(57)【要約】【課題】ゲル充填ラインを経由した電気リークの危険性をなくすとともに、ゲル充填用のラインのデッドボリュームを低減してゲル使用量を少なくできるようにする。【解決手段】リザーバブロック３０の底部に設けられたゲル充填溝４６の両端はバッファ槽３０ａに開口したポート４１，４３となっている。ゲル充填用のライン３４，３６の先端のノズル３４ａ，３６ａがポート４１，４３に着脱可能に挿入されて結合される。電気泳動流路２０とバッファ槽３０ａ、３２ａに配置される電極との電気的接続は、ゲル充填用のラインをゲル充填溝４６，４７の両端のポートから取り除くことにより、ゲル充填溝４６，４７の両端のポートを通して液の直接接触により行なわれる。【選択図】  図２
2004251680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電気泳動流路を内部に備えた基板と、
それらの電気泳動流路の両端部の基板表面上に配置された一対のリザーバブロックとを備え、
前記各リザーバブロックは、上方に開口してバッファ液を収容し、底部において前記電気泳動流路の端部と電気的に導通するバッファ槽を備え、
前記リザーバブロックの少なくとも一方は、前記バッファ槽の下方に、前記電気泳動流路の端部とつながり、両端に前記バッファ槽内に開口したポートをもつゲル充填溝を備えており、前記ゲル充填溝の各ポートにはゲル充填用ラインが着脱可能に接続されて前記電気泳動流路へのゲル充填がなされるとともに、そのゲル充填用ラインが前記ポートから取り除かれた状態で前記ポート及びゲル充填溝を介して前記バッファ槽内のバッファ液と前記電気泳動流路のゲルとが接触して電気的に導通することを特徴とする電気泳動装置。
【請求項２】
前記ポートとゲル充填用ラインの先端は、一方が先が細くなったノズル、他方がそのノズルを受けるように先端に向かって広がった開口となっている請求項１に記載の電気泳動装置。
【請求項３】
前記ノズルと開口の一方には、両者の接続状態において液漏れを防ぐシール部材が設けられている請求項２に記載の電気泳動装置。
【請求項４】
前記基板には各電気泳動流路に交差するサンプル導入流路が設けられ、各サンプル導入流路の両端が前記基板表面に開口し、
前記基板表面には前記サンプル導入流路の各開口につながるリザーバを形成したサンプル用リザーバブロックが設けらている請求項１に記載の電気泳動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマイクロチップ電気泳動装置やＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）デバイス電気泳動装置に関するものである。
このような電気泳動装置は、微量のタンパク質や核酸などの生体サンプルの分析に利用されている。
【０００２】
【従来の技術】
微量のタンパク質やＤＮＡ（デオキシリボ核酸）などを分析する電気泳動装置として、キャピラリー電気泳動装置に代わるものとして、分析の高速化と装置の小型化が期待できる形態として、マイクロチップ電気泳動装置やＭＥＭＳデバイス電気泳動装置と称される形態が提案されている（非特許文献１参照。）。
【０００３】
初期のマイクロチップ電気泳動装置は電気泳動流路を１本のみ備えたものであったが、その後処理能力を高めるために複数本の電気泳動流路を備えたものが提案されている（特許文献１参照。）。
【０００４】
図３（Ａ）に微細な電気泳動流路を複数備えた電気泳動装置の一例を示す。（Ｂ）はその中の１本の流路を概略的に示す平面図である。
２はガラスプレートであり、２枚のガラス基板が接合され、その接合面に微細な電気泳動流路が形成されている。ガラスプレート２の一端側にはゲルの充填と電気泳動時のバッファ液の収容を兼ねたアノードリザーバブロック４が配置され、電気泳動流路の一端と液を介して電気的に接続されるようになっている。ガラスプレート２の他端側にはゲルの充填と電気泳動時のバッファ液の収容を兼ねたカソードリザーバブロック６が配置され、電気泳動流路の他端が液を介してリザーバブロック６内のバッファ液と電気的に接続されるようになっている。
【０００５】
また、ガラスプレート２上の他端側には、サンプルを導入するためにサンプル・アンド・ウエイストブロック８が配置されており、ブロック８には電気泳動流路につながるサンプル供給用のサンプルリザーバとサンプル排出用のウエイストリザーバが各電気泳動流路について１つづつ配列されている。
【０００６】
図３（Ｂ）は１つの電気泳動流路２０を示しており、電気泳動流路２０にはサンプル導入流路２１が交差して設けられており、サンプル導入流路２１の一端はブロック８のサンプルリザーバ８ａにつながり、サンプル導入流路２１の他端はブロック８のウエイストリザーバ８ｂにつながっている。サンプルはサンプルリザーバ８ａから導入され、ウエイストリザーバ８ｂ方向へ電気泳動により流れる。サンプルリザーバ８ａとウエイストリザーバ８ｂは図３（Ａ）に示されたブロック８に配列されている。サンプルリザーバ８ａとウエイストリザーバ８ｂの間に電圧を印加するために、ブロック８に電極１０が設けられている。
【０００７】
リザーバブロック４の構造を図４（Ａ）と（Ｂ）に詳細に示す。（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ線位置での断面図である。リザーバブロック６も同じ構造をしているので図示を省略する。
【０００８】
各電気泳動流路２０の両端はガラスプレート２の表面に開口してその開口上にブロック４，６が配置されている。それらの開口はガラスプレート２の両端部で一列に配列されており、それらの配列上にはブロック４，６が配置され、ブロック４，６の底部に形成されたゲル充填溝１６，１７にそれぞれ連通している。ブロック４ではそのゲル充填溝１６の一端側にゲル充填ラインのゲル供給ライン１２が接続され、他端側にゲル排出ライン１４が接続されている。ブロック６においても同様にして、ゲル充填溝１７の一端側にゲル充填ラインのゲル供給ライン１３が接続され、他端側にゲル排出ライン１５が接続されている。
【０００９】
リザーバブロック４に設けられたバッファ液を収容するためのバッファ槽４ａとゲル充填溝１６の間はセラミックフィルタ１８を介して電気的に接続がなされるようになっている。リザーバブロック６でも同様であり、バッファ液を収容するためのバッファ槽６ａとゲル充填溝１７の間はセラミックフィルタを介して電気的に接続がなされるようになっている。
【００１０】
この電気泳動装置においてゲルを充填するときはゲル供給ライン１２と１３からゲルを注入し、ゲル充填溝１６，１７をゲルで満たした後、ゲル排出ライン１４，１５を閉じてゲル供給ライン１２，１３から加圧してゲルを供給する。これにより、ゲルは電気泳動流路２０とサンプル導入流路２１に導入される。
【００１１】
この電気泳動装置はゲル充填ライン１２〜１５は常時、電気泳動流路１２と接続されている。サンプル導入と電気泳動の際にはバッファ槽４ａ，６ａにバッファ液を入れ、バッファ液に電極を挿入して電極１０とともに高電圧を印加する。このときゲル充填用ライン１２〜１５は最上流から全てを電気的に浮かすことにより絶縁をする。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００２−３１０９９０号公報
【非特許文献１】
Ｄ．  Ｊ．  Ｈａｒｒｉｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．，  Ａｎａｌ．  Ｃｈｅｍ．  ２８３，  ｐｐ．３６１−３６６  （１９９３）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図３（Ａ）の電気泳動装置ではゲル充填ライン１２〜１５が常時、電気泳動流路１２と導通しているので、ゲル充填ライン１２〜１５を電気的に浮かしたとしても、ゲル充填ライン１２〜１５を経由して電気的にリークする危険性は常に伴っている。
【００１４】
また、バッファ槽４ａ，６ａのバッファ液とゲル充填溝１６，１７との接続がセラミックフィルタ１８を経てなされているので、電気抵抗を下げるためにセラミックフィルタ１８の断面積は大きくとる必要がある。そのためゲル充填溝１６，１７の幅も広くならざるを得ず、ゲル充填溝１６，１７の体積の減少には限界がある。そのためゲル充填用のラインのデッドボリュームの低減には限界があり、１回の電気泳動動作でのゲル使用量を少なくすることができないという問題もある。
【００１５】
そこで、本発明はゲル充填ラインを経由した電気リークの危険性をなくすとともに、ゲル充填用のラインのデッドボリュームを低減してゲル使用量を少なくできるようにすることを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気泳動装置は、複数の電気泳動流路を内部に備えた基板と、それらの電気泳動流路の両端部の基板表面上に配置された一対のリザーバブロックとを備え、各リザーバブロックは、上方に開口してバッファ液を収容し、底部において電気泳動流路の端部と電気的に導通するバッファ槽を備え、リザーバブロックの少なくとも一方は、バッファ槽の下方に、電気泳動流路の端部とつながり、両端にバッファ槽内に開口したポートをもつゲル充填溝を備えており、ゲル充填溝の各ポートにはゲル充填用ラインが着脱可能に接続されて電気泳動流路へのゲル充填がなされるとともに、そのゲル充填用ラインがポートから取り除かれた状態でポート及びゲル充填溝を介してバッファ槽内のバッファ液と電気泳動流路のゲルとが接触して電気的に導通することを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）は微細な電気泳動流路を複数備えた電気泳動装置の一実施例を示す斜視図、（Ｂ）はその中の１本の流路を概略的に示す平面図である。図２（Ａ）はアノードリザーバブロック３０の断面図であり、（Ｂ）はそのＹ−Ｙ線位置での断面図、（Ｃ）はゲル充填ラインが接続された状態を示す断面図である。
【００１８】
図３（Ａ）と同様に、２枚のガラス基板が接合されて構成されているガラスプレート２の接合面に微細な電気泳動流路が形成されている。その電気泳動流路は、幅が９０μｍ、深さが４０μｍで、ガラスプレート２の長手方向に延び、互いに平行に３８４本が配列されている。
【００１９】
ガラスプレート２の一端側にはゲルの充填と電気泳動時のバッファ液の収容を兼ねたアノードリザーバブロック３０が配置され、電気泳動流路の一端がリザーバブロック３０に形成されたバッファ槽３０ａ内のバッファ液と液を介して電気的に接続されるようになっている。ガラスプレート２の他端側にはゲルの充填と電気泳動時のバッファ液の収容を兼ねたカソードリザーバブロック３２が配置され、電気泳動流路の他端がリザーバブロック３２に形成されたバッファ槽３２ａ内のバッファ液と液を介して電気的に接続されるようになっている。
【００２０】
また、ガラスプレート２上の他端側には、サンプルを導入するためにサンプル・アンド・ウエイストブロック８が配置されており、ブロック８には電気泳動流路につながるサンプル供給用のサンプルリザーバ８ａとサンプル排出用のウエイストリザーバ８ｂが各電気泳動流路２０について１つづつ配列されている。
【００２１】
図１（Ｂ）は１つの電気泳動流路２０を示しており、電気泳動流路２０にはサンプル導入流路２１が交差して設けられており、サンプル導入流路２１の一端はブロック８のサンプルリザーバ８ａにつながり、サンプル導入流路２１の他端はブロック８のウエイストリザーバ８ｂにつながっている。サンプルはサンプルリザーバ８ａから導入され、ウエイストリザーバ８ｂ方向へ電気泳動により流れる。サンプルリザーバ８ａとウエイストリザーバ８ｂは図１（Ａ）に示されたブロック８に配列されている。サンプルリザーバ８ａとウエイストリザーバ８ｂの間に電圧を印加するために、ブロック８に電極１０が設けられている。
【００２２】
リザーバブロック３０の構造を図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に詳細に示す。（Ｂ）は（Ａ）のＹ−Ｙ線位置での断面図である。（Ｃ）はゲル充填時にノズルがポートに挿入された状態を表わしている。リザーバブロック３２も同じ構造をしているので図示を省略する。
【００２３】
各電気泳動流路２０の両端はガラスプレート２の表面に開口してその開口上にブロック３２，３２が配置されている。それらの開口はガラスプレート２の両端部で一列に配列されており、それらの配列上にブロック３０，３２が配置され、ブロック３０，３２の底部に形成されたゲル充填溝４６，４７にそれぞれ連通している。
【００２４】
アノードリザーバブロック３０の底部に設けられたゲル充填溝４６の両端はバッファ槽３０ａに開口したポート４１，４３となっている。それらのポート４１，４３内にはそれぞれＯリング４２，４４が設けられている。
【００２５】
ゲル充填ラインを構成しているゲル供給ライン３４とゲル排出ライン３６はそれぞれ先端にノズル３４ａ，３６ａを備えている。これらのノズル３４ａ，３６ａはそれぞれポート４１，４３に着脱可能に挿入され、Ｏリング４２，４４ａによりゲルが加圧されて供給されても漏れないように封止される。ゲル充填時はノズル３４ａ，３６ａがポート４１，４３に挿入される。その状態が図２（Ｃ）である。
【００２６】
カソードリザーバブロック３２も同じ構造をしており、カソードリザーバブロック３２の底部に設けられたゲル充填溝４７の両端はバッファ槽３２ａに開口したポートとなっている。それらのポート内にもそれぞれＯリングが設けられている。ゲル充填ラインを構成しているゲル供給ライン３８とゲル排出ライン４０ももそれぞれ先端にノズルを備えている。これらのノズルもそれぞれゲル充填溝４７の両端のポートに着脱可能に挿入することができ、Ｏリングによりゲルが加圧されて供給されても漏れないように封止される。
【００２７】
電気泳動流路２０とバッファ槽３０ａ、３２ａに配置される電極との電気的接続は、ゲル供給ライン３４，３８とゲル排出ライン３６，４０のそれぞれの先端に取りつけられている全てのノズルをゲル充填溝４６，４７の両端のポートから取り除くことにより、ゲル充填溝４６，４７の両端のポートを通して液の直接接触により行なわれる。ゲル充填溝４６，４７の幅は従来の図４（Ｂ）に示されたゲル充填溝１６（１７）の幅よりも狭くされており、ゲル充填用のラインでのデッドボリュームが小さくなっている。このように、ゲル充填溝４６，４７の幅を狭くしても電気泳動流路２０と電極との電気的接続が液の直接接触により行なわれるため、十分な電気伝導性を確保することができるのである。
【００２８】
次に、この実施例のゲル充填から電気泳動までの動作を説明する。
リザーバブロック３０，３２のゲル充填溝４６，４７のゲル入口側のポートにゲル供給ライン３４、３８のノズルをそれぞれ差し込み、ノズルとＯリングとの接触により封止する。リザーバブロック３０，３２のゲル充填溝４６，４７のゲル出口側のポートにはゲル排出ライン３６，４０のノズルをそれぞれ差し込み、ノズルとＯリングとの接触により封止する。
【００２９】
ゲル供給ライン３４，３８からゲルを供給することにより、リザーバブロック３０，３２内のゲル充填溝４６，４７をゲルで置換する。
【００３０】
次に、ゲル排出ライン３６，４０を閉じ、ゲル供給ライン３４，３８からゲルを加圧しながら供給する。これによりゲル充填溝４６，４７から各電気泳動流路２０及びサンプル導入流路２１にゲルが充填される。全ての流路２０，２１にゲルが充填されたらゲル供給ライン３４，３８の加圧を停止する。
【００３１】
次に、バッファ槽３０ａ，３２ａに泳動バッファを注入し、ゲル充填用のライン３４、３６、３８、４０の各ノズルをポートから引き抜く。これによりバッファ槽３０ａ，３２ａのバッファ液と電気泳動流路２０がゲル充填溝４６，４７とそれらの両端のポートにおける液の直接接触により電気的に接続される。
【００３２】
電気泳動に際しては、各電気泳動流路２０のサンプルリザーバ８ａからサンプルを注入する。電極１０によりサンプルリザーバ８ａとウエイストリザーバ８ｂ間に所定の電圧を印加し、バッファ槽３０ａ，３２ａ間にも所定の電圧を印加してサンプルをサンプルリザーバ８ａからウエイストリザーバ８ｂ方向にサンプル導入流路２１中を泳動させる。サンプルがサンプル導入流路２１と電気泳動流路２０との交差部に到達したところで泳動電圧を切り替え、バッファ槽３２ａと３０ａ間の泳動電圧をゲル充填溝４７，４６を介して電気泳動流路２０の両端に印加し、電気泳動分離を開始する。
【００３３】
電気泳動流路２０の一端側、すなわちアノードリザーバブロック３０が設けられている側には、電気泳動分離されて泳動してきたサンプル成分を検出するために紫外線検出器などの検出器が配置されている（図示略）。
【００３４】
実施例ではゲル充填用のライン側にノズルを設け、ゲル充填溝側に開口したポートを設けることにより、それらの間で着脱可能に結合できるようにしているが、ゲル充填用のライン側にポートを設け、ゲル充填溝側にノズルを設けるようにしてもよい。
【００３５】
また、実施例ではアノードリザーバブロック３０とカソードリザーバブロック３２の両方がゲル充填溝を備え、ゲル充填用のラインが接続されて、両方のリザーバブロック３０，３２からゲルを充填できるようになっている。しかし、いずれか一方のリザーバブロック３０又は３２のみがゲル充填溝とゲル充填用ラインへの接続機構を備え、他方のリザーバブロックはバッファ槽を備えたのみの構成とすることもできる。その場合、サンプル・アンド・ウエイストブロックの開口を封止し、一方のリザーバブロックからゲルを供給することによりゲルを充填することができる。
【００３６】
本発明は図１に示した形状の電気泳動装置に限らず、複数の流路を備え、電気泳動用のゲルを充填するための機構を備えている電気泳動装置には同様に適用することができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の電気泳動装置では、電気泳動流路の両端部の基板表面上に配置されたリザーバブロックは上方に開口してバッファ液を収容するバッファ槽と、バッファ槽の下方に形成され、電気泳動流路の端部とつながり、両端にバッファ槽内に開口したポートをもつゲル充填溝とを備え、ゲル充填溝の各ポートにはゲル充填用ラインが着脱可能に接続されて電気泳動流路へのゲル充填がなされるとともに、そのゲル充填用ラインがポートから取り除かれた状態でポート及びゲル充填溝を介してバッファ槽内のバッファ液と電気泳動流路のゲルとが直接接触して電気的に導通するようにしたので、電気泳動中は電圧が印加される個所に不要なラインが接続されていないので、電気リークや感電等の危険が解消される。
また、電気泳動流路につながるゲル充填溝が泳動バッファと直接接液することにより導通されるので、従来のようにセラミックフィルタを用いる場合に比べて電気伝導効率がよく、接液面積を小さくすることができる。これによりゲル充填用のラインのデッドボリュームを低減することができ、ゲル使用量を抑えることが可能となる。
さらに、セラミックフィルタの装填が不要であるため、リザーブロックの構造を単純化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は一実施例を示す斜視図、（Ｂ）はその中の１本の流路を概略的に示す平面図である。
【図２】（Ａ）は同実施例におけるアノードリザーバブロックの断面図であり、（Ｂ）はそのＹ−Ｙ線位置での断面図、（Ｃ）はゲル充填ラインが接続された状態を示す断面図である。
【図３】（Ａ）は従来例を示す斜視図、（Ｂ）はその中の１本の流路を概略的に示す平面図である。
【図４】（Ａ）は同従来例におけるアノードリザーバブロックの断面図であり、（Ｂ）はそのＸ−Ｘ線位置での断面図である。
【符号の説明】
２      ガラスプレート
８      サンプル・アンド・ウエイストブロック
２０      電気泳動流路
２１      サンプル導入流路
３０，３２      リザーバブロック
３０ａ，３２ａ      バッファ槽
３４，３８      ゲル供給ライン
３４ａ，３６ａ      ノズル
３６，４０      ゲル排出ライン
４１，４３      ポート
４２，４４      Ｏリング
４６，４７      ゲル充填溝
【図１】
2004251680.tif 000003
【図２】
2004251680.tif 000004
【図３】
2004251680.tif 000005
【図４】
2004251680.tif 000006