JP7799061B2 - コンピュータにより生体分子分析装置の流路における液搬送を制御する方法、および生体分子精製システム - Google Patents

Description

本開示は、コンピュータにより生体分子分析装置の流路における液搬送を制御する方法、および生体分子精製システムに関する。

遺伝子の分析をする際は、例えば前処理としてサンプルの溶解、核酸の精製・増幅を行い、増幅産物を検出するという流れをとる。この工程には、コンタミのリスクや煩雑なサンプル調整が伴う。そのため従来は、研究所等のように実験設備が整った環境にサンプルを送付し、専門の知識と技術を持った検査官がサンプル調整と計測を行い、データ解析を行う流れが一般的であった。しかし、サンプルの輸送に時間がかかることや、実験設備の維持には多額の設備費・人件費が必要であることが問題点として挙げられる。また、効率を上げるためにバッチ処理を導入している場合、急ぎのサンプルを割り込ませるのは困難である。

近年、サンプルの導入から計測・データの取得までを全自動で実施する、ＳｔｏＡ（Sample-to-answer）システムが、様々な分野で登場しつつある。ＳｔｏＡシステムに、チャンバや流路、試薬が統合された、流路チップが用いられる場合がある。流路チップを導入することで、以下のメリットが得られる。つまり、(i)非専門家でも容易に計測できる、(ii)短時間でデータを取得できる、(iii)可搬性の高い装置が設計可能、(iv)手技に由来するばらつきの低減、(v)試薬の保管が容易となる、である。

ＳｔｏＡ流路チップの利用分野としては、潜在的な応用も含めると、例えば法医学、体外診断、動植物の種の同定、バイオディフェンス、医薬、バイオテクノロジー、ライフサイエンス、防衛、公衆衛生、及び農業があげられる。ＳｔｏＡ流路チップで遺伝子分析を行う場合、分析間でサンプルが混ざることを防ぐため、サンプルに直に触れる流路の一部または全体は一回の計測ごとに使い捨てにすることが望ましい。使い捨てチップのコストを下げるには、製造しやすい設計や、安価な材料を使用するといった対策が挙げられる。

しかし、そのような安価なチップでは、バルブやチップ貼り合わせ強度などによってチップの耐圧が律速される。例えば、特許文献１の場合、流路チップは熱可塑性樹脂を2枚張り合わせた単純な構造をとっている。このチップの耐圧はバルブによって律速され、６８ｋＰａであると記載がある。また、例えば、特許文献２の場合、流路チップの耐圧は例えば１２４ｋＰａであると記載がある。対比として、大掛かりな流路システムの場合、例えば液体クロマトグラフィーでは、溶液搬送に使用できる圧力は数ＭＰａを超える。さらに、核酸の精製で広く用いられるスピンカラムの場合、最大で５００ｋＰａの圧力をかけることが可能である。このように、ＳｔｏＡ流路チップでサンプル処理を実施する際に用いることができる圧力はベンチトップと比較して低い傾向がある。

ＳｔｏＡシステムでは、限られた空間と圧力で溶液の搬送を自動で完結させなくてはいけないため、流路に気泡が存在するのは好ましくない。空気が流路の中に挟まることによって、溶液の搬送が不完全になることや、予期せぬ動作がもたらされることが懸念されるからである。このような流路中に空気が存在することによって生じる課題を解決するため、非特許文献１によれば、空気が抜けるような材料を流路に用いている。また、非特許文献２、および特許文献３によれば、空気を抜くための構造を流路中に設置している。なお、高圧をかけて、空気を圧縮する、または移動させることで解決することも可能である。

米国特許第１０２３３４９１号明細書 米国特許第９３５４１９９号明細書 特許第６６１３２１２号明細書

"PDMS membranes with tunable gas permeability for microfluidic applications - RSC Advances (RSC Publishing) DOI:10.1039 / C4RA1293B," RSC Adv., 2014, 4, 61415 "Integrated Microfluidic System for Rapid Forensic DNA Analysis: Sample Collection to DNA Profile / Analytical Chemistry (acs.org),"Anal. Chem. 2010, 82, 16, 6991-6999

シリカなどの精製膜を用いた核酸の精製・回収では、シンプルな流路構造で高い回収効率が達成可能である。しかし、空気が逃げることができる空間が限られた流路で本精製方式を実施する場合以下のような課題が生じる。膜が格納されたチャンバに空気が侵入すると、空気は膜チャンバを越えなくてはいけない。例えば、膜に溶解産物が通ったのちに、膜が溶解産物で濡れている状態で空気が通過する際、印加する圧力は下記式（１）によって定義されるラプラス圧Ｐ_Ｌを超える必要がある。

ここで、θ、d、γは、それぞれ、膜を濡らしている液と膜の接触角、膜の細孔径、液の表面張力である。目の細かいシリカ膜を精製に使用する場合、dが小さいため、ラプラス圧は顕著に高くなると考えられる。

この点、特許文献３、非特許文献１、および非特許文献２に開示の技術のように、空気を抜くための構造を設けることにより、空気が膜を通過することを回避することもできる。

しかし、このアプローチを採る場合、流路に追加の構造をもたらさなくてはいけなくなる。この追加の構造に関し、使用可能な材質の制限があったり、追加の構造を設けることにより、チップの高コスト化・大型化が懸念されたりする。

さらに、特許文献１の場合、精製チャンバに設置された精製膜は流路の全面を覆っていない。この場合、空気は精製膜の脇を超えるため、前述の課題は生じないが、膜に触れる溶解産物の割合が低下するため、回収率の低下が懸念される。
本開示は、このような状況に鑑み、追加の流路構造がなくても、流体（空気、窒素、その他の気体）が精製膜を超えることを防ぐ技術を提案する。

上記課題を解決するため、本開示は、一例として、コンピュータにより生体分子分析装置の流路における液搬送を制御する方法であって、生体分子分析装置は、第１液を収容する第１チャンバと、第２液を収容する第２チャンバと、精製膜を有する膜チャンバと、廃液チャンバと、を有し、上記方法は、コンピュータにより、第１チャンバから廃液チャンバに繋がる第１流路と第２チャンバから延設される第２流路との合流点を少なくとも超えるまで第２液を搬送制御し、第２流路から第１および第２液とは異なる流体を排出することと、コンピュータにより、第１液を第１チャンバから膜チャンバを経由して廃液チャンバに搬送制御することと、コンピュータにより、第２チャンバの第２液を第２チャンバから膜チャンバに搬送制御することと、を含む、方法を提案する。

本開示に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、本開示の態様は、要素及び多様な要素の組み合わせ及び以降の詳細な記述と添付される請求の範囲の様態により達成され実現される。本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の請求の範囲又は適用例を如何なる意味においても限定するものではない。

本開示の技術によれば、追加の流路構造がなくても、空気が精製膜を超えることを防ぐことができる。

本実施形態による生体分子分析装置１００の構成例を示す図である。 生体分子分析装置１００の一部と流路チップ１１４の派生形を示す図である。 生体分子分析装置１００用いて生体分析を行う手順例を示す図である。 コンピュータ１１５の内部構成例を示す図である。 実施例１による流路チップ１１４の主要部であって、サンプル溶解手順２０２完了時または実施中の流路チップ１１４の主要部を備える精製システム３０１の構成例を示す図である。 実施例１による精製プロセスＩ～Ｖを示す図である。 図６に示したプロセスに対応するフローチャートである。 比較例による精製プロセスを説明するための図である。 図８による精製プロセスのフローチャートである。 実施例１の実験で、搬送時の溶液の位置を表す模式図とそれに応じて測定された圧力変化を示す図である。 実施例２による流路チップ１１４の主要部であって、サンプル溶解手順２０２完了時または実施中の流路チップ１１４の主要部を備える精製システム４００の構成例を示す図である。 実施例２による精製プロセスＩ～Ｖを説明するための図である。 実施例３による流路チップ１１４の主要部であって、サンプル溶解手順２０２完了時または実施中の流路チップ１１４の主要部を備える精製システム５００の構成例を示す図である。 実施例３による精製プロセスＩ～ＶＩを説明するための図である。 図１４に示す精製プロセスに対応するフローチャートである。 実施例４による流路チップ１１４の主要部であって、サンプル溶解手順２０２完了時または実施中の流路チップ１１４の主要部を備える精製システム６００の構成例を示す図である。 実施例４による精製プロセスＩ～Ｖを説明するための図である。 実施例５による精製プロセスＩ～Ｖを説明するための図である。 実施例６による精製プロセスＩ～Ｖを説明するための図である。

本実施形態は、各実施例を通じて、流路チップにおける液搬送に必要な圧力を下げることにより、流路チップに構造的堅牢性を必要とせずに精製膜を設置する技術を提案する。まず、本実施形態による生体分子分析装置の各特徴について説明し、次に各実施例の説明に移行する。本願の添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本開示の原理に則った具体的な実施形態と実装例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本開示を限定的に解釈するために用いられるものではない。また、本実施形態では、当業者が本開示を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本開示の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。

更に、本開示の実施形態において、コンピュータ制御による動作は、汎用コンピュータ上で稼動するソフトウェアで実装してもよいし、専用ハードウェア又はソフトウェアとハードウェアの組み合わせで実装してもよい。

（１）生体分子分析装置の特徴
＜流路チップ＞
本実施形態において、「流路チップ（または単にチップ）」とは、試薬やチャンバ、流路を内部に備える、使い捨て、あるいは複数回利用可能なカートリッジを指す。流路チップは、溶液の搬送動力源を内部に備えていてもよい。また、一部またはすべての試薬がチップの中に存在していてもよい。チャンバの一部には、温調機能や分子の捕捉機能、検出機能、電圧印加機能が備えられていてもよい。

流路チップの材質は、当該技術分野で一般的に用いられている材料であれば特に限定されるものではない。例えば、ＤＮＡの吸着量が少ない材料として、ポリプロピレンや環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタラート、ポリウレタン、を用いるのがよい。また、表面に負に帯電するような修飾を施すことで、吸着量を抑えることも望ましい。そのほかの材料としては、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、タングステン、モリブデン、クロム、白金、チタン、ニッケル等の金属；ステンレス、ハステロイ、インコネル、モネル、ジュラルミン等の合金；シリコン；ガラス、石英ガラス、溶融石英、合成石英、アルミナ、サファイア、セラミクス、フォルステライト及び感光性ガラス等のガラス材料；ポリエステル樹脂、ポリスチレン、ポリエチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂（Acrylonitrile Butadiene Styrene樹脂）、ジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）、ナイロン、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、メチルペンテン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂及び塩化ビニル樹脂等のプラスチック；アガロース、デキストラン、セルロース、ポリビニルアルコール、ニトロセルロース、キチン、キトサン、またはこれらの任意の組み合わせが挙げられる。

流路の断面積は大きすぎると液残りやサンプルロスが生じることが懸念される。また、断面積が大きすぎると圧力の印加が困難になる。その一方で、断面積が小さすぎると溶液の搬送に高圧が必要になるか、搬送にかかる時間が長くなるなどの課題がある。よって、流路の断面積は、１μｍ^２～３１４ｍｍ^２の範囲、より好適な構成として、断面積は４００μｍ^２～１００ｍｍ^２、さらに好適な構成として、断面積は０．０１ｍｍ^２～１０ｍｍ^２の範囲とすることができる。

流路の長さは短すぎると、バルブなどの要素が盛り込みにくく、長すぎるとチップの大型化が懸念される。ゆえに、チップの構成をつなぐ流路の長さは、１μｍ～１００ｃｍとすることができる。より好適な範囲として１ｍｍ～５０ｃｍとすることができる。さらに、好適な範囲として５ｍｍ～３０ｃｍとすることができる。

＜チャンバ＞
チャンバは、液体や固体を格納することができる空間を意味し、流路と同等、あるいは流路より大きい径を有する。チャンバ内に試薬を保管してもよく、チャンバ内でPCRや溶解、精製などを実施してもよい。

チャンバの容量は、例えば、０．０１μＬ～１０Ｌである。容量が１０Ｌよりも大きいと、装置の持ち運びが困難になる。より好適な例としては、チャンバの容量は０．１μＬ～２Ｌとすることができる。なお、すべてのチャンバがチップの中に設置されている必要はなく、装置本体や別の独立したチップに備えられていてもよい。

チップ内にチャンバを設置する場合、チャンバの容量は０．０１μＬ～５０ｍＬとすることができる。なお、５０ｍＬよりも大きいと、チップが巨大化し、保管が困難になる。

チップには１種類以上の試薬が1つ以上の試薬保管チャンバに格納されている。これらは、意図しないタイミングで混合すると性能の低下、そのほか予期せぬ結果を招くため、使用直前までバルブ、フィルム、空気、あるいは自発的な混合を防げるほど細い流路、またはそれらの組み合わせからなる隔壁機構で隔てられていることが望ましい。また、試薬を外気から隔離することで、長期間の保管と、チップの可搬性を実現する。

チップの外に試薬が保管されている場合（チャンバが流路チップに対して外付けする場合）も同様に、外気と隔離された状態で試薬が保管されていることが望ましく、バルブ、フィルム、空気等でほかの精製システム構成要素と隔てられている。

＜精製システム＞
本実施形態において、「精製システム」とは、流路チップに備えられた精製膜と精製膜を格納する膜チャンバによって、溶解チャンバに格納されている溶解産物に含まれる生体分子を捕捉し、続いて洗浄液チャンバに格納されている洗浄液で溶解産物を洗うシステムを意味する。
溶解チャンバや洗浄液チャンバは流路チップの外に備え付けるようにしてもよく、どちらかがチップの中に設けられるようにしてもよい。

精製システムは、特定の生体分子を選択的に回収するように構成してもよい。例えば、たんぱくやＤＮＡ、イオン等が含まれる液体から、ＤＮＡを選択的に取り出すことができる。また、ＲＮＡ、生体ポリマ（核酸、タンパク質、脂質、多糖）や、生体モノマ（アミノ酸、脂質、糖、核酸塩基）とその誘導体を構造中に含む分子を回収するための精製システムであってもよい。また、これらの分子のうち複数種類を回収するようなシステムであってもよい。一例として、精製膜にシリカ膜を採用した、ＤＮＡとＲＮＡを回収することができるシステムがある。

＜サンプル種＞
本実施形態による精製システムに供されるサンプルは、生体由来サンプルであれば特に限定されるものではない。サンプルの由来となる生体も特に限定されるものではなく、脊椎動物（例えば哺乳類、鳥類、爬虫類、魚類、両生類など）、無脊椎動物（例えば昆虫、線虫、甲殻類など）、植物、原生生物、植物、真菌、細菌、ウイルスなどの任意の生体に由来するサンプルを用いることができる。
また、サンプルを採取する際は、スワブやろ紙、布などを担体に用いることができ、担体ごと精製システムに導入するようにしてもよい。

＜溶解産物＞
膜チャンバにサンプルを搬送する際、サンプルは、流路を流れることが可能な形態である必要がある。そのため、サンプルの状態が固形である場合（例えばスワブサンプルなど）には、固形サンプルを溶解バッファで溶解又は懸濁させることにより、流体から成る溶解産物にすることが好ましい。サンプルは完全に溶解される必要はなく、溶解後も固形・または高粘度を呈する部位は、溶解チャンバに保持されてもよい。また、サンプルが気体サンプル（例えば空気、呼気など）である場合には、気体サンプルに含まれる細胞を溶媒に懸濁させることにより液体サンプルとすることが好ましい。サンプルを溶解産物にするための調製方法は、当該技術分野において慣用的に行われており、当業者であれば容易に理解することができる。例えば、溶解バッファは、次亜塩素酸カルシウムなどの塩素化材料を含むことができる。別の例として、物質は、ＤＮＡａｓｅ、ＲＮＡａｓｅ、プロテアーゼなどの酵素活性を含むことができる。必要に応じて、溶解バッファにはＣｈａｏｔｒｏｐｅ、界面活性剤、ＫＯＨ等生体分子が遊離しやすくなるような物質や、精製膜に核酸が結合しやすくなる物質が加えられていてもよい。必要に応じて混合物は加熱・攪拌等の処理が加えられていてもよい。

本実施形態において、「溶解産物」とは、溶解バッファを用いて生体由来のサンプルを粘度１００，０００ｍＰａ・ｓ以下の液体状にした物質を意味する。より好ましい状態として、溶解産物は１０，０００ｍＰａ・ｓ以下の粘度を有するようにしてもよい。さらに好ましい状態として、溶解産物は１０００ｍＰａ・ｓ以下の粘度を有するようにしてもよい。

＜溶液搬送制御＞
溶液の搬送制御にはバルブを用いるようにしてもよい。また、流路抵抗による溶液制御が行われてもよい。
本実施形態（各実施例）では、溶液の搬送動力に空気圧を用いている。なお、溶液の搬送動力には、空気圧や機械的な圧縮、遠心力などが用いられてもよい。

搬送に用いる圧力は高すぎるとチップの耐圧を超え、低すぎると搬送に必要な時間が長くなり、計測時間が延びることにつながる。ゆえに、搬送に使う圧力は０．１ｋＰａ～１ＭＰａの範囲とすることができる。より狭い範囲では、０．１ｋＰａ～５００ｋＰａ、さらに狭い範囲では０．１ｋＰａ～２００ｋＰａで溶液の搬送を完了することができる。また、搬送に使う時間は１つのステップにつき最大１時間、より狭い範囲では１０分、さらに狭い範囲では５分以内に実施することができる。また、搬送する液量は多すぎると搬送に必要な時間や圧力が高くなり、チップのコストが高くなり、かつ試薬のコストも高くなる。ゆえに、搬送する液量は一つの試薬につき、１Ｌ以内、より狭い範囲では１０ｍＬ以内、さらに狭い範囲では２ｍＬ以内とすることができる。

＜洗浄液＞
本実施形態において、「洗浄液」とは、精製膜に付着しており、のちの工程に不要な物質を洗い流すために用いられる液体を意味する。なお、洗浄液は不要な物質を全て洗い流すことができなくてもよく、必要な物質を一部またはすべて洗い流してしまってもよい。

上記式（１）によると、本実施形態においては、洗浄液として、以下の特徴を備えるものを用いることができる。まず、溶解産物よりも蒸発スピードが高いものが好適である。また、溶解産物と洗浄液に相溶性があることが望ましい。さらに、溶解産物よりも精製膜に対する接触角が小さい（濡れ性が低い）か、界面張力が低いことが望ましい。このような要件を満たす洗浄液の例としてエタノールやイソプロパノールが挙げられる。また、これらのアルコールを１０％以上含むような液体も洗浄液として用いることができる。なお、上記の条件を満たさない溶液を用いてもよい。

洗浄液の数は１種類でもよく、２種類以上存在していてもよい。洗浄液を２種類以上用いることで、より高効率に洗浄を実施することが可能である。また、それらは1つのチャンバに格納されていてもよく、２つ以上のチャンバに格納されていてもよい。２種類以上の洗浄液を使用する場合、それらの搬送の間に空気が挟まっていてもよく、挟まっていなくてもよい。ただし、１つめの洗浄液よりも２つめ以降の洗浄液の蒸発速度が早いこと、または表面張力が小さいこと、精製膜に対する接触角が小さいことを特徴として備える場合は、それらを連続で搬送することが望ましい。

＜精製膜＞
膜の種類として、シリカ膜を挙げることができる。精製膜の他の例として、ＤＮＡを吸着できるセルロースを主成分とする固体基材、カルボキシル化粒子、イオン交換樹脂を挙げることができる。特に、表面に水酸基やシリカ基を有する膜を用いることができる。膜は、１００μｍ以上の粒子を保持できる膜であればどのようなものでもよい。また、厚みは１μｍ以上であることが好適である。さらに、目が細かいほどよりＤＮＡを高効率に回収することができるため、１０μｍ以上、より好ましくは１μｍ以上、さらに好ましくは０．１μｍ以上の粒子を保持できる膜を用いることができる。

精製膜の体積は、小さすぎると、吸着できる生体分子の量が少なくなる。一方、体積が大きすぎると、精製またはその後のステップで意図しない分子吸着が起きる確率や、溶液の搬送効率が悪くなることが懸念される。後述の各実施例では面積１２．５ｍｍ^２の膜を用いることとしているが、例えば、１ｍｍ^２～３１４ｍｍ^２の膜を用いることもでき、大きさについては限定されない。

＜検出方法＞
本精製システムの下流にはＰＣＲによる増幅が行われる。増幅後、ＣＥ（Capillary Electrophoresis）による検出が行われる。他の例として、ＭＰＳ（Massively parallel sequencing）、パイロシーケンシング、サンガーシーケンシング、ナノポアシーケンシング、クロマトグラフィー、電気測定、分光法、ＮＭＲ、ＲＦＬＰ（Restriction Fragment Length Polymorphisms）等を用いることができる。

＜その他の補足事項＞
本実施形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は可能な限り省略するようにしている。以下、本実施形態の各実施例について添付図面に基づいて詳細に説明する。各実施例に記載する測定方法、デバイスの構造、物質の種類および材料は、本実施形態の思想を具現化するための一例であり、測定原理やデバイスの材料および寸法などを厳密に特定するものではない。また、各実施例に記載する具体的な圧力値は、本実施形態の思想を具現化するための一例であり、それらを厳密に特定するものではない。さらに、各実施例に記載する具体的なサンプル種、および精製キットの組成や液量は、本実施形態の思想を具現化するための一例であり、化学組成や時間を厳密に定義するための一例ではない。また、各実施例に記載する具体的な測定対象物の種類や溶液の種類、およびそれらの濃度は、本実施形態の思想を具現化するための一例であり、化学組成を厳密に定義するための一例ではない。

＜生体分子分析装置の構成例＞
図１は、本実施形態による生体分子分析装置１００の構成例を示す図である。生体分子分析装置１００は、流路チップ１１４と、生体分子分析を実施するためのコンピュータ１１５と、を備えている。

流路チップ１１４は、採取したサンプルを導入・溶解するための溶解チャンバ１０１と、精製膜１０２が格納された膜チャンバ１０８と、ＤＮＡの増幅などを行う反応チャンバ１０３と、廃液チャンバ１０７と、チップの外と流体的に接続されたポート１０９と、を有する。なお、流路チップ１１４内における各チャンバの配置およびチャンバ間の流路接続については各実施例で異なるため、チャンバ配置および流路接続と溶解産物および洗浄液の搬送動作については後述する。

精製膜１０２には、Ｗｈａｔｍａｎ社が販売するガラスファイバーメンブレンＧＦ／Ｆを直径４ｍｍに切り出したものを設置した。精製膜１０２にはそれ以外の膜を用いてもよい。また、精製膜の直径（矩形の場合はに長手方向の長さ）は、０．１ｍｍ～１００ｍｍのサイズの範囲とすることができる。

溶液の搬送は、ポート１０９を介して圧力を印加することにより行い、チップの外と試薬や増幅産物などのやり取りを行うことができる。なお、圧力の印加は、チップの外に備えられた圧力発生装置を用いて行うことができる。また、図１による流路チップ１１４は、試薬などを保管するためのチャンバ１０４、１０５、および１０６を内包する構成を採っている。また、膜チャンバ１０８に関しては、膜で隔てられた空間のうち溶解チャンバ１０１に近い部位の容量が１０μＬで、廃液チャンバ１０７に近い部位の容量は１０μＬである。溶解バッファチャンバ１０４はサンプルを溶解するための溶解バッファ１１０を、洗浄液チャンバ１０５は洗浄液１１１を、試薬チャンバ１０６は溶出液または反応に使われる試薬１１２をそれぞれ格納する。なお、上記の機能は一部、同一のチャンバに統合されていてもよい。上述のチップ構成要素の位置関係は図１に限らず、流路の接続が図１と異なっていてもよい。

図２は、生体分子分析装置１００の一部と流路チップ１１４の派生形を示す図である。図２では、溶解バッファチャンバ１０４、洗浄液チャンバ１０５、および廃液チャンバ１０７を流路チップ１１４の外に備える構成となっている。このような形態を採ることにより、流路チップ１１４の小型化と低コスト化のメリットを享受できる。

＜生体分析手順の例＞
図３は、生体分子分析装置１００用いて生体分析を行う手順例を示す図である。図３に示されるように、生体分析は、例えば、サンプル受付手順２０１と、サンプル溶解手順２０２と、サンプル生成手順２０３と、サンプル増幅手順２０４と、サンプル検出手順２０５とを含む。

サンプル受付手順２０１では、サンプルが溶解チャンバ１０１に格納される前後に、チャンバ１０４から溶解バッファ１１０が溶解チャンバ１０１に搬送される（サンプルを溶解チャンバ１０１に導入するステップ）。

次に、サンプル溶解手順２０２では、溶解が開始される。サンプル生成手順２０３では、溶解産物１１３が溶解チャンバ１０１から精製膜１０２に送られ、ＤＮＡを膜に結合させ、精製が行われる。精製後に、洗浄液などを乾燥させるステップが入ってもよい。溶出したＤＮＡは、反応チャンバ１０３に搬送される。

サンプル増幅手順２０４では、精製されたＤＮＡが増幅される。サンプル検出手順２０５では、増幅されたＤＮＡの計測が実施される。サンプル検出手順２０５は、流路チップ１１４の中で実施してもよく、流路チップ１１４の外の検出部に搬送されて別途設けられた計測部で実施してもよい。
なお、手順２０１から２０５は並行して行ってもよい。また、一部の手順が抜けていてもよいし、他の手順が組み込まれてもよい。

＜コンピュータ１１５の内部構成例と制御動作＞
図４は、コンピュータ１１５の内部構成例を示す図である。コンピュータ１１５は、プロセッサ（図示せず）と、ユーザーインターフェイス１１５１と、データベース（記憶デバイス）１１５２と、を備える。

ユーザーインターフェイス１１５１は、入力画面と出力画面を備えており、図３の実施手順に関係するパラメータ、例えば各ステップの時間や温度、圧力、流量、手順などをユーザーから受け付けて、データベース１１５２に保管することができる。また、データベース１１５２には、各種パラメータを予め保存しておくことができる。

コンピュータ１１５は、データベース１１５２に記録されている各種パラメータに基づいて、流路チップ１１４のバルブの開閉、温度制御、印加圧力・流量の制御の実行することができる。また、コンピュータ１１５は、図３に示した全ての実施手順を自動で制御することができる。なお、図３に示した実施手順の一部をユーザーが補助・実施してもよい。

（２）実施例

図５から図７を参照して、実施例1について説明する。

＜流路チップ１１４の主要部を備える精製システム３０１の構成例＞
図５は、実施例１による流路チップ１１４の主要部であって、サンプル溶解手順２０２完了時または実施中の流路チップ１１４の主要部を備える精製システム３０１の構成例を示す図である。

精製システム３０１は、溶解チャンバ１０１と、洗浄液チャンバ１０５と、廃液チャンバ１０７と、膜チャンバ１０８と、バルブ３０２、３０３、３０４、３０５、および３１５と、チャンバ間を接続する流路３０６、３０７、３０８、３０９、３１０、３１１、および３１２と、ポート１０９と、を備える。ポート１０９は１つでなくてもよく、各機能に１つずつ設置されていてもよい。例えば、流路３１１および３１０にそれぞれ専用のポートが付与されていてもよい。

溶解チャンバ１０１は、溶解産物１１３を内部に保持しており、洗浄液チャンバ１０５は洗浄液１１１を内部に保持している。また、液面検出センサ３１３が廃液チャンバ１０７に、液面検出センサ３１４が溶解チャンバ１０１に設置されている。液面検出センサは１つ以上設置されていてもよく、設置されていなくてもよい。また、溶解チャンバ１０１や廃液チャンバ１０７の他のチャンバに液面検出センサを設置してもよい。

図５に示されるように、溶解チャンバ１０１の排出口から延設される流路３０６と洗浄液チャンバ１０５の排出口から延設される流路３０７とが接続点（合流点）３１６で合流し、流路３０８となって膜チャンバ１０８の導入口に繋がっている。膜チャンバ１０８の排出口から延設される流路３０９は、廃液チャンバ１０７の下部（底面部：必ずしも底面でなくてもよい）の導入口に繋がっている。また、ポート１０９からは２つの流路３１０および流路３１１が延設され、流路３１０は廃液チャンバ１０７の上部（天面部：必ずしも天面でなくてもよい）に繋がり、流路３１１は洗浄液チャンバ１０５の導入口に繋がっている。さらに、流路３１２は、廃液チャンバ１０７の上部（天面部：必ずしも天面でなくてもよい）に繋がっている。

また、図５に示されるように、バルブ３０２は流路３０７に、バルブ３０３は流路３１１に、バルブ３０４は流路３１０に、バルブ３０５は流路３０６に、バルブ３１５は流路３１２にそれぞれ設けられている。

＜精製プロセス＞
図６は、実施例１による精製プロセスＩ～Ｖを示す図である。また、図７は、図６に示したプロセスに対応するフローチャートである。なお、各プロセスにおける各バルブの開閉および圧力印加による溶解産物１１３および洗浄液１１１の搬送制御は、上記コンピュータ（プロセッサ）１１５によって行われる。

（i）プロセスＩ
プロセスＩは、サンプル溶解手順２０２における溶解中または溶解が完了した直後の状態を示している。このとき、バルブ３０２、３０３、３０４、３０５、および３１５は閉じている(ステップ７０１)。

（ii）プロセスＩＩ
プロセスＩＩでは、バルブ３０２、３０３、および３１５が解放され（ステップ７０２）、洗浄液１１１が、洗浄液チャンバ１０５から膜チャンバ１０８に、３０ｋＰａ以下の圧力で３０秒以下の時間、押し出される（ステップ７０３）。この時、流路３０７内の空気が流路３０８または３０６に移動し、流路３０７に洗浄液１１１が充填される。プロセスＩＩにおける流路３０７内の空気を排出することが、溶解産物１１３と洗浄液１１１の間に空気を挟まずに連続的な搬送を実現する上で重要となる。

（iii）プロセスＩＩＩ
プロセスＩＩＩにおいて、バルブ３０２、３０３、および３１５が閉められ、バルブ３０５および３０４が解放されて（ステップ７０４）、印加圧力－６０ｋＰａで１分間、９００μＬ分の溶解産物１１３が溶解チャンバ１０１から膜チャンバ１０８を経由して廃液チャンバ１０７に搬送される（ステップ７０５）。溶解産物１１３の搬送量（９００μＬ）は、液面検出センサ３１４や所定圧力（６０ｋＰａ）の印加時間（１分間）に基づいてコンピュータ１１５により制御される。

（iv）プロセスＩＶ
プロセスＩＶにおいて、溶解産物１１３に後続の空気が流路３０６および３０８と流路３０７の分岐点（接続点（合流点）３１６）を超える前にバルブ３０４および３０５が閉められ、バルブ３０２、３０３、および３１５が開放されて（ステップ７０６）、印加圧力６０ｋＰａで３分間、５００μＬ分の洗浄液１１１が洗浄液チャンバ１０５から膜チャンバ１０８を経由して廃液チャンバ１０７に搬送される（ステップ７０７）。洗浄液１１１の搬送量（５００μＬ）は、液面検出センサ３１４や所定圧力（６０ｋＰａ）の印加時間（３分間）に基づいてコンピュータ１１５により制御される。
プロセスＩ～ＩＶで示される動作を実行することにより、溶解産物１１３と洗浄液１１１の間に空気を挟まずに連続的な搬送を実施することができる。

＜比較例＞
図８は、比較例による精製プロセスを説明するための図である。図９は、図８による精製プロセスのフローチャートである。

（i）プロセスＩ
プロセスＩは、サンプル溶解手順２０２における溶解中または溶解が完了した直後の状態を示している（ステップ９０１）。このとき、バルブ３０２、３０３、３０４、および３０５は閉じている。

（ii）プロセスＩＩ
プロセスＩＩにおいて、バルブ３０４および３０５が解放され（ステップ９０２）、溶解産物１１３を溶解チャンバ１０１から膜チャンバ１０８を経由して廃液チャンバ１０７に搬送される（ステップ９０３）。

（iii）プロセスＩＩＩ
プロセスＩＩＩにおいて、溶解産物１１３の搬送が完了したらバルブ３０５および３０４は閉じられる（ステップ９０４）。

（iv）プロセスＩＶ
プロセスＩＶにおいて、バルブ３０２、３０３、および３１５が開放され（ステップ９０４）、洗浄液１１１が洗浄液チャンバ１０５から膜チャンバ１０８を経由して廃液チャンバ１０７に搬送される（ステップ９０５）。

（v）プロセスＶ
プロセスＶは、全量あるいは所定量の洗浄液１１１が膜チャンバ１０８を経由して廃液チャンバ１０７まで搬送された後の状態を示している。

当該比較例による精製プロセスの場合、流路３０７と３０８に存在する空気が溶解産物１１３と洗浄液１１１の間に入る。このため、洗浄液１１１が膜に到達するには溶解産物１１３と精製膜１０２の間に発生するラプラス圧を超える必要がある。

＜技術的効果について＞
実施例１による溶解産物および洗浄液の搬送動作の技術的効果を確認するため、流路に空気が入った場合と入らなかった場合で溶液搬送に必要な圧力を簡易な流路系で比較実験を行った。なお、ここでは実施例１による実験結果に基づいて技術的効果を議論するが、ここで挙げる技術的効果は、後述の実施例２から実施例４、および派生形の実施例についても同様である。

（i）実験条件
流路系では、Ｑｉａｇｅｎ社のＱＩＫ（Qiaamp investigator kit DNA）のプロトコルに従って調整した溶解産物と、ＱＩＫの洗浄液（ＡＷ１）を用いた。溶解産物と洗浄液はそれぞれ１．５ｍＬのチューブに入れ、シリンジポンプで加圧し、ポリカーボネート製の膜チャンバに搬送した。膜チャンバが保持できる溶液の体積は約２０μＬで、膜で中央が隔てられており、上流・下流の容量はどちらも約１０μＬである。精製膜の接液面積は３．１ｍｍ^２に設定した。膜チャンバを通過した溶解産物と洗浄液は、膜チャンバ後方に設置された廃液チューブで回収した。シリンジポンプの押し出し速度は４ｍＬ／ｍｉｎに設定した。

実施例１によらない手順（比較例）の搬送（手順Ａ）では、溶解産物１００μＬ、空気１００μＬ、洗浄液（ＱＩＫ洗浄液 ＡＷ１）５００μＬを順次膜チャンバに搬送し、圧力の時間変化を測定した。実施例１による搬送方式を再現するため、手順Ｂでは、溶解産物１００μＬと洗浄液５００μＬを、空気を挟まずに連続的に搬送した。膜は、Ｗｈａｔｍａｎ社のガラスファイバーメンブレンＧＦ／Ｆを使用した。

（ii）実験結果
図１０は、上述した実験で、搬送時の溶液の位置を表す模式図とそれに応じて測定された圧力変化を示す図である。図１０において、破線グラフは手順Ａ（比較例）の結果を示し、実線グラフは手順Ｂ（実施例１）の結果を示す。

シリンジポンプの押し出し速度は溶液の移動速度よりも大きいので、溶解産物が膜を通過する間、圧力は時間と共に上昇し、溶解産物が膜から抜けきる直前では２０ｋＰａとなった（図１０（実線・破線）ステップ（ａ）→（ｂ））。

手順Ａの場合、溶解産物が抜けきって空気が膜に入ると、液面が動かなくなった。さらに、シリンジポンプを押し続けると、８０ｋＰａ以上で空気がゆっくり膜を越え始めた。１８０ｋＰａに到達したタイミングで、洗浄液が膜チャンバに到達した（図１０（破線）ステップ（ｃ）→（ｄ））。洗浄液が膜を越え、抜けきった後は３０ｋＰａ前後まで圧力が急激に下がることを確認した（図１０（破線）ステップ（ｄ））。

手順Ｂの場合、溶解産物が抜け切って洗浄液が膜に入る際に、溶液は止まらない（図１０（実線）ステップ（ｂ）→（ｃ））。洗浄液が抜けきるまで４０ｋＰａを超えることは無かった。別途、洗浄液単体を搬送したときの必要圧力を確認したところ、４０ｋＰａ以内で搬送が完了した（データ掲載無し）。

（iii）実験結果考察
以上のように、手順Ａ（比較例）と手順Ｂ（実施例１）の実験結果から、実施例１（後述する他の実施例も同様）による搬送方式を用いることで、必要圧力を１／３に低減できることを確認した。

なお、洗浄液が抜けた後に、空気が入る際に高圧が必要ではない理由として、洗浄液の蒸発速度が溶解産物よりも大幅に高いことが挙げられる。洗浄液（ＱＩＫ、ＡＷ１）は体積５０％以上がエタノールで構成されている。

本実施例では、溶解産物と洗浄液を連続で搬送して２種類の液の搬送に必要な最大圧力を下げた。本実施例の効果は、上述したキットのみに限定されることはなく、溶解産物または洗浄液の組成が異なっていてもよい。サンプル検出手順２０５までに第２液（洗浄液）を抜ききる場合、より圧力低減の効果が得やすいような第１液（溶解産物）と第二の液の組み合わせとして、以下の要件が挙げられる。
(a)第１液よりも、第２液の方が蒸発速度が早い；
(b)第１液よりも第２液の方が表面張力が低い；
(c)第１液よりも第２液の方が膜に対して接触角が大きい；
(d)第１液よりも第２液の方が粘度が小さい

第１液の主成分が水である場合、前述の条件を１つ以上満たす第２液として、炭素数が４以下のアルコールを１０％以上含む溶液が挙げられる。より好ましくは、炭素数３以下のアルコールを３０％以上含む溶液が挙げられる。さらに好ましくは、エタノールを４０％以上含む溶液が挙げられる。その他、第１液の組成に応じて適切な第２液を選んでもよく、第２液の組成に応じて第１液を選んでもよい。

本開示の実施例１（実験結果）によれば、必要圧力を下げることができる。そして、必要圧力を下げることにより、構造的に弱い流路チップに高密度な精製膜を設置することができるようになる。ここで、構造的に弱いチップとは、バルブやチップの貼り合わせや柔らかい素材を使用したチップなどが挙げられる。構造的に弱いチップの製造は、チップコストの削減、チップの高機能化などのメリットがある。また、必要圧力を下げることで、高圧をかけることによって阻害される化学反応を効率よく進めることができる。さらに、高圧をかけることによって生体分子の計測を容易にすることができる。

なお、圧力を下げること以外に、本開示の技術を利用することで、溶液の搬送にかかる時間を短縮することができる。本開示の技術を利用することで、溶解産物が通過した後、洗浄前に膜が乾燥するのを防げるので生体分子の収率の上昇や、洗浄効率の上昇などのメリットを享受できる。

（iv）ＤＮＡ回収のための膜について
生体分子分析装置１００では、高密度な膜を設置することで、高効率なＤＮＡの回収が実現できる。目の細かさの指標として「粒子保持能（Particle retention size）」というものがある。これは、粒子保持能に記載の値以上の粒径をもつ粒子が膜に保持されることを意味する。すなわち、この値が小さいほど、膜の目が細かいことを意味する。精製膜として用いる膜は、粒子保持能１００μｍ以上とすることができる。例えば、Ｗｈａｔｍａｎ社が販売する「Ｆｕｓｉｏｎ５」という膜よりも目の細かいものを用いるのが望ましい。また、より高効率にＤＮＡを回収できる膜として、Ｗｈａｔｍａｎ社が販売する「ＧＦ／Ｄ」という膜が挙げられる。この膜の粒子保持能は２．７μｍである。また、より高効率にＤＮＡを回収できる膜として、Ｗｈａｔｍａｎ社が販売する「ＧＦ／Ｆ」という膜が挙げられる。この膜の粒子保持能は０．７μｍである。

また、膜を複数枚重ねることで高効率なＤＮＡの回収が実現できる。例えば、ＧＦ／Ｆの場合２枚以上重ねることで、１枚のみで精製するよりも高効率にＤＮＡを回収できる。膜の厚みは、０．００１ｍｍ以上あることが望ましい。ＧＦ／Ｆの場合は膜の厚みは０．６ｍｍである。

（v）膜チャンバ１０８について
膜チャンバ１０８の体積は溶解チャンバ１０１または洗浄液チャンバ１０５の体積の３０％以下である。２液が共通で通過する流路の、進行方向と垂直方向の断面積はチャンバの最大の断面積の５０％以下で、２液が共通で通過する流路の体積は２液それぞれに対して５０％以下である。ゆえに、溶解産物と洗浄液は、廃液チャンバの手前で５０％以上混合されることは無い。そのため、本開示の技術を用いて溶液を搬送しても、ＤＮＡの結合効率が顕著に落ちることはない。

膜チャンバ１０８の大きさは、０．１μＬ～１ｍＬである。膜チャンバ１０８は小さければ小さいほど、溶出時のロスが減るため、より好適な膜チャンバ１０８の大きさとして０．１μＬ～１００μＬ、さらに好適には０．１μＬ～３０μＬが望ましい。

（vi）流路について
流路３０７の体積は、０．１μＬ～１Ｌ（長い流路を用いる場合には流路の体積が大きくなる）である。流路３０７の体積を１Ｌよりも大きくする場合、溶液の搬送に時間がかかる。逆に体積が小さい場合、流路幅を狭くするか、チャンバ間の距離を小さくする必要があり、設計の自由度が減る。また、チップの外にチャンバが存在する場合体積は大きいものが望ましい。流路が細すぎると流路の詰まりなど予期せぬ動作をする懸念がある。より好適な流路の体積として、１μＬ～１００ｍＬ、別の実施例では３０μＬ～１００ｍＬである。
また、流路３０７の体積は、膜チャンバ１０８における精製膜１０２よりも上部の空間１０８_１の体積と同じあるいはそれよりも大きくすることができる。

なお、精製後に乾燥を行う場合、流路の太さをある程度確保することが望ましい。この場合、流路３０２および３０３の太さは０．０３ｍｍ^２であることが望ましい。

＜プロセスの切り替え制御について＞
（i）液面検出センサを用いた制御
図６における、プロセスＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、およびＶの切り替えに、液面検出センサを用いることができる。例えば、プロセスＩＩＩからＩＶに切り替えるときは、液面検出センサ３１３や３１４を用いる。液面検出センサ３１３や３１４として、電気的、光学的、音波、力学的に検出するセンサを用いることができる。

液面検出センサ３１３を用いる場合、プロセスＩＩＩからＩＶに切り替える際に、廃液チャンバ１０７の液面が液面検出センサ３１３を超えるのを検出したシグナルを用いればよい。ただし、液面検出センサ３１３は、溶解チャンバ１０１内の溶解産物１１３の残量が１０％を切ったタイミングで、廃液チャンバ１０７の液面を検出できるような位置に設置する必要がる。

また、液面検出センサ３１４を用いる場合、プロセス手順ＩＩからＩＩＩに切り替える際に、溶解チャンバの液面が液面検出センサ３１４を下回るのを検出したシグナルを用いればよい。ただし、液面検出センサ３１４は、溶解チャンバ１０１の溶解産物１１３の残量が１０％を切ったタイミングで、液面を検出できるような位置に設置する必要がある。

（ii）圧力と時間などによる制御
図６における、プロセスＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、およびＩＶの切り替えに、予め設定された圧力と時間を用いてもよい。また、圧力と時間は、操作者が調整できるようなものでもあってよい。さらに、溶解チャンバ１０１などに粘度を測定するような機構が付いていてもよい。
また、流量センサや圧力センサを特定の場所に設置して、プロセス切り替えのタイミングを定義してもよい。

図７、図１１、および図１２を参照して、実施例２について説明する。

＜流路チップ１１４の主要部を備える精製システム３０１の構成例＞
図１１は、実施例２による流路チップ１１４の主要部であって、サンプル溶解手順２０２完了時または実施中の流路チップ１１４の主要部を備える精製システム４００の構成例を示す図である。

精製システム４００は、溶解チャンバ１０１と、洗浄液チャンバ１０５と、廃液チャンバ１０７と、膜チャンバ１０８と、バルブ４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、および４０６と、チャンバ間を接続する流路４０７、４０８、４０９、４１０、４１１、４１２、および４１３と、ポート１０９と、を備える。ポート１０９は１つでなくてもよく、機能ごとに１つずつ設置されていてもよい。また、例えば、流路４１３および４１２にそれぞれ専用のポートが付与されていてもよい。溶解チャンバ１０１は溶解産物１１３を内部に保持しており、洗浄液チャンバ１０５は洗浄液１１１を内部に保持している。

図１１に示されるように、溶解チャンバ１０１の排出口から延設される流路４０７は、膜チャンバ１０８の導入口に繋がっている。膜チャンバ１０８の排出口から延設される流路４０８と洗浄液チャンバ１０５の排出口から延設される流路４０９とが接続点（合流点）４１４で合流し、流路４１０となって廃液チャンバ１０７の下部（底面：必ずしも底面でなくてもよい）の導入口に繋がっている。ポート１０９から延設される流路は分岐点４１５で流路４１２と流路４１３に分かれる。流路４１３は、洗浄液チャンバ１０５の導入口に繋がっている。流路４１２は廃液チャンバ１０７の上部（天面：必ずしも天面でなくてもよい）に繋がっている。さらに、流路４１１も廃液チャンバ１０７の上部（天面：必ずしも天面でなくてもよい）に繋がっている。

また、図１１に示されるように、バルブ４０１は流路４０７に、バルブ４０２は流路４０９に、バルブ４０３は流路４１０に、バルブ４０４は流路４１１に、バルブ４０５は流路４１２、バルブ４０６は流路４１３にそれぞれ設けられている。

＜精製プロセス＞
図１２は、実施例２による精製プロセスＩ～Ｖを説明するための図である。精製プロセスのフローチャートは図７と同様である。

（i）プロセスＩ
プロセスＩは、サンプル溶解手順２０２における溶解中または溶解が完了した直後の状態を示している。このとき、バルブ４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、および４０６は閉じている。

（ii）プロセスＩＩ
プロセスＩＩでは、バルブ４０２、４０６、４０３および４０４が解放され、洗浄液１１１が洗浄液チャンバ１０５から６０ｋＰａ以下の圧力で３０秒以下の時間、押し出される。この時、流路４０９内の空気が流路４０８または４１０に移動し、流路４０９に洗浄液１１１が充填される。このように、プロセスＩＩにおける流路４０９内の空気を排出することが、溶解産物１１３と洗浄液１１１の間に空気を挟まずに連続的な搬送を実現する上で重要となる。

（iii）プロセスＩＩＩ
プロセスＩＩＩにおいて、バルブ４０２および４０６が閉められ、バルブ４０１、４０３、および４０５が解放され、印加圧力－６０ｋＰａで２分間、９００μＬ分の溶解産物１１３が溶解チャンバ１０１から膜チャンバ１０８を経由して廃液チャンバ１０７に搬送される。

（iv）プロセスＩＶ
プロセスＩＶにおいて、溶解産物１１３がすべて膜チャンバ１０８まで搬送されたらバルブ４０３および４０５が閉められ、バルブ４０２および４０６が開放され、印加圧力６０ｋＰａで３分間、５００μＬ分の洗浄液１１１が洗浄液チャンバ１０５から膜チャンバ１０８を経由して溶解チャンバ１０１に搬送される。

（v）プロセスＶ
プロセスＶは、洗浄液１１１を洗浄液チャンバ１０５から膜チャンバ１０８を経由して溶解チャンバ１０１に搬送している途中の状態を示している。

（vi）プロセスＶＩ
プロセスＶＩは、全量あるいは所定量の洗浄液１１１を洗浄液チャンバ１０５から膜チャンバ１０８を経由して溶解チャンバ１０１に搬送した後の状態を示している。

以上のような動作手順を採ることにより、溶解産物１１３と洗浄液１１１の間に空気を挟まずに連続的な溶解産物１１３と洗浄液１１１搬送を実施することができる。

なお、図１２のプロセスＩＩＩにおいて印加する圧力と時間は、上述の数値に限定されないことは言うまでもない。また、溶解産物１１３の９０％以上を搬送可能な時間と圧力の組み合わせであることが必要である。さらに、溶解産物１１３をほぼすべて溶解チャンバ１０１から精製膜１０２まで搬送するために必要な時間と圧力を別途実験で確認し、実施プログラムで設定してもよい。

図１３、図１４、および図１５を参照して、実施例３について説明する。

＜流路チップ１１４の主要部を備える精製システム３０１の構成例＞
図１３は、実施例３による流路チップ１１４の主要部であって、サンプル溶解手順２０２完了時または実施中の流路チップ１１４の主要部を備える精製システム５００の構成例を示す図である。

精製システム５００は、溶解チャンバ１０１と、洗浄液チャンバ１０５と、廃液チャンバ１０７と、膜チャンバ１０８と、バルブ５０１、５０２、５０３、５０４、および５０５と、チャンバ間を接続する流路５０６、５０７、５０８、５０９、５１０、および５１１と、ポート１０９と、を備える。ポート１０９は１つでなくてもよく、機能ごとに１つずつ設置するようにしてもよい。また、例えば、流路５１０、５１１にそれぞれ専用のポートを設けるようにしてもよい。溶解チャンバ１０１は、溶解産物１１３を内部に保持しており、洗浄液チャンバ１０５は洗浄液１１１を内部に保持している。

図１３に示されるように、溶解チャンバ１０１の排出口から延設される流路５０６は、膜チャンバ１０８の２つある導入口（上部あるいは天面：必ずしも天面でなくてもよい）の一方に繋がっている。膜チャンバ１０８の排出口から延設される流路５０８は、廃液チャンバ１０７の下部（底面：必ずしも底面でなくてもよい）の導入口に繋がっている。洗浄液チャンバ１０５の排出口から延設される流路５０７は、膜チャンバ１０８のもう一方の導入口に繋がっている。ポート１０９から延設される流路５１１は洗浄液チャンバ１０５の導入口に繋がっている。また、ポート１０９から延設される別の流路５１０は、廃液チャンバ１０７の上部（天面：必ずしも天面でなくてもよい）に繋がっている。さらに、流路５０９も廃液チャンバ１０７の上部（天面：必ずしも天面でなくてもよい）に繋がっている。

また、図１３に示されるように、バルブ５０１は流路５０６に、バルブ５０２は流路５０７に、バルブ５０３は流路５０９に、バルブ５０４は流路５１０に、バルブ５０５は流路５１１にそれぞれ設けられている。

＜精製プロセス＞
図１４は、実施例３による精製プロセスＩ～ＶＩを説明するための図である。図１５は、図１４に示す精製プロセスに対応するフローチャートである。

（i）プロセスＩ
プロセスＩは、サンプル溶解手順２０２における溶解中または溶解が完了した直後の状態を示している（ステップ１５０１）。このとき、バルブ５０１、５０２、５０３、５０４、および５０５は閉じている。

（ii）プロセスＩＩ
プロセスＩＩでは、バルブ５０１および５０４が解放され（ステップ１５０２）、印加圧力－６０ｋＰａで２分間、９００μＬ分の溶解産物１１３が溶解チャンバ１０１から膜チャンバ１０８を経由して廃液チャンバ１０７に搬送される（ステップ１５０３）。

（iii）プロセスＩＩＩおよびＩＶ
プロセスＩＩＩでは、溶解産物１１３がすべて膜チャンバ１０８まで搬送されたらバルブ５０４が閉じられ、バルブ５０２および５０５が開放され（ステップ１５０４）、印加圧力３０ｋＰａで３０秒間、洗浄液１１１が洗浄液チャンバ１０５から膜チャンバ１０８を経由して流路５０６に向けて搬送される（ステップ１５０５）。この時、膜チャンバ１０８の導入口側の空間１０８_１に存在する空気が流路５０６に移動し、膜チャンバ１０８の空間１０８_１は洗浄液１１１で充填される。また、膜チャンバ１０８の排出口側の空間１０８_２は溶解産物１１３で充填されている。このように、プロセスＩＶにおいて膜チャンバ１０８内の空気を流路５０６に排出することが、溶解産物１１３と洗浄液１１１の間に空気を挟まずに連続的な搬送を実現する上で重要となる。

（iv）プロセスＶ
洗浄液が流路５０６に侵入開始したら、バルブ５０１が閉じられ、バルブ５０３が開放され（ステップ１５０６）、洗浄液１１１が洗浄液チャンバ１０５から膜チャンバ１０８を経由して廃液チャンバ１０７に搬送される（ステップ１５０７）。

（v）プロセスＶＩ
プロセスＶＩは、全量あるいは所定量の洗浄液１１１を洗浄液チャンバ１０５から膜チャンバ１０８を経由して廃液チャンバ１０７に搬送した後の状態を示している。

以上のような動作手順を採ることにより、溶解産物１１３と洗浄液１１１の間に空気を挟まずに連続的な溶解産物１１３と洗浄液１１１の搬送を実施することができる。

図１５、図１６、および図１７を参照して、実施例４について説明する。

＜流路チップ１１４の主要部を備える精製システム６００の構成例＞
図１６は、実施例４による流路チップ１１４の主要部であって、サンプル溶解手順２０２完了時または実施中の流路チップ１１４の主要部を備える精製システム６００の構成例を示す図である。

精製システム６００は、溶解チャンバ１０１と、洗浄液チャンバ１０５と、廃液チャンバ１０７と、膜チャンバ１０８と、バルブ６０１、６０２、６０３、６０４、６０５、および６０６と、チャンバ間を接続する流路６０７、６０８、６０９、６１０、６１１、６１２、および６１３と、ポート１０９と、を備える。ポート１０９は１つでなくてもよく、機能ごとに１つずつ設置するようにしてもよい。例えば、流路６１２、６１３にそれぞれ専用のポートが付与されていてもよい。溶解チャンバ１０１は溶解産物１１３を内部に保持しており、洗浄液チャンバ１０５は洗浄液１１１を内部に保持している。

図１６に示されるように、溶解チャンバ１０１の排出口から延設される流路６０６と洗浄液チャンバ１０５の排出口から延設される流路６０８とが接続点（合流点）６１４で合流して流路６０９となり、流路６０９が膜チャンバ１０８の上部（天面：必ずしも天面でなくてもよい）の導入口に繋がっている。膜チャンバ１０８の下部（底面：必ずしも底面でなくてもよい）に設けられた排出口から延設される流路６１０は、廃液チャンバ１０７の下部（底面：必ずしも底面でなくてもよい）に設けられた導入口に繋がっている。また膜チャンバ１０８の上部（天面：必ずしも天面でなくてもよい）に設けられた排出口から延設される流路６１１は、廃液チャンバ１０７の上部（側面：必ずしも側面でなくてもよく、天面でもよい）に繋がっている。ポート１０９から延設される流路６１３は、洗浄液チャンバ１０５の導入口に繋がっている。また、ポート１０９から延設される別の流路６１２は、廃液チャンバ１０７の上部（天面：必ずしも天面でなくてもよい）に繋がっている。さらに、流路６１５も廃液チャンバ１０７の上部（天面：必ずしも天面でなくてもよい）に繋がっている。

また、図１６に示されるように、バルブ６０１は流路６０７に、バルブ６０２は流路６０８に、バルブ６０３は流路６１５に、バルブ６０４は流路６１１に、バルブ６０５は流路６１２に、バルブ６０６は流路６１３にそれぞれ設けられている。

＜精製プロセス＞
図１７は、実施例４による精製プロセスＩ～Ｖを説明するための図である。精製プロセスのフローチャートは図１５と同様である。

（i）プロセスＩ
プロセスＩでは、サンプル溶解手順２０２における溶解中または溶解が完了した直後の状態を示している。このとき、バルブ６０１、６０２、６０３、６０４、６０５、および６０６は閉じている。

（ii）プロセスＩＩ
プロセスＩＩでは、バルブ６０１および６０５が解放され、印加圧力－６０ｋＰａで２分間、９００μＬ分の溶解産物１１３が溶解チャンバ１０１から膜チャンバ１０８を経由して廃液チャンバ１０７に搬送される。

（iii）プロセスＩＩＩ
プロセスＩＩＩでは、溶解産物１１３がすべて膜チャンバ１０８まで搬送された後、バルブ６０１および６０５が閉じられ、バルブ６０２、６０６、６０４、および６０３が開放され、印加圧力３０ｋＰａで３０秒間、洗浄液１１１が洗浄液チャンバ１０５から膜チャンバ１０８を経由して流路６１１に向けて搬送される。

（iv）プロセスＩＶおよびプロセスＶ
プロセスＩＶでは、洗浄液１１１が流路６１１に侵入したら、バルブ６０４が閉じられ、洗浄液１１１が洗浄液チャンバ１０５から膜チャンバ１０８を経由して廃液チャンバ１０７に搬送される。この時、膜チャンバ１０８の導入口側の空間１０８_１に存在する空気が流路６１１を介して廃液チャンバ１０７に移動し、膜チャンバ１０８の空間１０８_１は洗浄液１１１で充填される。また、膜チャンバ１０８の排出口側の空間１０８_２は溶解産物１１３で充填されている。このように、プロセスＩＶにおいて膜チャンバ１０８内の空気を流路６１１を介して廃液チャンバ１０７に排出することが、溶解産物１１３と洗浄液１１１の間に空気を挟まずに連続的な搬送を実現する上で重要となる。

（v）プロセスＶＩ
プロセスＶＩは、全量あるいは所定量の洗浄液１１１を洗浄液チャンバ１０５から膜チャンバ１０８を経由して廃液チャンバ１０７に搬送した後の状態を示している。

以上のような動作手順を採ることにより、溶解産物１１３と洗浄液１１１の間に空気を挟まずに連続的な溶解産物１１３と洗浄液１１１の搬送を実施することができる。

実施例５は、実施例１の派生形である。実施例５による精製システム３０１’は、実施例１による精製システム３０１（図６参照）にバルブ７０１が追加された構成となっている。

＜精製プロセス＞
図１８は、実施例５による精製プロセスＩ～Ｖを説明するための図である。

（i）プロセスＩ
プロセスＩは、サンプル溶解手順２０２における溶解中または溶解が完了した直後の状態を示している。このとき、バルブ３０２、３０３、３０４、３０５、および７０１は閉じている。

（ii）プロセスＩＩ
プロセスＩＩでは、バルブ３０５、３０４、および７０１が解放され、印加圧力－６０ｋＰａで１分間、９００μＬ分の溶解産物１１３が溶解チャンバ１０１から膜チャンバ１０８を経由して廃液チャンバ１０７に搬送される。

（iii）プロセスＩＩＩ
プロセスＩＩＩでは、搬送した溶解産物１１３に後続する空気７０２が流路３０６および３０８と流路３０７の分岐点（流路の接続点（合流点）３１６）を超える前にバルブ３０４および７０１が閉められ、バルブ３０２および３０３が開放され、印加圧力３０ｋＰａで３０秒間、洗浄液１１１が洗浄液チャンバ１０５から溶解チャンバ１０１に流路３０６を経由して搬送される。この時、流路３０７内の空気が流路３０８または３０６に移動し、流路３０７に洗浄液１１１が充填される。プロセスＩＩＩにおける流路３０７内の空気を排出することが、溶解産物１１３と洗浄液１１１の間に空気を挟まずに連続的な搬送を実現する上で重要となる。

（iv）プロセスＩＶ
プロセスＩＶでは、バルブ３１５および７０１が開放され、６０ｋＰａで３分間、５００μＬ分の洗浄液１１１が洗浄液チャンバ１０５から膜チャンバ１０８を経由して廃液チャンバ１０７に搬送される。

（v）プロセスＶ
プロセスＶは、全量あるいは所定量の洗浄液１１１を洗浄液チャンバ１０５から膜チャンバ１０８を経由して廃液チャンバ１０７に搬送した後の状態を示している。

以上のような動作手順を採ることにより、溶解産物１１３と洗浄液１１１の間に空気を挟まずに連続的な溶解産物１１３と洗浄液１１１の搬送を実施することができる。

実施例６は、実施例２の派生形である。実施例６による精製システム４００’は、実施例２による精製システム４００（図１１参照）にバルブ８０１が追加された構成となっている。

＜精製プロセス＞
図１９は、実施例６による精製プロセスＩ～Ｖを説明するための図である。

（i）プロセスＩ
プロセスＩは、サンプル溶解手順２０２における溶解中または溶解が完了した直後の状態を示している。このとき、バルブ４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６、および８０１は閉じている。

（ii）プロセスＩＩ
プロセスＩＩでは、バルブ４０１、４０３、４０５、および８０１が解放され、印加圧力－６０ｋＰａで２分間、９００μＬ分の溶解産物１１３が溶解チャンバ１０１から膜チャンバ１０８を経由して廃液チャンバ１０７に搬送される。

（iii）プロセスＩＩＩ
プロセスＩＩＩでは、溶解産物１１３がすべて膜チャンバ１０８まで搬送されると、バルブ４０５および８０１が閉められ、バルブ４０２、４０６、およびバルブ４０４が解放され、洗浄液１１１が３０ｋＰａ以下の圧力で３０秒以下の時間、洗浄液チャンバ１０５から廃液チャンバ１０７に向けて押し出される。この時、流路４０９内の空気が流路４１０または廃液チャンバ１０７に移動する。この時、流路４０９内の空気が流路４０８または４１０に移動し、流路４０９に洗浄液１１１が充填される。このように、プロセスＩＩＩにおいて流路４０９内の空気を排出することが、溶解産物１１３と洗浄液１１１の間に空気を挟まずに連続的な搬送を実現する上で重要となる。

（iv）プロセスＩＶ
プロセスＩＶでは、バルブ４０３が閉じられ、バルブ８０１が開放され、５００μＬ分の洗浄液１１１が、６０ｋＰａで３分間、洗浄液チャンバ１０５から膜チャンバ１０８を経由して溶解チャンバ１０１に搬送される。

（v）プロセスＶ
プロセスＶは、全量あるいは所定量の洗浄液１１１を洗浄液チャンバ１０５から膜チャンバ１０８を経由して溶解チャンバ１０１に搬送した後の状態を示している。

以上のような動作手順を採ることにより、溶解産物１１３と洗浄液１１１の間に空気を挟まずに連続的な溶解産物１１３と洗浄液１１１の搬送を実施することができる。

（３）各実施例についての補足説明
（i）実施例１の場合、洗浄液と溶解産物を連続で搬送するには、図６に示すプロセスＩＩＩからプロセスＩＶへの切り替えを正しいタイミングで行う必要がある。溶解産物１１３の搬送が長すぎると流路３０８に空気が入ってしまい、短すぎると溶解産物１１３が溶解チャンバ１０１に多く残り、収率が下がってしまう。このため、再現性の高い搬送を行うか、液面検出センサで搬送時間を定義する必要がある。

しかし、サンプル種が多様な場合、あるいは液の粘度が高い場合、溶解産物１１３の搬送の再現性は低くなる。また、液面検出センサを用いる場合、装置の構成要素が増えるため、コストが高くなる。また、液面検出センサが正しく動作しないリスクも存在する。

一方、実施例２の図１１に示すプロセスＩＩＩからプロセスＩＶへの切り替えと、実施例３の図１４に示すプロセスＩＩからプロセスＩＩＩへの切り替えと、実施例４の図１７に示すプロセスＩＩからプロセスＩＩＩへの切り替えでは、溶解産物１１３の搬送に必要な時間を超過しても、洗浄液１１１と溶解産物１１３を連続で搬送することができる。従って、これらの実施例では、実施例１で使用していた液面検出センサが無くても、収率を保ちつつ、液面検出センサを不要とする構成を実現することができる。

（ii）溶解産物１１３には、サンプルに由来する高分子、粒子や溶解バッファとの混合物に由来する沈殿物等が含まれる。これらが溶解産物１１３の搬送時に精製膜に引っ掛かり、後段で洗浄液１１１および溶出液の搬送の効率低下や乾燥時の流体（空気、窒素、その他の気体）の搬送の効率の低下を招く恐れがある。

この点、実施例３の場合、洗浄液１１１を溶解産物１１３と反対側から流すため、溶解産物搬送時に膜に引っかかった物体を押してスムーズな搬送を実現する効果もある。

（iii）実施例３、実施例４、実施例５（実施例１の派生形）、および実施例６（実施例２の派生形）４の場合、洗浄液１１１の搬送を複数回に分ける必要がない。このため、洗浄液チャンバ１０５を複数回の搬送に対応した構造にする必要がなくなる。例えば、試薬チャンバとして、US2006-134773A1に示されるような、アクチュエーターを用いた試薬搬送パックを用いてもよい。ただし、実施例５（実施例１の派生形）と実施例６（実施例２の派生形）の場合、バルブ７０１あるいはバルブ８０１を設けないと、流体（空気、窒素、その他の気体）が膜チャンバ１０８側に移動する可能性が出てくる。このため、バルブ７０１やバルブ８０１が無くても搬送は可能であるものの、さらなる安定した溶液搬送を実現するにはバルブ７０１あるは８０１を設けることができる。また、実施例３の流路について、実施例１よりも流路が長くなる傾向がある。さらに、実施例４の流路については、実施例１に対して追加の流路を要する。

（４）実施例のまとめ
各実施例では、精製膜を有する流路において、気泡を抜くための専用の構成を流路チップに設置することなく、２種類の溶液を連続で膜の設置された部位に搬送することを可能にし、溶液搬送に必要な圧力を下げることができる。これにより、ラプラス圧が高い気液界面の数を減らす、あるいはなくすことができ、また膜が濡れた状態で搬送しなくてはいけない流体（空気、窒素、その他の気体）の体積を減らす、あるいはなくすことができる。

（i）実施例１（図５および６参照）によれば、溶解チャンバ（第１チャンバ）１０１および洗浄液チャンバ（第２チャンバ）１０５と廃液チャンバ１０７との間に膜チャンバ１０８が配置された精製システム（生体分子分析装置）３０１の流路において、コンピュータ１１５により、溶解チャンバ１０１から廃液チャンバ１０７に繋がる流路３０６から３０９（第１流路）と洗浄液チャンバ（第２チャンバ）１０５から延設される流路３０７（第２流路）との合流点３１６を少なくとも超えるまで洗浄液（第２液）１１１を搬送制御し、流路３０７（第２流路）から流体（空気、窒素、その他の気体）を排出する。次に、コンピュータ１１５により、溶解産物（第１液）１１３を溶解チャンバ（第１チャンバ）１０１から膜チャンバ１０８を経由して廃液チャンバ１０７に搬送制御する。そして、コンピュータ１１５により、洗浄液チャンバ（第２チャンバ）１０５の洗浄液（第２液）１１１を洗浄液チャンバ（第２チャンバ）１０５から膜チャンバ１０８を経由して、廃液チャンバ１０７に搬送制御する。このようにすることにより、溶液搬送中に溶解産物１１３と洗浄液１１１との間に空気が混入することなく、溶解産物１１３と洗浄液１１１とを連続的に廃液チャンバ１０７まで搬送することが可能となる。流体（空気、窒素、その他の気体）を混入させることがないので、溶液搬送中の圧力を下げることができる（図１０参照）ので、流路が多少構造的に弱くても採用することができ、精製システム３０１の製造コストを抑えることができる。

（ii）実施例２（図１１および１２参照）によれば、溶解チャンバ（第１チャンバ）１０１と洗浄液チャンバ（第２チャンバ）１０５との間に膜チャンバ１０８が配置され、膜チャンバ１０８および洗浄液チャンバ１０５が廃液チャンバ１０７に接続された精製システム（生体分子分析装置）４００の流路において、コンピュータ１１５により、溶解チャンバ（第１チャンバ）１０１から廃液チャンバ１０７に繋がる流路４０７から４０８（第１流路）と洗浄液チャンバ（第２チャンバ）１０５から延設される流路４０９（第２流路）との合流点４１４を少なくとも超えるまで洗浄液（第２液）１１１を搬送制御し、流路４０９（第２流路）から流体（空気、窒素、その他の気体）を排出する。次に、コンピュータ１１５により、溶解産物（第１液）１１３を溶解チャンバ（第１チャンバ）１０１から膜チャンバ１０８を経由して廃液チャンバ１０７に搬送制御する。そして、コンピュータ１１５により、洗浄液チャンバ（第２チャンバ）１０５の洗浄液（第２液）１１１を洗浄液チャンバ（第２チャンバ）１０５から膜チャンバ１０８を経由して溶解チャンバ（第１チャンバ）１０１に搬送制御する。このようにすることにより、溶液搬送中に溶解産物１１３と洗浄液１１１との間に流体（空気、窒素、その他の気体）が混入することなく、溶解産物１１３を廃液チャンバ１０７に搬送した後、連続的に洗浄液１１１を溶解チャンバ１０１まで搬送することが可能となる。流体（空気、窒素、その他の気体）を混入させることがないので、溶液搬送中の圧力を下げることができる（実施例１と同様に図１０参照）ので、流路が多少構造的に弱くても採用することができ、精製システム４００の製造コストを抑えることができる。

（iii）実施例３（図１３および図１２参照）によれば、膜チャンバが上流側に溶解チャンバ（第１チャンバ）１０１に繋がる第１導入口と洗浄液チャンバ（第２チャンバ）１０５と繋がる第２導入口と廃液チャンバ１０７に繋がる排出口とを有し、溶解チャンバ（第１チャンバ）１０１から延設された流路５０６（第１流路）が膜チャンバ１０８の第１導入口に繋がり、洗浄液チャンバ（第２チャンバ）１０５から延設された流路５０７（第２流路）が膜チャンバ１０８の第２導入口に繋がり、膜チャンバ１０８の排出口から延設された流路５０８（第３流路）が廃液チャンバ１０７に繋がる、精製システム（生体分子分析装置）５００の流路において、コンピュータ１１５により、溶解産物（第１液）１１３を溶解チャンバ（第１チャンバ）１０１から膜チャンバ１０８を経由して廃液チャンバ１０７に搬送する。次に、コンピュータ１１５により、洗浄液（第２液）を洗浄液チャンバ（第２チャンバ）１０５から膜チャンバ１０８の第２導入口から膜チャンバ１０８の第１および第２導入口と精製膜との間の空間１０８_１に搬送し、当該空間１０８_１を洗浄液（第２液）１１１で充填した状態で洗浄液（第２液）１１１を膜チャンバ１０８の第１導入口から流路５０６（第１流路）側に排出する。そして、コンピュータ１１５により、洗浄液（第２液）１１１が流路５０６（第１流路）側に存在する状態で、洗浄液（第２液）を、洗浄液チャンバ（第２チャンバ）から膜チャンバ１０８を経由して廃液チャンバ１０７に搬送する。このようにすることにより、溶液搬送中に溶解産物１１３と洗浄液１１１との間に流体（空気、窒素、その他の気体）が混入することなく、溶解産物１１３と洗浄液１１１を連続的に廃液チャンバ１０７まで搬送することが可能となる。流体（空気、窒素、その他の気体）を混入させることがないので、溶液搬送中の圧力を下げることができる（実施例１と同様に図１０参照）ので、流路が多少構造的に弱くても採用することができ、精製システム５００の製造コストを抑えることができる。

（iv）実施例４（図１６および図１７参照）によれば、精製膜１０２と、溶解チャンバ（第１チャンバ）１０１と洗浄液チャンバ（第２チャンバ）１０５が流路６０９を介して繋がる導入口と、廃液チャンバ１０７との連絡口と、および排出口を有する膜チャンバ１０８と、溶解チャンバ（第１チャンバ）１０１から延設され、膜チャンバ１０８の導入口に繋がる流路６０７から６０９（第１流路）と、洗浄液チャンバ（第２チャンバ）１０５から流路６０７から６０９（第１流路）との合流点６１４まで延設された流路６０８（第２流路）と、膜チャンバ１０８の導入口と精製膜との間の第１空間１０８_１に設けられた連絡口と廃液チャンバ１０７とを繋ぐ流路６１１（連絡流路）と、膜チャンバ１０８の排出口から延設され、廃液チャンバ１０７に繋がる流路６１０（第３流路）と、を備える精製システム（生体分子分析装置）６００の流路において、コンピュータ１１５により、溶解産物（第１液）１１３を溶解チャンバ（第１チャンバ）１０１から膜チャンバ１０８を経由して廃液チャンバ１０７に搬送する。次に、コンピュータ１１５により、洗浄液（第２液）１１３を洗浄液チャンバ（第２チャンバ）１０５から膜チャンバ１０８の導入口から第１空間１０８_１および流路６１１（連絡流路）に搬送する。そして、コンピュータ１１５により、第１空間１０８_１と流路６１１（連絡流路）を洗浄液（第２液）１１１で充填させた状態で、洗浄液（第２液）１１１を洗浄液チャンバ（第２チャンバ）１０５から膜チャンバ１０８を経由して、廃液チャンバ１０７に搬送する。このようにすることにより、溶液搬送中に溶解産物１１３と洗浄液１１１との間に流体（空気、窒素、その他の気体）が混入することなく、溶解産物１１３と洗浄液１１１を連続的に廃液チャンバ１０７まで搬送することが可能となる。流体（空気、窒素、その他の気体）を混入させることがないので、溶液搬送中の圧力を下げることができる（実施例１と同様に図１０参照）ので、流路が多少構造的に弱くても採用することができ、精製システム６００の製造コストを抑えることができる。

１００ 生体分子分析装置
１０１ 溶解チャンバ
１０２ 精製膜
１０３ 反応チャンバ
１０４ 溶解バッファチャンバ
１０５ 洗浄液チャンバ
１０６ 試薬チャンバ
１０７ 廃液チャンバ
１０８ 膜チャンバ
１０９ ポート
１１４ 流路チップ
１１５ コンピュータ
３０１、３０１’、４００、４００’、５００、６００ 精製システム
３１３、３１４ 液面検出センサ

Claims (28)

1. コンピュータにより生体分子分析装置の流路における液搬送を制御する方法であって、
   前記生体分子分析装置は、第１液を収容する第１チャンバと、第２液を収容する第２チャンバと、精製膜を有する膜チャンバと、廃液チャンバと、を有し、
   前記方法は、
   前記コンピュータにより、前記第１チャンバから前記廃液チャンバに繋がる第１流路と前記第２チャンバから延設される第２流路との合流点を少なくとも超えるまで前記第２液を搬送制御し、前記第２流路から前記第１および第２液とは異なる流体を排出することと、
   前記コンピュータにより、前記第１液を前記第１チャンバから前記膜チャンバを経由して前記廃液チャンバに搬送制御することと、
   前記コンピュータにより、前記第２チャンバの前記第２液を前記第２チャンバから前記膜チャンバに搬送制御することと、
   を含む、方法。
2. 請求項１において、
   前記第１チャンバおよび前記第２チャンバと前記廃液チャンバとの間に前記膜チャンバが配置され、
   前記方法は、さらに、
   前記コンピュータにより、前記膜チャンバまで搬送した前記第２液をさらに前記廃液チャンバに搬送制御することを含む、方法。
3. 請求項１において、
   前記第１チャンバと前記第２チャンバとの間に前記膜チャンバが配置され、
   前記方法は、さらに、
   前記コンピュータにより、前記膜チャンバまで搬送した前記第２液をさらに前記第１チャンバに搬送制御することを含む、方法。
4. 請求項１において、
   前記コンピュータは、入力された、前記第１液および前記第２液の流量の情報に応答して印加圧力およびバルブの開閉を制御し、前記第１液および前記第２液の各搬送を実行する、方法。
5. 請求項４において、
   前記第１チャンバおよび前記第２チャンバと前記廃液チャンバとの間に前記膜チャンバが配置され、
   前記コンピュータは、(i)前記第１流路における前記合流点よりも前記第１チャンバ側に設けられた第１バルブを閉じ、前記第２流路に設けられた第２バルブを開けて送液圧力を印加することにより、前記第２液を、前記合流点を少なくとも超えるまで搬送し、(ii)次に、前記第２バルブを閉じ、前記第１バルブを開けて送液圧力を印加することにより、前記第１液を前記第１チャンバから前記膜チャンバを経由して前記廃液チャンバに搬送し、(iii)さらに、前記第１バルブを閉じ、前記第２バルブを再度開けて送液圧力を印加することにより、前記第２液を前記第２チャンバから前記膜チャンバを経由して前記廃液チャンバに搬送する、方法。
6. 請求項４において、
   前記第１チャンバと前記第２チャンバとの間に前記膜チャンバが配置され、
   前記コンピュータは、(i)前記第１チャンバと前記膜チャンバとの間に設けられた第１バルブを閉じ、前記第２流路に設けられた第２バルブと前記合流点と前記廃液チャンバとの間に設けられた第３バルブを開けて送液圧力を印加することにより、前記第２液を、前記合流点を少なくとも超えるまで搬送し、(ii)次に、前記第２バルブを閉じ、前記第１および第３バルブを開けて送液圧力を印加することにより、前記第１液を前記第１チャンバから前記膜チャンバを経由して前記廃液チャンバに搬送し、(iii)さらに、前記第３バルブを閉じ、前記第１および第２バルブを開けて送液圧力を印加することにより、前記第２液を前記第２チャンバから前記膜チャンバを経由して前記第１チャンバに搬送する、方法。
7. 請求項４において、
   前記第１チャンバおよび前記第２チャンバと前記廃液チャンバとの間に前記膜チャンバが配置され、
   前記コンピュータは、(i)前記合流点と前記第１チャンバとの間に設けられた第１バルブと前記合流点と前記膜チャンバとの間に設けられた第２バルブとを開け、前記第２流路に設けられた第３バルブを閉じて送液圧力を印加することにより、前記第１液を、前記第１チャンバから前記膜チャンバを経由して前記廃液チャンバに搬送して前記第３バルブから前記廃液チャンバの導入口までを前記第１液で充填させ、(ii)次に、前記第２バルブを閉じ、前記第１および第３バルブを開けて送液圧力を印加することにより、前記第２液を少なくとも前記合流点を超えるまで搬送し、(iii)さらに、前記第１および第２バルブを閉じ、前記第３バルブを開けて送液圧力を印加することにより、前記第２液を前記第２チャンバから前記膜チャンバを経由して前記廃液チャンバに搬送する、方法。
8. 請求項４において、
   前記第１チャンバと前記第２チャンバとの間に前記膜チャンバが配置され、
   前記コンピュータは、(i)前記第１チャンバと前記膜チャンバとの間に設けられた第１バルブと、前記膜チャンバと前記合流点との間に設けられた第２バルブと、前記合流点と前記廃液チャンバとの間に設けられた第３バルブとを開け、前記第２流路に設けられた第４バルブを閉じて送液圧力を印加することにより、前記第１液を、前記第１チャンバから前記膜チャンバを経由して前記廃液チャンバに搬送し、(ii)次に、前記第１液を、前記合流点を少なくとも超えるまで搬送し、(iii)次に、前記精製膜と前記膜チャンバの第１液排出口との間の空間と当該第１液排出口と前記第２バルブとの間の流路を前記第１液で充填した状態を維持して前記第２バルブを閉め、前記３バルブおよび第４バルブを開けて送液圧力を印加することにより、前記第２液を前記第２チャンバから前記廃液チャンバに向けて搬送して前記第２流路に含まれている流体であって前記第１液および第２液とは異なる流体を廃液チャンバに排出し、(iv)さらに、前記第３バルブを閉じ、前記第１バルブ、前記第２バルブ、および前記第４バルブを開けて送液圧力を印加することにより、前記第２液を前記第２チャンバから前記膜チャンバを経由して前記第１チャンバに搬送する、方法。
9. 請求項１において、
   前記膜チャンバに接続されている前記第１流路の断面積は、３１４ｍｍ^２以下である、方法。
10. 請求項１において、
    前記精製膜は、０．１μｍ以上の粒子を保持することができる、方法。
11. 請求項１において、
    前記精製膜の組成は、シリカである、方法。
12. 請求項１において、
    前記第１液は、核酸、タンパク質、脂質、または多糖を含む生体ポリマ、あるいはアミノ酸、脂質、糖、または核酸塩基を含む生体モノマ、前記生体ポリマまたは前記生体モノマの誘導体を構造中に含む分子を有する物質からなる群から選択される分子のうち少なくとも１種類以上を含む、方法。
13. 請求項１において、
    前記第２液は、前記第１液よりも蒸発速度が速い、表面張力が低い、あるいは膜に対して接触角が大きい、方法。
14. 請求項１において、
    前記第１液は溶解産物であり、前記第２液は洗浄液であり、前記流体は空気である、方法。
15. 請求項１において、
    前記コンピュータは、前記第１液が前記精製膜を通過した後、前記流体が前記精製膜を通過するのに必要な圧力よりも小さい圧力で、前記第１および第２液の搬送を行う、方法。
16. 請求項４において、
    前記コンピュータは、前記第１液と前記第２液の搬送の切り替えタイミングを、液面検出センサまたは、時間、圧力、あるいはこれらの組み合わせで定義する、方法。
17. 請求項１において、
    前記第２流路の体積は、前記精製膜と前記膜チャンバの導入口との間の第１空間の体積以上である、方法。
18. コンピュータにより生体分子分析装置の流路における液搬送を制御する方法であって、
    前記生体分子分析装置は、第１液を収容する第１チャンバと、第２液を収容する第２チャンバと、精製膜を有する膜チャンバと、廃液チャンバと、を有し、前記膜チャンバは第１導入口および第２導入口と排出口を有し、前記第１チャンバから延設された第１流路が前記膜チャンバの前記第１導入口に繋がり、前記第２チャンバから延設された第２流路が前記膜チャンバの前記第２導入口に繋がり、前記膜チャンバの前記排出口から延設された第３流路が前記廃液チャンバに繋がり、
    前記方法は、
    前記コンピュータにより、前記第１液を前記第１チャンバから前記膜チャンバを経由して前記廃液チャンバに搬送することと、
    前記コンピュータにより、前記第２液を前記第２チャンバから前記膜チャンバの前記第２導入口から前記膜チャンバの前記第１および第２導入口と前記精製膜との間の第１空間に搬送し、当該第１空間を前記第２液で充填した状態で前記第２液を前記膜チャンバの前記第１導入口から前記第１流路側に排出することと、
    前記コンピュータにより、前記第２液が前記第１流路側に存在する状態で、前記第２液を、前記第２チャンバから前記膜チャンバを経由して前記廃液チャンバに搬送することと、
    を含む、方法。
19. 請求項１８において、
    前記コンピュータは、入力された、前記第１液および前記第２液の流量の情報に応答して印加圧力およびバルブの開閉を制御し、前記第１液および前記第２液の各搬送を実行する、方法。
20. 請求項１９において、
    前記コンピュータは、(i)前記第１流路に設けられた第１バルブを開け、前記第２流路に設けられた第２バルブを閉じて送液圧力を印加することにより、前記第１液を前記第１チャンバから前記膜チャンバを経由して前記廃液チャンバに搬送し、(ii)次に、前記膜チャンバの前記精製膜と前記排出口との間の第２空間を前記第１液で充填させた状態で、前記第１および第２バルブを開けて送液圧力を印加することにより、前記膜チャンバの前記第１空間を前記第２液で充填しながら、前記第２液を前記第１導入口から前記第１流路側に排出し、(iii)さらに、前記第１バルブを閉じて送液圧力を印加することにより、前記第２液が前記第１流路側に存在する状態で、前記第２液を前記第２チャンバから前記膜チャンバを経由して前記廃液チャンバに搬送する、方法。
21. コンピュータにより生体分子分析装置の流路における液搬送を制御する方法であって、
    前記生体分子分析装置は、第１液を収容する第１チャンバと、第２液を収容する第２チャンバと、精製膜を有する膜チャンバと、廃液チャンバと、を有し、前記第１チャンバから延設された第１流路が前記膜チャンバの導入口に繋がり、前記第２チャンバから延設された第２流路が前記第１流路と合流点で合流し、さらに、前記膜チャンバの前記導入口と前記精製膜との間の第１空間と前記廃液チャンバとを繋ぐ連絡流路が設けられており、
    前記方法は、
    前記コンピュータにより、前記第１液を前記第１チャンバから前記膜チャンバを経由して前記廃液チャンバに搬送することと、
    前記コンピュータにより、前記第２液を前記第２チャンバから前記膜チャンバの前記導入口から前記第１空間および前記連絡流路に搬送することと、
    前記コンピュータにより、前記第１空間と前記連絡流路を前記第２液で充填させた状態で、前記第２液を前記第２チャンバから前記膜チャンバを経由して、前記廃液チャンバに搬送することと、
    を含む、方法。
22. 請求項２１において、
    前記コンピュータは、入力された、前記第１液および前記第２液の流量の情報に応答して印加圧力およびバルブの開閉を制御し、前記第１液および前記第２液の各搬送を実行する、方法。
23. 請求項２２において、
    前記コンピュータは、(i)前記第１流路に設けられた第１バルブを開け、前記第２流路に設けられた第２バルブを閉じて送液圧力を印加することにより、前記第１液を前記第１チャンバから前記膜チャンバを経由して前記廃液チャンバに搬送し、(ii)次に、前記精製膜と前記膜チャンバの排出口との間の第２空間を前記第１液で充填させた状態で、前記第１バルブを閉め、前記第２流路に設けられた第２バルブと前記連絡流路に設けられた第３バルブを開けて送液圧力を印加することにより、前記膜チャンバの前記第１空間と前記連絡流路を前記第２液で充填し、（iii）さらに、前記第３バルブを閉めて送液圧力を印加することにより、前記第２液が前記連絡流路に存在する状態を維持しながら、前記第２液を前記第２チャンバから前記膜チャンバを経由して前記廃液チャンバに搬送する、方法。
24. 流路を有する生体分子分析装置と、
    前記流路における液搬送を制御するコンピュータと、を備え、
    前記生体分子分析装置は、
    第１液を収容する第１チャンバと、
    第２液を収容する第２チャンバと、
    廃液チャンバと、
    精製膜を有し、前記第１チャンバおよび前記第２チャンバと前記廃液チャンバとの間に配置された膜チャンバと、
    を備え、
    前記コンピュータは、
    前記第１チャンバから前記廃液チャンバに繋がる第１流路と前記第２チャンバから延設される第２流路との合流点を少なくとも超えるまで前記第２液を搬送制御し、前記第２流路から前記第１および第２液とは異なる流体を排出する処理と、
    前記第１液を前記第１チャンバから前記膜チャンバを経由して前記廃液チャンバに搬送制御する処理と、
    前記第２チャンバの前記第２液を前記第２チャンバから前記膜チャンバを経由して前記廃液チャンバに搬送制御する処理と、
    を実行する、生体分子精製システム。
25. 流路を有する生体分子分析装置と、
    前記流路における液搬送を制御するコンピュータと、を備え、
    前記生体分子分析装置は、
    第１液を収容する第１チャンバと、
    第２液を収容する第２チャンバと、
    精製膜を有し、前記第１チャンバと前記第２チャンバとの間に配置された膜チャンバと、
    廃液チャンバと、を備え
    前記コンピュータは、
    前記第１チャンバから前記廃液チャンバに繋がる第１流路と前記第２チャンバから延設される第２流路との合流点を少なくとも超えるまで前記第２液を搬送制御し、前記第２流路から前記第１および第２液とは異なる流体を排出する処理と、
    前記第１液を前記第１チャンバから前記膜チャンバを経由して前記廃液チャンバに搬送制御する処理と、
    前記第２チャンバの前記第２液を前記第２チャンバから前記膜チャンバを経由して前記第１チャンバに搬送制御する処理と、
    を実行する、生体分子精製システム。
26. 流路を有する生体分子分析装置と、
    前記流路における液搬送を制御するコンピュータと、を備え、
    前記生体分子分析装置は、
    第１液を収容する第１チャンバと、
    第２液を収容する第２チャンバと、
    精製膜、第１導入口、第２導入口、および排出口を有する膜チャンバと、
    廃液チャンバと、
    前記第１チャンバから延設され、前記膜チャンバの前記第１導入口に繋がる第１流路と、
    前記第２チャンバから延設され、前記膜チャンバの前記第２導入口に繋がる第２流路と、
    前記膜チャンバの前記排出口から延設され、前記廃液チャンバに繋がる第３流路と、を備え、
    前記コンピュータは、
    前記第１液を前記第１チャンバから前記膜チャンバを経由して前記廃液チャンバに搬送する処理と、
    前記第２液を前記第２チャンバから前記膜チャンバの前記第２導入口から前記膜チャンバの前記第１および第２導入口と前記精製膜との間の第１空間に搬送し、当該第１空間を前記第２液で充填した状態で前記第２液を前記膜チャンバの前記第１導入口から前記第１流路側に排出する処理と、
    前記第２液が前記第１流路側に存在する状態で、前記第２液を、前記第２チャンバから前記膜チャンバを経由して前記廃液チャンバに搬送する処理と、
    を実行する、生体分子精製システム。
27. 流路を有する生体分子分析装置と、
    前記流路における液搬送を制御するコンピュータと、を備え、
    前記生体分子分析装置は、
    第１液を収容する第１チャンバと、
    第２液を収容する第２チャンバと、
    廃液チャンバと、
    精製膜、導入口、前記廃液チャンバとの連絡口、および排出口を有する膜チャンバと、
    前記第１チャンバから延設され、前記膜チャンバの前記導入口に繋がる第１流路と、
    前記第２チャンバから前記第１流路と合流点まで延設された第２流路と、
    前記膜チャンバの前記導入口と前記精製膜との間の第１空間に設けられた前記連絡口と前記廃液チャンバとを繋ぐ連絡流路と、
    前記膜チャンバの前記排出口から延設され、前記廃液チャンバに繋がる第３流路と、
    を備える生体分子精製システム。
28. 請求項２７において、
    前記コンピュータは、
    前記第１液を前記第１チャンバから前記膜チャンバを経由して前記廃液チャンバに搬送する処理と、
    前記第２液を前記第２チャンバから前記膜チャンバの前記導入口から前記第１空間および前記連絡流路に搬送する処理と、
    前記第１空間と前記連絡流路を前記第２液で充填させた状態で、前記第２液を前記第２チャンバから前記膜チャンバを経由して、前記廃液チャンバに搬送する処理と、
    を実行する、生体分子精製システム。