JP2004151041A - バイオチップとバイオチップ製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検出精度を高めることが可能なバイオチップとバイオチップ製造方法と電気泳動方法と電気泳動装置を提供すること。
【解決手段】試料分離流路内に試料をバンド状に導入するように構成されたバイオチップにおいて、上記試料分離流路内に試料をバンド状に導入する手前に試料のバンド幅を狭める手段を設けたものであり、それによって、試料分離流路に供給される試料のバンドが圧縮されることになるので拡散による広がりを抑制することができ、結局、検出精度を向上させることができるものである。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はバイオチップに係り、例えば、試料を導入する試料導入流路にテーパ部を設けることにより試料分離流路に供給される試料のバンド幅を狭め、それによって、検出精度を向上させることができるように工夫したものに関すると共に、試料導入流路を要することなく試料分離流路内に試料を直接供給できるように構成して構成の簡略化を図ったものに関し、又、そのようなバイオチップを製造するバイオチップ製造方法とそのようなバイオチップを使用した電気泳動方法と電気泳動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、タンパク質や核酸等の荷電性物質を分離する方法としていわゆる「電気泳動法」がある。その中でも、特に、極微量の物質を分離・固定する方法として、マイクロ電気泳動用チップを用いた「キャピラリー電気泳動法」が知られている。この「キャピラリー電気泳動法」は動電学的導入法により分離対象物質（試料）を分離用溝に導入する方法である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２０００−３１０６１３号公報
【０００４】
具体的には、まず、試料導入流路と試料分離流路とを別々に設けておく。そして、試料導入流路の液溜まりに分離対象物質を含む試薬を少量滴下する。この液溜まりと試料導入流路を挟んで反対側にある液溜まり部に夫々泳動用電極を配置し、該泳動用電極間に適当な電圧を印加する。それによって、試料導入流路内に滴下された試料を試料導入流路と直交する試料分離流路との交差部まで移動させる。
【０００５】
試料が交差部まで移動したら、次に、試料分離流路の両端にある液溜まりに配置された泳動用電極間に電圧を印加する。それによって、交差部にある試料のみがバンドとなって試料分離流路内を分離しながら移動することになり、その際、ある地点で光検出するというものである。ここでいう光検出とは、例えば、核酸分子の有するＵＶ（Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ、紫外線）吸収特性を利用して吸光度を測定したり、核酸分子に蛍光色素を標識して蛍光を測定することによりその大きさを検出するというものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成によると次のような問題があった。
上記したように、従来の場合には導入泳動によって交差部まで移動した試料のみが分離泳動によって試料分離流路内を分離しながら移動して検出部分まで到達することになるが、その際、交差部にあった試料のバンドが分離流路を移動中に分子拡散によって広がってしまい、それにより検出する際に泳動像がなまってしまい、結局、検出精度が低下してしまうという問題があった。特に、塩基数が多い試料（ＤＮＡ等）になるにつれて検出精度が低下してしまい、塩基数の違いによる完全な分離が不完全になってしまうという問題があった。
又、従来の場合には、まずは、試料を注入孔より試料導入流路内に導入しそこから別に設けられた試料分離流路内に導入するような構成であるが、試料を導入用液溜まりから適当な容量注入しても、実際に試料分離流路に入って分離に使用される試料はほんの僅かであり、多くの試料が無駄になってしまうという問題があった。
又、上記したように２段階の電気泳動、すなわち、導入泳動と分離泳動が必要であるため、電源周辺のシステムが複雑化してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明はこのような点に基いてなされたものでその目的とするところは、例えば、交差部に導入される試料のバンド幅を狭め、それによって、検出精度を高めることができるバイオチップを提供し、又、試料導入流路を要することなく簡単な構成で所望の検出ができるバイオチップを提供し、又、そのようなバイオチップを製造するバイオチップ製造方法、そのようなバイオチップを使用した電気泳動方法と電気泳動装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するべく本願発明の請求項１によるバイオチップは、試料分離流路内に試料をバンド状に導入するように構成されたバイオチップにおいて、上記試料分離流路内に試料をバンド状に導入する手前に試料のバンド幅を狭める手段を設けたことを特徴とするものである。
又、請求項２によるバイオチップは、請求項１記載のバイオチップにおいて、上記試料のバンド幅を狭める手段は試料分離流路内に試料をバンド状に導入する手前で試料流路をテーパ状に絞り込むものであることを特徴とするものである。又、請求項３によるバイオチップは、注入孔を介して試料が導入される試料導入流路と該試料導入流路を介して導入された試料を受け入れると共に排出孔を介して排出する試料分離流路を備えた板状部材と、上記板状部材に接合されるシール部材と、を具備してなるバイオチップにおいて、上記板状部材の試料導入流路にその流路幅が上記試料分離流路との接続部に向けて徐々に狭くなるようにテーパ状に形成されたテーパ部を設けたことを特徴とするものである。
又、請求項４によるバイオチップは、請求項３記載のバイオチップにおいて、少なくとも１本の試料導入流路と１本の試料分離流路が直角に交差した状態で配置されていることを特徴とするものである。
又、請求項５によるバイオチップは、請求項３又は請求項４記載のバイオチップにおいて、上記シール部材はフィルム状又はシート状又は板状であることを特徴とするものである。
又、請求項６によるバイオチップは、請求項３〜請求項５の何れかに記載のバイオチップにおいて、上記板状部材の注入孔及び排出孔位置において上記シール部材の上記板状部材との接合面に泳動用電極が設置されていることを特徴とするものである。
又、請求項７によるバイオチップは、請求項６記載のバイオチップにおいて、上記シール部材は上記泳動用電極に接続された電気回路を上記板状部材との接合面と反対側の面に備えていることを特徴とするものである。
又、請求項８によるバイオチップは、請求項３〜請求項７の何れかに記載のバイオチップにおいて、上記板状部材及びシール部材はアクリル系樹脂又はシリコーン系樹脂製であることを特徴とするものである。
又、請求項９によるバイオチップは、請求項３〜請求項８の何れかに記載のバイオチップにおいて、上記板状部材には電気泳動用装置にセットされる際に位置決めするための位置決め部が設けられていることを特徴とするものである。
又、請求項１０によるバイオチップ製造方法は、注入孔を介して試料が導入される試料導入流路と該試料導入流路を介して導入された試料を受け入れると共に排出孔を介して排出する試料分離流路を備えた板状部材と、上記板状部材に接合されるシール部材と、を具備してなるバイオチップを製造するバイオチップ製造方法において、上記板状部材をニッケル金型を用いた熱圧着成形により製造するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項１１によるバイオチップ製造方法は、請求項１０記載のバイオチップ製造方法において、上記ニッケル金型を厚膜レジストにより形成された母型にニッケル電鋳を施すことによって製造するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項１２によるバイオチップ製造方法は、請求項１０又は請求項１１記載のバイオチップ製造方法において、上記シール部材に設けられる泳動用電極及び電気回路は白金又は金又はアルミニウム製であり、真空蒸着法又はスパッタリングによって形成するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項１３によるバイオチップ製造方法は、請求項１０〜請求項１２の何れかに記載のバイオチップ製造方法において、上記板状部材とシール部材との接合が熱圧着又はラミネートによりなされることを特徴とするものである。
又、請求項１４による電気泳動用装置は、請求項１〜請求項９の何れかに記載のバイオチップ又は請求項１０〜請求項１３の何れかに記載のバイオチップ製造方法によって製造されたバイオチップを用いたことを特徴とするものである。
又、請求項１５によるバイオチップは、試料導入流路を要することなく注入孔を介して試料分離流路内に試料を直接受け入れると共に排出孔を介して排出する板状部材と、上記板状部材に接合され上記注入孔に対応する位置に試料導入ノズルを備えると共に上記排出孔に対応する位置に排出孔を備えたシール部材と、を具備したことを特徴とするものである。
又、請求項１６によるバイオチップは、請求項１５記載のバイオチップにおいて、上記シール部材に設けられた試料導入ノズルはその径が上記板状部材に向かう厚さ方向に徐々に小さくなるようにテーパ状に形成されていることを特徴とするものである。
又、請求項１７によるバイオチップは、請求項１５又は請求項１６記載のバイオチップにおいて、上記シール部材はシート状又は板状であることを特徴とするものである。
又、請求項１８によるバイオチップは、請求項１５〜請求項１７の何れかに記載のバイオチップにおいて、上記板状部材は上記注入孔及び又は排出孔に泳動用電極を備えていることを特徴とするものである。
又、請求項１９によるバイオチップは、請求項１８記載のバイオチップにおいて、上記泳動用電極に接続する電気回路が板状部材の上記シール部材との接合面側に設置されていることを特徴とするものである。
又、請求項２０によるバイオチップは、請求項１５〜請求項１９の何れかに記載のバイオチップにおいて、上記板状部材及びシール部材はアクリル系樹脂又はシリコーン系樹脂製であることを特徴とするものである。
又、請求項２１によるバイオチップは、請求項１５〜請求項２０の何れかに記載のバイオチップにおいて、上記シール部材は試料導入ノズル内に試料導入用電極を備えていると共に上記板状部材との接合面の反対側の面に上記試料導入用電極と接続する電気回路を備えていることを特徴とするものである。
又、請求項２２によるバイオチップは、請求項１５〜請求項２１の何れかに記載のバイオチップにおいて、上記板状部材には電気泳動用装置にセットされる際に位置決めをするための位置決め部が設けられていることを特徴とするものである。
又、請求項２３によるバイオチップ製造方法は、試料導入流路を要することなく注入孔を介して試料分離流路内に試料を受け入れると共に排出孔を介して排出する板状部材と、上記板状部材に接合され上記注入孔に対応する位置に試料導入ノズルを備えると共に上記排出孔に対応する位置に排出孔を備えたシール部材と、を具備したことを特徴とするバイオチップを製造するバイオチップ製造方法において、上記板状部材がニッケル金型を用いた熱圧着成形により製造されることを特徴とするものである。
又、請求項２４によるバイオチップ製造方法は、請求項２３記載のバイオチップ製造方法において、上記ニッケル金型を厚膜レジストにより形成された母型にニッケル電鋳を施すことによって製造するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項２５によるバイオチップ製造方法は、請求項２３又は請求項２４記載のバイオチップ製造方法において、上記シール部材がニッケル金型を用いた熱圧着成形又は射出成形又は機械的加工又はシリコーン樹脂による型どりの何れかによって製造されることを特徴とするものである。
又、請求項２６によるバイオチップ製造方法は、請求項２３〜請求項２５の何れかに記載のバイオチップ製造方法において、上記ニッケル金型はシリコン基板を水酸化カリウム溶液（ＫＯＨ）等のアルカリエッチング液による異方性エッチングによる加工又はダイシングソー等による機械的加工の何れかにより形成する母型にニッケル電鋳を施すことによって製造するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項２７によるバイオチップ製造方法は、請求項２５記載のバイオチップ製造方法において、上記シリコーン樹脂による型どりの型を、シリコン基板をアルカリエッチング液による異方性エッチング加工又はドライエッチング加工又はダイシングソーによる機械加工の何れかにより製造することを特徴とするものである。
又、請求項２８によるバイオチップ製造方法は、請求項２３〜請求項２７の何れかに記載のバイオチップ製造方法において、上記板状部材やシール部材に設けられる泳動用電極及び試料導入用電極や電気回路は白金又は金又はアルミニウム製であり、真空蒸着法又はスパッタリングのいずれかにより形成するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項２９によるバイオチップ製造方法は、請求項２３〜請求項２８の何れかに記載のバイオチップ製造方法において、上記板状部材とシール部材を熱圧着又はラミネートにより接合するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項３０による電気泳動方法は、請求項１５〜請求項２２の何れかに記載のバイオチップを使用し、シール部材の試料導入ノズルの試料導入用電極と板状部材の泳動用電極間に電圧を印加することにより電気的に板状部材の試料分離流路内に極微量だけ試料を滴下するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項３１による電気泳動方法は、請求項３０記載の電気泳動方法において、上記板状部材の試料分離流路内に滴下された極微量の試料が１回の分離泳動により分離及び光検出及び分析されることを特徴とするものである。
又、請求項３２による電気泳動用装置は、請求項１５〜請求項２２の何れかに記載のバイオチップ又は請求項２３〜請求項２８の何れかに記載のバイオチップ製造方法又は請求項２９又は請求項３０記載の電気泳動方法を用いるようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
すなわち、本願発明の請求項１によるバイオチップは、試料分離流路内に試料をバンド状に導入するように構成されたバイオチップにおいて、上記試料分離流路内に試料をバンド状に導入する手前に試料のバンド幅を狭める手段を設けたものであり、それによって、検出精度を向上させることができるものである。
その際、試料のバンド幅を狭める手段としては、例えば、試料分離流路内に試料をバンド状に導入する手前で試料流路をテーパ状に絞り込むように構成したものが考えられる。この場合には試料流路をテーパ状に絞り込むことにより試料を狭い領域に集め、それによって、試料のバンド幅を狭めるようにしたものである。
又、本願発明の請求項３によるバイオチップは、板状部材の試料導入流路にその流路幅が上記試料分離流路との接続部に向けて徐々に狭くなるようにテーパ状に形成したテーパ部を設けたものであり、それによって、試料を狭い領域に集めて試料分離流路に供給される試料のバンド幅を狭めることができるので、検出精度を向上させることができるものである。
その際、少なくとも１本の試料導入流路と１本の試料分離流路が直角に交差した状態で配置する構成が考えられる。
又、上記シール部材をフィルム状又はシート状又は板状とすることが考えられる。
又、上記板状部材の注入孔及び排出孔位置において上記シール部材の上記板状部材との接合面に泳動用電極を設置する構成が考えられる。
又、上記シール部材として上記泳動用電極に接続された電気回路を上記板状部材との接合面と反対側の面に備えている構成が考えられる。
又、上記板状部材及びシール部材としては、例えば、アクリル系樹脂製又はシリコーン系樹脂製であることが考えられる。
又、上記板状部材に電気泳動用装置にセットされる際に位置決めをするための位置決め部を設けることが考えられ、それによって、組込作業の容易化を図ることができる。位置決め部としては、凸部の場合、凹部の場合、単なるマークの場合等様々な構成が考えられる。
又、請求項１０〜請求項１３は上記バイオチップを製造するための製造方法をクレームしたものである。
又、請求項１４は請求項１〜請求項９の何れかに記載のバイオチップ又は請求項１０〜請求項１３の何れかに記載のバイオチップ製造方法によって製造されたバイオチップを用いた電気泳動装置をクレームしたものである。
又、本願発明の請求項１５によるバイオチップは、注入孔を介して試料分離流路内に試料を受け入れると共に排出孔を介して排出する板状部材と、上記板状部材に接合され上記注入孔に対応する位置に試料導入ノズルを備えると共に上記排出孔に対応する位置に排出孔を備えたシール部材と、を具備したものであり、つまり、シール部材に設けられた試料導入ノズルの板状部材側の注入孔を介して試料導入流路を要することなく試料分離流路内に試料を直接供給するようにしたものである。それによって、構成は大幅に簡略化されることになり、特に、電気泳動が分離泳動のみとなるので電源を含んだシステムの構成を簡略化させることができる。
その際、試料導入ノズルをその径が板状部材に向かう厚さ方向に徐々に小さくなるようにテーパ状に形成することが考えられ、それによって、試料分離流路に供給される試料のバンド幅が絞られることになるので拡散による広がりを抑制することができ、結局、検出精度を向上させることができるものである。
又、この場合にも上記シール部材をシート状又は板状とすることが考えられる。
又、上記板状部材としては上記注入孔及び又は排出孔に泳動用電極を備えている構成のものが考えられる。
又、上記泳動用電極に接続する電気回路を板状部材の上記シール部材との接合面側に設置することが考えられる。
又、上記板状部材及びシール部材としては、例えば、アクリル系樹脂又はシリコーン系樹脂製のものが考えられる。
又、上記シール部材としては試料導入ノズル内に試料導入用電極を備えていると共に上記板状部材との接合面の反対側の面に上記試料導入用電極と接続する電気回路を備えている構成のものが考えられる。
又、上記板状部材に電気泳動用装置にセットされる際に位置決めをするための位置決め部を設けることが考えられ、それによって、組込作業の容易化を図ることができる。位置決め部としては、凸部の場合、凹部の場合、単なるマークの場合等様々な構成が考えられる。
又、請求項２３〜請求項２９は上記バイオチップを製造する為の製造方法をクレームしたものである。
又、本願発明の請求項３０による電気泳動方法は、請求項１５〜請求項２２の何れかに記載のバイオチップを使用し、シール部材の試料導入ノズル内の試料導入用電極と板状部材の泳動用電極間に電圧を印加することにより電気的に板状部材の試料分離流路内に極微量だけの試料を絞り滴下するようにしたものであり、それによって、適量の試料を確実に供給することが可能になる。
その際、上記板状部材の試料分離流路内に滴下された極微量の試料が１回の分離泳動により分離及び光検出及び分析されるようにすることが考えられる。
又、本願発明の請求項３２は、請求項１５〜請求項２２の何れかに記載のバイオチップ又は請求項２３〜請求項２９の何れかに記載のバイオチップ製造方法又は請求項３０又は請求項３１記載の電気泳動方法を用いるようにした電気泳動装置をクレームしたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図５を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。図１は本実施の形態によるバイオチップに使用されている板状部材１の構成を示す斜視図であり、この板状部材１には溝状の試料導入流路３と同じく溝状の試料分離流路５とが相互に直交する状態で形成されている。上記試料導入流路３の両端には注入孔７、７が貫通した状態で穿孔されており、又、上記試料分離流路５の両端には注入孔８と排出孔９が夫々穿孔されている。
【００１１】
上記板状部材１はＵＶ吸収や蛍光等による光検出を行うことを考慮して透明又は半透明となっており、又、その材質としては、電気的絶縁性、再現性、生産性等を考慮して樹脂材料が好ましく、具体的には、例えば、ポリメチルメタクリレートのようなアクリル系樹脂等が好ましい。又、使い捨てを考慮して環境面から生分解性プラスチックであることが好ましい。
【００１２】
又、板状部材１の大きさは、電気泳動装置の小型化のためにできるだけ小型化する必要があるが、取扱性を考慮して、例えば、３０ｍｍ〜５０ｍｍ角程度が好ましい。又、板状部材１の厚さは、成形性や取扱性から１ｍｍ〜２ｍｍ程度が好ましい。又、板状部材１の成形方法としては、生産性や再現性から金型を用いた成形が好ましい。
【００１３】
又、板状部材１に形成されている上記注入孔７、７、注入孔８、排出孔９は試料を供給・排出するための液溜まり部であり、その径は注入作業の面から内径１ｍｍ〜５ｍｍ程度が好ましい。
【００１４】
又、板状部材１に形成されている上記試料導入流路３や試料分離流路５は、試料を導入したり或いは分離したりするためのものである。又、この実施の形態の場合には試料導入流路３と試料分離流路５が別になっているため、試料分離流路５に導入される試料の容量を抑制することができ、それによって、検出精度を向上させることができる構成になっている。
【００１５】
又、図２に拡大して示すように、試料導入流路３にはテーパ部１１、１１が設けられている。これらテーパ部１１においては、試料導入流路３の流路幅が試料分離流路５との交差部に向かって徐々に狭くなっている。その時のテーパ角度を（α°）で示す。このように構成することにより試料が流通する開口面積を狭めて泳動してくる資料を狭い領域に集め、それによって、試料導入流路３側から試料分離流路５内に入る試料のバンド幅を狭めるものである。それによって、検出精度を向上させようとするものである。
【００１６】
又、上記試料分離流路５の幅と深さは、電気泳動装置の小型化、取扱性、形成性、精度の点からそれぞれ３０〜１００μｍ、１０〜１００μｍが好ましい。又、長さは、１０〜５０ｍｍが好ましい。
【００１７】
又、上記板状部材１は次のような方法によって製造されている。
まず、試料導入流路３、試料分離流路５、注入孔７、７、注入孔８、排出孔９に対応した形状パターンのフォトマスクを用いて、超厚膜レジストをパターニングする。次に、これを母型としてＮｉ電鋳を行って成形用の金型を形成する。次に、この金型を用いて、熱圧着によりＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）を成形して、図１に示すような板状部材１を得るものである。
又、板状部材１には位置決め用穴３１、３２が設けられている。
【００１８】
又、上記構成をなす板状部材１には、図１に仮想線で示すように、シール部材２１が接合される。上記シール部材２１は、図１に示す板状部材１に対して上方から接合されるものである。又、図３はそれを上下逆向きにして示すと共に、図４はその一部の断面を示したものである。シール部材２１は板状部材１より所定寸法だけ小さく形成されていて、既に述べた位置決めよう穴３１、３２を覆うことがないような寸法になっている。
因みに、バイオチップとして電気泳動装置に組み込まれる場合には図３に示すような向きになる。
【００１９】
図４に示すように、シール部材２１の板状部材１との接合面上であって、板状部材１側の注入孔７に対応する位置には泳動用電極２３が設置されている。又、この泳動用電極２３に接続された電気回路２５が接合面とは反対側の面に設置されている。すなわち、シール部材２１には板状部材１側の注入孔７に対応する位置に貫通穴２７が穿孔されている。そして、この貫通孔２７内には銀ペースト２９が塗布されていて導電性のスルーホールとなっている。そして、上記貫通孔２７の接合面側に上記泳動用電極２３が設置されていると共に、その反対側の面にアルミニウム製の電気回路２５が設けられている。
【００２０】
又、上記泳動用電極２３及び電気回路２５を形成する方法であるが、例えば、鍍金、蒸着、印刷等の方法がある。この内、鍍金は、使用する部材の鍍金耐性等の問題があるため、生産性の観点から印刷や蒸着による形成が好ましく、特に、真空蒸着やスパッタリング等の方法が好ましい。又、泳動用電極２３の材質としては、金属や導電性材料であれば、特に問題はないが、泳動用電極２３の腐食によって泳動条件に悪影響を及ぼす可能性があるのを考慮すると、金、白金、カーボン等の耐食性の良い材料がより好ましい。又、電気回路２５の材質としては、価格や汎用性から白金、銅、アルミニウム等が好ましい。又、泳動用電極２３の形状は、通電が得られれば特に問題はないが、厚さについては、例えば、０．０１〜５μｍ、幅については、例えば、１〜５ｍｍ程度が好ましい。
【００２１】
尚、図４では一方の注入孔７及びその周辺の構成のみを示しているが、他方の注入孔７、注入孔８、排出孔９においても同様の構成になっている。つまり、夫々の場所において、シール部材２１側に泳動用電極２３と電気回路２５が設けられているものである。そして、一対の注入孔７、７の位置に設けられた泳動用電極２３、２３間に電圧を印加することにより導入泳動を実行し、試料導入流路３内に導入された試料を試料分離流路５側に移動させるものである。又、注入孔８、排出孔９の位置に設けられた泳動用電極２３、２３間に電圧を印加することにより分離泳動を実行し、試料分離流路５内に導入された試料のバンドを移動させるものである。
【００２２】
そして、このような構成をなすシール部材２１を板状部材１に接着して図３及び図４に示すようなバイオチップとしたものである。
尚、板状部材１とシール部材２１とを接合させる方法としては、機械的圧力による接合、接着剤による接合、熱圧着、熱融着による接合等がある。
【００２３】
又、このシール部材２１の材料としても、既に説明した板状部材１の場合と同様に、ＵＶ吸収や蛍光等による検出を行うことを考慮すれば透明又は半透明であることが好ましい。又、その材質としては、シールし易いようなフィルム状や接着性の良いシート状等に成形できる樹脂材料が好ましい。特に、ポリメチルメタクリレートのようなアクリル系樹脂が、生産性の面からより好ましい。又、シリコーン樹脂も接合の面から好ましい。又、板状部材１の場合と同様に使い捨てとして使用するためには、生分解性プラスチックであることが好ましい。
【００２４】
そして、このような構成をなすバイオチップを図示しない電気泳動装置にセットして使用することになる。そして、試料に光を照射させるための手段は、光源及びレンズ等の集光手段を備えていることが好ましい。光源には、水銀ランプやＬＥＤ、レーザ光源等が挙げられる。集光手段としては、光ファイバーやダイクロイックミラー、対物レンズ、光フィルタ等のレンズ等が挙げられ、これらを組み合わせて用いることが好ましい。又、試料からの検出光を測定するための手段は、少なくとも光検出器を備えているもので、蛍光検出器、光電子増倍管、ＣＣＤ、フォトダイオード等が挙げられる。
【００２５】
以上の構成を基にその作用を説明する。
最初に、注入孔７、７、注入孔８、排出孔９から全ての溝に至るまで分離用媒体を充填する。分離用媒体の充填方法としては、毛細管現象を利用する方法、注射器等を用いる加圧方法、真空ポンプ等を用いた減圧注入法等様々な方法がある。
次に、一方の注入孔７より試料を滴下する。その状態で一対の注入孔７、７位置に設置されている泳動用電極２３、２３間に電圧を印加する。これによって、導入泳動が実行されることになり、注入孔７内に滴下された試料は試料導入流路３内を試料分離流路５方向に向かって移動していくことになる。
【００２６】
試料導入流路３内を移動した際、テーパ部１１の作用によって泳動してくる試料を狭い場所に集められる。そして、試料分離流路５との交差部に供給される試料のバンドは絞られ、その状態で交差部内に供給されることになる。次に、注入孔８と排出孔９の位置に設置されている泳動用電極２３、２３相互間に電圧を印加する。それによって、分離泳動が実行されることになり、交差部に供給された試料のバンドは試料分離流路５内を徐々に移動していく。
【００２７】
そして、適宜のタイミングで試料に光を照射すると共に、試料からの検出光を測定する。それによって、所望の検出を行うものである。
【００２８】
以上この実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、試料導入流路３にテーパ部１１を設けたことにより、分離媒体内を泳動する試料を狭い領域に集めることができ、それによって、試料分離流路５に供給される試料のバンド幅を狭くすることができる。それによって、検出度を向上させることができるものである。
【００２９】
これを図５にて確認してみる。図５（ａ）は本実施の形態の場合を示しており、これに対して、図５（ｂ）はテーパ部１１を設けていない従来の場合を示している。図５（ａ）に示す本実施の形態の場合には、テーパ部１１によって試料分離流路５に供給される試料４１のバンド幅を狭めることができるのに対して、従来の場合には、図５（ｂ）に示すように、そのような効果がないので、試料分離流路５内のバンドが拡散しているものである。
尚、図５中一点鎖線の円で囲んで符号Ａで示す個所は夫々検出位置を示しており、それら検出位置Ａにおけるバンドの状態をみると、上記したように、図５（ｂ）の従来の場合にはバンド幅が拡散しているのに対して、図５（ａ）に示す本実施の形態の場合にはバンド幅が狭められていることがわかる。
【００３０】
又、板状部材１には電気泳動装置に組み込む際の位置決め用穴３１、３２が設けられているので、電気泳動装置への組込作業の容易化を図ることができる。
【００３１】
次に、図６乃至図８を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。まず、図６に示すような板状部材５１がある。この板状部材５１は、例えば、ガラス製或いはアクリル製である。この板状部材５１の一面側には厚膜レジスト５３が設けられている。又、上記厚膜レジスト５３には試料導入流路５５と試料分離流路５７が交差した状態で設けられている。又、上記試料導入流路５５の両端位置には注入孔５９、５９が穿孔されていると共に、上記試料分離流路５７の両端には注入孔６０と排出孔６１が穿孔されている。
【００３２】
一方、図６に示すように、上記構成をなす板状部材５１の厚膜レジスト５３側にはシール部材６２が接合されることになる。このシール部材６３には、上記板状部材１側の注入孔５９、５９と注入孔６０、排出孔６１に対応する位置にそれぞれ注入孔６３、６３と図示しない注入孔と排出孔が形成されている。又、図８に示すように、板状部材５１側の注入孔５９内には泳動用電極６５が設置されていると共に、シール部材６３と厚膜レジスト５３との間には電気回路６７が設置されている。この電気回路６７と上記泳動用電極６５は接続されている。
尚、図８では一方の注入孔５９及びその近傍の構成のみを示しているが、他方の注入孔５９、注入孔６０、排出孔６１の位置においても、同様の泳動用電極６５と電気回路６７が設置されているものである。
【００３３】
そして、図７に示すように、既に述べた試料導入流路５５には前記第１の実施の形態の場合と同様のテーパ部６３、６３が設けられているものである。
したがって、前記第１の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができるものである。
【００３４】
次に、図９乃至図１２を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。前記第１の実施の形態と第２の実施の形態の場合には、まず、試料導入流路内に試料を供給し、そこから試料分離流路内に供給するようにしているが、この第３の実施の形態の場合には、試料導入流路をなくして試料分離流路に直接試料を供給するようにしたものである。
【００３５】
まず、図９に示すような板状部材７１があり、この板状部材７１には試料滴下部７３が設けられていると共に試料分離流路７５が設けられている。又、上記試料分離流路７５の端には排出孔７７が形成されている。又、図１０に示すように、上記板状部材７１の試料滴下部７３には泳動用電極７９が設置されていると共にその外側部分には電気回路８１が設置されている。同様に、排出孔７７側にも泳動用電極８３と電気回路８５が設置されている。又、板状部材７１には位置決め用穴７４、７６が設けられている。
【００３６】
一方、図１１に示すような構成をなすシール部材９１があり、このシール部材９１には、上記板状部材７１側に形成されている試料滴下部７３に対応した位置に試料導入ノズル９３が形成されている。又、板状部材７１側の排出孔７７に対応した位置に排出孔９５が穿孔されている。又、上記試料導入ノズル９３はその厚み方向に沿ってその径を徐々に小さくするようなテーパ形状になっている。又、上記試料導入ノズル９３内には試料導入用電極９７が設置されていると共にその外側には電気回路９９が設置されている。
そして、このような構成をなすシール部材９１を板状部材７１に接合することにより、図１２示すような構成のバイオチップを得ることができる。
【００３７】
以上の構成を基にその作用を説明する。
最初に排出孔７７より分離用媒体を試料分離流路７５と排出孔７７内に充填する。
次に、試料導入ノズル９３より試料を滴下する。滴下された試料は試料導入ノズル９３がテーパ状に絞られているのそれによって絞られて狭い領域に集められることになる。この時、試料導入用電極９７と泳動用電極７９間に電圧を印加することにより、電気的な作用で試料の滴下を確実なものとする。
【００３８】
次に、上記泳動用電極７９、８３間に電圧を印加することにより、分離泳動が実行されることになり、滴下された試料のバンドは試料分離流路７５内を徐々に移動していく。そして、適宜のタイミングで試料に光を照射すると共に、試料からの検出光を測定する。それによって、所望の検出を行うものである。
【００３９】
したがって、この第３の実施の形態の場合には、まず、試料導入流路が不要になるので、それだけ構成の簡略化を図ることができる。
又、試料導入ノズル９３はその厚み方向に沿ってその径を徐々に小さくするようなテーパ形状になっているので、試料は狭い領域に集められ、試料分離流路７５に供給される試料のバンド幅が絞られることになり、それによって、検出精度を向上させることができるものである。
又、試料導入用電極９７と泳動用電極７９の作用によって極微量の試料を確実に滴下させることができるものである。
【００４０】
尚、本発明は前記第１〜第３の実施の形態に限定されるものではない。
又、前記第１の実施の形態においては、試料導入流路３の試料分離流路５との交差部手前にテーパ部１１を設けるようにしたが、何処に設けるかは任意であり、又、試料導入流路３の全体をテーパ状に形成することも考えられる。
又、前記第３の実施の形態においては、試料導入ノズル９３の全部をテーパ状に形成したが、その一部にテーパ部を設けるような構成も考えられる。
又、位置決め用の穴の代わりに位置決め用凸部を形成したり或いは単なるマークを設けるようにしもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、上記試料分離流路内に試料をバンド状に導入する手前に試料のバンド幅を絞る手段を設けたので、試料分離流路に供給される試料のバンド幅が狭められることになり、それによって、検出精度を向上させることができるものである。
又、板状部材の試料導入流路にその流路幅が試料分離流路との接続部に向けて徐々に狭くなるようにテーパ状に形成したテーパ部を設けた場合は、試料を狭い領域に集めることができ、試料分離流路に供給される試料のバンド幅を狭めることができ、それによって、検出精度を向上させることができるものである。
又、板状部材に電気泳動用装置にセットされる際に位置決めをするための位置決め部を設けた場合には、それによって、組込作業の容易化を図ることができる。
又、注入孔を介して試料分離流路内に試料を受け入れると共に排出孔を介して排出する板状部材と、上記板状部材に接合され上記注入孔に対応する位置に試料導入ノズルを備えたシール部材とを具備し、シール部材に設けられた試料導入ノズル及板状部材側の注入孔を介して試料導入流路を要することなく試料分離流路内に試料を直接供給するようにした場合には、構成の簡略化を図ることができると共に、特に、電源を含むシステム構成の簡略化を図ることができる。
その際、試料導入ノズルをその径が厚さ方向に徐々に小さくなるようにテーパ状に形成した場合には、試料を狭い領域に集めて試料分離流路に供給される試料のバンド幅を狭めることができ、それによって、検出精度を向上させることができるものである。
又、泳動用電極を設けることにより、極微量の試料の滴下を確実に実行させることが可能になるものである。
又、この場合も板状部材に電気泳動用装置にセットされる際に位置決めをするための位置決め部を設けることにより、組込作業の容易化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、バイオチップに使用されている板状部材の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図１のＩＩ部を拡大して示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す図で、組み立てられたバイオチップの構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図３のＩＶ―ＩＶ断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態による効果を説明する為の図で、図５（ａ）は第１の実施の形態の場合におけるバンドの状態を示す平面図、図５（ｂ）は従来の場合におけるバンドの状態を示す平面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態を示す図で、バイオチップに使用されているガラス製板状部材の構成を示す斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態を示す図で、図６のＶＩＩ部を拡大して示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態を示す図で、図６のＶＩＩＩ―ＶＩＩＩ断面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態を示す図で、バイオチップに使用されている板状部材の構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態を示す図で、図９のＸ―Ｘ断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態を示す図で、バイオチップに使用されているシール部材の断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態を示す図で、バイオチップの断面図である。
【符号の説明】
１ 板状部材
３ 試料導入流路
５ 試料分離流路
７ 注入孔
９ 排出孔
１１ テーパ部
２３ 泳動用電極
２５ 電気回路
５１ 板状部材
５３ 厚膜レジスト
５５ 試料導入流路
５７ 試料分離流路
５９ 注入孔
６１ 排出孔
６５ 泳動用電極
６７ 電気回路
７１ 板状部材
７３ 試料滴下部
７５ 試料分離流路
７７ 排出孔
７９ 泳動用電極
８１ 電気回路
８３ 泳動用電極
９５ シール部材
９３ 試料導入ノズル
９５ 排出孔
９７ 泳動用電極
９９ 電気回路

Claims (32)

1. 試料分離流路内に試料をバンド状に導入するように構成されたバイオチップにおいて、
   上記試料分離流路内に試料をバンド状に導入する手前に試料のバンド幅を狭める手段を設けたことを特徴とするバイオチップ。
2. 請求項１記載のバイオチップにおいて、
   上記試料のバンド幅を狭める手段は試料分離流路内に試料をバンド状に導入する手前で試料流路をテーパ状に絞り込むものであることを特徴とするバイオチップ。
3. 注入孔を介して試料が導入される試料導入流路と該試料導入流路を介して導入された試料を受け入れると共に排出孔を介して排出する試料分離流路とを備えた板状部材と、
   上記板状部材に接合されるシール部材と、
   を具備してなるバイオチップにおいて、
   上記板状部材の試料導入流路にその流路幅が上記試料分離流路との接続部に向けて徐々に狭くなるようにテーパ状に形成されたテーパ部を設けたことを特徴とするバイオチップ。
4. 請求項３記載のバイオチップにおいて、
   少なくとも１本の試料導入流路と１本の試料分離流路が直角に交差した状態で配置されていることを特徴とするバイオチップ。
5. 請求項３又は請求項４記載のバイオチップにおいて、
   上記シール部材はフィルム状又はシート状又は板状であることを特徴とするバイオチップ。
6. 請求項３〜請求項５の何れかに記載のバイオチップにおいて、
   上記板状部材の注入孔及び排出孔位置において上記シール部材の上記板状部材との接合面に泳動用電極が設置されていることを特徴とするバイオチップ
7. 請求項６記載のバイオチップにおいて、
   上記シール部材は上記泳動用電極に接続された電気回路を上記板状部材との接合面と反対側の面に備えていることを特徴とするバイオチップ。
8. 請求項３〜請求項７の何れかに記載のバイオチップにおいて、
   上記板状部材及びシール部材はアクリル系樹脂又はシリコーン系樹脂製であることを特徴とするバイオチップ。
9. 請求項３〜請求項８の何れかに記載のバイオチップにおいて、
   上記板状部材には電気泳動用装置にセットされる際に位置決めするための位置決め部が設けられていることを特徴とするバイオチップ。
10. 注入孔を介して試料が導入される試料導入流路と該試料導入流路を介して導入された試料を受け入れると共に排出孔を介して排出する試料分離流路を備えた板状部材と、上記板状部材に接合されるシール部材と、を具備してなるバイオチップを製造するバイオチップ製造方法において、
    上記板状部材をニッケル金型を用いた熱圧着成形により製造するようにしたことを特徴とするバイオチップ製造方法。
11. 請求項１０記載のバイオチップ製造方法において、
    上記ニッケル金型を厚膜レジストにより形成された母型にニッケル電鋳を施すことによって製造するようにしたことを特徴とするバイオチップ製造方法。
12. 請求項１０又は請求項１１記載のバイオチップ製造方法において、
    上記シール部材に設けられる泳動用電極及び電気回路は白金又は金又はアルミニウム製であり、真空蒸着法又はスパッタリングによって形成されることを特徴とするバイオチップ製造方法。
13. 請求項１０〜請求項１２の何れかに記載のバイオチップ製造方法において、
    上記板状部材とシール部材との接合が熱圧着又はラミネートによりなされることを特徴とするバイオチップ製造方法。
14. 請求項１〜請求項９の何れかに記載のバイオチップ又は請求項１０〜請求項１３の何れかに記載のバイオチップ製造方法によって製造されたバイオチップを用いたことを特徴とする電気泳動用装置。
15. 試料導入流路を要することなく注入孔を介して試料分離流路内に試料を直接受け入れると共に排出孔を介して排出する板状部材と、
    上記板状部材に接合され上記注入孔に対応する位置に試料導入ノズルを備えると共に上記排出孔に対応する位置に排出孔を備えたシール部材と、
    を具備したことを特徴とするバイオチップ。
16. 請求項１５記載のバイオチップにおいて、
    上記シール部材に設けられた試料導入ノズルはその径が上記板状部材に向かう厚さ方向に徐々に小さくなるようにテーパ状に形成されていることを特徴とするバイオチップ。
17. 請求項１５又は請求項１６記載のバイオチップにおいて、
    上記シール部材はシート状又は板状であることを特徴とするバイオチップ。
18. 請求項１５〜請求項１７の何れかに記載のバイオチップにおいて、
    上記板状部材は上記注入孔及び又は排出孔に泳動用電極を備えていることを特徴とするバイオチップ。
19. 請求項１８記載のバイオチップにおいて、
    上記泳動用電極に接続する電気回路が板状部材の上記シール部材との接合面側に設置されていることを特徴とするバイオチップ。
20. 請求項１５〜請求項１９の何れかに記載のバイオチップにおいて、
    上記板状部材及びシール部材はアクリル系樹脂又はシリコーン系樹脂製であることを特徴とするバイオチップ。
21. 請求項１５〜請求項２０の何れかに記載のバイオチップにおいて、
    上記シール部材は試料導入ノズル内に導入用電極を備えていると共に上記板状部材との接合面の反対側の面に上記導入用電極と接続する電気回路を備えていることを特徴とするバイオチップ。
22. 請求項１５〜請求項２１の何れかに記載のバイオチップにおいて、
    上記板状部材には電気泳動用装置にセットされる際に位置決めするための位置決め部が設けられていることを特徴とするバイオチップ。
23. 試料導入流路を要することなく注入孔を介して試料分離流路内に試料を受け入れると共に排出孔を介して排出する板状部材と、上記板状部材に接合され上記注入孔に対応する位置に試料導入ノズルを備えると共に上記排出孔に対応する位置に排出孔を備えたシール部材と、を具備したことを特徴とするバイオチップを製造するバイオチップ製造方法において、
    上記板状部材がニッケル金型を用いた熱圧着成形により製造されることを特徴とするバイオチップ製造方法。
24. 請求項２３記載のバイオチップ製造方法において、
    上記ニッケル金型を厚膜レジストにより形成された母型にニッケル電鋳を施すことによって製造するようにしたことを特徴とするバイオチップ製造方法。
25. 請求項２３又は請求項２４記載のバイオチップ製造方法において、
    上記シール部材がニッケル金型を用いた熱圧着成形又は射出成形又は機械的加工又はシリコーン樹脂による型どりの何れかによって製造されることを特徴とするバイオチップ製造方法。
26. 請求項２３〜請求項２５の何れかに記載のバイオチップ製造方法において、
    上記ニッケル金型はシリコン基板を水酸化カリウム溶液（ＫＯＨ）等のアルカリエッチング液による異方性エッチングによる加工又はダイシングソー等による機械的加工の何れかにより形成する母型にニッケル電鋳を施すことによって製造するようにしたことを特徴とするバイオチップ製造方法。
27. 請求項２５記載のバイオチップ製造方法において、
    上記シリコーン樹脂による型どりの型を、シリコン基板をアルカリエッチング液による異方性エッチング加工又はドライエッチング加工又はダイシングソーによる機械的加工の何れかにより製造することを特徴とするバイオチップ製造方法。
28. 請求項２３〜請求項２７の何れかに記載のバイオチップ製造方法において、
    上記板状部材やシール部材に設けられる泳動用電極及び試料導入用電極や電気回路は白金又は金又はアルミニウム製であり、真空蒸着法又はスパッタリングのいずれかにより形成するようにしたことを特徴とするバイオチップ製造方法。
29. 請求項２３〜請求項２８の何れかに記載のバイオチップ製造方法において、
    上記板状部材とシール部材を熱圧着又はラミネートにより接合するようにしたことを特徴とするバイオチップ製造方法。
30. 請求項１５〜請求項２２の何れかに記載のバイオチップを使用し、
    シール部材の試料導入ノズルの試料導入用電極と板状部材の泳動用電極間に電圧を印加することにより電気的に板状部材の試料分離流路内に極微量だけ試料を滴下するようにしたことを特徴とする電気泳動方法。
31. 請求項３０記載の電気泳動方法において、
    上記板状部材の試料分離流路内に滴下された極微量の試料が１回の分離泳動により分離及び光検出及び分析されることを特徴とする電気泳動方法。
32. 請求項１５〜請求項２２の何れかに記載のバイオチップ又は請求項２３〜請求項２８の何れかに記載のバイオチップ製造方法又は請求項２９又は請求項３０記載の電気泳動方法を用いるようにしたことを特徴とする電気泳動用装置。

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