(57)【要約】【課題】精度良く試料を分離することのできる電気泳動分析装置及び電気泳動分析方法を提供する。【解決手段】基板１１と、第１電気泳動開始端から第１電気泳動終了端にかけて基板１１に設けられた第１電気泳動路２と、第１電気泳動開始端と第１電気泳動終了端との間に電位差を与える電源３ｃと、それぞれが第２電気泳動開始端と第２電気泳動終了端とを有し、第２電気泳動開始端から第２電気泳動終了端にかけて基板１１に設けられ、第２電気泳動開始端の各々が第１電気泳動開始端から第１電気泳動終了端にかけて第１電気泳動路２のそれぞれ異なる位置に接合され、第１電気泳動路２と平行でない複数の第２電気泳動路４と、第２電気泳動開始端と第２電気泳動終了端との間に電位差を与える電源６ｃとを備える。【選択図】　　図２
2004012188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
第１の電気泳動開始端から第１の電気泳動終了端にかけて前記基板に設けられた第１の電気泳動路と、
第１の電気泳動開始端と第１の電気泳動終了端との間に電位差を与える第１の電源と、
それぞれが第２の電気泳動開始端と第２の電気泳動終了端とを有し、第２の電気泳動開始端から第２の電気泳動終了端にかけて前記基板に設けられ、第２の電気泳動開始端の各々が第１の電気泳動開始端から第１の電気泳動終了端にかけて第１の電気泳動路のそれぞれ異なる位置に接合され、第１の電気泳動路と平行でない複数の第２の電気泳動路と、
第２の電気泳動開始端と第２の電気泳動終了端との間に電位差を与える第２の電源と
を具備してなる電気泳動装置。
【請求項２】
第１の電気泳動開始端に注入口接合位置で接合するように設けられた試料注入口と、
前記注入口接合位置近傍に設けられた第１の電極と、
前記試料注入口の一部と第１の電極との間に電位差を与える第３の電源と、
複数の第２の電気泳動路の各々と第１の電気泳動路との接合位置近傍に設けられた複数の第２の電極と、
複数の第２の電極と第１の電気泳動路との間に、第２の電気泳動開始端と第２の電気泳動終了端を結ぶ方向と同一方向に電位差を与える第４の電源と、
第２の電気泳動終了端近傍にそれぞれ設けられ、複数の第２の電気泳動路の各々を通過する試料を検出する複数のセンサと
を具備する請求項１に記載の電気泳動装置。
【請求項３】
第１の電気泳動路と第２の電気泳動開始端は所定の路幅で接合され、第１の電気泳動開始端側の接合位置の前記路幅は、第１の電気泳動終了端側の接合位置の前記路幅よりも小さい請求項１に記載の電気泳動装置。
【請求項４】
基板に設けられ、第１の電気泳動開始端から第１の電気泳動終了端にかけて担体が封入された第１の電気泳動路の第１の電気泳動開始端近傍に試料を注入し、
第１の電気泳動開始端と第１の電気泳動終了端との間に電位差を与えることにより第１の電気泳動開始端から第１の電気泳動終了端の方向に試料を電気泳動させ、
第１の電気泳動路と平行でなく、第１の電気泳動開始端から第１の電気泳動終了端にかけて第１の電気泳動路のそれぞれ異なる位置に接続されるように前記基板に配置され、第２の電気泳動開始端と第２の電気泳動終了端をそれぞれ有し、第２の電気泳動開始端から第２の電気泳動終了端にかけて担体が封入された複数の第２の電気泳動路の第２の電気泳動終了端の各々と第１の電気泳動路との間に電位差を与えることにより、第１の電気泳動路に位置する試料を第２の電気泳動開始端から第２の電気泳動終了端に向けて電気泳動させる
電気泳動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気泳動を用いて試料を分析する電気泳動装置及び電気泳動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＤＮＡや蛋白質などの試料を分離して分析する装置として電気泳動分析装置が広く利用されてきた。この電気泳動分析では、検出精度を向上させるため、各種電気泳動手法が考案されている。その一つとして、二次元電気泳動を用いると、原点から一つの辺に沿って試料を電気泳動させた後、例えばその辺に対して直角の方向に２回目の電気泳動を生じさせる。これにより、効率的な試料の分離検出が達成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した二次元電気泳動では、電気泳動が終了した後の隣接する試料との間の間隔が狭く、互いに重なりを生じる場合もあり、分離精度を損なっていた。その結果、精度の高い分析を行うのが困難であった。
【０００４】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、精度良く試料を分離することのできる電気泳動装置及び電気泳動方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の一の観点によれば、基板と、第１の電気泳動開始端から第１の電気泳動終了端にかけて前記基板に設けられた第１の電気泳動路と、第１の電気泳動開始端と第１の電気泳動終了端との間に電位差を与える第１の電源と、それぞれが第２の電気泳動開始端と第２の電気泳動終了端とを有し、第２の電気泳動開始端から第２の電気泳動終了端にかけて前記基板に設けられ、第２の電気泳動開始端の各々が第１の電気泳動開始端から第１の電気泳動終了端にかけて第１の電気泳動路のそれぞれ異なる位置に接合され、第１の電気泳動路と平行でない複数の第２の電気泳動路と、第２の電気泳動開始端と第２の電気泳動終了端との間に電位差を与える第２の電源とを具備してなる電気泳動装置が提供される。
【０００６】
このような構成によれば、試料が電気泳動する導通路を２方向に設け、選択的にその導通路に試料を通すことにより、試料に含まれるＤＮＡなどの分離対象の重なりを防ぐことができる。
【０００７】
本発明の一の実施形態によれば、第１の電気泳動開始端に注入口接合位置で接合するように設けられた試料注入口と、前記注入口接合位置近傍に設けられた第１の電極と、前記試料注入口の一部と第１の電極との間に電位差を与える第３の電源と、複数の第２の電気泳動路の各々と第１の電気泳動路との接合位置近傍に設けられた複数の第２の電極と、複数の第２の電極と第１の電気泳動路との間に、第２の電気泳動開始端と第２の電気泳動終了端を結ぶ方向と同一方向に電位差を与える第４の電源と、第２の電気泳動終了端近傍にそれぞれ設けられ、複数の第２の電気泳動路の各々を通過する試料を検出する複数のセンサとを具備する。これにより、第２の電気泳動路に設けられたセンサを用いて電気信号による分析が可能となる。また、第２の電気泳動路と第１の電気泳動路の接合位置近傍に第２の電極を設けることで、第１の電気泳動路を泳動した試料が第２の電気泳動路への電気泳動を開始する位置を揃えることができ、センサによる試料の検出をより高い精度で行うことができる。また、試料注入口と第１の電気泳動開始端との接合位置に第１の電極を設け、この第１の電極と試料注入口の所定の位置との間に電圧を与えることで、第１の電気泳動路で泳動を開始する試料の泳動開始位置を揃えることができ、試料の検出をより高い精度で行うことができる。
【０００８】
本発明の別の一の実施形態によれば、第１の電気泳動路と第２の電気泳動開始端は所定の路幅で接合され、第１の電気泳動開始端側の接合位置の前記路幅は、第１の電気泳動終了端側の接合位置の前記路幅よりも小さい。第１の電気泳動路を泳動する試料の泳動速度は、その分離対象とする分子量や塩基数に応じて変動する。分子量や塩基数が大きい場合、泳動速度は遅くなる。このように、第１の電気泳動路と第２の電気泳動開始端の接合位置の路幅を調節することにより、複数の第２の電気泳動路の各々における試料の分離精度を均一な精度に近づけることができる。
【０００９】
また、本発明の別の観点によれば、基板に設けられ、第１の電気泳動開始端から第１の電気泳動終了端にかけて担体が封入された第１の電気泳動路の第１の電気泳動開始端近傍に試料を注入し、第１の電気泳動開始端と第１の電気泳動終了端との間に電位差を与えることにより第１の電気泳動開始端から第１の電気泳動終了端の方向に試料を電気泳動させ、第１の電気泳動路と平行でなく、第１の電気泳動開始端から第１の電気泳動終了端にかけて第１の電気泳動路のそれぞれ異なる位置に接続されるように前記基板に配置され、第２の電気泳動開始端と第２の電気泳動終了端をそれぞれ有し、第２の電気泳動開始端から第２の電気泳動終了端にかけて担体が封入された複数の第２の電気泳動路の第２の電気泳動終了端の各々と第１の電気泳動路との間に電位差を与えることにより、第１の電気泳動路に位置する試料を第２の電気泳動開始端から第２の電気泳動終了端に向けて電気泳動させる電気泳動方法が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る電気泳動分析装置（電気泳動分析チップ）の概観図である。図１（ａ）に示すように、半導体などにより構成される基板１１の表面にはガラス板１２が設けられている。このガラス板１２の下部の構造は図１（ｂ）に示される。図１（ｂ）に示すように、電気泳動により試料を分離する分離機構として、試料注入口１、第１電気泳動路２、第２電気泳動路４、接合部５、試料溜部７などが設けられている。これら試料注入口１、第１電気泳動路２、第２電気泳動路４、接合部５、試料溜部７は、基板１１中に形成された溝状の凹部により構成される。この図１（ｂ）に示した試料注入口１、第１電気泳動路２、第２電気泳動路４、接合部５、試料溜部７は、Ｓｉなどにより構成される基板１１に溝状に形成されている。すなわち、基板１１の表面にフォトリソグラフィ法を用いてフォトレジストをパターニングし、得られたレジストパターンを用いてエッチングを用いて掘り込むことにより、半導体基板の表面から所定の深さの溝部が形成される。この溝部にゲルなどの担体が封入され、試料注入口１、第１電気泳動路２、第２電気泳動路４、接合部５、試料溜部７として用いられる。
【００１２】
また、試料注入口１は例えばガラス板１２の表面に設けられた孔部１ａと、この孔部１ａから第１電気泳動路２まで続く注入路１ｂにより構成される。この注入路１ｂを経由して試料注入口１に試料が注入されるようになっている。
【００１３】
図１（ｂ）に示す電気泳動分析装置の基板１１に形成された分析機構を基板１１の上面から見た模式図が図２である。
【００１４】
図２に示すように、基板１１内には、所定の溝長ｆを有する溝状の通路からなる第１電気泳動路２が設けられている。この第１電気泳動路２の開始端には、試料を注入するための試料注入口１が接合されている。試料注入口１には、電圧印加部３ａが設けられている。また、試料注入口１が接合された側とは反対側の終了端としての第１電気泳動路２の端部２ｃには、電圧印加部３ｂが設けられている。これら電圧印加部３ａ及び３ｂを両端とする配線３には切替手段３ｄと電圧源３ｃが直列接続されている。これにより電圧印加部３ａ及び３ｂの間に電圧Ｖ１が印加される。電圧印加部３ａと３ｂを結んだ直線は、第１電気泳動路２の直線状の泳動路側部を規定する長辺２ａ及び２ｂと平行をなす。これにより、試料注入口１と第１電気泳動路２の間に、第１電気泳動路２の溝長方向に電圧源３ｃによる電圧が印加される。溝長方向とは、泳動路の溝部の溝の長手方向、すなわち開始端と終了端を結んだ直線と平行な方向を指す。
【００１５】
試料注入口１から注入された試料は、電圧源３ｃにより与えられた電圧により、第１電気泳動路２の開始端から端部２ｃに向けて、長辺２ａ及び２ｂにほぼ平行に電気泳動する。その結果、電圧を印加してから所定の時間が経過すると、試料注入口１から電気泳動路２の端部２ｃにかけて、電気泳動した試料が並ぶことになる。
【００１６】
また、電気泳動する試料は、その試料に含まれる塩基数や分子量に応じて電気泳動速度が異なる。従って、電圧源３ｃにより電圧を印加して所定の時刻経過した後、第１電気泳動路２の端部２ｃ近傍には、比較的塩基数や分子量の小さい試料が速く到達し、比較的塩基数や分子量の大きい試料は泳動速度が遅く、試料注入口１により近い位置に止まる。
【００１７】
なお、以下の実施形態では、第１電気泳動路２の試料注入口１側（開始端側）を泳動路上流、試料注入口１から離れた端部２ｃ（終了端）を泳動路下流として説明する。
【００１８】
第１電気泳動路２の長辺２ｂ側には、複数の接合部５を介して複数本の第２電気泳動路４の端部４ｃ（開始端）が接合されている。第２電気泳動路４は、第１電気泳動路２の溝長方向の異なる位置にそれぞれ設けられている。以下、第２電気泳動路４のそれぞれを区別して説明する場合には、泳動路下流側から泳動路上流側に順に、符号４１、４２、４３、…、４Ｎを付して説明する。
【００１９】
第２電気泳動路４１〜４Ｎの溝長方向は第１電気泳動路２の溝長方向とほぼ垂直に配置されている。第２電気泳動路４１〜４Ｎのそれぞれは、溝長方向が互いにほぼ平行をなす。これにより、第１電気泳動路２の泳動方向と第２電気泳動路４１〜４Ｎの各々の泳動方向はほぼ垂直をなす。各第２電気泳動路４１〜４Ｎの溝長はａで定義され、溝長方向とは垂直な方向の幅、すなわち各第２電気泳動路４１〜４Ｎの路幅はｂで定義される。
【００２０】
第２電気泳動路４１〜４Ｎの端部４ｃとは反対側の端部４ｄ（終了端）には、それぞれ試料溜部７が設けられている。試料溜部７の各々には電圧印加部６ｂが設けられている。一方、第１電気泳動路２の長辺２ａ側には、第２電気泳動路４１〜４Ｎの配置位置にそれぞれ対応して電圧印加部６ａが設けられている。第２電気泳動路４１〜４Ｎそれぞれに対応する電圧印加部６ａと６ｂを結んだ直線は、それぞれ第２電気泳動路４１〜４Ｎの溝長方向と平行をなす。電圧印加部６ａと６ｂには、配線６が接続される。この配線６には切替手段６ｄと電圧源６ｃが直列に接続されている。これにより、第１電気泳動路２の長辺２ａ側から、第２電気泳動路４の端部４ｄにかけて第２電気泳動路４の溝長方向に沿って電圧Ｖ２が印加される。この電圧Ｖ２により、第１電気泳動路２の試料は接合部５を通って第２電気泳動路４に電気泳動し、さらには第２電気泳動路４の端部４ｃ側から端部４ｄ側へ、比較的塩基数の大きな試料から順に電気泳動により移動し、最後に試料溜部７に到達する。
【００２１】
接合部５は、第１電気泳動路２と接合する接合端５ａと、第２電気泳動路４と接合する接合端５ｂを有する。いずれかの第２電気泳動路４の接合端５ａ同士の幅、すなわち接合部５の溝幅ｃは、接合端５ｂの溝幅、すなわち第２電気泳動路４の路幅ｂよりも広く設定されている。また、接合端５ａから接合端５ｂにかけて、溝幅が徐々に小さくなっている。溝幅ｃは、第２電気泳動路４１〜４Ｎのいずれについても同じである。従って、第２電気泳動路４１〜４Ｎは等間隔に並んでいる。また、互いに隣り合う第２電気泳動路４の接合部５の接合端５ａは接している。従って、第１電気泳動路２の長辺２ｂのどの地点も、第２電気泳動路４へ移動するための導通路に通じている。第１電気泳動路２の溝長ｆと接合部５の溝幅ｃは、ｆ＝ｃ×Ｎの関係が成立する。これにより、試料が第１電気泳動路２と非導通部の境界で進路を遮られることなく第２電気泳動路４に移動できる。また、隣り合う第２電気泳動路４同士の接合端５ａを接する構成とすることにより、第２電気泳動路のうちの４１〜４Ｎのいずれが試料中のどの範囲の塩基数あるいは分子量のＤＮＡを分離対象とするのかを明確に区別することができる。
【００２２】
第２電気泳動路４の端部４ｄ近傍であって試料溜部７との接合近傍には、センサ８が設けられている。このセンサ８は、第１電極８ａ及び第２電極８ｂから構成される。第１電極８ａと第２電極８ｂは、第２電気泳動路４を挟んでその第２電気泳動路４の路幅ｂだけ離間して対向配置されている。これにより、第２電気泳動路４の端部４ｃから端部４ｄに電気泳動する試料は、このセンサ８を通過し、試料溜部７に到達する。また、第２電気泳動路４の泳動方向、すなわち第２電気泳動路４の溝長方向の第１電極８ａ及び第２電極８ｂの長さはｄで定義される。
【００２３】
図３は図１に示す基板１１及びガラス板１２のＡ−Ａ方向から見た縦断面図である。図３に示すように、基板１１の上にガラス板１２が形成されている。基板１１は、Ｓｉ基板１１１に絶縁膜、半導体膜、金属膜などが形成されて構成されている。Ｓｉ基板１１１中には拡散層１１２が形成されている。Ｓｉ基板１１１表面には、拡散層１１２同士の間を素子分離するフィールド酸化膜１１３が形成されている。拡散層１１２の各々の中には拡散層１１２よりも浅い拡散層１１６ａ及び１１６ｂが形成されている。フィールド酸化膜１１３の上面を含め、Ｓｉ基板１１１上に全面に保護酸化膜１１５が形成されている。拡散層１１６ａ及び１１６ｂの間であって保護酸化膜１１５上にはゲート電極１１７が形成されている。この保護酸化膜１１５は、ゲート電極１１７、拡散層１１６ａ及び１１６ｂからなるＦＥＴトランジスタのゲート絶縁膜として機能する。
【００２４】
さらにこの保護酸化膜１１５の上面及びゲート電極１１７の上面及び側面を覆うように、層間絶縁膜１１８が形成されている。この層間絶縁膜１１８中には、拡散層１１６ａに電気的に接続するように保護酸化膜１１５を貫通してＡｌやＣｕなどの金属からなる第１コンタクトプラグ１１９が形成されている。第１コンタクトプラグ１１９の一部は、層間絶縁膜１１８上まで延在して形成されている。層間絶縁膜１１８の上には、第１コンタクトプラグ１１９の上面及び側面を含めてＴＥＯＳなどにより層間絶縁膜１２０が形成されている。
【００２５】
この層間絶縁膜１２０中には、第１コンタクトプラグ１１９に電気的に接続するようにＡｌやＣｕなどの金属からなる第２コンタクトプラグ１２１が形成されている。第２コンタクトプラグ１２１の一部は、層間絶縁膜１２０の上まで延在して形成されている。層間絶縁膜１２０の上には、第２コンタクトプラグ１２１の上面及び側面を含めて層間絶縁膜１２２が形成されている。
【００２６】
層間絶縁膜１２２には、第２コンタクトプラグ１２１に電気的に接続するようにＡｕなどの金属からなる第１電極８ａが形成されている。また、層間絶縁膜１２２には、別の第２コンタクトプラグ１２１に電気的に接続するようにＡｕなどの金属からなる第２電極８ｂが形成されている。これら第１電極８ａ及び第２電極８ｂは、それぞれ層間絶縁膜１２２に埋め込み形成されている。また、第１電極８ａ及び第２電極８ｂの層間絶縁膜１２２上の下面と、層間絶縁膜１２２中の下面及び側面には、バリアメタル１２３が形成されている。第１電極８ａと第２電極８ｂとの距離はｂで定義される。また、第１電極８ａと第２電極８ｂの上面、側面及び層間絶縁膜１２２の上面には、例えば酸化膜やフォトレジストからなる絶縁膜１２４が形成されている。第１電極８ａと第２電極８ｂとの間は絶縁膜１２４が形成されずに空洞となっており、この空洞が第２電気泳動路４として利用される。
【００２７】
絶縁膜１２４の上には、ガラス板１２が載置される。このガラス板１２を基板１１に載置することにより、第２電気泳動路４が外部から遮蔽される。これにより、第２電気泳動路４中に異物が混入するのを防止することができる。
【００２８】
図３ではある１つの第２電気泳動路４に着目してその断面を示しているが、他の第２電気泳動路４についても同様の断面構造をなす。各第２電気泳動路４はそれぞれその泳動路側部を規定する２つの長辺を有するが、その２つの長辺にそれぞれ対応して拡散層１１２、第１コンタクトプラグ１１９、第２コンタクトプラグ１２１及び電極８ａあるいは８ｂが設けられている。
【００２９】
図４は図１に示す基板１１及びガラス板１２のＢ−Ｂ方向から見た縦断面図である。図４では、図３と共通する構成には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。図４に示すように、Ｂ−Ｂ断面には、センサ８が形成されていない。従って、第１コンタクトプラグ１１９、第２コンタクトプラグ１２１、バリアメタル１２３、第１電極８ａ及び第２電極８ｂが形成されていないこと以外は図３と共通する。
【００３０】
このように、第１電気泳動路２と第２電気泳動路４が基板１１内に設けられた溝部により規定される構成をなす。これにより、電気泳動する試料の導通路が基板１１上の所定の領域に限定される。また、第１電気泳動路２と第２電気泳動路４は互いに異なる方向に溝長方向が設けられているため、試料を分離する分離方向が第１電気泳動路２の溝長方向と、第２電気泳動路４の溝長方向の２方向に設定される。
【００３１】
上記図３及び図４に示す電気泳動分析装置の製造方法を図５〜図７の工程図を用いて説明する。図５〜図７は図３のＡ−Ａ方向から見た縦断面の工程図である。なお、図４の断面構造の製造工程は、第１コンタクトプラグ１１９、第２コンタクトプラグ１２１、バリアメタル１２３、第１電極８ａ及び第２電極８ｂの形成工程が無い以外は図３の断面構造の製造工程と共通する。
【００３２】
まず、ＬＯＣＯＳプロセスを用いてＳｉ基板１１１の一部にフィールド酸化膜１１３を形成する。次いで、このフィールド酸化膜１１３をマスクとして不純物イオン注入及び拡散などの工程を経てＳｉ基板１１１の表面に拡散層１１２を形成する。次いで、Ｓｉ基板１１１及びフィールド酸化膜１１３の表面を酸化して保護酸化膜１１５を形成した後、さらにこの保護酸化膜１１５上にポリシリコン膜を形成する。次に、素子形成領域上のポリシリコン膜を選択的に除去して素子形成領域上にポリシリコン膜を選択的に残存させる。この選択的に残存したポリシリコン膜はゲート電極１１７として機能する。次に、素子形成領域上に選択的に残存させたゲート電極１１７をマスクとして不純物イオン注入及び拡散などの工程を経て拡散層１１２中に拡散層１１６ａ及び１１６ｂを形成する。これにより、拡散層１１６ａ及び１１６ｂとゲート電極１１７により、拡散層１１６ａ及び１１６ｂをソースあるいはドレインとするトランジスタが形成される。
【００３３】
次に、装置全面に層間絶縁膜１１８を形成する。そして、この層間絶縁膜１１８中に拡散層１１６ａに貫通するようにコンタクトを形成する（図５）。
【００３４】
次に、このコンタクトが充填するように層間絶縁膜１１８上に金属膜を形成する。この金属膜を選択的に除去することにより拡散層１１６ａに電気的に接続される第１コンタクトプラグ１１９が形成される。
【００３５】
次に、この第１コンタクトプラグ１１９の上面及び側面を含め、層間絶縁膜１１８上にＴＥＯＳなどの層間絶縁膜１２０を形成する。そして、この層間絶縁膜１２０中に第１コンタクトプラグ１１９に貫通するようにコンタクトを形成する。そして、このコンタクトが充填するように層間絶縁膜１２０上に金属膜を形成する。この金属膜を選択的に除去することにより第１コンタクトプラグ１１９に電気的に接続される第２コンタクトプラグ１２１が形成される（図６）。
【００３６】
次に、この第２コンタクトプラグ１２１の上面及び側面を含め、層間絶縁膜１２０上に層間絶縁膜１２２を形成する。そして、この層間絶縁膜１２２中に第２コンタクトプラグ１２１に貫通するようにコンタクトを形成する。そして、このコンタクトが充填するように、また層間絶縁膜１２２表面まで延在するようにバリアメタル１２３を介してＡｕ、Ｐｔなどからなる金属膜を形成する。そして、このバリアメタル１２３及び金属膜を選択的に除去する。これにより、第２コンタクトプラグ１２１上にバリアメタル１２３及びＡｕ、Ｐｔなどの金属からなる第１電極８ａが、また別の第２コンタクトプラグ１２１上にはバリアメタル１２３及びＡｕ、Ｐｔなどの金属からなる第２電極８ｂが同時に形成される。
【００３７】
さらに、この第１電極８ａ及び第２電極８ｂの上面及び側面を含めて、層間絶縁膜１２２の上に絶縁膜１２４を形成する。そして、この絶縁膜１２４上にフォトレジストを塗布してフォトリソグラフィ法を用いてパターニングし、得られたレジストパターンを用いて絶縁膜１２４を選択的に除去することにより、絶縁膜１２４に溝が形成される（図７）。この溝が第２電気泳動路４である。なお、第１電極８ａ及び第２電極８ｂの距離ｂにあわせて、この距離ｂと同じ幅の溝を形成してもよいし、第１電極８ａ及び第２電極８ｂと絶縁膜１２４との整合性の問題から、距離ｂよりも大きな幅の溝を形成してもよい。いずれにしても、第１電極８ａ及び第２電極８ｂが露出するような溝を形成すればよい。
【００３８】
以上により本実施形態の電気泳動分析装置が完成する。分析装置の利用の際には、図３に示すように、ガラス板１２により基板１１上が塞がれる。
【００３９】
本実施形態に示される電気泳動分析装置の第２電気泳動路４１〜４Ｎの接合端５ａの溝幅ｃは同じである。
【００４０】
上記実施形態に係る電気泳動分析装置の動作を図８のフローチャートに沿って説明する。
【００４１】
まず、図１に示すガラス板１２を取り外した状態で、第１電気泳動路２、接合部５、第２電気泳動路４、試料溜部７からなる溝状のゲル封入領域に試料を担持する担体としてのゲルを封入する（ｓ１）。次に、ガラス板１２により基板１１上面を覆った状態で、ガラス板１２表面に設けられた孔部１ａから例えば異なる塩基数を有する複数のＤＮＡが含まれた試料を注入する（ｓ２）。注入された試料は、試料注入口１に溜められる。
【００４２】
次に、切替手段３ｄをオンにして端部２ｃ側が試料注入口１側に対して高電圧となるように電圧源３ｃに電圧Ｖ１を与え、所定の時間ｔ１経過させる（ｓ３）。所定の時間ｔ１の間に、試料中に含まれる複数のＤＮＡが電圧Ｖ１により電気泳動し、試料注入口１から第１電気泳動路２に流れる。これら複数のＤＮＡは、試料注入口１から第１電気泳動路２の溝長方向にほぼ平行に端部２ｃに向けて移動する。各ＤＮＡの移動速度は、ＤＮＡの分子量や塩基数に応じて異なる。
【００４３】
例えば塩基数や分子量が少ないＤＮＡの移動速度は速く第１電気泳動路２を流れるため、時間ｔ１の間に端部２ｃの近傍まで到達する。これに対して塩基数の多いＤＮＡの移動速度は遅いため、時間ｔ１経過しても比較的試料注入口１に近い位置までしか移動しない。なお、ガラス板１２の上面から電気泳動する試料を観察しながら適切な時間ｔ１を定めてもよいし、既知の実験結果に基づき経験的に時間ｔ１を定めてもよい。
【００４４】
図２において、試料注入口１と第１電気泳動路２の境界位置を原点にとり、この原点から第１電気泳動路２の泳動方向にｘ軸をとる。各第２電気泳動路４１〜４Ｎへの泳動開始位置のｘ軸上の平均値を試料注入口１からの距離として各第２電気泳動路４１〜４Ｎに対応付けてｘ１〜ｘＮと定義する。この場合、ｘ１まで到達するＤＮＡの分子量はｘ２までしか到達しないＤＮＡの分子量よりも小さい。ｘ２まで到達するＤＮＡの分子量はｘ３までしか到達しないＤＮＡの分子量よりも小さい。より一般化すれば、ｘｉ−１（ｉ＝２，３，…，Ｎ）まで到達するＤＮＡの分子量はｘｉまでしか到達しないＤＮＡの分子量よりも小さい。このように、各泳動開始位置まで到達するＤＮＡの分子量は、ｘ１から順にｘＮにかけて大きくなる。従って、第１電気泳動路２の溝長方向に分子量に応じてＤＮＡを分離させることができる。
【００４５】
このように、第１電気泳動路２の溝長方向にＤＮＡが十分に分離する時間ｔ１が経過した後、切替手段３ｄを切り替えて試料注入口１及び第１電気泳動路２へ印加した電圧をオフにする（ｓ４）。これにより、電気泳動していた試料中のＤＮＡの移動が停止する。
【００４６】
次に、切替手段６ｄをオンにして試料溜部７側が第１電気泳動路２に対して高電圧となるように電圧源３ｃに電圧Ｖ２を与える（ｓ５）。この電圧Ｖ２により、分子量の大きさに応じて各泳動開始位置ｘ１〜ｘＮ近傍に移動したＤＮＡが、それぞれ第１電気泳動路２を横切る方向に進んで長辺２ｂ近傍に移動し、さらには接合部５を通過して第２電気泳動路４１〜４Ｎにそれぞれ移動する。さらに移動すると、各ＤＮＡはセンサ８を通過し、試料溜部７に到達し、移動が停止する。ＤＮＡ通過はセンサ８により検知される（ｓ６）。すなわち、第１電極８ａと第２電極８ｂの間を塩基数や分子量に応じた電荷を持ったＤＮＡが通過する。この際に、第１電極８ａと第２電極８ｂには、ＤＮＡが通過していない場合とは異なる電流が流れる。この電流は、第２コンタクトプラグ１２１、第１コンタクトプラグ１１９を介して拡散層１１６ａに到達する。この拡散層１１６ａから拡散層１１６ｂに流れる電流の変化を、ゲート電極１１７、拡散層１１６ａ及び１１６ｂからなるトランジスタにより検知することにより、ＤＮＡの通過を検知することができる。
【００４７】
このように本実施形態によれば、基板１１に設けられた溝状の第１電気泳動路２及び第２電気泳動路４に担体としてのゲルを封入し、これら以外の溝が設けられていない領域にはゲルを封入せず、試料が電気泳動する導通路を基板１１に選択的に設けることにより、試料に含まれるＤＮＡなどの分離対象の重なりを防ぐことができる。また、このように導通路を分離してその導通路にゲルを封入することにより、ゲル同士の拡散や混合を防ぐことができる。また、センサ８を第２電気泳動路４の泳動路近傍に設けることにより、センサを用いた電気信号による分離対象の検出が可能となる。
【００４８】
（実施例１）
本実施形態の電気泳動分析装置を実際に設計し、電気泳動を行った実施例１を以下説明する。
【００４９】
この例では、ＤＮＡを含む試料が用いられる。
【００５０】
試料注入口１の直径は１ｍｍ、第１電気泳動路２の路幅を１００μｍ、第１電気泳動路２の長辺２ａ及び２ｂの長さ（溝長方向の長さ）を４ｍｍとする。また、第２電気泳動路４の長さａを２ｍｍ、路幅ｂを１００μｍとする。試料溜部７の直径は１ｍｍとする。センサ８の電気泳動方向の長さｄはそれぞれ２０μｍとする。第２電気泳動路４は４１〜４５の５本設けた。従って、接合部５の接合端５ａの幅ｃはそれぞれ４ｍｍ／５（本）＝０．８ｍｍとなる。各第２電気泳動路４のピッチは等間隔であるため、第２電気泳動路４のピッチは０．８ｍｍとなる。また、これら試料注入口１、第１電気泳動路２、第２電気泳動路４、接合部５及び試料溜部７の深さは５００μｍとした。
【００５１】
第１電気泳動路２及び第２電気泳動路４ともに、ＤＮＡの分子長、すなわちＤＮＡの塩基数による分離を目的とし、第１電気泳動路２に濃度１０％のポリアクリルアミド、第２電気泳動路４及び接合部５に濃度２０％のポリアクリルアミドを封入した。
【００５２】
その後、試料注入口１に５〜１０００塩基組成の未同定の複数のＤＮＡを含む試料ａを０．４μｌ入れた後、ガラス板１２により基板１１を覆い、隙間の無いように密閉した。
【００５３】
まず、切替手段３ｄをオンにして電圧源３ｃに５０Ｖの電圧を与え、第１電気泳動路２で第１の分離を行った。この分離の結果、原点Ｏからｘ軸方向に約０〜８００μｍの範囲に約３４０〜１０００塩基数程度のＤＮＡが、８００〜１６００μｍの範囲に約１２０〜３４０塩基数程度のＤＮＡが、１６００〜２４００μｍの範囲に約４０〜１２０塩基数程度のＤＮＡが、２４００〜３２００μｍの範囲に約１０〜４０塩基数程度のＤＮＡが、３２００〜４０００μｍの範囲に約５〜１０塩基数程度のＤＮＡが移動した。
【００５４】
その後、切替手段３ｄをオフにして第１電気泳動路２への電圧印加を停止する。次に、切替手段６ｄをオンにして電圧源６ｃにＶ２＝５０Ｖの電圧を与え、第２電気泳動路４１〜４５内で第２の分離を行った。
【００５５】
ＤＮＡ通過の有無を第２電気泳動路４１〜４５に対応して設けられた各センサ８で感知することにより、ＤＮＡ試料ａの同定を行った。
【００５６】
これにより、第１電気泳動路２及び第２電気泳動路４を流れるＤＮＡを１塩基の差で分離することができた。
【００５７】
（実施例２）
本実施形態の電気泳動分析装置を実際に設計し、電気泳動を行った実施例２を以下説明する。
【００５８】
この実施例２では、ファージＲＮＡを含む試料が用いられる。
【００５９】
試料注入口１の直径は１ｍｍ、第１電気泳動路２の路幅を１００μｍ、第１電気泳動路２の長辺２ａ及び２ｂの長さを４ｍｍとする。また、第２電気泳動路４の長さａを２ｍｍ、路幅ｂを１００μｍとする。試料溜部７の直径は１ｍｍとする。センサ８の電気泳動方向の長さｄはそれぞれ２０μｍとする。第２電気泳動路４は４１〜４４の４本設けた。従って、接合部５の接合端５ａの幅は４ｍｍ／４（本）＝１ｍｍとなる。各第２電気泳動路４のピッチは等間隔である。また、これら試料注入口１、第１電気泳動路２、第２電気泳動路４、接合部５及び試料溜部７の深さは５００μｍとした。
【００６０】
第１電気泳動路２は、ファージＲＮＡの塩基組成の差による分離を目的とし、第２電気泳動路４は、ファージＲＮＡの分子長による分離を目的とした。
【００６１】
第１電気泳動路２には、尿素を含むｐＨ＝３．５の濃度１０％のアガロースゲルを封入し、第２電気泳動路４及び接合部５にはｐＨ＝８．０の濃度２０％のアガロースゲルを封入した。
【００６２】
その後、試料注入口１に５〜２００塩基組成の未同定のファージＲＮＡ試料ｂを０．４μｌ封入した後、ガラス板１２により基板１１を覆い、隙間の無いように密閉した。
【００６３】
まず、切替手段３ｄをオンにして電圧源３ｃに５０Ｖの電圧を与え、第１電気泳動路２で第１の分離を行った。
【００６４】
その後、切替手段３ｄをオフにして第１電気泳動路２への電圧印加を停止する。次に、切替手段６ｄをオンにして電圧源６ｃに５０Ｖの電圧を与え、第２電気泳動路４１〜４４内で第２の分離を行った。
【００６５】
ファージＲＮＡ通過の有無を第２電気泳動路４１〜４４のそれぞれに設けられた各センサ８で感知することにより、ＲＮＡ試料ｂの同定を行った。
【００６６】
これにより、第１電気泳動路２及び第２電気泳動路４を流れるファージＲＮＡを塩基組成が異なる種類毎に１塩基の差で分離することができた。
【００６７】
（第２実施形態）
本実施形態は第１実施形態の変形例に関わる。本実施形態で第１実施形態と共通する構成には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施形態は、試料注入口１から第１の電気泳動路２に移動する試料の電気泳動開始位置及び第１電気泳動路２から第２電気泳動路４に移動する試料の電気泳動開始位置を揃えるための電圧印加を行う形態に関する。
【００６８】
本実施形態の電気泳動分析装置概観図は図１と共通する。
【００６９】
本実施形態の電気泳動分析装置のガラス板１２下面の基板１１に形成された分析機構を基板１１の上面から見た模式図が図９である。
【００７０】
試料注入口１、第１電気泳動路２、第２電気泳動路４、接合部５、試料溜部７の構成は、第１実施形態の図２で示した構成と同じである。
【００７１】
本実施形態が第１実施形態と異なるのは、第２電気泳動路４の端部４ｃに試料を揃えるための配線９、電極９ｂ，電圧源９ｃ及び切替手段９ｄが設けられ、第１電気泳動路２の電気泳動開始地点に試料を揃えるための電圧源３ｅ、切替手段３ｆ及び電極３ｇが設けられた点である。
【００７２】
電圧源３ｅ、切替手段３ｆ及び電極３ｇは、第１実施形態で示した第１電気泳動路２を電気泳動させる電圧印加系統に付加される。配線３に切替手段３ｆと電圧源３ｅが設けられる。切替手段３ｆは配線３ｈの一端に接続される。配線３ｈの他端は電極３ｇに接続される。電極３ｇは第１電気泳動路２と試料注入口１との境界位置であって第１電気泳動路２の下面に設けられている。
【００７３】
切替手段３ｆは、電圧源３ｅを含む配線３への配線３ｈの接続と、電圧源３ｃを含む配線３への配線３ｈの接続を切り替えることができるように配置されている。
【００７４】
切替手段３ｆにより電圧源３ｅを含む配線３に配線３ｈが接続されると、試料注入口１において、第１電気泳動路２が設けられた側とは反対側の位置と電極３ｇとの間に電圧Ｖ３が印加される。これにより、第１電気泳動路２との境界位置の電極３ｇに向けて電圧が生じる。その結果、試料注入口１の中に注入された試料は電極３ｇに示す第１電気泳動路２との境界位置に向けて電気泳動し、電気泳動開始位置が揃う。
【００７５】
切替手段３ｆにより電圧源３ｃを含む配線３に配線３ｈが接続されると、電極３ｇと第１電気泳動路２の端部２ｃの間に電圧Ｖ１が印加される。これにより、第１電気泳動路２の試料注入口１との境界位置から、端部２ｃの方向に電圧が生じる。その結果、試料注入口１と第１電気泳動路２との境界近傍に位置する第１試料は端部２ｃに向けて電気泳動する。
【００７６】
配線９、電極９ｂ，電圧源９ｃ及び切替手段９ｄは、第１実施形態で示した第２電気泳動路４を電気泳動させる電圧印加系統に付加される。配線６に切替手段９ｄと電圧源９ｃが設けられる。切替手段９ｄは配線９の一端に接続される。配線９の他端は電極９ｂに接続される。電極９ｂは、第２電気泳動路４のそれぞれに対応して第２電気泳動路４の本数だけ設けられている。各電極９ｂは、第２電気泳動路４の端部４ｃ側で、接合部５との境界位置であって第２電気泳動路４の下面に設けられている。
【００７７】
切替手段９ｄは、電圧源６ｃを含む配線６への配線９の接続と、電圧源９ｃを含む配線６への配線９の接続を切り替えることができるように配置されている。
【００７８】
切替手段９ｄにより電圧源９ｃを含む配線６に配線９が接続されると、電圧印加部６ａと電極９ｂとの間に電圧Ｖ４の電圧が印加される。これにより、第１電気泳動路２の長辺２ａ側から長辺２ｂ側へ、さらには接合端５ｂ方向への電界が生じるような電圧が与えられる。その結果、第１電気泳動路２に配置された試料は接合端５ｂに向けて電気泳動し、電気泳動開始位置が揃う。
【００７９】
切替手段９ｄにより電圧源６ｃを含む配線６に配線９が接続されると、電圧印加部６ｂと電極９ｂとの間に電圧Ｖ２の電圧が印加される。これにより、第２電気泳動路４の端部４ｃから端部４ｄに向けて、さらには試料溜部７方向への電界が生じるような電圧が生じる。その結果、接合部５近傍に配置された試料は試料溜部７に向けて電気泳動する。
【００８０】
本実施形態では第１実施形態と異なり、切替手段３ｄ及び６ｄは省略される。その他の構成は第１実施形態の図２に示した構成と共通するので詳細な説明は省略する。
【００８１】
図１０は基板１１及びガラス板１２を、図９のＣ−Ｃ方向から見た縦断面図である。この断面構造は、図３に示した断面構造とほぼ共通し、共通する符号には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８２】
図１０が図３に示す断面構造と異なるのは、第１電極８ａ及び第２電極８ｂが設けられていない点、２つあるトランジスタ構造のうち、一方のトランジスタの拡散層１１６ａのみに第１コンタクトプラグ１１９及び第２コンタクトプラグ１２１が設けられ、他方のトランジスタの拡散層１１６ａ側にはこれらプラグ１１９及び１２１が接続されていない点である。
【００８３】
また、図１０では第１コンタクトプラグ１１９及び第２コンタクトプラグ１２１が形成される位置も図３と異なる。図１０の場合、第２コンタクトプラグ１２１が層間絶縁膜１２２を介して第２電気泳動路４の直下に形成されている。そのため、第２コンタクトプラグ１２１と拡散層１１６ａを電気的に接続するための第１コンタクトプラグ１１９も第２電気泳動路４の真下の位置まで延在している。その他の点についてはその構成及び製造方法ともに図３と共通する。
【００８４】
次に、本実施形態に係る電気泳動分析装置の動作を図１１のフローチャートに沿って説明する。
【００８５】
まず、図１に示すガラス板１２を取り外した状態で、第１電気泳動路２、接合部５、第２電気泳動路４、試料溜部７からなる溝状のゲル封入領域に試料を担持する担体としてのゲルを封入する（ｓ２１）。次に、ガラス板１２により基板１１上面を覆った状態で、ガラス板１２表面に設けられた孔部１ａから例えば異なる塩基数を有する複数のＤＮＡが含まれた試料を注入する（ｓ２２）。注入された試料は、試料注入口１に一旦溜められる。
【００８６】
次に、切替手段３ｆにより配線３ｈと電圧源３ｅを接続する（ｓ２３）。所定の時間経過すると、試料中に含まれる複数のＤＮＡが電圧Ｖ３により電気泳動し、試料注入口１と第１電気泳動路２の境界位置に達する。これにより、第１電気泳動路２を電気泳動する各ＤＮＡの位置を第１電気泳動路２の端部に揃えることができる。
【００８７】
次に、切替手段３ｆを切り替えて電圧Ｖ３の印加を終了させるとともに、配線３ｈと電圧源３ｃを接続し、端部２ｃ側が高電圧となるように電圧Ｖ１を加えて所定の時間ｔ１経過させる（ｓ２４）。所定の時間ｔ１の間に、試料中に含まれる複数のＤＮＡが電圧Ｖ１により電気泳動し、図９の原点Ｏに示す位置からｘ軸方向に第１電気泳動路２の溝長方向にほぼ平行に端部２ｃに向けて移動する。各ＤＮＡの移動速度は、ＤＮＡの分子量、すなわちＤＮＡに含まれる塩基数に応じて異なる。
【００８８】
例えば塩基数が少ないＤＮＡの移動速度は速く第１電気泳動路２を流れるため、時間ｔ１の間に端部２ｃの近傍まで到達する。これに対して塩基数の多いＤＮＡの移動速度は遅いため、時間ｔ１経過しても比較的試料注入口１に近い位置までしか移動しない。なお、ガラス板１２の上面から電気泳動する試料を観察しながら適切な時間ｔ１を定めてもよいし、既知の実験結果に基づき経験的に時間ｔ１を定めてもよい。
【００８９】
この（ｓ２４）におけるＤＮＡの動きは、第１実施形態の（ｓ３）に示したものとほぼ共通する。この（ｓ２４）の場合、（ｓ３）に示した場合よりもＤＮＡに含まれる塩基数と原点Ｏからの第１電気泳動路２に沿った位置との相関関係はより高くなる。すなわち、（ｓ３）に示した場合では、試料注入口１に注入された試料は、第１電気泳動路２による電気泳動の開始位置である原点Ｏから見ると若干のばらつきが生じている。従って、第１電気泳動路２への電気泳動を開始する前に既に泳動開始位置に誤差が生じている。これに対して（ｓ２４）の場合、原点ＯにＤＮＡが揃った上で第１電気泳動路２における電気泳動が開始するため、そのようなばらつきを低減することができる。
【００９０】
このように、第１電気泳動路２の長手方向にＤＮＡが十分に分離する時間ｔ１が経過した後、切替手段３ｆを切り替えて試料注入口１や第１電気泳動路２へ印加した電圧をオフにする（ｓ２５）。これにより、第１電気泳動路２中を電気泳動していた試料中のＤＮＡの移動が停止する。
【００９１】
次に、切替手段９ｄにより配線９と電圧源９ｃを接続し、接合端５ｂ側が長辺２ａ側に対して高電圧となるように電圧源９ｃにより電圧Ｖ４を与える（ｓ２６）。所定の時間経過すると、試料中に含まれる複数のＤＮＡが電圧Ｖ４により電気泳動し、試料注入口１と第１電気泳動路２の境界位置に達する。これにより、第１電気泳動路２を電気泳動する各ＤＮＡの位置を第１電気泳動路２の電気泳動開始位置に揃えることができる。
【００９２】
次に、切替手段９ｄにより配線９と電圧源６ｃを接続し、電圧印加部６ｂ側が電極９ｂに対して高電圧となるように電圧源６ｃにより電圧Ｖ２を与える（ｓ２７）。この電圧Ｖ２により、分子量の大きさに応じて第１電気泳動路２の各泳動開始位置ｘ１〜ｘＮに移動したＤＮＡが、接合端５ｂを電気泳動開始位置として第２電気泳動路４１〜４Ｎにそれぞれ移動する。さらに移動すると、各ＤＮＡはセンサ８を通過し、試料溜部７に到達し、移動が停止する。ＤＮＡ通過はセンサ８により検知される（ｓ２８）。
【００９３】
このように本実施形態によれば、第１実施形態と共通する効果を奏するとともに、本実施形態特有の効果を奏する。すなわち、接合部５と電気泳動路４との間であって泳動路底部に電極９ｂを設ける。この電極９ｂと第１電気泳動路２との間に電圧源９ｃにより電圧Ｖ４を与えることにより、第１電気泳動路２を電気泳動した後に、第２電気泳動路４での電気泳動開始位置を揃えることができる。また、第１電気泳動路２と試料注入口１との間であって泳動路底部に電極３ｇを設ける。この電極３ｇと試料注入口１との間に電圧Ｖ３を与えることにより、第１電気泳動路２からの電気泳動位置を揃えた後に泳動を開始させることができる。従って、より精度の高い分離が可能となる。
【００９４】
なお、本実施形態でも、第１実施形態の実施例１と実施例２に示される構成及び方法により電気泳動分析を行うことにより、第１実施形態よりもさらに高精度のＤＮＡの分離が可能となった。
【００９５】
（第３実施形態）
本実施形態は第１実施形態の変形例に関わる。本実施形態で第１実施形態と共通する構成には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。第１実施形態では、各第２電気泳動路４同士の間隔は等しく、接合端５ａの路幅ｃが等しい場合を示した。本実施形態は各第２電気泳動路４同士の間隔が異なり、接合端５ａの路幅ｃがそれぞれ異なる形態に関する。
【００９６】
本実施形態の電気泳動分析装置の概観は図１とほぼ共通する。
【００９７】
本実施形態の電気泳動分析装置のガラス板１２下面の基板１１に形成された分析機構を基板１１の上面から見た模式図が図１２である。
【００９８】
試料注入口１、第１電気泳動路２、第２電気泳動路４、接合部５、試料溜部７の構成は、第１実施形態の図２で示した構成と同じである。
【００９９】
本実施形態が第１実施形態と異なるのは、各第２電気泳動路４に対応して配置された接合部５の溝幅である。本実施形態では、各接合部５に異なる符号を付して説明する。具体的には、第２電気泳動路４１〜４Ｎに対応する接合部５に符号５１〜５Ｎを付して説明する。また、接合部５１〜５Ｎの溝幅はそれぞれｃ１〜ｃＮで定義される。
【０１００】
以下、溝幅ｃ１〜ｃＮの最適化について説明する。
【０１０１】
分析対象である試料の最も小さい塩基数がｍ個で、最も大きな塩基数がＭ個の場合、分析する塩基の範囲Ｙ０＝Ｍ−ｍとなる。また、電気泳動路の本数をＮと定義する。そのうち、電気泳動するＤＮＡの塩基数をＹ、その塩基数ＹのＤＮＡが電気泳動した距離をＸとする。電気泳動路の長さをＬとすると、０≦Ｘ≦Ｌが成立する。また、ｍ≦Ｙ≦Ｍが成立する。
【０１０２】
この場合、様々な試料についてのＤＮＡの塩基数とそのＤＮＡの電気泳動距離との関係は図１３に示される。横軸は泳動距離、縦軸は塩基数である。図１３において、同じ試料についての塩基数と電気泳動距離の関係が一つの曲線により示される。
【０１０３】
図１３における塩基数を、具体的な数値ではなく、その試料についての最小の塩基数ｍ及び最大の塩基数Ｍを用いて一般化した関係曲線は、図１４に示される。横軸はｍ及びＭについて規定化された泳動距離、縦軸はｍ及びＭについて規定化された塩基数である。図１４に示すように、すべての試料についてある一つの曲線により泳動距離と塩基数の関係が定義されることが分かる。この図１４に示される曲線は以下の式（１）により表される。
【０１０４】
ｌｎＹ＝ａＸ＋ｂ　　　　…（１）
ここで、ａ＝｛ｌｎ（ｍ）−ｌｎ（Ｍ）｝／Δｌ、ｂ＝ｌｎ（Ｍ）である。Δｌは、例えば、塩基数最小値ｍのＤＮＡが第１電気泳動路２の端部２ｃに到達した時間ｔにおける塩基数ＭのＤＮＡの泳動距離と塩基数ｍのＤＮＡの泳動距離の差である。なお、この時間ｔに代えて、他の塩基数のＤＮＡが端部２ｃに到達する時間と定義しても、また所定の塩基数のＤＮＡが予め定められた所定の位置に到達する時間と定義してもよい。
【０１０５】
図１４に示す規定化された泳動距離と規定化された塩基数の関係から、第２電気泳動路４１〜４Ｎのそれぞれの分離精度のばらつきを低減することができる。すなわち、図１４に示す結果によれば、塩基数が小さい領域では、泳動距離は塩基数の差に対して大きく変動する。これに対して塩基数が大きな領域では、塩基数の差に対する泳動距離の変動は小さい。従って、接合部５の溝幅を各電気泳動路４１〜４Ｎについてすべて同じ値に設定すると、塩基数の小さな領域ではＤＮＡの分離精度が高く、塩基数の大きな領域では分離精度が低くなる。例えば塩基数の少ないＤＮＡを分離するための第２電気泳動路４の塩基数の範囲は小さいのに対して、塩基数の大きなＤＮＡを分離するための第２電気泳動路４の塩基数の範囲は大きくなる。従って、接合部５の溝幅を同じ値にすると、試料中に同じ塩基数のＤＮＡが同数含まれていると仮定した場合、端部２ｃ側から数えてｊ番目（ｊ＝２，３，…，Ｎ）の第２電気泳動路４ｊを通るＤＮＡの本数は、ｊ＋１番目の第２電気泳動路４ｊ＋１のＤＮＡの本数よりも小さくなる。
【０１０６】
そこで、第２電気泳動路４１〜４Ｎのすべてについて同じ分離精度を保つためには、分離の対象とするＤＮＡの塩基数の範囲を一定にするのが望ましい。すなわち、第２電気泳動路４１〜４Ｎのそれぞれが分離の対象とする塩基数の範囲をｎ４１〜ｎ４Ｎで定義すると、接合部５の溝幅ｃ１〜ｃＮをｎ４１＝ｎ４２＝…＝ｎ４Ｎとなるように設定する。
【０１０７】
例えば第１電気泳動路２の原点Ｏから端部２ｃまでの溝長を１とし、第２電気泳動路４の本数を５本、すなわち第２電気泳動路４１〜４５を用い、塩基数１から１００００までの試料を分析するための電気泳動分析装置を設計する場合の接合部５の溝幅ｃ１〜ｃＮの最適値を図１５に示す。図１５はこれら条件を図１４に適用した図である。
【０１０８】
図１５に示すように、５本の第２電気泳動路４１〜４５により分離し、それぞれが同じ分離精度とするためには、第２電気泳動路４１〜４５のそれぞれの塩基数の最小値と最大値の差が２０００となるように設定される。これに対する接合部５の溝幅ｃ１〜ｃＮは、図１５に示すようにｃ１＞ｃ２＞ｃ３＞…＞ｃＮとなるように設定される。
【０１０９】
この図１５に示す溝幅ｃ１〜ｃＮは、最も端部２ｃ寄りの接合部５１の溝幅をｃ１、接合部５１から数えてｊ番目の接合部５ｊの溝幅をｃｊとし、かつ第１電気泳動路２の溝長をＬとすると、以下の式で一般化して表される。
【０１１０】
ｃ１＝Ｌ−｛（１／ａ）ｌｎ［｛Ｙ０（１／Ｎ）｝］−（ｂ／ａ）｝…（２）
ｃｊ＝（１／ａ）ｌｎ｛（ｊ−１）／ｊ｝　　　　　　　　　　　…（３）
なお、望ましくは、
ｃ１≦１．５×［Ｌ−｛（１／ａ）ｌｎ［｛Ｙ０（１／Ｎ）｝］−（ｂ／ａ）｝］　　…（４）
ｃｊ≦１．５×（１／ａ）ｌｎ｛（ｊ−１）／ｊ｝　　　…（５）
の範囲で溝幅ｃ１〜ｃＮを定義することにより、各第２電気泳動路４１〜４Ｎのいずれでも均一で十分な分離精度を有するように設定される。
【０１１１】
なお、ｃ１の長さは、式（２）や式（４）で定義された範囲よりも短くてもよい。
【０１１２】
また、上述した例では、接合部５の溝幅ｃ１〜ｃＮをｎ４１＝ｎ４２＝…＝ｎ４Ｎとなるように設定する場合を示したが、例えばｎ４１＞ｎ４２＞…＞ｎ４Ｎとする場合には、溝幅ｃｊを式（３）に示される値よりも小さくすればよい。
【０１１３】
このように本実施形態によれば、第１実施形態と共通する効果を奏するとともに、本実施形態特有の効果を奏する。すなわち、接合部５の溝幅を、第１電気泳動路２の泳動方向上流側から下流側に対して徐々に大きく設定することにより、第２の電気泳動路４１〜４Ｎのそれぞれにおける試料の分離精度を均一な精度に近づけることができる。特に、式（２）及び（３）や、式（４）及び（５）に従った溝幅に設定することにより、いかなる塩基数や分子量の試料であってもその塩基数にかかわらず均一に分離することができる。
【０１１４】
（実施例３）
上述した電気泳動分析装置を実際に設計し、電気泳動を行った実施例３を以下説明する。
【０１１５】
この例では、ＤＮＡを含む試料が用いられる。
【０１１６】
試料注入口１の直径は１ｍｍ、第１電気泳動路２の路幅を１００μｍ、第１電気泳動路２の長辺２ａ及び２ｂの長さを４ｍｍとする。また、第２電気泳動路４の長さａを２ｍｍ、路幅ｂを１００μｍとする。試料溜部７の直径は１ｍｍとする。センサ８の電気泳動方向の長さｄは２０μｍとする。
【０１１７】
第２電気泳動路４は４１〜４５の５本設けた。接合部５の接合端５ａの幅ｃ１〜ｃ５はそれぞれｃ１＝２８００μｍ、ｃ２＝５１２μｍ、ｃ３＝３００μｍ、ｃ４＝２１６μｍ、ｃ５＝１７２μｍとする。この溝幅ｃ１〜ｃ５は式（２）及び（３）に基づき設定される。もちろん、これら溝幅ｃ１〜ｃ５は式（４）及び式（５）を満たしている。また、これら試料注入口１、第１電気泳動路２、第２電気泳動路４、接合部５及び試料溜部７の深さは５００μｍとした。
【０１１８】
第１電気泳動路２及び第２電気泳動路４ともに、ＤＮＡの分子長による分離を目的とし、第１電気泳動路２に濃度１０％のポリアクリルアミド、第２電気泳動路４及び接合部５に濃度２０％のポリアクリルアミドを封入した。
【０１１９】
その後、試料注入口１に５〜１０００塩基組成の未同定のＤＮＡ試料ａを０．４μｌ入れた後、ガラス板１２により基板１１を覆い、隙間の無いように密閉した。
【０１２０】
まず、切替手段３ｄをオンにして電圧源３ｃに５０Ｖの電圧を与え、第１電気泳動路２で第１の分離を行った。この分離の結果、原点Ｏから約０〜１７２μｍの範囲に約８００〜１０００塩基数程度のＤＮＡが、１７２〜３８８μｍの範囲に６００〜８００塩基数程度のＤＮＡが、３８８〜６８８μｍの範囲に４００〜６００塩基数程度のＤＮＡが、６８８〜１２００μｍの範囲に２００〜４００塩基数程度のＤＮＡが、１２００〜４０００μｍの範囲に５〜２００塩基数程度のＤＮＡが移動した。
【０１２１】
その後、切替手段３ｄをオフにして第１電気泳動路２への電圧印加を停止する。次に、切替手段６ｄをオンにして電圧源６ｃに５０Ｖの電圧を与え、第２電気泳動路４１〜４５内で第２の分離を行った。
【０１２２】
ＤＮＡ通過の有無を第２電気泳動路４１〜４５に対応して設けられた各センサ８で感知することにより、ＤＮＡ試料ａの同定を行った。
【０１２３】
これにより、第１電気泳動路２及び第２電気泳動路４を流れるＤＮＡを１塩基の差で分離することができた。
【０１２４】
（第４実施形態）
本実施形態は第１実施形態の変形例に関わる。第１実施形態では試料注入口１と第１電気泳動路２の端部２ｃの間に電圧を印加した。これに対して本実施形態は、第１電気泳動路２の底部に多数の電極を配置する形態に関する。
【０１２５】
本実施形態の電気泳動分析装置概観図は図１と共通する。
【０１２６】
本実施形態の電気泳動分析装置のガラス板１２下面の基板１１に形成された分析機構を基板１１の上面から見た模式図が図１６である。
【０１２７】
試料注入口１、第１電気泳動路２、第２電気泳動路４、接合部５、試料溜部７の構成は、第１実施形態の図２で示した構成と同じである。
【０１２８】
本実施形態が第１実施形態と異なるのは、第１電気泳動路２と接合部５が交差する各交差位置の近傍であって第１電気泳動路２の進路に沿って複数の電極１０１〜１０Ｎ−１を配置した点にある。これら電極１０１〜１０Ｎ−１は、第１電気泳動路２の第１電気泳動路２の泳動方向とは垂直な方向に長辺２ａから長辺２ｂまで泳動路を跨ぐように、かつ第１電気泳動路２の底部に設けられている。この電極１０１〜１０Ｎ−１位置における断面構造は図１０に示した断面構造と共通するので詳細な説明は省略する。
【０１２９】
端部２ｃ側から数えてｊ番目の電極１０ｊは、第２電気泳動路４ｊと４ｊ＋１を仕切る接合部５ｊと接合部５ｊ＋１の接合端５ａの交差位置の近傍から長辺２ａまで第１電気泳動路２をほぼ垂直に跨ぐように設けられている。
【０１３０】
電極１０ｊと電極１０ｊ＋１は配線３により接続されている。そして、電極１０ｊが電極１０ｊ＋１よりもＥｊだけ高電圧となるような電圧源Ｖｊが設けられている。また、電極１０ｊと電圧源Ｖｊとの間には切替手段３ｄが接続されている。すべての切替手段３ｄは同時にスイッチがオンされることにより電極１０ｊと電極１０ｊ＋１の間に電圧源Ｖｊにより電圧が印加され、スイッチがオフされることにより各電極１０ｊへの電圧の印加が停止する。電極１０ｊの電位をＥｊで定義すると、電位Ｅｊは、電圧源Ｖｊ＋１から電圧源ＶＮまでの電圧の和となる。
【０１３１】
各電極１０１〜１０Ｎ−１の電位Ｅ１〜ＥＮ−１の値は以下のように定められる。
【０１３２】
第１電気泳動路２の開始端、すなわち図１６の原点Ｏからの電極１０ｊのｘ軸上の位置をｘｊとする。
【０１３３】
また、開始端と終了端を有する長さＳの電気泳動路を用いた電気泳動の実験やシミュレーションなどにより、以下のような電気泳動分析結果が得られた場合を想定する。試料に含まれる分離対象の最小の塩基数をｍ、最大の塩基数をＭとする。この場合、最小の塩基数ｍの分離対象が終了端に到達した時点において、この塩基数ｍの分離対象の泳動距離は、長さＳに等しい。また、この到達時における塩基数Ｍの泳動距離をＤとする。ここで、これら泳動距離Ｓ及びＤを、泳動路の長さを１とした場合の割合として規定化する。規定化された泳動距離の割合を以下「到達率」として定義し、実際の泳動路上の位置ｘｊを規定化した位置を規定化位置ｘｓｊ（０≦ｘｓｊ≦１）と定義すると、塩基数ｍの分離対象の到達率は１、塩基数Ｍの分離対象の到達率はＤ／Ｓ＝ｄとなる。これにより、規定化位置ｘｓｊにおいて与えられるべき電圧を、終了端に印加されるべき電圧を１として規定化した規定化電圧ｅ（ｘｓｊ）（０≦ｅ（ｘｓｊ）≦１）と定義すると、
ｅ（ｘｓｊ）＝Ａ・ｌｎｘｓｊ＋Ｂ　　…（８）
となる。ここで、Ａ＝［（Ｍ−ｍ）／｛（ｌｎ１）−（ｌｎｄ）｝］＝｛（Ｍ−ｍ）／（ｌｎ（１／ｄ））｝、Ｂ＝Ｍである。この式（８）で示される曲線は図１７で示される。
【０１３４】
この式（８）が成立するように各ｘ軸上の位置ｘｊに応じて各電圧源Ｖｊの電圧を設定すればよい。すなわち、第１電気泳動路２の長さをＳとし、その開始端からの位置をｘｊとし、その位置ｘｊにおける電圧をＥ（ｘｊ）とすると、ｘｊとＥ（ｘｊ）をそれぞれ規定化したｘｓｊとｅ（ｘｓｊ）が上記式（８）を満たすように設定すればよい。式（８）や図１７から分かるように、原点Ｏ、すなわち第１電気泳動路２の開始端側の方が、終了端側の方に比較して、電位傾斜が大きくなるように設定されている。
【０１３５】
なお、図１７で示される曲線を満たすような電圧の厳密な設定が困難な場合は、必ずしも厳密に式（８）に従った電圧設定としなくてもよい。例えば図１７でプロットされた各点同士を結んだ規定化位置と規定化電圧の関係を満たす電極と電圧源を作成すればよい。特に、式（８）は原点を通らない式となるため、原点と、図１７で示される原点に最も近い点を結んだ電位傾斜となるような電圧設定を行うことにより、試料が所望の方向とは逆の方向に進む電圧設定がなされるといった不都合を回避できる。
【０１３６】
これにより、第２電気泳動路４１〜４Ｎに対応する接合部５１〜５Ｎの溝幅ｃ１〜ｃＮを等間隔にした本実施形態の分析装置であっても、第２電気泳動路４１〜４Ｎのそれぞれに、分離対象とする塩基数の最大値と最小値の差で規定される塩基の範囲を同じくして分離を行うことができる。その結果、第３実施形態に示した場合と同様に、第２電気泳動路４１〜４Ｎのそれぞれが均一かつ十分な分離精度を有する。
【０１３７】
本実施形態の電気泳動分析装置の動作は第１実施形態と共通する。従って、基本的な動作の流れは図８に示すフローチャートに沿う。本実施形態の場合、（ｓ３）における電圧Ｖ１の代わりに、すべての切替手段３ｄのスイッチをオンにすることにより、電圧源Ｖ１〜ＶＮに電圧を印加する。これにより、（ｓ３）の場合と同様に、試料中のＤＮＡは試料注入口１から第１電気泳動路２の下流側、すなわち端部２ｃの方向に電気泳動する。
【０１３８】
本実施形態の場合、まず試料注入口１と電極１０Ｎ−１との間の電圧源ＶＮにより、試料注入口１から電極１０Ｎ−１の方向に電気泳動する。電極１０Ｎ−１近傍まで到達したＤＮＡは、さらに電圧源ＶＮ−１による電極１０Ｎ−１と電極１０Ｎ−２との間の電圧により、電極１０Ｎ−２の方向に電気泳動する。このようにして、第１電気泳動路２の底部に設けられた電極１０１〜１０Ｎ−１により、ＤＮＡが端部２ｃの方向に電気泳動する。
【０１３９】
第１実施形態乃至第３実施形態では、試料注入口１と端部２ｃとの間に電圧Ｖ１が印加されるため、第１電気泳動路２の溝長方向の電位傾斜は一定である。これに対して本実施形態では、各電圧源Ｖｊには、式（８）に従った電圧が印加されている。これによれば、第１電気泳動路２の上流側では電位傾斜は大きくなり、試料の泳動速度は速くなる。これに対して下流側に進むほど、２つの電極に挟まれた領域におけるその２つの電極から与えられる電位傾斜は小さくなり、試料の泳動速度は遅くなる。これにより、低分子、すなわち塩基数の少ないＤＮＡの相対的な泳動速度は第１実施形態乃至第３実施形態で示した場合よりも遅くなる。一方、塩基数の多いＤＮＡの相対的な泳動速度は第１実施形態乃至第３実施形態で示した場合よりも速くなる。その結果、第２電気泳動路４のそれぞれが分離の対象とする塩基数の範囲は均一となり、十分な分離精度を持つ電気泳動分析装置が提供される。
【０１４０】
このように本実施形態によれば、第１実施形態と共通する効果を奏するとともに、本実施形態特有の効果を奏する。すなわち、第１電気泳動路２の底部に、第２電気泳動路４への接合部の溝幅に応じて第１電気泳動路２の領域を仕切るように電極１０１〜１０Ｎを設け、それぞれに与える電位差を調節する。これにより、第２電気泳動路４の各々に流れる試料の塩基数の範囲を調節することができ、第２電気泳動路４のそれぞれにおける試料の分離精度を均一な精度に近づけることができる。
【０１４１】
なお、本実施形態でも、第１実施形態の実施例１と実施例２に示される構成及び方法により電気泳動分析を行うことにより、第１実施形態よりもさらに高精度のＤＮＡの分離が可能となった。
【０１４２】
本実施形態では、接合端５ａの接合位置に電極１０１〜１０Ｎを設ける例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、ある第２電気泳動路４に接続される接合部５の２つの接合端５ａの間に電極１０１〜１０Ｎを設けてもよいし、原点Ｏからいかなる位置にこれら電極１０１〜１０Ｎを設けても構わない。また、電極の数も、第２電気泳動路４の本数などに制約されるものではなく、製造上のコスト、装置構成や分離精度などに応じて任意の位置に任意の数配置することができる。但し、各電極１０１〜１０Ｎに与えられる電圧は、式（８）が成立するような条件に従うように設定されるのが望ましい。
【０１４３】
本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【０１４４】
上記実施形態では、接合端５ａから５ｂにかけて溝幅が徐々に小さくなる形態を示したが、接合端５ａから５ｂにかけての形状は図２に示したような形状に限定されない。
【０１４５】
また、第１実施形態乃至第３実施形態では接合部５には第２電気泳動路４と同じゲルを封入する場合を示したがこれに限定されない。接合部５のゲルを、第１電気泳動路２や第２電気泳動路４よりも分離能が低く、抵抗が非常に低い溶媒を封入してもよい。これにより、第１電気泳動路２から第２電気泳動路４に移動する際に、第２電気泳動路４の泳動開始位置に迅速に移動することができる。その結果、分析時間を短縮することができる。また、第１実施形態や第３実施形態に示したような第２電気泳動路４の泳動開始位置を揃えるための構成を有しない構成でも、第２実施形態のように泳動開始位置を揃える構成を備えた装置と同様の効果を得ることが出来る。
【０１４６】
第１実施形態及び第２実施形態では、接合部５の溝幅ｃがすべての第２電気泳動路４１〜４Ｎに関して等間隔の場合を示し、第３実施形態ではそれぞれの接合部５の溝幅ｃ１〜ｃＮのピッチを最適化して第２電気泳動路４１〜４Ｎのそれぞれに流れる塩基数の最小値から最大値までの範囲を等しくする場合を示した。しかし、本発明はこれらに限定されない。例えば、第１電気泳動路２の下流側の端部２ｃから数えて順に、第２電気泳動路４１〜４Ｎを通る塩基数の最小値と最大値の差をそれぞれｎ１、ｎ２、…、ｎＮとした場合、ｎ１≧ｎ２≧…≧ｎＮとなるように溝幅ｃ１〜ｃＮを設定してもよい。
【０１４７】
また、第２電気泳動路４の本数は、分離対象である試料の種類、必要とする分離精度などに応じて適宜変更することができる。また、試料注入口１、第１電気泳動路２、接合部５、第２電気泳動路４、試料溜部７に設けられるゲルの種類は、アガロースゲルやポリアクリルアミドなどに限定されず、電気泳動に利用され得るいかなるゲルを用いてもよい。また、ゲル濃度も、上述した実施例に示した値に限定されることなく、よく知られた分離能とゲル濃度との関係などに基づいて適宜設定することができる。
【０１４８】
また、第１電気泳動路２と第２電気泳動路４は、互いに電気泳動方向がほぼ垂直となるように泳動路の溝の長さ方向をほぼ垂直に設定したが、これに限定されない。互いに異なる方向に溝が設けられる角度であれば、両者がいかなる角度を有していてもよい。
【０１４９】
また、センサ８は、電流値変化を検出するセンサ、電圧値変化を検出するセンサなど、第２電気泳動路４の試料通過を検知することのできるいかなるセンサも適用可能である。また、センサ８を用いなくても本発明は成立する。例えば、予め蛍光材を付着させておいた試料を用い、第２電気泳動路４による電気泳動終了後にガラス板１２を取り外し、基板１１表面に紫外光を照射し、発光部位を確認することにより分析してもよい。また、センサ８を電気信号検出のセンサではなく別のセンサに置換してもよい。
【０１５０】
例えば、第２電気泳動路４の第１電極８ａと第２電極８ｂに代えてＬＥＤもしくはＬＤ（レーザダイオード）といった発光部およびフォトダイオードなどからなる受光部を設け、発光部から照射した光を受光部で受光する。これにより、ＤＮＡが通過する毎にレーザ光が遮られ、レーザ受光部で受光される光量が変化する。この光量の変化を検出することにより、試料通過を検知することができる。
【０１５１】
図１８はフォトダイオードなどの受光素子及びＬＥＤもしくはＬＤ（レーザダイオード）といった発光素子を用いたセンサの一例を示すＡ−Ａ断面図である。センサ以外の構成は図３とほぼ共通し、共通する構成には同一符号を付して詳細な説明は省略する。図１８に示すように、第２電気泳動路４の直下の半導体基板１１１表面には拡散層１８１が設けられている。この拡散層１８１はフォトダイオードとして機能する。また、ガラス板１２上でかつ第２電気泳動路２の直上には光を遮光する材料により形成された筺体１８３が載置されている。この筺体１８３には空洞部が設けられ、この空洞部に発光素子１８４が取り付けられている。また、層間絶縁膜１２０上に設けられた遮光金属膜１８２は例えばアルミ配線などが用いられ、拡散層１８１に発光素子１８４からの光以外の光を遮断する。これにより、発光素子１８４以外の光などのノイズを低減することができる。
【０１５２】
以上に示される拡散層１８１からなる受光素子と発光素子１８４がセンサ８として機能する。すなわち、発光素子１８４から照射された光は、第２電気泳動路４を通過し、かつ層間絶縁膜１２２，１２０，１１８を透過して拡散層１８１で受光される。第２電気泳動路４をＤＮＡなどの分離対象が通過する毎に光が遮られ、拡散層１８１で受光される光量が変化する。この光量の変化は、拡散層１８１で光電変換され、電荷が発生する。そして、この電荷は拡散層１８１に隣接して形成されたトランジスタあるいはＣＣＤなど（不図示）により伝達され、電気信号として取り出される。この電気信号を検出することにより、分離対象の通過を検知することができる。
【０１５３】
なお、発光素子１８４及び受光素子をアレイ化することにより、位置分解能を向上させることができる。
【０１５４】
また、上記実施形態では電気泳動路と外界とを分離する材質としてガラスを用いているが、このガラス板１２の代わりにシリコンゴムなどのポリマーを用いてもよい。
【０１５５】
また、上記実施形態ではＤＮＡやＲＮＡを含む試料を例に説明したが、ペプチド、タンパク質などの他の生態関連物質を含む試料にも適用可能である。
【０１５６】
また、各実施例ではアガロースゲルやポリアクリルアミドを用いて電気泳動を行う例を説明したが、アガロースゲルを用いた実施例でアガロースゲルをポリアクリルアミドに置換して実施してもよいし、ポリアクリルアミドを用いた実施例でポリアクリルアミドをアガロースゲルに置換して実施してもよい。
【０１５７】
さらに、上記第１実施形態乃至第４実施形態に示した実施形態はほんの一例にすぎず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することができる。もちろん、各実施形態の内容を組み合わせて本発明に適用することも可能である。
【０１５８】
例えば、第２実施形態における泳動開始位置を揃えるための各種構成を、第３実施形態に示したような接合部の溝幅ｃにより実現することもできる。また、第２実施形態で示した構成のうち、第１電気泳動路２の開始端に泳動開始位置を揃えるための構成、あるいは第２電気泳動路４の開始端に泳動開始位置を揃えるための構成のいずれかを省略して実現してもよい。
【０１５９】
また例えば、第２実施形態における泳動開始位置を揃えるための各種構成を、第４実施形態に示したような電位傾斜を実現する構成（電圧源Ｖ１〜ＶＮなど）の下で実現することもできる。
【０１６０】
なお、上記実施形態では溝状の電気泳動路を用いる場合を示したが、例えば管路など、基板の特定の領域にゲルなどの担体を封入することにより泳動路が形成される構造であれば何でもよい。
【０１６１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、精度良く試料を分離することのできる電気泳動装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電気泳動分析装置の概観図。
【図２】同実施形態に係る電気泳動分析装置の基板に形成された分析機構を模式的に示す図。
【図３】同実施形態に係る基板及びガラス板のＡ−Ａ方向から見た縦断面図。
【図４】同実施形態に係る基板及びガラス板のＢ−Ｂ方向から見た縦断面図。
【図５】同実施形態に係る電気泳動分析装置の製造方法の工程断面図。
【図６】同実施形態に係る電気泳動分析装置の製造方法の工程断面図。
【図７】同実施形態に係る電気泳動分析装置の製造方法の工程断面図。
【図８】同実施形態に係る電気泳動分析装置の動作のフローチャートを示す図。
【図９】本発明の第２実施形態に係る電気泳動分析装置の基板に形成された分析機構を模式的に示す図。
【図１０】同実施形態に係る基板及びガラス板のＣ−Ｃ方向から見た縦断面図。
【図１１】同実施形態に係る電気泳動分析装置の動作のフローチャートを示す図。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る電気泳動分析装置の基板に形成された分析機構を模式的に示す図。
【図１３】様々な試料についてのＤＮＡの塩基数とそのＤＮＡの電気泳動距離との関係を示す図。
【図１４】図１３を規定化して示した関係曲線を示す図。
【図１５】図１４に条件を付加して示した関係曲線を示す図。
【図１６】本発明の第４実施形態に係る電気泳動分析装置の基板に形成された分析機構を模式的に示す図。
【図１７】同実施形態に係る規定化位置と規定化電圧との関係曲線を示す図。
【図１８】本発明の実施形態のセンサの変形例に関わる電気泳動分析装置のＡ−Ａ断面図。
【符号の説明】
１…試料注入口
１ａ…孔部
１ｂ…注入路
２…第１電気泳動路
２ａ，２ｂ，４ａ，４ｂ…長辺
３，３ｈ，６，９…配線
３ａ，３ｂ，６ａ，６ｂ…電圧印加部
３ｃ，３ｅ，６ｃ，９ｃ…電圧源
３ｄ，３ｆ，６ｄ，９ｄ…切替手段
３ｇ，９ｂ…電極
４，４１、４２、４３、…、４Ｎ…第２電気泳動路
４ｃ，４ｄ…端部
５…接合部
５ａ，５ｂ…接合端
７…試料溜部
８…センサ
８ａ…第１電極
８ｂ…第２電極
１１…基板
１２…ガラス板
１１１…Ｓｉ基板
１１２，１１３ａ，１１３ｂ，１１６ａ，１１６ｂ…拡散層
１１３…フィールド酸化膜
１１５…保護酸化膜
１１７…ゲート電極
１１８，１２０，１２２…層間絶縁膜
１１９…第１コンタクトプラグ
１２１…第２コンタクトプラグ
１２３…バリアメタル
１２４…絶縁膜
１８２…遮光金属膜
１８３…筺体
１８４…発光素子
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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