(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の透明板状部材を備え、少なくとも一方の板状部材の表面に液が流れる溝が形成され、一方の板状部材には前記溝に対応する位置に貫通する穴が設けられ、これら板状部材がその溝を内側にして貼り合わされてその溝により互いに交差する分離流路と試料導入流路を形成してなるマイクロチップを用い、泳動液が充填された前記分離流路及び前記試料導入流路の両端に電圧を印加して試料を電気泳動させる電圧印加手段と、分離した試料成分を検出する検出手段と、前記マイクロチップを位置決めする手段と、を備えたマイクロチップ電気泳動装置において、
弾性体絶縁材料からなり、その弾性体絶縁材料には前記マイクロチップの貫通穴に対応した位置に凹部が形成され、その凹部には電源に接続され凹部側で前記弾性体絶縁材料から突き出した電極が配置され、電気泳動時には前記弾性体絶縁材料が前記マイクロチップ表面に密着して前記貫通穴上を個々に被うとともに前記電極を前記貫通穴に挿入する電極保持部材を備えたことを特徴とするマイクロチップ電気泳動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、極微量の試料を高速かつ高分離で分析する電気泳動装置に関し、さらに詳しくは２枚の透明板状部材を貼り合わせて内側に形成された分離流路で電気泳動を行なうマイクロチップを用いたマイクロチップ電気泳動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
極微量のタンパク質や核酸などを分析する場合には、従来から電気泳動法が用いられており、その装置化技術の例としてキャピラリー電気泳動装置がある。キャピラリー電気泳動装置は、内径が１００μｍ以下のガラスキャピラリー内に泳動バッファ（泳動液）を充填し、一端側に試料を導入した後、両端間に高電圧を印加して分析対象物をキャピラリー内で分離展開させるものである。キャピラリー内は容積に対して表面積が大きい、すなわち冷却効率が高いことから、高電圧の印加が可能となり、ＤＮＡなどの極微量試料を高速、かつ高分解能にて分析することができる。
【０００３】
近年、取扱いが煩雑なフューズドシリカ・キャピラリーに代わって、分析の高速化、装置の小型化が期待できる形態として、D. J. Harrison et al./ Anal. Chim. Acta 283 (1993) 361-366に示されているように、２枚の基板を接合して形成されたキャピラリー電気泳動チップ（マイクロチップという）が提案されている。マイクロチップは、一対の透明基板（一般にはガラス、石英、樹脂など）からなり、一方の板状基板の表面にエッチングなどにより少なくとも２本の流路が互いに交差するように形成され、他方の板状基板には流路に対応する位置に貫通穴が設けられている。そのマイクロチップの一例を図１に示す。
【０００４】
マイクロチップ１は、一対の透明基板３，５からなる。基板５の表面に互いに交差する分離流路７及び試料注入流路９がエッチングなどにより形成されている。基板３には流路７，９の端に対応する位置に貫通穴が形成されており、分離流路７の端に対応する位置の貫通穴はバッファリザーバ１１ａ及びドレイン１１ｂとなり、試料注入流路９の端に対応する位置の貫通穴はサンプルリザーバ１１ｃ及びサンプル廃液溜め１１ｄとなる。
【０００５】
検出には一般にレーザ蛍光検出法を用いる。マイクロチップ電気泳動では試料の導入及び分離は全てリザーバ１１ａ〜１１ｄに適当な電圧を印加して行なうので、そのための高圧電源及び高圧リレーシステムが必要である。分析を開始する前に、予めシリンジ等でバッファリザーバ１１ａから泳動液を流路７，９に充填し、その後、サンプルリザーバ１１ｃに数μリットルの試料を注入する。その後、各リザーバ１１ａ〜１１ｄに適当な電圧を印加して分析を行なうが、リザーバに電圧を印加するための電極の形状にはいくつかのものがある。図２にその一例を示す。
【０００６】
図２は、マイクロチップとともに電極の形状を表す斜視図であり、（Ａ）は棒状のＰｔ電極をリザーバに挿入したもの、（Ｂ）はＡｕなどをマイクロチップ上及びリザーバ内壁に蒸着したものである。
（Ａ）では、マイクロチップ１の各リザーバ１１にＰｔ電極１９が挿入されており、Ｐｔ電極１９は高圧電源に接続されている。
（Ｂ）では、蒸着によりマイクロチップ１上及びリザーバ１１内壁にＡｕ電極２１が形成されており、Ａｕ電極２１はソケット２３を介して高圧電源に接続される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図２（Ａ）のように、電極１９を各リザーバに手操作で入れるのは煩雑な操作であり、かつ確実とはいえない。この問題は、図２（Ｂ）のように、電極２１をマイクロチップ１上に一体形成し、ソケット２３に接続することにより解消されるが、マイクロチップの作製プロセスが増え、コストも高くなるという欠点がある。
【０００８】
また、図２に示した電極形状では、いずれもリザーバ１１ａ〜１１ｄが空気中に開放されているため、泳動液及び試料溶媒が蒸発する。泳動液の蒸発により、泳動液の濃度が大きくなり、電圧を印加したときの発熱量が大きくなって温度変化が生じる。その結果、再現性が低下するという問題があった。さらに、泳動液の蒸発により、泳動液の粘性の変化が生じたり、リザーバでのバッファ液面の高さの変化により泳動液自体に流れが生じたりして、この点からも再現性に影響が出るという問題もあった。このように、従来の装置では長時間の分析が困難であった。
【０００９】
そこで、本発明は、電極挿入時の操作性を向上し、かつ泳動液の蒸発を抑制して長時間の分析にも再現性を保つことができるマイクロチップ電気泳動装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によるマイクロチップ電気泳動装置は、一対の透明板状部材を備え、少なくとも一方の板状部材の表面に液が流れる溝が形成され、一方の板状部材にはその溝に対応する位置に貫通する穴が設けられ、これら板状部材がその溝を内側にして貼り合わされてその溝により互いに交差する分離流路と試料導入流路を形成してなるマイクロチップを用い、泳動液が充填された分離流路及び試料導入流路の両端に電圧を印加して試料を電気泳動させる電圧印加手段と、分離した試料成分を検出する検出手段と、マイクロチップを位置決めする手段と、を備えたマイクロチップ電気泳動装置であって、弾性体絶縁材料からなり、その弾性体絶縁材料にはマイクロチップの貫通穴に対応した位置に凹部が形成され、その凹部には電源に接続され弾性体絶縁材料から突き出した電極が配置され、電気泳動時には弾性体絶縁材料がマイクロチップ表面に密着して貫通穴上を個々に被うとともに電極を貫通穴に挿入する電極保持部材を備えたものである。
【００１１】
マイクロチップの分離流路、試料導入流路及び貫通穴に泳動液を充填し、さらに試料を注入した後、マイクロチップ電気泳動装置の所定の位置にマイクロチップを固定する。次に、電極保持部材をマイクロチップ表面に密着させる。電極は電極保持部材の貫通穴に対応する位置に配置されているので、電極保持部材の装着と同時にそれぞれの貫通穴に電極が挿入される。また、各貫通穴上は電極保持部材により被われるので、泳動液及び試料溶媒の蒸発を抑えることができる。
【００１２】
【実施例】
図３は、マイクロチップ電気泳動装置の一実施例を表す概略構成図である。図４は、本発明にかかる電極保持部の一実施例をマイクロチップとともに表す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ’に沿った位置での断面図である。
【００１３】
マイクロチップ電気泳動装置２５には、図１に示すマイクロチップ１を固定するテーブル２９が備えられており、テーブル２９はモータ３１により駆動される直線状軌道軸３３に沿って移動するように支持されている。マイクロチップ１は、モータ３１を駆動することにより、テーブル２９とともに直線状軌道軸３３上を移動する。
直線状軌道軸３３の上方には、バッファ充填・試料導入機構３５、電極保持部３７及び検出機構３９が順に設けられている。
【００１４】
破線で示されたマイクロチップ電気泳動装置２５の外側にあるテーブル２９の位置はマイクロチップ１を装着するチップ装着位置である。
バッファ充填・試料導入機構３５は、マイクロチップ１のリザーバ１１ａ，１１ｃに挿入されるノズル４１、ノズル４１にバッファ又は試料を送るシリンジ４３、バッファを蓄えるバッファ溜め容器４５、及びシリンジ４３とバッファ溜め容器４５の流路を切り替えてノズル４１に接続するバルブ４７から構成される。試料は、ノズル４１及びシリンジ４３により、テーブルの横に設置された試料バイアル（図示せず）からマイクロチップ１のリザーバ１１ｃに１〜２μｌ程度が分注される。
【００１５】
電極保持部３７は、例えばシリコンゴムなどの絶縁性弾性体からなる電極バッド４９、電極パッド保持板５１、Ｐｔ電極５３から構成される。電極５３は電極パッド４９に埋め込まれ、その一端は、電極パッド４９のマイクロチップ１に接する面の各リザーバ１１ａ〜１１ｄに対応する位置に形成された凹部５５の中央から突き出し、電極パッド４９の凹部５３側の表面よりも１〜２ｍｍ突出している。他端は高圧電源５７に接続されている。電極パッド４９は電極パッド保持板５１に固定されており、電極パッド保持板５１及びパッド４９を上下移動させる電極昇降機構５９が備えられている。
検出機構３９はレーザ励起蛍光法又は吸光度検出法によるものであり、光源６１、スリット６３、レンズ６５、ハーフミラー６７及び受光器６９から構成されている。
【００１６】
次に、この実施例を用いた電気泳動時の動作について説明する。
マイクロチップ１はチップ装着位置でテーブル２９に装着される。モータ３１を駆動してテーブル２９を直線状軌道軸３３に沿って移動させ、マイクロチップ１をバッファ充填機構３５の所定の位置に位置決めする。バッファリザーバ１１ａにシリンジ４１が挿入され分離流路７及び試料注入流路９に泳動液が充填される。充填された泳動液は図４（Ｂ）に示すように、マイクロチップ１の表面より盛り上がって各リザーバ１１ａ〜１１ｄ及び流路９，１１に充填される。次に、サンプルリザーバ１１ｃに１〜２μリットルの試料が導入される。
【００１７】
次に、モータ３１を駆動してテーブル２９を検出機構３９の所定の位置に位置決めする。電極昇降機構５９を駆動して電極パッド保持板５１を下降させ、電極パッド４９をマイクロチップ１の表面に密着させ、各リザーバ１１ａ〜１１ｄ上を電極パッド４９でそれぞれ被うとともに、Ｐｔ電極５３を各リザーバ１１ａ〜１１ｄに挿入する。これにより、各リザーバ１１ａ〜１１ｄがシールされてバッファの蒸発を防止する。さらに、各電極５３が隔離され放電対策になる。
高圧電源５７により、各リザーバ１１に所定の電圧をプログラムに従って印加して流路７，９内で試料の定量注入及び分離を行ない、検出機構３９により分離成分を検出する。
【００１８】
分析終了後、電極昇降機構５９を駆動して電極パッド保持板５１を上昇させ、テーブル２９を移動させてバッファ充填位置にマイクロチップ１を移動して流路７，９の洗浄並びに新たな泳動液及び試料の注入を行なうか、又はチップ装着位置まで移動させてマイクロチップの交換を行なう。
マイクロチップのデザインを代える場合、電極はリザーバと対応する位置に取付けられている必要があるので、電極５３を含む電極パッド４９も同時に交換する。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によるマイクロチップ電気泳動装置は、弾性体絶縁材料からなる電極パッドを備え、その電極パッドにはマイクロチップの貫通穴に対応する位置に凹部が形成され、その凹部には電源に接続され電極パッド表面から突き出した電極が配置され、電気泳動時には電極パッドがマクロチップ表面に密着して貫通穴上を被うとともに電極を貫通穴に挿入するので、電極挿入時の操作性を向上し、かつ泳動液の蒸発を抑制して長時間の分析にも再現性を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のマイクロチップの一例を表す斜視図である。
【図２】  マイクロチップとともに従来の電極の形状を表す斜視図であり、（Ａ）は棒状のＰｔ電極をリザーバに挿入したもの、（Ｂ）はＡｕなどをマイクロチップ上及びリザーバ内壁に蒸着したものである。
【図３】  マイクロチップ電気泳動装置の一実施例を表す概略構成図である。
【図４】  本発明にかかる電極保持部の一実施例をマイクロチップとともに表す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ’に沿った位置での断面図である。
【符号の説明】
１      マイクロチップ
７      分離流路
９      試料注入流路９
１１ａ    バッファリザーバ
１１ｂ    ドレイン
１１ｃ    サンプルリザーバ
１１ｄ    サンプル廃液溜め
４９      電極パッド
５１      電極パッド保持板
５３      Ｐｔ電極
５５      凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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