JP2017106904A - 分析用具および分析システム - Google Patents
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Abstract
【課題】 分析阻害要因を適切に除去しつつ、より安定した分析を行うことが可能である分析用具および分析システムを提供すること。【解決手段】 キャピラリー電気泳動法による試料の分析に用いられる分析用具Ａ１であって、試料が導入される導入槽２と、導入槽２に繋がるキャピラリー管４と、導入層２に導入された試料が通過するフィルタ部材２１と、導入層２およびキャピラリー管４に繋がり、断面積が急峻に拡大する急拡大部６１と、急拡大部６１において生じうる液体の表面張力に起因する圧力変動がキャピラリー管４内の液体に作用することを抑制する圧力変動抑制手段としての扁平体８１と、を備える。【選択図】 図３
Description
本発明は、分析用具および分析システムに関する。
生体の状態を示す指標として、各種タンパク質の糖化率が分析されている。中でも、血球中のヘモグロビン（Ｈｂ）の糖化率、特に安定型のＨｂＡ１ｃ（以下「ｓ−ＨｂＡ１ｃ」と略記することがある）は、生体内血糖値の過去の履歴を反映していることから、糖尿病の診断や治療などにおける重要な指標とされている。ＨｂＡ１ｃは、ＨｂＡ（α２β２）のβ鎖Ｎ末端のバリンが糖化したものである。
ｓ−ＨｂＡ１ｃに代表されるＨｂの分析手法の一つとして、電気泳動法が用いられている。特許文献１，２，３，４，５では、分析の適正化や精度の向上を目的として、泳動液に追加成分を添加することが開示されている。特に特許文献４，５では、泳動液への添加成分の一例としてコンドロイチン硫酸が開示されている。また、特許文献６では、電気泳動法を利用した分析に用いるチップの小型化を意図して、電気泳動における試料の分離中も試料を連続的に供給する分析方法が記載されている。
試料の代表例である血液は、生体由来の試料である。このため、たとえば患者から採取した血液を試料として用いる場合、患者の病状や体質などによって、採取される血液は、様々な性状を取りうる。また、上述した追加成分や分析方法の具体的な構成によってどのような分析阻害要因が生じうるかは、ほとんど明らかにされていないのが現状である。この点は、血液以外の試料を用いた場合であっても同様である。分析精度を向上させるには、このような分析阻害要因は、適切に除去されることが好ましい。しかしながら、分析阻害要因の除去は、たとえばキャピラリー管における電気泳動に影響を及ぼすおそれがある。
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、分析阻害要因を適切に除去しつつ、より安定した分析を行うことが可能な分析用具および分析システムを提供することをその課題とする。
本発明の第一の側面によって提供される分析用具は、キャピラリー電気泳動法による試料の分析に用いられる分析用具であって、試料が導入される導入槽と、前記導入槽に繋がるキャピラリー管と、前記導入層に導入された液体が通過するフィルタ部材と、前記導入層および前記キャピラリー管に繋がり、断面積が急峻に拡大する急拡大部と、前記急拡大部において生じうる液体の表面張力に起因する圧力変動が前記キャピラリー管内の液体に
作用することを抑制する圧力変動抑制手段と、を備える。
作用することを抑制する圧力変動抑制手段と、を備える。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記急拡大部を有する補助槽をさらに備える。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記導入槽および前記急拡大部を連結する連結流路を備えており、前記キャピラリー管は、前記導入槽と前記急拡大部との間において前記連結流路に繋がっている。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記圧力変動抑制手段は、前記急拡大部の少なくとも一部を覆うとともに、気体の通過を許容する扁平体である。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記圧力変動抑制手段は、その一部が前記急拡大部に対して固定されている。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記圧力変動抑制手段は、液体の通過を阻止する樹脂からなる。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記扁平体は、前記急拡大部に対面する親水化処理面を有する。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記圧力変動抑制手段は、液体の通過を許容する多孔質体からなる。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記圧力変動抑制手段は、前記急拡大部の内面であって、親水化処理が施された親水化領域である。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記圧力変動抑制手段は、前記連結流路を介して前記補助槽に繋がる開放槽である。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記補助槽と前記開放槽とは、互いに区画されている。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記補助槽と前記開放槽とは、互いに連結されている。
本発明の好ましい実施の形態においては、ディスポーザブルタイプの分析用具として用いられる。
本発明の第二の側面によって提供される分析用具は、本発明の第一の側面によって提供される分析用具と、前記分析用具が装填されるとともに、前記キャピラリー管における電気泳動を利用した分析を行う分析部と、を備える。
本発明の一態様によれば、前記急拡大部に到達した液体は、前記圧力変動抑制手段によって表面張力に起因する圧力変動が前記キャピラリー管に及ぶことが抑制される。これにより、前記キャピラリー管内の液体が意図しない移動挙動を示すことを回避することが可能である。したがって、分析阻害要因を適切に除去しつつ、より安定した分析を行うことができる。
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
図１〜図３は、本発明の第１実施形態に基づく分析用具を示しており、図４は、本発明の第１実施形態に基づく分析システムを示している。本実施形態の分析システムＣは、分析装置Ｂおよび分析用具Ａ１を備えて構成されている。分析システムＣは、試料を対象とした電気泳動法による分析方法を実行するシステムである。試料は特に限定されないが、本実施形態においては、人体から採取された血液を例として説明する。試料に含まれる成分のうち分析の対象となる成分を分析成分と定義する。
前記分析成分としては、ヘモグロビン（Ｈｂ）、アルブミン（Ａｌｂ）、グロブリン（α１、α２、β、γグロブリン）、フィブリノーゲン等が挙げられる。前記ヘモグロビンとしては、たとえば、正常ヘモグロビン（ＨｂＡ０）、糖化ヘモグロビン、修飾ヘモグロビン、胎児ヘモグロビン（ＨｂＦ）等が挙げられる。前記糖化ヘモグロビンとしては、たとえば、ヘモグロビンＡ１ａ（ＨｂＡ１ａ）、ヘモグロビンＡ１ｂ（ＨｂＡ１ｂ）、ヘモグロビンＡ１ｃ（ＨｂＡ１ｃ）、ＧＨｂＬｙｓ等が挙げられる。前記ヘモグロビンＡ１ｃとしては、たとえば、安定型ＨｂＡ１ｃ（ｓ−ＨｂＡ１ｃ）、不安定型ＨｂＡ１ｃ等が挙げられる。前記修飾ヘモグロビンとしては、たとえば、カルバミル化Ｈｂ、アセチル化Ｈｂ等が挙げられる。
分析用具Ａ１は、分析装置Ｂに装填された状態で試料を対象とした分析の場を提供するものである。本実施形態においては、分析用具Ａ１は、１回あるいは特定回数の分析を終えた後に廃棄されることが意図された、いわゆるディスポーザブルタイプの分析チップとして構成されている。図１〜図３に示すように、分析用具Ａ１は、本体１、導入槽２、フィルタ部材２１、排出槽３、キャピラリー管４、電極部５１、電極部５２、補助槽６、連絡流路７および扁平体８１を備えている。図１は、分析用具Ａ１の平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
本体１は、分析用具Ａ１の土台となるものであり、その材質は特に限定されず、例えば、ガラス、溶融シリカ、プラスチック等があげられる。本実施形態においては、本体１は、上基材１１および下基材１２が互いに結合された構成であるが、本体１を一体的に形成してもよい。
導入槽２は、試料を含む液体が導入される槽である。本実施形態においては、導入槽２は、本体１の上基材１１に形成されている。試料を含む液体としては、たとえば血液等の試料が所定の希釈液によって希釈された希釈検体が挙げられる。この希釈は、分析用具Ａ１に備えられた図示しない槽によって実行されてもよいし、後述する分析装置Ｂによって実行されてもよい。
フィルタ部材２１は、導入槽２に導入された液体が通過するものであり、後述の例のように液体に含まれる分析阻害要因等を除去するためのものである。本実施形態においては、フィルタ部材２１は、導入槽２の底部に設けられている。フィルタ部材２１の具体的構成は、分析阻害要因等を適切に除去可能なものであれば限定されず、好適な例として、たとえばセルロースアセテート膜フィルタ（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製、形式Ｙ１００、厚さ９５μｍ）が挙げられる。
排出槽３は、電気泳動法における電気浸透流の下流側に位置する槽である。排出槽３は、たとえば、本体１の上基材１１に形成された貫通孔によって構成されている。
キャピラリー管４は、導入槽２と排出槽３とを繋いでおり、電気泳動法における電気浸透流が生じる場である。キャピラリー管４は、たとえば本体１の下基材１２に形成された溝によって構成されている。なお、本体１には、キャピラリー管４への光の照射およびキャピラリー管４を透過した光の出射を促進するための凹部等が形成されていてもよい。キャピラリー管４のサイズは特に限定されないが、その一例を挙げると、その幅が２５μｍ〜１００μｍ、その深さが２５μｍ〜１００μｍ、その長さが５ｍｍ〜１５０ｍｍである。分析用具Ａ１全体のサイズは、キャピラリー管４のサイズや導入槽２、排出槽３、補助槽６等のサイズや配置等に応じて適宜設定される。
電極部５１および電極部５２は、分析装置Ｂと導通することにより、電気泳動法に必要な電圧をキャピラリー管４に印加するためのものである。電極部５１は、キャピラリー管４に対して導入槽２と同じ側に設けられている。電極部５２は、キャピラリー管４に対して排出槽３と同じ側に設けられている。電極部５１および電極部５２は、分析装置Ｂと導通しつつ、キャピラリー管４内の液体に電圧を印加しうる構成であれば、その具体的構成は特に限定されない。本実施形態においては、流路に金属管が設けられた場合を例に説明する。電極部５１の流路は、導入槽２に繋がっており、電極部５２の流路は、排出槽３に
繋がっている。前記金属管の外側に分析装置Ｂの電極等（図示略）が接触し、前記金属管の内面に液体が接触する。なお、電極部５１および電極部５２の他の例としては、分析装置Ｂの電極等（図示略）が挿入され、この電極と液体とが接触する槽であってもよい。
繋がっている。前記金属管の外側に分析装置Ｂの電極等（図示略）が接触し、前記金属管の内面に液体が接触する。なお、電極部５１および電極部５２の他の例としては、分析装置Ｂの電極等（図示略）が挿入され、この電極と液体とが接触する槽であってもよい。
補助槽６は、導入槽２およびキャピラリー管４に繋がっており、急拡大部６１を有する槽である。本実施形態においては、補助槽６は、本体１の上基材１１に形成されている。急拡大部６１は、導入槽２側から補助槽６の開口部分に向かって断面積が急峻に拡大している部位である。なお、急拡大部６１の断面積が急峻に拡大しているとは、後述する分析方法において、キャピラリー管４内の液体の挙動に影響を及ぼしうる圧力変動の要因となる表面張力を生じうる程度をいう。
連絡流路７は、導入槽２および補助槽６を連結する流路である。本実施形態においては、連絡流路７は、本体１の上基材１１に設けられた溝によって構成されている。また、キャピラリー管４は、導入槽２と排出槽３との間において連絡流路７に繋がっている。
扁平体８１は、本発明で言う圧力変動抑制手段の一例である。圧力変動抑制手段は、急拡大部６１において生じうる液体の表面張力に起因する圧力変動がキャピラリー管４内の液体に作用することを抑制する機能を果たす。本実施形態においては、扁平体８１は、補助槽６の深さ方向が厚さ方向と一致する扁平な部材である。また、本実施形態においては、扁平体８１は、液体の通過を阻止する樹脂からなる。当該樹脂の一例としては、たとえばＰＥＴ樹脂が挙げられる。本実施形態においては、扁平体８１は、ＰＥＴフィルム（藤森工業株式会社製、型式ＴＣＰ１８８、厚さ１８８μｍ）によって形成されている。また、本実施形態においては、扁平体８１は、補助槽６に通じる連絡流路７を塞ぐ態様で載置されており、補助槽６への固定等はなされていない。
また、本実施形態の扁平体８１は、親水化処理面８１２を有する。親水化処理面８１２は、扁平体８１の片面に親水化処理が施された面である。親水化処理面８１２は、急拡大部６１と対面している。
分析装置Ｂは、分析用具Ａ１が装填されることにより、電気泳動法による分析を行う装置である。分析装置Ｂは、電極９１、電極９２、発光部９３１、受光部９３２、導入ノズル９４、圧力ノズル９５、圧力ノズル９６、ポンプ９７、制御部９８、希釈液槽９９１および泳動液槽９９２を備えている。なお、図４は、理解の便宜上、分析装置Ｂの構成要素を模式的に示している。
電極９１および電極９２は、電気泳動法においてキャピラリー管４に所定の電圧を印加するためのものである。本実施形態の電極９１は、分析用具Ａ１の電極部５１に接触することによって電圧を印加するものである。電極９２は、分析用具Ａ１の電極部５２に接触することによって電圧を印加するものである。電極９１および電極９２に印加される電圧は特に限定されないが、たとえば０．５ｋＶ〜２０ｋＶである。たとえば、電極９１および電極９２は、分析用具Ａ１に対して所定方向から接近動および離間動が自在に構成されている。
発光部９３１は、電気泳動法において吸光度測定するための光を発する部位である。発光部９３１は、たとえば所定の波長域の光を出射するＬＥＤチップ等、光学フィルタおよびレンズを具備する。この光学フィルタは、ＬＥＤチップ等からの光のうち所定の波長の光を減衰させつつ、その余の波長の光を透過させるものである。レンズは、光学フィルタを透過した光を分析用具Ａ１のキャピラリー管４の分析箇所へと集光するためのものである。また、発光部９３１は、スリットを具備していてもよい。スリットは、光学フィルタによって集光された光のうち、散乱などを引き起こしうる余分な光を除去するためのもの
である。
である。
受光部９３２は、分析用具Ａ１のキャピラリー管４の分析箇所を透過してきた光を受光するものであり、たとえばフォトダイオードやフォトＩＣなどを具備して構成されている。
希釈液槽９９１は、希釈液Ｌｄが貯留された槽である。希釈液Ｌｄは、試料を分析に適した濃度に希釈するためのものである。また、本実施形態においては、希釈液Ｌｄには、後述する分析阻害要因を除去するための追加成分が添加されている。このような希釈液Ｌｄの主剤は特に限定されず、水、生理食塩水が挙げられ、好ましい例として後述する泳動液Ｌｍと類似の成分の液体が挙げられる。また、希釈液Ｌｄは、前記主剤に、陰極性基含有化合物が添加されたものである。前記陰極性基含有化合物は、たとえば、陰極性基含有多糖類である。前記陰極性基含有多糖類は、たとえば、硫酸化多糖類、カルボン酸化多糖類、スルホン酸化多糖類およびリン酸化多糖類からなる群から選択される少なくとも一つの多糖類である。前記カルボン酸化多糖類は、アルギン酸またはその塩（例えば、アルギン酸ナトリウム）が好ましい。前記硫酸化多糖類は、たとえば、コンドロイチン硫酸である。コンドロイチン硫酸は、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｈ、Ｋの七種類があり、いずれを用いてもよい。以降の説明においては、希釈液Ｌｄが、泳動液Ｌｍと同成分である主剤にコンドロイチン硫酸が添加されたものである場合を例に説明する。前記陰極性基含有化合物（コンドロイチン硫酸）の濃度は、例えば、０．０１〜５重量％の範囲である。
泳動液槽９９２は、泳動液Ｌｍが貯留された槽である。泳動液Ｌｍは、キャピラリー管４等に充填されることにより、電気泳動法を実現しうる場を構成するための液体である。このような泳動液Ｌｍは、特に制限されないが、酸を用いたものが望ましい。前記酸は、例えば、クエン酸、マレイン酸、酒石酸、こはく酸、フマル酸、フタル酸、マロン酸、リンゴ酸がある。また、泳動液Ｌｍは、弱塩基を含むことが好ましい。前記弱塩基としては、例えば、アルギニン、リジン、ヒスチジン、トリス等がある。泳動液ＬｍのｐＨは、例えば、ｐＨ４．５〜６の範囲である。泳動液Ｌｍのバッファーの種類は、ＭＥＳ、ＡＤＡ、ＡＣＥＳ、ＢＥＳ、ＭＯＰＳ、ＴＥＳ、ＨＥＰＥＳ等がある。また、泳動液Ｌｍにも、希釈液Ｌｄの説明で述べた前記陰極性基含有化合物が添加される。前記陰極性基含有化合物（コンドロイチン硫酸）の濃度は、例えば、０．０１〜５重量％の範囲である。
なお、本発明に係る分析システムにおいては、希釈液Ｌｄや泳動液Ｌｍを貯留するための槽が、分析用具Ａ１に設けられていてもよい。また、試料である血液等と希釈液Ｌｄとを混合する槽が、分析用具Ａ１または分析装置Ｂに設けられていればよい。
導入ノズル９４は、希釈液槽９９１の希釈液Ｌｄ、泳動液槽９９２の泳動液Ｌｍおよび図示しない混合槽において生成された希釈検体を吸引し、分析用具Ａ１の適所に導入するためのものである。
圧力ノズル９５は、分析用具Ａ１の導入槽２に密着し、且つ導入槽２に対して所定の圧力（正圧あるいは負圧）を付与する部位である。圧力ノズル９６は、分析用具Ａ１の排出槽３に密着し、且つ排出槽３に対して所定の圧力（正圧あるいは負圧）を付与する部位である。
ポンプ９７は、導入ノズル９４、圧力ノズル９５および圧力ノズル９６に接続されており、導入ノズル９４、圧力ノズル９５および圧力ノズル９６からの圧力付与を実現するための圧力発生源である。また、ポンプ９７は、導入ノズル９４、圧力ノズル９５および圧力ノズル９６以外に、分析用具Ａ１の別の箇所から圧力付与するための圧力ノズル（図示略）に接続されていてもよい。
制御部９８は、分析装置Ｂにおける各部を制御するものである。制御部９８は、たとえばＣＰＵ、メモリおよびインターフェースなどを具備する。
次に、分析システムＣ（分析用具Ａ１）を用いた分析方法について、以下に説明する。本分析方法は、たとえば、試料採取工程、泳動液充填工程、混合導入工程、および電気泳動工程を有する。
＜試料採取工程＞
まず、試料を用意する。本実施形態においては試料は、人体から採取された血液である。血液としては、全血、または溶血処理が施された溶血等であってもよい。
まず、試料を用意する。本実施形態においては試料は、人体から採取された血液である。血液としては、全血、または溶血処理が施された溶血等であってもよい。
＜泳動液充填工程＞
次いで、泳動液Ｌｍをキャピラリー管４に充填する。具体的には、図５に示すように、導入ノズル９４によって泳動液槽９９２から吸引した泳動液Ｌｍを、排出槽３から導入する。必要に応じて、圧力ノズル９６によって圧力を付与することにより、キャピラリー管４に泳動液Ｌｍを充填する。また、電極部５２にも泳動液Ｌｍが充填されることが好ましい。
次いで、泳動液Ｌｍをキャピラリー管４に充填する。具体的には、図５に示すように、導入ノズル９４によって泳動液槽９９２から吸引した泳動液Ｌｍを、排出槽３から導入する。必要に応じて、圧力ノズル９６によって圧力を付与することにより、キャピラリー管４に泳動液Ｌｍを充填する。また、電極部５２にも泳動液Ｌｍが充填されることが好ましい。
＜混合導入工程＞
次いで、試料と希釈液Ｌｄとを混合する。たとえば、分析装置Ｂまたは分析用具Ａ１に設けられた混合槽に、試料を点着する。また、導入ノズル９４によって希釈液槽９９１から吸引した希釈液Ｌｄを前記混合槽に導入する。これにより、試料が希釈液Ｌｄによって希釈された希釈試料Ｓｍが得られる。なお、発明者らの試験研究の結果、混合工程において、試料Ｓａである血液に含まれる成分のうち前記分析成分以外の副成分と前記陰極性基含有化合物の一例であるコンドロイチン硫酸との凝集物が生成される場合があることが判明した。また、この副成分の具体例としては、たとえば脂質が挙げられるという知見が得られた。この希釈試料Ｓｍを導入ノズル９４によって吸引し、分析用具Ａ１の導入槽２に導入する。そして、圧力ノズル９５によって導入槽２に圧力を付与することにより、図６および図７に示すように、連絡流路７に希釈試料Ｓｍが充填される。この際、希釈試料Ｓｍは、フィルタ部材２１を通過する。これにより、希釈試料Ｓｍに含まれる前記副成分（たとえば脂質）と前記陰極性基含有化合物（本実施形態においてはコンドロイチン硫酸）との凝集物が、フィルタ部材２１によって除去される。また、この希釈試料Ｓｍは、連絡流路７を介して補助槽６へと到達する。なお、この際に、電極部５１にも希釈試料Ｓｍが充填されることが好ましい。
次いで、試料と希釈液Ｌｄとを混合する。たとえば、分析装置Ｂまたは分析用具Ａ１に設けられた混合槽に、試料を点着する。また、導入ノズル９４によって希釈液槽９９１から吸引した希釈液Ｌｄを前記混合槽に導入する。これにより、試料が希釈液Ｌｄによって希釈された希釈試料Ｓｍが得られる。なお、発明者らの試験研究の結果、混合工程において、試料Ｓａである血液に含まれる成分のうち前記分析成分以外の副成分と前記陰極性基含有化合物の一例であるコンドロイチン硫酸との凝集物が生成される場合があることが判明した。また、この副成分の具体例としては、たとえば脂質が挙げられるという知見が得られた。この希釈試料Ｓｍを導入ノズル９４によって吸引し、分析用具Ａ１の導入槽２に導入する。そして、圧力ノズル９５によって導入槽２に圧力を付与することにより、図６および図７に示すように、連絡流路７に希釈試料Ｓｍが充填される。この際、希釈試料Ｓｍは、フィルタ部材２１を通過する。これにより、希釈試料Ｓｍに含まれる前記副成分（たとえば脂質）と前記陰極性基含有化合物（本実施形態においてはコンドロイチン硫酸）との凝集物が、フィルタ部材２１によって除去される。また、この希釈試料Ｓｍは、連絡流路７を介して補助槽６へと到達する。なお、この際に、電極部５１にも希釈試料Ｓｍが充填されることが好ましい。
＜電気泳動工程＞
次いで、電極９１を電極部５１に接触させ、電極９２を電極部５２に接触させる。続いて、制御部９８からの指示により電極部５１および電極部５２に電圧を印加する。この電圧は、たとえば０．５ｋＶ〜２０ｋＶである。これにより電気浸透流を生じさせ、キャピラリー管４中において希釈試料Ｓｍを徐々に移動させる。また、発光部９３１からの発光を開始し、受光部９３２による吸光度の測定を行う。そして、電極９１および電極９２からの電圧印加開始時から経過時間と吸光度との関係を測定する。ここで、希釈試料Ｓｍ中の移動速度が比較的速い成分に対応した吸光度ピークは、前記電圧印加開始時からの経過時間が比較的短い時点で現れる。一方、希釈試料Ｓｍ中の移動速度が比較的遅い成分に対応した吸光度ピークは、前記電圧印加開始時からの経過時間が比較的長い時点で現れる。これにより、希釈試料Ｓｍ中の各成分の分析（分離測定）が行われる。さらに、測定された前記吸光度を演算処理（たとえば、制御部９８による微分処理、差分処理等）することによりエレクトロフェログラムを作成する。このエレクトロフェログラムのピーク高さやピークの面積を計算することにより、希釈試料Ｓｍ中の成分比率等を求める。以上の工程
を経ることにより、試料Ｓａ（希釈試料Ｓｍ）を対象とした分析が完了する。
次いで、電極９１を電極部５１に接触させ、電極９２を電極部５２に接触させる。続いて、制御部９８からの指示により電極部５１および電極部５２に電圧を印加する。この電圧は、たとえば０．５ｋＶ〜２０ｋＶである。これにより電気浸透流を生じさせ、キャピラリー管４中において希釈試料Ｓｍを徐々に移動させる。また、発光部９３１からの発光を開始し、受光部９３２による吸光度の測定を行う。そして、電極９１および電極９２からの電圧印加開始時から経過時間と吸光度との関係を測定する。ここで、希釈試料Ｓｍ中の移動速度が比較的速い成分に対応した吸光度ピークは、前記電圧印加開始時からの経過時間が比較的短い時点で現れる。一方、希釈試料Ｓｍ中の移動速度が比較的遅い成分に対応した吸光度ピークは、前記電圧印加開始時からの経過時間が比較的長い時点で現れる。これにより、希釈試料Ｓｍ中の各成分の分析（分離測定）が行われる。さらに、測定された前記吸光度を演算処理（たとえば、制御部９８による微分処理、差分処理等）することによりエレクトロフェログラムを作成する。このエレクトロフェログラムのピーク高さやピークの面積を計算することにより、希釈試料Ｓｍ中の成分比率等を求める。以上の工程
を経ることにより、試料Ｓａ（希釈試料Ｓｍ）を対象とした分析が完了する。
前記混合導入工程および前記電気泳動工程の少なくともいずれかにおいては、図７に示すように、希釈試料Ｓｍが扁平体８１に当接する時間が存在する。本実施形態においては、希釈試料Ｓｍが連絡流路７から急拡大部６１に到達すると、扁平体８１の親水化処理面８１２に接触する。親水化処理面８１２は、親水化処理が施されているため、希釈試料Ｓｍは、速やかに親水化処理面８１２の全面に接触する。また、扁平体８１は、補助槽６の底部に載置されているものである。このため、希釈試料Ｓｍをさらに補助槽６内へと進入させる圧力が生じた場合、扁平体８１が若干図中上方に持ち上げられる格好となり、希釈試料Ｓｍの一部が補助槽６内に進入する。
本実施形態において、より具体的には、試料として、人体から全血１．５μＬを採取した。希釈液Ｌｄとして、３８ｍＭクエン酸、０．９５％（ｗ／ｖ）コンドロイチン硫酸Ｃ−ナトリウム、４７５ｍＭ ＮＤＳＢ−２０１（Ａｎａｔｒａｃｅ社製）、１９ｍＭ ＭＥＳ、０．１％（ｗ／ｖ）エマルゲンＬＳ−１１０（花王株式会社製）、０．０２％（ｗ／ｖ）アジ化ナトリウム、０．０２５％（ｗ／ｖ）プロクリン９５０（シグマ・アルドリッチ社：登録商標）を用いて調製し、ジメチルアミノエタノール（ｐＨ調整用）を用いてｐＨ６．０としたものを６０μＬ用いて試料を希釈し、希釈試料Ｓｍを得た。泳動液Ｌｍとして、４０ｍＭクエン酸、１．２５％（ｗ／ｖ）コンドロイチン硫酸Ｃ−ナトリウム、２０ｍＭピペラジン、０．１％（ｗ／ｖ）エマルゲンＬＳ−１１０（花王株式会社製）、０．０２％（ｗ／ｖ）アジ化ナトリウム、０．０２５％（ｗ／ｖ）プロクリン９５０（シグマ・アルドリッチ社：登録商標）を用いて調製し、ジメチルアミノエタノール（ｐＨ調整用）を用いてｐＨ５．０としたものを用いた。受光部９３２においては、４１５ｎｍの吸光度を測定した。電気泳動時間は、３５ｓｅｃであった。
次に、分析用具Ａ１および分析システムＣの作用について説明する。
本実施形態によれば、急拡大部６１に到達した液体である希釈試料Ｓｍは、圧力変動抑制手段としての扁平体８１に接触する。本実施形態と異なり、図９に示す比較例である分析用具Ｘのように扁平体８１を備えない場合、たとえば、急拡大部６１において希釈試料Ｓｍが補助槽６内へと膨らんだ膨出形状となる。この希釈試料Ｓｍの膨出形状は、希釈試料Ｓｍに付与される圧力状態等によって頻繁に変化し得る。導入槽２は希釈試料Ｓｍから不要成分を除去したフィルタ部材２１によって塞がれた状態であり、希釈試料Ｓｍを逆流させにくいものとなっている。このため、急拡大部６１における希釈試料Ｓｍの膨出形状の変化が、圧力変動となって希釈試料Ｓｍ全域に伝播する。この結果、キャピラリー管４内の泳動液Ｌｍや希釈試料Ｓｍが意図せず移動してしまうおそれがある。特に、前記電気泳動工程においてこのような圧力変動が生じると、希釈試料Ｓｍの特定成分が電気泳動による移動とは乖離した移動挙動を示してしまう。本実施形態においては、扁平体８１が設けられていることにより、希釈試料Ｓｍが頻繁に変化する膨出形状をとることが抑制される。これにより、キャピラリー管４内の泳動液Ｌｍや希釈試料Ｓｍが意図しない移動挙動を示すことを回避することが可能である。したがって、分析阻害要因を適切に除去しつつ、より安定した分析を行うことができる。
図８は、本実施形態による分析方法の分析結果を示すグラフである。横軸は分析時間であり、縦軸は吸光度変化率である。本分析結果から理解されるように、分析対象となる特定成分であるＬ−ＨｂＡ１ｃ、Ｓ−ＨｂＡ１ｃおよびＨｂＡ０のピークが明瞭に現れた分析結果となっている。これに対し、図１０および図１１は、図９に示す比較例である分析用具Ｘを用いた場合の分析結果を示している。図１０は、希釈試料Ｓｍを補助槽６から溢れさせた場合であり、図１１は、希釈試料Ｓｍを補助槽６の開口部や急拡大部６１に到達させない場合である。いずれの場合であっても、図８のような特定成分のピークは現れて
いない。これは、希釈試料Ｓｍの表面張力に起因する圧力変動によって、キャピラリー管４内の泳動液Ｌｍや希釈試料Ｓｍが意図しない移動挙動を示したことによる。
いない。これは、希釈試料Ｓｍの表面張力に起因する圧力変動によって、キャピラリー管４内の泳動液Ｌｍや希釈試料Ｓｍが意図しない移動挙動を示したことによる。
扁平体８１は、希釈試料Ｓｍの通過を阻止する樹脂からなる。ただし、扁平体８１は、補助槽６の底部に載置されているに過ぎない。このため、急拡大部６１に到達した希釈試料Ｓｍが膨出形状をとることを阻止しつつ、さらに希釈試料Ｓｍを送液する圧力が付与された場合、希釈試料Ｓｍを補助槽６へと速やかに通過させることが可能である。これは、希釈試料Ｓｍに過大な圧力変動が生じることを回避するのに好ましい。
扁平体８１の親水化処理面８１２が急拡大部６１に対面していることにより、急拡大部６１に到達した希釈試料Ｓｍが親水化処理面８１２の全面に速やかに接触する。これは、希釈試料Ｓｍが表面張力によって膨出形状をとるなどの挙動を抑制するのに好ましい。
図１２〜図２４は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
図１２は、本発明の第２実施形態に基づく分析用具を示している。本実施形態の分析用具Ａ２は、扁平体８１が上述した実施形態における急拡大部６１に対面する親水化処理面８１２を有さない点が、上述した分析用具Ａ１と異なる。図１３は、分析用具Ａ２を用いた分析方法の分析結果を示している。扁平体８１の構成以外は、分析用具Ａ１を用いた分析方法と同一の条件である。本実施形態によっても、特定成分のピークが明瞭に表れており、扁平体８１によって表面張力に起因する圧力変動が抑制されていることが理解される。
図１４は、本発明の第３実施形態に基づく分析用具を示している。本実施形態の分析用具Ａ３は、扁平体８１の一部が補助槽６に固定された固定部８１１とされている点が、上述した分析用具Ａ１および分析用具Ａ２と異なっている。固定部８１１は、たとえば熱溶着や接着剤によって、扁平体８１の一部が補助槽６の底部に固定された部分である。これにより、扁平体８１は、あたかも弁体のような挙動を示す。本実施形態によっても、急拡大部６１に到達した希釈試料Ｓｍに表面張力に起因する圧力変動が生じることを抑制することができる。
図１５は、本発明の第４実施形態に基づく分析用具を示している。本実施形態の分析用具Ａ４においては、扁平体８１に、フィルタ部材２１と同じく、液体の通過を許容する多孔質体が用いられている点が、上述した実施形態と異なっている。扁平体８１の具体的な材料としては、フィルタ部材２１と同一の材料を用いればよい。また、本実施形態においては、扁平体８１は、補助槽６の底部に載置されている。
図１６は、分析用具Ａ４を用いた分析方法の分析結果を示している。扁平体８１の構成以外は、分析用具Ａ１を用いた分析方法と同一の条件である。本実施形態によっても、特定成分のピークが明瞭に表れており、多孔質体からなる扁平体８１によって表面張力に起因する圧力変動が抑制されていることが理解される。
図１７は、本発明の第５実施形態に基づく分析用具を示している。本実施形態の分析用具Ａ５においては、分析用具Ａ４と同様に、扁平体８１に、フィルタ部材２１と同じ多孔質体が用いられている。ただし、扁平体８１は、補助槽６の底部に固定された固定部８１１を有する。扁平体８１が液体の通過を許容する多孔質体からなるため、たとえば扁平体８１の全周にわたって固定部８１１が設けられていてもよい。
図１８は、分析用具Ａ５を用いた分析方法の分析結果を示している。扁平体８１の構成
以外は、分析用具Ａ１を用いた分析方法と同一の条件である。本実施形態によっても、特定成分のピークが明瞭に表れており、固定部８１１を有する多孔質体からなる扁平体８１によって表面張力に起因する圧力変動が抑制されていることが理解される。
以外は、分析用具Ａ１を用いた分析方法と同一の条件である。本実施形態によっても、特定成分のピークが明瞭に表れており、固定部８１１を有する多孔質体からなる扁平体８１によって表面張力に起因する圧力変動が抑制されていることが理解される。
図１９は、本発明の第６実施形態に基づく分析用具を示している。本実施形態の分析用具Ａ６は、急拡大部６１の内面に親水化領域８２が設けられている。親水化領域８２は、急拡大部６１の内面であって、親水化処理が施された領域である。このような実施形態によれば、急拡大部６１に到達した希釈試料Ｓｍは、親水化領域８２に沿って速やかに広がる挙動を示す。このため、急拡大部６１において表面張力によって膨出形状をとることが抑制される。このような実施形態によっても、希釈試料Ｓｍの表面張力に起因する圧力変動を抑制することができる。
図２０および図２１は、本発明の第７実施形態に基づく分析用具を示している。本実施形態の分析用具Ａ７は、開放槽８３を備える点が上述した実施形態と異なっている。開放槽８３は、補助槽６と区画されている。開放槽８３は、連絡流路７を介して補助槽６と繋がっており、図２１における上方が開口した槽である。図示された開放槽８３は、急拡大部８３１を有しており、補助槽６と同様の形状とされている。
本実施形態においては、急拡大部６１において希釈試料Ｓｍに表面張力に起因する圧力変動が生じると、この圧力が、外部に開放された開放槽８３において解放される。このため表面張力に起因する圧力変動が、キャピラリー管４内の泳動液Ｌｍや希釈試料Ｓｍに作用することを抑制することが可能である。したがって、分析阻害要因を適切に除去しつつ、より安定した分析を行うことができる。なお、急拡大部８３１において表面張力に起因する圧力変動が生じた場合、この圧力は、補助槽６において解放されうる。このように補助槽６と開放槽８３とは、互いの機能が重複する関係となっている。
図２２および図２３は、本発明の第８実施形態に基づく分析用具を示している。本実施形態の分析用具Ａ８は、補助槽６と開放槽８３とが互いに連結されており、補助槽６と開放槽８３とによって図２３の図中上方に開放された１つの槽が構成されている。このような実施形態によっても、分析阻害要因を適切に除去しつつ、より安定した分析を行うことができる。
図２４は、本発明の第９実施形態に基づく分析用具を示している。本実施形態の分析用具Ａ９は、補助槽６を備えない点が、上述した実施形態と異なっている。本実施形態においては、急拡大部６１は、連絡流路７が本体１の外面に開口する部分によって構成されている。この急拡大部６１には、圧力変動抑制手段の一例である扁平体８１が固定部８１１において急拡大部６１に対して固定されている。扁平体８１は、たとえばフィルタ部材２１と同じく、液体の通過を許容する多孔質体が用いられているが、本実施形態においても、圧力変動抑制手段の具体的構成は、上述した実施形態における構成を適宜採用できる。このような実施形態によっても、分析阻害要因を適切に除去しつつ、より安定した分析を行うことができる。
本発明に係る分析用具および分析システムは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る分析用具および分析システムの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
Ａ１〜Ａ９ ：分析用具
Ｂ ：分析装置
Ｃ ：分析システム
１ ：本体
２ ：導入槽
３ ：排出槽
４ ：キャピラリー管
６ ：補助槽
７ ：連絡流路
１１ ：上基材
１２ ：下基材
２１ ：フィルタ部材
５１ ：電極部
５２ ：電極部
６１ ：急拡大部
８１ ：扁平体
８２ ：親水化領域
８３ ：開放槽
９１ ：電極
９２ ：電極
９４ ：導入ノズル
９５ ：圧力ノズル
９６ ：圧力ノズル
９７ ：ポンプ
９８ ：制御部
８１１ ：固定部
８１２ ：親水化処理面
８３１ ：急拡大部
９３１ ：発光部
９３２ ：受光部
９５０ ：プロクリン
９９１ ：希釈液槽
９９２ ：泳動液槽
Ｌｄ ：希釈液
Ｌｍ ：泳動液
Ｓａ ：試料
Ｓｍ ：希釈試料
Ｂ ：分析装置
Ｃ ：分析システム
１ ：本体
２ ：導入槽
３ ：排出槽
４ ：キャピラリー管
６ ：補助槽
７ ：連絡流路
１１ ：上基材
１２ ：下基材
２１ ：フィルタ部材
５１ ：電極部
５２ ：電極部
６１ ：急拡大部
８１ ：扁平体
８２ ：親水化領域
８３ ：開放槽
９１ ：電極
９２ ：電極
９４ ：導入ノズル
９５ ：圧力ノズル
９６ ：圧力ノズル
９７ ：ポンプ
９８ ：制御部
８１１ ：固定部
８１２ ：親水化処理面
８３１ ：急拡大部
９３１ ：発光部
９３２ ：受光部
９５０ ：プロクリン
９９１ ：希釈液槽
９９２ ：泳動液槽
Ｌｄ ：希釈液
Ｌｍ ：泳動液
Ｓａ ：試料
Ｓｍ ：希釈試料
Claims (14)
- キャピラリー電気泳動法による試料の分析に用いられる分析用具であって、
試料が導入される導入槽と、
前記導入槽に繋がるキャピラリー管と、
前記導入層に導入された液体が通過するフィルタ部材と、
前記導入層および前記キャピラリー管に繋がり、断面積が急峻に拡大する急拡大部と、
前記急拡大部において生じうる液体の表面張力に起因する圧力変動が前記キャピラリー管内の液体に作用することを抑制する圧力変動抑制手段と、
を備える、分析用具。 - 前記急拡大部を有する補助槽をさらに備える、請求項１に記載の分析用具。
- 前記導入槽および前記急拡大部を連結する連結流路を備えており、
前記キャピラリー管は、前記導入槽と前記急拡大部との間において前記連結流路に繋がっている、請求項２に記載の分析用具。 - 前記圧力変動抑制手段は、前記急拡大部の少なくとも一部を覆うとともに、気体の通過を許容する扁平体である、請求項１ないし３のいずれかに記載の分析用具。
- 前記圧力変動抑制手段は、その一部が前記急拡大部に対して固定されている、請求項４に記載の分析用具。
- 前記圧力変動抑制手段は、液体の通過を阻止する樹脂からなる、請求項４または５に記載の分析用具。
- 前記扁平体は、前記急拡大部に対面する親水化処理面を有する、請求項６に記載の分析用具。
- 前記圧力変動抑制手段は、液体の通過を許容する多孔質体からなる、請求項４または５に記載の分析用具。
- 前記圧力変動抑制手段は、前記急拡大部の内面であって、親水化処理が施された親水化領域である、請求項１ないし３のいずれかに記載の分析用具。
- 前記圧力変動抑制手段は、前記連結流路を介して前記補助槽に繋がる開放槽である、請求項３に記載の分析用具。
- 前記補助槽と前記開放槽とは、互いに区画されている、請求項１０に記載の分析用具。
- 前記補助槽と前記開放槽とは、互いに連結されている、請求項１０に記載の分析用具。
- ディスポーザブルタイプの分析用具として用いられる、請求項１ないし１２のいずれかに記載の分析用具。
- 請求項１ないし１３のいずれかに記載の分析用具と、
前記分析用具が装填されるとともに、前記キャピラリー管における電気泳動を利用した分析を行う分析部と、
を備える、分析システム。
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