において、ガス抜きライン７ａ（図１参照）を開放する。すなわち、図１に示すように、ガス抜きライン開閉バルブ７を開放することにより、液体収容室２２と廃液容器６とが、ガス抜きライン７ａを介して連通する状態となる。
【００４９】
次に、ステップＳ２において、液体収容室２２にバッファＵを注入する。具体的には、図５に示すように、バッファ供給源４（図１参照）から水平流路部１３にバッファＵを供給することにより、上下流路部１２の下側部１２ｂと、水平流路部１３（流路接続部１３ａ、送出部１３ｂ、分岐部１３ｃ）と、液体収容室２２とに、バッファＵを充填する。この際、ステップＳ１においてガス抜きライン７ａ（図１参照）が開放されているため、液体収容室２２内に気体が残存することなく、液体収容室２２内がバッファＵで満たされる。
【００５０】
バッファＵの注入が完了すると、ステップＳ３に進み、ガス抜きライン７ａを閉鎖する。すなわち、ガス抜きライン開閉バルブ７（図１参照）を閉鎖することにより、液体収容室２２を密閉状態とする。
【００５１】
次に、ステップＳ４において、流路１１（上下流路部１２）の一端の導入口１１ａを介して、生体試料Ｔを流路１１に導入する。このとき、図６に示すように、トラップフィルタ２１よりも上流側（上下流路部１２の上側部１２ａ）は、生体物質（ＤＮＡ）を含む生体試料Ｔで満たされ、トラップフィルタ２１よりも下流側は、バッファＵで満たされる。この状態で、第１電極２３と第２電極２４との間はバッファＵおよび生体試料Ｔで満たされているため、第１電極２３と第２電極２４との間に電圧（電界）を印加することが可能である。
【００５２】
次に、ステップＳ５において、電源３により、第１電極２３と第２電極２４との間に電圧を印加する。これにより、図７に示すように、電極間に発生する電界によって、生体試料Ｔ内のマイナスに荷電したＤＮＡ（生体物質）が第１電極２３側に向かう流れＢが形成される。また、第１電極２３と第２電極２４との間に電流が流れることによって水（バッファＵおよび生体試料Ｔ）が電気分解され、第１電極２３（陽極）から気泡（酸素）Ｑ１が発生するとともに第２電極から気泡（水素）Ｑ２が発生する。第１電極２３上方の導入口１１ａは大気に開放されているため、第１電極２３から発生する気泡Ｑ１は生体試料Ｔの液面Ｒから大気中に放出される。一方、液体収容室２２はガス抜きライン開閉バルブ７（図１参照）により密閉されているため、第２電極から発生する気泡Ｑ２は液体収容室２２の上端に溜まっていく。
【００５３】
ステップＳ６において、圧力源２（図１参照）により、生体試料Ｔ（バッファＵ）の吸引を開始する。これにより、流路１１内の液体（生体試料Ｔ、バッファＵ）が導入口１１ａから吸引口１１ｂに向けて矢印Ａ方向に流れ、廃液容器６（図１参照）に流入する。このとき、トラップフィルタ２１の近傍では小径の孔によって生体試料Ｔが流れにくくなるため、導入口１１ａから吸引口１１ｂに向かう液体（生体試料Ｔ、バッファＵ）の流れＡと、第２電極２４（陰極）から第１電極２３（陽極）に向かうＤＮＡの流れＢとの相互作用によって、トラップフィルタ２１の近傍にＤＮＡが捕捉される。この結果、トラップフィルタ２１付近でＤＮＡが取り残されるようにして、生体試料Ｔ（液体）が吸引口１１ｂに向けて吸引されていく。この結果、吸引に伴って上下流路部１２（上側部１２ａ）の生体試料Ｔの液面Ｒは下降して行く。そして、生体試料Ｔの液量が減少する（液面Ｒが下降する）一方、トラップフィルタ２１の近傍にＤＮＡが捕捉されるため、上下流路部１２の上側部１２ａにおけるＤＮＡの濃縮率（生体試料Ｔの液量に対するＤＮＡ量）が上昇する。なお、液体収容室２２はガス抜きライン開閉バルブ７（図１参照）により密閉されているため、主として大気に開放された上下流路部１２側の生体試料Ｔが吸引口１１ｂに吸引されていく。
【００５４】
吸引を継続すると、ステップＳ７において、図８に示すように、生体試料Ｔの液面Ｒが矢印Ｚ２方向に下降して所定の回収位置Ｐに到達したことが、液面センサ２６によって検知される。液面Ｒが検知されると、ステップＳ８において圧力源２による吸引を停止する。これにより、回収位置Ｐに液面Ｒが到達した状態で生体試料Ｔの流出（液面Ｒの下降）が停止される。また、このとき、流路１１内の液体の流れが停止する一方、第１電極２３と第２電極２４との間に電圧が印加されているので、トラップフィルタ２１に捕捉されたＤＮＡは、第１電極２３側に引き寄せられる。
【００５５】
そして、ステップＳ９において、電源３による電圧の印加も停止される。次に、ステップＳ１０において、圧力源２により回収チューブ２５に負圧（吸引力）を供給して、ＤＮＡが濃縮された生体試料Ｔの回収（吸引）が行われる。このとき、回収チューブ２５の一端（先端）が接するトラップフィルタ２１の上面から回収位置Ｐまでの範囲に残った生体試料Ｔが回収される。このトラップフィルタ２１の上面から回収位置Ｐまでの範囲に第１電極２３の先端が配置されているため、ＤＮＡが高濃度に濃縮された状態で、所定量の生体試料Ｔのみが回収（吸引）される。吸引されたＤＮＡを含む生体試料Ｔは、回収チューブ２５を介して試料回収容器５に回収される。
【００５６】
試料の回収が完了すると、ステップＳ１１において、再び圧力源２によって吸引口１１ｂから吸引を行うことにより、液体収容室２２を含むトラップフィルタ２１の下流側の流路に残ったバッファＵが廃液容器６に廃棄される。以上により、生体物質濃縮装置１００の生体物質（ＤＮＡ）の濃縮動作が完了する。なお、ステップＳ１１のバッファＵの廃棄を行うことなく、次の生体試料Ｔを導入してＤＮＡの濃縮を行ってもよい。液体収容室２２に溜まった気泡Ｑ２の量が多くない場合には、次回の濃縮動作においてステップＳ１〜Ｓ３も省略することができる。一方、液体収容室２２内の気泡Ｑ２が第２電極２４よりも下方まで溜まると、第２電極２４とバッファＵとが接触しなくなるため、第２電極２４と第１電極２３との間に電圧を印加することができなくなる。この場合には、再度液体収容室２２内をバッファＵで満たす必要がある。
【００５７】
第１実施形態では、上記のように、トラップフィルタ２１よりも他端側（吸引口１１ｂ側）の位置で流路１１から下方以外の方向に分岐して設けられた液体収容室２２と、電源３の陰極（−）に接続され、液体収容室２２内に露出する第２電極２４とを設ける。このように構成することによって、第２電極２４から気泡Ｑ２が発生した場合に、発生した気泡Ｑ２が流路１１から下方以外の方向に分岐して設けられた液体収容室２２内を上方に移動する。これにより、第２電極２４から発生した気泡Ｑ２が流路１１へ流入することを防止することができる。このため、流路１１内が気泡Ｑ２で遮られることなく印加する電圧を大きく（電界を強く）することができるので、生体物質（ＤＮＡ）を効果的に捕捉することができる（ＤＮＡの回収率を向上させることができる）。この結果、印加する電圧を大きくした場合にも、生体物質（ＤＮＡ）の濃縮率を向上させることができる。
【００５８】
また、第１実施形態では、上記のように、トラップフィルタ２１よりも一端側（導入口１１ａ側）において上下方向に延びるように流路１１（上下流路部１２）を設けるとともに、導入口１１ａよりもトラップフィルタ２１に近いトラップフィルタ２１の上面側の位置で第１電極２３を流路１１内部に露出させる。このように構成することによって、第１電極２３から発生した気泡Ｑ１がトラップフィルタ２１の上面側から流路１１（上下流路部１２）の導入口１１ａに向けて上方に移動するので、第１電極２３から発生した気泡Ｑ１が流路１１（上下流路部１２）内のトラップフィルタ２１の近傍を遮るのを防止することができる。
【００５９】
また、第１実施形態では、上記のように、流路１１のトラップフィルタ２１よりも他端側（吸引口１１ｂ側）の位置から上方に液体収容室２２を分岐して設けるとともに、流路１１（水平流路部１３）から液体収容室２２が分岐する分岐部１３ｃよりも上方の位置に第２電極２４を設ける。このように構成することによって、第２電極２４から発生した気泡Ｑ２は流路１１（水平流路部１３）よりも上方の液体収容室２２内で上方へ移動するので、第２電極２４から発生した気泡Ｑ２の流路１１（水平流路部１３）への流入をより確実に防止することができる。
【００６０】
また、第１実施形態では、上記のように、液体収容室２２の上端（ガス抜き接続部２２ａ）よりも液体収容室２２の下端（分岐部１３ｃ）に近い位置に第２電極を設ける。このように構成することによって、第２電極２４から発生した気泡Ｑ２は液体収容室２２内を上方に移動するので、液体収容室２２の上端から気泡Ｑ２が溜まっていく。このとき、第２電極２４が液体収容室２２の上端よりも液体収容室２２の下端に近い位置に設けられているので、第２電極２４と第１電極２３との間が液体収容室２２内に溜まった気泡Ｑ２によって遮られることに起因して、電圧を印加することができなくなるのを抑制することができる。この結果、流路１１内が気泡Ｑ２で遮られることなく印加する電圧を大きく（電界を強く）することができるので、ＤＮＡ（生体物質）をより効果的に捕捉することができる（ＤＮＡの回収率を向上させることができる）。
【００６１】
また、第１実施形態では、上記のように、液体収容室２２に連通し、液体収容室２２内の気体を排気するためのガス抜き接続部２２ａを設ける。このように構成することによって、液体収容室２２内に溜まった気体をガス抜き接続部２２ａから排気することができる。
【００６２】
また、第１実施形態では、上記のように、複数の孔を有するフィルタからなるトラップフィルタ２１を捕捉部として設ける。このように構成すれば、簡単な構成で捕捉部のトラップ機構（孔）の数を増加させることができるので、容易に、ＤＮＡ（生体物質）の濃縮時の処理量を増加させる構成を得ることができる。
【００６３】
また、第１実施形態では、上記のように、流路１１内に露出し、一端（先端）がトラップフィルタ２１に近接する回収チューブ２５を設ける。このように構成することによって、トラップフィルタ２１近傍に捕捉されたＤＮＡを一端がトラップフィルタ２１に近接する回収チューブ２５によって回収することができるので、捕捉されたＤＮＡを回収する際にトラップフィルタ２１近傍の生体試料ＴだけをＤＮＡと一緒に回収すれば済む。これにより、たとえばトラップフィルタ２１よりも下流側の生体試料Ｔ（およびバッファＵ）の全部を回収することによって捕捉されたＤＮＡを回収する場合と比較して、ＤＮＡと一緒に回収される生体試料の量を抑制することができるので、ＤＮＡ（生体物質）の濃縮率を向上させることができる。
【００６４】
また、第１実施形態では、上記のように、生体物質は、核酸（ＤＮＡ）である。このように構成することによって、ＤＮＡの濃縮率を向上させ、生体試料Ｔから効率よく濃縮を行うことが可能なＤＮＡ濃縮装置を得ることができる。
【００６５】
また、第１実施形態では、上記のように、上下に延びる上下流路部１２内に露出し、一端がトラップフィルタ２１に近接する回収チューブ２５と、上下流路部１２内のトラップフィルタ２１近傍の位置で上下流路部１２内の生体試料Ｔに接触する第１電極２３とを設ける。このように構成することによって、圧力源２によって生体試料Ｔの液面Ｒをトラップフィルタ２１近傍の第１電極２３の位置まで下降させた状態でも第１電極２３を生体試料Ｔに接触させておくことができるので、第１電極２３と第２電極２４との間に電圧（電界）を印加してＤＮＡをトラップフィルタ２１近傍に捕捉することができる。この結果、ＤＮＡをトラップフィルタ２１に捕捉したまま生体試料Ｔの液面Ｒを第１電極２３の位置まで下降させれば、トラップフィルタ２１近傍の生体試料Ｔの液面Ｒ付近にＤＮＡを高濃度に濃縮した状態を作り出すことができる。このとき、一端がトラップフィルタ２１に近接する回収チューブ２５によって液面Ｒ付近の生体試料Ｔのみを回収することができるので、ＤＮＡが高濃度に濃縮された生体試料Ｔのみを回収することができる。これにより、ＤＮＡの濃縮時の処理量を増加させるように流路１１（上下流路部１２）の流路径を大きくして流路１１中の生体試料Ｔの量が増加した場合にも、生体試料Ｔ中のＤＮＡ（生体物質）の濃縮率を向上させることができる。
【００６６】
（第２実施形態）
次に、図１および図１１〜図１３を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態は、第２電極２４を液体収容室２２内に配置した上記第１実施形態とは異なり、第２電極１２４を流路１１１の水平流路部１１３内に配置するとともに、第２電極１２４の上方に吸引口１１１ｂを設けている。なお、濃縮部１０１以外の構成は上記第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００６７】
図１１に示すように、第２実施形態による生体物質濃縮装置２００の濃縮部１０１は、流路１１１と、トラップフィルタ２１と、電源３（図１参照）と接続された第１電極２３（陽極）および第２電極１２４（陰極）と、回収チューブ２５と、液面センサ２６とを含んでいる。濃縮部１０１は、樹脂製の４つの本体部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃおよび１０１ｄから構成されている。
【００６８】
流路１１１は、上下方向に延びる上下流路部１１２と、上下流路部１１２の下端から水平方向（Ｘ方向）に延びる水平流路部１１３と、水平流路部１１３から上方に延びる吸引流路部１１４とを有している。上下流路部１１２は、上下に重なるように配置された本体部１０１ａおよび１０１ｂを貫通して本体部１０１ｃまで延びるように形成されている。また、水平流路部１１３は、最下部に配置された本体部１０１ｃに設けられている。吸引流路部１１４は、本体部１０１ｂと水平方向（Ｘ方向）に並ぶように本体部１０１ｃ上に配置された本体部１０１ｄに設けられている。
【００６９】
上下流路部１１２の上端（本体部１０１ａの上端）には、流路１１１の一端である導入口１１１ａが設けられている。上下流路部１１２の途中（本体部１０１ｂ）には、トラップフィルタ２１と、回収チューブ２５と、第１電極２３とが配置されている。なお、本体部１０１ｂの構造は上記第１実施形態の本体部１ｂと同様である。したがって、本体部１０１ｂに設けられたトラップフィルタ２１、回収チューブ２５、第１電極２３および液面センサ２６の配置は上記第１実施形態と同様である。トラップフィルタ２１から上方の上側部１１２ａは、導入口１１１ａを介して所定量の生体物質（ＤＮＡ）を含有する生体試料Ｔ（図１３参照）を受け入れるように構成されている。また、トラップフィルタ２１から下方の下側部１１２ｂは、水平流路部１１３と連通している。
【００７０】
本体部１０１ｃに形成された水平流路部１１３は、上下流路部１１２の下側部１１２ｂの下端部から横方向に延びる小径の流路接続部１１３ａと、流路接続部１１３ａから横方向（矢印Ｘ２方向）に延びる送出部１１３ｂと、送出部１１３ｂの端部（矢印Ｘ２方向端部）から上方に延びる吸引接続部１１３ｃとを有している。
【００７１】
第２実施形態では、水平流路部１１３の送出部１１３ｂには、本体部１０１ｃ（送出部１１３ｂの矢印Ｘ２方向側の側壁）に形成された接続孔１２４ａに外部から挿入されるようにして、第２電極１２４が設けられている。また、接続孔１２４ａは栓体１２４ｂによって封止されている。この第２電極１２４は、水平流路部１１３の送出部１１３ｂの略全長にわたって、流路接続部１１３ａの近傍の位置から吸引接続部１１３ｃの下方の位置まで送出部１１３ｂ内部に露出するように設けられている。なお、送出部１１３ｂには、バッファ供給ライン４ａ（図１参照）を介してバッファ供給源４からバッファ（緩衝液）Ｕが供給されるように構成されている。
【００７２】
吸引流路部１１４は、上端に流路１１１の他端である吸引口１１１ｂが形成されているとともに、下端で水平流路部１１３の吸引接続部１１３ｃと連通している。このように、第２実施形態では、第２電極１２４の上方に吸引口１１１ｂが配置されている。図１３に示すように、生体物質濃縮装置２００は、圧力源２（図１参照）から供給される負圧（吸引力）により、上下流路部１１２側の生体試料Ｔを水平流路部１１３および吸引流路部１１４を介して吸引口１１１ｂから吸引するように構成されている。このため、第２実施形態では、第２電極１２４の上方に設けられた吸引流路部１１４および吸引口１１１ｂは、第２電極１２４から発生した気泡Ｑ２を上方に逃がすための気泡逃がし部として機能するように構成されている。したがって、第２電極１２４から発生した気泡Ｑ２は吸引口１１１ｂから吸引されて、生体試料Ｔ（またはバッファＵ）とともに廃液容器６（図１参照）に排出される。なお、第２電極１２４から発生した気泡Ｑ２は流路１１１（送出部１１３ｂ）内を上方に移動するため、小径の流路接続部１１３ａによって気泡Ｑ２が上下流路部１１２側に流入するのがさらに抑制される。
【００７３】
第２実施形態のその他の構成は上記第１実施形態と同様である。また、第２実施形態による生体物質濃縮装置２００の生体物質（ＤＮＡ）の濃縮動作は、上記第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００７４】
第２実施形態では、上記のように、電源３（図１参照）の陰極に接続され、上下に延びる上下流路部１１２から水平方向（Ｘ方向）に離間した位置に配置された第２電極１２４と、第２電極１２４から発生した気泡Ｑ２を上方に逃がすための吸引流路部１１４および吸引口１１１ｂとを設ける。このように構成することによって、第２電極１２４から気泡Ｑ２が発生する場合にも、上下流路部１１２から水平方向に離間した第２電極１２４で発生した気泡Ｑ２は、上方の吸引流路部１１４および吸引口１１１ｂに移動して廃液容器６まで吸引される。これにより、トラップフィルタ２１が設けられた上下流路部１１２へ第２電極１２４から発生した気泡Ｑ２が流入することを防止することができる。このため、流路１１１内が気泡Ｑ２で遮られることなく印加する電圧を大きく（電界を強く）することができるので、ＤＮＡ（生体物質）を効果的に捕捉することができる（ＤＮＡの回収率を向上させることができる）。この結果、印加する電圧を大きくした場合にも、ＤＮＡ（生体物質）の濃縮率を向上させることができる。
【００７５】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００７６】
（実施例）
次に、図１、図１１、図１３および図１４〜図１６を参照して、本発明の効果を検証した比較実験について説明する。図１１〜図１３に示した本発明の第２実施形態による生体物質濃縮装置２００と、図１４に示す比較例による生体物質濃縮装置４００（濃縮部４０１）とを用いて、ＤＮＡ（生体物質）の濃縮を行い、ＤＮＡの回収率を比較する比較実験を行った。
【００７７】
図１４に示す比較例による生体物質濃縮装置４００の濃縮部４０１では、上下方向（Ｚ方向）に延びる流路４１１の途中にトラップフィルタ４２１が設けられている。また、トラップフィルタ４２１の上面側に第１電極４２３（陽極）が配置されているとともに、トラップフィルタ４２１の直下の位置に第２電極４２４（陰極）が配置されている。また、流路４１１の上端には、生体試料Ｔを注入するための導入口４１１ａが設けられている。そして、生体物質濃縮装置４００は、流路４１１の下端の吸引口４１１ｂから生体試料Ｔ（およびバッファＵ）を下方（矢印Ｚ２方向）に吸引して生体試料Ｔの流れを形成するとともに、第１電極４２３と第２電極４２４との間に電圧（電界）を印加して上方（矢印Ｚ１方向）に向かうＤＮＡの流れを形成するように構成されている。なお、トラップフィルタ４２１の構造は、上記第２実施形態（第１実施形態）のトラップフィルタ２１と同様である。また、生体物質濃縮装置４００は、吸引により生体試料Ｔの液面が液面センサ４２６に検知された時点で、トラップフィルタ４２１の上面側で濃縮された生体試料Ｔを回収するように構成されている。
【００７８】
上記構成を有する比較例による生体物質濃縮装置４００と、第２実施形態による生体物質濃縮装置２００とを用いてＤＮＡ（生体物質）の濃縮を行った。所定量のＤＮＡを含有させたＴＢバッファー（トリスホウ酸緩衝液）を実験用の生体試料Ｔとして使用した。また、バッファーＵとして、同一のＴＢバッファーを用いた。濃縮後、回収した試料の吸光度を測定し、測定結果に基づいて回収された生体試料Ｔ中のＤＮＡ量を算出した。なお、ＤＮＡ（生体物質）の濃縮は、電極間に印加する電圧を変化させて複数回行った。
【００７９】
生体物質濃縮装置４００を用いた濃縮結果（比較例）を図１５に示す。また、第２実施形態による生体物質濃縮装置２００を用いた濃縮結果（実施例）を図１６に示す。図１５および図１６では、導入された生体試料Ｔに含まれるＤＮＡ量（重量）に対する回収されたＤＮＡ量（重量）の比である重量回収率（％）を縦軸にとり、濃縮時に電極間に印加した電圧の大きさ（Ｖ）を横軸にとったグラフである。なお、図１６では、第２実施形態による生体物質濃縮装置２００を用いた濃縮を各電圧値（０Ｖ、１００Ｖ、２００Ｖ、３００Ｖ、４００Ｖ、５００Ｖ）について２回行い、それぞれ重量回収率をプロットするとともに、各２回の濃縮結果の平均値を直線近似した結果を示した。
【００８０】
図１５に示すように、生体物質濃縮装置４００を用いた濃縮結果（比較例）では、印加する電圧が約１００Ｖまでは電圧の上昇に伴ってＤＮＡの重量回収率が向上する一方、印加する電圧を約１００Ｖよりも大きくしてもＤＮＡの重量回収率がほとんど向上しないことが分かる。この比較例による濃縮結果では、３５％付近に重量回収率の限界があることが判明した。
【００８１】
一方、図１６に示すように、第２実施形態による生体物質濃縮装置２００を用いた濃縮結果（実施例）では、実験を行った電圧値０Ｖから５００Ｖの範囲全体にわたって、ＤＮＡの重量回収率が限界に達することなく電圧の上昇に伴って向上している。測定範囲内では、ＤＮＡの重量回収率は最大で約８０％（電圧５００Ｖ）に達することが分かる。これにより、第２実施形態による生体物質濃縮装置２００では、ＤＮＡの回収率を比較例よりもさらに向上させることが可能であることが確認された。
【００８２】
なお、上記の濃縮結果の相違は、電極に発生する気泡の影響によると考えられる。すなわち、比較例による生体物質濃縮装置４００では、図１４に示すように、上下方向に延びる流路４１１内においてトラップフィルタ４２１の直下に第２電極４２４（陰極）が配置されるため、第２電極４２４から発生する気泡Ｑ２がトラップフィルタ４２１の下面側に溜まることになる。電極間に印加する電圧を大きくするほど電極間に大電流が流れて水の電気分解が促進されるため、電圧の上昇に伴って気泡Ｑ２の発生量も増大する。このトラップフィルタ４２１の下面側に溜まる気泡Ｑ２によってトラップフィルタ４２１近傍の生体試料Ｔに対する電圧（電界）の印加が妨げられることにより、トラップフィルタ４２１によるＤＮＡの捕捉が阻害され、その結果、電圧値１００Ｖ付近（回収率３５％付近）でＤＮＡの回収率が頭打ちになると考えられる。
【００８３】
一方、第２実施形態による生体物質濃縮装置２００では、図１３に示すように、印加される電圧の上昇に伴い気泡Ｑ２の発生量が増大した場合にも、第２電極１２４から発生した気泡Ｑ２は吸引流路部１１４および吸引口１１１ｂを通過して廃液容器６（図１参照）に排出される。このため、印加する電圧を上昇させても気泡Ｑ２の影響を受けることなくトラップフィルタ４２１によるＤＮＡの捕捉が行われる。これにより、第２実施形態による生体物質濃縮装置２００では、電圧の上昇に伴って重量回収率が限界に達することなく向上すると考えられる。
【００８４】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００８５】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、生体物質濃縮装置１００（２００）によりＤＮＡを濃縮するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、生体物質濃縮装置がＤＮＡ以外のＲＮＡなどの核酸や、核酸以外のタンパク質を濃縮するように構成してもよい。タンパク質の濃縮を行う場合には、バッファでｐＨを調節してタンパク質を荷電させ、荷電したタンパク質をトラップフィルタで捕捉すればよい。
【００８６】
また、上記第１実施形態では、流路（水平流路部）から上方に分岐して液体収容室を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、液体収容室を上方以外の水平方向に分岐させてもよい。液体収容室は、流路から下方以外の方向に分岐して設けられればよい。
【００８７】
また、上記第１および第２実施形態では、圧力源により生体試料を上下流路部の上方から下方に向かって移動させるとともに、電源により上下流路部の下方から上方に向かうＤＮＡ（生体物質）の流れを生じさせるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、圧力源により生体試料を上下流路部の下方から下上に向かって移動させるとともに、電源により上下流路部の上方から下方に向かうＤＮＡ（生体物質）の流れを生じさせるように構成してもよい。
【００８８】
また、上記第１および第２実施形態では、上下流路部の途中にトラップフィルタを設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば水平流路部の途中にトラップフィルタを設けてもよい。
【００８９】
また、上記第１および第２実施形態では、本発明の捕捉部として、複数の孔を有するフィルタからなるトラップフィルタを設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、複数の孔を有するフィルタ以外の構成を有する捕捉部を設けてもよい。たとえば、多数の微細な管路からなる捕捉部を設けてもよい。
【００９０】
また、上記第１および第２実施形態では、ニッケルに金メッキが施されることにより形成されたトラップフィルタを設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、トラップフィルタを樹脂材料、ガラス系材料、セラミック材料などから形成してもよい。また、トラップフィルタの厚みや孔径などの各種寸法も、第１および第２実施形態とは異なる寸法としてよい。
【００９１】
また、上記第１および第２実施形態では、バッファ供給源からバッファ（ＴＢバッファ）を供給するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、純水などのバッファ以外の液体を流路に供給してもよい。また、ＴＢバッファ以外のバッファを供給してもよい。流路内に供給される液体は、第１電極と第２電極との間に電圧を印加することが可能であれば、どのような液体でもよい。
【００９２】
なお、上記第１実施形態において説明した生体物質濃縮装置による生体物質（ＤＮＡ）の濃縮動作は、使用者が手動で生体物質濃縮装置の各部を操作することにより実施してもよいし、制御手段によって生体物質濃縮装置の各部が制御されることにより濃縮動作が実施されてもよい。
【００９３】
また、上記実施例では、ＤＮＡを含有させたＴＢバッファー（トリスホウ酸緩衝液）を実験用の生体試料として使用した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、生体試料として血清などを用いてもよい。
【符号の説明】
【００９４】
２ 圧力源
３ 電源
１１、１１１ 流路
１２、１１２ 上下流路部
１３、１１３ 水平流路部
２１ トラップフィルタ（捕捉部、フィルタ）
２２ 液体収容室（液体収容部、気泡逃がし部）
２２ａ ガス抜き接続部（排気部）
２３ 第１電極
２４、１２４ 第２電極
２５ 回収チューブ（試料回収チューブ）
２６ 液面センサ（液面検知部）
１００、２００ 生体物質濃縮装置
１１１ｂ 吸引口（気泡逃がし部）
１１４ 吸引流路部（気泡逃がし部）
Ｐ 回収位置
Ｔ 生体試料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体物質濃縮装置に関し、特に、生体試料中のＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質などの生体物質を濃縮する生体物質濃縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体試料中のＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質などの生体物質を濃縮する生体物質濃縮装置が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００３】
上記特許文献１および２には、流路幅の狭い部分を有するトラップ機構が設けられた流路と、流路内の生体試料に圧力を加えて流す圧力源と、流路の入口と出口とにそれぞれ設けられた電極と、流路間に電圧を印加する電源とを備えた生体物質濃縮装置が開示されている。これらの生体物質濃縮装置は、圧力源を用いて流路の入口から出口に向けて生体試料を流すとともに、生体試料中の荷電した生体物質に圧力源による流れとは逆方向の力が作用するように電界を発生させるように構成されている。この結果、生体試料の流れの中で荷電した生体物質が電界の力を受けて流路内のトラップ機構に捕捉される。これにより、上記特許文献１および２による生体物質濃縮装置では、流路を流れる生体試料中の荷電した生体物質を捕捉して回収する（濃縮する）ことが可能なように構成されている。
【０００４】
上記特許文献１および２のような構成の装置において、生体物質の濃縮を効率よく行うためには、流路内のトラップ機構の数を増加させる必要があり、これに伴い、印加する電圧（電界の強さ）を大きくする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２３４４８６号公報
【特許文献２】特開２００８−１１６３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１および２に記載のような生体物質濃縮装置において、流路内のトラップ機構の数を増加させ、印加する電圧（電界の強さ）を大きくしても、生体試料に対する生体物質の濃縮率を向上させることが困難であった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、生体物質の濃縮率を向上させることが可能な生体物質濃縮装置を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００８】
本願発明者は、種々の考察の結果、生体物質濃縮装置において、印加する電圧（電界の強さ）を大きくすると、流路内の生体試料に対して大きな電流が流れ、電気分解により電極から気泡が発生することを見出した。そして、この気泡が流路内のトラップ機構を遮り電圧（電界）の印加を妨げることにより、生体物質を捕捉できず濃縮率が向上しないことを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、この発明の第１の局面における生体物質濃縮装置は、生体物質を含む生体試料を一端側から受け入れる流路と、流路に受け入れられた生体試料を移動させる圧力源と、流路の途中に設けられ、生体試料に含まれる生体物質を捕捉する捕捉部と、捕捉部よりも他端側の位置で流路から下方以外の方向に分岐して設けられた液体収容部と、電源と、圧力源による生体試料の移動方向と逆向きの流れを荷電した生体物質に生じさせるように電源の陽極または陰極に接続され、流路内に受け入れられた生体試料に接触する第１電極と、電源の他の極に接続され、液体収容部内に露出する第２電極と、を備える。
【００１０】
この発明の第１の局面による生体物質濃縮装置では、上記のように、捕捉部よりも他端側の位置で流路から下方以外の方向に分岐して設けられた液体収容部と、電源の他の極に接続され、液体収容部内に露出する第２電極とを設けることによって、第２電極から気泡が発生した場合には、発生した気泡は流路から下方以外の方向に分岐して設けられた液体収容部内を上方に移動する。これにより、第２電極から発生した気泡が流路へ流入することを防止することができる。このため、流路内が気泡で遮られることなく印加する電圧を大きく（電界を強く）することができるので、生体物質を効果的に捕捉することができる。この結果、印加する電圧を大きくした場合にも、生体物質の濃縮率を向上させることができる。
【００１１】
上記第１の局面による生体物質濃縮装置において、好ましくは、流路は、捕捉部よりも一端側において上下方向に延びるように設けられており、第１電極は、流路内の流路の一端よりも捕捉部に近い捕捉部の上面側の位置で流路内部に露出している。このように構成すれば、第１電極から発生した気泡が捕捉部の上面側から流路の一端に向けて上方に移動するので、第１電極から発生した気泡が流路内の捕捉部の近傍を遮るのを防止することができる。
【００１２】
上記第１の局面による生体物質濃縮装置において、好ましくは、液体収容部は、流路の捕捉部よりも他端側の位置から上方に分岐して設けられ、第２電極は、流路から液体収容部が分岐する位置よりも上方の位置に設けられている。このように構成すれば、第２電極から発生した気泡は流路よりも上方の液体収容部内で上方へ移動するので、第２電極から発生した気泡の流路への流入をより確実に防止することができる。
【００１３】
上記第１の局面による生体物質濃縮装置において、好ましくは、第２電極は、液体収容部の上端よりも液体収容部の下端に近い位置に設けられている。このように構成すれば、第２電極から発生した気泡は液体収容部内を上方に移動するので、液体収容部の上端から気泡が溜まっていく。このとき、第２電極が液体収容部の上端よりも液体収容部の下端に近い位置に設けられているので、第２電極と第１電極との間が液体収容部内に溜まった気泡によって遮られることに起因して、電圧を印加することができなくなるのを抑制することができる。この結果、流路内が気泡で遮られることなく印加する電圧を大きく（電界を強く）することができるので、生体物質をより効果的に捕捉することができる。
【００１４】
上記第１の局面による生体物質濃縮装置において、好ましくは、液体収容部に連通し、液体収容部内の気体を排気するための排気部をさらに備える。このように構成すれば、液体収容部内に溜まった気体を排気部から排気することができる。
【００１５】
上記第１の局面による生体物質濃縮装置において、好ましくは、捕捉部は、複数の孔を有するフィルタである。このように構成すれば、簡単な構成で捕捉部のトラップ機構（孔）の数を増加させることができるので、容易に、生体物質の濃縮時の処理量を増加させる構成を得ることができる。
【００１６】
上記第１の局面による生体物質濃縮装置において、好ましくは、流路内に露出し、一端が捕捉部に近接して設けられた試料回収チューブをさらに備える。このように構成すれば、捕捉部近傍に捕捉された生体物質を一端が捕捉部に近接する試料回収チューブによって回収することができるので、捕捉された生体物質を回収する際に捕捉部近傍の生体試料だけを生体物質と一緒に回収すれば済む。これにより、たとえば流路内の生体試料の全部を回収することによって捕捉された生体物質を回収する場合と比較して、生体物質と一緒に回収される生体試料の量を抑制することができるので、生体物質の濃縮率を向上させることができる。
【００１７】
上記第１の局面による生体物質濃縮装置において、好ましくは、生体物質は、核酸である。このように構成すれば、核酸の濃縮率を向上させ、生体試料から効率よく濃縮を行うことが可能な核酸濃縮装置を得ることができる。
【００１８】
この発明の第２の局面における生体物質濃縮装置は、上下に延びる上下流路部と上下流路部の下端に連結される水平方向に延びる水平流路部とを含み、生体物質を含む生体試料を上方の一端側から受け入れる流路と、流路に受け入れられた生体試料を移動させる圧力源と、上下流路部の途中に設けられ、生体試料に含まれる生体物質を捕捉する捕捉部と、電源と、圧力源による生体試料の移動方向と逆向きの流れを荷電した生体物質に生じさせるように電源の陽極または陰極に接続され、捕捉部よりも一端側で流路内に受け入れられた生体試料に接触する第１電極と、電源の他の極に接続され、水平流路部内に露出する第２電極と、水平流路部から下方以外の方向に分岐して設けられた気泡逃がし部と、を備える。
【００１９】
この発明の第２の局面による生体物質濃縮装置では、上記のように、電源の他の極に接続され、水平流路部内に露出する第２電極と、水平流路部から下方以外の方向に分岐して設けられた気泡逃がし部とを設けることによって、第２電極から気泡が発生する場合にも、水平流路部内に露出する第２電極で発生した気泡は水平流路部から下方以外の方向に分岐して設けられた気泡逃がし部に移動する。これにより、捕捉部が設けられた上下流路部へ第２電極から発生した気泡が流入することを防止することができる。このため、流路内が気泡で遮られることなく印加する電圧を大きく（電界を強く）することができるので、生体物質を効果的に捕捉することができる。この結果、印加する電圧を大きくした場合にも、生体物質の濃縮率を向上させることができる。
【００２０】
上記第２の局面による生体物質濃縮装置において、好ましくは、気泡逃がし部は、第２電極の上方に設けられている。このように構成すれば、第２電極から発生した気泡は第２電極の上方にある気泡逃がし部に移動するため、捕捉部が設けられた上下流路部へ第２電極から発生した気泡が流入することをより確実に防止することができる。
【００２１】
この発明の第３の局面における生体物質濃縮装置は、上下に延びる上下流路部を含み、生体物質を含む生体試料を上方の一端側から受け入れる流路と、流路に受け入れられた生体試料を流路の一端側から他端側に向けて移動させる圧力源と、上下に延びる上下流路部の途中に設けられ、生体試料に含まれる生体物質を捕捉する捕捉部と、上下に延びる上下流路部内に露出し、一端が捕捉部に近接して設けられた試料回収チューブと、電源と流路の他端側から一端側に向かう流れを荷電した生体物質に生じさせるように電源の陽極または陰極に接続され、上下流路部内の捕捉部よりも一端側の位置で上下流路部内の生体試料に接触する第１電極と、電源の他の極に接続される第２電極と、を備える。
【００２２】
この発明の第３の局面による生体物質濃縮装置では、上記のように、上下に延びる上下流路部内に露出し、一端が捕捉部に近接して設けられた試料回収チューブと、電源と流路の他端側から一端側に向かう流れを荷電した生体物質に生じさせるように電源の陽極または陰極に接続され、上下流路部内の捕捉部よりも一端側の位置で上下流路部内の生体試料に接触する第１電極とを設けることによって、圧力源によって生体試料の液面を捕捉部近傍の第１電極付近の位置まで下降させた状態でも第１電極を生体試料に接触させておくことができる。これにより、生体試料の液面を下降させた状態でも第１電極と第２電極との間に電圧（電界）を印加して生体物質を捕捉部に捕捉することができる。この結果、生体物質を捕捉部に捕捉したまま生体試料の液面を第１電極の位置まで下降させれば、捕捉部近傍の生体試料の液面付近に生体物質を高濃度に濃縮した状態を作り出すことができる。このとき、一端が捕捉部に近接する試料回収チューブによって液面付近の生体試料のみを回収することができるので、生体物質が高濃度に濃縮された生体試料のみを回収することができる。以上により、生体物質の濃縮時の処理量を増加させるように流路（上下流路部）の流路径を大きくして流路中の生体試料の量が増加した場合にも、生体試料中の生体物質の濃縮率を向上させることができる。
【００２３】
上記第３の局面による生体物質濃縮装置において、好ましくは、試料回収チューブは、生体試料の液面が上下流路部内の所定の回収位置まで圧力源により下降された状態で、一端から生体試料を回収するように構成され、第１電極の少なくとも先端部は、所定の回収位置と捕捉部との間の位置で上下流路部内の生体試料に接触するように配置されている。このように構成すれば、第１電極の先端部が液面（所定の回収位置）と捕捉部との間の位置で生体試料に接触するので、この液面（所定の回収位置）と捕捉部との間において生体物質の濃度を高濃度にすることができる。このとき、生体試料の液面（所定の回収位置）と捕捉部に近接する試料回収チューブの一端との間の一定量の生体試料のみを回収することができるので、確実に、回収される一定量の生体試料中の生体物質の濃縮率を向上させることができる。
【００２４】
上記第３の局面による生体物質濃縮装置において、好ましくは、流路内の所定の回収位置で生体試料の液面を検知する液面検知部をさらに備える。このように構成すれば、容易に、生体試料の液面が上下流路部内の所定の回収位置まで下降されたことを検知することができる。
【００２５】
上記第３の局面による生体物質濃縮装置において、好ましくは、捕捉部は、複数の孔を有するフィルタである。このように構成すれば、簡単な構成で捕捉部のトラップ機構（孔）の数を増加させることができるので、容易に、生体物質の濃縮時の処理量を増加させる構成を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態による生体物質濃縮装置の全体構成を示した模式図である。
【図２】図１に示した第１実施形態による生体物質濃縮装置の濃縮部を示した平面図である。
【図３】図２に示した第１実施形態による生体物質濃縮装置の濃縮部の縦断面図である。
【図４】図１に示した本発明の第１実施形態による生体物質濃縮装置の濃縮処理動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】図４に示した濃縮処理動作においてバッファを注入した状態を示した模式図である。
【図６】図４に示した濃縮処理動作において生体試料を注入した状態を示した模式図である。
【図７】図４に示した濃縮処理動作において電圧の印加および生体試料の吸引を実施している状態を示した模式図である。
【図８】図４に示した濃縮処理動作において生体試料の液面が検知された状態を示した模式図である。
【図９】図４に示した濃縮処理動作において濃縮された生体試料が回収される状態を示した模式図である。
【図１０】図４に示した濃縮処理動作において液体収容室のバッファが排出された状態を示した模式図である。
【図１１】本発明の第２実施形態による生体物質濃縮装置の濃縮部の縦断面図である。
【図１２】図１１に示した第２実施形態による生体物質濃縮装置の濃縮部を示した平面図である。
【図１３】図１１に示した第２実施形態による生体物質濃縮装置の濃縮処理動作中の状態を説明するための模式図である。
【図１４】本発明の比較例の生体物質濃縮装置の構造を説明するための模式図である。
【図１５】本発明の比較例の生体物質濃縮装置による濃縮処理結果を示したグラフである。
【図１６】本発明の第２実施形態による生体物質濃縮装置を用いた実施例における濃縮処理結果を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
（第１実施形態）
まず、図１〜図３および図５〜図７を参照して、本発明の第１実施形態による生体物質濃縮装置１００の構成について説明する。
【００２９】
生体物質濃縮装置１００は、圧力により生体試料（血清など）の流れ（圧力流）を形成するとともに、荷電した生体物質（ＤＮＡ、ＲＮＡまたはタンパク質など）の圧力流とは逆方向の流れを電界により形成することによって、生体試料中の荷電した生体物質を捕捉して、生体試料から分離、抽出および濃縮する装置である。この第１実施形態では、生体物質の一例として、ＤＮＡの分離、抽出および濃縮を行う例について説明する。
【００３０】
生体物質濃縮装置１００は、図１に示すように、濃縮部１と、圧力源２と、電源３と、バッファ（緩衝液）供給源４と、試料回収容器５と、廃液容器６と、ガス抜きライン開閉バルブ７とを備えている。
【００３１】
図２および図３に示すように、濃縮部１は、流路１１と、トラップフィルタ２１と、液体収容室２２と、第１電極２３と、第２電極２４と、回収チューブ２５と、液面センサ２６とを含んでいる。また、濃縮部１は、樹脂製の４つの本体部１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄから構成されている。
【００３２】
図３に示すように、流路１１は、流路１１の一端である導入口１１ａから、流路１１の他端である吸引口１１ｂに至る生体試料Ｔ（図６参照）の流通経路である。流路１１は、上下方向（Ｚ方向）に延びる上下流路部１２と、上下流路部１２の下端から水平方向（Ｘ方向）に延びる水平流路部１３とを有している。上下流路部１２は、上下に重なるように配置された本体部１ａおよび１ｂを貫通して本体部１ｃまで延びるように形成されている。また、水平流路部１３は、最下部に配置された本体部１ｃに設けられている。
【００３３】
上下流路部１２は、上下に延びる円形状の内側面（本体部１ａ、１ｂおよび１ｃの内側面）を有し、上方の本体部１ａから下方の本体部１ｃに向かうに従って徐々に内径が小さくなるように形成されている。また、上下流路部１２は、一端の導入口１１ａにより、大気開放の状態に保たれている。上下流路部１２の途中（本体部１ｂ）には、トラップフィルタ２１と、回収チューブ２５と、第１電極２３とが配置されている。トラップフィルタ２１から上方の上側部１２ａは、導入口１１ａを介して生体物質（ＤＮＡ）を含有する生体試料Ｔ（図６参照）を受け入れるように構成されている。この上側部１２ａは、生体物質濃縮装置１００の処理能力に応じた量の生体試料Ｔを貯留可能な容積を有するように設けられている。また、トラップフィルタ２１から下方の下側部１２ｂは、下端部で水平流路部１３と連通している。
【００３４】
本体部１ｃに形成された水平流路部１３は、上下流路部１２の下側部１２ｂから横方向（Ｘ方向）に延びる小径の流路接続部１３ａと、流路接続部１３ａから吸引口１１ｂまで横方向に延びる送出部１３ｂとを有している。図１に示すように、吸引口１１ｂは、圧力源２に接続された廃液容器６と廃液ライン６ａを介して連通している。生体物質濃縮装置１００は、圧力源２から供給される負圧（吸引力）により、上下流路部１２側の生体試料Ｔを水平流路部１３を介して吸引口１１ｂから吸引するように構成されている。また、送出部１３ｂには、バッファ供給ライン４ａを介してバッファ供給源４からバッファ（緩衝液）Ｕが供給されるように構成されている。
【００３５】
また、図３に示すように、送出部１３ｂには、水平方向（Ｘ方向）に延びる送出部１３ｂから上方（矢印Ｚ１方向）に分岐する分岐部１３ｃが設けられている。この分岐部１３ｃは、本体部１ｄに形成された液体収容室２２の下端部に連通している。
【００３６】
トラップフィルタ２１は、上下方向に延びる上下流路部１２の上側部１２ａの下端と、下側部１２ｂの上端との間の位置（本体部１ｂと本体部１ｃとの間の位置）に配置されている。トラップフィルタ２１は、ニッケルに腐食（酸化）防止の金メッキが施されることにより形成されている。トラップフィルタ２１は、円板状のフィルタであり、直径約５ｍｍ、厚み約１０μｍの円板状形状を有する。トラップフィルタ２１には、厚み方向（上下方向）に延びる多数の孔（貫通孔）が設けられている。トラップフィルタ２１の孔は、孔径約１０μｍ、ピッチ約１４μｍで設けられており、トラップフィルタ２１の開口率は約１０％〜約１５％である。このため、トラップフィルタ２１には、約２万〜約４万個の孔が形成されている。これらの孔がそれぞれ生体物質（ＤＮＡ）を捕捉する捕捉部として機能する。したがって、１つのトラップフィルタ２１により、約２万〜約４万個の捕捉部が流路１１（上下流路部１２）内に配置されることになる。この円板状のトラップフィルタ２１が、上下方向に延びる流路１１（上下流路部１２）を塞ぐように、水平方向に延びるように設けられている。
【００３７】
液体収容室２２は、本体部１ｃの上面上に配置された本体部１ｄ内に形成された空間である。第１実施形態では、液体収容室２２は、水平流路部１３の上方（矢印Ｚ１方向）に配置され、本体部１ｄ内を上方に延びるようにして所定の容積を有するように設けられている。また、液体収容室２２の下端が、本体部１ｃの送出部１３ｂから上方に分岐する分岐部１３ｃを介して流路１１と連通している。また、液体収容室２２内には、第２電極２４が露出している。液体収容室２２の上端には、本体部１ｄを上方に貫通するガス抜き接続部２２ａが設けられている。図１に示すように、このガス抜き接続部２２ａは、ガス抜きライン７ａおよびガス抜きライン開閉バルブ７を介して廃液容器６と連通している。液体収容室２２内部の第２電極２４から上方の空間は、第２電極２４から発生した気泡Ｑ２（図７参照）を上方に逃がすための気泡逃がし部として機能するように構成されている。
【００３８】
図３に示すように、第１電極２３は、白金電極からなり、電源３（図１参照）の陽極（＋）に接続されている。第１電極２３は、本体部１ｂ（上下流路部１２の側壁）に形成された接続孔２３ａに外部から挿入されるようにして、先端が上下流路部１２（流路１１）の上側部１２ａ内部に露出するように設けられている。なお、本体部１ｂの接続孔２３ａは、栓体２３ｂにより封止されている。また、第１電極２３の先端部は、下方（矢印Ｚ２方向）に向けて斜めに折れ曲がり、トラップフィルタ２１の近傍の位置に、トラップフィルタ２１とは僅かに間隔を開けて配置されている。したがって、第１電極２３は、流路１１（上下流路部１２）の一端である導入口１１ａよりもトラップフィルタ２１に近い位置で、流路１１（上下流路部１２）の内部に露出している。また、第１電極２３の先端部は、トラップフィルタ２１と後述する回収位置Ｐとの間の位置（上下方向の位置）に配置されるように構成されている。
【００３９】
第２電極２４は、白金電極からなり、電源３（図１参照）の陰極（−）に接続されている。第２電極２４は、本体部１ｄ（液体収容室２２の側壁）に形成された接続孔２４ａに外部から挿入されるようにして、液体収容室２２の内部に露出するように設けられている。なお、本体部１ｄの接続孔２４ａは、栓体２４ｂにより封止されている。また、第２電極２４は、流路１１（水平流路部１３）から液体収容室２２が分岐する位置（分岐部１３ｃ）よりも上方の位置に設けられている。また、第２電極２４は、上下流路部１２から水平方向（Ｘ方向）に離間した位置に配置されている。また、第２電極２４は、液体収容室２２の上端（ガス抜き接続部２２ａ）よりも液体収容室２２の下端（分岐部１３ｃ）に近い位置に、水平方向に延びるように設けられている。
【００４０】
ここで、第１電極２３（陽極）と第２電極２４（陰極）との間が液体（バッファＵおよび生体試料Ｔ）で満たされた状態で電源３から電圧を印加することにより電極間に電界を発生させて、マイナスに荷電したＤＮＡ（生体物質）を陽極（第１電極２３）側に引き寄せることが可能である。したがって、第１電極２３（陽極）および第２電極２４（陰極）は、導入口１１ａから吸引口１１ｂに向かう生体試料Ｔの吸引方向（圧力源２による生体試料Ｔの移動方向）Ａとは逆向きの、第２電極２４（陰極）から第１電極２３（陽極）に向かう流れＢをマイナスに荷電したＤＮＡ（生体物質）に生じさせるように構成されている。
【００４１】
図１に示すように、回収チューブ２５は、一端がトラップフィルタ２１に近接するとともに、他端が試料回収ライン５ａを介して試料回収容器５に連通している。また、回収チューブ２５は、第１電極２３と向かい合うように設けられている。すなわち、図３に示すように、回収チューブ２５は、本体部１ｂ（上下流路部１２の側壁）に形成された接続孔２５ａに外部から挿入されるようにして先端が流路１１（上下流路部１２）の上側部１２ａ内に引き出されている。なお、本体部１ｂの接続孔２５ａは、栓体２５ｂにより封止されている。回収チューブ２５の一端（先端）は、下方（矢印Ｚ２方向）に向けて斜めに曲がり、トラップフィルタ２１の上面に接するように設けられている。回収チューブ２５は、圧力源２（図１参照）から供給される負圧（吸引力）によって、流路１１（上下流路部１２）の上側部１２ａ（トラップフィルタ２１の上面側）の生体試料Ｔを一端（先端）から吸引するように構成されている。これにより、試料回収容器５に生体試料Ｔを回収することが可能である。
【００４２】
図２に示すように、液面センサ２６は、発光部２６ａおよび受光部２６ｂを有する光学式センサであり、発光部２６ａと受光部２６ｂとが上下流路部１２を挟むように水平方向（Ｙ方向）に対向して設けられている。液面センサ２６は、発光部２６ａと受光部２６ｂとの光軸が所定の回収位置Ｐ（図３参照）を通るような位置（上下方向の位置）に配置されている。これにより、液面センサ２６は、吸引口１１ｂから吸引される生体試料Ｔの液面Ｒ（図７参照）が矢印Ｚ２方向に下降して所定の回収位置Ｐに到達したことを検知可能なように構成されている。このため、回収チューブ２５は、トラップフィルタ２１の上面と回収位置Ｐとの間の生体試料Ｔを回収するように構成されている。なお、発光部２６ａおよび受光部２６ｂは本体部１ｂ（上下流路部１２の側壁）に埋め込まれるように設けられており、発光部２６ａからの光は上下流路部１２の側壁を透過して受光部２６ｂに到達する。
【００４３】
図１に示すように、圧力源２は、圧力供給ライン２ａを介して廃液容器６および試料回収容器５とそれぞれ連通し、廃液容器６と試料回収容器５とに負圧を選択的に供給することが可能なように構成されている。圧力源２は、流路１１の吸引口１１ｂに負圧（吸引力）を供給して、流路１１内の生体試料Ｔ（またはバッファＵ）を廃液容器６まで移動させる機能を有する。なお、圧力源２は、供給する負圧の大きさ（吸引力の強さ）を任意に調節することが可能なように構成されている。また、圧力源２は、回収チューブ２５に負圧（吸引力）を供給して、トラップフィルタ２１近傍に捕捉されたＤＮＡを含有する生体試料Ｔを試料回収容器５まで移動させる機能を有する。
【００４４】
電源３は、陽極（＋）と陰極（−）とが、それぞれ、第１電極２３と第２電極２４とに接続され、第１電極２３と第２電極２４との間に任意の電圧を印加することが可能なように構成されている。
【００４５】
バッファ供給源４は、バッファ供給ライン４ａを介して、流路１１の他端側の送出部１３ｂと連通している。バッファ供給源４は、トラップフィルタ２１よりも下流（吸引方向の下流）側の各部にバッファ（緩衝液）Ｕ（図５参照）を供給する機能を有する。具体的には、バッファ供給源４は、上下流路部１２の下側部１２ｂと、水平流路部１３（流路接続部１３ａ、送出部１３ｂ、分岐部１３ｃ）と、液体収容室２２とに、バッファＵを充填することが可能なように構成されている。なお、トラップフィルタ２１の孔は微細なため、圧力源２からの吸引力が働かない場合には、液体はほとんど通過しない。このため、トラップフィルタ２１よりも下流側の各部にバッファＵを供給しても、トラップフィルタ２１の上面側（上下流路部１２の上側部１２ａ）にはバッファＵがほとんど通過しない。
【００４６】
ガス抜きライン開閉バルブ７は、液体収容室２２の上端のガス抜き接続部２２ａと廃液容器６とを結ぶガス抜きライン７ａに設けられ、ガス抜きライン７ａの開放および閉鎖を行うことが可能なように構成されている。このため、ガス抜きライン開閉バルブ７は、液体収容室２２を密閉状態、または、廃液容器６と連通する状態とに切り替えることが可能である。
【００４７】
次に、図１および図４〜図１０を参照して、第１実施形態による生体物質濃縮装置１００の生体物質（ＤＮＡ）の濃縮動作について説明する。
【００４８】
まず、図４のステップＳ１において、ガス抜きライン７ａ（図１参照）を開放する。すなわち、図１に示すように、ガス抜きライン開閉バルブ７を開放することにより、液体収容室２２と廃液容器６とが、ガス抜きライン７ａを介して連通する状態となる。
【００４９】
次に、ステップＳ２において、液体収容室２２にバッファＵを注入する。具体的には、図５に示すように、バッファ供給源４（図１参照）から水平流路部１３にバッファＵを供給することにより、上下流路部１２の下側部１２ｂと、水平流路部１３（流路接続部１３ａ、送出部１３ｂ、分岐部１３ｃ）と、液体収容室２２とに、バッファＵを充填する。この際、ステップＳ１においてガス抜きライン７ａ（図１参照）が開放されているため、液体収容室２２内に気体が残存することなく、液体収容室２２内がバッファＵで満たされる。
【００５０】
バッファＵの注入が完了すると、ステップＳ３に進み、ガス抜きライン７ａを閉鎖する。すなわち、ガス抜きライン開閉バルブ７（図１参照）を閉鎖することにより、液体収容室２２を密閉状態とする。
【００５１】
次に、ステップＳ４において、流路１１（上下流路部１２）の一端の導入口１１ａを介して、生体試料Ｔを流路１１に導入する。このとき、図６に示すように、トラップフィルタ２１よりも上流側（上下流路部１２の上側部１２ａ）は、生体物質（ＤＮＡ）を含む生体試料Ｔで満たされ、トラップフィルタ２１よりも下流側は、バッファＵで満たされる。この状態で、第１電極２３と第２電極２４との間はバッファＵおよび生体試料Ｔで満たされているため、第１電極２３と第２電極２４との間に電圧（電界）を印加することが可能である。
【００５２】
次に、ステップＳ５において、電源３により、第１電極２３と第２電極２４との間に電圧を印加する。これにより、図７に示すように、電極間に発生する電界によって、生体試料Ｔ内のマイナスに荷電したＤＮＡ（生体物質）が第１電極２３側に向かう流れＢが形成される。また、第１電極２３と第２電極２４との間に電流が流れることによって水（バッファＵおよび生体試料Ｔ）が電気分解され、第１電極２３（陽極）から気泡（酸素）Ｑ１が発生するとともに第２電極から気泡（水素）Ｑ２が発生する。第１電極２３上方の導入口１１ａは大気に開放されているため、第１電極２３から発生する気泡Ｑ１は生体試料Ｔの液面Ｒから大気中に放出される。一方、液体収容室２２はガス抜きライン開閉バルブ７（図１参照）により密閉されているため、第２電極から発生する気泡Ｑ２は液体収容室２２の上端に溜まっていく。
【００５３】
ステップＳ６において、圧力源２（図１参照）により、生体試料Ｔ（バッファＵ）の吸引を開始する。これにより、流路１１内の液体（生体試料Ｔ、バッファＵ）が導入口１１ａから吸引口１１ｂに向けて矢印Ａ方向に流れ、廃液容器６（図１参照）に流入する。このとき、トラップフィルタ２１の近傍では小径の孔によって生体試料Ｔが流れにくくなるため、導入口１１ａから吸引口１１ｂに向かう液体（生体試料Ｔ、バッファＵ）の流れＡと、第２電極２４（陰極）から第１電極２３（陽極）に向かうＤＮＡの流れＢとの相互作用によって、トラップフィルタ２１の近傍にＤＮＡが捕捉される。この結果、トラップフィルタ２１付近でＤＮＡが取り残されるようにして、生体試料Ｔ（液体）が吸引口１１ｂに向けて吸引されていく。この結果、吸引に伴って上下流路部１２（上側部１２ａ）の生体試料Ｔの液面Ｒは下降して行く。そして、生体試料Ｔの液量が減少する（液面Ｒが下降する）一方、トラップフィルタ２１の近傍にＤＮＡが捕捉されるため、上下流路部１２の上側部１２ａにおけるＤＮＡの濃縮率（生体試料Ｔの液量に対するＤＮＡ量）が上昇する。なお、液体収容室２２はガス抜きライン開閉バルブ７（図１参照）により密閉されているため、主として大気に開放された上下流路部１２側の生体試料Ｔが吸引口１１ｂに吸引されていく。
【００５４】
吸引を継続すると、ステップＳ７において、図８に示すように、生体試料Ｔの液面Ｒが矢印Ｚ２方向に下降して所定の回収位置Ｐに到達したことが、液面センサ２６によって検知される。液面Ｒが検知されると、ステップＳ８において圧力源２による吸引を停止する。これにより、回収位置Ｐに液面Ｒが到達した状態で生体試料Ｔの流出（液面Ｒの下降）が停止される。また、このとき、流路１１内の液体の流れが停止する一方、第１電極２３と第２電極２４との間に電圧が印加されているので、トラップフィルタ２１に捕捉されたＤＮＡは、第１電極２３側に引き寄せられる。
【００５５】
そして、ステップＳ９において、電源３による電圧の印加も停止される。次に、ステップＳ１０において、圧力源２により回収チューブ２５に負圧（吸引力）を供給して、ＤＮＡが濃縮された生体試料Ｔの回収（吸引）が行われる。このとき、回収チューブ２５の一端（先端）が接するトラップフィルタ２１の上面から回収位置Ｐまでの範囲に残った生体試料Ｔが回収される。このトラップフィルタ２１の上面から回収位置Ｐまでの範囲に第１電極２３の先端が配置されているため、ＤＮＡが高濃度に濃縮された状態で、所定量の生体試料Ｔのみが回収（吸引）される。吸引されたＤＮＡを含む生体試料Ｔは、回収チューブ２５を介して試料回収容器５に回収される。
【００５６】
試料の回収が完了すると、ステップＳ１１において、再び圧力源２によって吸引口１１ｂから吸引を行うことにより、液体収容室２２を含むトラップフィルタ２１の下流側の流路に残ったバッファＵが廃液容器６に廃棄される。以上により、生体物質濃縮装置１００の生体物質（ＤＮＡ）の濃縮動作が完了する。なお、ステップＳ１１のバッファＵの廃棄を行うことなく、次の生体試料Ｔを導入してＤＮＡの濃縮を行ってもよい。液体収容室２２に溜まった気泡Ｑ２の量が多くない場合には、次回の濃縮動作においてステップＳ１〜Ｓ３も省略することができる。一方、液体収容室２２内の気泡Ｑ２が第２電極２４よりも下方まで溜まると、第２電極２４とバッファＵとが接触しなくなるため、第２電極２４と第１電極２３との間に電圧を印加することができなくなる。この場合には、再度液体収容室２２内をバッファＵで満たす必要がある。
【００５７】
第１実施形態では、上記のように、トラップフィルタ２１よりも他端側（吸引口１１ｂ側）の位置で流路１１から下方以外の方向に分岐して設けられた液体収容室２２と、電源３の陰極（−）に接続され、液体収容室２２内に露出する第２電極２４とを設ける。このように構成することによって、第２電極２４から気泡Ｑ２が発生した場合に、発生した気泡Ｑ２が流路１１から下方以外の方向に分岐して設けられた液体収容室２２内を上方に移動する。これにより、第２電極２４から発生した気泡Ｑ２が流路１１へ流入することを防止することができる。このため、流路１１内が気泡Ｑ２で遮られることなく印加する電圧を大きく（電界を強く）することができるので、生体物質（ＤＮＡ）を効果的に捕捉することができる（ＤＮＡの回収率を向上させることができる）。この結果、印加する電圧を大きくした場合にも、生体物質（ＤＮＡ）の濃縮率を向上させることができる。
【００５８】
また、第１実施形態では、上記のように、トラップフィルタ２１よりも一端側（導入口１１ａ側）において上下方向に延びるように流路１１（上下流路部１２）を設けるとともに、導入口１１ａよりもトラップフィルタ２１に近いトラップフィルタ２１の上面側の位置で第１電極２３を流路１１内部に露出させる。このように構成することによって、第１電極２３から発生した気泡Ｑ１がトラップフィルタ２１の上面側から流路１１（上下流路部１２）の導入口１１ａに向けて上方に移動するので、第１電極２３から発生した気泡Ｑ１が流路１１（上下流路部１２）内のトラップフィルタ２１の近傍を遮るのを防止することができる。
【００５９】
また、第１実施形態では、上記のように、流路１１のトラップフィルタ２１よりも他端側（吸引口１１ｂ側）の位置から上方に液体収容室２２を分岐して設けるとともに、流路１１（水平流路部１３）から液体収容室２２が分岐する分岐部１３ｃよりも上方の位置に第２電極２４を設ける。このように構成することによって、第２電極２４から発生した気泡Ｑ２は流路１１（水平流路部１３）よりも上方の液体収容室２２内で上方へ移動するので、第２電極２４から発生した気泡Ｑ２の流路１１（水平流路部１３）への流入をより確実に防止することができる。
【００６０】
また、第１実施形態では、上記のように、液体収容室２２の上端（ガス抜き接続部２２ａ）よりも液体収容室２２の下端（分岐部１３ｃ）に近い位置に第２電極を設ける。このように構成することによって、第２電極２４から発生した気泡Ｑ２は液体収容室２２内を上方に移動するので、液体収容室２２の上端から気泡Ｑ２が溜まっていく。このとき、第２電極２４が液体収容室２２の上端よりも液体収容室２２の下端に近い位置に設けられているので、第２電極２４と第１電極２３との間が液体収容室２２内に溜まった気泡Ｑ２によって遮られることに起因して、電圧を印加することができなくなるのを抑制することができる。この結果、流路１１内が気泡Ｑ２で遮られることなく印加する電圧を大きく（電界を強く）することができるので、ＤＮＡ（生体物質）をより効果的に捕捉することができる（ＤＮＡの回収率を向上させることができる）。
【００６１】
また、第１実施形態では、上記のように、液体収容室２２に連通し、液体収容室２２内の気体を排気するためのガス抜き接続部２２ａを設ける。このように構成することによって、液体収容室２２内に溜まった気体をガス抜き接続部２２ａから排気することができる。
【００６２】
また、第１実施形態では、上記のように、複数の孔を有するフィルタからなるトラップフィルタ２１を捕捉部として設ける。このように構成すれば、簡単な構成で捕捉部のトラップ機構（孔）の数を増加させることができるので、容易に、ＤＮＡ（生体物質）の濃縮時の処理量を増加させる構成を得ることができる。
【００６３】
また、第１実施形態では、上記のように、流路１１内に露出し、一端（先端）がトラップフィルタ２１に近接する回収チューブ２５を設ける。このように構成することによって、トラップフィルタ２１近傍に捕捉されたＤＮＡを一端がトラップフィルタ２１に近接する回収チューブ２５によって回収することができるので、捕捉されたＤＮＡを回収する際にトラップフィルタ２１近傍の生体試料ＴだけをＤＮＡと一緒に回収すれば済む。これにより、たとえばトラップフィルタ２１よりも下流側の生体試料Ｔ（およびバッファＵ）の全部を回収することによって捕捉されたＤＮＡを回収する場合と比較して、ＤＮＡと一緒に回収される生体試料の量を抑制することができるので、ＤＮＡ（生体物質）の濃縮率を向上させることができる。
【００６４】
また、第１実施形態では、上記のように、生体物質は、核酸（ＤＮＡ）である。このように構成することによって、ＤＮＡの濃縮率を向上させ、生体試料Ｔから効率よく濃縮を行うことが可能なＤＮＡ濃縮装置を得ることができる。
【００６５】
また、第１実施形態では、上記のように、上下に延びる上下流路部１２内に露出し、一端がトラップフィルタ２１に近接する回収チューブ２５と、上下流路部１２内のトラップフィルタ２１近傍の位置で上下流路部１２内の生体試料Ｔに接触する第１電極２３とを設ける。このように構成することによって、圧力源２によって生体試料Ｔの液面Ｒをトラップフィルタ２１近傍の第１電極２３の位置まで下降させた状態でも第１電極２３を生体試料Ｔに接触させておくことができるので、第１電極２３と第２電極２４との間に電圧（電界）を印加してＤＮＡをトラップフィルタ２１近傍に捕捉することができる。この結果、ＤＮＡをトラップフィルタ２１に捕捉したまま生体試料Ｔの液面Ｒを第１電極２３の位置まで下降させれば、トラップフィルタ２１近傍の生体試料Ｔの液面Ｒ付近にＤＮＡを高濃度に濃縮した状態を作り出すことができる。このとき、一端がトラップフィルタ２１に近接する回収チューブ２５によって液面Ｒ付近の生体試料Ｔのみを回収することができるので、ＤＮＡが高濃度に濃縮された生体試料Ｔのみを回収することができる。これにより、ＤＮＡの濃縮時の処理量を増加させるように流路１１（上下流路部１２）の流路径を大きくして流路１１中の生体試料Ｔの量が増加した場合にも、生体試料Ｔ中のＤＮＡ（生体物質）の濃縮率を向上させることができる。
【００６６】
（第２実施形態）
次に、図１および図１１〜図１３を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態は、第２電極２４を液体収容室２２内に配置した上記第１実施形態とは異なり、第２電極１２４を流路１１１の水平流路部１１３内に配置するとともに、第２電極１２４の上方に吸引口１１１ｂを設けている。なお、濃縮部１０１以外の構成は上記第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００６７】
図１１に示すように、第２実施形態による生体物質濃縮装置２００の濃縮部１０１は、流路１１１と、トラップフィルタ２１と、電源３（図１参照）と接続された第１電極２３（陽極）および第２電極１２４（陰極）と、回収チューブ２５と、液面センサ２６とを含んでいる。濃縮部１０１は、樹脂製の４つの本体部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃおよび１０１ｄから構成されている。
【００６８】
流路１１１は、上下方向に延びる上下流路部１１２と、上下流路部１１２の下端から水平方向（Ｘ方向）に延びる水平流路部１１３と、水平流路部１１３から上方に延びる吸引流路部１１４とを有している。上下流路部１１２は、上下に重なるように配置された本体部１０１ａおよび１０１ｂを貫通して本体部１０１ｃまで延びるように形成されている。また、水平流路部１１３は、最下部に配置された本体部１０１ｃに設けられている。吸引流路部１１４は、本体部１０１ｂと水平方向（Ｘ方向）に並ぶように本体部１０１ｃ上に配置された本体部１０１ｄに設けられている。
【００６９】
上下流路部１１２の上端（本体部１０１ａの上端）には、流路１１１の一端である導入口１１１ａが設けられている。上下流路部１１２の途中（本体部１０１ｂ）には、トラップフィルタ２１と、回収チューブ２５と、第１電極２３とが配置されている。なお、本体部１０１ｂの構造は上記第１実施形態の本体部１ｂと同様である。したがって、本体部１０１ｂに設けられたトラップフィルタ２１、回収チューブ２５、第１電極２３および液面センサ２６の配置は上記第１実施形態と同様である。トラップフィルタ２１から上方の上側部１１２ａは、導入口１１１ａを介して所定量の生体物質（ＤＮＡ）を含有する生体試料Ｔ（図１３参照）を受け入れるように構成されている。また、トラップフィルタ２１から下方の下側部１１２ｂは、水平流路部１１３と連通している。
【００７０】
本体部１０１ｃに形成された水平流路部１１３は、上下流路部１１２の下側部１１２ｂの下端部から横方向に延びる小径の流路接続部１１３ａと、流路接続部１１３ａから横方向（矢印Ｘ２方向）に延びる送出部１１３ｂと、送出部１１３ｂの端部（矢印Ｘ２方向端部）から上方に延びる吸引接続部１１３ｃとを有している。
【００７１】
第２実施形態では、水平流路部１１３の送出部１１３ｂには、本体部１０１ｃ（送出部１１３ｂの矢印Ｘ２方向側の側壁）に形成された接続孔１２４ａに外部から挿入されるようにして、第２電極１２４が設けられている。また、接続孔１２４ａは栓体１２４ｂによって封止されている。この第２電極１２４は、水平流路部１１３の送出部１１３ｂの略全長にわたって、流路接続部１１３ａの近傍の位置から吸引接続部１１３ｃの下方の位置まで送出部１１３ｂ内部に露出するように設けられている。なお、送出部１１３ｂには、バッファ供給ライン４ａ（図１参照）を介してバッファ供給源４からバッファ（緩衝液）Ｕが供給されるように構成されている。
【００７２】
吸引流路部１１４は、上端に流路１１１の他端である吸引口１１１ｂが形成されているとともに、下端で水平流路部１１３の吸引接続部１１３ｃと連通している。このように、第２実施形態では、第２電極１２４の上方に吸引口１１１ｂが配置されている。図１３に示すように、生体物質濃縮装置２００は、圧力源２（図１参照）から供給される負圧（吸引力）により、上下流路部１１２側の生体試料Ｔを水平流路部１１３および吸引流路部１１４を介して吸引口１１１ｂから吸引するように構成されている。このため、第２実施形態では、第２電極１２４の上方に設けられた吸引流路部１１４および吸引口１１１ｂは、第２電極１２４から発生した気泡Ｑ２を上方に逃がすための気泡逃がし部として機能するように構成されている。したがって、第２電極１２４から発生した気泡Ｑ２は吸引口１１１ｂから吸引されて、生体試料Ｔ（またはバッファＵ）とともに廃液容器６（図１参照）に排出される。なお、第２電極１２４から発生した気泡Ｑ２は流路１１１（送出部１１３ｂ）内を上方に移動するため、小径の流路接続部１１３ａによって気泡Ｑ２が上下流路部１１２側に流入するのがさらに抑制される。
【００７３】
第２実施形態のその他の構成は上記第１実施形態と同様である。また、第２実施形態による生体物質濃縮装置２００の生体物質（ＤＮＡ）の濃縮動作は、上記第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００７４】
第２実施形態では、上記のように、電源３（図１参照）の陰極に接続され、上下に延びる上下流路部１１２から水平方向（Ｘ方向）に離間した位置に配置された第２電極１２４と、第２電極１２４から発生した気泡Ｑ２を上方に逃がすための吸引流路部１１４および吸引口１１１ｂとを設ける。このように構成することによって、第２電極１２４から気泡Ｑ２が発生する場合にも、上下流路部１１２から水平方向に離間した第２電極１２４で発生した気泡Ｑ２は、上方の吸引流路部１１４および吸引口１１１ｂに移動して廃液容器６まで吸引される。これにより、トラップフィルタ２１が設けられた上下流路部１１２へ第２電極１２４から発生した気泡Ｑ２が流入することを防止することができる。このため、流路１１１内が気泡Ｑ２で遮られることなく印加する電圧を大きく（電界を強く）することができるので、ＤＮＡ（生体物質）を効果的に捕捉することができる（ＤＮＡの回収率を向上させることができる）。この結果、印加する電圧を大きくした場合にも、ＤＮＡ（生体物質）の濃縮率を向上させることができる。
【００７５】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００７６】
（実施例）
次に、図１、図１１、図１３および図１４〜図１６を参照して、本発明の効果を検証した比較実験について説明する。図１１〜図１３に示した本発明の第２実施形態による生体物質濃縮装置２００と、図１４に示す比較例による生体物質濃縮装置４００（濃縮部４０１）とを用いて、ＤＮＡ（生体物質）の濃縮を行い、ＤＮＡの回収率を比較する比較実験を行った。
【００７７】
図１４に示す比較例による生体物質濃縮装置４００の濃縮部４０１では、上下方向（Ｚ方向）に延びる流路４１１の途中にトラップフィルタ４２１が設けられている。また、トラップフィルタ４２１の上面側に第１電極４２３（陽極）が配置されているとともに、トラップフィルタ４２１の直下の位置に第２電極４２４（陰極）が配置されている。また、流路４１１の上端には、生体試料Ｔを注入するための導入口４１１ａが設けられている。そして、生体物質濃縮装置４００は、流路４１１の下端の吸引口４１１ｂから生体試料Ｔ（およびバッファＵ）を下方（矢印Ｚ２方向）に吸引して生体試料Ｔの流れを形成するとともに、第１電極４２３と第２電極４２４との間に電圧（電界）を印加して上方（矢印Ｚ１方向）に向かうＤＮＡの流れを形成するように構成されている。なお、トラップフィルタ４２１の構造は、上記第２実施形態（第１実施形態）のトラップフィルタ２１と同様である。また、生体物質濃縮装置４００は、吸引により生体試料Ｔの液面が液面センサ４２６に検知された時点で、トラップフィルタ４２１の上面側で濃縮された生体試料Ｔを回収するように構成されている。
【００７８】
上記構成を有する比較例による生体物質濃縮装置４００と、第２実施形態による生体物質濃縮装置２００とを用いてＤＮＡ（生体物質）の濃縮を行った。所定量のＤＮＡを含有させたＴＢバッファー（トリスホウ酸緩衝液）を実験用の生体試料Ｔとして使用した。また、バッファーＵとして、同一のＴＢバッファーを用いた。濃縮後、回収した試料の吸光度を測定し、測定結果に基づいて回収された生体試料Ｔ中のＤＮＡ量を算出した。なお、ＤＮＡ（生体物質）の濃縮は、電極間に印加する電圧を変化させて複数回行った。
【００７９】
生体物質濃縮装置４００を用いた濃縮結果（比較例）を図１５に示す。また、第２実施形態による生体物質濃縮装置２００を用いた濃縮結果（実施例）を図１６に示す。図１５および図１６では、導入された生体試料Ｔに含まれるＤＮＡ量（重量）に対する回収されたＤＮＡ量（重量）の比である重量回収率（％）を縦軸にとり、濃縮時に電極間に印加した電圧の大きさ（Ｖ）を横軸にとったグラフである。なお、図１６では、第２実施形態による生体物質濃縮装置２００を用いた濃縮を各電圧値（０Ｖ、１００Ｖ、２００Ｖ、３００Ｖ、４００Ｖ、５００Ｖ）について２回行い、それぞれ重量回収率をプロットするとともに、各２回の濃縮結果の平均値を直線近似した結果を示した。
【００８０】
図１５に示すように、生体物質濃縮装置４００を用いた濃縮結果（比較例）では、印加する電圧が約１００Ｖまでは電圧の上昇に伴ってＤＮＡの重量回収率が向上する一方、印加する電圧を約１００Ｖよりも大きくしてもＤＮＡの重量回収率がほとんど向上しないことが分かる。この比較例による濃縮結果では、３５％付近に重量回収率の限界があることが判明した。
【００８１】
一方、図１６に示すように、第２実施形態による生体物質濃縮装置２００を用いた濃縮結果（実施例）では、実験を行った電圧値０Ｖから５００Ｖの範囲全体にわたって、ＤＮＡの重量回収率が限界に達することなく電圧の上昇に伴って向上している。測定範囲内では、ＤＮＡの重量回収率は最大で約８０％（電圧５００Ｖ）に達することが分かる。これにより、第２実施形態による生体物質濃縮装置２００では、ＤＮＡの回収率を比較例よりもさらに向上させることが可能であることが確認された。
【００８２】
なお、上記の濃縮結果の相違は、電極に発生する気泡の影響によると考えられる。すなわち、比較例による生体物質濃縮装置４００では、図１４に示すように、上下方向に延びる流路４１１内においてトラップフィルタ４２１の直下に第２電極４２４（陰極）が配置されるため、第２電極４２４から発生する気泡Ｑ２がトラップフィルタ４２１の下面側に溜まることになる。電極間に印加する電圧を大きくするほど電極間に大電流が流れて水の電気分解が促進されるため、電圧の上昇に伴って気泡Ｑ２の発生量も増大する。このトラップフィルタ４２１の下面側に溜まる気泡Ｑ２によってトラップフィルタ４２１近傍の生体試料Ｔに対する電圧（電界）の印加が妨げられることにより、トラップフィルタ４２１によるＤＮＡの捕捉が阻害され、その結果、電圧値１００Ｖ付近（回収率３５％付近）でＤＮＡの回収率が頭打ちになると考えられる。
【００８３】
一方、第２実施形態による生体物質濃縮装置２００では、図１３に示すように、印加される電圧の上昇に伴い気泡Ｑ２の発生量が増大した場合にも、第２電極１２４から発生した気泡Ｑ２は吸引流路部１１４および吸引口１１１ｂを通過して廃液容器６（図１参照）に排出される。このため、印加する電圧を上昇させても気泡Ｑ２の影響を受けることなくトラップフィルタ４２１によるＤＮＡの捕捉が行われる。これにより、第２実施形態による生体物質濃縮装置２００では、電圧の上昇に伴って重量回収率が限界に達することなく向上すると考えられる。
【００８４】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００８５】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、生体物質濃縮装置１００（２００）によりＤＮＡを濃縮するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、生体物質濃縮装置がＤＮＡ以外のＲＮＡなどの核酸や、核酸以外のタンパク質を濃縮するように構成してもよい。タンパク質の濃縮を行う場合には、バッファでｐＨを調節してタンパク質を荷電させ、荷電したタンパク質をトラップフィルタで捕捉すればよい。
【００８６】
また、上記第１実施形態では、流路（水平流路部）から上方に分岐して液体収容室を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、液体収容室を上方以外の水平方向に分岐させてもよい。液体収容室は、流路から下方以外の方向に分岐して設けられればよい。
【００８７】
また、上記第１および第２実施形態では、圧力源により生体試料を上下流路部の上方から下方に向かって移動させるとともに、電源により上下流路部の下方から上方に向かうＤＮＡ（生体物質）の流れを生じさせるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、圧力源により生体試料を上下流路部の下方から下上に向かって移動させるとともに、電源により上下流路部の上方から下方に向かうＤＮＡ（生体物質）の流れを生じさせるように構成してもよい。
【００８８】
また、上記第１および第２実施形態では、上下流路部の途中にトラップフィルタを設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば水平流路部の途中にトラップフィルタを設けてもよい。
【００８９】
また、上記第１および第２実施形態では、本発明の捕捉部として、複数の孔を有するフィルタからなるトラップフィルタを設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、複数の孔を有するフィルタ以外の構成を有する捕捉部を設けてもよい。たとえば、多数の微細な管路からなる捕捉部を設けてもよい。
【００９０】
また、上記第１および第２実施形態では、ニッケルに金メッキが施されることにより形成されたトラップフィルタを設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、トラップフィルタを樹脂材料、ガラス系材料、セラミック材料などから形成してもよい。また、トラップフィルタの厚みや孔径などの各種寸法も、第１および第２実施形態とは異なる寸法としてよい。
【００９１】
また、上記第１および第２実施形態では、バッファ供給源からバッファ（ＴＢバッファ）を供給するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、純水などのバッファ以外の液体を流路に供給してもよい。また、ＴＢバッファ以外のバッファを供給してもよい。流路内に供給される液体は、第１電極と第２電極との間に電圧を印加することが可能であれば、どのような液体でもよい。
【００９２】
なお、上記第１実施形態において説明した生体物質濃縮装置による生体物質（ＤＮＡ）の濃縮動作は、使用者が手動で生体物質濃縮装置の各部を操作することにより実施してもよいし、制御手段によって生体物質濃縮装置の各部が制御されることにより濃縮動作が実施されてもよい。
【００９３】
また、上記実施例では、ＤＮＡを含有させたＴＢバッファー（トリスホウ酸緩衝液）を実験用の生体試料として使用した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、生体試料として血清などを用いてもよい。
【符号の説明】
【００９４】
２ 圧力源
３ 電源
１１、１１１ 流路
１２、１１２ 上下流路部
１３、１１３ 水平流路部
２１ トラップフィルタ（捕捉部、フィルタ）
２２ 液体収容室（液体収容部、気泡逃がし部）
２２ａ ガス抜き接続部（排気部）
２３ 第１電極
２４、１２４ 第２電極
２５ 回収チューブ（試料回収チューブ）
２６ 液面センサ（液面検知部）
１００、２００ 生体物質濃縮装置
１１１ｂ 吸引口（気泡逃がし部）
１１４ 吸引流路部（気泡逃がし部）
Ｐ 回収位置
Ｔ 生体試料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体物質を含む生体試料を一端側から受け入れる流路と、
前記流路に受け入れられた生体試料を移動させる圧力源と、
前記流路の途中に設けられ、生体試料に含まれる生体物質を捕捉する捕捉部と、
前記捕捉部よりも他端側の位置で前記流路から下方以外の方向に分岐して設けられた液体収容部と、
電源と、
前記圧力源による生体試料の移動方向と逆向きの流れを荷電した生体物質に生じさせるように前記電源の陽極または陰極に接続され、前記流路内に受け入れられた生体試料に接触する第１電極と、
前記電源の他の極に接続され、前記液体収容部内に露出する第２電極と、を備える、生体物質濃縮装置。
【請求項２】
前記流路は、前記捕捉部よりも一端側において上下方向に延びるように設けられており、
前記第１電極は、前記流路内の前記流路の一端よりも前記捕捉部に近い前記捕捉部の上面側の位置で前記流路内部に露出している、請求項１に記載の生体物質濃縮装置。
【請求項３】
前記液体収容部は、前記流路の前記捕捉部よりも他端側の位置から上方に分岐して設けられ、
前記第２電極は、前記流路から前記液体収容部が分岐する位置よりも上方の位置に設けられている、請求項１または２に記載の生体物質濃縮装置。
【請求項４】
前記第２電極は、前記液体収容部の上端よりも前記液体収容部の下端に近い位置に設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の生体物質濃縮装置。
【請求項５】
前記液体収容部に連通し、前記液体収容部内の気体を排気するための排気部をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の生体物質濃縮装置。
【請求項６】
前記捕捉部は、複数の孔を有するフィルタである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の生体物質濃縮装置。
【請求項７】
前記流路内に露出し、一端が前記捕捉部に近接して設けられた試料回収チューブをさらに備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の生体物質濃縮装置。
【請求項８】
前記生体物質は、核酸である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の生体物質濃縮装置。
【請求項９】
上下に延びる上下流路部と上下流路部の下端に連結される水平方向に延びる水平流路部とを含み、生体物質を含む生体試料を上方の一端側から受け入れる流路と、
前記流路に受け入れられた生体試料を移動させる圧力源と、
前記上下流路部の途中に設けられ、生体試料に含まれる生体物質を捕捉する捕捉部と、
電源と、
前記圧力源による生体試料の移動方向と逆向きの流れを荷電した生体物質に生じさせるように前記電源の陽極または陰極に接続され、前記捕捉部よりも一端側で前記流路内に受け入れられた生体試料に接触する第１電極と、
前記電源の他の極に接続され、前記水平流路部内に露出する第２電極と、
前記水平流路部から下方以外の方向に分岐して設けられた気泡逃がし部と、を備える、生体物質濃縮装置。
【請求項１０】
前記気泡逃がし部は、前記第２電極の上方に設けられている、請求項９に記載の生体物質濃縮装置。
【請求項１１】
上下に延びる上下流路部を含み、生体物質を含む生体試料を上方の一端側から受け入れる流路と、
前記流路に受け入れられた生体試料を前記流路の一端側から他端側に向けて移動させる圧力源と、
上下に延びる前記上下流路部の途中に設けられ、生体試料に含まれる生体物質を捕捉する捕捉部と、
上下に延びる前記上下流路部内に露出し、一端が前記捕捉部に近接して設けられた試料回収チューブと、
電源と
前記流路の他端側から一端側に向かう流れを荷電した生体物質に生じさせるように前記電源の陽極または陰極に接続され、前記上下流路部内の前記捕捉部よりも一端側の位置で前記上下流路部内の生体試料に接触する第１電極と、
前記電源の他の極に接続される第２電極と、を備える、生体物質濃縮装置。
【請求項１２】
前記試料回収チューブは、生体試料の液面が前記上下流路部内の所定の回収位置まで前記圧力源により下降された状態で、一端から生体試料を回収するように構成され、
前記第１電極の少なくとも先端部は、前記所定の回収位置と前記捕捉部との間の位置で前記上下流路部内の生体試料に接触するように配置されている、請求項１１に記載の生体物質濃縮装置。
【請求項１３】
前記流路内の所定の回収位置で生体試料の液面を検知する液面検知部をさらに備える、請求項１２に記載の生体物質濃縮装置。
【請求項１４】
前記捕捉部は、複数の孔を有するフィルタである、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の生体物質濃縮装置。
【請求項１】
生体物質を含む生体試料を一端側から受け入れる流路と、
前記流路に受け入れられた生体試料を移動させる圧力源と、
前記流路の途中に設けられ、生体試料に含まれる生体物質を捕捉する捕捉部と、
前記捕捉部よりも他端側の位置で前記流路から下方以外の方向に分岐して設けられた液体収容部と、
電源と、
前記圧力源による生体試料の移動方向と逆向きの流れを荷電した生体物質に生じさせるように前記電源の陽極または陰極に接続され、前記流路内に受け入れられた生体試料に接触する第１電極と、
前記電源の他の極に接続され、前記液体収容部内に露出する第２電極と、を備える、生体物質濃縮装置。
【請求項２】
前記流路は、前記捕捉部よりも一端側において上下方向に延びるように設けられており、
前記第１電極は、前記流路内の前記流路の一端よりも前記捕捉部に近い前記捕捉部の上面側の位置で前記流路内部に露出している、請求項１に記載の生体物質濃縮装置。
【請求項３】
前記液体収容部は、前記流路の前記捕捉部よりも他端側の位置から上方に分岐して設けられ、
前記第２電極は、前記流路から前記液体収容部が分岐する位置よりも上方の位置に設けられている、請求項１または２に記載の生体物質濃縮装置。
【請求項４】
前記第２電極は、前記液体収容部の上端よりも前記液体収容部の下端に近い位置に設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の生体物質濃縮装置。
【請求項５】
前記液体収容部に連通し、前記液体収容部内の気体を排気するための排気部をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の生体物質濃縮装置。
【請求項６】
前記捕捉部は、複数の孔を有するフィルタである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の生体物質濃縮装置。
【請求項７】
前記流路内に露出し、一端が前記捕捉部に近接して設けられた試料回収チューブをさらに備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の生体物質濃縮装置。
【請求項８】
前記生体物質は、核酸である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の生体物質濃縮装置。
【請求項９】
上下に延びる上下流路部と上下流路部の下端に連結される水平方向に延びる水平流路部とを含み、生体物質を含む生体試料を上方の一端側から受け入れる流路と、
前記流路に受け入れられた生体試料を移動させる圧力源と、
前記上下流路部の途中に設けられ、生体試料に含まれる生体物質を捕捉する捕捉部と、
電源と、
前記圧力源による生体試料の移動方向と逆向きの流れを荷電した生体物質に生じさせるように前記電源の陽極または陰極に接続され、前記捕捉部よりも一端側で前記流路内に受け入れられた生体試料に接触する第１電極と、
前記電源の他の極に接続され、前記水平流路部内に露出する第２電極と、
前記水平流路部から下方以外の方向に分岐して設けられた気泡逃がし部と、を備える、生体物質濃縮装置。
【請求項１０】
前記気泡逃がし部は、前記第２電極の上方に設けられている、請求項９に記載の生体物質濃縮装置。
【請求項１１】
上下に延びる上下流路部を含み、生体物質を含む生体試料を上方の一端側から受け入れる流路と、
前記流路に受け入れられた生体試料を前記流路の一端側から他端側に向けて移動させる圧力源と、
上下に延びる前記上下流路部の途中に設けられ、生体試料に含まれる生体物質を捕捉する捕捉部と、
上下に延びる前記上下流路部内に露出し、一端が前記捕捉部に近接して設けられた試料回収チューブと、
電源と
前記流路の他端側から一端側に向かう流れを荷電した生体物質に生じさせるように前記電源の陽極または陰極に接続され、前記上下流路部内の前記捕捉部よりも一端側の位置で前記上下流路部内の生体試料に接触する第１電極と、
前記電源の他の極に接続される第２電極と、を備える、生体物質濃縮装置。
【請求項１２】
前記試料回収チューブは、生体試料の液面が前記上下流路部内の所定の回収位置まで前記圧力源により下降された状態で、一端から生体試料を回収するように構成され、
前記第１電極の少なくとも先端部は、前記所定の回収位置と前記捕捉部との間の位置で前記上下流路部内の生体試料に接触するように配置されている、請求項１１に記載の生体物質濃縮装置。
【請求項１３】
前記流路内の所定の回収位置で生体試料の液面を検知する液面検知部をさらに備える、請求項１２に記載の生体物質濃縮装置。
【請求項１４】
前記捕捉部は、複数の孔を有するフィルタである、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の生体物質濃縮装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１９７１０（Ｐ２０１２−１９７１０Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５８４１１（Ｐ２０１０−１５８４１１）
【出願日】平成２２年７月１３日（２０１０．７．１３）
【出願人】（３９００１４９６０）シスメックス株式会社 (810)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１３日（２０１０．７．１３）
【出願人】（３９００１４９６０）シスメックス株式会社 (810)
【Ｆターム（参考）】
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