(57)【要約】【解決課題】反応、分離、精製、回収作業を一つの電気泳動槽である反応チャンバーで実現することを可能とする、フリーフロー電気泳動法を用いた反応・精製方法を提供することを目的とする。【解決手段】フリーフロー電気泳動法を用い、試料及び緩衝液を上流から下流へ流しながら、流れと垂直に電圧を印加し電気泳動を行うフリーフロー電気泳動法において、試料として少なくとも２種類以上の反応原料成分を別々に供給し、電場により電気泳動させることにより該少なくとも２種類の反応原料成分を合流させ、合流によって生じた反応生成物と未反応原料成分とを分離精製、回収することを特徴とする。【選択図】        図１
2004148215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料及び緩衝液を上流から下流へ流しながら、流れと垂直に電圧を印加し電気泳動を行うフリーフロー電気泳動法において、
試料として少なくとも２種類以上の反応原料成分を別々に供給し、
電場により電気泳動させることにより該少なくとも２種類の反応原料成分を合流させ、
合流によって生じた反応生成物と未反応原料成分とを分離、精製、回収することを特徴とする、
フリーフロー電気泳動法を用いた反応・精製方法。
【請求項２】
請求項１記載のフリーフロー電気泳動を用いた反応・精製方法において、
試料として少なくとも３種類以上の反応原料成分を別々に供給し、電場により電気泳動させることにより
第１に該少なくとも２種類の反応原料成分を合流させ、合流によって生じた反応生成物と未反応原料成分とを分離精製し、
第２に第１の反応で未反応であった未反応原料成分に第３の反応原料成分を合流させ、合流によって生じた反応生成物と未反応原料成分とを分離、精製し、回収することを特徴とする、反応・精製方法。
【請求項３】
請求項１記載の反応・精製方法において、
反応原料成分の一つに、少なくとも２種類の反応原料成分が混合した反応原料成分混合物を用い、
上記反応原料成分混合物と他の反応原料成分とを別々に供給し、電場により電気泳動させることにより、
第１に反応原料成分混合物を電場によって分離し、
第２に第１の分離工程で分離した複数の反応原料成分と他の反応原料成分を合流させ、合流によって生じた反応生成物と未反応原料成分とを分離、精製、回収することを特徴とする、反応・精製方法。
【請求項４】
前記第１の反応で合成された反応生成物に第２反応で未反応であった未反応原料成分を合流させ、合流によって生じた反応生成物と未反応原料成分とを分離、精製し、回収することを特徴とする、請求項２または３記載の反応・精製方法。
【請求項５】
請求項１記載の反応・精製方法において、
試料として少なくとも４種類以上の反応原料成分を別々に供給し、電場により電気泳動させることにより、
第１に２種類毎に反応原料成分を合流させ、合流によって生じた反応生成物と未反応原料成分とを分離精製し、
第２に第１の反応にて未反応であった少なくとも２種の未反応原料成分を合流させ、
合流によって生じた反応生成物と未反応原料成分とを分離、精製、回収することを特徴とする、反応・精製方法。
【請求項６】
前記試料が、陽イオンと陰イオンの組み合わせ、抗原と抗体との組み合わせ、蛋白とＤＮＡとの組み合わせ、およびドナー分子とレセプター分子の組み合わせからなる群から選ばれた組み合わせからなる、請求項１乃至４のいずれかに記載の反応・精製方法。
【請求項７】
多段階の操作にて化合物の反応・精製を行うマイクロリアクターにおいて、
試料及び緩衝液を上流から下流へ流しながら、流れと垂直に電圧を印加し電気泳動を行うフリーフロー電気泳動装置を用い、
クレーム１〜４記載の化合物の合成及び精製方法にて合成、分離精製、分取を行う工程が組み込まれていることを特徴とする、
マイクロリアクター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フリーフロー電気泳動法を用いた反応・精製法およびフリーフロー電気泳動装置を用いたマイクロリアクターに関するものである。
【０００２】
フリ−フロー電気泳動法とは、２枚の板に挟まれて構成された液体流路としての電気泳動槽に一端部の流入口から一定流速で緩衝液（支持液）を流して他端部の流出口への液の流れを作り、該流路への緩衝液注入口近傍下流に設けた試料注入口から試料を注入し、流路の両端に設けた電極に電圧を印加することによって試料に含まれる物質が電気泳動の原理によって正負いずれかの電極側に泳動分離しながら流出口に流出する原理である。フリ−フロー電気泳動法は１９６０年代に考案された泳動分離法であり、大型の電気泳動槽を用いた装置が主流であった。
【０００３】
近年、微細加工技術が発展し、フリーフロー電気泳動を行う電気泳動槽の小型化が報告されている。電気泳動槽の小型化によりマイクロリットルオーダーのサンプルの取り扱いが可能となった。例えば、第１のガラス板と第２のガラス板とこの第１および第２のガラス板によって挟持されたシリコン板とによって扁平な空隙を形成し電気泳動槽とし、該電気泳動槽に緩衝液を流すフリーフロー電気泳動装置において、電気泳動室内の第１のガラス板上に、緩衝液の流れる方向に沿って、第２のガラス板との間に空隙をあけて、細長い棒状の案内部材を設たフリーフロー電気泳動素子が報告されている［特許文献１参照］。同公報、では泳動室内の緩衝液の流れを層流に保つとともに試料の自然拡散を抑え、安定して試料中の特定成分を分取することができる電気泳動装置が提供されている。
【０００４】
一方、微細加工技術の応用によりマイクロリットルオーダーの試薬を対象に分取、混合、反応、検出、分離などの多段階の操作を行うマイクロリアクターが報告されている［例えば、特許文献２参照］。同公報には、シリコン基板を微細加工して形成した反応チャンバーを用いたマイクロリアクターが報告されている。微細加工により多数の独立した反応チャンバーを形成し並列的に反応を行えることを特徴としている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３１８９８２号公報
【特許文献２】特開平１０−３３７１７３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来、フリーフロー電気泳動法は複数の構成成分からなる試料を分離するために用いられており、マイクロリアクターとしての応用については何ら研究されてもいなかったし、当該技術分野ではそのような課題は存在しなかった。
【０００７】
一方、上記特許文献２のマイクロリアクターにおいては、複数の独立した反応チャンバーは、注入ポートからチャンネルによって連結・交差され、２液を混合し反応させている。反応後には反応生成物を精製し分取する必要があるが、一つの反応チャンバーでそれを実現することはできず、複数のセルを組み合わせなければならないという問題点がある。また、上記先行技術では複数のセルを組み合わせることに関する概念が述べられているのみであり、実際に反応、精製、分取するための具体的手段が述べられていない。
【０００８】
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、フリーフロー電気泳動法を応用し、反応、分離、精製、回収作業を一つの反応チャンバーで実現することを可能とする、フリーフロー電気泳動法を用いた反応・精製方法を提供することを目的とする。また、フリーフロー電気泳動装置を応用し、合成反応、分離、精製、回収を一つの反応チャンバーで実現する工程が組み込まれた、マイクロリアクターを提供することにある。
【０００９】
【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法を用いた反応・精製方法は、試料及び緩衝液を上流から下流へ流しながら、流れと垂直に電圧を印加し電気泳動を行うフリーフロー電気泳動法において、
試料として少なくとも２種類以上の反応原料成分を別々に供給し、
電場により電気泳動させることにより該少なくとも２種類の反応原料成分を合流させ、
合流によって生じた反応生成物と未反応原料成分とを分離精製、回収することを特徴とする。
【００１０】
本発明のフリーフロー電気泳動法を用いた反応・精製方法は、上記方法にて記載したように、合成反応、分離精製、回収を一つのフリーフロー電気泳動素子で行うことが可能であり、その工程に要する時間は非常に短時間であり、且つ連続的に行うことが可能となる。つまり、本方法によって、反応、精製、回収を一つの電気泳動槽である反応チャンバーで実現することを可能とする、反応・精製法を提供することができる。
【００１１】
本発明に係るフリーフロー電気泳動法を用いた反応・精製方法によれば、試料及び緩衝液を上流から下流へ流しながら、流れと垂直に電圧を印加し電気泳動を行うフリーフロー電気泳動法において、陽電極側のから陰極に泳動する特性を有した反応原料成分を、陰電極側から陽極に泳動する特性を有した反応原料成分を注入すると、電気泳動によって、両反応原料成分の流れは交差して反応が生じる。一般に、反応生成物は両反応原料成分の流れとは異なる泳動特性を持つため、新たな流れとなって分離されるともに、未反応の反応原料成分は、流れを変えることなく流れる。従って、反応生成物と未反応原料成分は異なる流出口の方向に流れることにより、それぞれが分離、生成、回収されることになる。
【００１２】
本発明に係るフリーフロー電気泳動法を用いた反応・精製方法は原理を利用して種々の実施の形態が考えられる。このような実施の形態としては、以下（１）〜（４）のものが例として挙げられる。
（１）前記フリーフロー電気泳動を用いた反応・精製方法において、
試料として少なくとも３種類以上の反応原料成分を別々に供給し、
電場により電気泳動させることにより
第１に該少なくとも２種類の反応原料成分を合流させ、合流によって生じた反応生成物と未反応原料成分とを分離精製し、
第２に第１の反応で未反応であった未反応原料成分に第３の反応原料成分を合流させ、合流によって生じた反応生成物と未反応原料成分とを分離、精製し、回収する。
【００１３】
本実施の形態では、上記本発明の作用効果に加えて、第１の反応で未反応であった未反応原料成分に第３の反応原料成分を合流させ、合流によって反応を行なうことによって、少なく３種類の反応原料成分がそれぞれ異なる場合には、一つのフリーフロー電気泳動素子で複数種類の反応、分離精製、回収で行うことが可能であり、その工程に要する時間は非常に短時間であり、且つ連続的に行うことが可能となる。また、第１、第２の反応原料成分の一つと第３の反応原料成分とを同じ物質とすることによって、反応収率を上昇することが可能となる。
【００１４】
（２）前記反応・精製方法において、
反応原料成分の一つに、少なくとも２種類の反応原料成分が混合した反応原料成分混合物を用い、
上記反応原料成分混合物と他の反応原料成分とを別々に供給し、
電場により電気泳動させることにより、
第１に反応原料成分混合物を電場によって分離し、
第２に第１の分離工程で分離した複数の反応原料成分と他の反応原料成分を合流させ、合流によって生じた反応生成物と未反応原料成分とを分離精製、回収する。
【００１５】
本実施の形態では、上記本発明の作用効果に加えて、上記（１）においては、少なくとも３種類の反応原料成分を供給するために少なくとも３つの注入口を用いているが、本実施の形態では、少なくとも２種類の反応原料成分が混合した反応原料成分混合物を用いることによって、使用する注入口の数をへらすことができ、反応・精製方法を簡略化できる。
【００１６】
（３）前記第１の反応で合成された反応生成物に第２の未反応原料成分を合流させ、合流によって生じた反応生成物と未反応原料成分とを分離精製し、回収する。
【００１７】
本実施の形態では、上記本発明の作用効果に加えて、前記第１の反応で合成された反応生成物に第２の未反応原料成分を合流させ、反応を行なうことによって、２段階の反応生成物を得ることができる。
【００１８】
（４）前記反応・精製方法において、
試料として少なくとも４種類以上の反応原料成分を別々に供給し、
電場により電気泳動させることにより、
第１に２種類毎に反応原料成分を合流させ、合流によって生じた反応生成物と未反応原料成分とを分離精製し、
第２に第１の反応にて未反応であった少なくとも２種の未反応原料成分を合流させ、
合流によって生じた反応生成物と未反応原料成分とを分離精製、回収することを特徴とする、反応・精製方法。
【００１９】
本実施の形態では、上記本発明の作用効果に加えて、少なくとも４種類以上の反応原料成分について上記のように２段階の反応を行なうことによって、より複雑な多段階の反応の実現が可能となる。
【００２０】
（５）前記試料が、陽イオンと陰イオンの組み合わせ、抗原と抗体との組み合わせ、蛋白とＤＮＡとの組み合わせ、およびドナー分子とレセプター分子の組み合わせからなる群から選ばれた組み合わせからなる。これらの組合わせは、例示であって、フリーフロー電気泳動方法を用いる本発明の反応・精製原理が適用できる反応原料成分の組み合わせであれば上記組み合わせに限られない。
【００２１】
本発明は、さらに、多段階の操作にて化合物の反応・精製を行うマイクロリアクターを提供するもので、該マイクロリアクターは、試料及び緩衝液を上流から下流へ流しながら、流れと垂直に電圧を印加し電気泳動を行うフリーフロー電気泳動装置を用い、
本発明に係る反応・精製方法にて合成、分離精製、分取を行う工程が組み込まれていることを特徴とする。本発明のマイクロリアクターによれば、フリーフロー電気泳動法を用いて複数の反応原料成分を反応、分離、精製、回収することが可能となる。
【００２２】
【実施の形態】
本発明においては、従来知られているフリーフロー電気泳動方法及びフリーフロー電気泳動装置であって本発明に適合するように若干の変更を加えたフリーフロー電気泳動方法およびフリーフロー電気泳動装置を用いることができる。本発明では、少なくとも２種類以上の反応原料成分を別々に供給ための少なくとも２種類以上の反応原料成分供給口を設け、試料及び緩衝液を上流から下流へ流しながら、流れと垂直に電圧を印加し電気泳動を行う際に、試料として少なくとも２種類以上の反応原料成分を別々に供給し、電場により電気泳動させることにより該少なくとも２種類の反応原料成分を合流させ、合流によって生じた反応生成物と未反応原料成分とを分離精製、回収することが可能となるように、フリーフロー電気泳動槽のサイズ、試料及び緩衝液の供給速度、印加電圧等の選択をしてフリーフロー電気泳動法を行なう。このような選択、設定は当業者であれば、本明細書の記載内容を参照することによって、当該フリーフロー電気泳動装置に合わせて容易に選択、設定することが可能である。
【００２３】
本発明で行なうフリーフロー電気泳動法を、以下に説明する。少なくとも２種類以上の反応原料成分供給口を設けること、上記選択、設定という制御することを除いては基本的には従来のフリーフロー電気泳動法を本発明に適合させて実施する。
【００２４】
なお、以下の説明においては、反応生成物の電気泳動特性が当該２つの反応原料成分の電気泳動特性の中間にあるとして、説明してあるが、反応生成物の電気泳動特性が当該２つの反応原料成分の電気泳動特性の中間にはない場合、即ち、反応生成物の流れがいずれかの反応生成物の流れよりもより外側になる場合も、本発明の範囲内に入ることは言うまでもない。また、反応原料成分の少なくとも一部は、細胞や  固相化ビーズのような微粒子を含んでいてもよい。
【００２５】
以下に、図面を参照して、本発明のフリーフロー電気泳動法を用いた反応・精製法を説明する。
図１はこの発明の第１の実施の形態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、電気泳動槽２と複数の緩衝液注入口３と複数の試料注入口４と複数の流出口５と１対の電極６，７から構成されている。
【００２６】
本発明の理解を容易とするため、まず、従来から行われているフリーフロー電気泳動法について説明する。
従来のフリーフロー電気泳動法においては、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。該電気分離槽は、図１の電気泳動槽がそれに該当する。分離操作は、予め複数の緩衝液注入口３から一定流速で緩衝液を流して複数の流出口５への液の流れを作り、一つの試料注入口４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、試料を連続的に流すと試料が拡散しにくく、ほぼ直線的に流出口５に向かって流れ出る。１対の電極間に電圧を印加すると試料に含まれる複数の物質は、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へ流出する。物質によって泳動の方向及び速度が異なるため、試料に含まれる複数の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中の複数の物質の分取が行える。
【００２７】
次に本発明のフリーフロー電気泳動法を用いた反応・精製法を図１を用いて説明する。
予め複数の緩衝液注入口３から一定流速で支持液を流して複数の流出口５への液の流れを作る。複数ある試料注入口４の少なくとも二つから反応原料成分を注入する。図１では、電極６を陽極とし、電極７を陰極として、電極６側の試料注入口４から陰極に泳動する特性を有した反応原料成分を、電極７側の試料注入口４から陽極に泳動する特性を有した反応原料成分を同時かつ連続的に注入する。
【００２８】
電極間に電圧を印加すると各反応原料成分は、電気泳動の原理によって泳動し、緩衝液注入口３からの流れと電気泳動の流れのベクトルの和となって、流れａ１，ｂ１に示す連続的な流れとなる。流れａ１，ｂ１は中央部で交差し連続的に反応が生じる。反応生成物は流れａ１、ｂ１とは異なる泳動特性を持つため、新たな流れｃ１となって対応する流出口５に連続的に流出する。未反応の反応原料成分は、流れを変えることなく流れａ１，ｂ１として対応する流出口５に連続的に流出する。従って、反応生成物と未反応原料成分は異なる流出口に流れ、複数の流出口５の中から特定の分取口より液を取り出すことにより、反応生成物と未反応原料成分をそれぞれ精製した状態で連続的に回収することができる。
【００２９】
なお、この発明の実施の形態は、当然、各種変形、変更が可能である。
例えば、反応原料成分の注入は２つの試料注入口から注入したが、その数は限定されず、３以上の試料注入口を設けたフリーフロー電気泳動素子を用い、複数種類の合成、分離精製、回収を並列して行うことができる。また、回収された未反応原料成分は、所要量回収してから、或いは随時回収しながら同一の注入口に戻すように循環させることによって、再度反応に用いることが可能である。また、ａ１及び／又はｂ１は、泳動特性の等しい２以上の反応原料成分を含んでいてもよい。また、反応量に応じてさらに新たな流れｃ２、ｃ３、・・・（図示せず）を生ずる試薬であってもよい。
【００３０】
以下に、図２を参照して、本発明のフリーフロー電気泳動法を用いた化合物の合成及び精製法の第２の実施の形態を説明する。
予め複数の緩衝液注入口３から一定流速で支持液を流して複数の流出口５への液の流れを作る。複数ある試料注入口４の少なくとも二つから反応原料成分を注入する。図２では、電極６を陽極とし、電極７を陰極として、電極６側の２つの試料注入口４から陰極に泳動する特性を有した２つの反応原料成分を、電極７側の試料注入口４から陽極に泳動する特性を有した反応原料成分を同時にかつ連続的に注入する。
【００３１】
電極間に電圧を印加すると各反応原料成分は、電気泳動の原理によって泳動し、緩衝液注入口３からの流れと電気泳動の流れのベクトルの和となって、流れａ１，ａ２、ｂ１に示す流れとなる。流れａ１，ｂ１は中央部で交差し反応が生じる。反応生成物は流れａ１、ｂ１とは異なる泳動特性を持つため、新たな流れｃ１となって対応する流出口５に流出する。未反応の反応原料成分は、流れを変えることなく流れａ１，ｂ１として対応する流出口５に流出する。従って、反応生成物と未反応原料成分は異なる流出口の方向に流れる。ａ１は複数の流出口５の中から特定の分取口に流れ外部に取り出され、反応生成物から分離され未反応原料成分として回収することができる。一方、分離された未反応の反応原料のもう一方の流れｂ１は流れａ２と中央部で交差し反応が生じる。反応生成物は流れａ２、ｂ１とは異なる泳動特性を持つため、新たな流れｃ２となって対応する流出口５に流出する。未反応の反応原料成分は、流れを変えることなく流れａ２，ｂ１として対応する流出口５に流出する。従って、反応生成物と未反応原料成分は異なる流出口の方向に流れる。ａ１は複数の流出口５の中から特定の分取口に流れ外部に取り出され、反応生成物から分離され未反応原料成分として回収することができる。
【００３２】
本実施の形態は、図１の実施の形態において、電極６側に供給する反応原料成分を２つの供給口４から供給した場合に該当する。ａ１、ａ２を同一原料成分とすることができ、この場合、ｂ１との反応効率、収率を向上することが可能となる。この場合、同一反応原料成分として生体由来の検体を用いる場合には、ａ１とａ２でそれぞれ別の生体から採取したものを試薬ｂ１と反応させることができる。一方、ａ１，ａ２を異なる反応原料成分とすることも可能であり、この場合には２つの反応、精製結果が得られることになる。ここで、ｂ１を検体として、ａ１とａ２とをそれぞれ異なる種類の試薬とすることもできる。
【００３３】
なお、この発明の実施の形態は、当然、各種変形、変更が可能である。
例えば、反応原料成分の注入は２つの試料注入口から注入したが、その数は限定されず、複数の試料注入口を設けたフリーフロー電気泳動素子を用い、複数の合成、分離精製、回収を並列して行うことができる。また、回収された未反応原料成分は、再度反応に用いることが可能である。また、電極６側に供給する反応原料成分ａ１，ａ２，ａ３，・・・を３つあるいはそれ以上の供給口４から供給してｂ１と反応させることもでき、ａ１、ａ２，ａ３、・・・を同一または異なった原料成分とすることができる。
【００３４】
図３は、図２の本発明のフリーフロー電気泳動法を用いた反応・精製法の第２の実施の変形例である第３の実施の形態を示す。本実施の形態では、図２において、ａ１，ｂ１との間の反応生成物ｃ１を、ｂ１とａ２との反応工程から分離された未反応成分ａ２と合流させ反応させて反応生成物ｃ３を得て、分離、生成する場合を示す。詳細については、図２の説明を参照。なお、図３の実施の形態では、ａ１，ａ２とを異なる反応原料成分とすることよって、反応性生物ｃ１に対してａ２との更なる反応性を調べることが可能となる。なお、ｂ１は、必ずしもａ２と反応してｃ２を生ずることなく、ｃ１とａ２によるｃ３のみを生ずるような成分であってもよい。
【００３５】
以下に、図４を参照して、本発明のフリーフロー電気泳動法を用いた反応・精製法の第４の実施の形態を説明する。
図４はこの発明の実施の形態に用いるフリーフロー電気泳動素子１の上面図である。予め複数の緩衝液注入口３から一定流速で支持液を流して複数の流出口５への液の流れを作る。複数ある試料注入口４から反応原料成分を注入する。電極６を陽極とし、電極７を陰極として、電極６側の試料注入口４から陽極に泳動する特性を有した２種の反応原料成分を混合した反応原料成分混合物を注入し、電極７側の試料注入口４から陰極に泳動する特性を有した反応原料成分を注入する。電極間に電圧を印加すると、電極６側の試料注入口４から注入した反応原料成分混合物はフリーフロー電気泳動の原理で分離し、流れａ１１，ａ１２が生じる。同時に電極７側の試料注入口４から注入した反応原料成分は、電気泳動の原理によって泳動し、緩衝液注入口３からの流れと電気泳動の流れのベクトルの和となって、流れｂ１に示す流れとなる。
【００３６】
流れａ１１，ｂ１は分離槽２内部で交差方向に流れ中央部で交差し反応が生じる。反応生成物は流れａ１１，ｂ１とは異なる泳動特性を持つため、新たな流れｃ１となって対応する流出口５に流出する。また、未反応原料成分ａ１１，ｂ１は反応生成物とは異なる流出口方向に流れ、ａ１１は対応する流出口５に流出し、特定の分取口より取り出される。未反応原料成分ｂ１は、残りの分離原料成分ａ２と交差し反応が生じる。反応生成物は流れａ１２，ｂ１とは異なる泳動特性を持つため、新たな流れｃ２となって対応する流出口５に流出する。また、未反応原料成分ａ１２，ｂ１は反応生成物とは異なる流出口方向に流れ、ａ１２、ｂ１は対応する流出口５にそれぞれ流出し、特定の分取口より取り出される。このようにして、反応生成物ｃ１、ｃ２と未反応原料成分ａ１１，ａ１２，ｂ１とをそれぞれ精製した状態で回収することができる。
【００３７】
本実施の形態は、２つの異なる反応原料成分をそれぞれ異なった供給口から供給している図２の実施の形態の場合に対して、電極６側の一つの試料注入口４から陽極に泳動する特性を有した２種の反応原料成分を混合した反応原料成分混合物をした場合に該当する。なお、この発明の実施の形態は、当然、各種変形、変更が可能である。例えば、反応原料成分混合物は２種の反応原料成分の混合物としたが、その数は限定されず、３種類以上の反応原料成分の混合物を分離し、複数の液の交差を実現させることで、複数の合成、分離精製、回収を並列して行うことができる。また、回収された未反応原料成分は、再度反応に用いることが可能である。また、この第４の形態では、特に２種類の試薬を混合した混合物を注入する場合について説明したが、予め２種類以上の反応原料成分としてタンパクや核酸等を含有している検体を注入してもよい。
【００３８】
以下に、図５を参照して、本発明のフリーフロー電気泳動法を用いた反応・精製方法の第４の実施の形態を説明する。
図５は本発明の第５実施の形態に用いるフリーフロー電気泳動素子２０の上面図である。フリーフロー電気泳動素子２０は、電気泳動槽２と複数の緩衝液注入口３と複数の試料注入口４（ａ）〜（ｄ）と複数の流出口５と１対の電極６，７を有し構成されている。
本発明のフリーフロー電気泳動法を用いた反応及び精製法を図２を用いて説明する。
【００３９】
予め複数の緩衝液注入口３から一定流速で支持液を流して複数の流出口５への液の流れを作る。複数ある試料注入口４から反応原料成分を注入する。図５では、電極６を陽極とし、電極７を陰極として、試料注入口４（ａ）及び４（ｃ）から陰極に泳動する特性を有した反応原料成分を、試料注入口４（ｂ）及び４（ｄ）から陽極に泳動する特性を有した反応原料成分を注入する。電極間に電圧を印加すると各反応原料成分は、電気泳動の原理によって泳動し、緩衝液注入口３からの流れと電気泳動の流れのベクトルの和となって、流れａ１，ｂ１，ａ２，ｂ２に示す流れとなる。流れａ１，ｂ１は中央部で交差し第１の反応が生じる。流れａ１と流れｂ１は流れの途中で交差し第１の反応が生じる。反応生成物は流れａ１，ｂ１，ａ２，ｂ２とは異なる泳動特性を持つため、新たな流れｃ１、ｃ２となって対応する流出口５に流出する。未反応の反応原料成分は流れを変えることなく分離槽２にて泳動を続け、流れａ１と流れｂ２の未反応原料成分が交差し第２の反応が生じる。反応生成物は流れｃ１、ｃ２とは異なる泳動特性を持ち、新たな流れｃ３となって対応する流出口５に流出する。
【００４０】
従って、反応生成物と未反応原料成分は異なる流出口に流れ、複数の流出口５の中から特定の分取口より液を取り出すことにより、反応生成物と未反応原料成分をそれぞれ精製した状態で回収することができる。
【００４１】
なお、この発明の実施の形態は、当然、各種変形、変更が可能である。
例えば、反応原料成分の注入は４つの試料注入口から注入し３種の合成反応を行ったが、その数は限定されず、複数の試料注入口を設けたフリーフロー電気泳動素子を用い、複数の液の交差を実現させることで、複数の合成、分離精製、回収を並列して行うことができる。また、回収された未反応原料成分は、再度反応に用いることが可能である。
【００４２】
【実施例】
（実施例１）  以下に本発明のフリーフロー電気泳動法を用いた化合物の合成及び精製法の第１の実施例を示す。
本実施例は、本発明の方法によってイオンコンプレックスの合成、精製、回収を実施した例である。用いたフリーフロー電気泳動素子は、緩衝液注入口を７カ所、試料注入口を３カ所、流出口を１９カ所有するものである。本実施例では支持液としてトリス−ホウ酸バッファーを、反応原料成分としてブロムフェノールブルー（ＢＰＢ）とサフラニンＴ（ＳＴ）を用いた。ＢＰＢを陰極側の試料注入口から、ＳＴを中央の試料注入口から注入し、電圧３ｋＶを印加して合成、精製、回収を行った。各条件を以下に示す。
【００４３】
試料１：ブロムフェノールブルー（ＢＰＢ）（アニオン性色素）濃度０．０１  ｍｏｌ／ｌ
試料２：サフラニンＴ（ＳＴ）（カチオン性色素）濃度０．０２  ｍｏｌ／ｌ
支持液：２０ｍＭトリス−９ｍＭホウ酸／１０％エタノール  ｐＨ８．６
支持液流速：３０μｌ／ｍｉｎ  ×  ７注入口
試料注入速度：各１０μｌ／ｍｉｎ
印加電圧：３ｋＶ（１ｍＡ）
【００４４】
結果を図６に示す。ＳＴとＢＰＢは交差部でイオンコンプレックスを形成し、ＳＴとＢＰＢの流れとは異なる流れとなって流出した。ＢＰＢは全て反応したため未反応原料成分はないが、ＳＴはＢＰＢに対して過剰なため未反応原料成分が陰極側に流出した。本方法によって、合成反応、分離精製、回収が連続的に実現され、合成物質であるイオンコンプレックスと未反応原料成分のＳＴが別の分取口から回収できた。
【００４５】
（実施例２）  以下に本発明のフリーフロー電気泳動法を用いた化合物の合成及び精製法の第２の実施例を示す。
本実施例は、本発明の方法によって混合物の分離、イオンコンプレックスの合成、精製、回収を実施した例である。用いたフリーフロー電気泳動素子は、緩衝液注入口を７カ所、試料注入口を３カ所、流出口を１９カ所有するものである。本実施例では支持液としてトリス−ホウ酸バッファーを、反応原料成分混合物としてブロムフェノールブルー（ＢＰＢ）とキシレンシアノールＦＦ（ＸＣ）の混合物を、反応原料成分としてサフラニンＴ（ＳＴ）を用いた。反応原料成分混合物を陰極側の試料注入口から、ＳＴを中央の試料注入口から注入し、電圧３ｋＶを印加して分離、合成、精製、回収を行った。各条件を以下に示す。
【００４６】
反応原料成分混合物：ブロムフェノールブルー（ＢＰＢ）（アニオン性色素）濃度０．０１  ｍｏｌ／ｌ
キシレンシアノールＦＦ（ＸＣ）（アニオン性色素）濃度０．０１  ｍｏｌ／ｌ
反応原料成分：サフラニンＴ（ＳＴ）（カチオン性色素）濃度０．０２  ｍｏｌ／ｌ
支持液：２０ｍＭトリス−９ｍＭホウ酸／１０％エタノール  ｐＨ８．６
支持液流速：３０μｌ／ｍｉｎ  ×  ７注入口
試料注入速度：各１０μｌ／ｍｉｎ
印加電圧：３ｋＶ（１ｍＡ）
【００４７】
結果を図７，８に示す。
第１にＢＰＢとＸＣの混合物を注入した。図７に示すように、ＢＰＢとＸＣの混合物はフリーフロー電気泳動の原理で分離し、単独の流れとなった。第２にＳＴを注入した。図８に示すように、ＢＰＢとＳＴが交差し、交差部でイオンコンプレックスを形成し、ＳＴとＢＰＢの流れとは異なる流れとなって流出した。第３にＢＰＢは全て反応したため未反応原料成分はないが、ＳＴはＢＰＢに対して過剰なため未反応原料成分が陰極側に泳動し、ＸＣと交差した。ＳＴとＢＰＢは反応性が弱いためほとんど反応生成物は生じず、ＳＴとＸＣはほとんど流れを変えることなく未反応原料成分として流出した。
【００４８】
本方法によって、混合物の分離、合成反応、分離精製、回収が連続的に実現され、混合成分から分離精製されたＸＣと、合成物質であるＢＰＢとＳＴのイオンコンプレックスと、未反応原料成分のＳＴが別の分取口から回収できた。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明に係るフリーフロー電気泳動法を用いた反応・精製方法では、合成反応、分離精製、回収を一つのフリーフロー電気泳動素子で行うことが可能であり、その工程に要する時間は非常に短時間であり、且つ連続的に行うことが可能となる。つまり、本方法によって、反応、精製、回収を一つの電気泳動槽である反応チャンバーで実現することを可能とする、反応・精製法を提供することができる。
【００５０】
請求項２に記載の発明に係るフリーフロー電気泳動法を用いた反応・精製方法では、請求項１に記載の本発明の作用効果に加えて、第１の反応で未反応であった未反応原料成分に第３の反応原料成分を合流させ、合流によって反応を行なうことによって、少なく３種類の反応原料成分がそれぞれ異なる場合には、一つのフリーフロー電気泳動素子で複数種類の反応、分離精製、回収で行うことが可能であり、その工程に要する時間は非常に短時間であり、且つ連続的に行うことが可能となる。また、第１、第２の反応原料成分の一つと第３の反応原料成分とを同じ物質とすることによって、反応収率を上昇することが可能となる。
【００５１】
請求項３に記載の発明に係るフリーフロー電気泳動法を用いた反応・精製方法では、請求項１に記載の本発明の作用効果に加えて、請求項１においては、少なくとも３種類の反応原料成分を供給するために少なくとも３つの注入口を用いているが、本実施の形態では、少なくとも２種類の反応原料成分が混合した反応原料成分混合物を用いることによって、使用する注入口の数をへらすことができ、反応・精製方法を簡略化できる。
【００５２】
請求項４に記載の発明に係るフリーフロー電気泳動法を用いた反応・精製方法では、請求項１に記載の本発明の作用効果に加えて、前記第１の反応で合成された反応生成物に第２の未反応原料成分を合流させ、合流させ反応を行なうことによって、２段階の反応生成物を得ることができる。
【００５３】
請求項５に記載の発明に係るフリーフロー電気泳動法を用いた反応・精製方法では、請求項１に記載の本発明の作用効果に加えて、少なくとも４種類以上の反応原料成分について上記のように２段階の反応を行なうことによって、より複雑な多段階の反応の実現が可能となる。
【００５４】
請求項５に記載の発明に係るフリーフロー電気泳動法を用いた反応・精製方法では、前記試料を、陽イオンと陰イオンの組み合わせ、抗原と抗体との組み合わせ、蛋白とＤＮＡとの組み合わせ、およびドナー分子とレセプター分子の組み合わせからなる群から選ばれた組み合わせから選択することにより、バイオテクノロジーの研究等に特に適合する。
【００５５】
請求項６に記載の発明に係るフリーフロー電気泳動法を用いたマイクロリアクターよれば、フリーフロー電気泳動法を用いて複数の反応原料成分を反応、分離、精製、回収することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフリーフロー電気泳動素子の第１の実施の形態の上面図を示す。
【図２】本発明に係るフリーフロー電気泳動素子の第２の実施の形態の上面図を示す。
【図３】本発明に係るフリーフロー電気泳動素子の第３の実施の形態の上面図を示す。
【図４】本発明に係るフリーフロー電気泳動素子の第４の実施の形態の上面図を示す。
【図５】本発明に係るフリーフロー電気泳動素子の第５の実施の形態の上面図を示す。
【図６】実施例１の実験結果を示す。
【図７】実施例２の実験結果を示す。
【図８】実施例２の実験結果を示す。
【符号の説明】
１  フリーフロー電気泳動素子、２  電気泳動槽、３  緩衝液注入口、４  試料注入口、５  流出口、５，７  電極、ａ１，ａ２，ａ１１，ａ１２、ｂ１、ｂ２
反応原料成分、ｃ１、ｃ２、ｃ３  反応生成物
【図１】
2004148215.tif 000003
【図２】
2004148215.tif 000004
【図３】
2004148215.tif 000005
【図４】
2004148215.tif 000006
【図５】
2004148215.tif 000007
【図６】
2004148215.tif 000008
【図７】
2004148215.tif 000009
【図８】
2004148215.tif 000010