JP2002303605A - Method for sample pretreatment and chip for electrophoresis - Google Patents

Method for sample pretreatment and chip for electrophoresis

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JP2002303605A
JP2002303605A JP2001105613A JP2001105613A JP2002303605A JP 2002303605 A JP2002303605 A JP 2002303605A JP 2001105613 A JP2001105613 A JP 2001105613A JP 2001105613 A JP2001105613 A JP 2001105613A JP 2002303605 A JP2002303605 A JP 2002303605A
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sample
channel
analysis
sample introduction
electrophoresis
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Toru Kachi
徹 加地
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten the time required for refining a sample and introducing an aimed component contained in the sample to an analytical flow passage and, in addition, to make the handling of a very small quantity of sample easier. SOLUTION: After a refining column section 5 is filled up with a filler through gel-filtration and analytical flow passages S1 , S2 ,..., Sn are filled up with a matrix for separation, a buffer solution is injected into a sample introducing flow passage 3. An unrefined sample is introduced to the flow passage 3 from one end side 3a of the passage 3 and sent toward the other end 3b side. The unrefined sample is refined in the refining column section 5. The aimed component contained in the refined sample is detected by means of a photoluminescence detector D1 and, when the component reaches a branch section F1 , the component is electrophoretically introduced to the analytical flow passage S1 by producing a potential difference between electrodes respectively positioned in through holes A1 and G.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、極微量のタンパク
や核酸、薬物などを含むサンプルを高速かつ高分解能に
分析する電気泳動におけるサンプルの前処理方法、及び
電気泳動に用いる電気泳動用チップに関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sample pretreatment method in electrophoresis for analyzing a sample containing a very small amount of protein, nucleic acid, drug or the like at high speed and high resolution, and an electrophoresis chip used for electrophoresis. Things.

【0002】[0002]

【従来の技術】極微量のタンパクや核酸などを分析する
場合には、従来から電気泳動が用いられており、その代
表的なものとしてキャピラリー電気泳動がある。キャピ
ラリー電気泳動は、内径が100μm(マイクロメート
ル)以下のガラスキャピラリー(以下、単にキャピラリ
ーともいう)内に分離用マトリックス(泳動媒体)を充
填し、一端側にサンプルを導入し、両端をバッファー液
に接液させ、バッファー液を介して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展開させるもので
ある。キャピラリー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(デオキシリボ核酸)などの極微量サンプ
ルを高速かつ高分解能にて分析することができる。
2. Description of the Related Art Electrophoresis has been conventionally used for analyzing very small amounts of proteins and nucleic acids, and a typical example is capillary electrophoresis. In capillary electrophoresis, a glass capillary (hereinafter simply referred to as a capillary) having an inner diameter of 100 μm (micrometer) or less is filled with a separation matrix (electrophoresis medium), a sample is introduced at one end, and both ends are buffered. The sample is brought into contact with the solution, and a high voltage is applied between both ends via a buffer solution to develop the analyte in the capillary. Since the capillary has a large surface area with respect to the volume, that is, high cooling efficiency, a high voltage can be applied, and a very small amount of sample such as DNA (deoxyribonucleic acid) can be analyzed at high speed and with high resolution.

【0003】キャピラリーはその外径が100〜500
μm程度と細く破損しやすいため、ユーザーが行なうべ
きキャピラリー交換時の取扱いが容易でないという問題
を有する。また、放熱が十分でない場合が生じ、分離状
態に悪影響を及ぼすという問題もあった。さらに、バッ
ファー液を介してキャピラリーの両端に電圧を印加する
ので、少なくともバッファー液との接液に必要な長さ寸
法が必要であり、ある長さ以下には設計できないという
問題もあった。
[0003] The capillary has an outer diameter of 100 to 500.
There is a problem that it is not easy to handle when replacing the capillary, which is to be performed by the user, because it is as thin as about μm and easily broken. In addition, there is a problem that the heat release may not be sufficient, which may adversely affect the separation state. Further, since a voltage is applied to both ends of the capillary via the buffer solution, a length dimension necessary for at least contact with the buffer solution is required, and there is a problem that the length cannot be designed to be less than a certain length.

【0004】そこで、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. Chem. 1993, 283, 361-366 に
示されているように、2枚の基材を接合して形成された
電気泳動用チップが提案されている。その電気泳動用チ
ップの例を図4に示す。
[0004] Therefore, instead of the capillary, the speed of analysis and the miniaturization of the apparatus can be expected as DJ
As shown in Harrison et al./Analyte. Chem. 1993, 283, 361-366, an electrophoresis chip formed by joining two substrates has been proposed. FIG. 4 shows an example of the electrophoresis chip.

【0005】電気泳動用チップ11は、一対の透明板状
の無機材料(例えばガラス、石英、シリコンなど)又は
プラスチックからなる基材11a,11bからなり、半
導体フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術、又
はマイクロマシニング技術により、一方の基材11bの
表面に互いに交差する泳動用キャピラリー溝13,15
を形成し、他方の基材11aにはその溝13,15の端
に対応する位置に貫通孔をアノードリザーバ17a、カ
ソードリザーバ17c、サンプルリザーバ17s、ウエ
イストリザーバ17wとして設けたものである。電気泳
動用チップ11は、両基材11a,11bを(C)に示
すように重ねて接合した状態で使用される。
[0005] The electrophoresis chip 11 is made of a pair of transparent base materials 11a and 11b made of a transparent plate-like inorganic material (eg, glass, quartz, silicon, etc.) or plastic, and is formed by semiconductor photolithography and etching, or micromachining. The electrophoresis capillary grooves 13, 15 crossing each other on the surface of one of the substrates 11b by the technique.
The other substrate 11a is provided with through-holes at positions corresponding to the ends of the grooves 13 and 15 as an anode reservoir 17a, a cathode reservoir 17c, a sample reservoir 17s, and a waste reservoir 17w. The electrophoresis chip 11 is used in a state where both base materials 11a and 11b are overlapped and joined as shown in FIG.

【0006】この電気泳動用チップ11を用いて電気泳
動を行なう場合には、分析に先立って、例えばシリンジ
を使った圧送により、いずれかのリザーバー、例えばア
ノードリザーバ17aから溝13,15内及びリザーバ
ー17a,17c,17s,17w内に泳動媒体を充填
する。次いで、リザーバー17a,17c,17s,1
7w内に充填された泳動媒体を除去し、短い方の溝(サ
ンプル注入用流路)13の一方の端に対応するサンプル
リザーバ17sにサンプルを注入し、他のリザーバー1
7a、17c,17wにバッファー液を注入する。
When performing electrophoresis using the electrophoresis chip 11, prior to analysis, for example, by pumping using a syringe, one of the reservoirs, for example, from the anode reservoir 17a to the inside of the grooves 13, 15 and the reservoir. The electrophoresis medium is filled in 17a, 17c, 17s, and 17w. Next, the reservoirs 17a, 17c, 17s, 1
7w is removed, the sample is injected into the sample reservoir 17s corresponding to one end of the shorter groove (sample injection channel) 13, and the other reservoir 1
Inject buffer solution into 7a, 17c, 17w.

【0007】泳動媒体、サンプル及びバッファー液を注
入した電気泳動用チップ11を電気泳動装置に装着す
る。各リザーバー17a,17c,17s,17wに所
定の電圧を印加し、サンプルを溝13中に泳動させて両
溝13,15の交差部19に導く。各リザーバー17
a,17c,17s,17wに印加する電圧を切り換え
て、長い方の溝(分離用流路)15の両端のリザーバー
17a,17c間の電圧により、交差部19に存在する
サンプルを溝15内に注入する。溝15内にサンプルを
注入した後、リザーバー17s内に収容されているサン
プルをバッファー液で置換する。その後、各リザーバー
17a,17c,17s,17wに電気泳動用の電圧を
印加して、溝15内に注入したサンプルを溝15内で分
離させる。溝15の適当な位置に検出器を配置しておく
ことにより、電気泳動により分離されたサンプルを検出
する。検出は、吸光光度法や蛍光光度法、電気化学的又
は電気伝導度法などの手段により行なわれる。
The electrophoresis chip 11 into which the electrophoresis medium, the sample and the buffer solution have been injected is mounted on an electrophoresis apparatus. A predetermined voltage is applied to each of the reservoirs 17a, 17c, 17s, and 17w to cause the sample to migrate into the groove 13 and to guide the sample to the intersection 19 between the grooves 13 and 15. Each reservoir 17
a, 17c, 17s, and 17w are switched, and the sample present at the intersection 19 is moved into the groove 15 by the voltage between the reservoirs 17a and 17c at both ends of the longer groove (separation channel) 15. inject. After injecting the sample into the groove 15, the sample contained in the reservoir 17s is replaced with a buffer solution. Thereafter, a voltage for electrophoresis is applied to each of the reservoirs 17a, 17c, 17s, and 17w, and the sample injected into the groove 15 is separated in the groove 15. By disposing a detector at an appropriate position in the groove 15, a sample separated by electrophoresis is detected. Detection is performed by means such as an absorption spectrophotometry, a fluorescence photometry, an electrochemical or electric conductivity method.

【0008】このような電気泳動において、電気泳動用
チップに導入されるサンプルは前処理が施されて精製さ
れたものである。例えばサンガー法で調製したサンプル
やPCR(Polymerase chain Reaction)法で調製した
サンプルなど、核酸と、塩や未反応のプライマーなどの
夾雑物が混合するサンプルは、ゲル濾過法やエタノール
沈殿法などにより予め精製されて夾雑物が除去された
後、電気泳動用チップに導入される。ゲル濾過法やエタ
ノール沈殿法では、処理時間を早めたり、核酸の回収率
を上げたりするために、遠心操作が行なわれている。
In such an electrophoresis, a sample introduced into an electrophoresis chip has been subjected to a pretreatment and purified. For example, a sample in which nucleic acid and impurities such as salts and unreacted primers are mixed, such as a sample prepared by the Sanger method or a sample prepared by the PCR (Polymerase chain Reaction) method, is subjected to gel filtration or ethanol precipitation in advance. After purification and removal of contaminants, it is introduced into an electrophoresis chip. In the gel filtration method and the ethanol precipitation method, a centrifugal operation is performed in order to shorten the treatment time or increase the nucleic acid recovery rate.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】電気泳動により分析さ
れるサンプルは、精製を行なった後、電気泳動用チップ
に導入する必要があるが、精製と導入が別工程なので長
時間を要するという問題があった。特に、サンガー法や
PCR法で調製したサンプルをゲル濾過法やエタノール
沈殿法で精製する場合、遠心操作を行なうのでサンプル
を一旦遠心器に収容しなければならず、長時間を要する
という問題があった。さらに、微量サンプルにおいて
は、精製したサンプルを回収し、電気泳動用チップに導
入する操作が困難であるという問題があった。
The sample to be analyzed by electrophoresis needs to be purified and then introduced into an electrophoresis chip. However, since purification and introduction are separate steps, it takes a long time. there were. In particular, when a sample prepared by the Sanger method or the PCR method is purified by the gel filtration method or the ethanol precipitation method, the centrifugal operation is performed, so that the sample must be temporarily stored in a centrifuge, which takes a long time. Was. Further, in the case of a small amount of sample, there is a problem that it is difficult to collect the purified sample and introduce it into an electrophoresis chip.

【0010】本発明の第1の目的は、サンプルの精製、
及び電気泳動を行なうための分析流路へのサンプル中の
目的成分の導入に要する時間を短縮でき、かつ微量サン
プルの取扱いを容易にできる前処理方法を提供すること
である。本発明の第2の目的は、サンプルの精製、及び
電気泳動を行なうための分析流路へのサンプル中の目的
成分の導入に要する時間を短縮でき、かつ微量サンプル
の取扱いを容易にできる電気泳動用チップを提供するこ
とである。
A first object of the present invention is to purify a sample,
Another object of the present invention is to provide a pretreatment method capable of shortening the time required for introducing a target component in a sample into an analysis channel for performing electrophoresis and facilitating handling of a small amount of sample. A second object of the present invention is to provide a method for electrophoresis that can reduce the time required for purifying a sample and introducing a target component in the sample into an analysis channel for performing electrophoresis, and can easily handle a small amount of sample. Is to provide a chip for use.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の局面にか
かるサンプルの前処理方法では、サンプルを精製するた
めの精製カラム部に精製前のサンプルを導入して精製
し、精製カラム部の溶出側の流路に分岐して設けられた
分析流路に、精製したサンプル中の目的成分を電気泳動
的に導入する。
In the sample pretreatment method according to the first aspect of the present invention, a sample before purification is introduced into a purification column for purifying the sample, and the sample is purified. The target component in the purified sample is electrophoretically introduced into an analysis channel branched from the channel on the elution side.

【0012】精製カラム部に精製前のサンプルを導入し
て精製した後、精製カラム部から溶出する精製されたサ
ンプル中の目的成分を、別途容器に回収することなく直
接分析流路に電気泳動的に導入する。これにより、サン
プルの精製、及び電気泳動を行なうための分析流路への
サンプル中の目的成分の導入に要する時間を短縮でき、
かつ微量サンプルの取扱いを容易にできる。
After the sample before purification is introduced into the purification column and purified, the target component in the purified sample eluted from the purification column is directly electrophoretically transferred to the analysis channel without being separately collected in a container. To be introduced. As a result, the time required for purifying the sample and introducing the target component in the sample into the analysis channel for performing electrophoresis can be reduced,
In addition, handling of a small amount of sample can be facilitated.

【0013】本発明の第2の局面にかかる電気泳動用チ
ップは、板状基材の内部に、サンプルを精製するための
精製カラム部が設けられたサンプル導入流路と、サンプ
ル導入流路の精製カラム部よりも下流側に接続された分
析流路とを備え、板状基材の表面からサンプル導入流路
の両端に対応する位置にサンプル導入流路に達する孔
と、サンプル導入流路の少なくとも1ヶ所及び分析流路
の少なくとも1ヶ所に対応する位置にサンプル導入流路
と分析流路の間に電位差を生じさせるための電極とを備
えたものである。ただし、上記電極は、上記板状部材に
上記電極を配置するための孔を設けておき、電気泳動用
チップの使用時にそれらの孔に電極を配置する場合を含
む。
An electrophoresis chip according to a second aspect of the present invention includes a sample introduction channel provided with a purification column for purifying a sample inside a plate-like substrate, and a sample introduction channel. An analysis channel connected downstream of the purification column is provided, and a hole reaching the sample introduction channel at a position corresponding to both ends of the sample introduction channel from the surface of the plate-like substrate, and a sample introduction channel. An electrode for generating a potential difference between the sample introduction channel and the analysis channel is provided at at least one location and at a position corresponding to at least one location of the analysis channel. However, the electrode includes a case where holes for arranging the electrodes are provided in the plate-shaped member, and the electrodes are arranged in those holes when the electrophoresis chip is used.

【0014】精製カラム部にゲル濾過充填剤を充填し、
分析流路に分離用マトリックスを充填し、サンプル導入
流路にバッファー液を注入する。精製前のサンプルをサ
ンプル導入流路の一端側から導入し、他端側に向かって
送液する。精製前のサンプルは精製カラム部で精製さ
れ、精製カラム部の溶出側から溶出される。精製された
サンプル中の目的成分がサンプル導入流路と分析流路の
分岐部に到達したとき、電極に電圧を印加してサンプル
導入流路と分析流路の間に所定の電位差を生じさせて、
目的成分を分析流路に電気泳動的に導入する。これによ
り、サンプルの精製、及び電気泳動を行なうための分析
流路へのサンプル中の目的成分の導入に要する時間を短
縮でき、かつ微量サンプルの取扱いを容易にできる。
The purification column is filled with a gel filtration filler,
The analysis channel is filled with the separation matrix, and the buffer solution is injected into the sample introduction channel. A sample before purification is introduced from one end of the sample introduction channel, and is sent toward the other end. The sample before purification is purified in the purification column, and eluted from the elution side of the purification column. When the target component in the purified sample reaches the branch between the sample introduction channel and the analysis channel, a voltage is applied to the electrode to cause a predetermined potential difference between the sample introduction channel and the analysis channel. ,
The target component is electrophoretically introduced into the analysis channel. As a result, the time required for purifying the sample and introducing the target component in the sample into the analysis channel for performing electrophoresis can be shortened, and the handling of a small amount of sample can be facilitated.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明の電気泳動用チップにおい
て、板状基材の内部に、サンプル導入流路の精製カラム
部よりも下流側の個別の位置に接続された複数の分析流
路を備え、各分析流路の少なくとも1ヶ所に対応する位
置に上記電極を備えていることが好ましい。その結果、
複数種類のサンプルを順次サンプル導入流路に送液し
て、各分析流路にそれぞれ異なるサンプルの目的成分を
順次導入することができるようになり、多検体分析に対
応することができるようになる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the electrophoresis chip of the present invention, a plurality of analysis channels connected to individual positions downstream of a purification column portion of a sample introduction channel are provided inside a plate-like substrate. Preferably, the electrode is provided at a position corresponding to at least one of the analysis channels. as a result,
A plurality of types of samples can be sequentially sent to the sample introduction channel, and the target components of different samples can be sequentially introduced into the respective analysis channels, so that multi-analyte analysis can be supported. .

【0016】さらに、板状基材の内部に、サンプル導入
流路に複数の精製カラム部を並列に備えていることが好
ましい。その結果、複数種類のサンプルをそれぞれ異な
る精製カラム部に導入して精製することができ、サンプ
ル間の混合汚染などの不具合を防止することができるよ
うになる。また、各精製カラム部に異なるゲル濾過充填
剤を充填するようにすれば、サンプルに含まれる目的成
分に応じた精製を行なうことができるようになる。
Further, it is preferable that a plurality of purification column sections are provided in parallel in the sample introduction channel inside the plate-like base material. As a result, a plurality of types of samples can be respectively introduced into different purification column sections for purification, and problems such as mixed contamination between samples can be prevented. Further, if each purification column is filled with a different gel filtration filler, it becomes possible to perform purification in accordance with the target component contained in the sample.

【0017】[0017]

【実施例】図1は電気泳動用チップの一実施例を示す平
面図である。図2はその実施例を示す分解斜視図であ
る。この実施例はDNAシーケンサーに適用されるもの
である。電気泳動用チップ1は、一対の透明板状の無機
部材(例えばガラス、石英、シリコンなど)又はプラス
チックからなる板状基材1a,1bが貼り合わされて形
成されている。
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of an electrophoresis chip. FIG. 2 is an exploded perspective view showing the embodiment. This example is applied to a DNA sequencer. The electrophoresis chip 1 is formed by bonding a pair of transparent plate-like inorganic members (eg, glass, quartz, silicon, etc.) or plate-like substrates 1a and 1b made of plastic.

【0018】下側板状基材1bについて説明する。下側
板状基材1bの上側板状基材1aと貼り合わされる側の
表面に、例えば半導体製造プロセスで用いられる写真製
版技術や、マイクロマシニング技術、通常のマシニング
技術、レーザー加工技術などにより、例えば幅寸法が1
00μm程度、深さが50μm程度の溝からなるサンプ
ル導入流路3が形成されている。サンプル導入流路3の
一端3a側に、例えば幅寸法が250μm程度、長さが
5cm程度、深さが50μm程度の凹部からなり、ゲル
濾過充填剤を収容するための精製カラム部5が形成され
ている。サンプル導入流路3の他端3b側には、例えば
幅寸法が90μm程度、深さが50μm程度の溝からな
る分析流路S1,S2,…,Snが精製カラム部5側から
順に分岐して形成されている。サンプル導入流路3から
分析流路S1,S2,…,Snが分岐している部分を分岐
部F1,F2,…,Fnとする。
The lower plate-like substrate 1b will be described. On the surface of the lower plate-shaped substrate 1b on the side to be bonded to the upper plate-shaped substrate 1a, for example, by photoengraving technology used in a semiconductor manufacturing process, micro-machining technology, ordinary machining technology, laser processing technology, etc. Width is 1
The sample introduction channel 3 is formed of a groove having a depth of about 00 μm and a depth of about 50 μm. On one end 3a side of the sample introduction channel 3, for example, a purification column portion 5 is formed which is formed of a concave portion having a width of about 250 μm, a length of about 5 cm, and a depth of about 50 μm, and containing a gel filtration filler. ing. Sample to the other end 3b side of the inlet flow path 3, a width dimension of 90μm approximately, analysis flow path S 1 in which the depth is made of a groove of about 50 [mu] m, S 2, ..., in the order S n from the purification column unit 5 side The branch is formed. Sample introduction channel 3 analysis flow path from S 1, S 2, ..., bifurcation portions S n is branched F 1, F 2, ..., and F n.

【0019】上側板状基材1aについて説明する。サン
プル導入流路3の両端3a,3bに対応する位置に、サ
ンプル導入流路3内にサンプルを一端3aから導入し、
他端3bから排出するための貫通孔7a,7bが形成さ
れている。分析流路S1,S2,…,Snのサンプル導入
流路3から少し離れた位置に対応する位置に、分析流路
1,S2,…,Snにカソード電極を配置するための貫
通孔C1,C2,…,Cnが形成されている。分析流路
1,S2,…,Snのサンプル導入流路3とは反対側の
端部に対応する位置に、分析流路S1,S2,…,Sn
アノード電極を配置するための貫通孔A1,A2,…,A
nが形成されている。サンプル導入流路3の精製カラム
部5と分析流路S1の間に対応する位置に、グランド電
極を配置するための貫通孔Gが形成されている。
The upper plate-like substrate 1a will be described. A sample is introduced into the sample introduction channel 3 from one end 3a at positions corresponding to both ends 3a and 3b of the sample introduction channel 3,
Through holes 7a and 7b for discharging from the other end 3b are formed. Analysis passage S 1, S 2, ..., a position corresponding to a position slightly apart from the sample introduction channel 3 of S n, analysis flow path S 1, S 2, ..., to place the cathode electrode S n through-hole C 1, C 2 of, ..., C n are formed. Analysis passage S 1, S 2, ..., arranged in a position corresponding to the opposite end, the analysis flow path S 1, S 2, ..., an anode electrode S n is the sample introduction channel 3 S n A 1 , A 2 ,..., A
n is formed. A purification column unit 5 of the sample introduction channel 3 to a position corresponding to between the analysis flow path S 1, the through-hole G for arranging the ground electrode is formed.

【0020】電気泳動用チップ1は、板状基材1aと1
bが貼り合わされた状態で使用される。この実施例をD
NAシーケンサーに適用する場合には、例えば精製カラ
ム部5にSephadex(アマシャム ファルマシア バイオ
テク株式会社の製品)などのゲル濾過充填剤を充填し、
分析流路S1,S2,…,Snの貫通孔C1,C2,…,Cn
と貫通孔A1,A2,…,Anの間に対応する位置にリニ
アポリアクリルアミドなどの分離用マトリックスを充填
し、サンプル導入流路3及び分析流路S1,S2,…,S
nの分離用マトリックスを充填した以外の部分にTE
(トリスEDTA)バッファーなどの送液媒体を充填す
る。
The chip 1 for electrophoresis is composed of the plate-shaped bases 1a and 1a.
b is used in a state of being bonded. This embodiment is called D
When applied to an NA sequencer, for example, a gel filtration filler such as Sephadex (a product of Amersham Pharmacia Biotech Co., Ltd.) is packed in the purification column section 5,
Analysis passage S 1, S 2, ..., through the S n hole C 1, C 2, ..., C n
Through holes A 1, A 2, and ..., and filling the separation matrix such linear polyacrylamide at a position corresponding to between the A n, the sample introduction channel 3 and analysis channel S 1, S 2, ..., S
TE other than the part filled with the separation matrix of n
(Tris EDTA) A liquid feeding medium such as a buffer is filled.

【0021】電気泳動用チップ1を使用するときには、
貫通孔C1,C2,…,Cn、貫通孔A1,A2,…,An
び貫通孔Gに、サンプル導入流路3及び分析流路S1
2,…,Snにそれぞれ充填された液体に浸かるように
電極を配置し、貫通孔C1,C2,…,Cn、貫通孔A1
2,…,An及び貫通孔Gを内部に電極を配置した状態
で密閉する。さらに、サンプル導入流路3の各分岐部F
1,F2,…,Fnの下流に対応する位置に蛍光検出器
1,D2,…,Dnを配置する。蛍光検出器D1,D2
…,Dnは、精製カラム5から溶出する精製されたサン
プルの分布を考慮して、分岐部F1,F2,…,Fnから
少し下流側の位置に配置する。
When the electrophoresis chip 1 is used,
Through-hole C 1, C 2, ..., C n, the through hole A 1, A 2, ..., to A n and the through-hole G, the sample introduction channel 3 and analysis channel S 1,
S 2, ..., arranged electrodes so immersed in each filled liquid S n, the through-hole C 1, C 2, ..., C n, the through hole A 1,
A 2 ,..., An and the through-hole G are hermetically sealed with the electrodes arranged inside. Further, each branch portion F of the sample introduction channel 3
1, F 2, ..., fluorescence detectors D 1, D 2 at a position corresponding to the downstream of F n, ..., place the D n. The fluorescence detectors D 1 , D 2 ,
, D n are arranged at positions slightly downstream from the branch portions F 1 , F 2 ,..., F n in consideration of the distribution of the purified sample eluted from the purification column 5.

【0022】図3はこの実施例の操作及び前処理方法の
一実施例を示すフローチャートである。ここではサンプ
ルとしてサンガー法で調製した精製前の溶液を用いた。
精製前のサンプルには蛍光標識されたサンガー反応生成
物や塩、未反応物などが含まれている。送液媒体として
はTEバッファーを用いた。図3で、nはサンプル番号
を示し、mは前処理を施すサンプル数を示す。図1から
図3を用いてその操作を説明する。
FIG. 3 is a flowchart showing one embodiment of the operation and pre-processing method of this embodiment. Here, a solution before purification prepared by the Sanger method was used as a sample.
The sample before purification contains a fluorescently labeled Sanger reaction product, salt, unreacted substances, and the like. A TE buffer was used as a liquid sending medium. In FIG. 3, n indicates a sample number, and m indicates the number of samples to be subjected to preprocessing. The operation will be described with reference to FIGS.

【0023】サンプル番号1のサンプルを前処理すべ
く、サンプル番号nを「1」にする(ステップS1)。
例えば液体クロマトグラフ用送液ポンプなどを用いて、
精製前のサンプルを貫通孔7aからサンプル導入流路3
の一端3aに導入し、サンプル流路3内を他端3bに向
かって送液する(ステップS2)。精製前のサンプルは
精製カラム部5に導入され、精製カラム部5に充填され
たゲル濾過充填剤の作用によって分子量の大きいサンガ
ー反応生成物から順に溶出して精製される。このとき、
分析流路S1,S2,…,Snへの望まないサンガー反応
生成物及び夾雑物の混入を防止するために、貫通孔
1,C2,…,Cnに配置されたカソード電極の電位を
若干マイナスに荷電し、貫通孔A1,A2,…,Anに配
置されたアノード電極の電位をフロートにしておく。
In order to preprocess the sample of sample number 1, the sample number n is set to "1" (step S1).
For example, using a liquid pump for liquid chromatography, etc.
The sample before purification is passed through the sample introduction channel 3 through the through hole 7a.
To the other end 3a, and sends the liquid inside the sample flow path 3 toward the other end 3b (step S2). The sample before purification is introduced into the purification column unit 5 and is eluted and purified in order from the Sanger reaction product having a higher molecular weight by the action of the gel filtration filler packed in the purification column unit 5. At this time,
Analysis passage S 1, S 2, ..., in order to prevent contamination of the unwanted Sanger reaction products and contaminants to S n, the through-hole C 1, C 2, ..., a cathode electrode disposed on C n the potential charged slightly negatively, through holes a 1, a 2, ..., leaving the potential of arranged anode electrode a n to float.

【0024】サンプル番号nのサンガー反応生成物(目
的成分)を導入する分析流路Snに対応する分岐部Fn
のサンガー反応生成物の到達を蛍光検出器Dnにより検
出する(ステップS3)。蛍光検出器Dnの検出信号に
基づいて、サンガー反応生成物が分岐部Fnに到達した
か否かを判断する(ステップS4)。蛍光検出器Dn
よりサンガー反応生成物が検出されていないとき(N
o)、サンガー反応生成物の検出を続ける(ステップS
3)。
The Sanger reaction products of sample number n of arrival of the Sanger reaction products of the branch portion F n corresponding to the analysis flow path S n of introducing (target component) is detected by a fluorescence detector D n (step S3 ). Based on the detection signal of the fluorescence detector D n, Sanger reaction products to determine whether the host vehicle has reached the branch unit F n (step S4). When Sanger reaction products has not been detected by the fluorescence detector D n (N
o), continue detection of Sanger reaction products (step S)
3).

【0025】蛍光検出器Dnによりサンガー反応生成物
を検出したとき(Yes)、サンガー反応生成物を導入
する分析流路Snに対応する貫通孔Cnに配置されたカソ
ード電極の電位をフロートにし、貫通孔Anに配置され
たアノード電極の電位をプラスに荷電し、マイナス電荷
をもつサンガー反応生成物を分析流路Snに電気泳動的
に導入する(ステップS5)。サンガー反応生成物を分
析流路Snに導入した後、分析流路Snへの望まないサン
ガー反応生成物及び夾雑物の混入を防止するために、貫
通孔Cnに配置されたカソード電極の電位をマイナスに
荷電し、貫通孔Anに配置されたアノード電極の電位を
フロートにする。
[0025] The fluorescence detector D n when detecting the Sanger reaction products (Yes), float the potential of the through-hole C n to arranged cathode electrodes corresponding to the analysis flow path S n introducing the Sanger reaction products to the potential of arranged anode electrode in the through hole a n positively charged, introduced electrophoretically Sanger reaction product analysis flow path S n with negative charge (step S5). After introducing the analytical flow path S n Sanger reaction products, in order to prevent contamination of the analytical channel unwanted Sanger reaction products and contaminants to S n, the cathode electrode disposed in the through-hole C n charged potential to the negative, to float the potential of arranged anode electrode in the through hole a n.

【0026】サンプル導入流路3にTEバッファーをさ
らに送液して、サンプル導入流路3内及び精製カラム部
5内の洗浄を行なう(ステップS6)。サンプル数mの
サンプルの全てについて前処理を行なったか否かを判断
する(ステップS7)。n≠mのとき(No)、nに
「1」を加えた後(ステップS8)、ステップS2に戻
って次のサンプル番号「n+1」のサンプルの前処理を
行なう。n=mのとき、前処理を終了し、分析流路
1,S2,…,Snに導入したサンガー反応生成物を分
析する工程へ移行する。
The TE buffer is further supplied to the sample introduction channel 3 to wash the inside of the sample introduction channel 3 and the inside of the purification column section 5 (step S6). It is determined whether or not the pre-processing has been performed for all of the samples of the number m (step S7). When n ≠ m (No), “1” is added to n (step S8), and the process returns to step S2 to perform preprocessing for the next sample number “n + 1”. When n = m, and ends the preprocessing, analysis flow path S 1, S 2, ..., the process proceeds to the step of analyzing the Sanger reaction products introduced into S n.

【0027】このように、これらの電気泳動用チップ及
び前処理方法の実施例では、精製したサンプルを別途容
器に回収する必要がなく、続けてサンプル中の目的成分
を分析流路に電気泳動的に導入することができるので、
サンプルの精製及びサンプル中の目的成分の導入に要す
る時間を短縮できる。さらに、これらの電気泳動用チッ
プ及び前処理方法の実施例では、微量サンプルの取扱い
が容易になる。
As described above, in the embodiment of the electrophoresis chip and the pretreatment method, it is not necessary to separately collect the purified sample in the container, and the target component in the sample is continuously transferred to the analysis channel by the electrophoresis. Can be introduced to
The time required for purifying the sample and introducing the target component in the sample can be reduced. Furthermore, in the examples of the electrophoresis chip and the pretreatment method, handling of a small amount of sample is facilitated.

【0028】上記の実施例では本発明にかかる前処理方
法及び電気泳動用チップをDNAシーケンサーに適用し
ているが、本発明はこれに限定されるものではなく、D
NA以外の物質の分析を分析するための電気泳動におい
ても本発明にかかる前処理方法及び電気泳動用チップを
適用することができる。また、本発明の電気泳動用チッ
プの流路構成は上記の実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載の本発明の要旨の範囲内で種
々の変更が可能である。例えば、分析流路は1本でもよ
いし、また複数の精製カラム部を設けてもよい。また、
上記の電気泳動用チップの実施例では分析流路を1本の
溝により形成しているが、本発明の電気泳動用チップを
構成する分析流路はこれに限定されるものではなく、例
えば図4に示すような交差する2本の流路により形成す
るなど、複数本の交差する流路により形成してもよい。
In the above embodiment, the pretreatment method and the electrophoresis chip according to the present invention are applied to a DNA sequencer, but the present invention is not limited to this.
The pretreatment method and the electrophoresis chip according to the present invention can also be applied to electrophoresis for analyzing the analysis of substances other than NA. Further, the flow path configuration of the electrophoresis chip of the present invention is not limited to the above embodiment, and various changes can be made within the scope of the present invention described in the appended claims. For example, the number of analysis channels may be one, or a plurality of purification columns may be provided. Also,
In the above-described embodiment of the electrophoresis chip, the analysis channel is formed by one groove, but the analysis channel constituting the electrophoresis chip of the present invention is not limited to this. For example, it may be formed by a plurality of intersecting flow paths, such as by forming two intersecting flow paths as shown in FIG.

【0029】また、上記の電気泳動用チップの実施例で
は電極を配置するための貫通孔A1,A2,…,An、貫
通孔C1,C2,…,Cn及び貫通孔Gを設け、電気泳動
用チップ1の使用時にそれらの貫通孔に電極を配置して
いるが、本発明の電気泳動用チップはこれに限定される
ものではなく、電気泳動用チップ1に予め電極を配置し
ておいてもよい。例えば、上記の貫通孔の内部及び上側
基材1aの表面に金属パターンを形成して貫通孔内部の
金属パターンを電極としたり、上側基材1aと下側基材
1bの間に所望の金属パターンを形成してサンプル導入
流路3及び分析流路S1,S2,…,Snの所望の位置に
接する金属パターン端を電極としたりすることができ
る。
Further, through for the embodiment of the electrophoretic chip disposing the electrode apertures A 1, A 2, ..., A n, the through-hole C 1, C 2, ..., C n and the through-hole G Are provided, and the electrodes are arranged in the through holes when the electrophoresis chip 1 is used. However, the electrophoresis chip of the present invention is not limited to this, and the electrodes are previously provided on the electrophoresis chip 1. It may be arranged. For example, a metal pattern is formed inside the above-described through hole and on the surface of the upper substrate 1a to use the metal pattern inside the through hole as an electrode, or a desired metal pattern is formed between the upper substrate 1a and the lower substrate 1b. to form a sample introduction channel 3 and analysis channel S 1, S 2, ..., or can the desired electrode metal pattern end in contact with the position of S n.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明のサンプルの前処理方法では、サ
ンプルを精製するための精製カラム部にサンプルを導入
して精製し、精製カラム部の溶出側の流路に分岐して設
けられた分析流路に、精製したサンプル中の目的成分を
電気泳動的に導入するようにしたので、サンプルの精
製、及び電気泳動を行なうための分析流路へのサンプル
中の目的成分の導入に要する時間を短縮でき、かつ微量
サンプルの取扱いを容易にできる。
According to the sample pretreatment method of the present invention, a sample is introduced into a purification column for purifying the sample, the sample is purified, and the sample is separated from a flow channel on the elution side of the purification column. Since the target component in the purified sample is electrophoretically introduced into the flow channel, the time required for purifying the sample and introducing the target component in the sample into the analysis flow channel for performing electrophoresis is reduced. It can be shortened and can easily handle a small amount of sample.

【0031】本発明の電気泳動用チップでは、板状基材
の内部に精製カラム部が設けられたサンプル導入流路
と、精製カラム部よりも下流側に接続された分析流路と
を備え、板状基材の表面からサンプル導入流路の両端に
対応する位置にサンプル導入流路に達する孔と、サンプ
ル導入流路と分析流路の間に電位差を生じさせるための
電極とを備えているようにしたので、精製カラム部に充
填されたゲル濾過充填剤により精製したサンプルを続け
て分析流路に電気泳動的に導入することができ、サンプ
ルの精製及び分析流路へのサンプル中の目的成分の導入
に要する時間を短縮でき、かつ微量サンプルの取扱いを
容易にできる。
The electrophoresis chip of the present invention has a sample introduction flow path in which a purification column is provided inside a plate-shaped substrate, and an analysis flow path connected downstream of the purification column. A hole that reaches the sample introduction channel at a position corresponding to both ends of the sample introduction channel from the surface of the plate-shaped substrate, and an electrode for generating a potential difference between the sample introduction channel and the analysis channel are provided. As a result, the sample purified by the gel filtration packing material packed in the purification column can be successively electrophoretically introduced into the analysis channel, thereby purifying the sample and purifying the sample into the analysis channel. The time required for introducing the components can be reduced, and the handling of a small amount of sample can be facilitated.

【0032】本発明の電気泳動用チップにおいて、板状
基材の内部に、サンプル導入流路の精製カラム部よりも
下流側の個別の位置に接続された複数の分析流路を備
え、各分析流路の少なくとも1ヶ所に対応する位置に電
極を備えているようにすれば、複数種類のサンプルを順
次サンプル導入流路に送液して、各分析流路にそれぞれ
異なるサンプルの目的成分を順次導入することができる
ようになり、多検体分析に対応することができるように
なる。
In the electrophoresis chip of the present invention, a plurality of analysis flow paths connected to individual positions on the sample introduction flow path downstream of the purification column section are provided inside the plate-like base material. If electrodes are provided at positions corresponding to at least one position of the flow path, a plurality of types of samples are sequentially sent to the sample introduction flow path, and target components of different samples are sequentially sent to each analysis flow path. It can be introduced and can respond to multi-sample analysis.

【0033】本発明の電気泳動用チップにおいて、板状
基材の内部に、サンプル導入流路に複数の精製カラム部
を並列に備えているようにすれば、複数種類のサンプル
をそれぞれ異なる精製カラム部に導入して精製すること
ができ、サンプル間の混合汚染などの不具合を防止する
ことができるようになる。また、各精製カラム部に異な
るゲル濾過充填剤を充填するようにすれば、サンプルに
含まれる目的成分に応じた精製を行なうことができるよ
うになる。
In the electrophoresis chip of the present invention, if a plurality of purification column sections are provided in parallel in the sample introduction channel inside the plate-like base material, a plurality of types of samples can be used in different purification columns. It can be introduced into the section and purified, and problems such as mixed contamination between samples can be prevented. Further, if each purification column is filled with a different gel filtration filler, it becomes possible to perform purification in accordance with the target component contained in the sample.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 電気泳動用チップの一実施例を示す平面図で
ある。
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of an electrophoresis chip.

【図2】 同実施例を示す分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view showing the same embodiment.

【図3】 同実施例の操作及び前処理方法の一実施例を
示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing one embodiment of the operation and preprocessing method of the embodiment.

【図4】 従来の電気泳動用チップを表す図であり、
(A)は一方の基材の上面図、(B)は他方の基材の上
面図、(C)は両基材を重ね合わせた状態での側面図で
ある。
FIG. 4 is a diagram showing a conventional electrophoresis chip;
(A) is a top view of one base material, (B) is a top view of the other base material, and (C) is a side view in a state where both base materials are overlapped.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電気泳動用チップ 1a 上側板状基材 1b 下側板状基材 3 サンプル導入流路 3a サンプル導入流路の一端 3b サンプル導入流路の他端 5 精製カラム部 7a,7b サンプル送液用の貫通孔 A1,A2,…,An アノード電極配置用の貫通孔 C1,C2,…,Cn カソード電極配置用の貫通孔 D1,D2,…,Dn 蛍光検出器 F1,F2,…,Fn 分岐部 G グランド電極配置用の貫通孔 S1,S2,…,Sn 分析流路DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrophoresis chip 1a Upper plate-like substrate 1b Lower plate-like substrate 3 Sample introduction channel 3a One end of sample introduction channel 3b The other end of sample introduction channel 5 Purification column section 7a, 7b Penetration for sending sample holes a 1, a 2, ..., a n through holes C 1, C 2 for an anode electrode disposed, ..., C n through hole D 1, D 2 for the cathode electrode placement, ..., D n fluorescence detector F 1 , F 2, ..., a through hole S 1, S 2 of F n bifurcation G grounding electrodes arranged, ..., S n analysis channels

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 サンプルを精製するための精製カラム部
に精製前のサンプルを導入して精製し、精製カラム部の
溶出側の流路に分岐して設けられた分析流路に、精製し
たサンプル中の目的成分を電気泳動的に導入することを
特徴とするサンプルの前処理方法。
1. A sample before purification is introduced into a purification column for purifying the sample, the sample is purified, and the purified sample is supplied to an analysis channel branched from a channel on the elution side of the purification column. A pretreatment method for a sample, which comprises introducing a target component therein electrophoretically.
【請求項2】 板状基材の内部に、サンプルを精製する
ための精製カラム部が設けられたサンプル導入流路と、
前記サンプル導入流路の前記精製カラム部よりも下流側
に接続された分析流路とを備え、 前記板状基材の表面から前記サンプル導入流路の両端に
対応する位置に前記サンプル導入流路に達する孔と、前
記サンプル導入流路の少なくとも1ヶ所及び前記分析流
路の少なくとも1ヶ所に対応する位置に前記サンプル導
入流路と前記分析流路の間に電位差を生じさせるための
電極とを備えたことを特徴とする電気泳動用チップ。
2. A sample introduction channel provided with a purification column for purifying a sample inside a plate-shaped substrate,
An analysis flow path connected downstream of the purification column portion of the sample introduction flow path, wherein the sample introduction flow path is located at a position corresponding to both ends of the sample introduction flow path from the surface of the plate-shaped substrate. And an electrode for generating a potential difference between the sample introduction channel and the analysis channel at a position corresponding to at least one location of the sample introduction channel and at least one location of the analysis channel. An electrophoresis chip, comprising:
【請求項3】 前記板状基材の内部に、前記サンプル導
入流路の前記精製カラム部よりも下流側の個別の位置に
接続された複数の分析流路を備え、各分析流路の少なく
とも1ヶ所に対応する位置に前記電極を備えている請求
項2に記載の電気泳動用チップ。
3. A plurality of analysis channels connected to individual positions of the sample introduction channel on the downstream side of the purification column portion in the plate-shaped substrate, and at least one of the analysis channels is provided. The electrophoresis chip according to claim 2, wherein the electrode is provided at a position corresponding to one location.
【請求項4】 前記板状基材の内部に、前記サンプル導
入流路に複数の精製カラム部を並列に備えている請求項
3に記載の電気泳動用チップ。
4. The electrophoresis chip according to claim 3, wherein a plurality of purification column sections are provided in parallel in the sample introduction channel inside the plate-shaped substrate.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114544733A (en) * 2020-11-25 2022-05-27 五鼎生物技术股份有限公司 Biochemical test piece

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