(57)【要約】【課題】電気浸透流を抑制し分離能の高い安定な分離を実現する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、電気泳動槽がその内壁に負の電荷を与える化学基を有し、該電気泳動槽内壁がカチオン性の表面化学基を有する有機化合物によってコーティングされており、該電気泳動槽内壁の負の電荷の化学基と該有機化合物のカチオン性の表面化学基とが化学結合によって結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。【選択図】図１
2005181138.tif 000002
【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、電気泳動槽がその内壁に負の電荷を与える化学基を有し、該電気泳動槽内壁がカチオン性の表面化学基を有する有機化合物によってコーティングされており、該電気泳動槽内壁の負の電荷の化学基と該有機化合物のカチオン性の表面化学基とが化学結合によって結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２】
記載のフリーフロー電気泳動素子において、カチオン性の表面化学基を有する有機化合物がアミノ基を有するシランカップリング剤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、電気泳動槽を構成する素材がホウケイ酸ガラスからな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１乃至３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５】
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子において、電気泳動槽の内壁を、カチオンの表面化学基を有する有機化合物の化学結合によりコーティングすることを特徴とする、フリーフロー電気泳動素子の製造方法。
【請求項６】
コーティングしたフリーフロー電気泳動素子を乾燥した状態で保持する、請求項５のフリーフロー電気泳動素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フリーフロー電気泳動においては、電気泳動槽全体に渡って支持液の安定な層流が実現できた場合でのみ、分離分取が安定に行われる。
フリーフロー電気泳動は、２枚の板に間に形成された電気泳動槽（液体流路）に試料と支持液とを連続的に注入しながら電気泳動により分離及び分取を行う電気泳動法である。該分離操作は、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電気泳動し分離しながら流出口に流出される原理を利用するものである。
【０００３】
電気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。電気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。
【０００４】
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その間隔が広いため、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がかかり、発熱に伴う熱対流が生じて流れが乱され、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。
【０００５】
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った。また、マイクロファブリケーション技術によって電気泳動槽の間隔を１５０μｍ以下の狭い構造を作ることが可能となった。電気泳動槽の間隔を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、電気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利点がある。
【０００６】
一般に、電気泳動槽はその内壁に負の電荷を与える化学基を有する。狭い電気泳動槽で無担体電気泳動を行う場合、内壁の負の電荷を打ち消すために電気的中性の原理により電気二重層を形成すべく、電気泳動槽内の液体は電気泳動槽内壁面に固定された電荷と等量の反対電荷を余分に含む必要がある。電気泳動槽にガラスを用いる場合、電気泳動槽内壁面には負電荷が固定されているため、用いる液体は内壁の負電荷と等量の正電荷を余分に含む必要がある。このような正電荷は壁面の負電荷に引き寄せられて電気二重層を形成する。電気泳動槽に電圧を印加すると、液中の正味の正電荷は負極方向へ引っ張られる。この正電荷の移動に伴いその周囲の液体も負極方向へ引っ張られ、電気浸透流が生じることになる。狭い空間で電気泳動をする場合、電気浸透流は壁面で部分的に生じる流れではなく、電気泳動槽内の液全体の流れとなる。フリーフロー電気泳動素子では、かかる電気浸透流を極力抑える必要がある。
【０００７】
本発明の対象であるフリーフロー電気泳動素子と類似の技術として、キャピラリー電気泳動素子がある。キャピラリー電気泳動素子は、例えば、内径が２５〜２００μｍで長さが１０〜２００ｃｍの非常に細長いキャピラリーチューブを用い、その両端部をそれぞれの貯蔵液槽に浸し、キャピラリーチューブ中に電気泳動液を満たし、キャピラリーチューブの一端部に被分離試料を入れキャピラリーチューブ両端部間に電界をかけ被分離試料を各成分に分離するものである。キャピラリー電気泳動では、分離に当たって、キャピラリーチューブの長さ方向の電気浸透流をドライビングフォースとして積極的に利用し、電気浸透流の流速と各該成分の電気泳動速度との差を利用制御して分離性能を高めるものである。
【０００８】
電気浸透流の制御や抑制に関し、キャピラリー電気泳動に用いるキャピラリーチューブの内壁をコーティングする手法が多数報告されている。
例えば、特許文献１には、内壁が荷電した表面化学基をもつキャピラリー電気泳動チューブの内壁に、その化学基の電荷とは逆に荷電した化学基をもつポリイオン性ポリマーをコーティングし、電気浸透流の制御をする方法が報告されている。
【０００９】
【特許文献１】特許第３０４４４８１
【００１０】
さらに、キャピラリー電気泳動素子に関しては、キャピラリーチューブの内壁のシリカをSi-O-Sｉ結合を介して非架橋ポリアクリルアミドで化学修飾する方法が報告されている（非特許文献１）。この方法によれば、キャピラリーを１Ｍの水酸化ナトリウム溶液で洗浄後、アセトニトリルを満たし、次にメタクリル基を有するシランカップリング剤にて表面処理を行い、それによって内壁表面のメタクリル基に非架橋ポリアクリルアミドを重合させている。
【００１１】
【非特許文献１】本田進、寺部茂、キャピラリー電気泳動、(1995)p258、講談社
【００１２】
特許文献１のコーティングでは、チューブの内壁の荷電した化学基とそれとは逆の電荷を有するポリイオン性ポリマーとの間の非共有化学基の相互作用によりチューブ内壁にポリイオン性ポリマーを保持するものであるが（特許文献１の請求項１）、キャピラリー電気泳動では電気浸透流を利用して試料の分離を行なう必要がある。したがって、当該ポリイオン性ポリマーは、当該ポリマーによって電気泳動液の粘度を上げると共に、電気浸透流を長時間維持維持することを可能とする観点から選択されたものである。
【００１３】
しかしながら、かかるポリマーは粘性が高く、フリーフロー電気泳動素子で使用するのには適さず、また非共有化学基の相互作用によりチューブ内壁にポリイオン性ポリマーを保持するだけであるので、緩衝液を連続的に流しながら行うフリーフロー電気泳動に用いると耐久性がなく十分な効果を発揮できない。
【００１４】
非特許文献１は、強アルカリやアセトニトリル等の腐食性の強い試薬を用い、その表面処理には複数の工程を要するものである。
【００１５】
キャピラリー電気泳動用のキャピラリーチューブはフューズドシリカからなる単なる細管であるため、細管に反応液を満たすには細管の一方の先端に反応液を浸けて陽圧にするか、他方を減圧することで容易に実現できる。しかしながら、フリーフロー電気泳動槽に同方法を適用しようとした場合、複数設けた液の注入口に反応液を導かなければならない。フリーフロー電気泳動に液を注入する場合、複数のポンプを使用することになり、腐食性の強い強アルカリやアセトニトリルは、装置への耐薬品性を考慮した場合、高額なポンプと配管が必要となるか、もしくは表面処理の度にポンプ及び配管のメンテナンス作業が必要となる。
【００１６】
フリーフロー電気泳動素子については、特許文献２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装置が報告されている。該先行技術は、フリーフロー電気泳動装置の分取機構が示されおり、システムとして表面処理液が流れるように構成されている。
【００１７】
【特許文献２】特開２００２−１９５９８２（例えば、段落００３１、００３７、図３参照）
【００１８】
しかしながら、上記特許文献２はシステムとして面処理液が流せる構成を報告しているが、表面処理液は、サンプルカップからチェンバーまでの、サンプルと接触する領域の表面に膜を張ることによって、コンタミネーションを防止することを目的とするものである。特許文献２は、フリーフロー電気泳動素子における電気浸透流の問題点、影響等に関し何ら議論も示唆もするものではない。また、安定な分離を継続して実現するためには表面状態を保持できるフリーフロー電気泳動槽の保存方法が必要であるが、その点についても具体的記載はない。
【００１９】
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子において、電気泳動槽内に電気浸透流が生じた場合、液全体が電気浸透流の方向に流れてしまうために大きく分離能が低下する。しかしながら、電気泳動槽を構成する平板にガラス等の表面に電荷を有する材質を用いる場合には、電気浸透流の発生は避けられず、電気泳動槽の間隔が狭い場合、特にその影響は大きくなる。大型のフリーフロー電気泳動槽では、用いる液にヒドロキシプロピルメチルセルロースなどの非イオン性水溶性高分子を加えて液の粘性をあげることで電気浸透流を抑えている。大型のフリーフロー電気泳動槽は電気泳動槽の間隔が０．４ｍｍ程度であるため、電気泳動槽内の内壁をコーティングしなくとも、用いる液の粘性をあげることで電気浸透流を軽減することが可能である。しかしながら、マイクロファブリケーション技術で作成したフリーフロー電気泳動素子のように電気泳動槽の間隔が狭い場合については、電気浸透流が電気泳動槽全体の流れとなるため、液の粘性をあげても電気浸透流を抑制する効果は小さく、ほとんどの試料が電気浸透流で流され分離できない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
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、その目的は、電気浸透流を抑制し分離能の高い安定な分離を実現することが可能なフリーフロー電気泳動素子とその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の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、電気泳動槽がその内壁に負の電荷を与える化学基を有し、該電気泳動槽内壁がカチオン性の表面化学基を有する有機化合物によってコーティングされており、該電気泳動槽内壁の負の電荷の化学基と該有機化合物のカチオン性の表面化学基とが化学結合によって結合されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るフリーフロー電気泳動素子で、電気泳動槽の内壁をカチオン性の表面化学基を有する有機化合物でコーティングすることにより、電気浸透流が抑制されて分離能の高くかつ安定したフリーフロー電気泳動が実現できる。また、コーティングは化学結合によって強く結合しているため、耐久性も高い。カチオン性の表面化学基を有する有機化合物は、イオン性ポリマーとは異なり、粘性を大きく上昇させることなく、フリーフロー電気泳動槽の内壁をカチオン性の表面化学基を有する有機化合物によって均一かつ迅速にコーティングすることを可能とする。
【００２３】
本発明に係るフリーフロー電気泳動素子の製造方法は、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子において、電気泳動槽の内壁を、カチオンの表面化学基を有する有機化合物の化学結合によりコーティングすることを特徴とする。
コーティングするフリーフロー電気泳動素子には、既にコーティングしてあったが使用によってコーティング量が低減しコーティングを再生べきフリーフロー電気泳動素子も含まれる。したがって、上記フリーフロー電気泳動素子の製造方法には、フリーフロー電気泳動素子の再生方法も含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
製造したフリーフロー電気泳動素子は、乾燥した状態で保存することが好ましい。このようにすることによって、フリーフロー電気泳動に適した安定した表面状態が保持できる。フリーフロー電気泳動素子は、デシケータ中に入れることによって乾燥状態に保持できる。
【００２５】
再生する場合には、所定の使用を終了後に再生を行うか、あるいは使用中であっても、コーティング効果が低減したか否かの目安は各分取口の流出流量が均等か否かで判断できる。コーティング効果が低減した場合には再生をすることができる。
【００２６】
以下に、本発明を詳細に説明する。
（１）フリーフロー電気泳動素子
本発明で対象とするフリーフロー電気泳動素子は一般的な構成のフリーフロー電気泳動素子であり、特にマイクロファブリケーション技術によって作製されたフリーフロー電気泳動素子に適合するが、特定の形式のフリーフロー電気泳動素子に限定されない。
図１は、この発明に係るフリーフロー電気泳動素子の一実施態様の上面図を示し、図２は図１の線ＩＩ−ＩＩの断面図である。
【００２７】
フリーフロー電気泳動素子１は、マイクロファブリケーション技術によって作製されたもので、電気泳動槽構成基板２と注入口構成基板３との組み合わせで構成される。電気泳動槽構成基板２には、電気泳動槽４を形成する幅広の溝と、該電気泳動槽４の両側に電極室５ａ，５ｂを形成する細長い溝とが形成されている。電極室５ａ，５ｂは電気泳動槽４よりも深くなっている。注入口構成基板２の上流側端部には、複数の緩衝液注入口６ａ〜６ｇと、緩衝液注入口の下流の複数の試料注入口７ａ〜７ｃと、下流側端部の複数の流出口８ａ〜８ｕとが形成され、図示するように、電気泳動槽４または電極室５に連通している。電極室５ａ，５ｂには電極９ａ，９ｂがをそれぞれ配置されている。
【００２８】
電気泳動槽構成基板２及び注入口構成基板３の素材はホウケイ酸ガラス、電極９は白金からなる。電気泳動槽４は、電気泳動槽構成基板２と注入口構成基板３とを組み合わせた際の間隔を、例えば、１５０μｍ以下とすることができる。電気泳動槽の間隔を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、電気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利点がある。なお、電気泳動槽４と電極室５は公知のウェットエッチング法にて加工され、緩衝液注入口６と試料注入口７と流出口９は超音波加工によって加工される。電気泳動槽構成基板２及び注入口構成基板３の接合は、図示しないアモルファスシリコン薄膜を介して陽極接合法によって接合する。なお、電極にて電気分解によりガスが発生するが、電極室９を通って排出されるためガス発生に伴う電気泳動槽への影響はでないようになっている。
【００２９】
（２）カチオン性の表面化学基を有する有機化合物
該有機化合物のカチオン性表面化学基は、電気泳動槽内璧の負の電荷の化学基にイオン結合等の化学結合によって結合する。カチオン性の表面化学基を有する有機化合物としては、ＮＨ２−Ｙ−Ｓｉ（ＯＲ）ｎ  （ＣＨ２）３−ｎ（−ＯＲはアルコキシ基、Ｙは有機残基、ｎは２または３）で表わされるアミノ基を有するシランカップリング剤が好ましく用いられる。アルコキシ基（−ＯＲ）は加水分解してシラノール基となり、電解質槽の無機内壁表面に結合する。アミノ基を有するシランカップリング剤としては、γアミノプロピルトリエトキシイシラン、γアミノプロピルトリメトキシシラン、N-2（アミノエチル）3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2（アミノエチル）3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-2（アミノエチル）3-アミノプロピルトリエトキシシランなどを用いることができる。
【００３０】
（３）電気泳動槽
本発明で用いることができる電気泳動槽としては、その内壁が負に荷電した電荷を与える化学基を有するのであれば、いずれの電気泳動槽を用いることができる。典型例としては、ホウケイ酸ガラスから形成された電気泳動槽を好適に用いることができる。ホウケイ酸ガラスは機械的強度、耐薬品性に優れるため、電気泳動槽を構成する材料としてよく用いられているが、内壁表面にシラノール基が多数存在するので強い電気浸透流が生ずる可能性が高く、本発明によって電気浸透流を防止し機械的強度、耐薬品性に優れたフリーフロー電気泳動装置が得られる。
【００３１】
（４）コーティング
電気浸透流を有効に抑えることができるのであれば、電気泳動槽内壁の全ての負の電荷の化学基に対して該有機化合物のカチオン性表面化学基を化学結合させる必要はない。
【００３２】
なお、電気泳動槽の内壁にコーティングされた有機化合物層は、フリーフロー電気泳動を行なうに従って、徐々に該有機化合物が解離し流出し、電気浸透流の観点から使用限界点に近づく。使用限界点に近づいた場合には、電気泳動槽を洗浄し、再度電気泳動槽の内壁を当該有機化合物でコーティングしてフリーフロー電気泳動素子を再生する。
【００３３】
図２は、本発明に係るフリーフロー電気泳動素子の製造・再生システムを示す。
図２に示すように、本システムは、フリーフロー電気泳動素子（ＦＦＥ）の電極に電圧を印加する電源１１、支持液収容部１２−１、アルカリ洗浄液貯臓器１２−２、酸洗浄液収容部１２−３、純水収容部１２−４、表面コーティング液収容部１２−５、マーカー液収容部１２−６、フリーフロー電気泳動素子ＦＦＥとこれらの収容部１２−１乃至１２−５との間に介在する供給路及び二方バルブ１３−１〜１３−６、三方バルブ１４−１〜１４−６と、サンプラー１５、サンプル収容容器１５−１、サンプル洗浄槽１５−２、サンプルカップ１５−３、ペリスターポンプ１６−１〜１６−４とシステム全体の切替え制御部１７とからなる。図中、２０及び２１は、それぞれフリーフロー電気泳動素子ＦＦＥの支持液流入口と試料注入口とであり、２２は流出口（図示せず）に連結されたノズル群を示す。ノズル２２は中空状とし、吸引ポンプ）図示せず）に連結することができる。
【００３４】
本システムにおいては、制御部１７によって、バルブ及びペリスタポンプを切替えて、フリーフロー素子に対して、「洗浄」、「電気泳動槽内壁のコーティング」、「乾燥」、「支持液・試料送液」、「試料分離・分取」、「洗浄」の工程を順次行なうようになっている。なお、電気泳動槽内壁のコーティング後の乾燥工程は、図示していないオーブン中で乾燥する。
【００３５】
以下に、本発明の好ましい実施態様について説明する。それらを任意に組み合わせたものも、特に矛盾がない限り、本発明の好ましい実施態様である。
（１）カチオン性の表面化学基を有する有機化合物がアミノ基を有するシランカップリング剤である。
アミノ基を有するシランカップリング剤はエチルアルコールに溶解でき、その溶液は非常に粘度が低く表面張力も小さいため、間隔の狭い電気泳動槽に流すことも容易であり、フリーフロー電気泳動素子にかかる負荷も少ない。表面処理の方法も、洗浄後に処理液を流して乾燥させるのみの工程であり、難易な重合の工程は含まれず、腐食性の強い溶剤を使う必要もない。このため、表面処理時にかかるフリーフロー電気泳動素子への負荷が軽減でき、且つ表面処理を行う際に特別な装置やメンテナンスを必要とせず、電気浸透流の抑制が可能となる。
【００３６】
（２）電気泳動槽を構成する素材がホウケイ酸ガラスからなる。
ホウケイ酸ガラスの電気浸透流の移動度は、他の素材に比べ非常に大きい。本発明の表面コーティングを施すことで、ガラス表面のシラノール基とカチオン性の表面化学基とのバランスがつり合い、電気浸透流が抑制され、分離能の高いフリーフロー電気泳動表面が得られる。
【００３７】
（３）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。
電気泳動槽の間隔を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、電気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ことなどの利点がある。しかしながら電気泳動槽の間隔が狭い場合、電気浸透流が電気泳動槽全体の流れとなるため、ほとんどの試料が電気浸透流で流され分離できない。本発明の表面コーティングを施すことで、電気浸透流が抑制され分離能の高い安定した分離を実現可能なフリーフロー電気泳動素子が提供できる。
【実施例】
【００３８】
図１に示すフリーフロー電気泳動素子１を用いてフリーフロー電気泳動法を行なった例を以下に示す。  まず、本発明のフリーフロー電気泳動槽内壁のコーティング方法について説明する。コーティングは、以下の工程（１）〜（６）の順番で行なう。
（１）フリーフロー電気泳動素子１の緩衝液注入口４から、0.1mol/lの水酸化ナトリウムを含んだ50v/v%エチルアルコール水溶液を各注入口に対して150μl/minの流速で10分間流してアルカリ洗浄を行う。
（２）純水を同条件で5分間流す。
（３）0.1mol/lの塩酸を含んだ50v/v%エチルアルコール水溶液を同条件で10分間流す。
（４）純水を同条件で5分間流す。
（５）1v/v%のγアミノプロピルトリエトキシシランを含んだ70v/v%エチルアルコール水溶液を同条件で１０分間流す。
（６）第六に、フリーフロー電気泳動素子１を120℃のオーブンで30分間乾燥させる。この工程により、γアミノプロピルトリエトキシシランにて電気泳動槽内壁をコーティングした。
【００３９】
次に、γアミノプロピルトリエトキシシランにて電気泳動槽内壁をコーティングしたフリーフロー電気泳動素子１を用いた分離例を説明する。
電気泳動槽８に流す緩衝液として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９ａを電圧印加電源の陰極に、電極９ｂを電圧印加電源の陽極に接続した。緩衝液は、緩衝液注入口６ａ〜６ｇからポンプで流した。試料は試料注入口７ａからポンプで注入した。フリーフロー電気泳動は、緩衝液と試料を注入しながら電極９ａ，９ｂに電圧を印加して行った。分取液は流出口８ａ〜８ｕからの流出液を回収して得た。５ｋＶの電圧を印加しフリーフロー電気泳動を行うと、試料中のブロモフェノールブルーは陽極よりの流出口６ｓに、キシレンシアノールＦＦは流出口６ｎに分離して流出した。分離の状態は、３０分間継続して緩衝液と試料溶液を流し続けても変化はなく、安定していた。
【００４０】
（比較例）上述の表面コーティングをしないフリーフロー電気泳動素子を用いて同一の条件でフリーフロー電気泳動を行った。その結果、電気浸透流の影響でキシレンシアノールＦＦとブロモフェノールブルーは全く分離せず陰極に向かって泳動し、共に陰極側の流出口６ａに流出した。
【００４１】
次に、フリーフロー電気泳動素子１の保存方法について説明する。フリーフロー電気泳動素子１は、分離実験終了後、上述のコーティングを再び行い、乾燥させて保存する。表面のコーティングは済んでいるため、次に実験する際そのまま使うことが可能であり、また、乾燥して保存することで安定した表面状態を保持することができる。
【００４２】
次に、この発明の実施例の作用及び効果を説明する。
フリーフロー電気泳動素子１は、上述したようにγアミノプロピルトリエトキシシランにて電気泳動槽の内壁がコーティングされている。γアミノプロピルトリエトキシシランはシランカップリング剤であり、フリーフロー電気泳動素子を構成するホウケイ酸ガラス表面のシラノール基と脱水縮合反応して、表面にアミノ基を出した状態で強固な化学結合の皮膜を形成する。このコーティングにより、ホウケイ酸ガラス表面のシラノール基の負電荷が覆われ、電気浸透流が抑制されて分離能の高いフリーフロー電気泳動が実現できる。また、コーティングは化学結合によって強く結合しているため、耐久性も高い。また、表面処理に用いたγアミノプロピルトリエトキシシランのエタノール水溶液は、非常に粘度が低く表面張力も小さいため、間隔の狭い電気泳動槽に流すことも容易であり、電気泳動素子にかかる負荷も少ない。表面処理の方法も、洗浄後に処理液を流して乾燥させるのみの工程であり、難易な重合の工程は含まれず、腐食性の強い溶剤を使う必要もない。
【００４３】
上述したようにγアミノプロピルトリエトキシシランのコーティングは表面にアミノ基を出した被膜となる。アミノ基はカチオン性の基であるため、キャピラリー電気泳動に用いるキャピラリー内壁に本発明のコーティングを施した場合、電気浸透流が陰極側から陽極側に流れるコーティングとなる。しかしながら、フリーフロー電気泳動の電気泳動槽に本実施例のコーティングを施した場合、キャピラリー電気泳動の場合とは異なり、ガラス表面のシラノール基とγアミノプロピルトリエトキシシランのアミノ基とのバランスがつり合い、電気浸透流が抑制され、分離能の高いフリーフロー電気泳動表面が得られる。
【００４４】
本発明は、以下の効果を有する。
（１）請求項１に記載する本発明に係るフリーフロー電気泳動素子では、電気泳動槽の内壁をカチオン性の表面化学基を有する有機化合物でコーティングすることにより、電気浸透流が抑制されて分離能の高くかつ安定したフリーフロー電気泳動が実現できる。また、コーティングは化学結合によって強く結合しているため、耐久性も高い。
【００４５】
（２）請求項２に記載する本発明のフリーフロー電気泳動素子においては、カチオン性の表面化学基を有する有機化合物がアミノ基を有するシランカップリング剤であるので、エチルアルコールに溶解でき、その溶液は非常に粘度が低く表面張力も小さいため、間隔の狭い電気泳動槽に流すことも容易であり、フリーフロー電気泳動素子にかかる負荷も少ない。表面処理の方法も、洗浄後に処理液を流して乾燥させるのみの工程であり、難易な重合の工程は含まれず、腐食性の強い溶剤を使う必要もない。このため、表面処理時にかかるフリーフロー電気泳動素子への負荷が軽減でき、且つ表面処理を行う際に特別な装置やメンテナンスを必要とせず、電気浸透流の抑制が可能となる。
【００４６】
（３）請求項３に記載する本発明のフリーフロー電気泳動素子においては、電気泳動槽を構成する素材がホウケイ酸ガラスからなるので、電気浸透流の移動度は、他の素材に比べ非常に大きい。本発明の表面コーティングを施すことで、ガラス表面のシラノール基とカチオン性の表面化学基とのバランスがつり合い、電気浸透流が抑制され、分離能の高いフリーフロー電気泳動表面が得られる。
【００４７】
（４）請求項４に記載する本発明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ることや、電気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ことなどの利点がある。
【００４８】
（５）請求項５に記載する本発明のフリーフロー電気泳動素子の製造方法においては、従来のフリーフロー電気泳動素子に本発明の方法を適用することによって、上記コーティングを備えた本発明のフリーフロー電気泳動素子を簡単に製造することができ、また再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係るフリーフロー電気泳動素子の上面図である。
【図２】図１の線II-IIの断面図である。
【図３】本発明に係るフリーフロー電気泳動素子を製造あるいは再生するシステムを模式的に示す。
【符号の説明】
【００５０】
１・・・フリーフロー電気泳動素子、２・・・電気泳動槽構成基板、３・・・注入口構成基板、４・・・電気泳動槽、５ａ，５ｂ・・・電極室、６ａ〜６ｇ・・・緩衝液注入口、７ａ〜７ｃ・・・試料注入口、８ａ〜８ｕ・・・流出口、９ａ，９ｂ・・・電極、１１・・・電源、１２−１・・・支持液収容部、１２−２・・・アルカリ洗浄液貯臓器、１２−３・・・酸洗浄液収容部、１２−４・・・純水収容部、１２−５・・・表面コーティング液収容部、１２−６・・・マーカー液収容部、ＦＦＥ・・・フリーフロー電気泳動素子、１３−１〜１３−６・・・二方バルブ、１４−１〜14-６・・・三方バルブ、１５・・・サンプラー、１５−１・・・サンプル収容容器、１５−２・・・サンプル洗浄槽、１５−３・・・サンプルカップ、１６−１〜１６−４・・・ペリスターポンプ、１７・・・制御部、２０・・・支持液流入口、２１・・・試料注入口、２２・・・流出口
【図１】
2005181138.tif 000003
【図２】
2005181138.tif 000004
【図３】
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