專利名稱：分析裝置及分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種利用了電泳的分析裝置及分析方法。
背景技術(shù)：
一直以來，在分析生物學(xué)及生化學(xué)領(lǐng)域中，利用電泳。作為電泳的代表性示例，毛細(xì)管電泳為世人所知(例如參照日本特開2001-99813號公報、及日本特開2003-166976號公報)。在毛細(xì)管電泳中，使用注滿了緩沖液的毛細(xì)管(微小細(xì)管)，在其內(nèi)部注入試料。并且，毛細(xì)管的兩端浸入到緩沖液中，在該狀態(tài)下向毛細(xì)管內(nèi)部施加電壓。 當(dāng)施加電壓時，試料在毛細(xì)管內(nèi)部移動的同時分離。并且，通過設(shè)置在毛細(xì)管中途的窗ロ，向毛細(xì)管的內(nèi)部照射紫外線、可視光、或紅外線等。并且，透過毛細(xì)管的光由受光元件受光，之后根據(jù)受光的光進(jìn)行吸光光度分析方法下的試料分析。并且近年來，替代毛細(xì)管，提出了利用微芯片的電泳的方案。微芯片一般由設(shè)置了細(xì)微的槽的玻璃基板、及覆蓋槽并與玻璃基板接合的蓋子構(gòu)成。并且，在微芯片中，對玻璃基板的槽的形成應(yīng)用半導(dǎo)體制造技術(shù)來進(jìn)行，槽的寬、深及個數(shù)設(shè)定較容易。因此，微芯片今后可能成為電泳中的王力。并且，在電泳中，分子的泳動速度受溫度影響，因此在電壓施加時，需要將緩沖液的溫度管理在最佳范圍。所以在進(jìn)行電泳的裝置(電泳裝置)中，大多情況下，為了抑制電壓施加造成的溫度上升，設(shè)有冷卻裝置。作為冷卻裝置，使用送風(fēng)機(jī)、珀爾帖元件等。在毛細(xì)管電泳中，毛細(xì)管熱容量較小，所以僅通過使冷卻裝置工作，就可簡單地將毛細(xì)管內(nèi)部保持在最佳溫度范圍。但是，微芯片和毛細(xì)管相比熱容量較大，因此僅通過配置冷卻裝置并使之工作，難以將微芯片的內(nèi)部溫度保持在最佳溫度范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于解決上述課題，提供ー種在使用了微芯片的電泳中，可使微芯片的溫度最佳化的分析裝置及分析方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明中的分析裝置使用設(shè)置有流路的微芯片進(jìn)行電泳，其特征在于，具有冷卻部，冷卻上述微芯片；電壓施加部，向填充到上述微芯片的流路的緩沖液施加電壓；光學(xué)分析部，通過上述微芯片，對導(dǎo)入到上述流路的試料進(jìn)行光學(xué)分析；控制部，控制上述冷卻部、上述電壓施加部及上述光學(xué)分析部，上述控制部使上述冷卻部開始上述微芯片的冷卻，在上述微芯片冷卻后，使上述電壓施加部及上述光學(xué)分析部工作。根據(jù)上述特征，在本發(fā)明中，在進(jìn)行電泳前，微芯片預(yù)先充分冷卻，之后進(jìn)行電泳。根據(jù)本發(fā)明，在使用了微芯片的電泳中，可實現(xiàn)微芯片的溫度的最佳化。上述本發(fā)明中的分析裝置優(yōu)選以下方式上述控制部在從使上述冷卻部開始上述微芯片的冷卻起經(jīng)過設(shè)定時間后，使上述電壓施加部及上述光學(xué)分析部工作。根據(jù)該方式，可切實進(jìn)行微芯片的冷卻。上述本發(fā)明中的分析裝置優(yōu)選以下方式該分析裝置進(jìn)ー步具有溫度傳感器，所述溫度傳感器用于測定上述微芯片的溫度，上述控制部在通過上述溫度傳感器測定的溫度是第I設(shè)定溫度以下時，使上述電壓施加部及上述光學(xué)分析部工作。在該方式中，根據(jù)微芯片的溫度可判斷冷卻是否充分，因此可較切實地進(jìn)行微芯片的冷卻。并且，上述本發(fā)明中的分析裝置可以是以下方式上述控制部在通過上述溫度傳感器測定的溫度是第2設(shè)定溫度以下時，使上述冷卻部進(jìn)行冷卻的停止或輸出的降低。當(dāng)微芯片的流路內(nèi)的溫度過度降低時，試料的粘性變大，電泳變得困難，但根據(jù)上述方式，可避免這ー情況。并且，上述本發(fā)明中的分析裝置優(yōu)選以下方式上述控制部在使上述電壓施加部及上述光學(xué)分析部工作的即刻之前，増加上述冷卻部的輸出，在上述電壓施加部及上述光學(xué)分析部的工作結(jié)束后，降低上述冷卻部的輸出。根據(jù)上述方式，可較強(qiáng)カ地抑制微芯片的 溫度上升，因此易于應(yīng)對微芯片的發(fā)熱量的増加。進(jìn)ー步，上述本發(fā)明中的分析裝置優(yōu)選以下方式該分析裝置進(jìn)ー步具有用于放置上述微芯片的第I載物臺及第2載物臺，上述冷卻部具有第I冷卻部，冷卻上述第I載物臺上放置的上述微芯片；第2冷卻部，冷卻上述第2載物臺上放置的上述微芯片，上述電壓施加部以上述第2載物臺上放置的上述微芯片為對象，施加電壓，上述光學(xué)分析部以上述第2載物臺上放置的上述微芯片為對象，進(jìn)行上述試料的光學(xué)分析，上述控制部在上述第I載物臺上放置了上述微芯片時，進(jìn)行上述第I冷卻部對上述微芯片的冷卻，之后，當(dāng)上述微芯片放置到上述第2載物臺上時，通過上述第2冷卻部冷卻上述微芯片的同時，執(zhí)行上述電壓施加部的電壓施加和上述光學(xué)分析部的光學(xué)分析。根據(jù)上述方式，作為測定對象的微芯片有多個時，可預(yù)先冷卻作為下ー測定對象的微芯片，可高效進(jìn)行測定。在上述本發(fā)明中的分析裝置中，上述冷卻部是送風(fēng)裝置、電子冷卻元件、及熱管中的至少ー個即可。并且，在上述本發(fā)明中的分析裝置中優(yōu)選，上述微芯片具有主體部分，在內(nèi)部形成有上述流路；散熱部件，設(shè)置在上述主體部分的表面，上述散熱部件由導(dǎo)熱性比形成上述主體部分的材料強(qiáng)的材料形成。這種情況下，可提高微芯片中的冷卻效率。進(jìn)ー步，在上述本發(fā)明中的分析裝置中優(yōu)選，上述微芯片具有在內(nèi)部形成有上述流路的主體部分，上述主體部分中進(jìn)ー步沿著上述流路形成用于使致冷劑流動的第2流路。這種情況下也可提高微芯片中的冷卻效率。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明中的分析方法使用下述裝置進(jìn)行利用了電泳的試料分析冷卻裝置，冷卻設(shè)置有流路的微芯片；電壓施加裝置，向填充到上述微芯片的流路的緩沖液施加電壓；光學(xué)分析裝置，通過上述微芯片對導(dǎo)入到上述流路中的試料進(jìn)行光學(xué)分析，其特征在于具有以下步驟(a)通過上述冷卻裝置冷卻上述微芯片的步驟；(b)上述微芯片冷卻后，使上述電壓施加裝置及上述光學(xué)分析裝置工作的步驟。上述本發(fā)明中的分析方法優(yōu)選，使用用于測定上述微芯片的溫度的溫度傳感器，在上述(b)步驟中，當(dāng)通過上述溫度傳感器測定的溫度是第I設(shè)定溫度以下時，使上述電壓施加裝置及上述光學(xué)分析裝置工作。并且，在該方式中，優(yōu)選進(jìn)一歩具有步驟(C):當(dāng)通過上述溫度傳感器測定的溫度是第2設(shè)定溫度以下時，使上述冷卻裝置進(jìn)行冷卻的停止或輸出的降低。并且，上述本發(fā)明中的分析方法優(yōu)選，在上述(a)步驟中，使上述電壓施加裝置及上述光學(xué)分析裝置工作的即刻之前，増加上述冷卻裝置的輸出，在上述(b)步驟中，上述電壓施加裝置及上述光學(xué)分析裝置的工作結(jié)束后，降低上述冷卻裝置的輸出。如上所述，根據(jù)本發(fā)明中的分析裝置及分析方法，在使用了微芯片的電泳中，可使微芯片的溫度最佳化。


圖I是表示本發(fā)明的實施方式I中的分析裝置的構(gòu)成的構(gòu)成圖。圖2是表示本發(fā)明的實施方式I中使用的微芯片的一例的分解透視圖。
圖3是表示本發(fā)明的實施方式I中的分析裝置的工作的流程圖。圖4是表示使本發(fā)明的實施方式I中的分析裝置工作時的微芯片的溫度變化的圖。圖5是表示本發(fā)明的實施方式2中的分析裝置的工作的流程圖。圖6是表示使本發(fā)明的實施方式2中的分析裝置工作時的微芯片的溫度變化的圖。圖7是表示微芯片的上表面溫度、流路溫度、載物臺上的溫度的時間經(jīng)過的圖。圖8表示將狀態(tài)I下的微芯片模型化的例子。圖9表示在處于狀態(tài)I的微芯片中成立的狀態(tài)方程式。圖10表示將狀態(tài)2下的微芯片模型化的例子。圖11表示在處于狀態(tài)2的微芯片中成立的狀態(tài)方程式。圖12是表示將狀態(tài)3及狀態(tài)4下的微芯片模型化的例子的圖。圖13是表示在處于狀態(tài)3或狀態(tài)4的微芯片中成立的狀態(tài)方程式的圖。圖14是表示將狀態(tài)5下的微芯片模型化的例子的圖。圖15是表示在處于狀態(tài)5的微芯片中成立的狀態(tài)方程式的圖。圖16是表示變形例I中的分析裝置的構(gòu)成的圖。圖17是表示變形例2中的微芯片的構(gòu)成的一例的圖，圖17(a)是平面圖，圖17(b)是底面圖，圖17 (c)是側(cè)面圖。圖18是表示變形例2中的微芯片的構(gòu)成的其他例子的圖，圖18(a)是平面圖，圖18(b)是底面圖，圖18(c)是側(cè)面圖。圖19是表示變形例2中的微芯片的構(gòu)成的其他例子的圖，圖19(a)是蓋子部件的平面圖，圖19(b)是基板的平面圖。圖20是表示變形例3中的分析裝置的構(gòu)成的圖。
具體實施例方式(實施方式I)以下參照圖I 圖4說明本發(fā)明的實施方式I中的分析裝置及分析方法。(分析裝置的構(gòu)成)
首先參照圖I說明本發(fā)明的實施方式I中的分析裝置10的構(gòu)成。圖I是表示本發(fā)明的實施方式I中的分析裝置的構(gòu)成的圖。如圖I所示，本實施方式I中的分析裝置10是使用微芯片30進(jìn)行電泳的分析裝置10。微芯片30如下所述，具有流路32，在流路32內(nèi)填充緩沖液，進(jìn)ー步注入作為分析對象的試料。并且如圖I所示，分析裝置10具有冷卻部，冷卻微芯片30 ;電壓施加部，向填充到流路32的緩沖液施加電壓；光學(xué)分析部，通過微芯片30，對導(dǎo)入到流路的試料進(jìn)行光學(xué)分析；控制部20。在本實施方式I中，分析裝置10也具有用于放置微芯片30的載物臺11。冷卻部在本實施方式I中是具有配置在載物臺11和微芯片30之間的電子冷卻元件12、及驅(qū)動電子冷卻元件12的驅(qū)動電路13的冷卻裝置。作為電子冷卻元件12的具體例子，可例舉珀爾帖元件。并且，驅(qū)動電路13根據(jù)控制部20的指示向電子冷卻元件12提供電流時，發(fā)生電子冷卻元件12的吸熱，微芯片30被冷卻。 此外，在本實施方式I中，作為冷卻部替代電子冷卻元件12，可使用送風(fēng)裝置或熱管。進(jìn)ー步，本實施方式I中，作為冷卻部也可是電子冷卻元件12、送風(fēng)裝置、熱管中的2個以上組合的方式。電壓施加部在本實施方式I中是具有配置在流路32的各端部的一對電極14a及14b、向它們之間施加電壓的電源電路15的電壓施加裝置。電源電路15根據(jù)控制部20的指示，向電極14a和電極14b之間施加電壓時，在流路32內(nèi)產(chǎn)生電泳。并且，此時在流路32內(nèi)產(chǎn)生熱，微芯片30的溫度上升。光學(xué)分析部在本實施方式中是具有以下部件的光學(xué)分析裝置向微芯片30的流路32照射光的光源16 ;受光元件17，接受透過了流路32的光，對應(yīng)于接受的光量輸出信號；分析部18。并且，受光兀件17使受光面朝向微芯片30地配置在載物臺11上。光源16使出射面朝向載物臺11上的微芯片30，配置在微芯片30的上方。分析部18根據(jù)受光元件17輸出的信號，測定目標(biāo)成分的成分量或成分比，將測定結(jié)果輸出到外部。具體而言，在本實施方式中，分析部18具有運(yùn)算裝置，例如根據(jù)受光元件17輸出的信號，執(zhí)行吸光光度分析法，算出目標(biāo)成分的成分量?？刂撇?0控制冷卻部、電壓施加部及光學(xué)分析部。具體而言，控制部20進(jìn)行對驅(qū)動電路13的電流供給的指示、對電源電路15的電壓施加的指示、對光源16的光的照射的指示。并且，控制部20使冷卻部開始微芯片30的冷卻，在微芯片30冷卻后，使電壓施加部及光學(xué)分析部工作。具體而言，當(dāng)分析裝置10的電源接通后，控制部20首先使構(gòu)成冷卻部的驅(qū)動電路13進(jìn)行電流供給。之后，在微芯片30充分冷卻后，控制部20向電源電路15施加電壓，進(jìn)一歩向光源16照射光。這樣ー來，分析部18通過微芯片30進(jìn)行目標(biāo)成分的成分量測定。并且，在本實施方式I中，微芯片30是否充分冷卻的判斷例如通過下述溫度傳感器19測定微芯片的溫度來進(jìn)行。即，通過溫度傳感器19測定的溫度是設(shè)定溫度(第一設(shè)定溫度)以下時，判斷為微芯片30充分冷卻。并且，在本實施方式中，分析裝置10可進(jìn)ー步具有用于測定微芯片30的溫度的溫度傳感器19。此說明書中的提及的“用于測量微芯片的溫度的溫度傳感器”應(yīng)該理解為用于直接或間接地測量微芯片的溫度的溫度傳感器。在間接測量的情況下，溫度傳感器并非與微芯片直接接觸。實際上，在本實施方式中，溫度傳感器19輸出與其所處位置即電子冷卻元件12下的位置的溫度對應(yīng)的信號。此時，控制部20根據(jù)來自溫度傳感器19的信號，判斷微芯片30的溫度是否低于預(yù)先設(shè)定的下限值(下限溫度參照圖4)。也就是，如果由溫度傳感器19輸出的信號對應(yīng)于第二設(shè)置溫度以下的溫度，則確定微芯片的溫度低于下限溫度。在圖4中，所示微芯片30的溫度在校準(zhǔn)步驟中利用不同于溫度傳感器19的另ー溫度計來測量。利用溫度傳感器19測量的溫度沒有在圖4中表示。上限溫度和下限溫度被用干與微芯片的溫度進(jìn)行比較，而第一和第二設(shè)置溫度則用于與利用溫度傳感器19測量的溫度進(jìn)行比較(第二設(shè)置溫度沒有在圖4中示出)。微芯片30的溫度小于下限溫度時，控制部20使冷卻部進(jìn)行冷卻停止或輸出降低。這是因為，當(dāng)微芯片30的流路32內(nèi)的溫度過度下降時，試料的粘性變大，難以電泳。其中，上述第一設(shè)定溫度設(shè)定為高于上述第ニ設(shè)定溫度的溫度。 在此參照圖2說明在本實施方式I中使用的微芯片30的構(gòu)成。圖2是表示本發(fā)明的實施方式I中使用的微芯片的一例的分解透視圖。如圖2所示，微芯片30具有基板31a、覆蓋它的蓋子部件31b?；?1a及蓋子部件31b均由透光性材料形成，例如由透明的樹脂材料、玻璃形成。并且，基板31a具有一對凹部34a及34b、連接它們的槽32a。蓋子部件31b在與基板31a的凹部34a及34b各自的開ロ匹配的位置上，具有貫通孔33a及33b，該基板31a與該蓋子部件31b重疊。并且，使基板31a和蓋子部件31b重疊時，槽32a的上表面堵塞，形成圖I所示的流路32。并且這種情況下，通過凹部34a和貫通孔33a的匹配而形成的部分、及通過凹部34b和貫通孔33b的匹配而形成的部分，變?yōu)榫彌_液的儲液槽，對其分別配置電極14a或電極 14b。并且，在圖2的例子中，由光源16進(jìn)行光照射的位置和受光元件17進(jìn)行透射光的受光的位置均只要是面向流路32的位置即可，無特別限定。但從照射效率的角度出發(fā)，優(yōu)選在蓋子部件31b的面向光源16的部分設(shè)置凹部。并且，從受光效率的角度出發(fā)，優(yōu)選在基板31a的面向受光元件17的部分也設(shè)置凹部。進(jìn)ー步，設(shè)置這種凹部時，為防止使用前塵埃進(jìn)入到凹部，優(yōu)選在微芯片30的主面預(yù)先貼附薄膜。此外，貼附到蓋子部件31b的薄膜優(yōu)選除了覆蓋該凹部外，還同時覆蓋貫通孔33a及33b地形成。(分析裝置的工作)接著參照圖3及圖4說明本發(fā)明的實施方式中的分析裝置10的工作。圖3是表示本實施方式I中的分析裝置的工作的流程圖。圖4是表示使本發(fā)明的實施方式I中的分析裝置工作時的微芯片的溫度變化的圖。此外在以下說明中，適當(dāng)參考圖I及圖2。并且在本實施方式I中，通過使分析裝置10工作，來實施分析方法。因此，本實施方式I中的分析方法的說明代替了分析裝置10的工作說明。如圖3所示，首先，控制部20在分析裝置10的電源接通后，使冷卻部開始對微芯片30的冷卻(步驟SI)。具體而言，控制部20使驅(qū)動電路13開始對電子冷卻元件12的電流供給。并且此時，使冷卻部中的設(shè)定溫度恒定，因此提供到電子冷卻元件12的電流值設(shè)定得恒定。通過執(zhí)行步驟SI，如圖4所示，微芯片30的溫度也開始逐漸下降。
接著，控制部20判斷溫度傳感器19測定的溫度是否是設(shè)定溫度以下(步驟S2)。步驟S2的判斷結(jié)果如不是設(shè)定溫度以下時，控制部20變?yōu)榇龣C(jī)狀態(tài)。而當(dāng)步驟S2的判斷結(jié)果是設(shè)定溫度以下時，控制部20執(zhí)行步驟S3。在步驟S3中，由操作者向微芯片30的流路32注入試料后，控制部20開始電壓施加部的電壓施加和光學(xué)分析部的光學(xué)分析(步驟S3)。具體而言，控制部20通過電源電路15向電極14a和電極14b之間施加電壓,進(jìn)一步向光源16照射光。這樣一來,雖然微芯片30的溫度上升，但冷卻部的冷卻在繼續(xù)，因此不會超過上限溫度。并且，當(dāng)執(zhí)行步驟S3后，受光元件17輸出與接受的光的光量對應(yīng)的信號，因此分析部18根據(jù)輸出的信號測定目標(biāo)成分的成分量。分析部18在測定結(jié)束時，將其通知給控制部20。收到通知后，控制部20停止電壓施加部的電壓施加和光學(xué)分析部的光學(xué)分析。接著，控制部20判斷測定是否全部結(jié)束(步驟S4)。具體而言，在步驟S4中，控制部20判斷操作者是否輸入了指示所有測定結(jié)束。步驟S4的判斷結(jié)果是測定未全部結(jié)束 時，操作者將新的試料注入到了微芯片30內(nèi)，因此控制部20再次執(zhí)行步驟S3。另ー方面，步驟S4的判斷結(jié)果是測定全部結(jié)束時，控制部20結(jié)束處理。如上所述，在本實施方式I中，在電泳進(jìn)行前，微芯片30預(yù)先充分冷卻，之后進(jìn)行電泳。因此，根據(jù)本實施方式1，在使用了微芯片30的電泳中，可實現(xiàn)微芯片30的最佳化。(實施方式2)接著說明本發(fā)明的實施方式2中的分析裝置及分析方法。本實施方式2中的分析裝置和圖I所示的實施方式I中的分析裝置10同樣構(gòu)成，但和實施方式I中的分析裝置的不同點在于控制部的處理。此外，在本實施方式2中，使用圖I及圖2所示的微芯片30。以下參照圖5及圖6以與實施方式I的不同點為中心進(jìn)行說明。圖5是表示本發(fā)明的實施方式2中的分析裝置的工作的流程圖。圖6是表示使本發(fā)明的實施方式2中的分析裝置工作時的微芯片的溫度變化的圖。此外在以下說明中，也適當(dāng)參照圖I及圖2。如圖5所示，首先，控制部20在分析裝置10的電源接通時，使冷卻部開始對微芯片30的冷卻(步驟Sll)。步驟Sll是和圖3所示的步驟SI同樣的步驟。此時，設(shè)定溫度和微芯片的溫度的關(guān)系如圖6所示，和實施方式I中說明的圖4的情況相同。接著，控制部20判斷溫度傳感器19測定的溫度是否是設(shè)定溫度以下(步驟S12)。步驟S12的判斷結(jié)果不是設(shè)定溫度以下吋，控制部20變?yōu)榇龣C(jī)狀態(tài)。另ー方面，步驟S12的判斷結(jié)果是設(shè)定溫度以下時，控制部20執(zhí)行步驟S13。在步驟S13中，控制部20增加冷卻部的輸出，使冷卻強(qiáng)力。在本實施方式2中，控制部20提高從驅(qū)動電路13提供到電子冷卻元件12的電流值。接著，由操作者向微芯片30的流路32注入試料后，控制部20開始電壓施加部的電壓施加和光學(xué)分析部的光學(xué)分析(步驟S14)。步驟S14是和圖3所示的步驟S3相同的步驟。并且，當(dāng)執(zhí)行步驟S14后，受光元件17輸出與接受的光的光量對應(yīng)的信號，因此分析部18根據(jù)輸出的信號測定目標(biāo)成分的成分量。并且，在本實施方式2中，分析部18在測定結(jié)束吋，也將其通知控制部20。接著，收到來自分析部18的通知后，控制部20停止電壓施加部的電壓施加和光學(xué)分析部的光學(xué)分析的同時，使冷卻部降低輸出(步驟S15)。通過步驟S15，可抑制發(fā)生微芯片30的溫度比下限溫度低的情況發(fā)生。接著，控制部20判斷測定是否全部結(jié)束(步驟S16)。步驟S16和圖3所示的步驟S4是相同的步驟。在步驟S16中，控制部20也判斷操作者是否進(jìn)行了指示結(jié)束全部測定的輸入。步驟S16的判斷結(jié)果是測定未全部結(jié)束時，操作者將新的試料注入到了微芯片30內(nèi)，因此控制部20再次執(zhí)行步驟S13。另ー方面，步驟S16的判斷結(jié)果是測定全部結(jié)束時，控制部20結(jié)束處理。這樣，在本實施方式2中，控制部20在使電壓施加部及光學(xué)分析部工作的即刻之前(步驟S14的即刻之前)，増加冷卻部的輸出，并且在電壓施加部及光學(xué)分析部工作結(jié)束后，降低冷卻部的輸出。因此，根據(jù)本實施方式2，如圖6所示，和實施方式I相比，可更為強(qiáng)力抑制微芯片30的溫度上升。近年來，因微芯片30的小型化的要求，存在流路32的長度變短、發(fā)熱量増加的傾向，但本實施方式2在這種情況下尤其有效。(溫度分析) 在此參照圖7 圖15說明使用了實施方式2所示的分析裝置及分析方法時的微芯片的溫度分析。圖7是表示微芯片的上表面溫度、流路溫度、載物臺上的溫度的時間經(jīng)過的圖。在圖7所示的圖表中，橫軸表示時間t，縱軸表示溫度T。并且，在圖7中，將開始(t = O)到h定義為狀態(tài)I (預(yù)備冷卻)，將h t2定義為狀態(tài)2 (保冷)，將t2 t3定義為狀態(tài)3 (測定即刻之前)、將t3 t4定義為狀態(tài)4 (測定開始)，將t4之后定義為狀態(tài)5 (測定中)。并且，在狀態(tài)4及狀態(tài)5中，在微芯片30的流路32(參照圖I及圖2)內(nèi)產(chǎn)生電泳。在圖7中，如載物臺上的溫度的變化圖表所示，從開始(t = O)到t2為止，冷卻部的輸出是恒定的，在t3時刻,冷卻部的輸出提高,之后輸出逐漸降低。并且，冷卻部的輸出調(diào)整需要根據(jù)微芯片上表面的溫度、及流路溫度來進(jìn)行。以下按照各狀態(tài)說明各溫度的分析方法。(溫度分析狀態(tài)I)參照圖8及圖9說明狀態(tài)I。圖8是表示將狀態(tài)I中的微芯片模型化的例子的圖。在圖8中，微芯片30以從短邊側(cè)的側(cè)面(參照圖2)觀察到的狀態(tài)進(jìn)行表示。圖9是表示在處于狀態(tài)I的微芯片中成立的狀態(tài)方程式的圖。在圖9中，也示出了提供初始條件及邊界條件時的狀態(tài)方程式。并且在圖9中，“ λ ”表示微芯片30的導(dǎo)熱率(材料固有的)，“ α ”表不從微芯片的表面向大氣中的導(dǎo)熱率(取決于材料和大氣的狀態(tài))。并且，在圖9各式中，其前提條件是流路32的直徑(或?qū)挾?和微芯片30的大小相比極小，將流路32視作點；微芯片30的厚度較薄，可忽略從其側(cè)面的散熱；由此認(rèn)作不存在X軸方向的溫度分布(僅考慮圖8中的y軸方向)。此外，狀態(tài)I是非穩(wěn)定狀態(tài)。作為微芯片使用圖2所示的微芯片30時，對圖9所示的公式適用差分法或有限要素法等解析方法，則可模擬微芯片30在狀態(tài)I下的溫度。結(jié)果在狀態(tài)I中，可將冷卻部的輸出設(shè)定為適當(dāng)?shù)闹怠?溫度分析狀態(tài)2)參照圖10及圖11說明狀態(tài)2。圖10是表示將狀態(tài)2下的微芯片模型化的例子的圖。在圖10中，微芯片30也以從短邊側(cè)的側(cè)面(參照圖2)觀察到的狀態(tài)來表示。
圖11是表示在處于狀態(tài)2的微芯片中成立的狀態(tài)方程式的圖。在圖11中，也示出了提供邊界條件時的狀態(tài)方程式。并且在圖11中也是“ λ ”表示微芯片30的導(dǎo)熱率(材料固有的)，“ α ”表不從微芯片的表面向大氣的導(dǎo)熱率(取決于材料和大氣的狀態(tài))。并且，在圖11各式中，其前提條件也是流路32的直徑(或?qū)挾?和微芯片30的大小相比極小，將流路32視作點；微芯片30的厚度較薄，可忽略從其側(cè)面的散熱；由此認(rèn)作不存在X軸方向的溫度分布(僅考慮圖10中的y軸方向)。此外，狀態(tài)2是穩(wěn)定狀態(tài)。作為微芯片使用圖2所示的微芯片30時，對圖11所示的公式適用差分法或有限要素法等解析方法，則可模擬微芯片30在狀態(tài)2下的溫度。結(jié)果在狀態(tài)2中，可將冷卻部的輸出設(shè)定為適當(dāng)?shù)闹怠?溫度分析狀態(tài)3-4)參照圖12及圖13說明狀態(tài)3及4。圖12是表示將狀態(tài)3及狀態(tài)4下的微芯片模型化的例子的圖。在圖12中，微芯片30也以從短邊側(cè)的側(cè)面(參照圖2)觀察到的狀態(tài)來表不。圖13是表示在處于狀態(tài)3或狀態(tài)4的微芯片中成立的狀態(tài)方程式的圖。在圖13中，也示出了提供初始條件及邊界條件時的狀態(tài)方程式。并且在圖13中也是“ λ ”表示微芯片30的導(dǎo)熱率(材料固有的)，“ α ”表不從微芯片的表面向大氣的導(dǎo)熱率(取決于材料和大氣的狀態(tài))。并且，在圖13各式中，其前提條件是流路32的直徑(或?qū)挾?和微芯片30的大小相比極小，將流路32視作點；微芯片30的厚度較薄，可忽略從其側(cè)面的散熱。并且，在該狀態(tài)下產(chǎn)生來自流路的發(fā)熱，因此X軸方向上也產(chǎn)生溫度分布。因此，認(rèn)為從狀態(tài)3到狀態(tài)4是ニ維的非穩(wěn)定狀態(tài)。作為微芯片使用圖2所示的微芯片30時，對圖13所示的公式適用差分法或有限要素法等解析方法，則可模擬微芯片30在狀態(tài)3到狀態(tài)4下的溫度。結(jié)果在狀態(tài)3到狀態(tài)4中，可將冷卻部的輸出設(shè)定為適當(dāng)?shù)闹怠?溫度分析狀態(tài)5)參照圖14及圖15說明狀態(tài)5。圖14是表示將狀態(tài)5下的微芯片模型化的例子的圖。在圖14中，微芯片30也以從短邊側(cè)的側(cè)面(參照圖2)觀察到的狀態(tài)來表示。圖15是表示在處于狀態(tài)5的微芯片中成立的狀態(tài)方程式的圖。在圖15中，也示出了提供邊界條件時的狀態(tài)方程式。并且在圖15中“ λ ”也表示微芯片30的導(dǎo)熱率(材料固有的)。并且，在圖15各式中，其前提條件是流路32的直徑(或?qū)挾?和微芯片30的大小相比極小，將流路32視作點；微芯片30的厚度較薄，可忽略從其側(cè)面的散熱。并且，在該狀態(tài)下產(chǎn)生來自流路的發(fā)熱，因此X軸方向上也產(chǎn)生溫度分布。因此，認(rèn)為狀態(tài)5是ニ維的 非穩(wěn)定狀態(tài)。作為微芯片使用圖2所示的微芯片30時，對圖15所示的公式適用差分法或有限要素法等解析方法，則可模擬微芯片30在狀態(tài)5下的溫度。結(jié)果在狀態(tài)5中，可將冷卻部的輸出設(shè)定為適當(dāng)?shù)闹?。此外，作為微芯片使用圖2所示的微芯片30以外的微芯片時，需要考慮微芯片的形狀、材質(zhì)、大小等，對上述狀態(tài)方程式(圖9、圖11、圖13、圖15)進(jìn)行變更。
并且，上述實施方式I 實施方式2不限于上述例子，也可為包括以下變形例I 變形例3的方式。以下進(jìn)行說明。(變形例I)參照圖16說明實施方式I 實施方式2中的變形例I。圖16是表示變形例I中的分析裝置的構(gòu)成的圖。如圖16所示，在變形例I中，分析裝置40除了圖I所示的分析裝置10的構(gòu)成外，進(jìn)ー步具有載物臺41、電子冷卻元件42。此外在圖16中，省略了圖I所示的驅(qū)動電路13、電源電路15、分析部18、控制部20的圖示。在該構(gòu)成中，控制部20在載物臺41上放置了微芯片30時，使驅(qū)動電路13(參照圖I)進(jìn)行向電子冷卻元件42的電流供給，在載物臺41上冷卻微芯片30。然后，微芯片30從載物臺41向載物臺11移動，放置到載物臺11上后，控制部20冷卻微芯片30的同時進(jìn)行電壓的施加和光學(xué)分析。即，控制部20對驅(qū)動電路13(參照圖I)指示向電子冷卻元件12提供電流，指示電源電路15向電極14a和電極14b之間施加電壓，指示光源16進(jìn)行光照射。因此，在變形例I中，對于微芯片30，測定開始前的冷卻在載物臺41上進(jìn)行，測定及測定時的冷卻在載物臺11上進(jìn)行。根據(jù)變形例1，作為測定對象的微芯片30有多個時，可預(yù)先冷卻作為下ー測定對象的微芯片，可高效進(jìn)行測定。(變形例2)參照圖17 圖19說明實施方式I 實施方式2中的變形例2。圖17是表示變形例2中的微芯片的構(gòu)成的一例的圖，圖17(a)是平面圖，圖17(b)是底面圖，圖17(c)是側(cè)面圖。圖18是表示變形例2中的微芯片的構(gòu)成的其他例子的圖，圖18(a)是平面圖，圖18(b)是底面圖，圖18(c)是側(cè)面圖。圖19是表示變形例2中的微芯片的構(gòu)成的其他例子的圖，圖19(a)是蓋子部件的平面圖，圖19(b)是基板的平面圖。在變形例2中，作為微芯片使用和圖2所示的微芯片30相比散熱性良好的微芯片。在圖17(a) (c)所示的例子中，微芯片35和圖2所示的微芯片30—祥，具有基板31a、覆蓋它的蓋子部件31b，但進(jìn)ー步還具有散熱部件36。散熱部件36由比形成微芯片的主體部分(基板31a及蓋子部件31b)的材料導(dǎo)熱性強(qiáng)的材料、例如金屬材料形成。并且，如圖17(a)及(b)所示，散熱部件36形成為不妨礙從光源16(參照圖I)到流路32的光的照射、及受光元件17(參照圖I)對透射光的受光。具體而言，散熱部件36在主面上不遮擋流路32地形成。并且，散熱部件36為避免與電極14a及電極14b (參照圖I)的接觸，還避開設(shè)置在蓋子部件31b上的貫通孔33a及貫通孔33b的附近地形成。在圖18(a) (C)的例子中，微芯片37和圖17(a) (C)所不的例子相同，除了基板31a、覆蓋它的蓋子部件31bタト,還具有散熱部件38。但在圖18(a) (C)的例子中，散熱部件38如圖18(b)及圖18(c)所示，在底面?zhèn)染哂卸鄠€鰭片39，其散熱能力進(jìn)ー步提高。圖18(a) (c)所示的微芯片37在作為冷卻部使用送風(fēng)裝置來替代電子冷卻元件12時有效。并且，在圖19(a)及(b)所示的例子中，微芯片50具有基板51a、覆蓋它的蓋子部件51b。其中，蓋子部件51b和圖2所示的蓋子部件31b相同，具有貫通孔53a及貫通孔53b。另一方面，基板51a和圖2所不的基板31a —樣,具有形成流路的槽52、作為儲液槽的凹部54a及凹部54b，除此之外，還進(jìn)ー步具有外周槽55。外周槽55沿著槽52、凹部54a及凹部54b以包圍它們的方式形成。并且，重疊基板51a和蓋子部件51b后，外周槽55的上表面堵塞，通過外周槽55也與槽52 —樣形成流路。因此，在圖19(a)及(b)所示的例子中，以包圍填充了緩沖液的流路周邊的方式設(shè)置由外周槽55形成的其他流路。因此，通過向該流路中流入冷卻液等致冷劑，實現(xiàn)微芯片50的冷卻。并且，使用圖19(a)及(b)所示的微芯片50時，作為冷卻部替代電子冷卻元件12，使用提供致冷劑的泵。
(變形例3)參照圖20說明實施方式I 實施方式2中的變形例3。圖20是表示變形例3中的分析裝置的構(gòu)成的圖。在圖20所示的變形例3中，圖I所示的分析裝置10配置在具有空氣循環(huán)系統(tǒng)的房間60內(nèi)?？諝庋h(huán)系統(tǒng)在空氣取入側(cè)具有防塵過濾器61、除電鼓風(fēng)機(jī)62、及加濕過濾器63，在空氣排出側(cè)具有排氣扇64。此外在圖20中，65及66是管道。根據(jù)該構(gòu)成，空氣通過防塵過濾器61、除電鼓風(fēng)機(jī)62、及加濕過濾器63到達(dá)微芯片30。因此，在變形例3中，大幅減輕了塵埃向微芯片30內(nèi)部的混入。結(jié)果可進(jìn)ー步實現(xiàn)測定精度的提聞。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在使用了微芯片的電泳中，可實現(xiàn)微芯片的溫度最佳化。本發(fā)明在采用微芯片的電泳裝置中高效。雖然本發(fā)明參照具體實施方式
特別進(jìn)行了表示和說明，但是本發(fā)明不限于這些實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易得知在不脫離本發(fā)明的主g和權(quán)利要求書記載的發(fā)明的范圍可以作出各種形式和細(xì)節(jié)上的變更。
權(quán)利要求
1.ー種分析裝置，使用設(shè)置有流路的微芯片進(jìn)行電泳，其特征在干， 具有冷卻部，冷卻上述微芯片； 電壓施加部，向填充到上述微芯片的流路的緩沖液施加電壓； 光學(xué)分析部，通過上述微芯片，對導(dǎo)入到上述流路的試料進(jìn)行光學(xué)分析； 控制部，控制上述冷卻部、上述電壓施加部及上述光學(xué)分析部， 上述控制部使上述冷卻部開始上述微芯片的冷卻，在上述微芯片冷卻后，使上述電壓施加部及上述光學(xué)分析部工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分析裝置，上述控制部在從使上述冷卻部開始上述微芯片的冷卻起經(jīng)過設(shè)定時間后，使上述電壓施加部及上述光學(xué)分析部工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分析裝置， 該分析裝置進(jìn)ー步具有溫度傳感器，所述溫度傳感器用于測定上述微芯片的溫度， 上述控制部在通過上述溫度傳感器測定的溫度是第I設(shè)定溫度以下時，使上述電壓施加部及上述光學(xué)分析部工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分析裝置，上述控制部在通過上述溫度傳感器測定的溫度是第2設(shè)定溫度以下時，使上述冷卻部進(jìn)行冷卻的停止或輸出的降低。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分析裝置，上述控制部在使上述電壓施加部及上述光學(xué)分析部工作的即刻之前，増加上述冷卻部的輸出，在上述電壓施加部及上述光學(xué)分析部的工作結(jié)束后，降低上述冷卻部的輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分析裝置， 該分析裝置進(jìn)ー步具有用于放置上述微芯片的第I載物臺及第2載物臺， 上述冷卻部具有第I冷卻部，冷卻上述第I載物臺上放置的上述微芯片；第2冷卻部，冷卻上述第2載物臺上放置的上述微芯片， 上述電壓施加部以上述第2載物臺上放置的上述微芯片為對象，施加電壓， 上述光學(xué)分析部以上述第2載物臺上放置的上述微芯片為對象，進(jìn)行上述試料的光學(xué)分析， 上述控制部在上述第I載物臺上放置了上述微芯片時，進(jìn)行上述第I冷卻部對上述微芯片的冷卻， 之后，當(dāng)上述微芯片放置到上述第2載物臺上時，通過上述第2冷卻部冷卻上述微芯片的同時，執(zhí)行上述電壓施加部的電壓施加和上述光學(xué)分析部的光學(xué)分析。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分析裝置，上述冷卻部是送風(fēng)裝置、電子冷卻元件、及熱管中的至少ー個。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分析裝置， 上述微芯片具有主體部分，在內(nèi)部形成有上述流路；散熱部件，設(shè)置在上述主體部分的表面， 上述散熱部件由導(dǎo)熱性比形成上述主體部分的材料強(qiáng)的材料形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分析裝置， 上述微芯片具有在內(nèi)部形成有上述流路的主體部分， 上述主體部分中進(jìn)ー步沿著上述流路形成用于使致冷劑流動的第2流路。
10.ー種分析方法，使用下述裝置進(jìn)行利用了電泳的試料分析冷卻裝置，冷卻設(shè)置有流路的微芯片；電壓施加裝置，向填充到上述微芯片的流路的緩沖液施加電壓；光學(xué)分析裝置，通過上述微芯片對導(dǎo)入到上述流路中的試料進(jìn)行光學(xué)分析，其特征在于具有以下步驟 (a)通過上述冷卻裝置冷卻上述微芯片的步驟； (b)上述微芯片冷卻后，使上述電壓施加裝置及上述光學(xué)分析裝置工作的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的分析方法，在上述(b)步驟中，在從使上述冷卻部開始上述微芯片的冷卻起經(jīng)過設(shè)定時間后，使上述電壓施加裝置及上述光學(xué)分析裝置工作。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的分析方法， 使用用于測定上述微芯片的溫度的溫度傳感器， 在上述(b)步驟中，當(dāng)通過上述溫度傳感器測定的溫度是第I設(shè)定溫度以下時，使上述電壓施加裝置及上述光學(xué)分析裝置工作。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的分析方法，進(jìn)ー步具有步驟(c):當(dāng)通過上述溫度傳感器測定的溫度是第2設(shè)定溫度以下時，使上述冷卻裝置進(jìn)行冷卻的停止或輸出的降低。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的分析方法， 在上述(a)步驟中，使上述電壓施加裝置及上述光學(xué)分析裝置工作的即刻之前，増加上述冷卻裝置的輸出， 在上述(b)步驟中，上述電壓施加裝置及上述光學(xué)分析裝置的工作結(jié)束后，降低上述冷卻裝置的輸出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分析裝置及分析方法。分析裝置(10)是使用設(shè)置有流路的微芯片(30)進(jìn)行電泳的裝置，分析裝置(10)具有冷卻部(電子冷卻元件(12)及驅(qū)動電路(13))，冷卻微芯片(30)；電壓施加部(電極(14a、14b)、電源電路(15))，向填充到微芯片(30)的流路(32)的緩沖液施加電壓；光學(xué)分析部(光源(16)、受光元件(17)、分析部(18))，通過微芯片(30)，對導(dǎo)入到流路(32)的試料進(jìn)行光學(xué)分析；控制部(20)，控制冷卻部、電壓施加部及光學(xué)分析部，控制部(20)使冷卻部開始微芯片(30)的冷卻，在微芯片(30)冷卻后，使電壓施加部及光學(xué)分析部工作。
文檔編號G01N27/453GK102692444SQ20121008075
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者中山雄介, 安達(dá)玄紀(jì), 松本大輔, 白木裕章 申請人:愛科來株式會社