(57)【要約】本発明は、試料から特定の試料成分を分取し、分取した特定の試料成分を電極に吸着していない状態でポッドに回収できるマイクロチップ電気泳動装置に関する。マイクロチップ電気泳動装置で用いるマイクロチップは、分離流路（１０４）と、分離流路と交差する分取流路（１０６）と、分取流路と連通する回収リザーバ（ポッド）（１１８）と、回収リザーバと連通し、回収用電極を有する回収用電極用リザーバ（１２０）とを備える構成とする。マイクロチップ電気泳動装置は、分離流路で試料に含まれる特定の試料成分を分離し、分取流路で特定の試料成分を分取し、分取した特定の試料成分を回収リザーバに回収する。その後、マイクロチップ電気泳動装置は、回収用電極で回収リザーバに電圧を印加して、回収リザーバ内の試料成分を電極から離れさせる。
2008041718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分離流路、前記分離流路と交差する分取流路、および前記分取流路と連通する回収リザーバを有し、
前記分離流路は、その内部に泳動される試料に含まれる特定成分を分離し、前記分取流路は、前記特定成分を分取し、前記回収リザーバは、前記特定成分を回収するマイクロチップであって、
前記回収リザーバと連通し、前記回収リザーバに電圧を印加する回収用電極を有する回収用電極用リザーバを有するマイクロチップ。
【請求項２】
前記回収用電極用リザーバは、前記回収リザーバに多孔質物質を介して連通する、請求項１記載のマイクロチップ。
【請求項３】
前記多孔質物質はケイ酸ナトリウムである、請求項２記載のマイクロチップ。
【請求項４】
前記分取流路は前記分離流路よりも細い、請求項１記載のマイクロチップ。
【請求項５】
サンプルリザーバと、
前記サンプルリザーバと連通し、前記分離流路と交差する導入流路と、
をさらに有する、請求項１記載のマイクロチップ。
【請求項６】
前記分取流路に電圧を印加して前記特定成分以外の成分が前記分取流路に入り込むことを抑制するブロック電極をさらに有する、請求項１記載のマイクロチップ。
【請求項７】
前記ブロック電極の数は２以上である、請求項６記載のマイクロチップ。
【請求項８】
前記ブロック電極は、前記分離流路の側方両側に配置されている、請求項７記載のマイクロチップ。
【請求項９】
両端に電極を有する分離流路、前記分離流路と交差する分取流路、前記分取流路と連通し、電極を有する回収リザーバ、および前記回収リザーバと連通し、前記回収リザーバに電圧を印加する回収用電極を有する回収用電極用リザーバを有するマイクロチップと、
前記マイクロチップの分離流路内を泳動される特定成分を光学的に検出する分離流路検出部と、
前記マイクロチップの回収リザーバに回収される前記特定成分を光学的に検出する回収リザーバ検出部と、
前記分離流路検出部および前記回収リザーバ検出部の検出結果に基づいて前記マイクロチップの電極に印加する電圧を決定する制御部と、
前記制御部の決定に基づいて前記マイクロチップの電極に電圧を印加する電圧印加部と、
を有するマイクロチップ電気泳動装置。
【請求項１０】
両端に電極を有する分離流路、前記分離流路と交差する分取流路、前記分取流路と連通し、電極を有する回収リザーバ、前記回収リザーバと連通し、前記回収リザーバに電圧を印加する回収用電極を有する回収用電極用リザーバ、および前記分取流路に電圧を印加して特定成分以外の成分が前記分取流路に入り込むことを抑制するブロック電極を有するマイクロチップと、
前記マイクロチップの分離流路内を泳動される前記特定成分を光学的に検出する分離流路検出部と、
前記マイクロチップの回収リザーバに回収される前記特定成分を光学的に検出する回収リザーバ検出部と、
前記分離流路検出部および前記回収リザーバ検出部の検出結果に基づいて前記マイクロチップの電極に印加する電圧を決定する制御部と、
前記制御部の決定に基づいて前記マイクロチップの電極に電圧を印加する電圧印加部と、
を有するマイクロチップ電気泳動装置。
【請求項１１】
分離流路、前記分離流路と交差する分取流路、および前記分取流路と連通する回収リザーバを有し、
前記分離流路は、その内部に泳動される試料に含まれる特定成分を分離し、前記分取流路は、前記特定成分を分取し、前記回収リザーバは、前記特定成分を回収するマイクロチップであって、
前記分取流路に電圧を印加して前記特定成分以外の成分が前記分取流路に入り込むことを抑制するブロック電極を有するマイクロチップ。
【請求項１２】
前記分取流路は前記分離流路よりも細い、請求項１１記載のマイクロチップ。
【請求項１３】
両端に電極を有する分離流路、前記分離流路と交差する分取流路、前記分取流路と連通し、電極を有する回収リザーバ、および前記分取流路に電圧を印加して特定成分以外の成分が前記分取流路に入り込むことを抑制するブロック電極を有するマイクロチップと、
前記マイクロチップの分離流路内を泳動される前記特定成分を光学的に検出する分離流路検出部と、
前記マイクロチップの回収リザーバに回収される前記特定成分を光学的に検出する回収リザーバ検出部と、
前記分離流路検出部および前記回収リザーバ検出部の検出結果に基づいて前記マイクロチップの電極に印加する電圧を決定する制御部と、
前記制御部の決定に基づいて前記マイクロチップの電極に電圧を印加する電圧印加部と、
を有するマイクロチップ電気泳動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロチップおよびマイクロチップ電気泳動装置に関し、特に試料から特定の試料成分を分取するマイクロチップおよびマイクロチップ電気泳動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気泳動は、溶液に直流電圧をかけたときに、イオンが反対電荷を有する極に向かって泳動する現象を利用した分離法である。その中でもゲル電気泳動は、ＤＮＡやタンパク質などの高分子が担体分子（アガロースやポリアクリルアミドなどのゲル）に遮られ分子量の大きいものほど移動しにくくなることを利用して、高分子を分離する方法である。ゲル電気泳動は、ＤＮＡを塩基数の違いにより分離することができるため、ヒトゲノム計画などでゲノムＤＮＡの塩基配列を決定するのに用いられてきた。【０００３】
２００３年にヒトゲノムの塩基配列の解読が終了したことが宣言され、いわゆるポストゲノム時代に突入した。現在では、ＤＮＡの塩基配列を決定するだけではなく、塩基配列が有する遺伝情報や疾病に関わる情報などを明らかにすることが重要な課題となっている。この課題を成し遂げるためには、細胞内に存在する膨大な量の核酸（ＤＮＡおよびＲＮＡ）の中から、所望のＤＮＡを取り出す（分取する）ことが必要である。【０００４】
従来、所望のＤＮＡを分取するには、ゲル電気泳動により分離した所望のＤＮＡをその周囲のゲルと共にカッターやメスなどで切り出し、切り出したゲルから所望のＤＮＡを抽出することが行われてきた。この方法は、研究者が行わなければならない作業が多く、研究者にとって煩雑であった。そこで、研究者にとって簡便な、高速かつ自動化された分取装置の登場が求められていた。【０００５】
このような分取装置として、特許文献１に示されるマイクロチップ電気泳動装置が開示されている。特許文献１のマイクロチップ電気泳動装置は、図１に示される流路を有するマイクロチップを備え、このマイクロチップの各電極に印加する電圧を制御することにより、複数のＤＮＡを含む試料から所望の試料成分（特定のＤＮＡ）を分取することができる。【０００６】
図１を用いて、特許文献１のマイクロチップ電気泳動装置の動作を説明する。まず、ポッド２ａに試料を入れ、導入泳動溝５において試料を泳動させる。所望のバンドが導入泳動溝５と分画泳動溝６との交点に到達した時、各電極に印加する電圧を切り換え、所望のバンドを分画溝６ａ内に導入する（図１Ａ：導入処理）。次に、導入したバンドを分画溝６ａ内で泳動させ、試料を試料成分に分画（分離）する（図１Ｂ：分画処理）。所望のバンドが分画溝６ａと分取溝６ｂとの交点に到達した時、各電極に印加する電圧を切り換え、所望のバンドを分取溝６ｂ内に分取する。最後に、分取したバンドをポッド２ｆ〜２ｍに回収する（図１Ｃ：分取処理）。【０００７】
このように、特許文献１のマイクロチップ電気泳動装置は、研究者がゲルの切り出しやゲルからの抽出などの煩雑な作業を行うことなく、所望のＤＮＡを分取することができる。
【特許文献１】特開２００２−３１０９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のマイクロチップ電気泳動装置には、回収した試料成分がポッド内の電極に吸着してしまうという問題がある。【０００９】
すなわち、特許文献１のマイクロチップ電気泳動装置では、試料成分がポッドに回収された後もある程度の時間ポッド内の電極に電圧が印加されるため、回収された試料成分はポッド内の電極に吸着してしまうのである。このように、試料成分が電極に吸着してしまうと、回収した試料成分をポッドからマイクロピペットなどを用いて取り出すことが難しくなる。また、電極が試料成分により吸着汚染されると、この電極の試料成分を引き寄せる能力が落ちてしまう。【００１０】
本発明の目的は、試料から特定の試料成分を分取し、分取した特定の試料成分を電極に吸着していない状態で回収できるマイクロチップおよびマイクロチップ電気泳動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のマイクロチップは、分離流路、前記分離流路と交差する分取流路、および前記分取流路と連通する回収リザーバを有し、前記分離流路はその内部に泳動される試料に含まれる特定成分を分離し、前記分取流路は前記特定成分を分取し、前記回収リザーバは前記特定成分を回収するマイクロチップであって、前記回収リザーバと連通し、前記回収リザーバに電圧を印加する回収用電極を有する回収用電極用リザーバを有する。【００１２】
本発明のマイクロチップ電気泳動装置は、両端に電極を有する分離流路、前記分離流路と交差する分取流路、前記分取流路と連通し、電極を有する回収リザーバ、および前記回収リザーバと連通し、前記回収リザーバに電圧を印加する回収用電極を有する回収用電極用リザーバと、を有するマイクロチップと、前記マイクロチップの分離流路内を泳動される前記特定成分を光学的に検出する分離流路検出部と、前記マイクロチップの回収リザーバに回収される前記特定成分を光学的に検出する回収リザーバ検出部と、前記分離流路検出部および前記回収リザーバ検出部の検出結果に基づいて前記マイクロチップの電極に印加する電圧を決定する制御部と、前記制御部の決定に基づいて前記マイクロチップの電極に電圧を印加する電圧印加部とを有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、分取した特定の試料成分を電極に吸着していない状態で回収リザーバ内に回収することができる。したがって、本発明によれば、試料から特定の試料成分を迅速に分取し、マイクロピペットなどで取り出しやすい状態で分取した試料成分を回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来のマイクロチップ電気泳動装置の動作を説明するための図であり、（Ａ）は導入処理時のマイクロチップの模式図、（Ｂ）は分画処理時のマイクロチップの模式図、（Ｃ）は分取処理時のマイクロチップの模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るマイクロチップを示す図であり、（Ａ）はマイクロチップの平面図、（Ｂ）はマイクロチップの一部拡大平面図、（Ｃ）はマイクロチップの一部拡大断面図である。
【図３】本発明のマイクロチップ電気泳動装置の構造を示す模式図である。
【図４】分離流路と分取流路との交点の拡大平面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るマイクロチップ電気泳動装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１に係るマイクロチップ電気泳動装置の試料成分を回収する動作を説明するための模式図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係るマイクロチップの平面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係るマイクロチップ電気泳動装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態２に係るマイクロチップ電気泳動装置の試料成分を回収する動作を説明するための模式図である。
【図１０】実施例で用いたマイクロチップの写真であり、（Ａ）は導入流路と分離流路との交点を示す写真、（Ｂ）は分離流路と分取流路との交点を示す写真である。
【図１１】導入処理時における導入流路と分離流路との交点を示す写真である。
【図１２】分離流路と分取流路との交点を示す蛍光写真であり、（Ａ）〜（Ｃ）はブロッキング処理時の蛍光写真、（Ｄ）〜（Ｆ）は分取処理時の蛍光写真、（Ｇ）〜（Ｉ）は回収処理時の蛍光写真である。
【図１３】ブロッキング処理を行わなかった場合の分離流路と分取流路との交点を示す蛍光写真である。
【図１４】分離流路と分取流路との交点付近における蛍光強度のクロマトグラムである。
【図１５】回収用電極用リザーバに電圧を印加した時の回収リザーバ内のナノチャンネル周辺領域の蛍光写真である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
１．本発明のマイクロチップ
本発明のマイクロチップは、両端に電極を設けられた分離流路と、分離流路と交差する分取流路と、分取流路と連通し、電極を有する回収リザーバとを有するマイクロチップであって、回収リザーバと連通し、回収用電極を有する回収用電極用リザーバをさらに有することを特徴とする。【００１６】
分離流路は、両端に電極を設けられており、導入された試料を電気泳動することで、試料から特定の試料成分を分離する流路である。分離流路は、内部に緩衝液を充填されていることが好ましく、さらに担体も充填されていることがより好ましい。担体は、特に限定されないが、例えばアガロースゲルやポリアクリルアミドゲルなどを用いることができる。後述する分離流路検出部が蛍光を検出する場合は、担体または緩衝液に蛍光色素を添加してもよい。分離流路の太さ（幅×深さ）は、試料の種類や量などに応じて適宜設定すればよい。例えば、分離流路の幅は、５０〜１００μｍの範囲内であることが好ましく、７０〜１００μｍの範囲内であることがより好ましい。分離流路の長さは、特に限定されないが、例えば試料を導入される地点から分取流路との交点までの長さが６５ｍｍ程度であればよい。【００１７】
分取流路は、分離流路内を泳動されている特定の試料成分を、分離流路と分取流路との交点において分取する流路である。分取流路は、内部に緩衝液を充填されていることが好ましく、さらに担体も充填されていてもよい。分取流路の太さは、特に限定されないが、後述する分取処理の分解能を高める観点から分離流路よりも細い方が好ましい。例えば、分取流路の幅は、２５〜７５μｍの範囲内であることが好ましく、２５〜６０μｍの範囲内であることがより好ましい。分取流路の長さ（分離流路と分取流路との交点から回収リザーバまでの距離）は、特に限定されないが、例えば５〜１０ｍｍ程度であればよい。【００１８】
回収リザーバは、内部に緩衝液を充填されたポッドと、分取流路に電圧を印加する電極とを有し、分取流路内に分取された特定の試料成分をポッド内に回収する。ポッドの大きさは、試料成分を回収できるのであれば特に限定されないが、５００μｍ〜４ｍｍ程度の直径が好ましく、１ｍｍ程度の深さが好ましい。電極の材質は、分取流路に電圧を印加できるのであれば特に限定されないが、金や白金、銅、アルミニウムなどの錆びにくい金属が好ましく、金または白金が特に好ましい。【００１９】
回収用電極用リザーバは、内部に緩衝液を充填されたポッドと、回収リザーバに電圧を印加する回収用電極とを有する。回収用電極用リザーバは、水分子は通過させるが試料成分は通過させないナノチャンネルを介して回収リザーバに連通することが好ましい。ナノチャンネルの材質は、水分子は通過させるが試料成分は通過させないものであれば特に限定されないが、例えばケイ酸ナトリウムから成る多孔質ガラスなどの多孔質物質を用いることができる。ポッドの大きさおよび回収用電極の材質は、特に限定されず、回収リザーバと同様のものでよい。ナノチャンネルの長さおよび回収リザーバと回収用電極用リザーバとの間隔は、回収用電極用リザーバが回収リザーバに電圧を印加できるのであれば特に限定されず、ナノチャンネルの材質に応じて適宜調整すればよい。例えば、ナノチャンネルにケイ酸ナトリウムの多孔質ガラスを用いた場合、ナノチャンネルの長さは５〜１０μｍ程度であればよく、回収リザーバと回収用電極用リザーバとの間隔は０.５〜１ｍｍ程度であればよい。【００２０】
本発明のマイクロチップは、任意のマイクロチップ電気泳動装置に用いることができるが、例えば以下のマイクロチップ電気泳動装置に用いることができる。【００２１】
２．本発明のマイクロチップ電気泳動装置
本発明のマイクロチップ電気泳動装置は、上記本発明のマイクロチップと、分離流路検出部と、回収リザーバ検出部と、制御部と、電圧印加部とを備える。【００２２】
分離流路検出部は、マイクロチップの分離流路と分取流路との交点付近において分離流路内を泳動される試料成分を光学的に検出する。このとき、分離流路検出部は、分離流路内を泳動される試料成分だけでなく、分離流路と分取流路との交点付近において分取流路内を泳動される試料成分も検出することが好ましい。分離流路検出部が試料成分を光学的に検出する方法は、特に限定されないが、例えば蛍光色素で染色された試料成分から放出される蛍光を検出すればよい。検出結果は制御部に出力される。【００２３】
回収リザーバ検出部は、マイクロチップの回収リザーバ内において回収リザーバに回収される試料成分を光学的に検出する。回収リザーバ検出部が試料成分を光学的に検出する方法は、特に限定されず、分離流路検出部と同様の方法でよい。検出結果は制御部に出力される。【００２４】
制御部は、マイクロチップの各電極に印加する電圧を決定する。例えば、試料を分離流路内で泳動させることにより試料から特定の試料成分を分離する場合、制御部は、分離流路内の下流側の電極に試料成分が有する電荷と反対の極性の電圧を印加するよう決定する。また、所望の試料成分が分離流路と分取流路との交点に到達したことを分離流路検出部が検出した場合または所望の試料成分を分取流路内で泳動させる場合、制御部は、回収リザーバ内の電極に試料成分が有する電荷と反対の極性の電圧を印加するように決定する。また、分取した試料成分が回収リザーバ内に回収されたことを回収リザーバ検出部が検出した場合、制御部は、回収用電極用リザーバ内の電極（回収用電極）に試料成分が有する電荷と反対の極性の電圧を印加するように決定する。制御部が各電極に印加する電圧は、試料成分を泳動させることができるのであれば特に限定されない。例えば、試料成分を泳動する流路に対して、１５０Ｖ／ｃｍ程度の電圧を印加すればよい。分離流路検出部が検出した試料成分が所望の試料成分か否かは、あらかじめユーザにより設定されることが好ましい。例えば、予備実験により試料内の各試料成分が分離流路と分取流路との交点に到達する順番を把握している場合、ユーザは「２番目に交点に到達する試料成分を分取する」と制御部に設定すればよい。【００２５】
電圧印加部は、制御部の決定に基づいてマイクロチップの各電極に電圧を印加する。電圧印加部は、例えば、電源と、リレースイッチ回路を有する切り替えスイッチ回路群とを備えるようにすればよい。【００２６】
本発明のマイクロチップおよびマイクロチップ電気泳動装置で分取し、回収できる試料成分は、特に限定されないが、例えば、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、細胞などである。【００２７】
以下、本発明のマイクロチップ電気泳動装置が、試料から所望の試料成分を分取し、回収リザーバに回収する流れを説明する。【００２８】
まず、電圧印加部は、制御部の決定に基づいてマイクロチップの分離流路に電圧を印加して、分離流路に導入された試料をその導入地点から分離流路と分取流路との交点に向けて泳動させる。これにより、試料は分子ふるい効果により各試料成分に分離されながら分離流路と分取流路との交点に向けて泳動される（分離処理）。【００２９】
次に、分離流路検出部が分離流路と分取流路との交点に所望の試料成分が到達したことを検出した時、電圧印加部は、制御部の決定に基づいてマイクロチップの分取流路に電圧を印加する。これにより、所望の試料成分は、分取流路に取り込まれ（分取処理）、回収リザーバに回収される（回収処理）。なお、分離流路検出部が所望でない試料成分が分離流路と分取流路との交点に到達したことを検出しても、電圧印加部は、制御部の決定に基づいて分取流路に電圧を印加しないので、分取処理は行われずに分離処理が続けられる。したがって、所望でない試料成分は、分取流路に取り込まれることなく分離流路の下流の電極に向けてさらに泳動される。【００３０】
次に、回収リザーバ検出部が回収リザーバ内に所望の試料成分が回収されたことを検出した時、電圧印加部は、制御部の決定に基づいてマイクロチップの回収用電極に電圧を印加する。これにより、回収リザーバ内の電極に吸着していた試料成分は、回収リザーバ内の電極から離れ、回収用電極用リザーバ方向にさらに泳動する。試料成分は、回収リザーバと回収用電極用リザーバとの間にあるナノチャンネルにより泳動を妨害されるため、最終的に回収リザーバ内のナノチャンネル周辺領域に留まる。【００３１】
このように、本発明のマイクロチップ電気泳動装置は、試料から所望の試料成分を分取し、分取した試料成分をマイクロピペットなどで取り出しやすい状態で回収リザーバ内に回収することができる。【００３２】
３．導入流路
本発明のマイクロチップは、電極を有するサンプルリザーバと、サンプルリザーバと連通し、前記分離流路と交差する導入流路とをさらに有することが好ましい。【００３３】
サンプルリザーバは、内部に試料を注入されるポッドと、分取流路に電圧を印加する電極とを有する。ポッドの大きさは、所望の量の試料成分を注入できる大きさであれば特に限定されないが、５００μｍ〜４ｍｍ程度の直径が好ましく、１ｍｍ程度の深さが好ましい。電極の材質は、導入流路に電圧を印加できるのであれば特に限定されず、回収リザーバの電極の材質と同様のものでよい。【００３４】
導入流路は、両端に電極（一方はサンプルリザーバ内の電極）を設けられており、サンプルリザーバに注入された試料を、導入流路と分離流路との交点から分離流路に導入する流路である。導入流路は、内部に緩衝液を充填されていることが好ましく、さらに担体も充填されていてもよい。導入流路の太さ（幅×深さ）は、特に限定されないが、例えば幅９０μｍ×深さ２５μｍ程度であればよい。導入流路の長さは、特に限定されないが、例えばサンプルリザーバとの連通点から分離流路との交点までの長さが５ｍｍ程度であればよい。【００３５】
サンプルリザーバおよび導入流路は、分離処理前に行われる分離流路への試料の導入（導入処理）に用いられる。以下、導入処理の流れを説明する。【００３６】
まず、所望の試料成分を含む試料がサンプルリザーバに注入される。次に、電圧印加部は、導入流路に電圧を印加することで試料をサンプルリザーバから導入流路と分離流路との交点に向けて泳動させる。試料が導入流路と分離流路との交点に到達した後、電圧印加部は、分離流路に電圧を短時間印加することで試料の一部を分離流路に導入する。【００３７】
サンプルリザーバおよび導入流路を用いることにより、試料の拡散および漏出を防ぎつつ、試料を分離流路に導入することができる。したがって、分離流路内に鮮明な試料プラグを形成させることができるので、引き続き行われる分離処理および分取処理の解像度を高めることができる。【００３８】
４．ブロック電極
本発明のマイクロチップは、ブロック電極をさらに有することが好ましい。【００３９】
ブロック電極は、分取流路に連通する位置に設けられ、分取流路に電圧を印加する電極である。ブロック電極の材質は、導入流路に電圧を印加できるのであれば特に限定されず、回収リザーバの電極の材質と同様のものでよい。【００４０】
ブロック電極は、分離処理時に用いられる。制御部は、分離流路検出部が特定の試料成分以外の試料成分が分離流路と分取流路との交点に到達したことを検出した時、ブロック電極に試料成分が有する電荷と同じ極性の電圧を印加するよう決定する。電圧印加部は、制御部の決定に基づいてブロック電極に電圧を印加する（ブロッキング処理）。【００４１】
ブロック電極を用いることにより、特定の試料成分以外の試料成分が分取流路に入り込むことを阻止することができる。したがって、分取流路が特定の試料成分以外の試料成分により汚染されることを防ぐことができる。【００４２】
また、本発明のマイクロチップは、ブロック電極を２以上有することが好ましい。このとき、ブロック電極は、分離流路の側方両側に配置されることがさらに好ましい。分取流路が分離流路の側方両側にある場合（例えば、分離流路と分取流路とが十字に交差している場合）、一方のブロック電極が片側の分取流路に電圧を印加し、他方のブロック電極がもう一方の側の分取流路に電圧を印加することで、両側の分取流路が特定の試料成分以外の試料成分により汚染されることを防ぐことができる。【００４３】
また、本発明のマイクロチップがブロック電極を有する場合、分取流路の太さは、ブロッキング処理の分解能を高める観点から、分離流路よりも細い方が好ましい。例えば、分取流路の幅は、２５〜７５μｍの範囲内であることが好ましく、２５〜６０μｍの範囲内であることがより好ましい。【００４４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。【００４５】
（実施の形態１）
図２Ａは、本発明の実施の形態１に係るマイクロチップ電気泳動装置で用いられるマイクロチップの構成を示す図である。【００４６】
図２Ａにおいて、本実施の形態に係るマイクロチップ１００は、導入流路１０２、分離流路１０４、分取流路１０６、２本のブロック流路１０８ａ，１０８ｂ、サンプルリザーバ１１０、サンプル排出リザーバ１１２、バッファリザーバ１１４、バッファ排出リザーバ１１６、回収リザーバ１１８、回収用電極用リザーバ１２０、および２つのブロック電極用リザーバ１２２ａ，１２２ｂを有する。マイクロチップ１００の大きさは、例えば、１００ｍｍ（図中横方向）×３０ｍｍ（図中縦方向）程度とすればよい。【００４７】
導入流路１０２は、分離流路１０４と連通するように交差しており、その両端にサンプルリザーバ１１０およびサンプル排出リザーバ１１２が設けられた流路である。例えば、導入流路１０２は、幅９０μｍ、深さ２５μｍ、長さ１０ｍｍの流路とし、その中間点で分離流路１０４と交差するようにするようにすればよい。【００４８】
分離流路１０４は、導入流路１０２および分取流路１０６とそれぞれ連通するように交差しており、その両端にバッファリザーバ１１４およびバッファ排出リザーバ１１６が設けられた流路である。例えば、分離流路１０４は、幅９０μｍ、深さ２５μｍ、長さ８５ｍｍの流路とし、バッファリザーバ１１４から５ｍｍの地点で導入流路１０２と交差するようにするようにし、バッファ排出リザーバ１１６から１５ｍｍの地点で分取流路１０６と交差するようにすればよい。【００４９】
分取流路１０６は、分離流路１０４と連通するように交差しており、一端に回収リザーバ１１８が設けられた流路である。また、分取流路１０６は、ブロック流路１０８ａ，１０８ｂとも連通する。例えば、分取流路１０６のうち分離流路１０４に対して垂直方向の部分（図２Ａ参照）は、幅５５μｍ、深さ２５μｍ、長さ１０ｍｍの流路とし、その中間点で分離流路１０４と交差するようにするようにすればよい。また、分取流路１０６のうち分離流路１０４に対して平行の部分（図２Ａ参照）は、例えば、幅９０μｍ、深さ２５μｍ、長さ５ｍｍの流路とすればよい。【００５０】
ブロック流路１０８ａ，１０８ｂは、一端で分取流路１０６と連通する流路であり、残る一端にブロック電極用リザーバ１２２ａ，１２２ｂが設けられた流路である。例えば、ブロック流路１０８ａ，１０８ｂは、幅９０μｍ、深さ２５μｍ、長さ２０ｍｍの流路とすればよい。【００５１】
サンプルリザーバ１１０、サンプル排出リザーバ１１２、バッファリザーバ１１４、バッファ排出リザーバ１１６、回収リザーバ１１８、回収用電極用リザーバ１２０およびブロック電極用リザーバ１２２ａ，１２２ｂの各リザーバは、緩衝液（バッファ）や試料（サンプル）などを格納するポッドと、各流路に電圧を印加する電極（図示しない）とをそれぞれ有する。ここで、回収用電極用リザーバ１２０が有する電極を「回収用電極」という。同様に、ブロック電極用リザーバ１２２ａ，１２２ｂがそれぞれ有する電極を「ブロック電極」という。なお、本明細書では、リザーバＡ内の電極に電圧を印加することを、「リザーバＡに電圧を印加する」と記載することがある。例えば、リザーバ１１０〜１２２のポッドの大きさは、直径３〜４ｍｍ、深さ１ｍｍ程度とすればよい。【００５２】
図２Ｂは、回収リザーバ１１８および回収用電極用リザーバ１２０を示すマイクロチップ１００の一部拡大平面図である。図２Ｃは、回収リザーバ１１８および回収用電極用リザーバ１２０を示すマイクロチップ１００の一部拡大断面図である。説明の便宜上、電極は図示していない。【００５３】
図２Ｂおよび図２Ｃにおいて、回収用電極用リザーバ１２０は、回収リザーバ１１８に隣接するように形成されており、水分子は通過させるが試料成分は通過させないナノチャンネル１２４を介して回収リザーバ１１８と連通している。【００５４】
図３は、本発明の実施の形態１に係るマイクロチップ電気泳動装置の構成を示す図である。【００５５】
図３において、本実施の形態に係るマイクロチップ電気泳動装置２００は、図２に示されるマイクロチップ１００、分離流路検出部２１０、回収リザーバ検出部２２０、制御部２３０および電圧印加部２４０を備える。【００５６】
分離流路検出部２１０は、マイクロチップ１００の分離流路１０４と分取流路１０６との交点付近において試料成分から放出される蛍光を検出する。図４は、分離流路１０４と分取流路１０６との交点付近を示す模式図である。図４において、左側はバッファリザーバ１１４側、右側はバッファ排出リザーバ１１６側、上側はブロック電極用リザーバ１２２ａおよび回収リザーバ１１８側、下側はブロック電極用リザーバ１２２ｂ側を示す。分離流路検出部２１０は、例えば、図４のａ〜ｃの３地点において蛍光を検出することで、分離流路１０４を泳動してきた試料成分（ａ地点）、分取流路に分取されなかった試料成分（ｂ地点）および分取流路１０６に分取された試料成分（ｃ地点）をそれぞれ区別して検出することができる。検出結果は、制御部２３０に出力される。【００５７】
分離流路検出部２１０は、例えば図３に示されるように、励起光源である水銀ランプ２１１と、励起光を分離する励起フィルタ２１２と、励起光を試料成分方向に導き、かつ試料成分から放出された蛍光をＣＣＤカメラ２１５方向に導くダイクロイックミラー２１３と、蛍光を分離する吸収フィルタ２１４と、蛍光を検出するＣＣＤカメラ２１５とを備える構成にすればよい。試料成分から蛍光を放出させる方法は、試料成分に応じて適宜選択すればよい。例えば、試料成分がＤＮＡの場合、エチジウムブロマイドやサイバーグリーンなどのＤＮＡ結合性の蛍光色素で試料成分を染色すればよい。【００５８】
回収リザーバ検出部２２０は、マイクロチップ１００の回収リザーバ１１８内において試料成分から放出される蛍光を検出する。回収リザーバ検出部２２０は、例えば分離流路検出部２１０と同様の構成にすればよい。検出結果は、制御部２３０に出力される。【００５９】
制御部２３０は、マイクロチップ１００の各リザーバ内の電極に印加する電圧を決定する。このとき、制御部２３０は、分離流路検出部２１０の検出結果から分離流路１０４と分取流路１０６との交点付近における各試料成分の位置を判断し、当該試料成分を分取すべきか否かに応じてマイクロチップ１００の各電極に印加する電圧を決定する。さらに、制御部２３０は、回収リザーバ検出部２２０の検出結果から分取した試料成分が回収リザーバ１１８に回収されたか否かを判断し、当該試料成分が回収リザーバ１１８に回収されたか否かに応じてマイクロチップ１００の各電極に印加する電圧を決定する。例えば、試料成分がＤＮＡ（マイナスに荷電）の場合、試料成分を泳動する流路の下流の電極にプラスの電圧を印加し、上流の電極を接地すればよい。【００６０】
電圧印加部２４０は、制御部２３０の決定に基づき、マイクロチップ１００の各リザーバ内の電極に電圧を印加する。電圧印加部２４０は、例えば図３に示されるように、電源２４２ａ〜２４２ｃと、リレースイッチ回路を有する切り替えスイッチ回路群２４４とを備えるようにすればよい。【００６１】
次に、図５に示されるフローチャートおよび図６に示されるマイクロチップの模式図を用いて、本実施の形態に係るマイクロチップ電気泳動装置が、所望の試料成分を分取し、回収する流れについて説明する。【００６２】
まず、ステップＳ１０００では、所望の試料成分を含む試料がサンプルリザーバ１１０に注入される。【００６３】
次に、ステップＳ１１００では、導入流路１０２に電圧を印加することで試料をサンプルリザーバ１１０からサンプル排出リザーバ１１２に向けて泳動させ、試料が導入流路１０２と分離流路１０４との交点に到達した後、分離流路１０４に電圧を短時間印加することで試料の一部を分離流路１０４に導入する（導入処理）。例えば、試料成分がＤＮＡの場合、試料をサンプルリザーバ１１０からサンプル排出リザーバ１１２に向けて泳動させるには、サンプルリザーバ１１０を接地し、サンプル排出リザーバ１１２にプラスの電圧を印加すればよい。このとき、分離流路１０４に汚染物質が入り込まないように、バッファリザーバ１１４およびバッファ排出リザーバ１１６も接地することが好ましい。また、試料が導入流路１０２と分離流路１０４との交点に到達した後に試料の一部を分離流路１０４に導入するには、例えば、サンプルリザーバ１１０を接地し、サンプル排出リザーバ１１２およびバッファ排出リザーバ１１６にプラスの電圧を４秒間印加すればよい。【００６４】
次に、ステップＳ１２００では、分離流路１０４に電圧を印加することで試料を導入流路１０２と分離流路１０４との交点からバッファ排出リザーバ１１６に向けて泳動させる。このとき、試料は分子ふるい効果により各試料成分に分離される（分離処理）。例えば、試料成分がＤＮＡの場合、図６Ａに示されるように、バッファリザーバ１１４を接地し（図中「−」で表記）、バッファ排出リザーバ１１６にプラスの電圧を印加すればよい（図中「＋」で表記）。【００６５】
次に、ステップＳ１３００では、分離流路検出部２１０で分離流路１０４と分取流路１０６との交点に分離された試料成分が到達したことを検出した時（図６Ａ参照）、制御部２３０でこの試料成分が所望の試料成分か否かを判定する。この試料成分が所望の試料成分ではない場合（Ｓ１３００：ＮＯ）、ステップＳ１４００に進む。一方、この試料成分が所望の試料成分の場合（Ｓ１３００：ＹＥＳ）、ステップＳ１５００に進む。【００６６】
ステップＳ１４００では、所望でない試料成分をバッファ排出リザーバ１１６に向けて泳動させる。このとき、ブロック電極用リザーバ１２２ａ，１２２ｂ（ブロック電極）に電圧を印加することで、当該試料成分が分取流路１０６に入り込まないようにする（ブロッキング処理）。例えば、試料成分がＤＮＡの場合、分離流路検出部２１０で図４のｂ地点における蛍光強度が所定の閾値より上昇したことを検出したとき、ブロック電極用リザーバ１２２ａ，１２２ｂを接地すればよい（図６Ｂ参照）。この試料成分が分離流路１０４と分取流路１０６との交点を完全に通過したら、ブロック電極用リザーバ１２２ａ，１２２ｂをオープンに戻し（図中無印）、ステップＳ１２００に戻る（図６Ｃ参照）。【００６７】
ステップＳ１５００では、分取流路１０６に電圧を印加することで所望の試料成分を分取流路１０６に取り込む（分取処理）。例えば、試料成分がＤＮＡの場合、図６Ｄに示されるように、バッファリザーバ１１４を接地し、バッファ排出リザーバ１１６をオープンにし、回収リザーバ１１８にプラスの電圧を印加すればよい。【００６８】
次に、ステップＳ１６００では、分取した試料成分を回収リザーバ１１８に回収する（回収処理）。例えば、試料成分がＤＮＡの場合、バッファリザーバ１１４をオープンにし、ブロック電極用リザーバ１２２ａ，１２２ｂを接地し、回収リザーバ１１８にプラスの電圧を印加することで（図６Ｅ参照）、分取した試料成分を回収リザーバ１１８に回収することができる（図６Ｆ参照）。【００６９】
次に、ステップＳ１７００では、回収リザーバ検出部２２０で回収リザーバ１１８に分取された試料成分が回収されたことを検出した時、回収用電極用リザーバ１２０に電圧を印加することで当該試料成分を回収リザーバ１１８内の電極から離れさせ、本フローを終了する。例えば、回収した試料成分がＤＮＡの場合、図６Ｇに示されるように、ブロック電極用リザーバ１２２ａ，１２２ｂを接地し、回収リザーバ１１８をオープンにし、回収用電極用リザーバ１２０にプラスの電圧を印加すればよい。このようにすることで、回収リザーバ１１８内の電極に吸着していた試料成分は、電極から離れ、回収用電極用リザーバ１２０方向にさらに泳動する。試料成分は、ナノチャンネル１２４により泳動を妨害されるため、最終的に回収リザーバ１１８内のナノチャンネル１２４周辺領域に留まる。【００７０】
このように、本実施の形態によれば、回収した試料成分が回収リザーバ内の電極に吸着することを防ぎ、かつ回収した試料成分を回収リザーバ内のナノチャンネル周辺領域に集めることができるので、回収リザーバ内の試料成分をマイクロピペットなどを用いて容易に取り出すことができる。【００７１】
また、本実施の形態によれば、ブロック電極が分取流路に電圧を印加することで、所望でないバンドが分取流路に入り込むことを阻止できるので、所望の試料成分を汚染することなく分取し、回収することができる。【００７２】
また、本実施の形態によれば、分離流路検出部および回収リザーバ検出部の検出結果に基づいて制御部でマイクロチップの各電極に印加する電圧を決定するので、ユーザが煩雑な作業を行うことなく自動制御で試料成分の分取を正確に行うことができる。【００７３】
（実施の形態２）
実施の形態１では、回収リザーバが一つの例を示した。実施の形態２は、回収リザーバが複数ある例を示す。実施の形態１に係るマイクロチップおよびマイクロチップ電気泳動装置と同じ構成要素については同一の符号を付し、重複箇所の説明を省略する。【００７４】
図７は、本発明の実施の形態２に係るマイクロチップの構成を示す図である。【００７５】
図７において、本実施の形態のマイクロチップ３００は、導入流路１０２、分離流路１０４、分取流路３０２、２本のブロック流路１０８ａ，１０８ｂ、サンプルリザーバ１１０、サンプル排出リザーバ１１２、バッファリザーバ１１４、バッファ排出リザーバ１１６、複数の回収リザーバ３０４ａ〜３０４ｄ、複数の回収用電極用リザーバ３０６ａ〜３０６ｄ、および２つのブロック電極用リザーバ１２２ａ，１２２ｂを有する。分取流路３０２以外の構成要素は、実施の形態１と同様のものである。【００７６】
分取流路３０２は、分離流路１０４と連通するように交差しており、かつ分離流路１０４に対して両側で複数に分岐する流路である。分取流路３０２の分岐端には、それぞれ回収リザーバ３０４ａ〜３０４ｄが設けられている。説明の便宜上、回収リザーバ３０４ａ〜３０４ｄと連通する分取流路３０２を、それぞれ分岐流路３０２ａ〜３０２ｄと呼ぶことがある。また、分取流路３０２は、ブロック流路１０８ａ，１０８ｂとも連通する。例えば、分取流路３０２のうち分離流路１０４に対して垂直方向の部分（図７参照）は、幅５５μｍ、深さ２５μｍ、長さ１０ｍｍの流路とし、その中間点（１／２地点）で分離流路１０４と交差し、その両端、１／４地点および３／４地点で分岐するようにするようにすればよい。また、分岐流路３０２ａ，３０２ｄは、例えば、幅９０μｍ、深さ２５μｍ、長さ５ｍｍの流路とし、分岐流路３０２ｂ，３０２ｃは、例えば、幅９０μｍ、深さ２５μｍ、長さ３ｍｍの流路とすればよい。【００７７】
実施の形態２に係るマイクロチップ電気泳動装置２００は、図７に示されるマイクロチップ３００、分離流路検出部２１０、複数の回収リザーバ検出部２２０ａ〜２２０ｄ、制御部２３０および電圧印加部２４０を備える。マイクロチップ３００以外の構成要素は、実施の形態１と同様のものである。【００７８】
次に、図８に示されるフローチャートおよび図９に示されるマイクロチップの模式図を用いて、本実施の形態に係るマイクロチップ電気泳動装置が所望の試料成分を分取する流れを説明する。ステップＳ１０００〜ステップＳ１２００（分離処理：図９Ａ参照）およびステップＳ１４００（ブロッキング処理：図９Ｂおよび図９Ｃ参照）は、図５のフローチャートの各ステップと同様のものである。【００７９】
ステップＳ２０００では、分離流路検出部２１０で分離流路１０４と分取流路３０２との交点に分離された試料成分が到達したことを光学的に検出した時（図９Ａ参照）、制御部２３０でこの試料成分が所望の試料成分か否かを判定する。なお、実施の形態２では、分離流路検出部２１０は、図４に示される分離流路と分取流路との交点付近のａ〜ｄの４地点において蛍光を検出する。この試料成分が所望の試料成分ではない場合（Ｓ２０００：ＮＯ）、ステップＳ１４００に進む。一方、この試料成分が所望の試料成分の場合（Ｓ２０００：ＹＥＳ）、ステップＳ２１００に進む。【００８０】
ステップＳ２１００では、分取流路１０６に電圧を印加することで所望の試料成分を分取流路３０２に取り込む（分取処理）。例えば、所望のＤＮＡを回収リザーバ３０４ａに回収するには、図９Ｄに示されるように、バッファ排出リザーバ１１６をオープンにし、回収リザーバ３０４ａにプラスの電圧を印加すればよい。【００８１】
次に、ステップＳ２２００では、分取した試料成分を回収リザーバ３０４ａ〜３０４ｄのいずれかに回収する（回収処理）。このとき、複数の回収リザーバは、分離流路１０４から遠いリザーバから使用する。すなわち、図７に示されるマイクロチップの場合、回収リザーバ３０４ａ、回収リザーバ３０４ｄ、回収リザーバ３０４ｂ、回収リザーバ３０４ｃの順に試料成分を回収する。例えば、所望のＤＮＡを回収リザーバ３０４ａに回収するには、バッファリザーバ１１４をオープンにし、ブロック電極用リザーバ１２２ａ，１２２ｂを接地し、回収リザーバ３０４ａにプラスの電圧を印加することで（図９Ｅ参照）、分取した試料成分を回収リザーバ３０４ａに回収することができる（図９Ｇ参照）。また、分取した試料成分が分岐流路３０２ａに到達した時、分岐流路３０２ａよりも内側に位置する分岐流路３０２ｂに電圧を印加することで、分岐流路３０２ｂを洗浄する（洗浄処理）。例えば、試料成分がＤＮＡの場合、分岐流路３０２ｂを洗浄するには、図９Ｆに示されるように、回収リザーバ３０４ｂを接地すればよい。これにより、回収処理中に分岐流路３０２ｂに入り込んでしまった試料成分を分岐流路３０２ｂから排出することができる（図９Ｅおよび図９Ｆ参照）。【００８２】
次に、ステップＳ２３００では、回収リザーバ検出部２２０ａで回収リザーバ３０４ａに分取された試料成分が回収されたことを検出した時、回収用電極用リザーバ３０６ａに電圧を所定の時間印加することで当該試料成分を回収リザーバ３０４ａ内の電極から離れさせる。例えば、回収した試料成分がＤＮＡの場合、図９Ｈに示されるように、ブロック電極用リザーバ１２２ａ，１２２ｂを接地し、回収リザーバ３０４ａをオープンにし、回収用電極用リザーバ３０６ａにプラスの電圧を印加すればよい。このようにすることで、回収リザーバ３０４ａ内の電極に吸着していた試料成分は、電極から離れ、回収用電極用リザーバ３０６ａ方向にさらに泳動する。試料成分は、ナノチャンネルにより泳動を妨害されるため、最終的に回収リザーバ３０４ａ内のナノチャンネル周辺領域に留まる。【００８３】
次に、ステップＳ２４００では、制御部２３０で本フローを終了するか否かを判定する。例えば、すべての回収リザーバ３０４ａ〜３０４ｄが試料成分を回収したとき、すべての所望の試料成分が回収リザーバ３０４ａ〜３０４ｄに回収されたとき、またはすべての試料成分が分離流路１０４と分取流路３０２との交点を通過したとき、本フローを終了すると判定する。本フローを終了しないと判定した場合（Ｓ２４００：ＮＯ）、各電極の設定をステップＳ１２００の状態に戻し、ステップＳ１２００に戻る。一方、本フローを終了すると判定した場合（Ｓ２４００：ＹＥＳ）、本フローを終了する。【００８４】
このように、本実施の形態によれば、実施の形態１の効果に加え、１枚のマイクロチップにおいて一の試料由来の複数の試料成分をそれぞれ異なる回収リザーバに回収することができる。【００８５】
また、本実施の形態によれば、洗浄処理を行うことにより未使用の分岐流路が汚染されることを防げるので、所望の試料成分を汚染することなく分取し、回収することができる。【００８６】
また、本実施の形態によれば、電極が分離流路に対して線対称に配置されているので、電気回路の構造および電圧印加の切り替え動作が複雑になることを回避することができる。【００８７】
なお、本発明の各実施の形態におけるマイクロチップの構成は上記各実施の形態で説明したものに限定されるものではなく、各流路の形状や本数、リザーバの数などを変更してもよい。
【実施例】
【００８８】
以下、本発明を実施例を参照してさらに説明する。なお、本発明の範囲は、本実施例により限定して解釈されない。【００８９】
本実施例では、実施の形態１のマイクロチップを備えるマイクロチップ電気泳動装置を用いて、１０ｂｐＤＮＡラダー（試料）から２０ｂｐのＤＮＡ（特定の試料成分）を分取した例を示す。【００９０】
本実施例で用いたマイクロチップは、図２Ａに示される流路を有するガラス製のものを用いた。導入流路および分離流路は、幅９０μｍ×深さ２０μｍとした。一方、分取流路は、分取の分解能を向上させるため、幅５０μｍ×深さ２０μｍとした。図１０Ａに導入流路と分離流路との交点の顕微鏡写真を、図１０Ｂに分離流路と分取流路との交点の顕微鏡写真をそれぞれ示す。図１０Ａにおいて、「１」はバッファリザーバ側、「２」はサンプルリザーバ側、「４」はサンプル排出リザーバ側を示す。また、図１０Ｂにおいて、「３」はバッファ排出リザーバ側、「０」は回収リザーバがない側、「８」は回収リザーバがある側を示す。導入流路は、長さ１０ｍｍとし、その中間点で分離流路と交差するようにした。分離流路は、長さ８５ｍｍとし、バッファリザーバから５ｍｍの地点で導入流路と交差するようにし、バッファ排出リザーバから１５ｍｍの地点で分取流路と交差するようにした。分取流路のうち分離流路に対して垂直方向の部分は、長さ１０ｍｍとし、その中間点で分離流路と交差するようにした。分取流路のうち分離流路と平行の部分は、長さ１０ｍｍとした。ブロック流路は、長さ２０ｍｍとした。【００９１】
また、本実施例で用いたマイクロチップは、流路溝を刻んだガラス板とリザーバ（ポッド）用の穴を開けたガラス板とをケイ酸ナトリウムを接着層として張り合わせて作製した。具体的には、まず、一般的なフォトリソグラフィ技術およびウェットエッチング技術を用いて、流路溝を刻んだガラス板およびリザーバ（ポッド）用の穴を開けたガラス板を作製した。次に、一方のガラス板の上に０.１Ｍのケイ酸ナトリウム水溶液をスピンコートすることで、ケイ酸ナトリウムの薄膜を形成した。ケイ酸ナトリウムの薄膜の上に他方のガラス板を載せ、２００℃で加熱した。このようにすることで、ケイ酸ナトリウムは多孔質ガラスとなり、２枚のガラス板は互いに接着された。また、形成されたケイ酸ナトリウムの多孔質ガラスは、図２Ｃに示されるように、回収リザーバと回収用電極用リザーバとの間のナノチャンネルとしても機能するようにした。このとき、ナノチャンネルの長さ（図２Ｃの「ａ」）は１０μｍとした。【００９２】
流路内には、ＤＮＡ結合性蛍光色素サイバーグリーンを含むポリジメチルアクリルアミドゲルおよび緩衝液をあらかじめ導入した。【００９３】
分離流路検出部および回収リザーバ検出部は、水銀ランプ、励起フィルタ（４６０〜４９０ｎｍ）、ダイクロイックミラー（５０５ｎｍ）、吸収フィルタ（５１０〜５５０ｎｍ）を備える倒立型システム顕微鏡（ＩＸ７０：オリンパス）およびＣＣＤカメラ（ＯＲＣＡ−ＥＧ：浜松ホトニクス）を備える構成とした。分離流路検出部は、図１０Ｂに示されるＡ〜Ｃの各地点の蛍光強度の変化をモニターするように設定した。【００９４】
制御部および電圧印加部による電圧の切り替えは、次のように設定した。分離処理は、バッファリザーバを接地し、バッファ排出リザーバに＋１３００Ｖの電圧を印加し、その他のリザーバをオープンにするように設定した（図６Ａ参照）。ブロッキング処理は、Ｂ地点における蛍光強度が所定の閾値より上昇したとき、２つのブロック電極用リザーバを接地するように設定した（図６Ｂ参照）。また、Ｂ地点における蛍光強度が所定の閾値より下降したとき、２つのブロック電極用リザーバをオープンに戻すように設定した（図６Ｃ参照）。分取処理は、Ａ地点における蛍光強度が所定の閾値より上昇したとき、バッファ排出リザーバをオープンにし、回収リザーバに＋１３００Ｖの電圧を印加するように設定した（図６Ｄ参照）。回収処理は、Ｃ地点における蛍光強度が所定の閾値より下降したとき、バッファリザーバをオープンにし、２つのブロック電極用リザーバを接地するように設定した（図９Ｅおよび図９Ｆ参照）。また、回収リザーバ内における蛍光強度が所定の閾値より上昇したとき、回収リザーバをオープンにし、回収用電極用リザーバに＋１３００Ｖの電圧を印加するように設定した（図９Ｇ参照）。【００９５】
（導入処理）
試料をサンプルリザーバに注入した後、導入処理を行った。まず、サンプルリザーバ、バッファリザーバおよびバッファ排出リザーバを接地し、サンプル排出リザーバに＋３００Ｖの電圧を印加した。これにより、試料は、サンプルリザーバからサンプル排出リザーバに向けて泳動を開始した。次に、試料が導入流路と分離流路との交点に到達した時、サンプルリザーバを接地し、サンプル排出リザーバに＋３００Ｖの電圧を、バッファ排出リザーバに＋１３００Ｖの電圧を同時に４秒間印加し、試料の一部を分離流路に導入した。【００９６】
図１１は、試料が導入流路と分離流路との交点に到達した時の、交点付近の蛍光写真である。図１１において、「１」はバッファリザーバ側、「２」はサンプルリザーバ側、「３」はバッファ排出リザーバ側、「４」はサンプル排出リザーバ側を示しており、白色に見えるものはサイバーグリーンにより蛍光染色された試料（１０ｂｐＤＮＡラダー）である。【００９７】
（分離処理）
試料を分離流路に導入した後、自動制御による電気泳動を開始させた。まず、制御部および電圧印加部により、バッファリザーバが接地され、バッファ排出リザーバに＋１３００Ｖの電圧が印加された（図６Ａ参照）。これにより、導入された試料は、バッファ排出リザーバに向けて泳動を開始した。試料は、ポリジメチルアクリルアミドゲル中を泳動することにより、複数のバンド（１０ｂｐのＤＮＡ、２０ｂｐのＤＮＡ、…、のＤＮＡ）に分離した。【００９８】
（ブロッキング処理）
複数のバンドは、バッファ排出リザーバに向けて泳動を続け、塩基数が少ないものから順に分離流路と分取流路との交点に到達した。最初に到達したバンド（１０ｂｐのＤＮＡ）は所望のＤＮＡ（２０ｂｐのＤＮＡ）ではないため、ブロッキング処理が行われた。すなわち、Ｂ地点における蛍光強度が所定の閾値より上昇した時、２つのブロック電極用リザーバが接地された。これにより、このバンド（１０ｂｐのＤＮＡ）は、分取流路に入り込むことなくバッファ排出リザーバに向けて泳動した（図６Ｂ参照）。Ｂ地点における蛍光強度が所定の閾値より下降した時、２つのブロック電極用リザーバが再びオープンに戻され、泳動が続けられた（図６Ｃ参照）。【００９９】
図１２Ａ〜図１２Ｃは、ブロッキング処理時の分離流路と分取流路との交点付近の蛍光写真である。図１２Ａは所望でないバンドが交点に到達した時の写真、図１２ＢはＢ地点における蛍光強度が所定の閾値より上昇したことを検出した時の写真、図１２Ｃはブロッキング処理を行っている時の写真である。各写真において、上下方向の流路は分離流路、左右方向の流路は分取流路であり、上がバッファリザーバ側、下がバッファ排出リザーバ側である。これらの写真から、ブロッキング処理を行うことにより、所望でないバンド（１０ｂｐのＤＮＡ）が分取流路に入り込まないことがわかる。【０１００】
図１３は、比較例としてブロッキング処理を行わなかった場合の、分離流路と分取流路との交点付近の蛍光写真である。各流路の方向は図１２の写真と同様である。この写真から、ブロッキング処理を行わないと、所望でないバンド（１００ｂｐのＤＮＡおよび１１０ｂｐのＤＮＡ）が分取流路に入り込んでしまうことがわかる。【０１０１】
（分取処理）
次に到達したバンド（２０ｂｐのＤＮＡ）は所望のＤＮＡであるため、分取処理および回収処理が行われた。すなわち、Ａ地点における蛍光強度が所定の閾値より上昇した時、バッファ排出リザーバがオープンにされ、回収リザーバに＋１３００Ｖの電圧が印加された（図６Ｄ参照）。これにより、所望のバンド（２０ｂｐのＤＮＡ）は分取流路に分取された。【０１０２】
図１２Ｄ〜図１２Ｆは、分取処理時の分離流路と分取流路との交点付近の蛍光写真である。図１２ＤはＡ地点における蛍光強度が所定の閾値より上昇したことを検出した時の写真、図１２Ｅは分取処理を開始した時の写真、図１２Ｆは分取処理を終えた時の写真である。各流路の方向は図１２Ａの写真と同様である。これらの写真から、分取処理を行うことにより、所望のバンド（２０ｂｐのＤＮＡ）が分取されたことがわかる。【０１０３】
（回収処理）
分取処理の後、分取した所望のＤＮＡを回収リザーバに回収するため、回収処理が行われた。すなわち、Ｃ地点における蛍光強度が所定の閾値より下降した時、バッファリザーバがオープンにされ、２つのブロック電極用リザーバが接地された。これにより、所望のバンド（２０ｂｐのＤＮＡ）は、回収リザーバに向けて泳動し、最終的には回収リザーバに回収された（図６Ｅおよび図６Ｆ参照）。【０１０４】
図１２Ｇ〜図１２Ｉは、回収処理時の分離流路と分取流路との交点付近の蛍光写真である。図１２Ｇは回収処理を開始した時の写真、図１２Ｈは回収処理中の写真、図１２Ｉは回収処理を終了した時の写真である。各流路の方向は図１２Ａの写真と同様である。これらの写真から、回収処理を行うことにより、所望のバンドが目的どおりに回収されたことがわかる。【０１０５】
図１４は、Ａ〜Ｃの各地点における蛍光強度のクロマトグラムである。横軸は時間（秒）、縦軸は蛍光強度（arb. units）を示す。上段がＡ地点、中段がＣ地点、下段がＢ地点における蛍光強度を示している。また、Ａ地点のクロマトグラム（上段）の矢印は所望のバンドの分取処理開始時を示し、Ｃ地点のクロマトグラム（中段）の矢印は所望のバンドの回収処理開始時を示している。図１４から、所望でないバンド（１番目のバンド）は、Ａ地点（上段）で検出された後、Ｂ地点（下段）で検出されているので、このバンドは分取されていないことがわかる。一方、所望のバンド（２番目のバンド）は、Ａ地点（上段）で検出された後、Ｃ地点（中段）で検出されているので、このバンドのみ分取されていることがわかる。【０１０６】
（回収用電極用リザーバに電圧印加）
回収処理の後、回収した試料成分を回収リザーバ内の電極から離れさせるための処理が行われた。すなわち、回収リザーバ内における蛍光強度が所定の閾値より上昇した時、回収リザーバの電位がオープンにされ、回収用電極用リザーバに＋１３００Ｖの電圧が印加された。これにより、回収リザーバ内の試料成分（２０ｂｐのＤＮＡ）は、回収リザーバ内のナノチャンネル周辺領域に集まった。（図６Ｇ参照）。【０１０７】
図１５は、回収用電極用リザーバに電圧を印加した時の回収リザーバ内のナノチャンネル周辺領域の蛍光写真である。図１５において、上の点線より上側が回収リザーバ１１８、下の点線より下側が回収用電極用リザーバ１２０を示しており、白色に見えるものはサイバーグリーンにより蛍光染色された試料４００（２０ｂｐＤＮＡラダー）である。このように、回収用電極用リザーバに電圧を印加することにより、回収リザーバ内の試料成分（２０ｂｐのＤＮＡ）は、回収リザーバ内の電極から離れ、ナノチャンネル周辺領域に集まることがわかる。【０１０８】
本出願は、２００６年１０月４日出願の特願２００６−２７３３７７に基づく優先権を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明に係るマイクロチップおよびマイクロチップ電気泳動装置は、研究者が煩雑な作業を行うことなくＤＮＡなどの試料成分を分取することができるので、あらゆるバイオ産業に関係した生体物質などの分析などに有用である。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年8月1日(2008.8.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分離流路、前記分離流路と交差する分取流路、および前記分取流路と連通し、電極を有する回収リザーバを有し、
前記分離流路はその内部に泳動される試料に含まれる特定成分を分離し、前記分取流路は前記特定成分を分取し、前記回収リザーバの電極は前記特定成分を電気泳動させて前記回収リザーバ内に回収するマイクロチップであって、
前記回収リザーバと連通し、前記回収リザーバに電圧を印加する回収用電極を有する回収用電極用リザーバを有するマイクロチップ。
【請求項２】
前記回収用電極用リザーバは、前記回収リザーバに多孔質物質を介して連通する、請求項１記載のマイクロチップ。
【請求項３】
前記多孔質物質はケイ酸ナトリウムである、請求項２記載のマイクロチップ。
【請求項４】
前記分取流路は前記分離流路よりも細い、請求項１記載のマイクロチップ。
【請求項５】
サンプルリザーバと、
前記サンプルリザーバと連通し、前記分離流路と交差する導入流路と、
をさらに有する、請求項１記載のマイクロチップ。
【請求項６】
前記分取流路に電圧を印加して前記特定成分以外の成分が前記分取流路に入り込むことを抑制するブロック電極をさらに有する、請求項１記載のマイクロチップ。
【請求項７】
前記ブロック電極の数は２以上である、請求項６記載のマイクロチップ。
【請求項８】
前記ブロック電極は、前記分離流路の側方両側に配置されている、請求項７記載のマイクロチップ。
【請求項９】
両端に電極を有する分離流路、前記分離流路と交差する分取流路、前記分取流路と連通し、電極を有する回収リザーバ、および前記回収リザーバと連通し、前記回収リザーバに電圧を印加する回収用電極を有する回収用電極用リザーバを有し、
前記分離流路はその内部に泳動される試料に含まれる特定成分を分離し、前記分取流路は前記特定成分を分取し、前記回収リザーバの電極は前記特定成分を電気泳動させて前記回収リザーバ内に回収するマイクロチップと、
前記マイクロチップの分離流路内を泳動される特定成分を光学的に検出する分離流路検出部と、
前記マイクロチップの回収リザーバに回収される前記特定成分を光学的に検出する回収リザーバ検出部と、
前記分離流路検出部および前記回収リザーバ検出部の検出結果に基づいて前記マイクロチップの電極に印加する電圧を決定する制御部と、
前記制御部の決定に基づいて前記マイクロチップの電極に電圧を印加する電圧印加部と、
を有するマイクロチップ電気泳動装置。
【請求項１０】
両端に電極を有する分離流路、前記分離流路と交差する分取流路、前記分取流路と連通し、電極を有する回収リザーバ、前記回収リザーバと連通し、前記回収リザーバに電圧を印加する回収用電極を有する回収用電極用リザーバ、および前記分取流路に電圧を印加して特定成分以外の成分が前記分取流路に入り込むことを抑制するブロック電極を有し、
前記分離流路はその内部に泳動される試料に含まれる特定成分を分離し、前記分取流路は前記特定成分を分取し、前記回収リザーバの電極は前記特定成分を電気泳動させて前記回収リザーバ内に回収するマイクロチップと、
前記マイクロチップの分離流路内を泳動される前記特定成分を光学的に検出する分離流路検出部と、
前記マイクロチップの回収リザーバに回収される前記特定成分を光学的に検出する回収リザーバ検出部と、
前記分離流路検出部および前記回収リザーバ検出部の検出結果に基づいて前記マイクロチップの電極に印加する電圧を決定する制御部と、
前記制御部の決定に基づいて前記マイクロチップの電極に電圧を印加する電圧印加部と、
を有するマイクロチップ電気泳動装置。
【国際調査報告】
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