(57)【要約】  本発明は、マイクロチップを利用して汚染やこぼれなしに分析サンプルの分離操作を実施する際に、分離操作の分離能を維持した状態で分析対象物質の乾燥固定を短時間に行うことのできるマイクロチップを実現することを目的とし、その構成は、基板部と蓋部からなるマイクロチップであって、前記基板部は上面に溝状の流路と前記流路に連結する基板リザーバ部とを具備し、前記蓋部は前記流路上面を密封するとともに前記基板部から着脱可能とされ、前記基板リザーバ部に対応する位置に形成された貫通穴と、該貫通穴の内側に形成され、前記蓋部が前記流路上面を密封した状態のときに導入された液体を保持する蓋リザーバ部と、前記蓋リザーバ部の底面に形成された隔壁部とを具備し、前記隔壁部の開口部面積は、前記隔壁部の上部の前記蓋リザーバ部の開口部面積より小さいことを特徴とする。
2007069586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板部と蓋部からなるマイクロチップであって、
前記基板部は上面に溝状の流路と前記流路に連結する基板リザーバ部とを具備し、
前記蓋部は前記流路上面を密封するとともに前記基板部から着脱可能とされ、前記基板リザーバ部に対応する位置に形成された貫通穴と、該貫通穴の内側に形成され、前記蓋部が前記流路上面を密封した状態のときに導入された液体を保持する蓋リザーバ部と、前記蓋リザーバ部の底面に形成された隔壁部とを具備し、
前記隔壁部の開口部面積は、前記隔壁部の上部の前記蓋リザーバ部の開口部面積より小さいことを特徴とするマイクロチップ。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロチップにおいて、
前記貫通穴は前記蓋リザーバ部を兼ねていることを特徴とするマイクロチップ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のマイクロチップにおいて、
前記蓋リザーバ部と前記隔壁部が同素材であることを特徴とするマイクロチップ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のマイクロチップにおいて、
前記隔壁部が、前記蓋リザーバ部の内径方向に突き出した凸型構造であることを特徴とするマイクロチップ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のマイクロチップにおいて、
前記隔壁部が、イオンが透過可能な微細な貫通穴あるいは空隙を有する膜であることを特徴とするマイクロチップ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のマイクロチップにおいて、
前記基板リザーバ部に、前記隔壁部の前記基板部に接する面の面積を減少させる突起構造が形成されていることを特徴とするマイクロチップ。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のマイクロチップにおいて、
前記流路中に親水性表面を有する突起構造が形成されていることを特徴とするマイクロチップ。
【請求項８】
請求項７に記載のマイクロチップにおいて、
前記流路中の前記突起構造が流路幅方向の列として配置され、隣接する前記突起構造の列が流路幅方向にずれた位置に配置されていることを特徴とするマイクロチップ。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載のマイクロチップにおいて、
前記流路中の前記突起構造が、前記流路を移動する流体がジグザグ形状に移動するように形成されていることを特徴とするマイクロチップ。
【請求項１０】
基板部と蓋部からなるマイクロチップであって、
前記基板部は上面に溝状の流路と前記流路に連結する基板リザーバ部とを具備し、
前記蓋部は前記流路上面を密封するとともに前記基板部から着脱可能とされ、前記基板リザーバ部に対応する位置に形成され、前記蓋部が前記流路上面を密封した状態のときに導入された液体を保持する蓋リザーバ部とを具備し、
前記マイクロチップを用いた分析サンプルの分離工程と、分析サンプルとリザーバ液を凍結させる前記基板部の冷却工程と、前記蓋部の剥離工程を実施するために用いられ、
前記蓋部の剥離工程で、凍結したリザーバ液を前記蓋リザーバ部の底面で破断させ、前記蓋部と共に前記基板部から離脱させる機構を、前記蓋リザーバ部の底面に有することを特徴とするマイクロチップ。
【請求項１１】
基板部と蓋部からなるマイクロチップであって、
前記基板部は上面に溝状の流路と前記流路に連結する基板リザーバ部とを具備し、
前記蓋部は前記流路上面を密封するとともに前記基板部から着脱可能とされ、前記基板リザーバ部に対応する位置に形成された貫通穴と、該貫通穴の内側に形成され、前記蓋部が前記流路上面を密封した状態のときに導入された液体を保持する蓋リザーバ部とを具備し、
前記基板リザーバ部に、前記隔壁部の前記基板部に接する面の面積を減少させる突起構造が形成されていることを特徴とするマイクロチップ。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載のマイクロチップを用いたサンプル分析方法であって、
分析対象物質を含んだ分析サンプルを、前記流路を利用して、所望の電気泳動等で分離した後、前記基板部を冷却し、分析サンプルの氷点以下の所定の低温度条件を達成し、該流路内に保持されている電気泳動等の分離済みの分析サンプルとリザーバ液を凍結させる操作を施す冷却工程と、
前記基板部を前記所定の低温度に冷却保持して、電気泳動等の分離済みの分析サンプルは凍結状態を保持した状態を維持しつつ、該流路内に付着している状態で、かつ蓋リザーバ部内の凍結したリザーバ液は、該蓋部に付着させて該流路内から離脱させるため、基板部上面と蓋部下面とを密着させ、所定の配置で接着状態を達成している接着力を開放する操作を施すため、基板部の上面から蓋部の下面を剥離するため、蓋部の端部に外力を印加し、基板部から蓋部を剥離・除去する操作を実施する蓋部剥離工程と、
前記剥離工程を終了した後、前記基板部を加熱し、該流路内に保持され、かつ、露出されている電気泳動等の分離済みの分析サンプルに対して、含まれる溶媒を乾燥させる操作を施す加熱工程を有し、これら一連の工程を実施することを特徴とするサンプル分析方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載のサンプル分析方法において、
蓋部剥離工程が乾燥ガス雰囲気中で前記基板部から前記蓋部を剥離・除去する操作を実施する工程であることを特徴とするサンプル分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオ・化学分析用のマイクロチップと、該マイクロチップを用いた、バイオ物質・化学物質を含む分析サンプルの分析方法に関する。【０００２】
本発明にかかる化学・バイオ分析用のマイクロチップとこれを用いたサンプル分析方法は、マイクロチップ上で分離済みの分析サンプルを利用する、更なる分析、例えば、質量分析やバイオアッセイ分析に供するサンプル分析工程の再現性の向上に利用できる。
【背景技術】
【０００３】
バイオ物質・化学物質である分析対象物質を含む分析サンプルに関して、分析対象物質の分析・特定を行う際に、各種の電気泳動法・クロマトグラフィー・バイオアッセイ・ケミカルアッセイが利用されている。これらの分析方法では、キャピラリー管やウェルプレート中でサンプルの分離や生物反応・化学反応の測定を行う。【０００４】
特に、サンプル量自体が少ない場合、あるいは温度制御が必要な場合には、微細加工で容積の小さな流路を集積させた、小面積を温度制御すればよい「マイクロチップ」が有用である。【０００５】
マイクロチップとは、所望の平面形状の上面に溝状の流路を形成した基板部と、かかる流路に対する蓋部とを、互いに所定の配置で組み合わせ、接着や固定を行ったものである。この流路部を利用し、電気泳動やクロマトグラフィー・バイオアッセイ・ケミカルアッセイを行う方法が非特許文献1（Hong  J  W  et  al.,  Electrophoresis、vol。22、328-33（2001））に提案されている。【０００６】
マイクロチップは、弾力性のあるシリコーン樹脂であるポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）からなる蓋部と、ガラスからなる基板部とを接合した構成となっている。蓋部に作成された溝構造と貫通穴構造は、流路と、液を保持する蓋リザーバ部としてそれぞれ用いられる。蓋部を蓋リザーバ部と一体化することによって構造が単純になり、マイクロチップ作製工程が簡易化される。非特許文献1にて提案されるチップは、ＤＮＡの増幅と、増幅したDNAのサイズ分離に用いられる。【０００７】
より高精度にバイオ物質・化学物質の分離あるいは特定を行うためには、ひとつの分析サンプルに対して複数の分析を行う多次元分析が好適である。例えば、マイクロチップ中の流路に分析サンプルを導入し、流路中でキャピラリー電気泳動による分離を行った後、その流路に沿って分離された分析対象物質に対して、ＭＡＬＤＩ−ＭＳ（matrix-assisted  laser  desorption/ionization  mass  spectrometry）法を利用して、そのスポット位置、ならびに、分子量情報を採取する装置が非特許文献２（Ken  Tseng,  et  a.,  Part  of  the  SPIE  Conference  on  Micro-  and  Nanofabricated  Structures  and  Devices  for  Biomedical  Environmental  Applications  2,  SPIE  Vol.  3606,  137-148  (1999)）に提案されている。【０００８】
ＭＡＬＤＩ−ＭＳではマトリックスと分析対象物質からなる結晶に直接レーザー照射して分析対象物質を脱離イオン化するため、電気泳動による分離後の流路を露出させる必要がある。さらに、分析サンプルは１次元目の分析である電気泳動分離では液体状態で、２次元目の分析であるＭＡＬＤＩ−ＭＳでは乾燥状態でなければならないため、液体状態の分析サンプルの分離状態を保持したままで乾燥状態にする必要がある。【０００９】
非特許文献２では、マイクロチップの基板部に溝状の流路が形成されており、この流路は蓋をされずに、開放状態のままで用いられる。まず流路内でマトリックスと分析対象物質を含んだ分析サンプルを電気泳動分離し、次に流路内の溶媒を放置して乾燥させ、分離後の分析対象物質をマトリックスと結晶化させて流路内に固定化する。最後にその流路をレーザーでスキャンして分析対象物質を検出する。【００１０】
非特許文献２のように、開放された流路を用いる場合、電気泳動分離時に、チップ外の物質が流路内に混入することによって分析サンプルが汚染されることや、流路内の分析サンプルが流路からこぼれることが問題となる。この問題を解決するために、除去できる蓋部を用いて流路を密閉したマイクロチップが特許文献１（ＷＯ２００５／０２６７４２）に提案されている。【００１１】
特許文献１に開示されるマイクロチップは、流路および基板リザーバ部が形成された基板と、前記基板リザーバ部に対応する位置に、貫通口からなる開口部が形成され、基板と剥離可能に密着する蓋とを具備することを特徴とする。【００１２】
基板リザーバ部の容量は微小であるが、基板と蓋とが密着し、開口部と基板リザーバ部とが連通することで、電気泳動分離を行うために必要なリザーバ液の保持が可能となる。当該マイクロチップを用いれば、密閉した流路内で汚染やこぼれを防止した状態で分析対象物質の分離を行い、さらに分析サンプルを凍結固定した後に蓋を除去することによって流路を露出することができる。凍結固定され、露出された分析サンプルは、凍結状態のまま乾燥させられる（いわゆるフリーズドライを行う）ことで、その分離状態を維持された。【００１３】
減圧下で乾燥させる凍結乾燥においては、真空ポンプ等が必要なため装置が複雑になる上、乾燥に要する時間が長い。また、乾燥後のサンプルが微粉末となるので、流路外に飛散して周囲を汚染するおそれもある。凍結乾燥が適しているのは、乾燥のために加熱すると分解反応等を起こす物質が分析対象物の場合である。【００１４】
一方、凍結固定された分析サンプルの別の乾燥方法として、加熱乾燥がある。加熱乾燥は、基板部を加熱するだけであるので、流路内の分析サンプルの溶媒は簡単な装置で高速乾燥させられる。したがって、サンプルおよび分析対象成分によっては、凍結乾燥よりも乾燥の方が適している場合も多い。
【非特許文献１】Hong  J  W  et  al.,  Electrophoresis、vol。22、328-33（2001）
【非特許文献２】Ken  Tseng,  et  a.,  Part  of  the  SPIE  Conference  on  Micro-  and  Nanofabricated  Structures  and  Devices  for  Biomedical  Environmental  Applications  2,  SPIE  Vol.  3606,  137-148  (1999)
【特許文献１】ＷＯ２００５／０２６７４２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献１に開示されたマイクロチップの問題点は、分析サンプルを凍結固定した後に蓋を除去すると、開口部のリザーバ液が凍結して基板上に残ることである。【００１６】
本来、分析サンプルを含む流路内のみを乾燥させ採取できればよいところであるが、開口部の容量が基板に形成された流路や基板リザーバ部の容量に比べ非常に大きいので、乾燥に長時間を要することになる。【００１７】
加えて、加熱乾燥を適用した場合には別の問題も生じる。凍結状態で基板上に残るリザーバ液が多くなると、加熱乾燥中にリザーバ液が基板上に広がり、流路内のサンプルと混じり分析対象物質の分離状態が完全に保持されない場合があった。【００１８】
リザーバ液が基板上で広がるまでには至らない場合でも、加熱により溶解したリザーバ液が流路内に流入し、流路内で分離されていた分析対象物質を移動させる場合があった。このため、高分離能な分離を行っても、その分析サンプルの溶媒乾燥時に分離状態が破壊されてしまうことが分かった。【００１９】
本発明は上述した従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は分析用のマイクロチップを利用して分析対象物質を含んだ分析サンプルに対して汚染・こぼれなしに電気泳動等の分離操作を実施した後、分析用のマイクロチップを構成する基板部上面に固定されている蓋部を除去し、さらに分離操作の分離能を維持した状態で分析対象物質を短時間で乾燥固定できるマイクロチップ、ならびに、これを用いた分析方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明のマイクロチップは、基板部と蓋部からなるマイクロチップであって、
前記基板部は上面に溝状の流路と前記流路に連結する基板リザーバ部とを具備し、
前記蓋部は前記流路上面を密封するとともに前記基板部から着脱可能とされ、前記基板リザーバ部に対応する位置に形成された貫通穴と、該貫通穴の内側に形成され、前記蓋部が前記流路上面を密封した状態のときに導入された液体を保持する蓋リザーバ部と、前記蓋リザーバ部の底面に形成された隔壁部とを具備し、
前記隔壁部の開口部面積は、前記隔壁部の上部の前記蓋リザーバ部の開口部面積より小さいことを特徴とする。【００２１】
上記の本発明のマイクロチップによって、分析サンプル・リザーバ液を凍結させた状態で前記蓋部を除去するときに、凍結リザーバ液を前記蓋リザーバ部の底面にそって破断させ、前記蓋リザーバ部内の凍結リザーバ液を前記蓋リザーバ部に保持した状態で取り去ることができる。【００２２】
なぜなら、前記隔壁部の部分を通じて接している凍結リザーバ液部分は断面積が小さいため、力学的に弱く破断しやすい部分だからである。また、この前記隔壁部は底面より上の凍結リザーバ液が落下する時のひっかかりとなり、凍結リザーバ液を前記蓋リザーバ部に保持することができる。【００２３】
よって、前記蓋リザーバ部内の凍結リザーバ液が前記基板部側に残らないため、短時間で分析サンプルが乾燥させられる。さらに、基板部を加熱する場合に凍結リザーバ液が融解されて流路に流れ込むことがなくなる。したがって、全溶媒が蒸発するまでに分析対象物質が分析サンプルごと流路内を移動する現象は抑制され、前記流路内の分析対象物質の分離状態は保持される。【００２４】
この場合、前記貫通穴は前記蓋リザーバ部を兼ねることとしてもよい。【００２５】
上記の本発明のマイクロチップによって、前記蓋部の前記貫通穴が前記蓋リザーバ部を兼ねるため、前記蓋部の構造が簡素化される。したがって、前記蓋リザーバ部を有する前記蓋部をハイスループットに製造することができる。【００２６】
また、前記蓋リザーバ部と前記隔壁部が同素材であるとしてもよい。【００２７】
上記の本発明のマイクロチップによって、前記蓋リザーバ部と前記隔壁部を、一つの成形型を用いて同時に作製することも可能となるし、あるいは、蓋リザーバ部の底面を内径方向に突き出させるような加工で、前記蓋リザーバ部に前記の隔壁部を容易に作製することも可能となる。よって、前記蓋リザーバ部と前記の隔壁部は容易に作製可能なため、ハイスループットに製造することができる。【００２８】
また、前記隔壁部が、前記蓋リザーバ部の内径方向に突き出した凸型構造であるとしてもよい。【００２９】
上記の本発明のマイクロチップによって、分析サンプル・リザーバ液を凍結させた状態で前記蓋部を除去するときに、凍結リザーバ液を前記蓋リザーバ部の底面にそって破断させ、さらに、前記蓋リザーバ部内の凍結リザーバ液を前記蓋部に付着した状態で取り去ることができる。【００３０】
なぜなら、前記の蓋リザーバ部の内径方向に突き出した凸型構造部分を通じて接している凍結リザーバ液部分は、断面積が小さいため力学的に弱く、破断しやすい部分だからである。また、前記の蓋リザーバ部の内径方向に突き出した凸型構造はそれより上の凍結リザーバ液が落下する時のひっかかりとなるため、前記蓋リザーバ部内の凍結リザーバ液は前記蓋部と共に除去される。【００３１】
加えて、前記の蓋リザーバ部の内径方向に突き出した凸型構造は単純で成形しやすい構造であるため、前記隔壁部を有する前記蓋リザーバ部の製造をハイスループット化できる。【００３２】
また、前記隔壁部が、イオンが透過可能な微細な貫通穴あるいは空隙を有する膜であるとしてもよい。【００３３】
上記の本発明のマイクロチップによって、分析サンプル・リザーバ液を凍結させた状態で前記蓋部を除去するときに、凍結リザーバ液を前記蓋リザーバ部の底面にそって破断させ、さらに、前記蓋リザーバ部内の凍結リザーバ液を前記蓋部に付着した状態で取り去ることができる。【００３４】
なぜなら、前記のイオンが透過可能な微細な貫通穴あるいは空隙を有する膜によって、前記蓋リザーバ部底面の開口部面積、ひいては凍結リザーバ液の断面積が減少しており、前記蓋リザーバ部底面は力学的に弱い部分になって破断されるからである。【００３５】
また、前記のイオンが透過可能な微細な貫通穴あるいは空隙を有する膜はそれより上の凍結リザーバ液の重心に近い点を支えられるので、容易に凍結リザーバ液を保持し、前記蓋部とともに前記基板部から除去することができる。よって、前記蓋リザーバ部内の凍結リザーバ液は前記基板部側に残らない。【００３６】
また、前記基板リザーバ部に、前記隔壁部の前記基板部に接する面の面積を減少させる突起構造が形成されているとしてもよい。【００３７】
上記の本発明のマイクロチップによって、分析サンプル・リザーバ液を凍結させた状態で前記蓋部を除去するときに、凍結リザーバ液を前記蓋リザーバ部の底面にそって破断させることができる。【００３８】
なぜなら、前記蓋リザーバ部の底面の凍結リザーバ液の断面積は、前記隔壁部だけでなく前記突起構造によっても減少させられるからである。【００３９】
また、前記流路中に親水性表面を有する突起構造が形成されているとしてもよい。【００４０】
上記の本発明のマイクロチップにおいて、親水性表面を有する前記突起構造は流路の表面積と親水性を増加させるため、流路内の溶液に対してはたらく摩擦力と毛細管力を増加させて、流路内の分析サンプルを移動させにくくすることができる。なぜなら、分析サンプルが移動するときに前記流路表面と前記突起構造表面との間に摩擦力が働いてその移動を妨げることができると共に、前記突起構造の毛細管力で、前記突起構造周囲の融解した分析サンプルを保持することができるからである。以上の場合の親水性とは接触角が  ９０°以下の場合を示す。【００４１】
本発明のマイクロチップは、特に前記蓋リザーバ部内の凍結リザーバ液の一部が除去しきれずに前記基板リザーバ部上に残り、前記基板部が不均一に加熱された場合に望ましい。前記基板リザーバ部上に残り、融解したリザーバ液は、基板リザーバ部上面にあふれたエネルギー的に不安定な状態となる。とりわけ、前記基板部が不均一に加熱されて前記流路内の各部から分析サンプルの乾燥がはじまる場合には、
この融解したリザーバ液は、壁面に覆われてエネルギー的により安定になる前記流路・前記基板リザーバ部内に移動するために、前記流路内の溶液を乾燥した流路部分に向けて押し出し、移動させる。よって、前記流路の分析サンプル中の分析対象物質の分離状態は大きく乱される。【００４２】
しかし、前記突起構造を設けることによって、前記突起構造周囲の融解した分析サンプルを保持することができるため、分析サンプルは前記突起構造を離れて移動しにくくなる。加えて、前記突起構造を前記流路中の分析サンプルよりも比熱の小さな材料で作製することにより、前記基板部の底面から及ぼす分析サンプルの温度を急速に伝達することができる。よって、分析サンプルを短時間で乾燥させることができる。【００４３】
この場合、前記流路中の前記突起構造が流路幅方向の列として配置され、隣接する前記突起構造の列が流路幅方向にずれた位置に配置されているとしてもよい。【００４４】
上記の本発明のマイクロチップによって、前記流路内の融解した分析サンプルに流れが生じた場合に、その流れを次列の前記突起構造に衝突して失速させ、流れを妨げることができる。よって、分析サンプルが前記流路内で移動しにくくなる。前記基板部が不均一に加熱され、除去しきれなかったリザーバ液が融解して前記流路中の分析サンプルを押し流そうとする場合でも、分析サンプル中の分析対象物質の分離状態を維持する能力が高まる。【００４５】
また、前記流路中の前記突起構造が、前記流路を移動する流体がジグザグ形状に移動するように形成されているとしてもよい。【００４６】
上記の本発明のマイクロチップの流路形状によって、前記流路内に生じた分析サンプルの流れを前記突起構造のみでなく、前記流路の壁面にも衝突させて失速させることができる。前記基板部が不均一に加熱され、一部除去しきれずに前記基板リザーバ部上に残ったリザーバ液が融解して前記流路中の分析サンプルを押し流そうとする場合でも、分析サンプル中の分析対象物質の分離状態を維持する能力が高まる。また、この分離状態を維持する能力は、不均一な加熱により局所的に分析サンプルの溶媒が蒸発した場合にも、その効果を発揮する。【００４７】
本発明の他の形態によるマイクロチップは、基板部と蓋部からなるマイクロチップであって、
前記基板部は上面に溝状の流路と前記流路に連結する基板リザーバ部とを具備し、
前記蓋部は前記流路上面を密封するとともに前記基板部から着脱可能とされ、前記基板リザーバ部に対応する位置に形成され、前記蓋部が前記流路上面を密封した状態のときに導入された液体を保持する蓋リザーバ部とを具備し、
前記マイクロチップを用いた分析サンプルの分離工程と、分析サンプルとリザーバ液を凍結させる前記基板部の冷却工程と、前記蓋部の剥離工程を実施するために用いられ、
前記蓋部の剥離工程で、凍結したリザーバ液を前記蓋リザーバ部の底面で破断させ、前記蓋部と共に前記基板部から離脱させる機構を、前記蓋リザーバ部の底面に有することを特徴とする。【００４８】
上記の本発明のマイクロチップによって、前記マイクロチップを用いた分析サンプルの分離工程と、分析サンプルとリザーバ液を凍結させる前記基板部の冷却工程の後に、前記蓋部の剥離工程で、前記蓋リザーバ部の底面で凍結リザーバ液を破断させ、前記蓋部と共に前記基板部から離脱させることができる。【００４９】
本発明のさらに他の形態によるマイクロチップは、基板部と蓋部からなるマイクロチップであって、
前記基板部は上面に溝状の流路と前記流路に連結する基板リザーバ部とを具備し、
前記蓋部は前記流路上面を密封するとともに前記基板部から着脱可能とされ、前記基板リザーバ部に対応する位置に形成された貫通穴と、該貫通穴の内側に形成され、前記蓋部が前記流路上面を密封した状態のときに導入された液体を保持する蓋リザーバ部とを具備し、
前記基板リザーバ部に、前記隔壁部の前記基板部に接する面の面積を減少させる突起構造が形成されていることを特徴とする。【００５０】
本発明のマイクロチップを用いた使用方法は、上記のいずれかに記載のマイクロチップを用いたサンプル分析方法であって、
分析対象物質を含んだ分析サンプルを、前記流路を利用して、所望の電気泳動等で分離した後、前記基板部を冷却し、分析サンプルの氷点以下の所定の低温度条件を達成し、該流路内に保持されている電気泳動等の分離済みの分析サンプルとリザーバ液を凍結させる操作を施す冷却工程と、
前記基板部を前記所定の低温度に冷却保持して、電気泳動等の分離済みの分析サンプルは凍結状態を保持した状態を維持しつつ、該流路内に付着している状態で、かつ蓋リザーバ部内の凍結したリザーバ液は、該蓋部に付着させて該流路内から離脱させるため、基板部上面と蓋部下面とを密着させ、所定の配置で接着状態を達成している接着力を開放する操作を施すため、基板部の上面から蓋部の下面を剥離するため、蓋部の端部に外力を印加し、基板部から蓋部を剥離・除去する操作を実施する蓋部剥離工程と、
前記剥離工程を終了した後、前記基板部を加熱し、該流路内に保持され、かつ、露出されている電気泳動等の分離済みの分析サンプルに対して、含まれる溶媒を乾燥させる操作を施す加熱工程を有し、これら一連の工程を実施することを特徴とする。【００５１】
上記マイクロチップを用いて上記サンプル分析方法を行うことにより、分析サンプルの分離・凍結後、前記蓋部を前記基板部から簡便に除去でき、さらに、前記基板部の加熱により、露出された分析対象物質の分離状態を保持したままで、短時間に分析サンプルを液体状態から乾燥状態にすることができる。前記乾燥後の分離済み分析対象物質は、所望の更なる分析操作で分析することができる。【００５２】
この場合、蓋部剥離工程が乾燥ガス雰囲気中で前記基板部から前記蓋部を剥離・除去する操作を実施する工程であるとしてもよい。【００５３】
上記マイクロチップを用いて上記サンプル分析方法を行うことにより、蓋部剥離工程は複雑になるが、乾燥工程を再現性よく行うことができる。なぜなら、冷却した前記基板部から前記蓋部を除去する際に、前記基板部周囲のガス雰囲気の水分量を減らすことで、前記基板部に付着する霜の量を減少させられるからである。よって、前記基板部表面の霜が前記基板の加熱時に融解して前記流路内に流れ込み、分析対象物質の分離状態を崩すことを防止できる。加えて、付着した霜の乾燥にかかる時間も短くなる。したがって、分析サンプルの分離・凍結後、霜の付着を防止しつつ前記基板部から前記蓋部を除去でき、さらに、露出された分析対象物質の分離状態を保持したままで前記基板部の加熱を実施し、短時間に分析サンプルを液体状態から乾燥状態にすることができる。【００５４】
本発明にかかるマイクロチップ、マイクロチップを用いたサンプル分析方法を利用することで、マイクロチップ上で汚染・こぼれなしに分析サンプルに対して電気泳動等の分離操作を実施した後、マイクロチップを構成する基板部上面に固定されている蓋部を除去し、さらに分離操作の分離能を維持した状態で分析サンプルの乾燥固定を短時間に実現する技術が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１（ａ）〜図１（ｄ）のそれぞれは、従来のマイクロチップを用いた分析の動作を段階的に示す断面図である。
【図２】図２（ａ）は本実施の形態のマイクロチップの構成部品を示す上面図、図２（ｂ）は図３のＢ−Ｂ’切断面における本実施の形態のマイクロチップの構成部品を示す上面図である。
【図３】図２（ａ）に示された本実施形態のマイクロチップのＡ−Ａ’間の断面を示す断面図である。
【図４】本発明の第一の実施形態において利用されるマイクロチップの蓋リザーバ部周辺の断面を拡大して示す断面図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｄ）のそれぞれは、本発明の第一の実施形態において利用されるマイクロチップを用いた分析の動作を段階的に示す断面図である。
【図６】本発明の第二の実施形態において利用されるマイクロチップの蓋リザーバ部周辺の断面を拡大して示す断面図である。
【図７】本発明の第三の実施形態において利用されるマイクロチップの蓋リザーバ部周辺の断面を拡大して示す断面図である。
【図８】図８（ａ）は、本発明の第三の実施形態において利用されるマイクロチップの構成部品を示す上面図、図８（ｂ）は図７中のＢ−Ｂ’切断面における本実施の形態のマイクロチップの構成部品を示す上面図である。
【図９】図９（ａ）、図９（ｂ）のそれぞれは、本発明の第四の実施形態において利用されるマイクロチップの流路を拡大して示す上面図と斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施例２において利用される蓋部の断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０１  基板部
１０２  蓋部
１０３  蓋リザーバ部
１０４  隔壁部
１０５  流路
１０６  基板リザーバ部
１０７  マイクロチップ
１０８  分析サンプル・リザーバ液
１１０  突起構造
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、すべての図面において、共通する構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。【００５８】
（第一の実施の形態）
図２（ａ）は本実施の形態のマイクロチップの構成部品を示す上面図、図２（ｂ）は図３のＢ−Ｂ’切断面における本実施の形態のマイクロチップの構成部品を示す上面図である。図３は図２（ａ）に示された本実施形態のマイクロチップのＡ−Ａ’間の断面を示す断面図である。図４は本実施形態のマイクロチップの蓋リザーバ部周辺の断面を拡大して示す断面図である。図５は本実施形態のマイクロチップを用いた分析の動作を段階的に示す断面図である。【００５９】
本実施形態の流路構成では、基板部１０１はその上面に分析対象物質の分離に利用する流路１０５を具えている。流路１０５の両端には基板リザーバ部１０６が形成されている。【００６０】
基板部１０１の流路１０５を密閉している蓋部１０２は、基板リザーバ部１０６の各位置に対応した位置に、液体を保持する蓋リザーバ部１０３が内側に設けられた貫通穴を具えている。各蓋リザーバ部１０３は基板部１０１側となる底面に隔壁部１０４を有している（図５（ａ）の状態）。図４に示すように、隔壁部１０４は、イオンが透過可能な微細な貫通穴あるいは空隙を有する膜であり、蓋リザーバ部１０３に接着されている。【００６１】
本実施の形態では、マイクロチップを用いて分析サンプルを等電点分離させる場合を説明する。しかし、分析サンプルの分析方法はこれに限らない。【００６２】
ｐＨ勾配形成用の両性担体を含んだ分析サンプルが蓋リザーバ部１０３を通じて流路１０５に導入された後に、蓋リザーバ部１０３の一方にリザーバ液であるｐＨ勾配形成用の酸液（陽極液）が、もう一方に塩基液（陰極液）が導入される。次に、電界印加用の電極端が蓋リザーバ部１０３に挿入され、この電極端間に流路１０５内におけるタンパク質の移動に際して使用する電界が印加される。【００６３】
なお、図２、２に例示する流路１０５の形状は単一レーン構成であるが、基板部１０１の上面に複数本の溝状の流路を併設するマルチ・レーン型のマイクロチップへ拡張することも可能である。【００６４】
分析対象物質が等電点ごとに流路１０５内で分離されたら電界印加を止め、基板１０１を冷却して分析サンプルとリザーバ液を凍結させる（図５（ｂ）の状態。分析サンプル・リザーバ液１０８は凍結されている）。【００６５】
分析サンプルとリザーバ液を凍結させたままで、蓋部１０２を基板部１０１から剥離する。除去後の流路１０５内には凍結した分析サンプルが分離状態を維持したままで保持される。蓋部１０２の剥離時に、隔壁部１０４が蓋リザーバ部１０３底面の凍結リザーバ液の断面積を小さくして力学的に弱くするため、凍結リザーバ液は隔壁部１０４にそって破断される。蓋リザーバ部１０３内の凍結リザーバ液は、蓋リザーバ部１０３内に保持された状態で取り去られる（図５（ｃ）の状態）。【００６６】
次に、基板部１０１を加熱し、分析サンプルの溶媒を蒸発させる。蓋リザーバ部１０３内の凍結リザーバ液が基板部１０１側に残らないため、融解された凍結リザーバ液が流路１０５に流れ込むことはない（図５（ｄ）の状態）。よって、分析対象物質の分離状態を維持したまま、短時間で分析サンプルの溶媒を蒸発させることができる。【００６７】
一方、図１は隔壁部１０４がないマイクロチップ１０７を用いた分析の動作を段階的に示す断面図である。【００６８】
図１（ａ）、図１（ｂ）に示される分析サンプルの導入、蓋リザーバ部１０３の一方へのリザーバ液であるｐＨ勾配形成用の酸液（陽極液）の導入、もう一方への塩基液（陰極液）の導入、電界印加用の電極端による電界印加の後の凍結までの動作は図５（ａ）、図５（ｂ）を用いて説明した動作と同様である。【００６９】
隔壁部１０４がないマイクロチップ１０７を用いると、分析サンプルの凍結後に蓋部１０２を除去する際に、蓋リザーバ部１０３内の凍結リザーバ液が基板リザーバ部１０６に残る（図１（ｃ）の状態）。基板部１０１を加熱すると、基板リザーバ部１０６に残った凍結リザーバ液は融解されて流路１０５に流れ込み（図１（ｄ）の状態）、分析対象物質の分離状態を破壊してしまう。また、リザーバ液が乾燥するまでに時間がかかってしまう。【００７０】
本実施の形態の基板部１０１の材料としては、例えば、石英もしくはガラス、シリコン等の微細加工に適する材料が好適に利用される。更には、ポリカーボネイト、ＰＤＭＳ、ＰＭＭＡ等の高い絶縁特性を有するプラスチック材料の内、目的とする微細加工精度を達成可能なものを利用することもできる。【００７１】
基板部１０１の上面に形成される溝状の流路に対して電界を印加するため、基板部１０１自体は溝状の流路内の泳動液から絶縁される必要があり、高絶縁性材料、例えば、石英もしくはガラスなどの使用が望ましい。また、シリコン等の絶縁性が劣る材料を利用する際には、溝状の流路内の泳動液と電気的な絶縁を図る、絶縁性の被膜層を溝状の流路内壁に設ける構成とする。あるいは、溝状の流路部分はシリコン基板上に形成されるシリコン酸化物層を利用して形成する形態を採用することも可能である。【００７２】
本実施の形態の蓋部１０２の材料としては、貫通穴の作製などの加工を施すことが可能であり、絶縁特性に優れている材料が好適に用いられる。例えば、ポリカーボネイト、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）などのアクリル樹脂、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）等の高分子樹脂材料、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ポリ塩化ビニルなどのポリオレフィン、又はポリエステルなどが用いられる。特に、弾性変形性が高い材料を用いることが好ましい。蓋部１０２は型成形、押し出し成形、ホットエンボシング等を用いて作製する。【００７３】
本実施の形態の蓋リザーバ部１０３の材料としては、貫通穴の作製などの加工を施すことが可能であり、絶縁特性に優れている材料が好適に用いられる。石英もしくはガラス、ポリカーボネイト、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）などのアクリル樹脂、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）等の高分子樹脂材料、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ポリ塩化ビニルなどのポリオレフィン、又はポリエステル等の高い絶縁特性を有するプラスチック材料などが用いられる。プラスチック材料を用いた蓋部１０２の場合、蓋部１０２は型成形、押し出し成形、ホットエンボシング等を用いて作製する。また、蓋部１０２が有する貫通穴が蓋リザーバ部１０３を兼ねていてもよい。この場合には蓋部１０２と蓋リザーバ部１０３は同素材で一体成形が可能となり、蓋部の構成が簡略化できる。【００７４】
本実施の形態の隔壁部１０４の材料としては、イオンが透過可能な微細な貫通穴あるいは空隙を有する膜の材料である、プラスチック材料で作製されたメッシュや、溶液自体の流入が可能な網目サイズの大きな布、紙が好適である。この隔壁部１０４は蓋リザーバ部１０３に組み込まれて成形されることが好ましい。さらに、蓋リザーバ部１０３と、その隔壁部１０４の材料が同じ場合には、一体成形することもできる。あるいは、隔壁部１０４は、蓋リザーバ部１０３に接着剤で接着されていてもよい。あるいは、基板部１０１と蓋部１０２を接着・固定させた後に、蓋リザーバ部１０３底面に設置あるいは接着されてもよい。【００７５】
（第二の実施の形態）
図６は、本実施形態に係るマイクロチップの蓋リザーバ部１０３周辺の断面を拡大して示した断面図である。本実施形態に係るマイクロチップは第一の実施の形態と同じマイクロチップ構成であるが、唯一隔壁部１０４の構成が異なる。本実施形態の隔壁部１０４は、蓋リザーバ部１０３の内径方向に突き出した凸型構造である。【００７６】
第一の実施形態と同様に、分析対象物質を流路１０５内で分離した後に、基板部１０１を冷却して分析サンプルとリザーバ液を凍結させる。分析サンプルを凍結したままで、蓋部１０２を基板部１０１から除去する。このとき、隔壁部１０４が、隔壁部１０４に沿って凍結リザーバ液を破断させるため、凍結リザーバ液を蓋部１０２の蓋リザーバ部１０３側と基板リザーバ部１０６側とに分割させることができる。蓋リザーバ部１０３内の凍結リザーバ液は蓋部１０２に付着した状態で取り去られるので、基板部１０１を加熱するときに、凍結リザーバ液が融解され流路１０５に流れ込むことはない。よって、分析対象物質の分離状態を維持したまま、短時間に分析サンプルの溶媒を蒸発させることができる。【００７７】
本実施の形態の基板部１０１、蓋部１０２、蓋リザーバ部１０３、隔壁部１０４の材料としては、第一の実施の形態と同様の材料が好適である。さらに、蓋部１０２と蓋リザーバ部１０３、あるいは蓋リザーバ部１０３と隔壁部１０４、あるいはそれら全てに同じ材料を用いると、一体成形することができ、好ましい。【００７８】
また、本実施の形態の隔壁部１０４は凸型構造に限らず、前記基板部に接近するにつれて前記蓋リザーバ部の管径を小さくする、すり鉢型構造であってもよい。前記すり鉢型構造の底面が基板部１０１上面と等しく、かつ、すり鉢型構造の厚みが蓋リザーバ部１０３中心に近づくにつれて薄くなることが望ましい。なぜなら、凍結リザーバ液の亀裂が基板部１０１上面にそって生じ易くなるため、基板部１０１側に残るリザーバ液を少なくできるからである。【００７９】
（第三の実施の形態）
図７は本実施形態に係るマイクロチップの断面図である。図８は本実施の形態のマイクロチップの構成部品を示す上面図である。図７は図８（ａ）中のＡ−Ａ’間の蓋リザーバ部周辺の断面を拡大して示し、図８（ａ）は基板部１０１と蓋部１０２が組み合わされた状態を示し、図８（ｂ）は図７中のＢ−Ｂ’を結ぶ切断面（蓋部１０２の上面図）を示す。【００８０】
本実施形態に係るマイクロチップは第一の実施形態および第二の実施形態と同じマイクロチップ構成であるが、蓋リザーバ部１０３・基板リザーバ部１０６を流路１０５の両端とその内側とにそれぞれ有しており、蓋リザーバ部１０３・基板リザーバ部１０６はそれぞれ両端に２ケ、両端の内側に２ケの合計４ケである。【００８１】
流路１０５の両端に設けられる蓋リザーバ部１０３ｂは図６に示した第二の実施形態と同様の構成の隔壁部１０４ｂを備えており、流路１０５に液を注入する基板リザーバ部１０６ｂの位置に対応して配置されている。【００８２】
流路１０５の両端より内側に設けられる蓋リザーバ部１０３aは図４に示した第一の実施形態と同様の構成の隔壁部１０４ａを備えており、流路１０５に電圧を印加するための電極部を挿入して分析を行う。蓋リザーバ部１０３aは基板リザーバ部１０６aの位置に対応して配置されている。【００８３】
隔壁部１０４ａは、蓋リザーバ部１０３a・基板リザーバ部１０６a間をイオンが出入りできる微細な空隙を有する蓋部１０２と異素材の膜である。隔壁部１０４ｂは、蓋部１０２と同素材であって、蓋リザーバ部の内径方向に突き出した凸型構造である。隔壁部１０４ａを通じて流路１０５に液を注入できない場合に、隔壁部１０４ｂを有する蓋リザーバ部１０３ｂを通じて液を注入することができる。【００８４】
本実施の形態では、マイクロチップを用いて分析サンプルを等電点分離させる場合を説明する。ｐＨ勾配形成用の両性担体を含んだ分析サンプルが蓋リザーバ部１０３ｂを通じて流路１０５に導入された後に、蓋リザーバ部１０３aの一方にリザーバ液であるｐＨ勾配形成用の酸液（陽極液）が、もう一方に塩基液（陰極液）が導入される。【００８５】
次に、電界印加用の電極端が蓋リザーバ部１０３aに挿入され、この電極端間に流路１０５内におけるタンパク質の移動に際して使用する電界が印加される。分析対象物質が等電点ごとに流路１０５内で分離されたら電界印加を止め、基板１０１を冷却して分析サンプルとリザーバ液を凍結させる。【００８６】
分析サンプルとリザーバ液を凍結したままで、蓋部１０２を基板部１０１から除去する。このとき、蓋リザーバ部１０３ａ、１０３ｂの底面の隔壁部１０４ａ、１０４ｂは、凍結リザーバ液に前記隔壁部１０４ａ、１０４ｂに沿った亀裂を生じさせ、蓋リザーバ部１０３ａ、１０３ｂ内の凍結リザーバ液を取り去ることができる。よって、凍結リザーバ液が融解されて流路１０５に流れ込むことなく、分析対象物質はその分離状態を維持したままで加熱乾燥させられる。【００８７】
本実施の形態の基板部１０１、蓋部１０２、蓋リザーバ部１０３ａ、１０３ｂの材料としては、第一の実施の形態と同様の材料が好適である。隔壁部１０４ａの材料としては、イオンが透過可能な微細な貫通穴あるいは空隙を有する膜を用いる。【００８８】
例えば、隔壁部１０４ａは溶液中のイオン、あるいは所望の大きさ以下の分子のみを通過させるような膜、例えば半透膜、透析膜、フィルター、ろ紙、セルロース、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）膜、あるいはアクリルアミドゲルやアガロースゲル等のゲルが好適である。この隔壁部１０４は蓋リザーバ部１０３に組み込まれて成形されることが好ましい。【００８９】
さらに、蓋リザーバ部１０３と、その隔壁部１０４の材料が同じ場合には、一体成形することもできる。あるいは、隔壁部１０４は、蓋リザーバ部１０３に接着剤で接着されていてもよい。【００９０】
例えば、隔壁部１０４aに、アガロースやアクリルアミドなどのゲルを用いる場合には、基板部１０１と蓋部１０２を接着させた後に、温められて液体状態であるゲルを蓋リザーバ部１０３ａに滴下して硬化させて作製することが好ましい。【００９１】
一方、隔壁部１０４ｂの材料としては、第一の実施の形態の隔壁部１０４と同様の材料が好適である。さらに、蓋部１０２と蓋リザーバ部１０３ｂ、あるいは蓋リザーバ部１０３ｂと隔壁部１０４ｂ、あるいはそれら全てに同じ材料を用いると、一体成形することができ、好ましい。【００９２】
（第四の実施の形態）
図９（ａ）および図９（ｂ）のそれぞれは本実施形態に係るマイクロチップの流路を拡大して示した上面図および斜視図である。
本実施形態に係るマイクロチップの蓋部の構造は、第一ないし第三の実施の形態と同じマイクロチップ構成であるが、本実施形態における流路１０５は流体がジグザグ形状に移動するように形成されている（以下、ジグザグ形状と呼ぶ）。図９で示されるように、流路１０５中には突起構造１１０が流路幅方向の列として配置され、隣接する突起構造１１０の列は流路幅方向にずらされた位置に配置されている。【００９３】
本実施形態に係るマイクロチップの蓋部の構造は、第一ないし第三の実施の形態と同じマイクロチップ構成であるが、本実施形態における流路１０５には流体がジグザグ形状に移動するように親水性表面を有する突起構造１１０が形成されている（以下、ジグザグ形状と呼ぶ）。図９で示されるように、流路１０５中の突起構造１１０は流路幅方向の列として配置され、隣接する突起構造１１０の列は流路幅方向にずらされた位置に配置されている。【００９４】
第一ないし第三の実施の形態と同様に、流路１０５内で分離した分析サンプルを凍結した状態で、蓋部１０２を基板部１０１から除去する。このとき、隔壁部１０４が、凍結リザーバ液を蓋リザーバ部１０３の底面にそって破断させ、蓋リザーバ部１０３内の凍結リザーバ液を取り去ることができる。よって、凍結リザーバ液が融解されて流路１０５に流れ込むことなく、分析対象物質はその分離状態を維持したままで加熱乾燥させられる。【００９５】
基板部１０１の加熱時に、分析サンプルは流路１０５内の各突起構造１１０の毛細管力によって各突起構造１１０周辺に保持されるため、各突起構造を離れて移動する分析サンプルの流れが生じにくくなる。よって、基板部１０１側に残っている凍結リザーバ液の一部が融解して流路に流れ込んだ場合でも、不均一な加熱により局所的に分析サンプルの溶媒が蒸発した場合でも、分離状態の破壊を抑制できる。【００９６】
さらに、ずれて配置された次列の突起構造１１０が前列の突起構造１１０間で生じた分析サンプルの流れが止めるため、分析サンプルはより移動しにくくなる。さらに、分析サンプルの流れはジグザグ形状の流路１０５の流路壁面にも衝突するため、より分析サンプルの流れは生じにくくなる。【００９７】
なお、基板リザーバ部に、隔壁部の基板部に接する面の面積を減少させる突起構造を具備する構成としてもよく、上記のいずれの実施形態に、このような突起構造を備える構成としてもよい。このような構成とすることによっても、蓋リザーバ部の底面の凍結リザーバ液の断面積は、減少することとなり、分析サンプル・リザーバ液を凍結させた状態で蓋部を除去するときに、凍結リザーバ液を蓋リザーバ部の底面に沿って破断させることができる。
【実施例１】
【００９８】
本発明者らは以下のチップを用いて、等電点分離後の分析サンプルの乾燥固定実験を行い、分離状態を維持したままで分析サンプルを短時間に乾燥固定できることを示した。【００９９】
マイクロチップの基板部は21ｍｍ角の矩形状の合成石英基板であり、その上面にフォトリソグラフィとドライエッチングによって流路が形成されている。流路は400ミクロン幅で60ｍｍ長であり、ジグザグ形状で形成されている。流路内には直径10ミクロン、ピッチ20ミクロンの柱状構造が均一に形成されており、流路の両端には、基板リザーバ部がある。【０１００】
蓋部は厚み2ｍｍのシリコーン樹脂（PDMS）で、基板リザーバ部に対応した位置に直径2ｍｍの貫通穴があけられており、この貫通穴は、蓋リザーバ部を兼ねている。蓋リザーバ部は、蓋リザーバ部底面の開口部面積を小さくした構造として、蓋リザーバ部の内径方向に突き出したPDMS製の凸型構造を有している。蓋部と蓋リザーバ部と蓋リザーバ部底面の開口部面積を小さくした構造は、同じシリコーン樹脂製であり、一体成形された。成形するために、シリコーン樹脂材料と硬化剤とを混合して、成形型に流し込み150度で1時間加熱して硬化させた。【０１０１】
蓋部の上に、蓋リザーバ部に対応する位置に貫通穴が開けられた厚み0.5ｍｍの矩形状の合成石英平板が載せられる。マイクロチップは、冷却・加熱機構を有するペルチェ台の上に載せられて分析される。蓋部上の合成石英平板から基板部の底面に向けて固定具を用いて加圧し、流路の密閉状態を実現する。PDMSは接着力が強くない材料であるため、この固定具を除去すれば容易に蓋部も除去可能である。【０１０２】
分析対象物質としては、分離状態を蛍光観察できる蛍光等電点マーカー（Fluorescent  IEF  marker）を用いた。分析サンプルは、電圧を印加した流路内にpＨ勾配を作成する両性担体（cIEF  ampholytes）2%と蛍光等電点マーカー2％を含んだcIEF  gelである。【０１０３】
まず、蓋リザーバ部に分析サンプルを導入し、次いで毛細管力を用いて流路内にも分析サンプルを導入した。流路に入りきらなかった分析サンプルを蓋リザーバ部から取り除いた後に、片側の蓋リザーバ部に陰極液0.02M  NaOH  (pH  12.4)を、もう片側の蓋リザーバ部に0.1M  H3PO4  (pH  1.9)を満たし、電極を両リザーバ部に挿入する。その後、3.5kＶを、7分印加して、等電点マーカーを等電点分離した。流路内の等電点マーカーの分離状態は蛍光顕微鏡を用いて観察された。【０１０４】
観察直後のマイクロチップを、ペルチェ台を用いて冷却して分析サンプル・リザーバ液を凍結させた。蛍光観察により、凍結後も等電点マーカーの分離状態が維持されていることを確認した。【０１０５】
さらに、分析サンプル・リザーバ液が凍結した状態を維持したままで、マイクロチップ上から電極と固定具を除去し、蓋部を蓋部上の合成石英平板とともに除去する。蓋除去時には、霜がチップ表面に付着しないように、乾燥窒素をマイクロチップに向けてフローさせ続けた。凍結リザーバ液に凸型の前記隔壁部の底面にそった亀裂が生じ、凍結リザーバ液が蓋リザーバ部と基板リザーバ部とに分割されるとともに、蓋リザーバ部内の凍結リザーバ液は蓋部に付着して取り除かれた。【０１０６】
次に、分析サンプルが露出された基板部を、ペルチェ台を用いて60度で1分間加熱し、分析サンプルの溶媒を蒸発させた。流路を蛍光観察し、加熱乾燥後も蛍光等電点マーカーの分離状態が崩れず、維持されていることを確認した。【０１０７】
以上の実験により、隔壁部である凸型構造を有する蓋部とジグザグ形状の流路内に柱状の突起構造を具備した基板部とで構成されたマイクロチップを用いて、分析サンプルの等電点分離、分析サンプル凍結、蓋部除去、基板部加熱の分析工程をおこなうことにより、分析サンプルの分離状態を維持したままで短時間に加熱乾燥できることが示された。
【実施例２】
【０１０８】
本発明者らは以下のチップを用いて、等電点分離後の分析サンプルの乾燥固定実験を行い、分離状態を維持したままで分析サンプルを短時間に乾燥固定できることを示した。【０１０９】
図１０は、本発明の実施例２において利用される蓋部１０２の断面図である。【０１１０】
マイクロチップの基板部は21ｍｍ角の矩形状の合成石英基板であり、その上面にフォトリソグラフィとドライエッチングによって流路が形成されている。流路は400ミクロン幅で60ｍｍ長であり、ジグザグ形状で形成されている。流路内には直径10ミクロン、ピッチ20ミクロンの柱状構造が均一に形成されており、流路の両端には、基板リザーバ部がある。【０１１１】
蓋部１０２は厚み2ｍｍのシリコーン樹脂（PDMS）で、基板リザーバ部に対応した位置に直径2ｍｍの貫通穴があけられており、この貫通穴は、蓋リザーバ部１０３を兼ねている。蓋リザーバ部１０３は、蓋リザーバ部１０３底面の開口部面積を小さくした構造として、蓋リザーバ部１０３の内径方向に突き出したPDMS製の凸型構造を有している。蓋部１０２と蓋リザーバ部１０３と蓋リザーバ部１０３底面の開口部面積を小さくした構造は同じシリコーン樹脂製であり、シリコーン樹脂の平板に刃型を押し当て打ち抜くことによって型抜き成形された（図７参照）。刃型は、ベース板に先鋭な刃が固定されたものである。リザーバ部に対応する部分には穴あけのための円筒状の刃型が設置されている。この円筒状部分の特徴は、刃の先端が刃の根元よりも円の直径が小さいことである。この形状により、蓋リザーバ部１０３底面の開口部面積を小さくした構造として、蓋リザーバ部１０３の内径方向に突き出したPDMS製の凸型構造を有する蓋リザーバ部１０３を成形可能となった。さらに，この蓋部１０２を親水性のポリアクリルアミドでコーティングし，蓋部１０２と凍結リザーバ液との密着性を高めた．
蓋部１０２の上に、蓋リザーバ部１０３に対応する位置に貫通穴が開けられた厚み0.5ｍｍの矩形状の合成石英平板を載せた。マイクロチップは、冷却・加熱機構を有するペルチェ台の上に載せられて分析される。蓋部１０２上の合成石英平板から基板部の底面に向けて固定具を用いて加圧し、流路の密閉状態を実現する。PDMSは接着力が強くない材料であるため、この固定具を除去すれば容易に蓋部１０２も除去可能である。【０１１２】
分析対象物質としては、分離状態を蛍光観察できる蛍光等電点マーカー（Fluorescent  IEF  marker）を用いた。分析サンプルは、電圧を印加した流路内にpＨ勾配を作成する両性担体（cIEF  ampholytes）2%と蛍光等電点マーカー2％を含んだcIEF  gelである。【０１１３】
まず、蓋リザーバ部１０３に分析サンプルを導入し、次いで毛細管力を用いて流路内にも分析サンプルを導入した。流路に入りきらなかった分析サンプルを蓋リザーバ部１０３から取り除いた後に、片側の蓋リザーバ部１０３に陰極液0.02M  NaOH  (pH  12.4)を、もう片側の蓋リザーバ部１０３に0.1M  H3PO4  (pH  1.9)を満たし、電極を両リザーバ部に挿入する。その後、3.5kＶを、7分印加して、等電点マーカーを等電点分離した。流路内の等電点マーカーの分離状態は蛍光顕微鏡を用いて観察された。【０１１４】
観察直後のマイクロチップを、ペルチェ台を用いて冷却して分析サンプル・リザーバ液を凍結させた。蛍光観察により、凍結後も等電点マーカーの分離状態が維持されていることを確認した。【０１１５】
さらに、分析サンプル・リザーバ液が凍結した状態を維持したままで、マイクロチップ上から固定具を除去し、電極と蓋部１０２を蓋部１０２上の合成石英平板とともに除去する。凍結リザーバ液に凸型の前記隔壁部の底面にそった亀裂が生じ、凍結リザーバ液が蓋リザーバ部１０３と基板リザーバ部とに分割されるとともに、蓋リザーバ部１０３内の凍結リザーバ液は蓋部１０２に付着して取り除かれた。電極と蓋部１０２上の合成石英平板を共に除去することによって，電極を先に除去する動作によって凍結リザーバ液が崩れ，蓋リザーバ部１０３の底面よりも上部で分割される可能性が少なくなる。【０１１６】
次に、分析サンプルが露出された基板部を、ペルチェ台を用いて室温で３分間放置し、分析サンプルの溶媒を蒸発させた。流路を蛍光観察し、加熱乾燥後も蛍光等電点マーカーの分離状態が崩れず、維持されていることを確認した。【０１１７】
以上の実験により、隔壁部である凸型構造を有する蓋部１０２とジグザグ形状の流路内に柱状の突起構造を具備した基板部とで構成されたマイクロチップを用いて、分析サンプルの等電点分離、分析サンプル凍結、蓋部１０２除去、基板部加熱の分析工程をおこなうことにより、分析サンプルの分離状態を維持したままで短時間に加熱乾燥できることが示された。
【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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【国際調査報告】
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