(57)【要約】【解決課題】電極室にて多量のガスが発生する条件にて、安定したフリーフロー電気泳動を行うことが可能なフリーフロー電気泳動素子を提供する。【解決手段】２枚の平板を組み合わせて構成された電気泳動槽に緩衝液と試料とを連続的に注入しながら、流れとほぼ垂直に電圧を印加して試料の分離・分取を行うフリーフロー電気泳動素子において、電気泳動槽の流れ方向に沿ってその両外側に配置される１対の電極と電気泳動槽との間に隔壁が設けられ、且つその隔壁の端面とそれと対向する平板の壁面との間に微小隙間が設けられているものであって、その微小隙間が３μｍ以下であることを特徴とするフリーフロー電気泳動素子。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の平板を組み合わせて構成された電気泳動槽に緩衝液と試料とを連続的に注入しながら、流れとほぼ垂直に電圧を印加して試料の分離・分取を行うフリーフロー電気泳動素子であって、電気泳動槽の流れ方向に沿ってその両外側に配置される１対の電極と電気泳動槽との間に隔壁が設けられ、且つその隔壁の端面とそれと対向する平板の壁面との間に微小隙間が設けられて、その微小隙間が３μｍ以下であることを特徴とするフリーフロー電気泳動素子。
【請求項２】
請求項１記載のフリーフロー電気泳動素子において、微小隙間が０．５〜２μｍの範囲であることを特徴とするフリーフロー電気泳動素子。
【請求項３】
請求項１または２記載のフリーフロー電気泳動素子において、２枚の平板がホウケイ酸ガラスから成り、ホウケイ酸ガラスがシリコン薄膜を介して接合されていることを特徴とするフリーフロー電気泳動素子。
【請求項４】
請求項３記載のフリーフロー電気泳動素子において、シリコン薄膜がノンドープシリコン薄膜であることを特徴とするフリーフロー電気泳動素子。
【請求項５】
請求項３または４記載のフリーフロー電気泳動素子において、微小隙間がシリコン薄膜の膜厚で制御されていることを特徴とするフリーフロー電気泳動素子。
【請求項６】
請求項３乃至５のいずれかに記載のフリーフロー電気泳動素子において、２枚の平板のうち第１の平板にシリコン薄膜が形成され且つ流路となる溝が加工され、第２の平板に液供給路の供給口および液流出路の流出口と電極とが構成されたものであって、第２の平板は液供給路の供給口および液流出路の流出口と電極とが相反する面に設けられていることを特徴とするフリーフロー電気泳動素子。
【請求項７】
請求項３乃至６のいずれかに記載のフリーフロー電気泳動素子において、ホウケイ酸ガラスの厚さが０．５〜１．５ｍｍの範囲であることを特徴とするフリーフロー電気泳動素子。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載のフリーフロー電気泳動素子において、隔壁の端面がドライエッチング法によってエッチングされていることを特徴とするフリーフロー電気泳動素子。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載のフリーフロー電気泳動素子において、電極の素材がチタン薄膜の上に白金薄膜を製膜したものであることを特徴とするフリーフロー電気泳動素子。
【請求項１０】
請求項９記載のフリーフロー電気泳動素子において、電極膜厚が２００〜７００ｎｍの範囲であり、電極表面とシリコン薄膜表面との接地面は接合されていないことを特徴とするフリーフロー電気泳動素子。
【請求項１１】
請求項１乃至１０記載のフリーフロー電気泳動素子において、２枚の板で構成された電気泳動槽の間隔が１５０μｍ以下であることを特徴とするフリーフロー電気泳動素子。
【請求項１２】
請求項１１記載のフリーフロー電気泳動素子において、２枚の平板を組み合わせて構成された電気泳動槽の間隔が１０μｍ〜５０μｍであることを特徴とするフリーフロー電気泳動素子。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか記載のフリーフロー電気泳動素子において、電極室の間隔が電気泳動槽の間隔と同じ、もしくはそれよりも大きいことを特徴とするフリーフロー電気泳動素子。
【請求項１４】
２枚の平板を組み合わせて構成された電気泳動槽に緩衝液と試料とを連続的に注入しながら試料の分離・分取を行うフリーフロー電気泳動素法において、請求項１乃至１３のいずれかに記載のフリーフロー電気泳動素子を用い、電気泳動槽の流速に対し電極室の流速を３倍以上としてフリーフロー電気泳動を行うことを特徴とするフリーフロー電気泳動法。
【請求項１５】
請求項１４記載のフリーフロー電気泳動法において、陽極側と陰極側に移動度の異なる２種のイオン含有緩衝液を流し、該２種のイオンは試料としての分析対象イオンよりも一方は移動度が大きく、他方は分析対象イオンよりも移動度が小さくすることを特徴とするフリーフロー等速電気泳動法。
【請求項１６】
請求項１４記載のフリーフロー電気泳動法において、  電気泳動槽に両性担体を含んだ緩衝液を流し、電極室に電気伝導度の高い電極液を流すことを特徴とするフリーフロー等電点電気泳動法。
【請求項１７】
請求項１４乃至１６記載のフリーフロー電気泳動法において、電極室側の流出口が直接廃液タンクに配管されていることを特徴とするフリーフロー電気泳動法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気泳動槽に緩衝液と試料溶液とを連続的に流しながら試料溶液中に含まれる溶質の分離と分取を行うフリーフロー電気泳動素子、及びフリーフロー電気泳動法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フリーフロー電気泳動とは、電気泳動槽に試料と支持液を連続的に注入しながら電気泳動による分離及び分取を行う電気泳動法である。分離操作は予め緩衝液注入口から一定流速で支持液を流して複数の流出口への液の流れを作り、試料注入口から試料を注入する。泳動槽内部は狭い空間特有の物理的現象によって強い層流が実現されているため、異なる液体を連続的に流すと液体が拡散しにくく、ほぼ直線的に流出口に向かって流れ出る。泳動槽の両端に形成した１対の電極間に電圧を印加すると、試料に含まれる物質は電気泳動の原理によって正負いずれかの電極側に泳動しながら流出口に流出する。物質によって泳動の方向及び速度が異なるため、試料に含まれる物質は分離しながら流出口に流出する。従って、複数の流出口の中から特定の分取口より液を取り出すことにより試料の分取が行える。緩衝液中に電場を掛け試料の電気的特性によって電気泳動を行う原理をゾーン電気泳動と言い、フリーフロー電気泳動素子にてゾーン電気泳動を行うため、フリーフローゾーン電気泳動とも言われる。
【０００３】
従来、フリーフロー電気泳動は大型の電気泳動槽を用いて行われてきた。しかし、大型の電気泳動槽では泳動槽の間隔が広いため、安定な層流を実現するのが難しく、高電圧が印加できず分離に時間を要し、発熱に伴う熱対流が生じ流れが乱され、多量の支持液や試料溶液を必要とする、等の問題があった。
【０００４】
近年、マイクロファブリケーション技術の進展に伴って、フリーフロー電気泳動槽を小型化する技術開発がなされている。マイクロファブリケーション技術の採用により、装置の小型化、試薬の微量化が可能となる。また、マイクロファブリケーション技術によって泳動槽の間隔を１５０μｍ以下の狭い構造を作ることが可能となる。泳動槽の間隔を１５０μｍ以下にすると、レイノルズ数が小さくなるために非常に安定な層流が実現できることや、泳動槽の断面積が小さくなるために高電圧の印加が可能となり高速な分離が実現できることなどの利点がある。
【０００５】
例えば、にはマイクロファブリケーション技術にて製作したフリーフロー電気泳動素子が報告されている（例えば、特許文献１参照）。電気泳動分離部の流れに沿ってその外側に配置される電極との間に隔壁が設けられ、且つその隔壁の端面と対向する平板の壁面との間に微小隙間が設けることによって、電極で発生したガスを分離部に進入させることなく排出でき、電気泳動分離部での流れを阻害することなく精密な分離が可能なフリーフロー電気泳動素子が報告されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−９１４９７（請求項３、段落００１３、００１４、００３１，００３２参照）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１のフリーフロー電気泳動素子において、該微小隙間は１〜５００μｍの範囲としており、１μｍ以下であるとその部分の液抵抗が高くなり、分離部４に掛かる電圧の分圧が低くなるため分離の効率が低下し、また５００μｍ以上の間隔を明けると電極部で発生したガスが電気泳動槽への拡散しやすくなるとの観点からのみ上記１〜５００μｍの範囲を選択している。
【０００８】
本発明者は、電極室の流れと電気泳動槽の流れとを独立させる条件、電極室にて多量のガスが発生する条件、電極室が高熱になる条件、及び電気泳動槽と電極室とに異なる液を流す条件にてフリーフロー電気泳動を行う場合、上記先行技術の構成では安定したフリーフロー電気泳動を行うことができないという問題点があること発見した。
【０００９】
また、安定層流を実現するには泳動層の間隔を狭くすることが望ましく、電気泳動槽の間隔を単に１５０μｍ以下にすると、電気泳動槽の断面積が狭くなることに伴って電気泳動槽の電気抵抗が下がるため高電圧の印加が可能となるものの、印加電圧の上昇に伴って電極で発生するガスの量も多量になるため、ガスが電気泳動槽の流れを乱す問題がある。また、多量に発生したガスが電極が電極に付着したまま止まる確率が増え、ガスが付着した電極部分は流れがなくなるため高温に加熱されるという問題点がある。また、多量に発生したガスに付着すると電極が部分的にガスで覆われるため、ガスで覆われた部分が電極として機能せず、電極の全面積を有効に使った電界の印加ができないために印加される電界が不安定となり、電気泳動が不安定となるという問題がある。
【００１０】
したがって本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、電極室の流れと電気泳動槽の流れとを独立させる条件、電極室にて多量のガスが発生する条件、電極室が高熱になる条件、及び電気泳動槽と電極室とに異なる液を流す条件にて安定にフリーフロー電気泳動を行うことが可能なフリーフロー電気泳動素子とそれを用いたフリーフロー電気泳動法を提供することにある。本発明に係る電気泳動装置は電気泳動槽の間隔を１５０μｍ以下にする場合に特に適合する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るフリーフロー電気泳動素子は、２枚の平板を組み合わせて構成された電気泳動槽に緩衝液と試料とを連続的に注入しながら、流れとほぼ垂直に電圧を印加して試料の分離・分取を行うフリーフロー電気泳動素子であって、電気泳動槽の流れ方向に沿ってその両外側に配置される１対の電極と電気泳動槽との間に隔壁が設けられ、且つその隔壁の端面とそれに対向する平板の壁面との間に微小隙間が設けられ、その微小隙間が３μｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るフリーフロー電気泳動素子は、以下の作用効果を示す。
電極と電気泳動槽との間に隔壁を設け、隔壁の端面とそれに対向する平板の壁面との間に微小隙間を３μｍ以下とすると、電極で発生したガスを電気泳動槽に拡散・進入させることなく外部排出できるだけでなく、電極室の流速を電気泳動槽の流速と異なる速度とした場合においても、電気泳動槽内部の流れが乱されない状態を確立できる。
【００１３】
微小隙間が狭いために、微小隙間の部分における電気抵抗は電気泳動槽に対して高い値となるが、隔壁の幅は狭いためフリーフロー電気泳動を行うための電界の印加は可能で問題ない。電極室の流速を電気泳動槽の流速に対し高速としても、電気泳動槽内部の流れは乱されない。試料溶液に電気伝導度の高いものを用いた場合、定電圧下で泳動を行うと電流の値が大きくなり、それに伴って電極で発生するガスの量も多量となる。電気泳動槽の流れを乱すことなく電極室の流速を高速にできることで、電気泳動の分離能に影響を与えることなく電極で発生するガスを速やかに排出させることが可能となる。したがって、本態様とすることで、電極室にて多量のガスが発生する条件にて、安定したフリーフロー電気泳動を行うことが可能なフリーフロー電気泳動素子を提供することができる。
【００１４】
陽極側と陰極側に泳動速度の異なる緩衝液を流しながらフリーフロー電気泳動を行うフリーフロー等速電気泳動を行う場合、泳動速度の遅い陰極側の液の電気抵抗が高いため、陰極側の発熱量が極端に大きくなる。発熱に伴い、電極で発生するガス量も多くなる。本態様とすることで、電気泳動槽の流れを乱すことなく電極室の流速を単独で制御可能となるため、発熱の大きい陰極側の電極室のみの流速を速くして、ガスの速やかな除去とフローによる水冷の効率を高めることが可能となる。したがって、本態様とすることで、電極室が高熱になる条件にて、安定したフリーフロー電気泳動を行うことが可能なフリーフロー電気泳動素子を提供することができる。
【００１５】
陽極電極室、陰極電極室、及び電気泳動槽に異なる液を流しながら行うフリーフロー等電点電気泳動を行う場合、両電極液には高濃度の塩を含んだ液を用いるため、両電極液が電気泳動槽に混入すると電気泳動槽の電気伝導度が高くなって所望の電界が電気泳動槽に印加できなくなり、分離能が悪くなる。また、両電極液は塩濃度が高いため電流が流れやすく、電極で生じるガスの量も多くなる。本態様とすることで、電気泳動槽に対する電極液の進入を防ぐことが可能となり、塩濃度の高い電極液を用いた場合においても分離能に影響を与えることはない。また、電気泳動槽の流れを乱すことなく電極室の流速を高速にできるため、電気泳動の分離能に影響を与えることなく電極で発生するガスを速やかに排出させることが可能となる。したがって、電気泳動槽と電極室とに異なる液を流す条件にて安定にフリーフロー電気泳動を行うことが可能なフリーフロー電気泳動素子を提供することができる。
【００１６】
微小隙間が３μｍを越えると、電極室の流れが電気泳動槽に影響を与えるようになり、本発明の効果はなくなる。
【００１７】
本発明に係るフリーフロー電気泳動法は、２枚の平板を組み合わせて構成された電気泳動槽に緩衝液と試料とを連続的に注入しながら試料の分離・分取を行うフリーフロー電気泳動素法において、本発明あるいは下記（１）乃至（１２）の好ましい態様のいずれかに係るフリーフロー電気泳動素子を用い、電気泳動槽の流速に対し電極室の流速を３倍以上としてフリーフロー電気泳動を行うことを特徴とする。
【００１８】
本発明のフリーフロー電気泳動素子を用い、電気泳動槽の流速に対し電極室の流速を３倍以上とすることで、電極室にて多量のガスが発生する条件下でも、安定したフリーフロー電気泳動を行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の態様】
以下に本発明に係るフリーフロー電気泳動素子の好ましい態様を記載する。それらの任意の組み合わせは、特に矛盾がない限り本発明の好ましい態様である。
（１）微小隙間を０．５〜２μｍの範囲とする。
微小隙間の間隔が０．５μｍよりも狭くなると微小隙間の電気抵抗が高くなり、所望の電圧が電気泳動槽に印加が有効に行なわれない場合がある。また、微小隙間の間隔の上限を２μｍとすることで、電気泳動槽の流速に対して電極室の流速を１０倍以上にしても、その流れは電気泳動槽に影響を与えない。したがって、本態様は、本発明の作用効果を最大限発揮できる最適な微小隙間の間隔を提供するものである。
【００２０】
（２）２枚の平板がホウケイ酸ガラスから成り、ホウケイ酸ガラスがシリコン薄膜を介して接合されている。
本態様とすることによってフリーフロー電気泳動素子を構成する２枚の平板の接合に陽極接合法を利用できる。陽極接合法は、２枚の平板を重ねた状態で加熱し、シリコン薄膜とホウケイ酸ガラスとの間に電圧を印加することによってその界面を接合する方法で、圧力をかけずに所望の部分のみの接合が可能となり、電気泳動槽の間隔、電極室の間隔、及び隔壁の微小隙間を保持した状態でフリーフロー電気泳動素子を実現できる。陽極接合法自体は、半導体の接合分野において公知の技術である。
【００２１】
電気泳動槽は面積に対して深さが非常に浅いため、圧力をかけて接合する手法ではその間隔を保持したまま接合することができない。また、接着剤を用いた接合では電気泳動槽の間隔を均一に保持することが困難である。したがって、上記陽極接合法が有意に適合する。
【００２２】
（３）  シリコン薄膜がノンドープシリコン薄膜である。
ノンドープシリコン薄膜は陽極接合の際には電極として作用するが、ノンドープであるためにその電気伝導度は低い。フリーフロー電気泳動素子として機能させる場合において、電極や電気泳動槽及び電極室に流す液体の方が明らかに電気伝導度が高いため、電気泳動時にノンドープシリコン薄膜にはほとんど電流は流れず、フリーフロー電気泳動に影響を与えない。本態様とすることで、接着層として用いたシリコン薄膜がフリーフロー電気泳動の機能に弊害を与えないものとすることができる。
【００２３】
（４）  微小隙間がシリコン薄膜の膜厚で制御されている。
微小隙間は非常に狭いため、その制御が困難である。シリコン薄膜の製膜技術は確立された技術であり、ｎｍレベルでの膜厚制御が可能である。本態様とすることでシリコン薄膜で接合を行なうとともに、微小隙間の間隔を容易に制御可能なフリーフロー電気泳動素子とすることができる。
【００２４】
（５）  ２枚のホウケイ酸ガラスからなる平板のうち第１の平板にシリコン薄膜が形成され且つ流路となる溝が加工され、第２の平板に液注入路の注入口および液流出路の流出口と電極とが構成されたものであって、第２の平板には液供給路の供給口および液流出路の流出口と電極とが相反する面に設けられている。
【００２５】
本態様とすることで、液注入口と液流出口と電極とが一の平板の相反する面に構成されたフリーフロー電気泳動素子となる。このため、液注入口と液流出口を有する面を下向きにしてフリーフロー電気泳動素子を設置すれば、電極の接点はフリーフロー電気泳動素子の該下面と相反する上面となり、液注入口と液流出口にて液漏れが生じても電極との接点に影響が及びにくく、液漏洩時に安全なフリーフロー電気泳動素子を提供することができる。
【００２６】
（６）  ホウケイ酸ガラスの厚さが０．５〜１．５ｍｍの範囲である。
フリーフロー電気泳動時に液を流すことに伴う負荷や、構成時に陽極接合法を用いる点から、ホウケイ酸ガラスの厚さは０．５〜１．５ｍｍの範囲が最適である。０．５ｍｍを下回ると素子としての強度が小さく、また１．５ｍｍを越えると、陽極接合時に高電圧を印加する際、電圧が印加しにくく接合に時間を要する。本態様は本発明のフリーフロー電気泳動素子を構成するに当たり、最適なホウケイ酸ガラスの板厚を提供するものである。
【００２７】
（７）  隔壁の端面がドライエッチング法によってエッチングされている。
隔壁の端面をドライエッチング技術を用いてエッチングする目的は、わずかに表面に荒れを作り、ガラス表面の光沢を失わせることにある。微小隙間は非常に狭いため、製造条件によっては、両側のガラスとの間に光学接合が生じる可能性がある。光学接合とは、平滑なガラス面同士をその表面の活性を保った状態で重ねて加熱した場合に生じるガラス面同士の接合である。しかしながら、本態様では隔壁の端面をドライエッチング法にてわずかにエッチングし、表面の光沢性を失わせているため光学接合は生じない。本態様とすることで、所望の微小隙間を構成することが可能なフリーフロー電気泳動素子を提供できる。
【００２８】
（８）電極の素材がチタン薄膜の上に白金薄膜を製膜したものである。
本発明のフリーフロー電気泳動素子に用いる電極素材には、電気伝導度が高く、電気化学的に安定で、薄膜としての構成が容易であるものが望ましい。上記条件を満たす電極素材としては白金が最適な選択である。また、ガラスと白金との密着性は弱いため、密着性を高めるための下地を設けることが好ましい。ガラスとの密着性を高めるために一般的に用いられる素材はクロムであるが、クロムは電気化学反応を起こすため本態様の素材には不向きである。ガラスとの密着性、電気化学的な安定性、製膜の容易性を考慮すると、本構成に最適な素材はチタンである。したがって本態様は、本発明におけるフリーフロー電気泳動素子の最適な電極素材を提供するものである。
【００２９】
（９）  電極膜厚が２００〜７００ｎｍの範囲であり、電極表面とシリコン薄膜表面との接地面は接合されていない。
本態様に用いる陽極接合法では白金とシリコンとは接合されないため、電極とノンドープシリコン薄膜とが重なる部分は、未接合の状態となるが、電極とシリコン薄膜との重なる面積はわずかであり、電極の膜厚も薄いため、フリーフロー電気泳動時に液漏れは生じない。このため未接合部を別工程で接合する必要がなく、該設置面の接合工程を省くことができる。電極の膜厚は、２００〜７００ｎｍの範囲であることが望ましい。２００ｎｍを下回ると電気抵抗が高くなり、電圧印加時に電極にての発熱量が大きくなる。また、７００ｎｍを越えると、陽極接合時に未接合となる部分の厚みが厚くなり、製造条件によっては液漏れが生じやすくなる。本態様により、本発明におけるフリーフロー電気泳動素子における最適な電極の膜厚を提供する。
【００３０】
（１０）  ２枚の板で構成された電気泳動槽の間隔が１５０μｍ以下である。
泳動槽の間隔を１５０μｍ以下にすると、レイノルズ数が小さくなるために非常に安定な層流が実現できることや、泳動槽の断面積が小さくなるために高電圧の印加可能となり高速な分離が実現できる等の効果が得られる。（１）〜（９）の構成を用いることで、１５０μｍ以下の電気泳動槽を容易に実現でき、安定層流の実現が可能なフリーフロー電気泳動素子を提供することができる。
【００３１】
（１１）  ２枚の平板を組み合わせて構成された電気泳動槽の間隔が１０μｍ〜５０μｍであることを特徴とするフリーフロー電気泳動素子。
電気泳動槽の間隔は、「電気泳動室の深さ」を言い、１５０μｍ以下であれば、レイノルズ数が小さくなるために安定な層流が実現できることや、泳動槽の断面積が小さくなるために高電圧の印加可能となり高速な分離が実現できる等の効果が得られる。なお、泳動槽の間隔を狭くすることによってその効果は大きくなり、電気泳動槽の容積も小さくなるために緩衝液や試料の微量化ができる。電気泳動槽の最適な間隔は１０μｍ〜５０μｍの範囲である。この範囲を下回ると電気泳動槽の抵抗が高くなる、電気泳動槽への水圧の負荷が大きくなる等の傾向がある。また、この範囲を超えると、高電圧印加時に流れる電流が大きくなり気泡発生や熱の発生つながる可能性もある。したがって本態様は、本発明のフリーフロー電気泳動素子における最適な電気泳動槽の間隔を提供するものである。
【００３２】
（１２）  電極室の間隔が電気泳動槽の間隔と同じ、もしくはそれよりも大きい。
上記の「電極室の間隔」は「電極室の深さ」に該当するが、電極室の間隔は電気泳動槽と同じかそれよりも深いことが望ましい。電極室の間隔を電気泳動槽よりも深くすると、電極で発生したガスが隔壁を横切って電気泳動槽に入りにくい構成となり、本構成の効果がより発揮されやすい。したがって、本態様は、本発明のフリーフロー電気泳動素子における最適な電極室の構成を提供することにある。
【００３３】
次に、本発明に係るフリーフロー電気泳動法の好ましい態様を記載する。それらの任意の組み合わせは、特に矛盾がない限り本発明の好ましい態様と考えられる。
（１）  陽極側と陰極側に移動度の異なる２種のイオン含有緩衝液を流す、ただし、該２種のイオンは試料としての分析対象イオンよりも一方は移動度が大きく、他方は分析対象イオンよりも移動度が小さい。
等速電気泳動とは、試料としての分析対象イオンよりも移動度の大きなイオンを含む緩衝液と移動度の小さなイオンを含む緩衝液とを用いて、分離されたゾーンの全てが同じ速度で移動するような状態を作って分離させる電気泳動法で、試料は二つの緩衝液に挟まれて分離し収束する挙動を示す。等速電気泳動をフリーフロー電気泳動素子にて行うため、本実施例の電気泳動はフリーフロー等速電気泳動といわれる。
【００３４】
等速電気泳動に用いる２種の緩衝液は、陰電極側近域に用いる緩衝液の電気伝導度が、陽極側近域に用いる緩衝液の電気伝導度よりも小さい条件が多い。このため、陰電極電極近傍における発熱量が大きくなり、陰極電極で発生するガス量も多くなる。電極室の流速を電気泳動槽の流速に対し高速とすると、液の流れによる水冷の作用が働いて発熱を抑え、発生するガスを軽減することが可能となった。また、微小隙間が狭いため、電極室の流速を電気泳動槽よりも高速としても、泳動槽の流れに電極室の流れの影響はなく、安定したフリーフロー電気泳動を行うことができる。
【００３５】
したがって、本発明に係るフリーフロー電気泳動素子を用い、電気泳動槽の流速に対し電極室の流速を高速とすることで、電極室が高熱になる条件にて、安定したフリーフロー電気泳動を行うことが可能なフリーフロー電気泳動法を提供することができる。
【００３６】
（２）電気泳動槽に両性担体を含んだ緩衝液を流し、電極室に電気伝導度の高い電極液を流す。
フリーフロー等電点電気泳動とはタンパク質の分離を行う際に用いられる手法であり、電気泳動槽に流す緩衝液に両性担体を含んだ液を用い、電気泳動槽内にｐＨ勾配を生じさせてタンパク質の等電点の違いで分離・分取する手法である。この手法では、泳動槽に中央に流す緩衝液とは別に電極の構成されている部分には陽極電極液と陰極電極液が用いられ、また、泳動槽に中央に流す緩衝液と両端の両電極液の間に陽極側部液と陰極側部液が用いられる。
【００３７】
フリーフロー等電点電気泳動を行う場合、両電極液には高濃度の塩を含んだ液を用いるため、両電極液が電気泳動槽に混入すると電気泳動槽の電気伝導度が高くなって所望の電界が電気泳動槽に印加できなくなり、分離能が悪くなる。また、両電極液は塩濃度が高いため電流が流れやすく、電極で生じるガスの量も多くなる。本発明のフリーフロ−電気泳動素子を用いることで、電気泳動槽に対する電極液の進入を防ぐことが可能となり、塩濃度の高い電極液を用いた場合においても分離能に影響を与えることはない。また、電気泳動槽の流れを乱すことなく電極室の流速を高速にできるため、電気泳動の分離能に影響を与えることなく電極で発生するガスを速やかに排出させることが可能となる。したがって、電気泳動槽と電極室とに異なる液を流す条件にて安定にフリーフロー電気泳動を行うことが可能なフリーフロー電気泳動法を提供することができる。
【００３８】
（３）  電極室側の流出口が直接廃液タンクに配管されている。
フリーフロー等電点電気泳動では、両電極液の塩濃度が高いため電極液全体に大きな電界がかかった状態で流出口を分取することとなり、電極室からの流出液を回収容器もしくはドレインに滴下させると流出口の先端にてエレクトロスプレー現象が生じ、液滴が真っ直ぐ滴下せずスプレー状に飛び散る現象が生じる。本態様とすることで、電極液流出口における問題は解決され、安定したフリーフロー等電点電気泳動と安定した分取が実現できる。
【００３９】
【実施例】
以下に本発明のフリーフロー電気泳動素子の第１の実施形態を示す。
図１はこの発明の実施例に用いるフリーフロー電気泳動素子１の上面図である。フリーフロー電気泳動素子１は、以下に示すマイクロファブリケーション技術にて作成した。フリーフロー電気泳動素子１は、電気泳動槽構成基板２と注入路構成基板３との組み合わせで構成される。図１の線ＩＩＡ−ＩＩＡでみた断面図を図２ａに、線ＩＩＢ−ＩＩＢで見た断面図を図２ｂに、線ＩＩＣ−ＩＩＣで見た断面図を図２ｃに、電気泳動槽構成基板２の下面図を図３に、注入口構成基板３の上面図を図４に示す。このフリーフロー電気泳動素子１は、幅広の溝からなる電気泳動槽８と細長い溝からなる２つの電極室９と、電気泳動槽８と電極室９とを区切る隔壁１０を構成した電気泳動槽構成基板２と、複数の緩衝液注入路４ａ〜ｕと複数の試料注入路５ａ〜ｅと複数の流出路６ａ〜ｕと１対の電極７ａ，ｂを構成した注入路構成基板３とを張り合わせて構成される。電極７は注入口構成基板３の電気泳動槽構成基板２と対向する面上に薄膜で構成される。隔壁１０は対向する注入口構成基板３との間に微小隙間１１を有して構成される。
【００４０】
電気泳動槽構成基板２及び注入口構成基板３には板厚１ｍｍのホウケイ酸ガラスを用いた。図１に示す変形逆Ｕ字形状で、電極７は５０ｎｍのチタン薄膜をスパッタリング法にて製膜して、その上層に５００ｎｍの白金薄膜を公知の薄膜製膜技術にて製膜して形成した。チタン薄膜は白金薄膜とガラスとの接着性を高めるために用いた。電気泳動槽８は公知のウェットエッチング法にて深さ３０μｍに加工した。電極室９は公知のウェットエッチング法にて深さ５０μｍに加工した。隔壁１０の下端面（使用時）は公知のドライエッチング技術を用いてガラス表面の光沢を失わせた。電気泳動槽構成基板２の下面の電気泳動槽８、電極室９、及び隔壁１０を除く部分には膜厚１μｍのノンドープシリコン薄膜１２を公知の薄膜製膜技術で製膜した。緩衝液注入路４と試料注入路５と流出路６は超音波加工によって加工した。
【００４１】
電気泳動槽構成基板２及び注入路構成基板３の接合には、陽極接合法を用いた。２枚の基板を重ねた状態で５００℃に加熱し、電気泳動槽構成基板２上のノンドープシリコン薄膜１２と注入口構成基板３との間に電圧を印加することで、接合を行なった。陽極接合法はシリコンウエハとホウケイ酸ガラスとを接合する方法として公知技術である。本接合の採用により、圧力をかけずに所望の部分のみの接合が可能となり、電気泳動槽８の３０μｍの間隔、電極室９の５０μｍの間隔、及び隔壁１０の微小隙間１１を保持した状態でフリーフロー電気泳動素子１が実現できる。
【００４２】
隔壁１０の端面はドライエッチング技術を用いてエッチングを行ってはいるものの、その目的はわずかに表面に荒れを作り、ガラス表面の光沢を失わせることにある。このため、ドライエッチングにてエッチングした深さは数ｎｍレベルであり、隔壁１０の高さはノンドープシリコン薄膜１２を製膜した面とほぼ同一面と見なすことができる。このため、微小隙間１１の間隔はノンドープシリコン薄膜１２にて制御される。ここではノンドープシリコン薄膜１２の膜厚が１μｍであるため、微小隙間１１は１μｍとなる。微小隙間１１は非常に狭いため、両側のガラスとの間に光学接合が生じる可能性がある。光学接合とは、平滑なガラス面同士をその表面の活性を保った状態で重ねて加熱した場合に生じるガラス面同士の接合である。しかしながら、本構成では隔壁１０の端面をドライエッチング法にてわずかにエッチングし、表面の光沢性を失わせているため光学接合は生じない。
【００４３】
電極７が構成されている部分のみ電極７の膜厚とノンドープシリコン薄膜１２の膜厚の和が微小隙間１１の間隔となるが、電極７とノンドープシリコン薄膜１２との重なる面積はわずかであるため、フリーフロー電気泳動への影響はない。電極７とノンドープシリコン薄膜１２とが重なる部分は、陽極接合法では白金とシリコンとは接合されないため未接合の状態となるが、電極７とノンドープシリコン薄膜１２との重なる面積はわずかであり、電極７の膜厚も薄いため、フリーフロー電気泳動時に液漏れは生じない。ノンドープシリコン薄膜１２は陽極接合の際には電極として作用するもののノンドープであるためにその電気伝導度は低く、フリーフロー電気泳動素子として機能させる場合において、電極７である白金や電気泳動槽８及び電極室９に流す液体の方が明らかに電気伝導度が高いため、電気泳動時にノンドープシリコン薄膜にはほとんど電流は流れず、フリーフロー電気泳動に影響を与えない。
【００４４】
まず、本発明のフリーフロー電気泳動素子１の機能について説明する。フリーフロー電気泳動とは、電気泳動槽に試料と支持液を連続的に注入しながら電気泳動による分離及び分取を行う電気泳動法である。該電気泳動槽は、本発明の電気泳動槽８がそれに当たる。分離操作は予め複数の緩衝液注入口４から一定流速で支持液を流して複数の流出口６への液の流れを作り、複数ある試料注入口５の少なくとも一つから試料を注入する。泳動槽内部は狭い空間特有の物理的現象によって強い層流が実現されているため、異なる液体を連続的に流すと液体が拡散しにくく、ほぼ直線的に流出口に向かって流れ出る。１対の電極７間に電圧を印加すると試料に含まれる物質は、電気泳動の原理によって正負いずれかの電極側に泳動しながら流出口６に流出する。物質によって泳動の方向及び速度が異なるため、試料に含まれる物質は分離しながら流出口６に流出する。従って、複数の流出口６の中から特定の分取口より液を取り出すことにより試料の分取が行える。電圧の印加に伴い電極７から発生した気泡は隔壁１０によって泳動槽８側に入ることなく電極室を流れ流出口６に向かう。緩衝液中に電場を掛け試料の電気的特性によって電気泳動を行う原理をゾーン電気泳動と言う。ここで説明した方法はフリーフロー電気泳動素子にてゾーン電気泳動を行うため、フリーフローゾーン電気泳動と言われる。
【００４５】
本構成とすることによって電気泳動槽８の３０μｍの間隔、電極室９の５０μｍの間隔、及び微小隙間１１の１μｍの間隔を保持した状態でフリーフロー電気泳動素子１が実現できる。電気泳動槽８は面積に対して深さが非常に浅いため、圧力をかけて接合する手法ではその間隔を保持したまま接合することができない。また、接着剤を用いた接合では電気泳動槽８の間隔を均一に保持することが困難である。泳動槽の間隔を１５０μｍ以下にすると、レイノルズ数が小さくなるために非常に安定な層流が実現できることや、泳動槽の断面積が小さくなるために高電圧の印加可能となり高速な分離が実現できる等の効果が得られる。本構成により、１５０μｍ以下の電気泳動槽を容易に実現でき、安定層流の実現が可能なフリーフロー電気泳動素子を提供することができる。
【００４６】
微小隙間１１はその間隔が狭いために制御が難しい。本構成では、ノンドープシリコン薄膜１２の膜厚にて微小隙間１１の間隔を制御する構成となっている。ノンドープシリコン薄膜１２の膜厚制御は公知の薄膜製膜技術を用いることでｎｍレベルで実現可能であり、微小隙間１１の間隔の制御が容易となる。本構成とすることで、電気泳動槽８と電極室９との間の隔壁１０の微小隙間１１を３μｍ以下の微小な間隔で構成することが可能となる。微小隙間を３μｍ以下とすると、電極７で発生したガスを電気泳動槽９に進入させることなく排出できるだけでなく、電極室９の流速を電気泳動槽８の流速と異なる速度とした場合においても、電気泳動槽８内部の流れが乱されない状態を確立できる。
【００４７】
微小隙間１１が狭いために、微小隙間１１の部分における電気抵抗は電気泳動槽８に対して高い値となるが、隔壁１０の幅は狭いためフリーフロー電気泳動を行うための電界の印加は可能で問題はない。電極室９の流速を電気泳動槽８の流速に対し高速としても、電気泳動槽８内部の流れは乱されない。試料溶液に電気伝導度の高いものを用いた場合、低電圧下で泳動を行うと電流の値が大きくなり、それに伴って電極で発生するガスの量も多量となる。電気泳動槽の流れを乱すことなく電極室の流速を高速にできることで、電気泳動の分離能に影響を与えることなく電極で発生するガスを速やかに排出させることが可能となる。したがって、本構成とすることで、電極室にて多量のガスが発生する条件にて、安定したフリーフロー電気泳動を行うことが可能なフリーフロー電気泳動素子を提供することができる。
【００４８】
陽極側と陰極側に泳動速度の異なる緩衝液を流しながらフリーフロー電気泳動を行うフリーフロー等速電気泳動を行う場合、泳動速度の遅い陰極側の液の電気抵抗が高いため、陰極側の発熱量が極端に大きくなる。発熱に伴い、電極で発生するガス量も多くなる。本態様とすることで、電気泳動槽の流れを乱すことなく電極室の流速を単独で制御可能となるため、発熱の大きい陰極側の電極室のみの流速を速くして、ガスの速やかな除去とフローによる水冷の効率を高めることが可能となる。したがって、本態様とすることで、電極室が高熱になる条件にて、安定したフリーフロー電気泳動を行うことが可能なフリーフロー電気泳動素子を提供することができる。
【００４９】
陽極電極室、陰極電極室、及び電気泳動槽に異なる液を流しながら行うフリーフロー等電点電気泳動を行う場合、両電極液には高濃度の塩を含んだ液を用いるため、両電極液が電気泳動槽に混入すると電気泳動槽の電気伝導度が高くなって所望の電界が電気泳動槽に印加できなくなり、分離能が悪くなる。また、両電極液は塩濃度が高いため電流が流れやすく、電極で生じるガスの量も多くなる。本構成とすることで、電気泳動槽に対する電極液の進入を防ぐことが可能となり、塩濃度の高い電極液を用いた場合においても分離能に影響を与えることはない。また、電気泳動槽の流れを乱すことなく電極室の流速を高速にできるため、電気泳動の分離能に影響を与えることなく電極で発生するガスを速やかに排出させることが可能となる。したがって、電気泳動槽と電極室とに異なる液を流す条件にて安定にフリーフロー電気泳動を行うことが可能なフリーフロー電気泳動素子を提供することができる。
【００５０】
また、本構成とすることで、液注入路４ａ〜４ｕの注入口と液流出路６ａ〜６ｕの流出口６ａ‘〜６ｕ’と電極７とが同一平板の相反する面に構成されたフリーフロー電気泳動素子となる。このため、液注入口と液流出口を有する面を下向きにしてフリーフロー電気泳動素子を設置すれば、電極の接点はフリーフロー電気泳動素子の上記下面の相反する上面となり、液注入口と液流出口にて液漏れが生じても電極との接点に影響が及びにくく、液漏洩時に安全なフリーフロー電気泳動素子を提供することができる。
【００５１】
なお、この発明の実施例は、当然、各種変更が可能である。
例えば、微小隙間１１の間隔は１μｍに限定されず、３μｍ以下であれば任意の間隔とすることができる。３μｍを越えると、電極室９の流れが電気泳動槽８に影響を与えるようになり、本発明の効果がなくなる。本発明の効果が最大限発揮される微小隙間の最適な間隔は０．５〜２μｍである。微小隙間１１の間隔が０．５μｍよりも狭くなると微小隙間の電気抵抗が高くなり、所望の電圧が電気泳動槽８に印加できなくなる。また、微小隙間１１の間隔の上限を２μｍとすることで、電気泳動槽８の流速に対して電極室９の流速を１０倍以上にしても、その流れは電気泳動槽に影響を与えない。微小隙間１１の間隔が２μｍ〜３μｍの間では、電気泳動槽８の流速に対して電極室９の流速を１０倍以上とするとわずかに電気泳動槽８に影響を与えるようになるため、３倍〜９倍の範囲で流速設定することが望ましい。
また、微小隙間１１は一定の高さの隔壁１０で構成されているが、隔壁１０の端面に微小隙間１１の間隔を規制する柱を部分的に設けた構成であっても良い。
【００５２】
フリーフロー電気泳動素子を構成する２枚のホウケイ酸ガラスは、他のアルカリイオン含有ガラスに変更することが可能である。２枚のガラスの接合に陽極接合を用いているため、アルカリイオン含有ガラスでないと該接合が実現できない。アルカリイオンを含まない石英ガラスでは本構成を実現することは技術的に困難である。陽極接合は電気電気泳動槽構成基板２の上に製膜したシリコン薄膜と注入路構成基板３との界面にて行っている。このため、用いるガラスにはシリコンと熱膨張計数が等しく、耐熱性に優れたものが望ましい。ホウケイ酸ガラスはその両条件を満たす最適なガラスである。
【００５３】
微小隙間１１はノンドープシリコン薄膜の膜厚で制御されているが、微小隙間１１の構成はそれに限定されない。例えば、隔壁１０の端面をドライエッチング法にてエッチングするときに、表面の光沢を失わせるだけでなく、更にエッチングを進めることで隔壁の高さをコントロールすることも可能である。その場合、微小隙間１１の間隔は、ノンドープシリコン薄膜１２の膜厚とドライエッチングによりエッチングした深さとで制御される。ノンドープシリコン薄膜の膜厚は任意に変更可能であるが、製膜の際に生じる膜のストレスを考慮すると０．５〜１．５μｍの範囲が望ましい。
【００５４】
ホウケイ酸ガラスの厚さは１ｍｍに限定されず任意の厚さにすることが可能である。フリーフロー電気泳動時に液を流すことに伴う負荷や、構成時に陽極接合法を用いる点から、ホウケイ酸ガラスの厚さは０．５〜１．５ｍｍの範囲が最適である。０．５ｍｍを下回ると素子としての強度が弱くなり、耐久性が悪くなる。また、１．５ｍｍを越えると、陽極接合時に高電圧を印加する際、電圧が印加しにくく接合に時間を要する。
【００５５】
電極７に用いた白金は、電気伝導度が高く電気化学的に安定なものであればその素材は限定されない。例えば、金を用いて構成することも可能である。しかしながら金は、陽極接合の際、共晶接合を生じる可能性があり、それに伴って膜厚や電気抵抗が変化する可能性がある。電気伝導度が高く、電気化学的に安定で、本構成に問題のない素材としては白金が最適な選択である。また、白金の下層に製膜したチタンは、ガラスとの密着性が高く化学的に安定でればその素材は限定されない。ガラスとの密着性を高めるために一般的に用いられる素材はクロムであるが、クロムは電気化学反応を起こすため本構成の素材には不向きである。ガラスとの密着性、電気化学的な安定性、製膜の容易性を考慮すると、本構成に最適な素材はチタンである。チタンと白金の膜厚は電極として機能する範囲であれば特に限定されないが、膜厚の合計が２００〜７００ｎｍの範囲であることが望ましい。２００ｎｍを下回ると電気抵抗が高くなり、電圧印加時に電極にて発熱が生じる問題がある。７００ｎｍを越えると、陽極接合時に未接合となる部分の厚みが厚くなり過ぎ、液漏れが生じやすくなる。
【００５６】
電気泳動槽８の間隔は３０μｍに限定されなず、安定層流が実現できる間隔であれば任意の間隔とすることができる。１５０μｍ以下であれば、レイノルズ数が小さくなるために安定な層流が実現できることや、泳動槽の断面積が小さくなるために高電圧の印加可能となり高速な分離が実現できる等の効果が得られる。なお、泳動槽の間隔を狭くすることによってその効果は大きくなり、泳動槽の容積も小さくなるために緩衝液や試料の微量化ができる。泳動槽の最適な間隔は１０μｍ〜５０μｍの範囲である。この範囲を下回ると泳動槽の抵抗が高くなる、泳動槽への水圧の負荷が大きくなる等の問題が生じる。また、この範囲を超えると、高電圧印加時に流れる電流が大きくなり気泡発生や熱の発生等の問題も大きくなる。
また、電気泳動槽８の間隔はそれを構成する幅広の溝と他方の平板にて構成されているが、電気泳動槽８を構成する平板の一方の面に、電気泳動槽８の間隔を規制する柱を部分的に設けた構成であっても良い。
【００５７】
電極室９の間隔は５０μｍに限定されない。その間隔は電気泳動槽８と同じかそれよりも深いことが望ましい。電極室９の間隔を電気泳動槽よりも深くすることにより、電極で発生したガスが隔壁１０を横切って電気泳動槽に入りにくい構成となり、本構成の効果がより発揮されやすい。
【００５８】
以下に、本発明のフリーフロー電気泳動素子を用いたのフリーフローゾーン電気泳動法を示す。
フリーフロー電気泳動素子１の機能は、第１の実施の形態に述べたとおりである。
図５はこの発明の実施例におけるフリーフロー電気泳動素子１の設置構成図である。
このフリーフロー電気泳動素子１における設置構成は、フリーフロー電気泳動素子１を固定する保持台２０、フリーフロー電気泳動素子１から流出する液の廃液バット２１、回収容器２２を固定する分取機構２３からなる。図５Ａは分取機構２３を待機位置に後退させた状態を示す側面図で、図５Ｂは分取機構２３を分取位置に移動させた状態を示す側面図である。
【００５９】
フリーフロー電気泳動素子１は複数の緩衝液注入路４の液注入口に複数の緩衝液注入管２４を、複数の試料注入路５の試料注入口に複数の試料注入管２５を、複数の流出路６の流出口に複数の流出管２６を接続し、その接続面を下側にして保持台２０に保持した。電極７はフリーフロー電気泳動素子１の上部から図示しない電源に配線した。本設置構成により、当該平板において、液が出入りする面を下面に、電源と電極との接点を上面にすることができ、液の出入り口にて液が漏れる事故が生じても直接電源との接点に漏れた液が及ぶことがない、安全な構成が実現できる。保持台２０はフリーフロー電気泳動素子１の端部を固定することで、電気泳動槽８の上面及び下面からの支えなくなくフリーフロー電気泳動素子１を保持できるよう構成した。廃液バット２１は流出管２６の下側に設け、流出管２６からの流出液を受け、図示しない廃液タンクに流すよう構成した。回収容器２２を保持した分取機構２３は、図示しない駆動機構によってフリーフロー電気泳動素子１に対して平行に駆動するよう構成した。分取機構２３の水平方向への駆動範囲は、少なくとも保持台２０に向かって駆動する分取機構２３の先端が保持台３の端から離れる場所から、回収容器２２の溝が流出管２６の下部に位置する場所までである。
【００６０】
次にフリーフロー電気泳動素子１を利用した試料の分離分取方法について説明する。予め図示しない制御用コンピュータにて各条件のプログラムを組む。次に回収容器２２を分取機構２３にセットする。サンプルをセットし、プログラムをスタートさせる。スタートの際、分取機構２３は図５Ａの位置で保持されている。まず、図示しない送液ポンプが起動し緩衝液注入管２４から電気泳動槽８及び電極室９内に緩衝液を送液して、流出管２６までの液の流れを作る。流出管２６からの流出液は流出管２６先端で液滴となって膨らんだ後、廃液バット２１に滴下され、図示しない廃液タンクに導かれる。次に、図示しないサンプリング機構が起動し試料溶液を指定量サンプリングする。それと平行して図示しない電圧印加用電源から電極７を介して電気泳動槽８に電圧を印加し、電気泳動槽８に流れる緩衝液に電界がかかった状態とする。サンプリングされた試料溶液は図示しないサンプリング液注入機構に送られ、指定量の試料溶液を複数ある試料注入管２５のうちの１つからから注入する。電気泳動槽８には予め電界がかかっているため、電気泳動槽８内に注入された試料はその電気的特性により電極に向かって電気泳動しながら流出管２６に流出する。試料の分離が生じた時点で分取機構２３の図示しない駆動機構が駆動し、図５Ｂの位置まで分取機構２３を移動し、分取を行う。試料溶液が全量注入され流出管２６に流出した時点で分取機構２３は図５Ａの位置に戻る。
【００６１】
【実施例】
［実施例１］
フリーフロー電気泳動素子１は電極７ａを電圧印加電源の陰極に、電極７ｂを電圧印加電源の陽極に接続し、下記条件でフリーフロー電気泳動を行った。
緩衝液として１０ｖ／ｖ％のエチルアルコールを含んだ２０ｍＭトリスヒドロキシメチルアミノメタン−９ｍＭホウ酸緩衝液を、試料溶液としてキシレンシアノールＦＦとブロモフェノールブルーとヒト血清とを混合した水溶液を用い、フリーフロー電気泳動素子１にてフリーフロー電気泳動を行った。緩衝液は、緩衝液注入路４ａ〜ｕに繋がる緩衝液注入管２４からポンプで注入した。流速は、電極室９に繋がる液注入路４ａと４ｕの流速を同じ速度とし、電気泳動槽８に繋がる液注入路４ｂ〜４ｔの流速を同じ速度とした。電極室９の流速は電気泳動槽８の流速に対し３倍に成るように設定した。試料は試料注入路５ｂに繋がる試料注入管２５からポンプで注入した。フリーフロー電気泳動は、緩衝液と試料溶液を注入しながら電極７に電圧を印加して行った。分取液は流出路６ａ〜ｕに繋がる流出管２６からの流出液を回収して得た。数ｋＶの電圧を印加しフリーフロー電気泳動を行うと、試料中のキシレンシアノールＦＦは流出口６ｏにブロモフェノールブルーは流出口６ｓ及び６ｔに分離して流出した。分取液の分析をした結果、ヒト血清成分も分離できていることが分かった。
【００６２】
次に、実施例１の作用及び効果を説明する。
ヒト血清は塩濃度の高い緩衝液に溶かしてあるため、試料溶液の電気伝導度は緩衝液よりも高い。このため、電気泳動槽８内に試料溶液が注入されると電気泳動槽８内の電気伝導度が上がり、緩衝液のみを流していたときよりも多量の電流が流れることになる。これに伴って電極７にて電気分解が生じ多量のガスが発生したが、電極室９と電気泳動槽８は隔壁１０によって隔たれており、電極室９の流速を電気泳動槽８の流速よりも３倍高速にしているため、発生したガスは電気泳動槽に入ることなく電極室９内部を流れて速やかに流出し、安定したフリーフロー電気泳動を行うことができた。
【００６３】
また、微小隙間が１μｍと狭いため、電極室９の流速を電気泳動槽８よりも高速としても、泳動槽の流れに電極室の流れの影響はなく、安定したフリーフロー電気泳動を行うことができた。微小隙間が１μｍであるものの、フリーフロー電気泳動に必要な電界の印加は可能であった。
【００６４】
したがって、本構成のフリーフロー電気泳動素子を用い、電気泳動槽の流速に対し電極室の流速を高速とすることで、電極室にて多量のガスが発生する条件にて、安定したフリーフロー電気泳動を行うことが可能なフリーフロー電気泳動法を提供することができる。
【００６５】
なお、この発明の実施例は、当然、各種変更が可能である。
例えば、電極室９の流速は電気泳動槽８の流速に対し３倍に成るように設定したが、その倍率は限定されず、電気泳動槽８の流れが乱されない範囲で変更できる。微小隙間１１の間隔が２μｍ〜３μｍの場合、その倍率は３倍〜９倍の範囲で流速設定することが望ましい。微小隙間の間隔が０．５〜２μｍの範囲の場合、流速を１０倍以上に設定するも可能である。緩衝液の種類や濃度、試料溶液の種類や濃度は限定されない。
【００６６】
以下に本発明のフリーフロー電気泳動素子を用いたフリーフロー電気泳動法の第２の実施例を示す。
［実施例２］
フリーフロー電気泳動素子１を用いたフリーフロー等速電気泳動法を示す。
緩衝液１として５０ｍＭトリスヒドロキシメチルアミノメタン−５０ｍＭ塩酸緩衝液を、緩衝液２として５０ｍＭトリスヒドロキシメチルアミノメタン−５００ｍＭＣＡＰＳ緩衝液を、試料としてキシレンシアノールＦＦとブロモフェノールブルーを混合した水溶液を用い、フリーフロー電気泳動素子１にてフリーフロー電気泳動を行った。フリーフロー電気泳動素子１は電極７ａを電圧印加電源の陰極に、電極７ｂを電圧印加電源の陽極に接続した。緩衝液は、陰極側近域の緩衝液注入路４ａ〜ｊに緩衝液２を、陽極側近域の緩衝液注入路４ｋ〜ｕに緩衝液１をポンプで流した。なお、流速は、電気泳動槽８に繋がる緩衝液注入路４ｂ〜４ｔの流速を同じ速度とし、陰極の電極室９に繋がる緩衝液注入路４ａの流速を電気泳動槽８の流速に対し６倍に成るように、陽極の電極室９に繋がる緩衝液注入路４ｕの流速を電気泳動槽８の流速に対し３倍に成るように設定した。試料は試料注入路５ｂからポンプで注入した。フリーフロー電気泳動は、緩衝液１と２及び試料を注入しながら電極７に電圧を印加して行った。分取液は流出路６ｂ〜ｔからの流出液を回収して得た。数ｋＶの電圧を印加しフリーフロー電気泳動を行うと、試料中のキシレンシアノールＦＦとブロモフェノールブルーは分離しながら流れ、キシレンシアノールＦＦはやや広がりながら陰極よりの流出路に、ブロモフェノールブルーは流れが収束して陽極よりの流出路に分離して流出した。分離率は単一の緩衝液を用いた場合よりも優れており、分離能の高い分離が可能となった。また、ブロモフェノールブルーは分離後に収束しているため、濃度の高い状態での分離が可能となった。
【００６７】
次に、実施例２の作用及び効果を説明する。
本実施例では陰電極側近域に緩衝液２が、陽電極側近域に緩衝液１が流れた状態でフリーフロー電気泳動が行われる。緩衝液２に含まれるＣＡＰＳは試料のキシレンシアノールＦＦ及びブロモフェノールブルーよりも移動度が小さく、緩衝液１に含まれるクロルイオンは試料のキシレンシアノールＦＦ及びブロモフェノールブルーよりも移動度が大きい。このため、本実施例における電気泳動は等速電気泳動となり、試料は先行イオンであるクロルイオンと終末イオンであるＣＡＰＳの間に挟まれて分離しながら収束する。このため分離した成分が広がらず高濃度の状態で回収することが可能となる。ここで等速電気泳動とは、移動度の大きなイオンを含む緩衝液と移動度の小さなイオンを含む緩衝液とを用いて、分離されたゾーンの全てが同じ速度で移動するような状態を作って分離させる電気泳動法で、試料は二つの緩衝液に挟まれて分離し収束する挙動を示す。等速電気泳動をフリーフロー電気泳動素子にて行うため、本実施例の電気泳動はフリーフロー等速電気泳動といわれる。
【００６８】
本実施例では、ブロモフェノールブルーは収束分離しており、上記理論により等速電気泳動に伴う収束が生じた。一方、キシレンシアノールＦＦはブロモフェノールブルーよりも移動度が遅いため収束には至らず、ゾーン電気泳動にて泳動した。陰電極側近域に流した緩衝液２は陽極側近域に流した緩衝液１よりも電気伝導度が低い。このため、緩衝液２が流れる場、特に電極７ａ近傍における発熱量が大きくなり、電極７ａで発生するガス量も多くなる。本実施例では、電極７ａ側の電極室９の流速を電気泳動槽８の流速に対し６倍としているので、液の流れによる水冷の作用が働いて発熱を抑え、発生するガスを軽減することが可能となった。また、微小隙間が１μｍと狭いため、電極室９の流速を電気泳動槽８よりも高速としても、泳動槽の流れに電極室の流れの影響はなく、安定したフリーフロー電気泳動を行うことができた。微小隙間が１μｍであるものの、フリーフロー電気泳動に必要な電界の印加は可能であった。
【００６９】
したがって、本構成のフリーフロー電気泳動素子を用い、電気泳動槽の流速に対し電極室の流速を高速とすることで、電極室が高熱になる条件にて、安定したフリーフロー電気泳動を行うことが可能なフリーフロー電気泳動法を提供することができる。
【００７０】
なお、この発明の実施例は、当然、各種変更が可能である。
例えば、電極室９の流速は電気泳動槽８の流速に対し陰極側が６倍、陽極側が３倍に成るように設定したが、その倍率は限定されず、電気泳動槽８の流れが乱されない範囲で変更できる。陰極側と陽極側とを同速とすることも可能である。
【００７１】
緩衝液１は試料よりも移動度の大きい陰イオンを含むものであれば特に限定されない。陰イオン種としては、クロルイオンの他に酢酸などを用いることができる。また、緩衝液２は試料よりも移動度の小さい陰イオンを含むものであれば特に限定されない。陰イオン種としてはＣＡＰＳの他に、カプロン酸、グルタミン酸、β−アラニン、フェノールなどを用いることができる。緩衝液１，２共に、陰イオンの対イオンの種類は特に限定されない。トリスヒドロキシメチルアミノメタンの他に例えば、ヒスチジン、β−アラニン、アメジオール、２−アミノ−２−メチルプロパノール、バリウムイオン、カリウムイオン等を用いることができる。また、試料注入口の場所は限定されない。
【００７２】
なお、本実施例は陰イオンを分離対象試料とした場合における条件である。陽イオンを分離対象とする場合、陽電極近域に流す泳動緩衝液に分離する試料よりも移動度の小さな陽イオンを含んだ緩衝液を用い、陰電極近域に流す泳動緩衝液に分離する試料よりも移動度の大きな陽イオンを含んだ緩衝液を用いることで、同様の効果を有するフリーフロー電気泳動法を提供することができる。
【００７３】
［実施例３］
以下に、本発明のフリーフロー電気泳動素子を用いたフリーフロー電気泳動法の第３の実施例を示す。
フリーフロー電気泳動素子１を用い、フリーフロー電気泳動素子１は電極７ａを電圧印加電源の陰極に、電極７ｂを電圧印加電源の陽極に接続した。
電気泳動槽８の中央に流す緩衝液として０．５ｖ／ｖ％の両性担体（ａｍｐｈｏｌｉｎｅ  ｐＨ  ３．５−１０．０、アマシャムバイオサイエンス製）と１ｖ／ｖ％のグリセリンと１０ｖ／ｖ％のエチルアルコールを含んだ水溶液を、陰極となる電極７ａが構成されている電極室９に流す陰極電極液として２０ｍ  ｍｏｌの水酸化ナトリウムと２０ｖ／ｖ％のエチルアルコールを含んだ水溶液を、陽極となる電極７ｂが構成されている電極室９に流す陽極電極液として２０ｍ  ｍｏｌ／ｌのリン酸と１０ｖ／ｖ％のエチルアルコールを含んだ水溶液を、緩衝液と陰極電極液との間に流す陰極側部液として１０ｍ  ｍｏｌ／ｌの水酸化ナトリウムと１ｖ／ｖ％のグリセリンと１０ｖ／ｖ％のエチルアルコールを含んだ水溶液を、緩衝液と陽極電極液との間に流す陽極側部液として１０ｍ  ｍｏｌ／ｌのリン酸と１ｖ／ｖ％のグリセリンと１０ｖ／ｖ％のエチルアルコールを含んだ水溶液を、試料溶液として１０ｍｇ／ｍｌのチトクロムＣと１０ｍｇ／ｍｌのミオグロビンを含んだ水溶液を用い、フリーフロー電気泳動素子１にてフリーフロー等電点電気泳動を行った。
【００７４】
中央の緩衝液注入路４ｆ〜ｐに緩衝液を、４ａに陰極電極液を、４ｕに陽極電極液を、４ｂ〜ｅに陰極側部液を、４ｑ−ｔに陽極側部液をポンプで流した。流速は、電極室９に繋がる液注入路４ａと４ｕの流速を同じ速度とし、電気泳動槽８に繋がる液注入路４ｂ〜４ｔの流速を同じ速度とした。電極室９の流速は電気泳動槽８の流速に対し５倍に成るように設定した。試料溶液は試料注入路５ｂからポンプで注入した。
【００７５】
フリーフロー等電点電気泳動は、緩衝液と陰極電極液と陽極電極液と陰極側部液と陽極側部液と試料溶液を注入しながら電極７に電界を印加して行った。分取液の回収は図５に示した構成で行った。図６に、図２（ｃ）の断面図を用いて本実施例の分取法を説明する。本実施例では、流出路６ａ及び６ｕの流出口６ａ′と６ｂ′と廃液タンク３１とを電極流出液配管３０を用いて直接接続した。分取液は流出路６ｂ〜６ｔからの流出液を回収容器２１を用いて回収して得た。電界の印加方法は定電流設定とし、値を１ｍＡとした。電圧の値は３ｋＶから徐々に上がり初め８．５ｋＶで安定した。泳動槽内の流速は試料溶液の線流速が３ｍｍ／ｓｅｃ以下になるようにポンプ調整した。電界の印加により緩衝液の流れるエリアにはｐＨ勾配が生じ、それに伴って分取液にはｐＨ勾配が生じた。
【００７６】
試料溶液中に含まれるチトクロムＣとミオグロビンは、有色タンパク質であるため泳動槽上面を観察することで両タンパクの分離状態を確認した。両タンパクは泳動槽に入ると同時に分離し、後に収束しながら、チトクロムＣは流出路６ｄから、ミオグロビンは流出路６ｊから流出した。チトクロムＣの等電点９．６に対し分取液のｐＨは９．４、ミオグロビンの等電点７．０に対し分取液のｐＨは６．４とその値はほぼ一致した。試料溶液の注入路を試料注入路５ｃまたは試料注入路５ｄとした場合においても両タンパクは同じ流出口に収束し流出したことから、この泳動が等電点電気泳動であることが確認できた。
【００７７】
まず、フリーフロー等速電気泳動について説明する。フリーフロー等速電気泳動とはタンパク質の分離を行う際に用いられる手法であり、電気泳動槽に流す緩衝液に両性担体を含んだ液を用い、電気泳動槽内にｐＨ勾配を生じさせてタンパク質の等電点の違いで分離・分取する手法である。この手法では、泳動槽に中央に流す緩衝液とは別に電極の構成されている部分には陽極電極液と陰極電極液が用いられ、また、泳動槽に中央に流す緩衝液と両端の両電極液の間に陽極側部液と陰極側部液が用いられる。
【００７８】
次に、実施例３の作用及び効果を説明する。
フリーフロー等電点電気泳動を行う場合、両電極液には高濃度の塩を含んだ液を用いるため、両電極液が電気泳動槽に混入すると電気泳動槽の電気伝導度が高くなって所望の電界が電気泳動槽に印加できなくなり、分離能が悪くなる。また、両電極液は塩濃度が高いため電流が流れやすく、電極で生じるガスの量も多くなる。本実施例に用いたフリーフロ−電気泳動素子の構成とすることで、電気泳動槽に対する電極液の進入を防ぐことが可能となり、塩濃度の高い電極液を用いた場合においても分離能に影響を与えることはない。また、電気泳動槽の流れを乱すことなく電極室の流速を高速にできるため、電気泳動の分離能に影響を与えることなく電極で発生するガスを速やかに排出させることが可能となる。したがって、電気泳動槽と電極室とに異なる液を流す条件にて安定にフリーフロー電気泳動を行うことが可能なフリーフロー電気泳動法を提供することができる。
【００７９】
また、本実施例では、両電極液からの流出液を直接廃液タンクに繋いだ構成とした。フリーフロー等電点電気泳動では、両電極液の塩濃度が高いため電極液全体に大きな電界がかかった状態で流出液を分取することとなり、電極室９からの流出液を回収容器もしくはドレインに滴下させると流出管２６の先端にてエレクトロスプレー現象が生じ、液滴が真っ直ぐ滴下せずスプレー状に飛び散る現象が生じる。本構成とすることで、電極液流出口における問題は解決され、安定したフリーフロー等電点電気泳動と安定した分取が実現できる。
【００８０】
なお、この発明の実施例は、当然、各種変更が可能である。
例えば、電極室９の流速は電気泳動槽８の流速に対し５倍に成るように設定したが、その倍率は限定されず、電気泳動槽８の流れが乱されない範囲で変更できる。用いた液の組成や濃度は等電点電気泳動を行うことができる組み合わせであれば限定されない。
【００８１】
図６は、電極室側の流出口が直接廃液タンクに配管されていることを特徴とするフリーフロー電気泳動装置を示す。本実施態様では、電極室側の流出口６ａ‘、６ｕ’が直接廃液タンク３１にチューブ３０，３０を介して配管されている。その他の構成要素は他の実施態様のものと同様である。
本実施態様に係るフリーフロー等電点電気泳動では、エレクトロスプレー現象―両電極液の塩濃度が高いため電極液全体に大きな電界がかかった状態で流出口を分取することとなり、電極室からの流出液を回収容器もしくはドレインに滴下させると流出口の先端にてエレクトロスプレーするエレクトロスプレー現象が生じ、液滴が真っ直ぐ滴下せずスプレー状に飛び散る現象―を効果的に防止することができる。それによって、電極液流出口における問題は解決され、安定したフリーフロー等電点電気泳動と安定した分取が実現できる。
【００８２】
【発明の効果】
（１）請求項１に係るフリーフロー電気泳動素子では、電極と電気泳動槽との間に隔壁を設け、隔壁の端面とそれに対向する平板の壁面との間に微小隙間を３μｍ以下とするので、必要な電界の印加を確保しつつ、電極で発生したガスを電気泳動槽に拡散・進入させることなく外部排出できるだけでなく、電極室と電気泳動層との独立の流れを可能とし電極で多量のガスが発生する場合でも速やかに排出させることができ、電気泳動槽内部の流れが乱さない状態を確立し安定したフリーフロー電気泳動を行うことができる。
【００８３】
本発明のフリーフロー電気泳動素子を用い、電気泳動槽の流速に対し電極室の流速を３倍以上とすることで、電極室にて多量のガスが発生する条件下でも、安定したフリーフロー電気泳動を行うことができる。
電極で発生したガスが瞬時に電極から離れて排出されるため、電極室にて多量のガスが発生した場合においても電極でガスが止まらず、電極の発熱を抑えることができる。また、電極が部分的にガスで覆われることを回避できるため、電極の面積を有効に使った電界の印加が可能となる。
【００８４】
【発明の実施の態様】
以下に本発明に係るフリーフロー電気泳動素子の好ましい態様を記載する。それらの任意の組み合わせは、特に矛盾がない限り本発明の好ましい態様と考えられる。
（１）微小隙間を０．５〜２μｍの範囲とする。
微小隙間の間隔が０．５μｍよりも狭くなると微小隙間の電気抵抗が高くなり、所望の電圧が電気泳動槽に印加できなくなる。また、微小隙間の間隔の上限を２μｍとすることで、電気泳動槽の流速に対して電極室の流速を１０倍以上にしても、その流れは電気泳動槽に影響を与えない。したがって、本態様は、本発明の作用効果を最大限発揮できる最適な微小隙間の間隔を提供するものである。
【００８５】
請求項２に係るフリーフロー電気泳動素子では、２枚の平板がホウケイ酸ガラスから成り、ホウケイ酸ガラスがシリコン薄膜を介して接合されているので、２枚の平板の接合に陽極接合法を利用、圧力かけずに所望の部分のみの接合が可能となり、電気泳動槽の間隔、電極室の間隔、及び隔壁の微小隙間を保持した状態でフリーフロー電気泳動素子が実現できる。
【００８６】
請求項３に係るフリーフロー電気泳動素子では、  電気泳動槽は面積に対して深さが非常に浅いため、圧力をかけて接合する手法ではその間隔を保持したまま接合することができない。また、接着剤を用いた接合では電気泳動槽の間隔を均一に保持することが困難である。したがって、上記陽極接合法が有意に適合する。
【００８７】
シリコン薄膜の厚さは、陽極接合の際に電極として作用する膜厚であって、その電気伝動度が泳動槽に流す緩衝電気伝動度がより低くなる膜厚とする。シリコン薄膜の組成がノンド−プシリコンの場合、１μｍ以上の膜厚としても問題はない。シリコン薄膜の組成にイオンドープしたシリコンを用いる場合、ノンドープシリコンに比べ電気伝動度が高くなるため、可能な限り薄くすることが望ましい。シリコン薄膜を薄くすると陽極接合における接合強度が弱くなるため、シリコン薄膜の組成はノンドープシリコンが最適である。ノンドープシリコン薄膜の膜厚は任意に変更可能であるが、製膜の際に生じる膜のストレスを考慮すると０．５〜１．５μｍの範囲が望ましい。
【００８８】
請求項４のフリーフロー電気泳動素子では、シリコン薄膜がノンドープシリコン薄膜であるので、ノンドープシリコン薄膜が陽極接合の際には電極として作用するが、ノンドープであるためにその電気伝導度は低く、フリーフロー電気泳動素子として機能させる場合において、電極や電気泳動槽及び電極室に流す液体の方が明らかに電気伝導度が高いため、電気泳動時にノンドープシリコン薄膜にはほとんど電流は流れず、フリーフロー電気泳動に影響を与えない。
【００８９】
請求項５のフリーフロー電気泳動素子では、微小隙間がシリコン薄膜の膜厚で制御されている。  シリコン薄膜の製膜技術によって、ｎｍレベルでの膜厚制御が可能となり、シリコン薄膜で接合を行なうとともに、微小隙間の間隔を容易に制御できる。
【００９０】
請求項６のフリーフロー電気泳動素子では、２枚のホウケイ酸ガラスからなる平板のうち第１の平板にシリコン薄膜が形成され且つ流路となる溝が加工され、第２の平板に液注入路の注入口および液流出路の流出口と電極とが構成されたものであって、第２の平板には液供給路の供給口および液流出路の流出口と電極とが相反する面に設けられているので、液注入口と液流出口を有する面を下向きにしてフリーフロー電気泳動素子を設置すれば、電極の接点はフリーフロー電気泳動素子の該下面と相反する上面となり、液注入口と液流出口にて液漏れが生じても電極との接点に影響が及びにくく、液漏洩時に安全なフリーフロー電気泳動素子とすることができる。
【００９１】
請求項７のフリーフロー電気泳動素子においては、ホウケイ酸ガラスの厚さが０．５〜１．５ｍｍの範囲であるので、高い強度と耐久性を確保できる。
【００９２】
請求項８のフリーフロー電気泳動素子においては、隔壁の端面がドライエッチング法によってエッチングされているので、隔壁端面と平板面との間の光学接合を確実に防止することができる。
【００９３】
請求項９のフリーフロー電気泳動素子においては、電極の素材がチタン薄膜の上に白金薄膜を製膜したものによって構成されているので、電気伝導度が高く、電気化学的に安定で、薄膜としての構成が容易である。
【００９４】
請求項１０のフリーフロー電気泳動素子においては、電極膜厚が２００〜７００ｎｍの範囲であり、電極表面とシリコン薄膜表面との接地面は接合されていないが、電極とシリコン薄膜との重なる面積はわずかであり、電極の膜厚も薄いため、フリーフロー電気泳動時に液漏れは生じない。このため未接合部を別工程で接合する必要がなく、該設置面の接合工程を省くことができる。
【００９５】
請求項１１のフリーフロー電気泳動素子においては、２枚の板で構成された電気泳動槽の間隔が１５０μｍ以下であるので、レイノルズ数が小さくなるために非常に安定な層流が実現でき、泳動槽の断面積が小さくなるために高電圧の印加可能となり高速な分離が実現できる。
【００９６】
請求項１２のフリーフロー電気泳動素子においては、２枚の平板を組み合わせて構成された電気泳動槽の間隔が１０μｍ〜５０μｍとしたので、より安定な層流が実現でき、泳動槽の断面積が小さくなるために高電圧の印加可能となり高速な分離が実現できる等の効果が得られる。
【００９７】
請求項１３のフリーフロー電気泳動素子においては、電極室の間隔が電気泳動槽の間隔と同じ、もしくはそれよりも大きくしてあるので、電極で発生したガスが隔壁を横切って電気泳動槽により入りにくい構成となり、本構成の効果がより発揮されやすい。
【００９８】
請求項１４のフリーフロー電気泳動法においては、本発明に係るフリーフロー電気泳動素子を用い、電気泳動槽の流速に対し電極室の流速を３倍以上としてフリーフロー電気泳動を行うので、電極室にて多量のガスが発生する条件下でも、安定したフリーフロー電気泳動を行うことができる。
【００９９】
請求項１５のフリーフロー電気泳動法においては、陽極側と陰極側に移動度の異なる２種のイオン含有緩衝液を流し、該２種のイオンは試料としての分析対象イオンよりも一方は移動度が大きく、他方は分析対象イオンよりも移動度が小さいものとしたので、電気泳動槽の流速に対し電極室の流速を高速とすることで、電極室が高熱になる条件にて、安定したフリーフロー電気泳動を行うことが可能なフリーフロー電気泳動法を提供することができる。
【０１００】
請求項１６のフリーフロー電気泳動法においては、電気泳動槽に両性担体を含んだ緩衝液を流し、電極室に電気伝導度の高い電極液を流すようにしたので、フリーフロー等速電気泳動とはタンパク質の分離を行うことができ、その場合熱の発生および多量のガスの発生においても、電気泳動槽の流れを乱すことなく電極室の流速を高速にできるため、電気泳動の分離能に影響を与えることなく熱の除去および電極で発生するガスを速やかな排出が可能となる。
【０１０１】
請求項１７のフリーフロー電気泳動法においては、電極室側の流出口が直接廃液タンクに配管されているので、流出口の先端での所謂エレクトロスプレー現象を防止し、安定したフリーフロー等電点電気泳動と安定した分取が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフリーフロー電気泳動素子の上面図である。
【図２】図２Ａは図１の線ＩＩＡ−ＩＩＡでみた断面図であり、図２Ｂは線ＩＩＢ−ＩＩＢで見た断面図であり、図２Ｃは線ＩＩＣ−ＩＩＣで見た断面図である。
【図３】電気泳動槽構成基板２の下面図を示す。
【図４】注入口構成基板３の上面図を示す。
【図５】本発明に係るフリーフロー電気泳動素子の設置状態を示す模式図である。
【図６】電極室側の流出口が直接廃液タンクに配管されていることを特徴とするフリーフロー電気泳動装置を示す。
【符号の説明】
１    フリーフロー電気泳動素子
２    電気泳動層構成基板
３    注入口構成基板
４ａ〜４ｕ  緩衝液注入路
５ａ〜５ｅ  試料注入路
６ａ〜６ｕ  流出路
６ａ′〜６ｕ′  流出口
７ａ，７ｂ  電極
８  電気泳動槽
９  電極室
１０  隔壁
１１  微小間隙
１２  ノンドープシリコン薄膜
２０  保持台
２１  廃液バット
２２  回収容器
２３  分取機構
２４  緩衝液注入管
２５  試料注入管
２６  流出管
【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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