(57)【要約】【課題】微細なストライプ状の転写電極を安定的かつ再現性よくスイッチングすることができる電気泳動兼転写装置を提供する。【解決手段】電気泳動兼転写装置１０の備える一対のストライプ電極９は、複数の導電体１１、および導電体１１間に配置されるダイオード１２をそれぞれ備えている。隣り合う導電体１１同士はダイオード１２を介して電気的に接続されており、両端に配置された導電体１１は引き出し線１３によって電源１４に接続されている。電気泳動時にはダイオード１２に対して逆方向バイアスが印加されて、複数の導電体１１同士は絶縁状態となる。転写時にはダイオード１２に対して順方向バイアスが印加されて、複数の導電体１１には電流が流れ、一対のストライプ電極９間には電圧が印加される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１媒体中に導入された被分離物質を分離方向に分離した後に、第１媒体から当該第１媒体に重ねられた第２媒体へ上記被分離物質を転写する電気泳動兼転写装置であって、
第１媒体に対して上記分離方向に電圧を印加する分離電圧印加手段と、
第１媒体に対して当該第１媒体から第２媒体に向かう方向に電圧を印加する転写電圧印加手段とを備えており、
上記転写電圧印加手段は、第１媒体および第２媒体を挟む一対の転写電極を備えており、
上記転写電極は、上記分離方向に沿って並べられた複数の電極領域と、当該複数の電極領域間を接続する整流素子とを備えており、
上記転写電圧印加手段は、上記整流素子に印加されるバイアスの正負を切り替えるスイッチング機構をさらに備えていることを特徴とする電気泳動兼転写装置。
【請求項２】
上記電極領域の形状は線状であり、上記電極領域は、上記分離方向に直交して互いに平行に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電気泳動兼転写装置。
【請求項３】
上記整流素子は、上記線状の電極領域のいずれか一方の端部に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の電気泳動兼転写装置。
【請求項４】
上記整流素子は、上記線状の電極領域の中央部に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の電気泳動兼転写装置。
【請求項５】
上記整流素子は、上記線状の電極領域の両端部にそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項２に記載の電気泳動兼転写装置。
【請求項６】
上記整流素子は、Ｐ／Ｎ接合ダイオードであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電気泳動兼転写装置。
【請求項７】
上記整流素子がシリコン、ゲルマン、ガリウム砒素、ガリウム砒素リン、窒化ガリウム、および炭化珪素からなる群より選ばれた少なくとも１種の半導体材料を含んでなることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の電気泳動兼転写装置。
【請求項８】
第１媒体および第２媒体を挟む一対の基板をさらに備えており、
上記転写電極の一方は、上記基板の一方における第１媒体との接触面に形成されており、
上記転写電極の他の一方は、上記基板の他の一方における第２媒体との接触面に形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の電気泳動兼転写装置。
【請求項９】
上記整流素子は、上記基板と上記電極領域との間に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の電気泳動兼転写装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の電気泳動兼転写装置が備える、電気泳動兼転写装置の構成器具であって、上記基板および上記転写電圧印加手段を備えていることを特徴とする電気泳動兼転写装置の構成器具。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の電気泳動兼転写装置において、
上記整流素子に逆方向バイアスを印加するとともに、上記分離電圧印加手段により、上記第１媒体に対して電圧を印加する分離工程と、
上記分離工程に続いて、上記整流素子に対して順方向バイアスを印加するとともに、上記転写電圧印加手段により、第１媒体に対して電圧を印加する転写工程とを、包含することを特徴とする電気泳動および転写方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気泳動機能および転写機能の両者の機能を兼ね備える電気泳動兼転写装置、電気泳動兼電気泳動チップ、ならびに電気泳動および転写方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロテオーム解析では、一次電気泳動、二次電気泳動、および転写膜に対する被分離物質（サンプル）の転写が連続して行われており、これら手順を簡略化する技術が既に知られている。
【０００３】
特許文献１には、一次電気泳動および二次電気泳動を連続処理可能な電気泳動装置が開示されている。また、特許文献２には、電気泳動および転写を連続処理可能な電気泳動兼転写装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−６４８４８号公報
【特許文献２】特開２００６−７１４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献２に記載の電気泳動兼転写装置のように、単に電気泳動の経路上に転写電極が設けられた構成の装置では、電気泳動の際、電圧を印加することができない。具体的には、特許文献２に記載の転写電極は平板状であり、このような転写電極が設けられた電気泳動装置では、泳動用ゲル内の電位が一様になってしまうため、サンプルが移動できない。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、実用的かつ操作が簡便な電気泳動兼転写装置、電気泳動兼電気泳動チップ、ならびに電気泳動および転写方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、鋭意検討の結果、電気泳動の経路上に転写用電極を設けた場合でも、転写用電極として互いに絶縁され、かつ、電気泳動方向に沿って並べられた複数の電極領域を有した電極を用いることによって、電気泳動を容易に行い得ることを見出し、発明を完成させた。
【０００７】
すなわち、本発明に係る電気泳動兼転写装置は、第１媒体中に導入された被分離物質を分離方向に分離した後に、第１媒体から当該第１媒体に重ねられた第２媒体へ上記被分離物質を転写する電気泳動兼転写装置であって、第１媒体に対して上記分離方向に電圧を印加する分離電圧印加手段と、第１媒体に対して当該第１媒体から第２媒体に向かう方向に電圧を印加する転写電圧印加手段とを備えており、上記転写電圧印加手段は、第１媒体および第２媒体を挟む一対の転写電極を備えており、上記転写電極は、上記分離方向に沿って並べられた複数の電極領域と、当該複数の電極領域間を接続する整流素子とを備えており、上記転写電圧印加手段は、上記整流素子に印加されるバイアスの正負を切り替えるスイッチング機構をさらに備えていることを特徴としている。
【０００８】
上記構成では、転写電圧印加手段の備える転写電極が、分離方向に沿って並べられた複数の電極領域と、当該複数の電極領域間を接続する整流素子とを備えている。整流素子に逆方向のバイアスを印加すると、整流素子には電流が流れず、各電極領域は絶縁される。このため、被分離物質の分離時、整流素子に逆方向のバイアスを印加していれば、電極領域が分離電圧印加手段による電圧に影響を及ぼすことを防止できる。よって、転写電極が存在しても被分離物質の分離を好適に行うことができる。
【０００９】
また、整流素子に正方向のバイアスを印加すると、整流素子に電流が流れて、各電極領域は電気的に接続される。よって、被分離物質の分離終了後、整流素子に正方向のバイアスを印加して転写電極間に電圧を印加すれば、分離された被分離物質を第２媒体へと転写することができる。
【００１０】
したがって、上記の構成によれば、実用的かつ簡便に電気泳動および転写を行うことができる。例えば、生体高分子の分析において、上記電気泳動兼転写装置を用いれば、電気泳動法およびブロッティング法の両方を簡便に行うことができ、非常に有用である。また、電極領域同士の電気的な接続に整流素子を用いているため、微細な線幅の電極領域に対しても、再現性よく電気的な接続を行うことができる。
【００１１】
本発明に係る電気泳動兼転写装置において、上記電極領域の形状は線状であり、上記電極領域は、上記分離方向に直交して互いに平行に配置されていることが好ましい。
【００１２】
上記構成によれば、電極領域によって、ゲルに対する目的範囲の平面を容易に充填することができる。このため、第１媒体中の被分離物質を第２媒体へと効率よく転写することができる。
【００１３】
また、電極領域は、分離方向に直行して互いに平行に配置されているため、分離電圧印加手段による電圧にほぼ影響を及ぼすことがない。よって、転写電極が存在しても被分離物質の分離をより好適に行うことができる。
【００１４】
本発明に係る電気泳動兼転写装置において、上記整流素子は、上記線状の電極領域のいずれか一方の端部に接続されていてもよい。
【００１５】
また、本発明に係る電気泳動兼転写装置において、上記整流素子は、上記線状の電極領域の中央部に接続されていてもよい。
【００１６】
上記構成によれば、電極領域を構成する材料の抵抗が高かったとしても、当該電極領域に対して均一に電圧印加することができる。
【００１７】
また、本発明に係る電気泳動兼転写装置において、上記整流素子は、上記線状の電極領域の両端部にそれぞれ接続されていてもよい。
【００１８】
上記構成によれば、線状の電極領域が長く構成されている場合であっても、電極領域に対して均一に電圧印加することができる。よって、第１媒体および第２媒体が大面積である場合にも好適に対応することができる。
【００１９】
本発明に係る電気泳動兼転写装置において、上記整流素子は、Ｐ／Ｎ接合ダイオードであることが好ましい。
【００２０】
上記構成によれば、整流素子の整流作用を簡便な構造によって実現することができる。
【００２１】
さらに、本発明に係る電気泳動兼転写装置において、上記整流素子がシリコン、ゲルマン、ガリウム砒素、ガリウム砒素リン、窒化ガリウム、および炭化珪素からなる群より選ばれた少なくとも１種の半導体材料を含んでなることが好ましい。
【００２２】
上記構成によれば、整流素子を従来の半導体技術を用いて簡便に形成することができる。
【００２３】
また、本発明に係る電気泳動兼転写装置は、第１媒体および第２媒体を挟む一対の基板をさらに備えており、上記転写電極の一方は、上記基板の一方における第１媒体との接触面に形成されており、上記転写電極の他の一方は、上記基板の他の一方における第２媒体との接触面に形成されていることが好ましい。
【００２４】
上記構成によれば、転写電極を、従来の半導体技術を用いて簡便に形成することができる。
【００２５】
本発明に係る電気泳動兼転写装置において、上記整流素子は、上記基板と上記電極領域との間に配置されることが好ましい。
【００２６】
上記構成によれば、電気泳動および転写に伴う電界ダメージ、ならびに、種々の緩衝液からの化学的ダメージから、整流素子を保護することができる。また、ゲルを支持する基板の平面が平坦化されるため、凹凸によって電気泳動および転写に対して悪影響を与えることがない。
【００２７】
本発明に係る電気泳動兼転写装置の構成器具は、電気泳動兼転写装置が備える、電気泳動兼転写装置の構成器具であって、上記基板および上記転写電圧印加手段を備えていることを特徴としている。
【００２８】
上記構成によれば、本発明に係る構成器具を脱着可能な部品として電気泳動兼転写装置に設けることができる。本発明に係る構成器具を設けた電気泳動兼転写装置は、本発明に係る電気泳動兼転写装置と同様の効果を奏することができる。
【００２９】
本発明に係る電気泳動および転写方法は、上述の電気泳動兼転写装において、上記整流素子に逆方向バイアスを印加するとともに、上記分離電圧印加手段により、上記第１媒体に対して電圧を印加する分離工程と、上記分離工程に続いて、上記整流素子に対して順方向バイアスを印加するとともに、上記転写電圧印加手段により、上記第１媒体に対して電圧を印加する転写工程とを、包含することを特徴としている。
【００３０】
上記分離工程では、整流素子に逆方向のバイアスを印加すると、整流素子には電流が流れず、各電極領域は絶縁される。よって、分離電圧印加手段による電圧に対する電極領域の影響が抑制され、被分離物質の分離を好適に行うことができる。
【００３１】
上記転写工程では、整流素子に正方向のバイアスを印加すると、整流素子に電流が流れて、各電極領域は電気的に接続される。よって、転写電極による電圧が印加され、分離された被分離物質を第２媒体へと転写することができる。
【００３２】
また、転写電極による電圧のオンオフが整流素子よって行われるため、上記分離工程と上記転写工程との切り替えを素早く確実に行うことができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明に係る電気泳動装置によれば、転写電極が、分離方向に沿って並べられた複数の電極領域と、当該複数の電極領域間を接続する整流素子とを備えているので、複数の電極領域の電気的な接続および非接続が再現性よく行われ、電気泳動および転写を安定的かつ簡便に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明の一実施形態について図１から図８に基づいて説明すると以下の通りである。
【００３５】
なお、本実施形態では、電気泳動兼転写装置１０が、二次元電気泳動兼転写装置１００に組み込まれているものとして説明するが、本発明はこれに限られず、単体で利用されるものであってもよい。
【００３６】
（二次元電気泳動兼転写装置１００）
まず、二次元電気泳動兼転写装置１００の概略構成について、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態に係る二次元電気泳動兼転写装置１００を示す模式図である。
【００３７】
図２に示すように、二次元電気泳動兼転写装置１００は、等電点によりサンプルを分離する一次元目電気泳動領域１０１と、分子量により被分離物質を分離する二次元目電気泳動領域１０２（電気泳動兼転写装置１０）と、抗原抗体反応の高い特異性でサンプルを検出する免疫反応領域１０３とから構成されている。
【００３８】
なお、本実施形態におけるサンプル（被分離物質）はタンパク質抽出物であるが、本発明はこれに限定されず、電気泳動によって分析すべき物質であればよい。具体的には、生物材料（例えば、生物個体、体液、細胞株、組織培養物、または組織断片）からの調製物を好適に用いることができ、ポリペプチドまたはポリヌクレオチドをより好適に用いることができる。
【００３９】
一次元目電気泳動領域１０１には、サンプル導入および膨潤槽１０６、等電点電気泳動槽１０７、およびＳＤＳ平衡化槽１０８が設けられている。サンプル導入および膨潤槽１０６では、支持体１０４の先端に支持された固定化ｐＨ勾配（Immobilized pH Gradient、IPG）ゲル１０５に対してサンプルが導入される。
【００４０】
等電点電気泳動槽１０７では等電点電気泳動が行われ、固定化ｐＨ勾配ゲル１０５中のサンプルは、タンパク質の等電点の違いによって分離（Isoelectric Focusing、IEF）される。また、ＳＤＳ平衡化槽１０８では、分離された固定化ｐＨ勾配ゲル１０５中のサンプルにＳＤＳが導入される。
【００４１】
ＳＤＳ平衡化槽１０８における処理が終わった後、固定化ｐＨ勾配ゲル１０５は、電気泳動兼転写装置１０に運ばれ、ゲル（ＳＤＳ−ＰＡＧＥ用ゲル）６のサンプル導入領域に配置される。電気泳動兼転写装置１０では、後述にて詳細に説明するが、ＳＤＳ−ＰＡＧＥ電気泳動および転写が行われる。
【００４２】
電気泳動兼転写装置１０における処理が終わった後、ゲル６から転写された転写膜７は、免疫反応領域１０３の反応槽１０９に運ばれ、好適なサンプル解析(抗原抗体反応等）が行われる。
【００４３】
（電気泳動兼転写装置１０）
次に、電気泳動兼転写装置１０について、図２を参照して以下に説明する。
【００４４】
図２に示すように、電気泳動兼転写装置１０は、緩衝液槽２および３、ならびに分離電極４および５、ならびに一対の基板８（構成器具１）を備えている。緩衝液槽２および３は緩衝液を充填するために用いられる。緩衝液としては、一般に電気泳動に用いられる組成の緩衝液を用いればよい。緩衝液槽２内には分離電極４が設けられており、また、緩衝液槽３内には分離電極５が設けられている。電気泳動は、これら分離電極４および５によって行われる。
【００４５】
緩衝液槽２および３に挟まれた領域上には、一対の基板８が設けられている。基板８上には、ストライプ電極（転写電極）９が形成されている。ここで、ストライプ電極９を形成された基板８の各々は、構成器具１として電気泳動兼転写装置１０に対して脱着可能であるように構成されている。一対の構成器具１は、ストライプ電極９が対向するように配置される。対向するストライプ電極９の間には、ゲル（第１媒体）６および転写膜（第２媒体）７が挟まれる。
【００４６】
なお、図２において、下側のストライプ電極９を陰極とし、上側のストライプ電極９を陽極とするとき、ゲル６は下側のストライプ電極９上に、転写膜７は上側のストライプ電極９に接するように配置される。
【００４７】
本実施形態におけるゲル６としては、タンパク質の分離に好適なポリアクリルアミドゲルであることが好ましいが、本発明はこれに限られず、アガロースゲルなど一般に電気泳動に用いられるゲルであればよい。転写膜７としては、上記サンプルを固定し得る物質からなるものであればよく、形状も特に限られないが、薄膜状のものが好ましい。具体的には、周知のウェスタンブロッティング法等の生体高分子解析技術に用いられる、ニトロセルロースメンブレン、ＰＶＤＦメンブレン、またはナイロンメンブレン等を用いることが好ましい。
【００４８】
〔本発明の前提となる構成例〕
ここで、本発明の前提となる電気泳動兼電気泳動装置の構成器具の構成例について、図１０を参照して以下に説明する。図１０は、構成例に係る構成器具２００を示す斜視図である。
【００４９】
図１０示すように、構成器具２００は、ストライプ電極２０２を形成された基板２０１から構成されている。ストライプ電極２０２は、線状の導電体２０３を複数有している。導電体２０３は、互いに絶縁されており、引き出し配線等を有さない。また、各導電体２０３は、電気泳動用の分離電極４および５による電圧の印加方向に直行する線状の形状をしており、上記印加方向に沿って並べられている。したがって、電気泳動時、各導電体２０３が分離電極４および５による電圧の印加方向の電位を一様にすることがないため、ゲル６内のサンプルは移動し得る。
【００５０】
また、構成器具２００では、導電体２０３との電気的な接続および非接続、すなわちストライプ電極２０２のスイッチングは、何らかの結線具によって行われる。このような結線具は、導電体２０３と接触／非接触することによって、ストライプ電極２０２のスイッチングを行う。
【００５１】
構成器具２００は、結線具と導電体２０３とが接触するための領域である結線部２０４を有している。転写時、結線部２０４には、＋または−の電位を有する電圧供給手段に接続された結線具が、全ての導電体２０３にまたがるように配置される。結線具が各導電体２０３と接触することによって、ストライプ電極２０２には電位が与えられる。このとき、一対のストライプ電極２０２の間にゲル６および転写膜７を配置し、一方のストライプ電極２０２に−の電位が、他の一方のストライプ電極２０２に＋の電位が与えられることによって、転写が可能となる。
【００５２】
しかしながら、構成器具２００は結線具を配置する結線部を必要とするため、ゲル６が配置される電気泳動領域が減少してしまう。電気泳動の分解能を向上させるためにはゲル６の面積を広くすることが好ましいため、電気泳動領域が減少した構成器具２００では、高い分解能を必要とする分析を行うことが難しくなる可能性がある。また、構成器具２００ではスイッチングが機械的な手段により行われるため、結線具周辺の構造が複雑化してしまい、再現性よくスイッチングすることが困難であるという問題がある。
【００５３】
そこで、以下に記載する構成器具１では、導電体同士の電気的な接続を再現性よく行うことによって、ストライプ電極のスイッチングを安定化することを目的としている。
【００５４】
〔本発明に係る実施形態〕
本発明に係る構成器具１の構成について図１を参照して説明する。図１は、構成器具１およびゲル６を示す斜視図である。
【００５５】
図１に示すように、ストライプ電極９は、平行に複数並べられた線状の導電体１１、および導電体１１の各々の間に配置されたダイオード（整流素子）１２を備えている。導電体１１の線状に伸びる方向は、電気泳動兼転写装置１０における分離電極４および５間の泳動方向と直交する方向である。導電体１１の材料は、導電性を有する材料であればよく、緩衝液に接触させても劣化しない素材であることが好ましい。導電体１１の各々の幅、長さ、厚さ、および導電体同士の間隔は特に限定されず、基板８のサイズに依存して決定すればよい。
【００５６】
ダイオード１２は、整流作用（電流を一定方向にしか流さない作用）を有する。ダイオード１２は、その両側にある導電体１１と電気的に接続されており、各導電体１１はダイオード１２を介して一列に接続されている。列の両端にある導電体１１は、引き出し配線１３を介して、電源（スイッチング機構）１４に接続されている。電源１４は、後述するように、電位差を与える方向を切り替えることができる。このような電源１４は、例えば、一般的なスイッチ等を用いて構成することができる。また、スイッチング機構については、シリコン半導体プロセスで製造した半導体回路によって構成してもよい。スイッチング機構を半導体回路として製造する場合、ダイオード１２と同時に基板８に形成することができる。
【００５７】
ストライプ電極９は、パターニングによって基板８上に形成することができる。具体的には、ガラス基板またはアクリル板等からなる基板８上に、白金、金、銅、亜鉛、タングステン、またはモリブデンなどの金属薄膜を堆積し、所望のストライプ状にパターニングすることによって、ストライプ電極９の導電体１１が形成される。パターニングは、従来の半導体技術を用いて容易に実施することができる。例えば、金属マスク等による堆積、フォトリソグラフィーとエッチング、またはレーザーカッター等による切削等を用いることができる。このとき、導電体１１の幅および長さは、基板８のサイズに依存して決定される。パターニングされた導電体１１同士の間にはダイオード１２が設けられる。
【００５８】
ダイオード１２としては、ＰＮ接合ダイオード、ショットキーバリアダイオード、定電圧ダイオード、定電流ダイオード、トンネルダイオード、トリガ・ダイオード、可変容量ダイオード、またはＰＩＮダイオード（p-intrinsic-n Diode）等を用いることができる。特に、半導体のＰＮ接合の整流作用を有するＰＮ接合ダイオードは、簡便な構造であり、製造コストが低く、かつ、微細加工が可能であるため、本発明において最も好適なダイオードである。本実施形態では、ダイオード１２はＰＮ接合ダイオードであるとする。
【００５９】
なお、ＰＮ接合ダイオードは、Ｎ型半導体とＰ型半導体とが接合した構造を有しており、この接合部には、互いの電子と正孔との打ち消しあいによる、キャリアの不足した空乏層が形成される。空乏層の両端では電位差（拡散電位）が生じ、空乏層の内部では電位差につり合うようにキャリアが再結合しようとするため、この状態において、両端の電圧はゼロである。
【００６０】
次に、導電体１１とダイオード１２との関係について、図３（ａ）（ｂ）を参照して説明する。図３（ａ）は、ストライプ電極９がオンの状態を示す回路図であり、図３（ｂ）は、ストライプ電極９がオフの状態を示す回路図である。なお、ストライプ電極９がオンの状態とは、ストライプ電極９を用いてゲル６に電圧を印加可能な状態を指し、ストライプ電極９がオフの状態とは、ストライプ電極９の導電体１１間が互いに絶縁されている状態を指す。
【００６１】
図３（ａ）に示されるストライプ電極９には、順方向バイアスがかけられている。このとき、電源１４は、ダイオード１２のアノード側に正電圧、カソード側に負電圧を印加している。この場合、Ｎ型半導体には電子、Ｐ型半導体には正孔が注入されるため、多数キャリアが過剰となる。このため、空乏層は縮小および消滅し、キャリアは接合部付近で次々に結びついて再結合する。したがって、電子がカソード側からアノード側に流れる。すなわち、電流がアノード側からカソード側に流れ、図３（ａ）に示すようにストライプ電極９はオンになる。このとき、図４に示すように、ストライプ電極９間に電圧が印加されることによって、電気泳動兼転写装置１０では、ゲル６からサンプルが転写膜７に転写される。図４は、一対の構成器具１におけるストライプ電極９を示す回路図である。
【００６２】
図３（ｂ）に示されるストライプ電極９には、逆方向バイアスがかけられている。このとき、電源１４は、ダイオード１２のアノード側に負電圧を印加している。このとき、Ｎ型領域には正孔、Ｐ型領域には電子が注入されるため、それぞれの領域において多数キャリアが不足する。よって、接合部付近の空乏層は大きくなるのに伴い内部電界は強くなるため、拡散電位が大きくなる。拡散電位は外部から印加された電圧を打ち消すように働く。したがって、電流が流れにくくなり、ストライプ電極９はオフになる。
【００６３】
以上のように、構成器具１では、機械的な接続具を用いず、ダイオード１２の整流作用によって、ストライプ電極９のスイッチングが電子回路的に制御される。ダイオード１２が図３（ｂ）に示す状態になることによって、ストライプ電極９の導電体１１は互いに絶縁され、電気泳動兼転写装置１０では、電気泳動用の分離電極４および５の電界によって、ゲル６中でサンプルが電気泳動される。
【００６４】
次に、電気泳動兼転写装置１０の動作について図１を参照して以下に説明する。なお、以下の動作は、二次元電気泳動兼転写装置１００におけるＳＤＳ平衡化槽１０８による処理まで終わった後に行われるものであり、ゲル６のサンプル導入領域にはサンプル分離後の固定化ｐＨ勾配ゲル１０５が配置されているものとする。
【００６５】
まず、電気泳動兼転写装置１０は電気泳動動作を行う。具体的には、ダイオード１２に対して逆方向バイアス（図３（ｂ）参照）を印加し、ストライプ電極９をフローティング状態（他の導電体等に電機的に接続されていない状態）にする。一方、分離電極４および５には、所望の電圧（定電圧電気泳動）、または、所望の電流（定電流電気泳動）を印加する。固定化ｐＨ勾配ゲル１０５が配置された側の分離電極４はマイナス（−）の電位に、もう一方の側の分離電極５はプラス（＋）の電位にする。ＳＤＳで平衡化されたサンプルは、ゲル６中をマイナスからプラス方向に向けて移動する。このとき、ストライプ電極９はサンプルの移動を妨げない。
【００６６】
次に、電気泳動兼転写装置１０は転写動作を行う。転写動作時は、電気泳動動作の時とは逆に、分離電極４および５をオフにする。一方、ダイオード１２に対して順方向バイアス（図３（ａ）参照）を印加する。一方のストライプ電極９（ゲル６が配置された側）は−の電位に、他の一方のストライプ電極９（転写膜７が配置された側）は＋の電位にする（図４参照）。ゲル６内のサンプルは、陰極のストライプ電極９から陽極のストライプ電極９へ向かう方向に移動する。すなわち、ゲル６中のサンプルはゲル６から転写膜７へ向かう方向に移動するため、サンプルは転写膜７に転写される。
【００６７】
なお、電気泳動動作と転写動作との間における分離電極４および５の電位の切り替えには、周知慣用の技術を用いればよい。また、電気泳動時および転写時に印加される電圧には、一般的な電気泳動装置または転写装置において用いられる電圧を用いればよく、電圧を印加する手段も、上述した部分以外は周知慣用の技術を用いればよい。
【００６８】
最後に、サンプルが転写された転写膜７を、二次元電気泳動兼転写装置１００の反応槽１０９に移動する。これによって、好適なサンプル解析（抗原抗体反応等）を実施することができる。
【００６９】
導電体１１に対するダイオード１２の配置としては、種々のものを好適に用いることができる。ダイオード１２の配置について、図５〜図７を参照して以下に説明する。図５〜図７は、ストライプ電極９を示す回路図である。
【００７０】
図５に示すように、ダイオード１２は、導電体１１の一方の端部に設けられてもよい。
【００７１】
また、図６に示すように、ダイオード１２は導電体１１の中央部に設けられてもよい。この配置は、導電体１１に対して均一に電圧印加を行うことができるため、導電体１１が高抵抗材料を用いて形成されている場合、導電体１１の線幅が狭い場合、または導電体１１の厚さが小さい場合など、導電体１１の抵抗が高い場合に好適である。
【００７２】
図５および図６の示す配置では、ダイオード１２は隣り合う導電体１１間に１つ配置されるのみであるが、図７に示すように、ダイオード１２は導電体１１の両端にパラレルに設けられていてもよい。この配置は、導電体１１により均一に電圧印加を行うことができ、基板８が大面積である場合に好適である。
【００７３】
その他、ダイオード１２は、導電体１１の両端に交互（例えば図７において、導電体１１の下端、上端、下端、上端の順）に設けられたり、導電体１１の長手方向に順次ずれていく配置（例えば図７において、左右いずれかの端にあるダイオード１２から隣のダイオード１２に移る毎に、導電体１１の下端から少しずつ上端方向にすれるような配置）に設けられたり等、種々の配置を実現することができる。
【００７４】
ダイオード１２の詳細な構成について図８（ａ）（ｂ）を参照して以下に説明する。図８（ａ）は、構成器具１の一部を模式的に示す上面図であり、図８（ｂ）はその断面図である。図８に示すように、導電体１１の各々の一端には、あるダイオード１２のＮ型半導体１５と、これとは別のダイオード１２のＰ型半導体１６とがそれぞれ接触している。これによって、隣り合う導電体１１同士はダイオード１２を介して電気的に接続されている。
【００７５】
また、図８（ｂ）に示すように、導電体１１は、Ｎ型半導体１５とＰ型半導体１６とのＰ／Ｎ接合上に設けられる。なお、導電体１１の下層は、Ｎ型半導体／Ｐ型半導体、Ｐ型半導体／Ｎ型半導体のどちらの組み合わせでも構わない。
【００７６】
ダイオード１２であるＰ／Ｎ接合ダイオードを形成する材料としては、シリコン材料が好ましく、Ｎ型半導体に対してはリンまたはヒ素等をドーピングすればよく、Ｐ型半導体に対してはボロンをドーピングすればよい。シリコン材料としては、高温ポリシリコン、低温ポリシリコン、アモルファスシリコン、または連続粒界結晶シリコン（ＣＧＳ、Continuous Grain Silicon）等を用いることができる。
【００７７】
また、ダイオード１２は、図９（ａ）（ｂ）に示すように埋め込み構造を有していてもよい。図９（ａ）は、埋め込み型の構成器具１の一部を模式的に示す上面図であり、図９（ｂ）はその断面図である。図９（ａ）に示すように、ダイオード１２は絶縁膜１７によって絶縁されており、ダイオード１２と導電体１１とはスルーホール１８を介して電気的に接続されている。このような埋め込み構造を用いると、平坦化された絶縁膜１７上に導電体１１を形成することが可能となる。また、フォトリソグラフィーにおけるフォーカスマージンが広がる等、微細加工上の制約がなくなるため、より微細化された導電体１１の実現が可能となる。
【００７８】
以上のように、本発明に係る電気泳動兼転写装置１０によれば、微細なストライプ電極９に対して、安定に、再現性よく接続および非接続（スイッチング）をすることができる。また、ストライプ電極９を機械的に接続する結線具を用いることがないため、結線具を用いる電気泳動兼電気泳動チップよりも電気泳動領域を拡張することができる。
【００７９】
〔実施例〕
実施例として、５０ｍｍ幅の基板８に対して、導電体１１の幅を１００μｍとし、導電体１１間のスペースを１００μｍとして、２５０本の導電体１１をストライプ状に形成した構成器具１を準備した。この構成器具１を設けた電気泳動兼転写装置１０に対して、２０〜３０Ｖ程度の電圧を印加したところ、サンプルの転写が良好に行われた。
【００８０】
発明者らの実験的な検証によれば、少なくとも５０μｍの幅の導電体１１に対してダイオード１２を良好に接続することができた。また、現状の最新の微細加工技術を用いるならば、１μｍ以下の導電体１１に対してもダイオード１２を接続することが十分に可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、医療、研究、教育等における生体分子の分析装置の製造分野に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の一実施形態に係る構成器具を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る二次元電気泳動兼転写装置を示す側面図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は本発明の一実施形態に係る構成器具におけるストライプ電極を示す回路図である。
【図４】二つの構成器具におけるストライプ電極を示す回路図である。
【図５】構成器具の変形例におけるストライプ電極を示す回路図である。
【図６】構成器具の変形例におけるストライプ電極を示す回路図である。
【図７】構成器具の変形例におけるストライプ電極を示す回路図である。
【図８】Ｐ／Ｎ接合ダイオードを説明する模式図である。
【図９】埋め込み構造のＰ／Ｎ接合ダイオードを説明する模式図である。
【図１０】本発明の前提となる構成例に係る電気泳動チップを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８３】
１  構成器具
８  基板
９  ストライプ電極
１０  電気泳動兼転写装置
１１  導電体
１２  ダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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