(57)【要約】【課題】マイクロチップを利用した試料の分析において、蓋部のずれやめくれを防ぎつつ、蓋部の剥離操作を容易にする。【解決手段】このマイクロチップ１１０は基板部１０１と蓋部１０２と上蓋部１０３とを有する。基板部１０１は上面に、溝状の流路１０４と、流路１０４の両端に設けられたリザーバ部１０５ａ，１０５ｂとを有する。蓋部１０２は弾性体で構成され、流路１０４としての溝を密封すると共に基板部１０１から着脱可能であり、各リザーバ部１０５ａ，１０５ｂに対応する位置に蓋部貫通穴を有する。上蓋部１０３は蓋部１０２より硬い部材で構成され、蓋部１０２の上面に密着しており、且つ各リザーバ部１０５ａ，１０５ｂに対応する位置に上蓋部貫通穴を有する。そして、この上蓋部１０３は、一方の上蓋部貫通穴を含む第１領域部Ｐと、もう一方の上蓋部貫通穴を含む第２領域部Ｑとに分かれている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板部と蓋部と上蓋部とを有す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、該流路の両端に設けられたリザーバ部とを有し、
前記蓋部は弾性体で構成され、前記流路としての溝を密封すると共に前記基板部から着脱可能であり、前記各リザーバ部に対応する位置に蓋部貫通穴を有し、
前記上蓋部は前記蓋部より硬い部材で構成され、前記蓋部の上面に密着しており、且つ前記各リザーバ部に対応する位置に上蓋部貫通穴を有し、
前記上蓋部は、一方の前記上蓋部貫通穴を含む第１領域部と、もう一方の前記上蓋部貫通穴を含む第２領域部とに分割されていることを特徴とするマイクロチップ。
【請求項２】
前記基板部は合成石英からなり、
前記蓋部はシリコーン樹脂からなり、
前記上蓋部は合成石英からなることを特徴とする請求項１に記載のマイクロチップ。
【請求項３】
前記基板部は前記流路を複数有しており、且つ、前記第１領域部と前記第２領域部に分かれた二つの前記上蓋部がそれぞれ、複数の前記流路間で共通化されていることを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロチップ。
【請求項４】
上面に、溝状の流路と該流路の両端に設けられたリザーバ部とを有する基板部と、
弾性体で構成され、前記流路としての溝を密封すると共に前記基板部から着脱可能であり、前記各リザーバ部に対応する位置に蓋部貫通穴を有する基板部と、
前記蓋部より硬い部材で構成され、前記蓋部の上面に密着しており、且つ前記各リザーバ部に対応する位置に上蓋部貫通穴を有する上蓋部と、を備え、
前記上蓋部が、一方の前記上蓋部貫通穴を含む第１領域部と、もう一方の前記上蓋部貫通穴を含む第２領域部とに分かれているマイクロチップを用いて試料を分析する方法であって、
分析対象物質を含んだ前記試料を、前記上蓋部貫通穴と前記蓋部貫通穴と前記リザーバ部を通して前記流路に導入し、電極液を前記リザーバ部に導入し、前記流路を利用して前記試料を分離した後、前記基板部を冷却して、前記流路内に保持されている分離済みの試料と前記リザーバ部中の電極液とを凍結させる操作を施す冷却工程と、
前記基板部を所定の温度に冷却保持し、凍結状態の分離済みの試料を前記流路内に保持しつつ露出するため、前記蓋部の端部に外力を作用して前記基板部から前記蓋部を剥離し除去する蓋部剥離工程と、を含むことを特徴とする試料分析方法。
【請求項５】
前記蓋部剥離工程において、
前記第１領域部の前記上蓋部とその下にある前記蓋部の一部を剥離する工程と、前記第２領域部の前記上蓋部とその下にある前記蓋部の一部を剥離する工程とを時間差をおいて実施することを特徴とする請求項４に記載の試料分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，バイオ物質または化学物質を含む試料（サンプル）を分析するときに使用するマイクロチップ、及び、該マイクロチップを用いて該試料を分析する分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオ物質または化学物質などの分析対象物質の分析あるいは特定を行う方法として、分析対象物質を含む試料の電気泳動またはクロマトグラフィー等が利用されている。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分析対象物質を含む試料の分離や測定を行う。
【０００３】
特に、試料量自体が少ない場合に、より高精度に分析対象物質の分離あるいは特定を行うためには、容積の小さな複数の流路が微細加工された「マイクロチップ」を用いて複数の分析を行う「多次元分析」が好適である。
【０００４】
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有する基板部と、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。このような流路を利用し、試料の電気泳動を行う方法が非特許文献１に提案されている。
【０００５】
多次元分析を行う装置としては、例えば、マイクロチップ中の流路に試料を導入し、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、分子量情報を得るものが提案されている（非特許文献２、特許文献１参照）。
【０００６】
また特許文献１においては，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（１）が提案されている。特許文献１に開示されたマイクロチップは、流路およびリザーバ部が形成された合成石英製の基板と、前記リザーバ部に対応する位置に貫通穴が形成され、前記基板と剥離可能に密着するシリコーン樹脂製の蓋部とを具備している。この場合、弾性体である蓋部を端から引き上げれば、蓋部は撓みながら基板から剥がれて容易に除去される。なぜなら，蓋部を引き上げる力は、蓋部の撓んでいる領域に集中するからである。
【０００７】
さらに特許文献１の段落［0101］には、前記流路の密閉状態をより確実に実現するマイクロチップ（２）の例として、前記蓋部の上に、前記貫通穴に対応する位置に貫通穴が開けられた合成石英製の上蓋部を載せ、前記上蓋部から前記基板の底面に向けて固定具を用いて加圧する例が示されている。このように固定具を用いる場合でも、固定具を除去すれば前記上蓋部と前記蓋部を前記基板から剥離し、除去できる。
【０００８】
これらのマイクロチップを用いれば、密閉した流路内で分析対象物の分離を行い、さらに試料を凍結固定した後に蓋部を除去することによって、凍結された分離済み試料を保持している流路を露出することができる。その後、流路内の分離済み試料を凍結真空乾燥する（いわゆるフリーズドライを行う）ことによって、その分離状態を維持することも可能である。また、その後、分離済みの乾燥した試料を流路内でマトリックスと結晶化させ、その流路をレーザーでスキャンして試料中の分析対象物質を検出するという次段階の分析も実現可能となる。
【非特許文献１】Jong Wook Hong et al., "Electrophoresis 2001"， vol．22， p.328-333
【非特許文献２】M.Fujita et al., "Journal of Chromatography A 1111(2006)", p.200-205
【特許文献１】WO2007/069586 A1
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示されたマイクロチップには問題点が２つある。
【００１０】
１つ目は、合成石英製の基板とシリコーン樹脂製の蓋部とで構成されたマイクロチップ（１）の場合に生じる、前記蓋部の「ずれ」や「めくれ」の問題である。例えば、前記蓋部の貫通穴に試料や電極液を導入するときや電極を挿入するときに、ピペット先端や電極が前記蓋部の貫通穴に引っかかって前記蓋部を持ち上げ、液漏れを引き起こして分離性能を悪化させるという障害が生じた。
【００１１】
２つ目は、合成石英製の基板とシリコーン樹脂製の蓋部と合成石英製の上蓋部とで構成されたマイクロチップ（２）では蓋部の剥離操作が困難であるという問題である。この場合、前記上蓋部が前記蓋部の上面と密着して前記蓋部の撓みを抑制するため、１つ目の問題は生じない。ところが、蓋部を剥離操作するときには、前記上蓋部を乗せた状態の前記蓋部を持ち上げる必要が生じる。このとき、前記蓋部の撓みが許される場合よりも、蓋部の剥離に要する力は大きくなる。なぜなら、蓋部を持ち上げる力が、前記上蓋部を通して前記蓋部全体に広く分散されるからである。このように広範囲に力が散るため、前記基板と前記蓋部の間の接着力に打ち勝って前記蓋部が剥離されるためには、大きな持ち上げ力が必要になる。しかし、前記蓋部を大きな力で急激に持ち上げると、前記蓋部が極めて伸ばされる部分ができ、この部分の弾性力によって、前記上蓋部や前記基板が割れるという障害が生じた。したがって、前記上蓋部や前記基板を割らないように、前記蓋部の端部を持ち上げる力を加減しつつ剥離を進める必要があり、煩雑且つ困難な操作であることが分かった。
【００１２】
本発明の目的は前述のような問題点を解決できるマイクロチップ及び、これを用いた分析方法を提供することにある。その目的の一例はマイクロチップを利用した試料の分析において、蓋部のずれやめくれを防ぎつつ、蓋部の剥離操作を容易にできることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、基板部と蓋部と上蓋部とを有するマイクロチップに係るものである。基板部は上面に、溝状の流路と、該流路の両端に設けられたリザーバ部とを有する。蓋部は弾性体で構成され、流路としての溝を密封すると共に基板部から着脱可能であり、各リザーバ部に対応する位置に蓋部貫通穴を有する。上蓋部は蓋部より硬い部材で構成され、蓋部の上面に密着しており、且つ各リザーバ部に対応する位置に上蓋部貫通穴を有する。
【００１４】
そして、上記の上蓋部が、一方の上蓋部貫通穴を含む第１領域部と、もう一方の上蓋部貫通穴を含む第２領域部とに分かれていることで、上記の課題が解決される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、マイクロチップを用いて試料分析を行うとき、マイクロチップの蓋部のずれやめくれを防ぎつつ、蓋部を基板部から容易に剥離することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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、適宜説明を省略する。
【００１７】
（第一の実施の形態）
図１は本実施の形態のマイクロチップの構成部品を示しており、特に（Ａ）は上蓋部の上面図、（Ｂ）は蓋部の上面図、（Ｃ）は基板部の上面図である。図２は図１のＡ−Ａ面における本実施形態のマイクロチップの断面図である。図３は本実施形態のマイクロチップにおける蓋部の剥離操作を模式的に示す図である。
【００１８】
図１及び２に例示する流路構成では、基板部１０１はその上面に、分析対象物質を含む試料の分離に利用する流路１０４を具えている。流路１０４の両端には基板リザーバ部１０５ａ，１０５ｂが形成されている。基板部１０１の流路１０４を弾性の蓋部１０２が密閉しており、蓋部１０２は、基板リザーバ部１０５ａ，１０５ｂの各位置に対応した位置に、液体を保持する蓋部貫通穴１０２ａ，１０２ｂを備えている。さらに、蓋部１０２の上面に、蓋部１０２より硬い上蓋部１０３が密着しており、上蓋部１０３は、基板リザーバ部１０５ａ，１０５ｂに対応する位置に上蓋部貫通穴１０３ａ，１０３ｂを有している。
【００１９】
上蓋部１０３は、上蓋部貫通穴１０５ａが開けられた部位（第１領域部Ｐ）と、上蓋部貫通穴１０５ｂが開けられた部位（第２領域部Ｑ）が互いに接続されていない。つまり、上蓋部１０３は上記第１領域部Ｐと第２領域部Ｑとに分割されている。
【００２０】
本実施の形態では、マイクロチップを用いて試料（サンプル）を等電点分離させる場合を説明する。しかし、本発明に係る試料の分析方法はこれに限られない。
【００２１】
分析対象物質に加えてｐＨ勾配形成用の両性担体を含んだ試料が、上蓋部貫通穴１０３ａ，１０３ｂ及び蓋部貫通穴１０２ａ，１０２ｂを通じて流路１０４に導入される。しかる後に、一方の上蓋部貫通穴１０３ａ及び蓋部貫通穴１０２ａより、電極液であるｐＨ勾配形成用の酸液（陽極液）が、もう一方の上蓋部貫通穴１０３ｂ及び蓋部貫通穴１０２ｂより、塩基液（陰極液）が導入される。次に、電界印加用の電極端が上蓋部貫通穴１０３ａ，１０３ｂ及び蓋部貫通穴１０２ａ，１０２ｂを通じて基板リザーブ部１０５ａ，１０５ｂに挿入され、この電極端間に、流路１０４内における分析対象物質の移動に際して使用する電界が印加される。
【００２２】
本形態のマイクロチップでは、上記の液導入と電極挿入にあたって、上蓋部１０３が蓋部１０２のずれやめくれを抑制し、液漏れなく操作を行うことができた。
【００２３】
その後、分析対象物質が等電点ごとに流路１０４内で分離されたら電界印加を止め、基板１０１を冷却して試料と電極液を凍結させる。
【００２４】
次に、試料と電極液を凍結させたままで、蓋部１０２を基板部１０１から剥離する。
【００２５】
この剥離操作は、図３に例示した動作の通り行う。まず、蓋部１０２の一端部に剥離しようとする力２０２を及ぼすと、力２０２は、上蓋部貫通穴１０３ａを含む上蓋部１０３（第１領域部Ｐ）とその下の蓋部１０２の一部を持ち上げようとする（図３（Ａ））。
【００２６】
このとき、力２０２が働く領域は、上蓋部貫通穴１０３ａを含む上蓋部１０３を通して力２０２が伝わる蓋部１０２の一部の領域２０３Ａである。
【００２７】
その後、上蓋部１０３が接していない蓋部１０２の部分が撓みながら剥離される（図３（Ｂ））。このとき、力２０２が働く領域は、蓋部１０２の、剥離される直前の領域２０３Ｂである。
【００２８】
さらに剥離が進み、力２０２は、上蓋部貫通穴１０３ｂを含む上蓋部１０３（第２領域部Ｑ）とその下の蓋部１０２の一部を持ち上げようとする（図３（Ｃ））。このとき、力２０２が働く領域は、上蓋部貫通穴１０３ｂを含む上蓋部１０３を通して力２０２が伝わる蓋部１０２の一部の領域２０３Ｃである。
【００２９】
以上の操作により、蓋部１０２は基板部１０１から剥離および除去される。
【００３０】
上記のように、剥離操作時の力２０２は領域２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃに時間差をおいて順番に作用するため、剥離に要する力は小さくて済む。大きな力で持ち上げる必要がないので、上蓋部１０３や基板部１０１が割れる心配もない。したがって、容易且つ簡便に蓋部１０２を基板部１０１から剥離できる。その結果、蓋部１０２の除去後の流路１０４内には、凍結した試料が分離状態を維持したままで保持される。
【００３１】
一方、図６は上蓋部１０３が設けられていないマイクロチップ１１０を用いた分析の様子を示す断面図である。上蓋部１０３が無いマイクロチップ１１０を用いると、上蓋部貫通穴１０３ａ，１０３ｂ及び蓋部貫通穴１０２ａ，１０２ｂへの液導入並びに電極挿入を行うとき、それらの貫通穴に挿入する部品２０１の接触で、基板部１０１に対して蓋部１０２がずれたり、あるいは、めくれたりする虞がある。このことによって、液漏れが生じて、試料２０４の分離性能が悪化してしまう。
【００３２】
また、図７は上蓋部１０３が蓋部１０２の全面を覆うマイクロチップ１１０を用いた分析の様子を示す図である。上蓋部１０３が蓋部１０２全面を覆うマイクロチップ１１０を用いると、試料の凍結後に蓋部１０２を除去する際に剥離しようとする力２０２が働く領域は、蓋部１０２の全領域２０３となる。このため、剥離に要する力が大きくなってしまう。その結果、力を急激に加えて、上蓋部１０３や基板部１０１を割ってしまう虞があった。
【００３３】
これに対し、本発明に係るマイクロチップは、前述したとおり、図６及び図７に示される構成上の課題を解決できる。
【００３４】
また、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，ＡＢＳ，ＨＤＰＥ，ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）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。
【００３５】
基板部１０１の上面に形成される溝状の流路１０４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。
【００３６】
本実施の形態の蓋部１０２の材料としては、弾性体で、且つ貫通穴の作製などの加工を施すことが可能な、絶縁特性に優れた材料が好適に用いられる。例えば、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。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。
【００３７】
本実施の形態の上蓋部１０３の材料としては、蓋部１０２よりも硬く、且つ貫通穴加工の作製などの加工を施すことが可能な、絶縁特性に優れた材料が好適に用いられる。例えば、石英もしくはガラス、シリコン、あるいはポリカーボネイト、ＰＭＭＡ、テフロン等のプラスチック材料などが用いられる。テフロン等の加工が容易で絶縁性に優れた材料であって、且つ弾性を有する材料については、上蓋部１０３の厚みを増やすことによって撓みにくくする等の設計が可能である。
【００３８】
上記構成のマイクロチップ１１０を用いて上記の分析方法を行うことにより、容易且つ簡便に蓋部１０２を基板部１０１から除去できる。よって、蓋部の剥離操作の自動化も容易に実現可能である。
【００３９】
（第二の実施の形態）
図４は本実施の形態のマイクロチップの構成部品を示しており、特に（Ａ）は上蓋部の上面図、（Ｂ）は蓋部の上面図、（Ｃ）は基板部の上面図である。図５は本実施形態のマイクロチップにおける蓋部の剥離操作を模式的に示す図である。
【００４０】
図１に例示した流路１０４の形状は単一レーン構成であるが、図４に例示したように、基板部１０１の上面に複数本の溝状の流路１０４を併設するマルチ・レーン型のマイクロチップへと拡張することも可能である。このような形態によれば、１チップで複数の試料を解析可能となり、低コスト化が可能である。
【００４１】
また、上蓋部１０３が複数の流路１０４間で共通化されている。つまり、第１領域部Ｐと第２領域部Ｑに分けられた二つの上蓋部１０３はそれぞれ、複数の流路１０４を覆う形に形成されており、各流路１０４に連結された基板リザーバ部１０５ａ，１０５ｂに対応する位置に上蓋部貫通穴１０３ａ，１０３ｂを有している。
【００４２】
このように、複数の流路１０４に共通する形の上蓋部１０３にすることにより、上蓋部１０３の構造が簡素化され、マイクロチップをハイスループットに製造することができる。
【００４３】
本実施の形態による分析方法は、第一の実施の形態と同様に、分析対象物質を流路１０４内で分離した後に、基板部１０１を冷却して試料と電極液を凍結させる。次に、試料と電極液を凍結させたままで、蓋部１０２を基板部１０１から剥離する。
【００４４】
剥離操作は、図５に例示した動作の通り行う。まず、図５（Ａ）に示すように、蓋部１０２の両端部にそれぞれ、剥離しようとする力２０２を及ぼす。２つの力２０２は、上蓋部貫通穴１０３ａを含む上蓋部１０３（第１領域部Ｐ）とその下の蓋部１０２の一部、並びに、上蓋部貫通穴１０３ｂを含む上蓋部１０３（第２領域部Ｑ）とその下の蓋部１０２の一部を持ち上げようとする。
【００４５】
このとき、それぞれの力２０２が働く領域は、第１領域部Ｐと第２領域部Ｑを通して力２０２が伝わる蓋部１０２の２箇所の領域２０３Ａと２０３Ｃである。
【００４６】
続いて、上蓋部１０３が接していない蓋部１０２の部分が撓みながら剥離される（図５（Ｂ））。このとき、それぞれの力２０２が働く領域は、蓋部１０２の、剥離される直前の領域２０３Ｂである。
【００４７】
以上の操作により、蓋部１０２は基板部１０１から剥離および除去される。
【００４８】
上記のように、剥離操作時の力２０２は領域２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃごとに作用するため、剥離に要する力は小さくて済む。大きな力で持ち上げる必要がないので、上蓋部１０３や基板部１０１が割れる心配もない。また、２箇所の上蓋部１０３とその下の蓋部１０２の一部位を同時進行で剥離できるため、剥離に要する時間も短縮される。
【００４９】
したがって、容易且つ短時間で蓋部１０２を基板部１０１から剥離できる。その結果、蓋部１０２の除去後の流路１０４内には、凍結した試料が分離状態を維持したままで保持される。
【００５０】
本実施の形態の基板部１０１、蓋部１０２、及び、上蓋部１０３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。
【００５１】
上記マイクロチップ１１０を用いて上記の分析方法を行うことにより、容易且つ簡便に蓋部１０２を基板部１０１から除去できる。その上、両方の上蓋部１０３が接する蓋部１０２の２箇所を同時に持ち上げることにより、蓋部の剥離操作にかかる時間が短縮できる。よって、分析時間が短縮可能である。
【００５２】
以下、本発明の好ましい態様について述べる。
【００５３】
本発明の一つの態様は、基板部と蓋部と上蓋部とを有するマイクロチップに係るものである。このマイクロチップの基板部は上面に、溝状の流路と、該流路の両端に設けられたリザーバ部とを有する。さらに、蓋部は弾性体で構成され、流路としての溝を密封すると共に基板部から着脱可能である。この蓋部には、各リザーバ部に対応する位置に蓋部貫通穴が設けられている。さらに、上蓋部は蓋部より硬い部材で構成され、蓋部の上面に密着している。この上蓋部にも、各リザーバ部に対応する位置に上蓋部貫通穴が設けられている。特に、本発明の好ましい態様としては、上蓋部が、一方の上蓋部貫通穴を含む第１領域部と、もう一方の上蓋部貫通穴を含む第２領域部とに分かれていることである。
【００５４】
このような態様のマイクロチップによって、蓋部のずれやめくれを防ぎつつ、蓋の剥離操作を容易にすることができる。
【００５５】
その理由を説明すると、試料注入用ピペットの操作や電極挿入の動作で蓋部に外力が加わる部分は、蓋部貫通穴の近傍である。そのため、その領域の上面に硬い上蓋部が密着することで、蓋部の撓みを抑制することができる。さらに、上蓋部の分割によって、上蓋部で撓みを抑えられている蓋部の面積が小さくなったため、蓋部を剥離する力の分散が減少する。その結果、蓋部を剥離するために必要な力も減少し、蓋部の剥離操作が容易になる。
【００５６】
この事は、基板部が合成石英から、蓋部がシリコーン樹脂から、上蓋部が合成石英からなるマイクロチップにおいて大きな効果を奏する。
【００５７】
また、基板部が複数の流路を有するマイクロチップでは、二つの上蓋部がそれぞれ、複数の流路間で共通化されていることが好ましい。そうすれば上蓋部の構造が簡素化され、マイクロチップをハイスループットに製造することができる。
【００５８】
また、好ましいの他の態様として、上記の態様のマイクロチップを用いて試料を分析する方法が挙げられる。その一例として、分析対象物質を含んだ試料を、上蓋部貫通穴と蓋部貫通穴とリザーバ部を通して流路に導入し、電極液をリザーバ部に導入し、流路を利用して試料を分離した後、基板部を冷却して、流路内に保持されている分離済みの試料と、リザーバ部中の電極液とを凍結させる操作を施す冷却工程と、基板部を所定の温度に冷却保持し、凍結状態の分離済みの試料を流路内に保持しつつ露出するため、蓋部の端部に外力を作用して基板部から蓋部を剥離し除去する蓋部剥離工程と、を含む試料分析方法を挙げることができる。
【００５９】
このような試料分析方法を実施するときに上記の態様のマイクロチップを用いることにより、試料や電極液の導入や電極の挿入にあたっても蓋部の「ずれ」や「めくれ」の問題を起こさない。その上、分析対象物質を含む試料の分離・凍結後に蓋部を基板部から容易且つ簡便に除去することが可能となる。
【００６０】
また、上記の蓋部剥離工程においては、第１領域部の上蓋部とその下にある蓋部の一部を剥離する工程と、第２領域部の上蓋部とその下にある蓋部の一部を剥離する工程とを時間差をおいて実施することが好ましい。
【００６１】
何故なら、分かれた上蓋部の領域ごとに蓋部を剥離すれば、一度に剥離する面積が確実に小さくなるからである。したがって、蓋部を持ち上げるために必要な力も減少し、より容易且つ簡便に前記蓋部を前記基板から除去することができる。
【００６２】
尚、上記の各種の態様は適宜組み合わせて利用することが望ましい。
【実施例】
【００６３】
本発明者らは以下のマイクロチップを用いて、マイクロチップの蓋部のずれやめくれを防ぎつつ、蓋部を基板部から容易に剥離できることを示した。
【００６４】
図１及び図２に示される形態のマイクロチップの基板部１０１は21ｍｍ×42ｍｍ、厚み0.5ｍｍ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１０４が掘り込まれている。流路１０４は1ｍｍ幅で32ｍｍ長での直線形状の溝からなり、１チップ上に４本形成されている。流路１０４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、各流路１０４の両端には、基板リザーバ部１０５ａ，１０５ｂがある。また、基板部１０１の流路１０４以外の表面には、フッ素コートが為された。
【００６５】
蓋部１０２は19ｍｍ×44ｍｍ、厚み2ｍｍのシリコーン樹脂（PDMS）で、基板リザーバ部１０５ａ，１０５ｂに対応した位置に直径2ｍｍの貫通穴１０２ａ，１０２ｂが開けられている。蓋部１０２は、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、成形した。PDMSは接着力が強くない材料であるため、蓋部１０２の上に何も配置されていない部分では、基板部１０１から容易に剥離および除去可能である。
【００６６】
上蓋部１０３は19ｍｍ×6ｍｍ、厚み１mmの矩形状の合成石英基板であり、各基板リザーバ部１０５ａ，１０５ｂに対応した位置に直径2ｍｍの貫通穴１０３ａ，１０３ｂが開けられている。
【００６７】
本例のマイクロチップにおいては、マイクロチップの長辺に注目すると、蓋部１０２が基板部１０１より2ｍｍ長く、蓋部１０２が基板部１０１の片側端から飛び出す状態で組み合わされる。この蓋部１０２の飛び出し部分は、蓋部１０２の剥離操作の際に持ち上げるツマミ部分となる。また、マイクロチップの短辺に注目すると、蓋部１０２が基板部１０１より両端１mmずつ短く、基板部１０１の両側縁に蓋部１０２のない領域を設けた状態で組み合わされる。この基板部１０１の蓋部のない部分は、マイクロチップをステージに固定するためのひっかかり部分となり、蓋部１０２の剥離操作時に蓋部１０２を持ち上げたときに基板部１０１も持ち上がってしまうのを防ぐ役割を持つ。
【００６８】
マイクロチップは、冷却機構及び加熱機構を有するペルチェ上のステージに載せられて分析される。
【００６９】
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。分析される試料（分析サンプル）は、電圧を印加した流路内にpＨ勾配を形成する両性担体（cIEF ampholytes）2%と蛍光等電点マーカー2％とを含んだcIEF gelである。
【００７０】
分析方法を説明すると、まず、上蓋部貫通穴１０３ａ，１０３ｂと蓋部貫通穴１０２ａ，１０２ｂを通して基板リザーバ部１０５ａ，１０５ｂに分析サンプル導入し、次いで毛細管力を用いて流路１０４内にも導入した。次に、一方の基板リザーバ部１０５ａに電極液0.02M NaOH (pH 12.4)を、他方の基板リザーバ部１０５ｂに電極液0.1M H3PO4 (pH 1.9)を満たし、電極を両方の基板リザーバ部１０５ａ，１０５ｂに挿入する。その後、電極間に2.4kＶの電圧を、4分印加して、等電点マーカーを等電点分離した。流路１０４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。
【００７１】
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及び電極液を凍結させた。
【００７２】
さらに、分析サンプル及び電極液は凍結状態を維持され、基板部１０１はひっかかり部でステージに固定された状態で、蓋部１０２のツマミ部を持ち上げ、蓋部１０２と上蓋部１０３を基板部１０１から剥離し除去した。そして、流路１０４を蛍光観察し、蓋部１０２が除去され分析サンプルが露出された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。
【００７３】
以上の実験により、流路１０４と基板リザーバ部１０５ａ，１０５ｂを有する基板部１０１と、貫通穴１０２ａ，１０２ｂを具備する弾性体の蓋部１０２と、蓋部１０２より硬い部材で構成され貫通穴１０３ａ，１０３ｂを有する上蓋部１０３とを有し、上蓋部１０３が貫通穴１０３ａを有する第１領域部と貫通穴１０３ｂを有する第２領域部とに分離されているマイクロチップを用い、分析対象物質を含む試料についての等電点分離工程、凍結工程、および蓋部除去工程を行うことにより、マイクロチップの蓋部のずれやめくれを防ぎつつ、蓋部１０２を基板部１０１から容易に剥離できることが示された。
【００７４】
以上に例示した本発明に係るマイクロチップとこれを用いた試料分析方法は、マイクロチップ上で分離済みの試料を利用する、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試料分析工程において、蓋部の剥離操作の容易化や自動化を目的として利用可能である。
【００７５】
また、本発明について図面をもとに例示したが、本発明の技術思想を逸脱しない範囲において、図示した構造、形状に限定することなく、上記の例を適宜変更することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第一の実施形態によるマイクロチップの構成部品を示しており、（Ａ）は上蓋部の上面図、（Ｂ）は蓋部の上面図、（Ｃ）は基板部の上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ面における第一の実施形態のマイクロチップの断面図である。
【図３】第一の実施形態のマイクロチップにおける蓋部の剥離操作を模式的に示す工程図である。
【図４】本発明の第二の実施形態によるマイクロチップの構成部品を示しており、（Ａ）は上蓋部の上面図、（Ｂ）は蓋部の上面図、（Ｃ）は基板部の上面図である。
【図５】第二の実施形態のマイクロチップにおける蓋部の剥離操作を模式的に示す工程図である。
【図６】本発明が解決しようとする課題を模式的に示す図である。
【図７】本発明が解決しようとする課題を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０１    基板部
１０２    蓋部
１０２ａ，１０２ｂ    蓋部貫通穴
１０３    上蓋部
１０３ａ，１０３ｂ    上蓋部貫通穴
１０４    流路
１０５ａ，１０５ｂ    基板リザーバ部
１１０    マイクロチップ
２０１    部品
２０２    蓋部を剥離する力
２０３，２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃ    剥離する力が働く領域
２０４    試料（サンプル）
Ｐ    第１領域部
Ｑ    第２領域部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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