(57)【要約】試料中の特定成分を高濃度で回収するとともに溶媒置換も行う。分離装置１００は、マイクロチップ上に設けられ、特定成分が流れる流路１１２を含む。流路１１２は、試料導入流路３００と、試料導入流路３００から分岐して形成された廬液排出流路３０２と試料回収部３０８とに分岐して形成され、廬液排出流路３０２の試料導入流路３００からの入り口に特定成分の通過を阻止するフィルター３０４が設けられ、試料回収部３０８の試料導入流路３００からの入り口に液体試料の進入を阻止するとともに一定以上の外力の付与により液体試料を通過させる堰き止め領域（疎水領域）３０６が設けられる。
2004050220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられ、特定成分を含む液体試料が流れる流路と、
前記流路に設けられた試料導入部と、を含み、
前記流路は、第一の流路と第二の流路とに分岐して形成され、前記第一の流路の前記試料導入部からの入り口に前記特定成分の通過を阻止するフィルターが設けられ、前記第二の流路の前記試料導入部からの入り口に前記液体試料の進入を阻止するとともに一定以上の外力の付与により前記液体試料を通過させる堰き止め領域が設けられたことを特徴とするマイクロチップ。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載のマイクロチップにおいて、
前記堰き止め領域は、疎液領域であることを特徴とするマイクロチップ。
【請求項３】
請求の範囲第１項または第２項に記載のマイクロチップにおいて、
前記第一の流路において、前記フィルターを通過した前記液体試料は毛細管現象により移動することを特徴とするマイクロチップ。
【請求項４】
請求の範囲第１項乃至第３項いずれかに記載のマイクロチップにおいて、
前記第一の流路において、前記フィルターの下流に設けられ、当該第一の流路への液体の流入を停止する流入停止部をさらに含むことを特徴とするマイクロチップ。
【請求項５】
請求の範囲第４項に記載のマイクロチップにおいて、
前記流入停止部は、前記第一の流路に所定量の液体が流入したときに当該第一の流路への液体の流入を停止することを特徴とするマイクロチップ。
【請求項６】
請求の範囲第４項または第５項に記載のマイクロチップにおいて、
前記流路を流れる前記液体試料に外力を付与する外力付与手段をさらに含み、
前記外力付与手段は、前記第一の流路への液体の流入が前記流入停止部により停止されたときに、前記液体試料が前記疎水領域を越えて前記第二の流路に流れ込むように前記液体試料に外力を付与することを特徴とするマイクロチップ。
【請求項７】
請求の範囲第１項乃至第６項いずれかに記載のマイクロチップにおいて、
前記フィルターは、複数の柱状体により構成されたことを特徴とするマイクロチップ。
【請求項８】
請求の範囲第１項乃至第６項いずれかに記載のマイクロチップにおいて、
前記フィルターは、アルミニウム酸化物、多孔質膜、または高分子ゲル膜により構成されたことを特徴とするマイクロチップ。
【請求項９】
基板上に設けられ、特定成分を含む液体試料が流れる流路と、
前記流路の側壁に沿って設けられた複数の排流路と、
を含み、前記排流路は、前記特定成分の通過を阻止するように構成されたことを特徴とするマイクロチップ。
【請求項１０】
基板上に設けられ、特定成分を含む液体試料が流れる流路と、
前記流路の流れを遮るように設けられ、前記特定成分の通過を阻止するフィルターと、を含み、
前記流路において、前記フィルターの一方側に分岐して設けられた試料導入部および試料回収部と、他方側に設けられた溶媒導入部とを含むことを特徴とするマイクロチップ。
【請求項１１】
請求の範囲第１０項に記載のマイクロチップにおいて、
前記フィルターの他方側において、前記溶媒導入部とは異なる位置に設けられ、前記フィルターを通過した前記液体試料が排出される排出部をさらに含むことを特徴とするマイクロチップ。
【請求項１２】
請求の範囲第１１項に記載のマイクロチップにおいて、
前記排出部において、前記フィルターを通過した前記液体試料は毛細管現象により移動することを特徴とするマイクロチップ。
【請求項１３】
請求の範囲第１０項乃至第１２項いずれかに記載のマイクロチップにおいて、
前記溶媒導入部には、前記フィルターの方向からの液体の進入を阻止するとともに、前記フィルターの方向への液体の排出が容易となるように形成された堰き止め領域が設けられたことを特徴とするマイクロチップ。
【請求項１４】
請求の範囲第１０項乃至第１３項いずれかに記載のマイクロチップにおいて、
前記試料導入部には、前記フィルターの方向からの液体の進入を阻止するとともに、前記フィルターの方向への液体の排出が容易となるように形成された堰き止め領域が設けられたことを特徴とするマイクロチップ。
【請求項１５】
請求の範囲第１３項または第１４項に記載のマイクロチップにおいて、
前記堰き止め領域は、疎液領域であることを特徴とするマイクロチップ。
【請求項１６】
基板上に設けられ、特定成分を含む液体試料が流れる第一の流路と、前記第一の流路に並行して形成された第二の流路と、を含む流路と、
前記第一の流路と第二の流路の間に介在し、前記特定成分の通過を阻止するフィルターと、を含み、
前記第一の流路には、流れ方向の上方に、前記液体試料を導入する試料導入部が設けられ、前記第二の流路には、前記第一の流路の流れ方向の下方に対応する位置に置換溶媒導入部が設けられたことを特徴とするマイクロチップ。
【請求項１７】
請求の範囲第１６項に記載のマイクロチップにおいて、
前記第一の流路および前記第二の流路に異なる方向に外力を付与する外力付与手段をさらに含むことを特徴とするマイクロチップ。
【請求項１８】
請求の範囲第１７項に記載のマイクロチップにおいて、
前記外力付与手段は、前記第一の流路には、前記第二の流路よりも大きい外力を付与することを特徴とするマイクロチップ。
【請求項１９】
基板上に設けられ、特定成分を含む液体試料が流れる流路と、
前記流路中に設けられた電極と、を含み、
前記電極は、前記特定成分とは異なる極性に帯電されることを特徴とするマイクロチップ。
【請求項２０】
請求の範囲第１項乃至第８項いずれかに記載のマイクロチップを用いて液体試料中に含まれる特定成分を濃縮する方法であって、
前記液体試料が前記堰き止め領域を通過しない程度の外力を付与して前記特定成分および溶媒を含む前記液体試料を前記試料導入部に導入する工程と、
前記液体試料を前記試料導入部に導入する工程と同程度の外力を付与して前記溶媒または当該溶媒と異なる他の溶媒を前記試料導入部に一定時間導入する工程と、
前記第一の流路への液体の流入を停止させる工程と、
を含むことを特徴とする濃縮方法。
【請求項２１】
請求の範囲第２０項に記載の濃縮方法において、
前記第一の流路への液体の流入を停止させる工程において、他の工程における外力よりも高い外力を付与することを特徴とする濃縮方法。
【請求項２２】
請求の範囲第１項乃至第８項いずれかに記載のマイクロチップを用いて特定成分を含む液体試料の溶媒を置換する方法であって、
前記液体試料が前記堰き止め領域を通過しない程度の外力を付与して前記特定成分および第一の溶媒を含む前記液体試料を前記試料導入部に導入する工程と、
前記液体試料を前記試料導入部に導入する工程と同程度の外力を付与して前記第一の溶媒とは異なる第二の溶媒を前記試料導入部に一定時間導入する工程と、
前記第一の流路への液体の流入を停止させる工程と、
を含むことを特徴とする溶媒置換方法。
【請求項２３】
請求の範囲第２２項に記載の溶媒置換方法において、
前記第一の流路への液体の流入を停止させる工程において、他の工程における外力よりも高い外力を付与することを特徴とする溶媒置換方法。
【請求項２４】
請求の範囲第１０項乃至第１５項いずれかに記載のマイクロチップを用いて液体試料中に含まれる特定成分を濃縮する方法であって、
前記特定成分および溶媒を含む前記液体試料を前記試料導入部に導入する工程と、
前記溶媒または当該溶媒と異なる溶媒を前記溶媒導入部から導入して前記特定成分を前記試料回収部から回収する工程と、
を含むことを特徴とする濃縮方法。
【請求項２５】
請求の範囲第２４項に記載の濃縮方法において、
前記液体試料を導入する工程と、前記回収する工程との間に、
前記試料導入部からいずれかの前記溶媒を導入する工程をさらに含むことを特徴とする濃縮方法。
【請求項２６】
請求の範囲第１０項乃至第１５項いずれかに記載のマイクロチップを用いて特定成分を含む液体試料の溶媒を置換する方法であって、
前記特定成分および第一の溶媒を含む前記液体試料を前記試料導入部に導入する工程と、
前記第一の溶媒とは異なる第二の溶媒を前記溶媒導入部から導入して前記特定成分を前記試料回収部から回収する工程と、
を含むことを特徴とする溶媒置換方法。
【請求項２７】
請求の範囲第２６項に記載の溶媒置換方法において、
前記液体試料を導入する工程と、前記回収する工程との間に、
前記試料導入部から前記第二の溶媒を導入する工程をさらに含むことを特徴とする溶媒置換方法。
【請求項２８】
特定成分を含む液体試料が流れる第一の流路、第二の流路、およびこれらの流路の間に介在するフィルターを含む分離装置を用い、前記液体試料の溶媒を置換する方法であって、
前記特定成分および第一の溶媒を含む液体試料を前記第一の流路中で第一の方向に移動させる工程と、
第二の溶媒を前記第二の流路中で前記第一の方向とは異なる方向に移動させる工程と、を同時に行い、
前記第一の流路において、前記液体試料が移動するにつれて、前記第一の溶媒に対する前記第二の溶媒の割合が高くなるようにすることを特徴とする溶媒置換方法。
【請求項２９】
請求の範囲第２８項に記載の溶媒置換方法において、
前記特定成分および第一の溶媒を含む液体試料を前記第一の流路中で第一の方向に移動させる外力を前記第二の溶媒を前記第二の流路中で前記第一の方向とは異なる方向に移動させる外力よりも大きくすることにより、前記第一の流路の下流において、前記特定成分を濃縮させることを特徴とする溶媒置換方法。
【請求項３０】
電極が設けられた流路を用いて特定成分を含む液体試料の溶媒を置換する方法であって、
前記電極を、前記特定成分と逆の極性に帯電させて前記特定成分と第一の溶媒を含む液体試料を前記流路に流す工程と、
前記電極の帯電状態を保ったまま、第二の溶媒を前記流路に流す工程と、
前記電極の帯電を解除し、前記第二の溶媒とともに前記特定成分を回収する工程と、
を含むことを特徴とする溶媒置換方法。
【請求項３１】
請求の範囲第３０項に記載の溶媒置換方法において、
前記回収する工程において、前記電極を前記特定成分と同じ極性に帯電させることを特徴とする溶媒置換方法。
【請求項３２】
生体試料を分子サイズまたは性状に応じて分離するとともに、当該試料に対し、酵素消化処理を行うための前処理を行う前処理手段と、
前記前処理手段に前処理された試料に対し、酵素消化処理を行う手段と、
酵素消化処理された試料を乾燥させる乾燥手段と、
乾燥後の試料を質量分析する質量分析手段と、
を備え、
前記前処理手段は、請求の範囲第１項乃至第１９項いずれかに記載のマイクロチップを含むことを特徴とする質量分析システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、マイクロチップに関し、さらにそのようなマイクロチップを用いて試料中の特定成分の濃縮および溶媒置換を行う方法、ならびに質量分析システムに関するものである。
【背景技術】  ポストゲノム時代の一翼を担う研究手法としてプロテオミクスが注目を集めている。プロテオミクス研究では最終的に質量分析法等によりタンパク質等の同定を行うが、その前段階において、質量分析等を可能にするための試料分離および前処理が行われる。こうした試料分離の手法として、従来、２次元電気泳動が広く利用されてきた。２次元電気泳動は、ペプチド、タンパク質等の両性電解質をその等電点で分離した後、さらに分子量により分離するものである。
しかしながら、この分離方法は、通常、一昼夜を要するほど時間がかかる上、試料の回収率が低く、質量分析等に供する試料が比較的少量しか得られず、この点について改良が望まれていた。
一方、近年では、試料の前処理・反応・分離・検出などの化学操作をマイクロチップ上で行うマイクロ化学分析（μ−ＴＡＳ）が急速に発展しつつある。マイクロチップを利用する分離・分析手法によれば、使用する試料が微量で済み、環境負荷も小さく高感度な分析が可能となる。分離に要する時間を大幅に短縮することも可能となる。
特許文献１には、基板上に溝やリザーバを設けた構成のマイクロチップによりキャピラリ電気泳動を実現する装置が記載されている。
特許文献１  特開２００２−２０７０３１号公報
【発明の開示】
ところが、マイクロチップにより分離した成分を、その後の質量分析等に供する試料として調製するためには、さらに、種々の化学処理、溶媒置換、脱塩等を行うことが必要となる。こうした操作をマイクロチップ上で行う技術は、現在、見いだされていない。
とくに、質量分析等を行う際にバッファー中の塩類等が試料中に含まれていると正確なデータを得ることができないという問題がある。また、質量分析時には、試料を質量分析用の基質と混合して測定を行うが、試料の基質との混合割合が低いと、出力値が小さくなり、満足な検出結果を行うのが困難であった。
こうした事情に鑑み、本発明は、試料中の特定成分を濃縮して高濃度で回収する技術を提供することを目的とする。本発明の目的は、試料中の特定成分を濃縮した状態で溶媒を置換する技術を提供することにある。本発明のまた別の目的は、試料中の特定成分を濃縮した状態で試料に含まれる塩類等の不要成分を除去する技術を提供することにある。本発明の目的は、これらの処理をマイクロチップ上で行う技術を提供することにある。
本発明によれば、基板上に設けられ、特定成分を含む液体試料が流れる流路と、流路に設けられた試料導入部と、を含み、流路は、第一の流路と第二の流路とに分岐して形成され、第一の流路の試料導入部からの入り口に特定成分の通過を阻止するフィルターが設けられ、第二の流路の試料導入部からの入り口に液体試料の進入を阻止するとともに一定以上の外力の付与により液体試料を通過させる堰き止め領域が設けられたことを特徴とするマイクロチップが提供される。
ここで、フィルターは、特定成分が通過できない程度の大きさの複数の細孔を有する。フィルターはたとえば数十ｎｍ〜数百ｎｍ程度の間隔で配置された複数の柱状体とすることができる。また、フィルターは、細孔の大きさが数ｎｍ程度のアルミニウム酸化物、ケイ酸ナトリウム水溶液（水ガラス）やコロイド粒子を焼結して得られる多孔質膜、高分子ゾルをゲル化して得られる高分子ゲル膜により構成することもできる。また、フィルターは、成分の大きさだけでなく、成分の電荷によって通過を阻止するように構成することもできる。
このような構成により、フィルター表面で特定成分を濃縮し、第二の流路から取り出すことができる。また、第二の流路から特定成分を取り出す際に、最初の試料中に含まれていた溶媒とは異なる溶媒を用いることにより、溶媒の置換を行うこともできる。
本発明のマイクロチップにおいて、堰き止め領域は、疎液領域とすることができる。ここで、疎液領域とは、試料中に含まれる液体との親和性の低い領域のことをいう。試料中に含まれる液体が親水性の溶媒の場合、堰き止め領域を疎水性領域とすることができる。また、マイクロチップ上に被覆部を設けた場合、被覆部の該当する位置を疎液領域とすることによっても同様の効果が得られる。なお、疎液領域の溶液に対する疎液の度合いは、疎液領域を構成する材料の種類や、疎液領域における疎液部分の形状等によって制御することができる。
本発明のマイクロチップにおいて、第一の流路において、フィルターを通過した液体試料は毛細管現象により移動することができる。これにより、流路に導入された液体を第一の流路に自動的に流すことができる。
本発明のマイクロチップにおいて、第一の流路において、フィルターの下流に設けられ、当該第一の流路への液体の流入を停止する流入停止部をさらに含むことができる。ここで、流入停止部は、第一の流路の端部に接続されたシリコーンチューブを閉塞する弁により実現することもでき、また第一の流路の端部に所定容量の液体を収容可能なリザーバを形成することによっても実現できる。
本発明のマイクロチップにおいて、流入停止部は、第一の流路に所定量の液体が流入したときに当該第一の流路への液体の流入を停止することができる。
本発明のマイクロチップにおいて、流路を流れる液体試料に外力を付与する外力付与手段をさらに含むことができ、外力付与手段は、第一の流路への液体の流入が流入停止部により停止されたときに、液体試料が疎水領域を越えて第二の流路に流れ込むように試料に外力を付与することができる。ここで、外力付与手段は圧力印加手段とすることができる。第二の流路の端部には目的成分回収部を設けておくことができる。
上述したいずれかのマイクロチップを用いて液体試料中に含まれる特定成分を濃縮する方法であって、液体試料が堰き止め領域を通過しない程度の外力を付与して特定成分および溶媒を含む液体試料を試料導入部に導入する工程と、液体試料を試料導入部に導入する工程と同程度の外力を付与して溶媒または当該溶媒と異なる他の溶媒を試料導入部に一定時間導入する工程と、第一の流路への液体の流れを停止させる工程と、を含むことを特徴とする濃縮方法が提供される。
本発明の濃縮方法において、第一の流路への液体の流れを停止させる工程において、他の工程における外力よりも高い外力を付与することができる。
上述したいずれかのマイクロチップを用いて特定成分を含む液体試料の溶媒を置換する方法であって、液体試料が堰き止め領域を通過しない程度の外力を付与して特定成分および第一の溶媒を含む液体試料を試料導入部に導入する工程と、液体試料を試料導入部に導入する工程と同程度の外力を付与して第一の溶媒とは異なる第二の溶媒を試料導入部に一定時間導入する工程と、第一の流路への液体の流入を停止させる工程と、を含むことを特徴とする溶媒置換方法が提供される。
このように、第一の溶媒に含まれた特定成分をフィルターにより濾過した後、第二の溶媒で特定成分を洗浄することができるので、第一の溶媒や塩類等のサイズの小さい分子を除去することができる。また、フィルター上で特定成分が濃縮されるので、高濃度の試料を回収することができる。
本発明の濃縮方法において、第一の流路への液体の流入を停止させる工程において、他の工程における外力よりも高い外力を付与することができる。
本発明によれば、基板上に設けられ、特定成分を含む液体試料が流れる流路と、流路の側壁に沿って設けられた複数の排流路と、を含み、排流路は、特定成分の通過を阻止するように構成されたことを特徴とするマイクロチップが提供される。排流路は、溶媒や塩類などの低分子のみが通過可能に構成されたキャピラリとすることができる。また、流路との接続部分にフィルターが設けられた流路とすることもできる。このような構成により、試料が流路を進行するに従って、試料中の特定成分を濃縮していくことができる。また、このようなマイクロチップを用いて液体試料中に含まれる特定成分を濃縮する方法が提供される。
本発明によれば、板上に設けられ、特定成分を含む液体試料が流れる流路と、流路の流れを遮るように設けられ、特定成分の通過を阻止するフィルターと、を含み、流路において、フィルターの一方側に設けられた試料導入部および試料回収部と、他方側に設けられた溶媒導入部とを含むことを特徴とするマイクロチップが提供される。
ここで、フィルターは、特定成分が通過できない程度の大きさの複数の細孔を有する。フィルターはたとえば数十ｎｍ〜数百ｎｍ程度の間隔で配置された複数の柱状体とすることができる。また、フィルターは、細孔の大きさが数ｎｍ程度のアルミニウム酸化物、ケイ酸ナトリウム水溶液（水ガラス）やコロイド粒子を焼結して得られる多孔質膜、高分子ゾルをゲル化して得られる高分子ゲル膜により構成することもできる。また、フィルターは、成分の大きさだけでなく、成分の電荷によって通過を阻止するように構成することもできる。
このような構成により、フィルター表面で特定成分を濃縮し、流路の他方側から溶媒を導入することにより、高濃度の試料を取り出すことができる。また、流路の他方側からから溶媒を導入する際に、最初の試料中に含まれていた溶媒とは異なる溶媒を用いることにより、溶媒の置換を行うこともできる。
本発明のマイクロチップにおいて、フィルターの他方側において、溶媒導入部とは異なる位置に設けられ、フィルターを通過した液体試料が排出される排出部をさらに含むことができる。
本発明のマイクロチップにおいて、排出部において、フィルターを通過した液体試料は毛細管現象により移動することができる。
本発明のマイクロチップにおいて、溶媒導入部には、フィルターの方向からの液体の進入を阻止するとともに、フィルターの方向への液体の排出が容易となるように形成された堰き止め領域を設けることができる。
本発明のマイクロチップにおいて、試料導入部には、フィルターの方向からの液体の進入を阻止するとともに、フィルターの方向への液体の排出が容易となるように形成された堰き止め領域を設けることができる。
本発明のマイクロチップにおいて、堰き止め領域は、疎液領域とすることができる。ここで、疎液領域とは、試料中に含まれる液体との親和性の低い領域のことをいう。試料中に含まれる液体が親水性の溶媒の場合、堰き止め領域を疎水性領域とすることができる。また、マイクロチップ上に被覆部を設けた場合、被覆部の該当する位置を疎液領域とすることによっても同様の効果が得られる。
本発明によれば、以上のいずれかのマイクロチップを用いて液体試料中に含まれる特定成分を濃縮する方法であって、特定成分および溶媒を含む液体試料を試料導入部に導入する工程と、溶媒または当該溶媒と異なる溶媒を溶媒導入部から導入して特定成分を試料回収部から回収する工程と、を含むことを特徴とする濃縮方法が提供される。
本発明の溶媒置換方法において、液体試料を導入する工程と、回収する工程との間に、試料導入部からいずれかの溶媒を導入する工程をさらに含むことができる。これにより、フィルター上で濃縮された特定成分を溶媒で洗浄することができる。
本発明のマイクロチップを用いて特定成分を含む液体試料の溶媒を置換する方法であって、特定成分および第一の溶媒を含む液体試料を試料導入部に導入する工程と、第一の溶媒とは異なる第二の溶媒を溶媒導入部から導入して特定成分を試料回収部から回収する工程と、を含むことを特徴とする溶媒置換方法が提供される。
本発明の溶媒置換方法において、液体試料を導入する工程と、回収する工程との間に、試料導入部から第二の溶媒を導入する工程をさらに含むことができる。これにより、フィルター上で濃縮された特定成分を溶媒で洗浄することができる。
本発明によれば、基板上に設けられ、特定成分を含む液体試料が流れる第一の流路と、第一の流路に並行して形成された第二の流路と、を含む流路と、第一の流路と第二の流路の間に介在し、特定成分の通過を阻止するフィルターと、を含み、第一の流路には、流れ方向の上方に、液体試料を導入する試料導入部が設けられ、第二の流路には、第一の流路の流れ方向の下方に対応する位置に置換溶媒導入部が設けられたことを特徴とするマイクロチップが提供される。
ここで、フィルターは、特定成分が通過できない程度の大きさの複数の細孔を有する。フィルターはたとえば数十ｎｍ〜数百ｎｍ程度の間隔で配置された複数の柱状体とすることができる。また、フィルターは、細孔の大きさが数ｎｍ程度のアルミニウム酸化物、ケイ酸ナトリウム水溶液（水ガラス）やコロイド粒子を焼結して得られる多孔質膜、高分子ゾルをゲル化して得られる高分子ゲル膜により構成することもできる。
このように、フィルターを並行して設けられた流路の間に介在するように設けることにより、フィルターの面積を広くとることができ、フィルターの目詰まりを防止することができる。さらに、分離流量を多くすることもできる。また、試料中の特定成分が第一の流路を進行する過程で、特定成分が第二の溶媒により洗浄されるので、特定成分に付着した第一の媒体や塩類等の不純物を除去することができる。さらに、このような構成にすることにより、連続的な処理を行うことができる。
本発明のマイクロチップにおいて、第一の流路および第二の流路に異なる方向に外力を付与する外力付与手段をさらに含むことができる。
本発明のマイクロチップにおいて、外力付与手段は、第一の流路には、第二の流路よりも大きい外力を付与することができる。
これにより、第一の流路を流れる試料中の特定成分が、第一の流路を進行するに従って濃縮されるので、試料の溶媒を置換するとともに濃縮をおこなうことができる。これにより、目的成分を高濃度で得ることができるので、その後の分析等を精度よく行うことがある。
本発明によれば、基板上に設けられ、特定成分を含む液体試料が流れる流路と、流路中に設けられた電極と、を含み、電極は、特定成分とは異なる極性に帯電されることを特徴とするマイクロチップが提供される。
たとえば、特定成分がタンパク質等の場合、タンパク質がマイナスに帯電しているので、電極をプラス帯電させることができる。ここで、電極は、複数の柱状体により構成することができる。これにより、表面積を広くとることができ、多くの成分を収集することができる。また、この場合、複数の電極は、互いに電気的作用を及ぼさない形状とされるのが好ましい。また、複数の電極を設けた場合、それぞれの電極は個別に制御可能に形成することができる。これにより、たとえば、まず全部の電極を特定成分と異なる極性に帯電させて特定成分を収集した後、いずれか一の電極のみそのまま帯電させ、他の電極を中性または特定成分と同じ極性に帯電させることにより、一の電極に特定成分を集結させることができる。これにより、より効率よく特定成分を濃縮することができる。
本発明によれば、特定成分を含む液体試料が流れる第一の流路、第二の流路、およびこれらの流路の間に介在するフィルターを含む分離装置を用い、液体試料の溶媒を置換する方法であって、特定成分および第一の溶媒を含む液体試料を第一の流路中で第一の方向に移動させる工程と、第二の溶媒を第二の流路中で第一の方向とは異なる方向に移動させる工程と、を同時に行い、第一の流路において、液体試料が移動するにつれて、第一の溶媒に対する第二の溶媒の割合が高くなるようにすることを特徴とする溶媒置換方法が提供される。
本発明の溶媒置換方法において、特定成分および第一の溶媒を含む液体試料を第一の流路中で第一の方向に移動させる外力を第二の溶媒を第二の流路中で第一の方向とは異なる方向に移動させる外力よりも大きくすることにより、第一の流路の下流において、特定成分を濃縮させることができる。
本発明によれば、電極が設けられた流路を用いて特定成分を含む液体試料の溶媒を置換する方法であって、電極を、特定成分と逆の極性に帯電させて特定成分と第一の溶媒を含む液体試料を流路に流す工程と、電極の帯電状態を保ったまま、第二の溶媒を流路に流す工程と、電極の帯電を解除し、第二の溶媒とともに特定成分を回収する工程と、を含むことを特徴とする溶媒置換方法が提供される。
本発明の溶媒置換方法において、回収する工程において、電極を特定成分と同じ極性に帯電させることができる。
なお、以上では、特定成分の濃縮および溶媒置換の機能を有するマイクロチップについて説明したが、このマイクロチップには、さらに、たとえば試料の精製、分離、前処理（濃縮および溶媒置換を除く）、および乾燥の機能を持たせることができ、これにより質量分析装置にそのまま用いることもできる。
本発明によれば、生体試料を分子サイズまたは性状に応じて分離する分離手段と、前記分離手段により分離された試料に対し、酵素消化処理を含む前処理を行う前処理手段と、前処理された試料を乾燥させる乾燥手段と、乾燥後の試料を質量分析する質量分析手段と、を備え、前記前処理手段は、上記いずれかに記載のマイクロチップを含むことを特徴とする質量分析システムが提供される。ここで、生体試料は、生体から抽出したものであってもよく、合成したものであってもよい。
本発明によれば、生体試料を分子サイズまたは性状に応じて分離するとともに、当該試料に対し、酵素消化処理を行うための前処理を行う前処理手段と、前処理手段に前処理された試料に対し、酵素消化処理を行う手段と、酵素消化処理された試料を乾燥させる乾燥手段と、乾燥後の試料を質量分析する質量分析手段と、を備え、前処理手段は、上記いずれかに記載のマイクロチップを含むことを特徴とする質量分析システムが提供される。
【図面の簡単な説明】  上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
図１は、本発明の実施の形態における濃縮装置の一部を示す図である。
図２は、本発明の実施の形態における濃縮装置の一部を示す図である。
図３は、本発明の実施の形態における疎水領域の一例を示す図である。
図４は、濃縮装置の他の例を示す図である。
図５は、本発明の実施の形態における溶媒置換装置の構成を示す図である。
図６は、本発明の実施の形態における溶媒置換装置の構成を模式的に示す図である。
図７は、本発明の実施の形態における溶媒置換装置の構成を示す図である。
図８は、図７に示した溶媒置換装置の断面図を示す図である。
図９は、本発明の実施の形態における溶媒置換装置の製造方法を示す工程断面図である。
図１０は、電極の他の例を示す図である。
図１１は、電極の他の例を示す図である。
図１２は、基板に形成されたマイクロチップを示す図である。
図１３は、本発明の実施の形態における濃縮装置の製造方法を説明する工程図である。
図１４は、本発明の実施の形態における濃縮装置の製造方法を説明する工程図である。
図１５は、本発明の実施の形態における濃縮装置の製造方法を説明する工程図である。
図１６は、質量分析装置の構成を示す概略図である。
図１７は、本実施の形態における分離装置または溶媒置換装置を含む質量分析システムのブロック図である。
図１８は、フィルターとして高分子ゲル膜を用いた例を示す図である。
図１９は、フィルターの製造方法を示す工程図である。
図２０は、フィルターの製造方法を示す工程図である。
図２１は、図１９および図２０に示す製造方法により製造されたフィルターを示す図である。
図２２は、本発明に係る溶媒置換装置をマイクロチップとして構成した概略構成図である。
図２３は、ジョイントの構造を示す図である。
図２４は、ジョイントの他の例を示す図である。
図２５は、図２２に示したように構成された溶媒置換装置のフィルターの詳細図である。
図２６は、図１に示した疎水領域の一例を示す上面図である。
図２７は、図１に示した廬液排出流路の一例を示す図である。
図２８は、本発明の実施の形態における濃縮装置の一例を示す図である。
図２９は、電極の他の例を示す図である。
図３０は、実施例のチップの概略構成を示す図である。
図３１は、実施例の柱状体の構成を示す図である。
図３２は、実施例のチップの構成を示す図である。
図３３は、実施例の濃縮置換装置部に水を導入した様子を示す図である。
図３４は、実施例の濃縮部にＤＮＡが堆積している様子を示す図である。
図３５は、実施例の試料回収部にＤＮＡが流れている様子を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】  生体物質の分析に際しては、たとえば、
（ｉ）細胞とその他の成分の分離、濃縮
（ｉｉ）細胞を破壊して得られる成分のうち、固形物（細胞膜の断片、ミトコンドリア、小胞体）と液状分画（細胞質）の分離、濃縮
（ｉｉｉ）液状分画の成分のうち、高分子量成分（ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）、ＲＮＡ（リボ核酸）、タンパク質、糖鎖）と低分子量成分（ステロイド、ブドウ糖等）の分離、濃縮
（ｉｖ）高分子の分解産物と未分解産物の分離
といった前処理が、行われる。
本発明においては、以上のような前処理を行うとともに、次の処理のため等に溶媒の置換処理を行う。
本発明において、濃縮、または溶媒置換対象の試料は、溶媒（キャリア）中に所定成分が溶解または分散した試料とする。
（第一の実施の形態）
図１は、本発明の第一の実施の形態における濃縮装置の一部を示す図である。
図１（ａ）に示すように、濃縮装置１００は、試料導入流路３００と、廬液排出流路３０２と、試料回収部３０８と、試料導入流路３００と廬液排出流路３０２との間に設けられたフィルター３０４と、試料導入流路３００と試料回収部３０８との間に設けられた疎水領域３０６とを有する。
ここで、フィルター３０４には、特定成分の通過を阻止する程度の大きさの細孔が設けられる。フィルター３０４の細孔のサイズは、濃縮目的の特性成分の種類に応じて適宜設定される。フィルター３０４は、アルミニウム酸化物、ケイ酸ナトリウム水溶液（水ガラス）やコロイド粒子を焼結して得られる多孔質膜、高分子ゾルをゲル化して得られる高分子ゲル膜、または多数の柱状体等により構成することができる。これらの製造方法については後述する。
また、疎水領域３０６により、試料回収部３０８への液体の進入が阻害され、試料導入流路３００に導入された溶媒が試料回収部３０８に流れ込むのを防ぐことができる。
疎水領域３０６は、親水性の流路１１２表面に、疎水性処理を施すことにより形成することができる。疎水性処理は、シランカップリング剤やシラザン（ヘキサメチルシラザン等）等のシラン化合物を用いて、スピンコート法、スプレー法、ディップ法、または気相法等により流路１１２表面に疎水性膜を形成する手法を用いることができる。シランカップリング剤としては、たとえばチオール基等の疎水基を有するものを用いることができる。
また、疎水性処理は、スタンプやインクジェットなどの印刷技術を用いて行うこともできる。スタンプによる方法では、ＰＤＭＳ（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）樹脂を用いる。ＰＤＭＳ樹脂はシリコーンオイルを重合して樹脂化するが、樹脂化した後も分子間隙にシリコーンオイルが充填された状態となっている。そのため、ＰＤＭＳ樹脂を流路１１２の表面に接触させると、接触した部分が強い疎水性となり水をはじく。これを利用して、疎水領域３０６に対応する位置に凹部を形成したＰＤＭＳ樹脂のブロックをスタンプとして接触させることにより、疎水領域３０６が形成される。また、インクジェットによる方法では、シリコーンオイルをインクジェットプリントのインクとして用いることにより、疎水領域３０６が形成される。このように疎水性処理が施された領域では、流体が通過できないため、試料の流れが阻害される。
また、疎水領域３０６の疎水性の度合いは、材料の選択により適宜制御することもできるが、疎水領域３０６の疎水性部分の形状によっても制御することができる。図２６は、疎水領域３０６の一例を示す上面図である。疎水領域３０６は、複数の疎水部３０６ａが、略等間隔で規則的に配置されている。疎水領域３０６において、疎水部３０６ａ以外の領域は親水性となっている。このようにしておけば、疎水領域３０６全面を疎水性とするよりも、試料導入流路３００から溶媒を移動しやすくすることができる。また、疎水部３０６ａの間隔を密にするほど疎水性の度合いが高くなる。このように、疎水領域３０６の疎水性部分の形状を適切に設計することにより、疎水領域３０６の堰き止め機能を適宜制御することができる。
本実施の形態における濃縮装置１００は、図１２に示すように、基板１０１に形成されたマイクロチップである。図１２（ａ）は、基板１０１の一部を示す上面図、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
図１２（ａ）に示すように、疎水領域３０６の側方には、呼び水注入口３４４を含む流体スイッチ３４８が設けられている。上述したように、試料導入流路３００と試料回収部３０８との間には疎水領域３０６が設けられているため、試料は試料回収部３０８に流出しない。しかし、呼び水注入口３４４から呼び水を流すと、これが流体スイッチとなり、試料導入流路３００から試料回収部３０８の方向に試料を流すことができる。ここで、呼び水注入口３４４には外部から水が導入されるようになっており、呼び水注入口３４４は、所定の容量に形成される。このように形成された呼び水注入口３４４に一定量の流速で水が導入されると、一定時間の経過後に水が呼び水注入口３４４から疎水領域３０６に流れ出す。呼び水注入口３４４の容量および導入される水の流速を適宜設定しておくことにより、溶媒Ａに含まれた試料がフィルター３０４で濾過され、溶媒Ｂで洗浄された後に疎水領域３０６を越えて試料回収部３０８に流れ出すように設定することができる。また、廬液排出流路３０２は、毛細管現象により液体が移動するように形成される。
さらに、図１２（ｂ）に示すように、基板１０１上には被覆部材３５０が配置される。上述したように、疎水領域３０６は、基板１０１上の流路１１２表面に設けられてもよいが、被覆部材３５０に疎水性処理を施すことによっても同様の効果を得ることができる。この場合、被覆部材３５０を基板１０１上に配置したときに、被覆部材３５０の疎水領域３０６に対応する位置に疎水性処理を施すことができる。
図１に戻り、このように構成された濃縮装置１００に、図１（ｂ）に示すように、成分３１０および溶媒Ａを含む試料を導入する。ここで導入される成分３１０はたとえばタンパク質である。本実施の形態における濃縮装置１００は、後述するように、たとえばＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ測定の前処理に用いることができる。この場合、濃縮装置１００には、アセトニトリル等の溶媒中で分子内ジスルフィド結合を切断する処理や、バッファー中でタンパク質の低分子化処理が行われた試料が導入される。ここで、溶媒Ａは、たとえばアセトニトリル等の有機溶媒、リン酸バッファー等の塩を含む溶液である。
成分３１０を含む溶媒Ａが試料導入流路３００に導入されると、溶媒Ａはフィルター３０４を通過して毛細管現象により廬液排出流路３０２に流出し、成分３１０はフィルター３０４表面に堆積する。このとき、試料はたとえばポンプを用いて圧力を印加することにより試料導入流路３００に導入されるが、溶媒Ａが疎水領域３０６を越えて試料回収部３０８へ進入しない程度の圧力が加えられる。
このようにして試料を流すと、図１（ｃ）に示すように、成分３１０はフィルター３０４表面で濃縮される。
この後、図１（ｄ）に示すように、溶媒Ｂを試料導入流路３００に導入し、成分３１０に付着した溶媒Ａを充分洗い流す。ここで、溶媒Ｂは、たとえば、溶媒Ａがアセトニトリルの場合はバッファー溶液や蒸留水、溶媒Ａがバッファー溶液の場合は蒸留水等とすることができる。これにより、成分３１０に付着した溶媒Ａを除去することができるとともに、試料中に含まれていた塩類等の不純物を除去することもできる。
一定時間洗浄を行った後、図１（ｅ）に示すように、廬液排出流路３０２のフィルター３０４から遠い端部に設けられた流入停止部３１２により廬液排出流路３０２への液体の流入を停止する。流入停止部３１２としては、各種弁を用いることができるが、たとえば廬液排出流路３０２の端部にシリコーンチューブ等を接続しておき、そのシリコーンチューブをたとえば電磁弁等で閉塞することによって実現することができる。また、たとえば図２７に示すように、廬液排出流路３０２の端部に所定の容量のリザーバ３６０を設けておくことによっても実現することができる。試料導入流路３００に導入する試料中の溶媒Ａの量および成分３１０を洗浄するのに要する溶媒Ｂの量を予め検出しておき、リザーバ３６０をそれだけの量を収容可能に形成しておくことができる。これにより、リザーバ３６０が溶媒で満たされると、廬液排出流路３０２への液体の流入が停止された状態となる。
廬液排出流路３０２への液体の流入を停止した状態で、試料導入流路３００に印加する圧力を高くするか、および／または、図１２（ａ）に示した流体スイッチ３４８から呼び水を流すことにより、フィルター３０４表面で濃縮された成分３１０を溶媒Ｂとともに試料回収部３０８から取り出すことができる。
本実施の形態における濃縮装置１００によれば、特定成分の通過を阻止するフィルターを用いることにより、特定成分を高濃度に濃縮することができる。これにより、たとえばＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ測定を行う際に、タンパク質分子をＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ用の基質と比較的高い濃度で混和することができる。また、特定成分を置換溶媒で洗浄することができるので、脱塩も行うことができる。これにより、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ測定を行う際の精度を高めることができる。本実施の形態における濃縮装置１００によれば、特定成分を高濃度で不純物を除去した状態で回収することができるので、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ測定に限らず、種々の反応に好適な試料を得ることができる。なお、以上の説明では、溶媒Ａを溶媒Ｂに置換する例を説明したが、本実施の形態における濃縮装置１００は、溶媒の置換を行う場合のみに限らず、特定成分の濃縮のみに用いることもできる。
次に、図１３、図１４、および図１５を参照して、本実施の形態における濃縮装置１００の製造方法を説明する。ここでは、フィルター３０４として多数の柱状体１０５を用いる例を説明する。柱状体の形状は、円柱、楕円柱等、擬円柱形状；円錐、楕円錐、三角錐等の錐体；三角柱、四角柱等の角柱のほか、ストライプ状の突起等、さまざまな形状を含む。基板１０１上への流路１１２およびフィルター３０４の形成は、基板１０１を所定のパターン形状にエッチング等を行うことができるが、その作製方法には特に制限はない。
ここで、各分図において、中央が上面図であり、左右の図が断面図となっている。この方法では、微細加工用レジストのカリックスアレーンを用いた電子線リソグラフィ技術を利用して柱状体１０５を形成する。カリックスアレーンの分子構造の一例を以下に示す。カリックスアレーンは電子線露光用のレジストとして用いられ、ナノ加工用のレジストとして好適に利用することができる。
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ここでは、基板１０１として面方位が（１００）のシリコン基板を用いる。まず、図１３（ａ）に示すように、基板１０１上にシリコン酸化膜１８５、カリックスアレーン電子ビームネガレジスト１８３をこの順で形成する。シリコン酸化膜１８５、カリックスアレーン電子ビームネガレジスト１８３の膜厚は、それぞれ４０ｎｍ、５５ｎｍとする。次に、電子ビーム（ＥＢ）を用い、柱状体１０５となる領域を露光する。現像はキシレンを用いて行い、イソプロピルアルコールによりリンスする。この工程により、図１３（ｂ）に示すように、カリックスアレーン電子ビームネガレジスト１８３がパターニングされる。
つづいて全面にポジフォトレジスト１５５を塗布する（図１３（ｃ））。膜厚は１．８μｍとする。その後、流路１１２となる領域が露光するようにマスク露光をし、現像を行う（図１４（ａ））。
次に、シリコン酸化膜１８５をＣＦ４、ＣＨＦ３の混合ガスを用いてＲＩＥエッチングする。（図１４（ｂ））。レジストをアセトン、アルコール、水の混合液を用いた有機洗浄により除去した後、酸化プラズマ処理をする（図１４（ｃ））。つづいて、基板１０１をＨＢｒガスを用いてＥＣＲエッチングする。エッチング後のシリコン基板の段差（あるいは柱状体の高さ）を４００ｎｍとする（図１５（ａ））。つづいてＢＨＦバッファードフッ酸でウエットエッチングを行い、シリコン酸化膜を除去する（図１５（ｂ））。以上により、基板１０１上に流路（不図示）および柱状体１０５が形成される。
ここで、図１５（ｂ）の工程に次いで、基板１０１表面の親水化を行うことが好ましい。基板１０１表面を親水化することにより、流路１１２や柱状体１０５に試料液体が円滑に導入される。特に、柱状体１０５により流路が微細化したフィルター３０４（図１）においては、流路の表面を親水化することにより、試料液体の毛管現象による導入が促進され、成分の濃縮を効率よく行うことができる。
そこで、図１５（ｂ）の工程の後、基板１０１を炉に入れてシリコン熱酸化膜１８７を形成する（図１５（ｃ））。このとき、酸化膜の膜厚が３０ｎｍとなるように熱処理条件を選択する。シリコン熱酸化膜１８７を形成することにより、分離装置内に液体を導入する際の困難を解消することができる。その後、被覆１８９で静電接合を行い、シーリングして濃縮装置を完成する（図１５（ｄ））。
なお、基板１０１にプラスチック材料を用いる場合、エッチングやエンボス成形等の金型を用いたプレス成形、射出成形、光硬化による形成等、基板１０１の材料の種類に適した公知の方法で行うことができる。
基板１０１にプラスチック材料を用いる場合にも、基板１０１表面の親水化を行うことが好ましい。基板１０１表面を親水化することにより、流路１１２や柱状体１０５に試料液体が円滑に導入される。特に柱状体１０５により構成されたフィルター３０４においては、表面を親水化することにより、試料液体の毛管現象による導入が促進され、濃縮を効率よく行うことができる。
親水性を付与するための表面処理としては、たとえば、親水基をもつカップリング剤を流路１１２の側壁に塗布することができる。親水基をもつカップリング剤としては、たとえばアミノ基を有するシランカップリング剤が挙げられ、具体的にはＮ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等が例示される。これらのカップリング剤は、スピンコート法、スプレー法、ディップ法、気相法等により塗布することができる。
また、流路壁に試料の分子が粘着するのを防ぐために、流路１１２に付着防止処理を行うことができる。付着防止処理としては、たとえば、細胞壁を構成するリン脂質に類似した構造を有する物質を流路１１２の側壁に塗布することができる。このような処理により、試料がタンパク質等の生体成分である場合、成分の変性を防ぐことができると共に、流路１１２における特定の成分の非特異吸着を抑制することができ、回収率を向上することができる。親水性処理および付着防止処理としては、たとえば、リピジュア（登録商標、日本油脂社製）を用いることができる。この場合、リピジュア（登録商標）を０．５ｗｔ％となるようにＴＢＥバッファー等の緩衝液に溶解させ、この溶液で流路１１２内を満たし、数分間放置することによって流路１１２の内壁を処理することができる。この後、溶液をエアガン等で吹き飛ばして流路１１２を乾燥させる。付着防止処理の他の例としては、たとえばフッ素樹脂を流路１１２の側壁に塗布することができる。
（第二の実施の形態）
図２は、本発明の第二の実施の形態における濃縮装置１００の一部を示す図である。本実施の形態においても、濃縮装置１００は、マイクロチップとすることができる。図２（ａ）に示すように、本実施の形態において、流路１１２は、試料導入流路３００と、溶媒導入流路３０３と、フィルター３０４と、試料導入部３１３と、試料回収部３１４と、廬液排出部３１６と、溶媒導入部３１８とを有する。試料導入部３１３と試料導入流路３００との間には疎水領域３０７が、溶媒導入部３１８と溶媒導入流路３０３との間には疎水領域３０６が設けられている。本実施の形態において、図１を参照して説明した第一の実施の形態における濃縮装置１００と同様の構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
図３は、本実施の形態における疎水領域３０６および疎水領域３０７の一例を示す図である。この図に示すように、疎水領域３０６は、溶媒導入部３１８から溶媒導入流路３０３に進行する方向にテーパー状に広くなるように形成される。これにより、液体は溶媒導入部３１８から溶媒導入流路３０３の方向には容易に進入するが、溶媒導入流路３０３から溶媒導入部３１８の方向には進入しにくくすることができる。同様に、疎水領域３０７も、試料導入部３１３から試料導入流路３００に進行する方向にテーパー状に広くなるように形成される。これにより、液体は試料導入部３１３から試料導入流路３００の方向には容易に進入するが、試料導入流路３００から溶媒導入部３１３の方向には進入しにくくすることができる。ここでも、第一の実施の形態において図２６を参照して説明したのと同様、疎水領域３０６および疎水領域３０７の材料や疎水性部分の形状は適宜選択される。なお、本実施の形態においても、第一の実施の形態において図１２（ａ）を参照して説明したのと同様、疎水領域３０６および疎水領域３０７部分に流体スイッチ３４８を設けた構成とすることもできる。さらに、試料導入部３１３、試料回収部３１４、溶媒導入部３１８、廬液排出部３１６は、シリコーンチューブやシリンジ等を介して外部に接続された構成とすることもでき、試料の流入や流出、溶媒の流入や流出は、外付けポンプや電磁弁等により制御することができる。
図２に戻り、図２（ｂ）に示すように、まず試料導入部３１３から試料を導入する。ここで、試料は、第一の実施の形態で説明したのと同様、溶媒Ａに含まれた成分３１０とする。試料導入流路３００に導入されると、溶媒Ａはフィルター３０４を通過して溶媒導入流路３０３に流出する。このとき、溶媒導入部３１８の入り口には疎水領域３０６が設けられているので、溶媒Ａは溶媒導入部３１８に進入することなく、廬液排出部３１６から排出される。これにより、図２（ｃ）に示すように、試料中の成分３１０はフィルター３０４表面に堆積され、フィルター３０４表面で濃縮される。
この後、溶媒導入部３１８から置換用の溶媒Ｂを導入すると、溶媒Ｂはフィルター３０４を通過する。フィルター３０４表面に堆積していた成分３１０は溶媒Ｂとともに試料回収部３１４から流出される。これにより、成分３１０の溶媒を置換することができるとともに、成分３１０を濃縮して回収することができる。
なお、以上の実施の形態においては、溶媒導入部３１８の入り口にそれぞれ疎水領域３０６を設ける構成としたが、疎水領域３０６を設ける代わりに、溶媒Ａを導入中は、溶媒導入部３１８には空気圧をかけ、溶媒Ａが流れ込まない構成とすることもできる。同様に溶媒導入部３１８から溶媒Ｂを導入中は、試料導入部３１３に空気圧をかけ、溶媒Ｂが試料導入部３１３に流れ込まない構成とすることもできる。
さらに、図示していないが、フィルター３０４表面に成分３１０を濃縮させた後（図２（ｃ））、試料導入部３１３から溶媒Ｂを導入して成分３１０表面に付着した溶媒Ａやその他の塩等の化合物を洗い流すこともできる。なお、以上の説明では、溶媒Ａを溶媒Ｂに置換する例を説明したが、本実施の形態における濃縮装置１００は、溶媒の置換を行う場合のみに限らず、特定成分の濃縮のみに用いることもできる。
本実施の形態によれば、簡便な構造で特定成分の濃縮および溶媒置換を行うことができる。これにより、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ測定等次の処理において、高濃度の試料を用いることができるので、精度のよい検査や効率のよい反応を行うことができる。なお、
図４は、第一の実施の形態および第二の実施の形態で説明した濃縮装置１００の他の例を示す図である。
図４（ａ）に示すように、試料導入流路３００は、側壁部分に廬液排出流路３０２が複数形成された構成とすることもできる。この場合、廬液排出流路３０２の入り口には、フィルター３０４が設けられており、試料導入流路３００に導入された試料の溶媒のみが廬液排出流路３０２の方に流出する。そのため、試料が試料導入流路３００を通過する過程で、試料は徐々に濃縮され、最終的に高濃度の試料を回収することができる。
また、図４（ｂ）に示すように、試料導入流路３００は、側壁部分に複数のキャピラリ３４１が形成された構成とすることもできる。この場合も図４（ａ）に示した例と同様、試料導入流路３００に導入された試料の溶媒のみがキャピラリ３４１を通過して排出される。これにより、試料が試料導入流路３００を通過する過程で、試料が徐々に濃縮され、最終的に高濃度の試料を回収することができる。
（第三の実施の形態）
図５は、本発明の第三の実施の形態における溶媒置換装置１３０の構成を示す図である。本実施の形態において、溶媒置換装置１３０は、マイクロチップとすることができる。図５（ａ）に示すように、本実施の形態において、流路１１２には、流れ方向に沿ってフィルター３２４が設けられ、これにより第一溶媒用流路３２０と第二溶媒用流路３２２に分離されている。フィルター３２４には、特定成分の通過を阻止する程度の大きさの細孔が設けられる。
ここで、フィルター３２４は、アルミニウム酸化物、ケイ酸ナトリウム水溶液（水ガラス）やコロイド粒子を焼結して得られる多孔質膜、高分子ゾルをゲル化して得られる高分子ゲル膜、または多数の柱状体等により構成することができる。多数の柱状体は、第一の実施の形態において図１３から図１５を参照して説明したのと同様の方法で作成することができる。
このように構成された溶媒置換装置１３０の第一溶媒用流路３２０に溶媒Ａおよび特定成分を含む試料を導入し、それと同時に第二溶媒用流路３２２に置換用の溶媒Ｂを導入する。このとき、試料および溶媒Ｂは対向流となるように、流路１１２の反対側の端部からそれぞれ導入される。
ここで、溶媒置換装置１３０は、第一溶媒用流路３２０および第二溶媒用流路３２２の内部に導入される試料に外力を付与する外力付与手段をさらに備えた構成とすることができる。外力付与手段としてはポンプを用いることができ、第一溶媒用流路３２０および第二溶媒用流路３２２に独立して設けることができる。これにより、各流路における試料の流れを対抗流とすることができるとともに、試料に印加する外力を異ならせることもできる。
このようにすると、各溶媒Ａおよび溶媒Ｂの拡散により、流路１１２中の溶媒Ａおよび溶媒Ｂの存在比が図５（ａ）に示すように、図中上側の試料導入位置近くでは溶媒Ａの存在比が圧倒的に高く、図中下側の置換溶媒導入位置では溶媒Ｂの存在比が圧倒的に高くなる。ここで、試料中の成分３１０が第一溶媒用流路３２０を進行していくに従って、第一溶媒用流路３２０内の溶媒Ｂの濃度が高くなってくる。流路１１２にはフィルター３２４が設けられているので、成分３１０はフィルター３２４を通過せず、第一溶媒用流路３２０内を図中下方向に移動する。これにより、成分３１０は徐々に溶媒Ｂに取り囲まれた状態となり、溶媒を置換することができる。
このとき、たとえば試料の導入圧力を溶媒Ｂの導入圧力よりも高くしておくと、図５（ｂ）に示すように、第一溶媒用流路３２０中の成分３１０の移動速度を速めることができ、これにより試料中の特定成分を濃縮して回収することができる。このときも図５（ａ）に示した例と同様、図中下方向にいくに従って、溶媒Ｂの存在比が高くなるので、溶媒を置換することができる。
図６は、本実施の形態における溶媒置換装置１３０の構成を模式的に示す図である。第一溶媒用流路３２０には、図中上側に試料導入部３２６が設けられ、図中下側に試料回収部３２８が設けられる。また、第二溶媒用流路３２２には図中上側に溶媒排出部３３２が設けられ、図中下側に交換用溶媒導入部３３０が設けられる。図５を用いて説明したように、試料導入部３２６から溶媒Ａおよび成分３１０を導入し、交換用溶媒導入部３３０から溶媒Ｂを導入して対向流とすると、成分３１０が第一溶媒用流路３２０を進行して試料回収部３２８に達する間に第一溶媒用流路３２０中における溶媒Ｂの存在比が徐々に高くなるので、試料回収部３２８において、成分３１０は溶媒Ｂに含まれた状態で回収することができる。
本実施の形態において、構成を簡略化して、溶媒の置換および特定成分の濃縮を行うことができる。また、フィルター３２４は、流路１１２の流れ方向に沿って形成されているので、試料中の成分が詰まりにくいというメリットを有する。また、試料中の成分が第一溶媒用流路３２０を移動する過程において溶媒が置換されるので、成分を交換後の溶媒で洗浄することができ、脱塩を行うこともできる。
図１８を参照して、本実施の形態において、フィルター３２４として高分子ゲル膜３２５を用いた例を説明する。ここで、溶媒置換装置１３０の流路１１２は、隔壁１６５ａおよび隔壁１６５ｂにより第一溶媒用流路３２０および第二溶媒用流路３２２に分離されている。隔壁１６５ａおよび隔壁１６５ｂの間には高分子ゲル膜３２５が設けられる。ここで、高分子ゲル膜３２５は、１ｎｍサイズの孔を多数有する。現在のナノ加工技術では、１ｎｍサイズの孔を設けることは困難である。そこで、本実施の形態の溶媒置換装置１３０においては、高分子ゲル膜３２５の孔を、第一溶媒用流路３２０および第二溶媒用流路３２２に連通するフィルター３２４として利用するものである。
このように構成されたフィルター３２４によれば、試料中に含まれる１ｎｍ以下の物質のみが高分子ゲル膜３２５を通過することができるため、１ｎｍより大きい成分がフィルター３２４を通過して第二溶媒用流路３２２に流出するのを阻止することができる。
高分子ゲル膜３２５は、次のように調製することができる。所定の濃度の高分子ゾルを隔壁１６５ａと隔壁１６５ｂとの間に流し込む。このとき、隔壁１６５ａと隔壁１６５ｂとの間を被覆などで覆わない状態とし、その他の領域を疎水性の被覆で覆うようにする。このようにすれば．高分子ゾルは第一溶媒用流路３２０あるいは第二溶媒用流路３２２に溢れ出すことなく、第二溶媒用流路３２２に留まる。この状態で放置することにより、高分子ゾルはゲル化して高分子ゲル膜３２５を形成する。高分子ゲルとしては、ポリアクリルアミド、メチルセルロース、アガロースなどが例示される。
本実施形態の分離装置により、例えば１ｎｍ程度という極めて小さなタンパク質の濃縮も可能となる。なお、ナノ加工技術により、より小さいサイズの孔を設けることが可能となった場合でも、高分子ゲル膜３２５を用いることにより、さらに小さいサイズの孔をフィルターとして利用することができる。
なお、高分子ゲル膜３２５以外の多孔質体として、ケイ酸ナトリウム水溶液（水ガラス）を焼結して得られる多孔質膜、また、例えば水酸化アルミニウムゾルや水酸化鉄コロイドゾルなどのコロイド粒子を焼結して得られる多孔質膜を採用してもよい。
さらに、ナノオーダーの細孔を含むフィルターは、以下のような方法で設けることも可能である。図１９および図２０を参照して説明する。まず、図１９（ａ）のように、ガラスあるいは石英などの絶縁性の基板１０１に流路１１２を形成する。次に、図１９（ｂ）に示されるように、流路１１２の中央付近のみが開いたフォトレジストパターン３５１を形成したのち、図１９（ｃ）のように、アルミニウムを蒸着法などにより蒸着させて数μｍ厚のフィルター３２４およびアルミニウム層３５２を形成する。さらに、アルミニウム層３５２およびフォトレジストパターン３５１を除くことにより、図１９（ｄ）のように流路１１２内にアルミニウム製のフィルター３２４を備えた基板１０１が得られる。フィルター３２４の高さは流路１１２の深さと同じとする。
続いて、図２０（ｅ）のように、電極３５３をフィルター３２４に接触させ、かつ流路１１２の流れの方向に沿って電極３５３を基板１０１に押し当てる。次に、図２０（ｆ）のように一方の流路に硫酸などの電解質液３５４を導入し、その流路端に電極を電解質液に浸すようにして配置する。電極３５３をプラス極、前記流路端に設けた電極をマイナス極にして電圧を印加し陽極酸化を行う。酸化は電流が停止するまで行う。その結果、図２０（ｇ）のように、アルミニウム酸化物からなるフィルター３２４ｄが得られる。そして、もう一方の流路に塩酸を導入し、酸化されずに残ったアルミニウムを溶解除去する。その後、図２０（ｈ）のように被覆１８０を基板１０１に取り付けて分離装置を得る。
図２０（ｇ）中のアルミニウム酸化物からなるフィルター３２４ｄを拡大した図を図２１に示す。図示されるように、この隔壁は、試験管状の凹部３５５が規則正しく形成されたアルミニウム酸化膜である。このアルミニウム酸化膜は、０．１ｎｍオーダーの隙間の格子を持つことから、イオンのみを通過させることができる。これにより、非常に微小サイズのタンパク質であっても、濃縮を行うことができる。
また、上記では、図２０（ｆ）に示されるように、一方の流路にのみ電解質液３５４を導入した状態で陽極酸化を行ったが、両方の流路に電解質液を導入して陽極酸化を行うと、隔壁に貫通孔を形成させることができる。こうして得られる貫通孔は１〜４ｎｍのサイズを有するため、このような隔壁を備えた分離装置は、タンパク質の濃縮の目的に好適に用いることができる。
図２２は本発明に係る溶媒置換装置１３０をマイクロチップとして構成した概略構成図である。基板１０１上に第一溶媒用流路３２０および第二溶媒用流路３２２が形成され、これらの間にフィルター３２４が介在した構造となっている。フィルター３２４には多数の細孔が所定の間隔で形成されている。第一溶媒用流路３２０および第二溶媒用流路３２２の両端には、図２３に示す形状のジョイント１６８ａ〜１６８ｄが配置され、これらを介してポンプ（不図示）が接続されている。このポンプにより、第一溶媒用流路３２０および第二溶媒用流路３２２中に満たされた溶媒に外力が付与され、一定方向に流動するようになっている。なお、本実施形態では外力付与手段としてポンプを採用し、圧力により溶媒や溶媒中の成分を流動させているが、これ以外の外力付与手段を採用することももちろん可能である。たとえば、流路に電圧を印加する等の方法を採用することもできる。この場合は、ジョイントをたとえば図２４のような構造とする。
図２５に、図２２に示したように構成された溶媒置換装置１３０のフィルター３２４の詳細図を示す。基板１０１上に第一溶媒用流路３２０および第二溶媒用流路３２２が形成され、これらの間にフィルター３２４が形成されている。
（第四の実施の形態）
図７は、本発明の第四の実施の形態における溶媒置換装置１３０の構成を示す図である。この手法は、濃縮対象の特定成分が帯電している場合に効果的に用いることができる。本実施の形態においても、溶媒置換装置１３０は、マイクロチップとすることができる。
流路１１２には電極３３４が設けられる。電極３３４は、濃縮対象の特定成分３３６と反対の電荷に帯電される。たとえば、タンパク質やＤＮＡ等の分子を濃縮対象とする場合、これらの分子は一般的にマイナスに帯電している。したがって、この場合電極３３４をプラスに帯電させ、この状態で流路１１２に試料を流す。このようにすると、図７（ａ）に示すように、試料中の成分３３６は電極３３４表面に付着し、溶媒Ａは流路１１２を流れていく。これにより、電極３３４表面に成分３３６を電極３３４近傍で濃縮することができる。
この後、図７（ｂ）に示すように、溶媒Ｂを供給する。このとき、電極３３４をプラスに帯電させた状態を保っておくと、成分３３６は電極３３４表面に付着したままで、成分３３６表面に付着した溶媒Ａやその他の不要な成分のみを洗い流すことができる。
溶媒Ｂで充分な洗浄を行った後、図７（ｃ）に示すように電極３３４への電圧の印加を停止または反転させることにより、電極３３４に付着していた成分３３６が電極３３４から遊離し、溶媒Ｂとともに流路１１２から流出する。
図８は、図７に示した溶媒置換装置１３０の断面図を示す図である。電極３３４には基板１０１背面に設けられた配線３３８が接続され、これにより電圧の印加を行うことができる。また、溶媒置換装置１３０には、被覆部材３４０が設けられている。
本実施の形態において、電極３３４は、たとえば以下のようにして作製することができる。図９は、本実施の形態における溶媒置換装置１３０の製造方法を示す工程断面図である。まず、電極の装着部分を含む金型１７３を用意する（図９（ａ））。つづいて、金型１７３に電極３３４を設置する（図９（ｂ））。電極３３４の材料としては、たとえばＡｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ等を用いることができる。次に、金型１７３上に被覆用金型１７９をセットして電極３３４を固定し、基板１０１となる樹脂１７７を金型１７３内に射出し、成型する（図９（ｃ））。樹脂１７７としては、たとえばＰＭＭＡを用いることができる。
このようにして、成形された樹脂１７７を金型１７３および被覆用金型１７９から外すと、流路１１２が形成された基板１０１が得られる（図９（ｄ））。電極３３４表面の不純物をアッシングにより除去し、電極３３４を基板１０１裏面に露出させる。つづいて、基板１０１の裏面に金属膜を蒸着等することにより配線３３８を形成する（図９（ｅ））。以上のようにして、流路１１２中に電極３３４を設けることができる。このようにして形成された電極または配線３３８は、外部電源（不図示）に接続され、電圧を印加することができるようになっている。
また、電極３３４は、第二の実施の形態で説明したのと同様、図２８に示すような流路中に設けることもできる。これにより、各種溶媒や他の成分の混合を防ぎ、精度のよい濃縮および溶媒の置換を行うことができる。
また、流路１１２に設ける電極３３４は、図１０に示すような複数の柱状体を含む構成とすることもできる。図１０（ａ）は流路１１２の斜面図、図１０（ｂ）および図１０（ｃ）はこの断面図である。この場合も、電極３３４は、上述したのと同様にして作成することができる。電極３３４を複数の柱状体により構成することにより、表面積を広く取ることができ、これにより、多くの成分３３６を電極３３４表面に付着させることができる。図１０（ｂ）および図１０（ｃ）に示すように、各電極３３４ａ〜３３４ｄにはそれぞれ配線３４２ａ〜３４２ｄが接続され、これにより複数の電極３３４ａ〜３３４ｄは、独立して制御される。まず、図１０（ｂ）に示すように全ての電極３３４ａ〜３３４ｄを成分３３６と逆の極性に帯電させて多くの成分３３６を電極３３４ａ〜３３４ｄ表面に付着させる。その後、図１０（ｃ）に示したように、たとえば電極３３４ｂのみ成分３１０と逆の極性に帯電させて他の電極３３４ａ、電極３３４ｃ、および電極３３４ｄを成分３１０と同じ極性に帯電させると、各電極３３４ａ〜３３４ｄに付着していた成分３１０が全て電極３３４ｂに集結されるので、成分３３６をより高濃度に濃縮することができる。
さらに、流路１１２に設ける電極３３４は、図１１に示すような複数の緩やかな山状形状を有する突起体を含む構成とすることもできる。図１１（ａ）は流路１１２の斜面図、図１１（ｂ）は、この上面図である。このような形状とすると隣接する電極間の相互作用を低減することができ、各電極に効率よく成分３３６を収集することができるので好ましい。
さらに、電極３３４は、図２９に示すように設けることもできる。図２９（ａ）に示すように、試料が通過できる程度の隙間３３３ａが設けられた電極板３３３を、流路１１２の進行方向における間隔をＤとして複数配置することができる。このとき、各電極板３３３は、間隔Ｄが、流路１１２の幅Ｗより広く、より好ましくは流路１１２の幅の２倍以上となるように配置される。このようにすれば、電極３３４間の電気力線の影響で、各電極板３３３間の間に試料が入り込めないという現象を防ぐことができる。なお、電極板３３３に設ける隙間３３３ａは、試料が充分通過できる程度の大きさに形成される。さらに、図２９（ｂ）に示すように、試料の電荷と反対の極性に帯電される電極３３４の間に、電極３３４の対向電極３３５を設けた構成とすることもできる。これにより、試料は対向電極３３５の両側にある電極３３４のいずれかに向かって進行するので、電極３３４への試料の付着量を増加することができる。
本実施の形態においても、特定成分を電極３３４表面に付着させて濃縮させた状態で、溶媒を置換することができる。また、特定成分を電極３３４に付着させた状態で置換用の溶媒で特定成分を洗浄することもできるので、脱塩処理を行うこともできる。
以上の実施の形態において説明した濃縮装置および溶媒置換装置は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ測定を行うための前処理を行うために用いることができる。以下、タンパク質のＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ用試料調製および測定を行う例を説明する。
ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ測定により、測定対象のタンパク質の詳細な情報を得るためには、タンパク質を、１０００Ｄａ程度まで低分子化する必要がある。
まず、測定対象のタンパク質が分子内ジスルフィド結合を有する場合、ＤＴＴ（ジチオスレイトール）等の還元試薬を含むアセトニトリル等の溶媒中で還元反応を行う。こうすることにより、次の分解反応が効率よく進行する。なお、還元後、チオール基をアルキル化等により保護し、再び酸化するのを抑制することが好ましい。本実施の形態におけるマイクロチップは、このような反応を行った後に、アセトニトリル等の溶媒をリン酸バッファーや蒸留水等に置換する際に用いることができる。
次に、トリプシン等のタンパク質加水分解酵素を用いて還元処理されたタンパク質分子の低分子化処理を行う。低分子化は燐酸バッファー等の緩衝液中で行われるため、反応後、トリプシンの除去や脱塩等の処理を行う。その後、タンパク質分子をＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ用の基質と混合し、乾燥処理を行う。
ここで、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ用の基質は、測定対象物質に応じて適宜選択されるが、たとえば、シナピン酸、α−ＣＨＣＡ（α−シアノ−４−ヒドロキシ桂皮酸）、２，５−ＤＨＢ（２，５−ジヒドロキシ安息香酸）、２，５−ＤＨＢおよびＤＨＢｓ（５−メトキシサリチル酸）の混合物、ＨＡＢＡ（２−（４−ヒドロキシフェニルアゾ）安息香酸）、３−ＨＰＡ（３−ヒドロキシピコリン酸）、ジスラノール、ＴＨＡＰ（２，４，６−トリヒドロキシアセトフェノン）、ＩＡＡ（トランス−３−インドールアクリル酸）、ピコリン酸、ニコチン酸等を用いることができる。
本実施の形態におけるマイクロチップは、基板上に形成することができ、基板の上流に分離装置等を、また下流に乾燥装置等を形成しておくことにより、基板をＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ装置にそのままセットするようにすることもできる。このようにすれば、目的とする特定成分の分離、前処理、乾燥、および構造解析を一枚の基板上で行うことが可能となる。
乾燥後の試料をＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ装置にセットし、電圧を印加し、たとえば３３７ｎｍの窒素レーザー光を照射し、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ分析を行う。
ここで、本実施形態で用いる質量分析装置について簡単に説明する。図１６は、質量分析装置の構成を示す概略図である。図１６において、試料台上に乾燥試料が設置される。そして、真空下で乾燥試料に波長３３７ｎｍの窒素ガスレーザーが照射される。すると、乾燥試料はマトリックスとともに蒸発する。試料台は電極となっており、電圧を印加することにより、気化した試料は真空中を飛行し、リフレクター検知器、リフレクター、およびリニアー検知器を含む検出部において検出される。
図１７は、本実施の形態の濃縮装置または溶媒置換装置を含む質量分析システムのブロック図である。このシステムは、試料１００１について、夾雑物をある程度除去する精製１００２、不要成分１００４を除去する分離１００３、分離した試料の前処理１００５、前処理後の試料の乾燥１００６、の各ステップを実行する手段を備えている。これらのステップを経て、質量分析による同定１００７を行う。また、精製１００２から乾燥１００６までのステップを一枚のマイクロチップ１００８上で行うことができる。
ここで、本実施の形態のマイクロチップは、前処理１００５のステップの一部を実行する手段に対応している。
このように、本実施の形態の質量分析システムでは、試料を一枚のマイクロチップ１００８上で連続的に処理することにより、微量の成分についても損出が少ない方法で効率よく確実に同定を行うことが可能となる。
以上、本発明を実施形態に基づき説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各製造工程の組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
なお、第一の実施の形態および第二の実施の形態におけるフィルター３０４も、第三の実施の形態において説明したのと同様の製法を用いることにより、アルミニウム酸化物、ケイ酸ナトリウム水溶液（水ガラス）やコロイド粒子を焼結して得られる多孔質膜、高分子ゾルをゲル化して得られる高分子ゲル膜により構成することができる。
【実施例】  以下、本発明の実施例を説明する。
本実施例では、チップ１００上に図３０に示した構成の濃縮置換装置を作製し、評価した。ここで、流路１１２は、ガラスふたにより覆った構成とした。また、試料導入流路３００と廬液排出流路３０２との間に柱状体により構成されたフィルター３０４を設けた。さらに、ここでは、過剰な溶液を逃がすため廃液流路３０５を設けた。試料回収部３０８は、シラザンにより疎水処理を施した。
本実施例において、柱状体の作製は、上述した第一の実施の形態に記述した加工方法を用いた。試料導入流路３００と廃液流路３０５の幅は４０μｍ、廬液排出流路３０２と試料回収部３０８の幅は８０μｍ、流路１１２の深さは４００ｎｍとした。
図３１は、フィルター３０４として形成した柱状体１０５の走査電子顕微鏡像を示す図である。幅３μｍの短冊状のものが７００ｎｍピッチで並んでおり、短冊の列と列の間隙は１μｍである。
図３２は、本実施例の濃縮置換装置を示す図（光学顕微鏡像）である。流路および柱状体の毛細管現象を利用して、濃縮置換装置部に水を導入した様子を図３３に示す。シラザン処理をした試料回収部には水が流れていない。
本実施例では、濃縮置換装置を用いることにより、以下に記載するＤＮＡの濃縮・溶媒置換を行った。
蛍光色素で染めたＤＮＡ（９．６ｋｂｐ）を含む水を試料導入流路３００に導入した。図３４にＤＮＡを含む水が流れている様子を蛍光顕微鏡で観察した図を示す。シラザン処理を施した試料回収部（流路）３０８にはＤＮＡは流れていない。また、柱状体の間隙が狭いため、フィルター３０４にＤＮＡが堆積し、フィルターは徐々に詰まり廬液排出流路３０２へ水が流れにくくなる。そのためＤＮＡを含む過剰な水は廃液流路３０５へと導かれている。その後、試料導入流路３００にエタノールを導入した。
図３５にエタノールが流路１１２を流れることによりＤＮＡが移動する様子を蛍光顕微鏡で観察した図を示す。シラザン処理を施した試料回収部３０８にエタノールが流れており、試料回収部３０８の流路は、廃液流路３０５より広いため、フィルターに堆積し濃縮されていたＤＮＡは優先的に試料回収部３０８へと導かれ試料回収流路出口に染み出した。また、基板を超音波振動器に載せＤＮＡを細分化した後、試料を乾燥し溶媒を自然蒸発させた。その後、試料回収流路出口に染み出したＤＮＡにマトリックスを数マイクロリットル滴下し、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ分析を行った。その結果、ＤＮＡに起因する分析結果を得ることができた。
以上に示した通り、本実施例においては、ＤＮＡを濃縮し、溶媒置換が可能な濃縮置換装置が得られたことが確認できた。
以上説明したように本発明によれば、試料中の特定成分を濃縮して高濃度で回収する技術を提供することができる。本発明によれば、試料中の特定成分を濃縮した状態で溶媒を置換する技術を提供することができる。本発明によれば、試料中の特定成分を濃縮した状態で試料に含まれる塩類等の不要成分を除去する技術を提供することができる。本発明によれば、これらの処理をマイクロチップ上で行う技術を提供することができる。
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【国際調査報告】
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