(57)【要約】【課題】  キャビティ内における試料成分の収束状態の再現性を向上させることができる電気泳動チップの製造方法及び電気泳動チップの製造装置を提供する。【解決手段】  本実施形態の電気泳動チップの製造方法では、まず、外部に通じる孔３，５と、孔３と孔５とを内部で連結するキャビティ７とを有する基板１のキャビティ７内に、例えば孔３から、試料を含有する両性担体溶液１５を導入する。その後、孔３内に電極液２１を添加した後に孔３内の溶液２１ａを吸引する。これにより、孔３内に残った両性担体溶液１５を除去する。その後、同様に、孔５内に電極液を添加した後に孔５内の溶液２５ａを吸引する。これにより、孔５内に残った両性担体溶液１５ａを除去する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部に通じる第１及び第２の孔と、前記第１の孔と前記第２の孔とを内部で連結するキャビティとを有する基板の前記キャビティ内に、前記第１及び第２の孔のうち少なくとも一方から、試料を含有する両性担体溶液を導入する第１の工程と、
前記第１の工程の後、前記第１の孔内に第１の電極液を添加した後に前記第１の孔内の溶液を吸引することにより、前記第１の孔内に残った前記両性担体溶液を除去する第２の工程と、
前記第１の工程の後、前記第２の孔内に第２の電極液を添加した後に前記第２の孔内の溶液を吸引することにより、前記第２の孔内に残った前記両性担体溶液を除去する第３の工程と、
を含む、電気泳動チップの製造方法。
【請求項２】
前記第２の工程において、前記第１の電極液が前記キャビティ内に入らないように前記第１の電極液を添加する、請求項１に記載の電気泳動チップの製造方法。
【請求項３】
前記第１の孔内に前記第１の電極液を添加する時に、前記第２の孔内を加圧状態にする、請求項２に記載の電気泳動チップの製造方法。
【請求項４】
前記第３の工程において、前記第２の電極液が前記キャビティ内に入らないように前記第２の電極液を添加する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気泳動チップの製造方法。
【請求項５】
前記第２の孔内に前記第２の電極液を添加する時に、前記第１の孔内を加圧状態にする、請求項４に記載の電気泳動チップの製造方法。
【請求項６】
外部に通じる第１及び第２の孔と、前記第１の孔と前記第２の孔とを内部で連結するキャビティとを有する基板の前記キャビティ内に、前記第１及び第２の孔のうち少なくとも一方から、試料を含有する両性担体溶液を導入する両性担体溶液導入部と、
前記第１の孔内に第１の電極液を添加する第１の電極液添加部と、
前記第１の孔内の溶液を吸引することにより、前記第１の孔内に残った前記両性担体溶液を除去する第１の電極液吸引部と、
前記第２の孔内に第２の電極液を添加する第２の電極液添加部と、
前記第２の孔内の溶液を吸引することにより、前記第２の孔内に残った前記両性担体溶液を除去する第２の電極液吸引部と、
を備える、電気泳動チップの製造装置。
【請求項７】
外部に通じる第１及び第２の孔と、前記第１の孔と前記第２の孔とを内部で連結するキャビティとを有し、試料を含有する両性担体溶液が前記キャビティ内に導入された基板の前記第１の孔内に、第１の電極液を添加する第１の電極液添加部と、
前記第１の孔内の溶液を吸引することにより、前記第１の孔内に残った前記両性担体溶液を除去する第１の電極液吸引部と、
前記第２の孔内に第２の電極液を添加する第２の電極液添加部と、
前記第２の孔内の溶液を吸引することにより、前記第２の孔内に残った前記両性担体溶液を除去する第２の電極液吸引部と、
を備える、電気泳動チップの製造装置。
【請求項８】
前記第１の孔内に前記第１の電極液を添加する時に、前記第２の孔内を加圧状態にする手段を更に備える、請求項６又は７に記載の電気泳動チップの製造装置。
【請求項９】
前記第２の孔内に前記第２の電極液を添加する時に、前記第１の孔内を加圧状態にする手段を更に備える、請求項６〜８のいずれか一項に記載の電気泳動チップの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気泳動チップの製造方法及び電気泳動チップの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気泳動法としては、例えばゲルを用いた電気泳動法（ゲル電気泳動法）が知られている。また、ゲル電気泳動法に代えて、溶融石英キャピラリーを用いた電気泳動法（キャピラリー電気泳動法）も好適に用いられている。キャピラリー電気泳動法では、微量な試料を迅速に分離検出することが可能である。
【０００３】
さらに近年、キャピラリー電気泳動法に代えて、石英、ガラス又はプラスチック等の基板を用いた電気泳動法（マイクロチップ電気泳動法）が好適に用いられている。マイクロチップ電気泳動法では、一対の貫通孔とこれらの貫通孔同士を内部で連結する微小流路が形成された基板を用いる。電圧を印加すると試料は微小流路内において分離される。微小流路では熱の放散が良好であるので、高電圧の印加が可能となる。その結果、試料の分離時間を短縮できる。特に、高電圧の印加を必要とする等電点電気泳動法において、マイクロチップ電気泳動法は有効な分離手段として期待されている。また、マイクロチップ電気泳動法では、試料の極微量化、分離の迅速化等を図ることができる。
【０００４】
マイクロチップ電気泳動法による等電点電気泳動法は、例えば以下のように行われる。試料を含有する両性担体溶液を一方の貫通孔から添加し、微小流路に充填した後、陰極槽となる貫通孔にアルカリ性の電極液（例えば、ＮａＯＨ水溶液）を添加し、陽極槽となる貫通孔に酸性の電極液（例えば、リン酸水溶液）を添加する。このとき、アルカリ性の電極液及び酸性の電極液は、いずれも両性担体溶液と接するように配置される。この状態で陰極槽及び陽極槽内にそれぞれ電極を挿入し、高電圧を印加する。その結果、両性担体溶液中にｐＨ勾配が形成されるので、試料成分は自身の電荷がゼロとなるｐＨ域（等電点）に収束する。このようにして、試料は分離される。
【０００５】
また、一次元目のゲル等電点電気泳動法と、二次元目のポリアクリルアミドゲル電気泳動法とを組み合わせた二次元ゲル電気泳動法は、プロテオーム研究におけるタンパク質の分離・分析には極めて重要な手法となっている。続いて、質量分析装置を用いて、二次元ゲル電気泳動法によりゲル内に分離されたタンパク質の分子量を測定することにより、タンパク質の構造に関する情報を得ることができる。なお、二次元目のポリアクリルアミドゲル電気泳動法ではタンパク質の分子量に基づく分離・分析を行うが、質量分析装置により正確な分子量の情報が得られる。
【０００６】
上述の場合、タンパク質の荷電状態に基づく分離・分析を行う一次元目のゲル等電点電気泳動法が実施された後、同じモード（タンパク質の分子量）の分離・分析が２回行われることになる。したがって、将来的には、等電点電気泳動法と質量分析法とを組み合わせた分離分析法の確立が望まれている。しかしながら、現在のゲル等電点電気泳動法では、分離・分析に長時間を要し、操作に熟練も必要とされる。これに対して、マイクロチップ電気泳動法を用いれば、ゲル等電点電気泳動法の問題点を解決することができる。マイクロチップ電気泳動法は、等電点電気泳動法と質量分析法とを組み合わせた分離分析法の確立に大きく貢献する技術となることが期待される。
【０００７】
上述のようなマイクロチップ電気泳動法に用いられる電気泳動チップとしては、例えば、特許文献１，２に記載されているものが知られている。
【特許文献１】特開２００３−２８８３５号公報
【特許文献２】特開２００４−６９４３０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、上記マイクロチップ電気泳動法では、微小流路内だけでなく貫通孔内にも両性担体溶液が残るため、電圧を印加すると貫通孔内の両性担体溶液にもｐＨ勾配が形成される。その結果、微小流路に形成されるｐＨ勾配の範囲が所望の範囲よりも狭くなってしまう。例えば、微小流路に形成されるｐH勾配の範囲がｐＨ３〜１０となる量の両性担体溶液を微小流路に導入した場合、貫通孔内に残った両性担体溶液に起因するｐH勾配の範囲がｐＨ３〜５であると、微小流路に形成されるｐH勾配の範囲はｐＨ５〜１０となってしまう。したがって、上記マイクロチップ電気泳動法では試料の効果的な分離が阻害されるだけでなく、微小流路内に形成されるｐＨ勾配の再現性が悪いために試料成分の収束状態の再現性が低下してしまう。
【０００９】
そこで、本発明は、キャビティ内における試料成分の収束状態の再現性を向上させることができる電気泳動チップの製造方法及び電気泳動チップの製造装置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】
【００１０】
上述の課題を解決するため、本発明の電気泳動チップの製造方法は、(ａ)外部に通じる第１及び第２の孔と、第１の孔と第２の孔とを内部で連結するキャビティとを有する基板のキャビティ内に、第１及び第２の孔のうち少なくとも一方から、試料を含有する両性担体溶液を導入する第１の工程と、(ｂ)第１の工程の後、第１の孔内に第１の電極液を添加した後に第１の孔内の溶液を吸引することにより、第１の孔内に残った両性担体溶液を除去する第２の工程と、(ｃ)第１の工程の後、第２の孔内に第２の電極液を添加した後に第２の孔内の溶液を吸引することにより、第２の孔内に残った両性担体溶液を除去する第３の工程とを含む。
【００１１】
ここで、第２の工程と第３の工程とは別々に実施されるとしてもよいし、同時に実施されるとしてもよい。さらに、第２の工程を実施した後に第３の工程を実施するとしてもよいし、第３の工程を実施した後に第２の工程を実施するとしてもよい。また、第２及び第３の工程において、それぞれ、第１及び第２の孔内に残った両性担体溶液の一部が除去されるとしてもよいし、全部が除去されるとしてもよい。
【００１２】
本発明の電気泳動チップの製造方法を用いると、第１及び第２の孔内に残った両性担体溶液を除去できるので、キャビティ内に形成されるｐH勾配の範囲が所望の範囲となる電気泳動チップを製造することができる。このような電気泳動チップを用いて電気泳動を行うことにより、キャビティ内において試料成分の収束状態の再現性を向上させることができる。
【００１３】
また、第２の工程において、第１の電極液がキャビティ内に入らないように第１の電極液を添加することが好ましい。これにより、得られる電気泳動チップにおいてキャビティ内に形成されるｐH勾配の範囲を高精度に制御することができる。さらに、第１の孔内に第１の電極液を添加する時に、第２の孔内を加圧状態にすることが好ましい。これにより、第１の電極液がキャビティ内に入ることを抑制し易くなる。
【００１４】
また、第３の工程において、第２の電極液がキャビティ内に入らないように第２の電極液を添加することが好ましい。これにより、得られる電気泳動チップにおいてキャビティ内に形成されるｐH勾配の範囲を高精度に制御することができる。さらに、第２の孔内に第２の電極液を添加する時に、第１の孔内を加圧状態にすることが好ましい。これにより、第２の電極液がキャビティ内に入ることを抑制し易くなる。
【００１５】
また、本発明の電気泳動チップの製造装置は、(ａ)外部に通じる第１及び第２の孔と、第１の孔と第２の孔とを内部で連結するキャビティとを有する基板のキャビティ内に、第１及び第２の孔のうち少なくとも一方から、試料を含有する両性担体溶液を導入する両性担体溶液導入部と、(ｂ)第１の孔内に第１の電極液を添加する第１の電極液添加部と、(ｃ)第１の孔内の溶液を吸引することにより、第１の孔内に残った両性担体溶液を除去する第１の電極液吸引部と、(ｄ)第２の孔内に第２の電極液を添加する第２の電極液添加部と、(ｅ)第２の孔内の溶液を吸引することにより、第２の孔内に残った両性担体溶液を除去する第２の電極液吸引部とを備える。
【００１６】
ここで、（１）両性担体溶液導入部が第１の電極液吸引部及び第２の電極液吸引部を兼ねるとしてもよいし、（２）両性担体溶液導入部が第１の電極液吸引部を兼ねて第２の電極液吸引部を兼ねないとしてもよいし、（３）両性担体溶液導入部が第２の電極液吸引部を兼ねて第１の電極液吸引部を兼ねないとしてもよいし、（４）両性担体溶液導入部が第１の電極液吸引部も第２の電極液吸引部も兼ねないとしてもよい。また、第１及び第２の電極液吸引部は、それぞれ、第１及び第２の孔内に残った両性担体溶液の一部を除去するとしてもよいし、全部を除去するとしてもよい。
【００１７】
本発明の電気泳動チップの製造装置を用いると、第１及び第２の孔内に残った両性担体溶液を除去できるので、キャビティ内に形成されるｐH勾配の範囲が所望の範囲となる電気泳動チップを製造することができる。このような電気泳動チップを用いて電気泳動を行うことにより、キャビティ内における試料成分の収束状態の再現性を向上させることができる。
【００１８】
また、本発明の電気泳動チップの製造装置は、(ａ)外部に通じる第１及び第２の孔と、第１の孔と第２の孔とを内部で連結するキャビティとを有し、試料を含有する両性担体溶液がキャビティ内に導入された基板の第１の孔内に、第１の電極液を添加する第１の電極液添加部と、(ｂ)第１の孔内の溶液を吸引することにより、第１の孔内に残った両性担体溶液を除去する第１の電極液吸引部と、(ｃ)第２の孔内に第２の電極液を添加する第２の電極液添加部と、(ｄ)第２の孔内の溶液を吸引することにより、第２の孔内に残った両性担体溶液を除去する第２の電極液吸引部とを備える。
【００１９】
ここで、第１の電極液吸引部が第２の電極液吸引部を兼ねるとしてもよいし兼ねないとしてもよい。また、第１及び第２の電極液吸引部は、それぞれ、第１及び第２の孔内に残った両性担体溶液の一部を除去するとしてもよいし、全部を除去するとしてもよい。
【００２０】
本発明の電気泳動チップの製造装置を用いると、第１及び第２の孔内に残った両性担体溶液を除去できるので、キャビティ内に形成されるｐH勾配の範囲が所望の範囲となる電気泳動チップを製造することができる。このような電気泳動チップを用いて電気泳動を行うことにより、キャビティ内における試料成分の収束状態の再現性を向上させることができる。
【００２１】
また、上記電気泳動チップの製造装置は、第１の孔内に第１の電極液を添加する時に、第２の孔内を加圧状態にする手段を更に備えることが好ましい。これにより、第１の電極液がキャビティ内に入ることを抑制し易くなるので、得られる電気泳動チップにおいてキャビティ内に形成されるｐH勾配の範囲を高精度に制御することができる。
【００２２】
また、上記電気泳動チップの製造装置は、第２の孔内に第２の電極液を添加する時に、第１の孔内を加圧状態にする手段を更に備えることが好ましい。これにより、第２の電極液がキャビティ内に入ることを抑制し易くなるので、得られる電気泳動チップにおいてキャビティ内に形成されるｐH勾配の範囲を高精度に制御することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の電気泳動チップの製造方法及び電気泳動チップの製造装置によれば、キャビティ内における試料成分の収束状態の再現性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
【００２５】
［電気泳動チップの製造装置］
図１は、本実施形態に係る電気泳動チップの製造装置１００を模式的に示す斜視図である。図２は、図１のＸ軸方向から見た電気泳動チップの製造装置１００の側面図である。
【００２６】
電気泳動チップの製造装置１００は、ワークデッキ部１０１と、ワークデッキ部１０１の上方においてＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に駆動するノズルユニット１１１とを備える。ノズルユニット１１１は、ワークデッキ部１０１上面の両端に設置されＸ軸方向に延びる一対のＸ軸ユニット１０５，１０５によってＸ軸方向に駆動される。また、ノズルユニット１１１は、一対のＸ軸ユニット１０５，１０５同士を連結しＹ軸方向に延びるＹ軸ユニット１０７によってＹ軸方向に駆動される。Ｙ軸ユニット１０７はＸ軸ユニット１０５，１０５上をスライドする。また、ノズルユニット１１１は、Ｙ軸ユニット１０７に連結されＺ軸方向に延びるＺ軸ユニット１０９によってＺ軸方向に駆動される。Ｚ軸ユニット１０９はＹ軸ユニット１０７上をスライドする。ノズルユニット１１１はＺ軸ユニット１０９に連結されているので、３次元駆動が可能となる。ワークデッキ部１０１には、Ｘ軸ユニット１０５，１０５、Ｙ軸ユニット１０７及びＺ軸ユニット１０９の駆動を制御するコンピュータ等の制御装置１２３が接続されている。制御装置１２３によって、ノズルユニット１１１の駆動は制御される。
【００２７】
ワークデッキ部１０１上には、外部に通じる第１の孔３と第２の孔５とを有する基板１を載置する載置台１０３が設置されている。ここで、図３を参照して基板１について詳細に説明する。
【００２８】
図３の(ａ)は後述する電気泳動チップ１０（図７参照）を形成するための基板１を模式的に示す平面図であり、(ｂ)は図３の(ａ)に示されるIIIｂ−IIIｂ線に沿った断面図である。基板１は、孔３と孔５とを内部で連結する微小なキャビティ（流路）７を有する。キャピラリー状のキャビティ７は、その両端において孔３，５の底部とそれぞれ連通している。本実施形態においては、孔３，５及びキャビティ７は複数形成されている。基板１の構成材料としては、例えば、石英、ガラス、プラスチック等が挙げられる。
【００２９】
基板１は、例えば、厚さｄの合成石英製の基板９と溶融石英製のカバープレート１１とが貼り合わされてなる。孔３，５は、基板９をその厚さ方向に貫通する。基板９の一方の面には、キャビティ７となる溝が形成されている。キャビティ７は、例えば、当該溝を覆うようにカバープレート１１を被せることにより形成される。基板９は、例えば厚さｄが１ｍｍの合成石英基板であり、カバープレート１１は例えば厚さが１８０μｍの溶融石英製カバープレートである。
【００３０】
再び図１及び図２を参照する。ワークデッキ部１０１上には、孔３，５を塞ぐためのパッド（蓋）１７とパッド１７を駆動・保持するパッド駆動部１２１とが設置されている。パッド１７としては、例えばセプタム等が用いられる。パッド１７の下面には例えば開口（図示せず）が設けられており、この開口から空気を放出又は吸引することにより、孔３，５内を加圧又は減圧することができる。なお、このような開口が設けられていなくてもよい。さらに、ワークデッキ部１０１上には、例えば蛍光性試料で標識した試料を含有する両性担体溶液１５が収容される収容部１１９を複数有する容器１１７が設置されている。
【００３１】
両性担体溶液１５は、例えばヒドロキシプロピルメチルセルロース溶液等のポリマー溶液を含有することが好ましい。この場合、両性担体溶液１５の比重及び粘度が向上する。また、キャビティ７の内壁面上にシラノール基が存在する場合に、電気浸透流の発生を抑制することができる。
【００３２】
ノズルユニット１１１の下面には、ノズル１９、ノズル１３及びノズル２３がＹ軸方向に沿って順に設置されている。ノズルユニット１１１上には、電極液２１を収容する容器１１５と電極液２５を収容する容器１１３とが設置されている。容器１１５及び容器１１３は、それぞれノズル１９及びノズル２３に接続されている。電極液２１は、例えばアルカリ性の電極液である。アルカリ性の電極液としては、例えば水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液等が挙げられる。電極液２５は例えば酸性の電極液である。酸性の電極液としては、例えばリン酸（Ｈ３ＰＯ４）水溶液等が挙げられる。
【００３３】
ノズルユニット１１１には圧力制御装置１２５が接続されている。圧力制御装置１２５を用いると、ノズル１９，２３から電極液２１，２５をそれぞれ放出することができる。この場合、ノズル１９は、電極液２１を孔３内に添加する第１の電極液添加部となる。また、ノズル２３は、電極液２５を孔５内に添加する第２の電極液添加部となる。
【００３４】
また、圧力制御装置１２５を用いると、ノズル１３から空気を放出又は吸引することができる。したがって、例えば、ノズル１３を両性担体溶液１５に挿入して両性担体溶液１５を吸引した後、ノズル１３を孔３内に挿入して両性担体溶液１５を孔３内に放出することができる。この場合、ノズル１３は、基板１のキャビティ７内に両性担体溶液１５を導入する両性担体溶液導入部となる。
【００３５】
また、例えば、ノズル１９を用いて孔３内に電極液２１を添加した後、ノズル１３を孔３内に挿入して孔３内の溶液２１ａを吸引して孔３外に廃棄することができる。溶液２１ａは、主として電極液２１を含み、孔３内に残った両性担体溶液１５を更に含んでいる（図５参照）。この場合、ノズル１３は、孔３内の溶液２１ａを吸引することにより、孔３内に残った両性担体溶液１５を除去する第１の電極液吸引部となる。
【００３６】
また、例えば、ノズル２３を用いて孔５内に電極液２５を添加した後、ノズル１３を孔５内に挿入して孔５内の溶液２５ａを吸引して孔５外に廃棄することができる。溶液２５ａは、主として電極液２５を含み、孔５内に残った両性担体溶液１５ａを更に含んでいる（図６参照）。この場合、ノズル１３は、孔５内の溶液２５ａを吸引することにより、孔５内に残った両性担体溶液１５ａを除去する第２の電極液吸引部となる。
【００３７】
また、ノズルユニット１１１の下面には、例えば、第１の電極２９及び第２の電極２７が設置されている。電極２９は孔３内の電極液２１に挿入され、電極２７は孔５内の電極液２５に挿入される。電極２９は例えば陰極であり、電極２７は例えば陽極である。ノズルユニット１１１には高圧電源３１が接続されており、この高圧電源３１によって電極２７，２９に高電圧が印加される。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態の電気泳動チップの製造装置１００は、外部に通じる孔３，５と、孔３と孔５とを内部で連結するキャビティ７とを有する基板１のキャビティ７内に、試料を含有する両性担体溶液１５を例えば孔３から導入するノズル１３と、孔３内に電極液２１を添加するノズル１９と、孔５内に電極液２５を添加するノズル２３とを備える。ノズル１３は、孔３内の溶液２１ａを吸引することにより、孔３内に残った両性担体溶液１５を除去すると共に、孔５内の溶液２５ａを吸引することにより、孔５内に残った両性担体溶液１５ａを除去する。
【００３９】
［電気泳動チップの製造方法］
図４〜図７は、本実施形態に係る電気泳動チップの製造方法を模式的に示す工程断面図である。本実施形態に係る電気泳動チップの製造方法は、電気泳動チップの製造装置１００を用いて好適に実施され、例えば以下の工程を順に経ることによって実施される。
【００４０】
（基板準備工程）
まず、図４の(ａ)に示されるように、基板１を準備する。本実施形態において、基板１は、一対の貫通孔とこれらの貫通孔同士を連結する溝とを有する基板９にカバープレート１１を貼り合せてなる。この場合、一対の貫通孔及び溝がカバープレート１１によって覆われることにより、基板１の孔３，５及びキャビティ７が形成される。
【００４１】
（第１の工程）
次に、図４の(ｂ)及び(ｃ)に示されるように、基板１のキャビティ７内に、試料を含有する両性担体溶液１５を導入する。具体的には、例えば、まず図４の(ｂ)に示されるように、ノズル１３を用いて両性担体溶液１５を孔３内に添加する。続いて、図４の(ｃ)に示されるように、パッド１７により孔５を塞ぎ、孔５内を減圧する。これにより、両性担体溶液１５はキャビティ７内に充填される。
【００４２】
（第２の工程）
次に、図５の(ａ)に示されるように、例えばノズル１９を用いて孔３内に電極液２１を添加する。ここで、電極液２１がキャビティ７内に入らないように電極液２１を添加することが好ましい。具体的には、例えば、孔３内に電極液２１を添加する時に、孔５内を加圧状態にすることが更に好ましい。本実施形態では、孔３内に電極液２１を添加する時に孔５内を加圧状態にする手段としてパッド１７が用いられる。パッド１７は孔５を塞ぐことが好ましい。電極液２１は、孔３に充填されることが好ましく、孔３から溢れ出す程度に添加されることが更に好ましい。
【００４３】
その後、図５の(ｂ)に示されるように、例えばノズル１３を用いて孔３内の溶液２１ａを吸引することにより、孔３内に残った両性担体溶液１５の一部又は全部を除去する。これにより、孔３内が洗浄され、キャビティ７内に両性担体溶液１５ａが残存する。
【００４４】
続いて、必要に応じて、第２の工程を繰返し実施することが好ましい。具体的には、例えば、ノズル１９を用いて孔３内に電極液２１を添加した後に、ノズル１３を用いて孔３内の溶液２１ａを吸引することにより、孔３内に残った両性担体溶液１５の一部又は全部を除去する操作を繰り返す。この操作は、孔３内の溶液２１ａに混入した両性担体溶液１５の含有割合が所定値以下となるまで繰り返されることが好ましい。なお、孔３内に両性担体溶液１５の一部が残っていても、当該両性担体溶液１５の一部にｐＨ勾配が実質的に形成されなければよい。
【００４５】
（第１の電極液添加工程）
次に、図５の(ｃ)に示されるように、例えばノズル１９を用いて孔３内に電極液２１を添加する。これにより、孔３内に電極液２１が充填される。電極液２１は、第２の工程と同様に、孔３内に添加されることが好ましい。
【００４６】
（第３の工程）
次に、図６の(ａ)に示されるように、例えばノズル２３を用いて孔５内に電極液２５を添加する。ここで、電極液２５がキャビティ７内に入らないように電極液２５を添加することが好ましい。具体的には、例えば、孔５内に電極液２５を添加する時に、孔３内を加圧状態にすることが更に好ましい。本実施形態では、孔５内に電極液２５を添加する時に孔３内を加圧状態にする手段としてパッド１７が用いられる。パッド１７は孔３を塞ぐことが好ましい。電極液２５は、孔５に充填されることが好ましく、孔５から溢れ出す程度に添加されることが更に好ましい。
【００４７】
その後、図６の(ｂ)に示されるように、例えばノズル１３を用いて孔５内の溶液２５ａを吸引することにより、孔５内に残った両性担体溶液１５ａの一部又は全部を除去する。これにより、孔５内が洗浄され、キャビティ７内に両性担体溶液１５ｂが残存する。
【００４８】
続いて、必要に応じて、第３の工程を繰返し実施することが好ましい。具体的には、例えば、ノズル２３を用いて孔５内に電極液２５を添加した後に、ノズル１３を用いて孔５内の溶液２５ａを吸引することにより、孔５内に残った両性担体溶液１５ａの一部又は全部を除去する操作を繰り返す。この操作は、孔５内の溶液２５ａに混入した両性担体溶液１５ａの含有割合が所定値以下となるまで繰り返されることが好ましい。なお、孔５内に両性担体溶液１５ａの一部が残っていても、当該両性担体溶液１５ａの一部にｐＨ勾配が実質的に形成されなければよい。
【００４９】
（第２の電極液添加工程）
次に、図６の(ｃ)に示されるように、例えばノズル２３を用いて孔５内に電極液２５を添加する。これにより、孔５内に電極液２５が充填される。電極液２５は、第３の工程と同様に、孔５内に添加されることが好ましい。
【００５０】
以上の工程を経ることにより、電気泳動チップ１０が得られる。電気泳動チップ１０は、孔３，５及びキャビティ７が形成された基板１と、キャビティ７内に充填された両性担体溶液１５ｂと、を備える。電気泳動チップ１０は、例えば等電点マイクロチップ電気泳動法に好適に用いられる。特に、電気泳動チップ１０は、キャビティ７に沿ってレーザーを走査させながら蛍光検出を行う走査型レーザー励起蛍光検出等電点電気泳動（Scanning LIF-CIEF）に好適に用いられる。
【００５１】
（第１及び第２の電極挿入工程）
次に、図７に示されるように、孔３内の電極液２１に電極２９を挿入し、孔５内の電極液２５に電極２７を挿入する。電極２７，２９は高圧電源３１に電気的に接続されている。高圧電源３１を用いて電極２７，２９に高電圧を印加すると、キャビティ７中の両性担体溶液１５ｂによってｐＨ勾配が形成される。このｐＨ勾配によって両性担体溶液１５ｂに含まれる試料の成分は等電点に収束する。キャビティ７内に形成されるｐＨ勾配の範囲は、例えばｐＨ３〜１０である。キャビティ７が複数形成されていると、多検体の等電点電気泳動が可能となる。
【００５２】
本実施形態の電気泳動チップの製造方法を用いると、孔３，５内に残った両性担体溶液１５，１５ａをいずれも除去できるので、高電圧を印加した時にキャビティ７内に形成されるｐH勾配の範囲が所望の範囲となる電気泳動チップ１０を製造することができる。このような電気泳動チップ１０を用いて等電点電気泳動を行うことにより、キャビティ７内における試料成分の収束状態の再現性を向上させることができる。
【００５３】
また、第２の工程において、電極液２１がキャビティ７内に入らないように電極液２１を添加することにより、得られる電気泳動チップ１０においてキャビティ７内に形成されるｐH勾配の範囲を高精度に制御することができる。さらに、孔３内に電極液２１を添加する時に孔５内を加圧状態にすることにより、電極液２１がキャビティ７内に入ることを抑制し易くなる。
【００５４】
また、第３の工程において、電極液２５がキャビティ７内に入らないように電極液２５を添加することにより、得られる電気泳動チップ１０においてキャビティ７内に形成されるｐH勾配の範囲を高精度に制御することができる。さらに、孔５内に電極液２５を添加する時に孔３内を加圧状態にすることにより、電極液２５がキャビティ７内に入ることを抑制し易くなる。
【００５５】
また、電気泳動チップの製造装置１００を用いると、上記電気泳動チップの製造方法を全自動で実施することができるので、キャビティ７内における試料成分の収束状態の再現性を向上させることができると共に作業効率が向上する。
【００５６】
また、上記電気泳動チップの製造装置１００はパッド１７を備える。このため、パッド１７により孔３，５を塞ぐことにより、電極液２１，２５を孔３，５内に添加する時に電極液２１，２５がキャビティ７内に入ることを抑制し易くなる。よって、得られる電気泳動チップ１０においてキャビティ７内に形成されるｐH勾配の範囲を高精度に制御することができる。
【００５７】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。
【００５８】
例えば、上記実施形態に係る電気泳動チップの製造装置１００では、ノズル１３が両性担体溶液導入部、第１の電極液吸引部及び第２の電極液吸引部を兼ねるとしたが、第１の電極液吸引部がノズル１３とは異なるノズルであるとしてもよいし、第２の電極液吸引部がノズル１３とは異なるノズルであるとしてもよい。いずれの場合であっても、電気泳動チップの製造装置１００と同様の作用効果が得られるので、キャビティ７内における試料成分の収束状態の再現性を向上させることができる。
【００５９】
また、別の実施形態に係る電気泳動チップの製造装置は、外部に通じる孔３，５と、孔３と孔５とを内部で連結するキャビティ７とを有し、試料を含有する両性担体溶液１５がキャビティ７内に導入された基板１の孔３内に、電極液２１を添加するノズル１９（第１の電極液添加部）と、孔３内の溶液２１ａを吸引することにより、孔３内に残った両性担体溶液１５を除去するノズル１３（第１の電極液吸収部）と、孔５内に電極液２５を添加するノズル２３（第２の電極液添加部）とを備える。ノズル１３（第２の電極液吸引部）は、孔５内の溶液２５ａを吸引することにより、孔５内に残った両性担体溶液１５ａを除去する。なお、ノズル１３とは異なるノズルを用いて、孔５内の溶液２５ａを吸引することにより、孔５内に残った両性担体溶液１５ａを除去するとしてもよい。
【００６０】
このような電気泳動チップの製造装置を用いると、孔３，５内に残った両性担体溶液１５，１５ａをいずれも除去できるので、高電圧を印加した時にキャビティ７内に形成されるｐH勾配の範囲が所望の範囲となる電気泳動チップ１０を製造することができる。このような電気泳動チップ１０を用いて等電点電気泳動を行うことにより、キャビティ７内における試料成分の収束状態の再現性を向上させることができる。
【００６１】
また、孔３内に電極液２１を添加する時に、パッド１７を用いて孔５内を加圧状態にして、孔５内に電極液２５を添加する時に、パッド１７とは異なるパッドを用いて孔３内を加圧状態にするとしてもよい。
【００６２】
また、孔３内に電極液２１を添加する時に孔５内を加圧状態にする手段及び孔５内に電極液２５を添加する時に孔３内を加圧状態にする手段として、パッドに代えて、例えばエアーブロー装置等を用いてもよい。
【００６３】
また、上記実施形態に係る電気泳動チップの製造方法において、第２の工程と第３の工程とは別々に実施されるとしてもよいし、同時に実施されるとしてもよい。さらに、第２の工程を実施した後に第３の工程を実施するとしてもよいし、第３の工程を実施した後に第２の工程を実施するとしてもよい。
【実施例】
【００６４】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００６５】
（実施例）
縦５４ｍｍ、横９０ｍｍ、厚さ１ｍｍの合成石英製の基板に、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて、長さ３０ｍｍ、幅１００μｍ、深さ２５μｍの微小な溝を５ｍｍ間隔で３本形成した。次に、溝の両端に、切削加工技術を用いて、基板の厚さ方向に貫通する一対の貫通孔を形成した。これらの貫通孔は、断面円形の直径２ｍｍ、深さ１ｍｍの貫通孔である。続いて、厚さ１８０μｍの溶融石英製のカバープレートを、熱融着により合成石英製の基板に貼り付けた。溶融石英製のカバープレートは、溝及び貫通孔を覆うように貼り付けた。このようにして、外部に通じる一対の孔と、これらを内部で連結する微小なキャビティとを有する基板を形成した。その後、キャビティの内壁面を終濃度４％のポリジメチルアクリルアミド溶液で被覆した。
【００６６】
次に、Ｎ末端に１分子のテトラメチルローダミン(tetramethylrhodamine)が結合したペプチドを試料として、当該試料を含有する両性担体溶液を調製した。両性担体溶液としては、０．１％のＴｗｅｅｎ２０、０．３％のＴＥＭＥＤ、０．１％のＡｃＯＨ、１ｍＭのＮａＨ２ＰＯ４、０．１％のメチルセルロース、及び４０倍希釈のPharmalyte3-10を含有するものを用いた。
【００６７】
この両性担体溶液２μｌを一方の孔に添加し、他方の孔を減圧することによりキャビティ内に両性担体溶液を充填した。その後、一方の孔にセプタムを密着させ、他方の孔に陽極液として２０ｍＭのリン酸（Ｈ３ＰＯ４）水溶液を添加した。その後、陽極液が添加された孔内の溶液を吸引・廃棄し、再び陽極液を孔に添加した。さらに、陽極液が添加された孔内の溶液を再び吸引・廃棄し、再び陽極液を孔に添加した。その後、陽極液が添加された孔内の溶液を再び吸引・廃棄し、再び陽極液を孔に添加した。すなわち、吸引・廃棄の操作を３回行い、最終的には一方の孔に陽極液を充填した。
【００６８】
同様に、陽極液を充填した方の孔にセプタムを密着させ、もう一方の孔に陰極液として２０ｍＭの水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液を添加した。その後、陰極液が添加された孔内の溶液を吸引・廃棄し、再び陰極液を孔に添加した。さらに、陰極液が添加された孔内の溶液を再び吸引・廃棄し、再び陰極液を孔に添加した。その後、陰極液が添加された孔内の溶液を再び吸引・廃棄し、再び陰極液を孔に添加した。すなわち、吸引・廃棄の操作を３回行い、最終的には他方の孔に陰極液を充填した。このようにして、電気泳動チップを得た。
【００６９】
（比較例）
縦５４ｍｍ、横９０ｍｍ、厚さ１ｍｍの合成石英製の基板に、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて、長さ３０ｍｍ、幅１００μｍ、深さ２５μｍの微小な溝を２ｍｍ間隔で８本形成した。次に、溝の両端に、切削加工技術を用いて、基板の厚さ方向に貫通する一対の貫通孔を形成した。これらの貫通孔は、断面円形の直径０．４６ｍｍの貫通孔である。続いて、厚さ１８０μｍの溶融石英製のカバープレートを、熱融着により合成石英製の基板に貼り付けた。溶融石英製のカバープレートは、溝及び貫通孔を覆うように貼り付けた。このようにして、外部に通じる一対の孔と、これらを内部で連結する微小なキャビティとを有する基板を形成した。その後、キャビティの内壁面を終濃度１％のポリジメチルアクリルアミド溶液で被覆した。
【００７０】
次に、実施例と同様に両性担体溶液を調製した。この両性担体溶液２μｌを一方の孔に添加し、他方の孔を減圧することによりキャビティ内に両性担体溶液を充填した。その後、一方の孔に陽極液として２０ｍＭのリン酸（Ｈ３ＰＯ４）水溶液を添加し、他方の孔に陰極液として２０ｍＭの水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液を添加した。このようにして、電気泳動チップを得た。
【００７１】
（評価結果）
実施例及び比較例において得られた電気泳動チップを用いて、それぞれ同様に以下のような評価を行った。まず、陽極液が充填された孔及び陰極液が充填された孔に、それぞれ電極を挿入して６００Ｖ／ｃｍの電界を印加してキャビティ内にｐＨ勾配を形成した。続いて、キャビティ内の両性担体溶液にレーザーを照射した。レーザーの光源としては、波長５３２ｎｍの半導体励起ＹＡＧレーザーを用いた。そして、キャビティ内において収束した試料成分からの蛍光の光強度を検出し、ピーク波形の半値全幅を求めた。蛍光の検出は、検出ユニットをキャビティに沿って１５ｍｍ／ｓの速さで走査して行った。
【００７２】
図８は、実施例において得られた電気泳動チップを用いた場合に検出された蛍光の光強度を示すグラフである。その結果、光強度のピーク波形ｐが確認された。このグラフの縦軸は蛍光の光強度（単位：ｍＶ）を示し、横軸は時間（単位：ｓ）を示す。なお、試料のモル濃度は、１ｎＭである。横軸の時間０〜２秒は、キャビティの長さ０〜３０ｍｍに相当する。図９は、図８に示されるピーク波形ｐ付近を拡大して示すグラフである。このグラフからピーク波形ｐの半値全幅ｗを求めた。
【００７３】
図１０は、比較例において得られた電気泳動チップを用いた場合に検出された蛍光の光強度を示すグラフである。このグラフは、同一の試料に対して蛍光の検出を４回行った結果を示している。その結果、光強度のピーク波形ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４が確認された。このグラフの縦軸は蛍光の光強度（単位：Ｖ）を示し、横軸は時間（単位：ｓ）を示す。グラフから明らかなように、ピーク波形ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４の半値全幅はばらついている。
【００７４】
上述の評価の結果、実施例において算出したピーク波形の半値全幅は１２２±１８μｍであり、比較例において算出したピーク波形の半値全幅は１２０±５０μｍであった。したがって、実施例におけるピーク波形の半値全幅のばらつきは、比較例におけるピーク波形の半値全幅のばらつきよりも小さくなることが判明した。したがって、実施例において得られた電気泳動チップでは、比較例において得られた電気泳動チップよりも、キャビティ内における試料成分の収束状態の再現性が向上することが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本実施形態に係る電気泳動チップの製造装置を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１のＸ軸方向から見た電気泳動チップの製造装置の側面図である。
【図３】電気泳動チップを形成するための基板を模式的に示す図である。
【図４】本実施形態に係る電気泳動チップの製造方法を模式的に示す工程断面図である。
【図５】本実施形態に係る電気泳動チップの製造方法を模式的に示す工程断面図である。
【図６】本実施形態に係る電気泳動チップの製造方法を模式的に示す工程断面図である。
【図７】本実施形態に係る電気泳動チップの製造方法を模式的に示す工程断面図である。
【図８】実施例において得られた電気泳動チップを用いた場合に検出された蛍光の光強度を示すグラフである。
【図９】図８に示されるピーク波形付近を拡大して示すグラフである。
【図１０】比較例において得られた電気泳動チップを用いた場合に検出された蛍光の光強度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７６】
１…基板、３…第１の孔、５…第２の孔、７…キャビティ、９…基板、１０…電気泳動チップ、１１…カバープレート、１３…ノズル（両性担体溶液導入部、第１の電極液吸引部及び第２の電極液吸引部）、１５…両性担体溶液、１７…パッド、１９…ノズル（第１の電極液添加部）、２１…第１の電極液、２１ａ…第１の孔内の溶液、２３…ノズル（第２の電極液添加部）、２５…第２の電極液、２５ａ…第２の孔内の溶液、１００…電気泳動チップの製造装置。
【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】
2006184211.tif 000009
【図８】
2006184211.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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