JP2004184138A - 分離装置、分離方法、および質量分析システム - Google Patents
分離装置、分離方法、および質量分析システム Download PDFInfo
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Abstract
【課題】被分離成分を含む試料から高濃度で精度よく各成分を分離する。
【解決手段】分離装置１００は、被分離成分を含む試料の移動する流路１１２と、分離用流路１１２を複数の部屋２００〜２０６に区画する関門部２０８〜２０６とを有する。分離装置１００は、図示していない外力付与手段をさらに有し、外力付与手段は、被分離成分に外力を付与し流路中を移動させる。また、外力付与手段は、流路の進行方向に外力を付与する第一の外力印加パターンと、流路の進行方向と反対方向に外力を付与する第二の外力印加パターンとを順次繰り返し実行するように構成される。これにより、被分離成分がいずれかの室に分画される。
【選択図】 図１
【解決手段】分離装置１００は、被分離成分を含む試料の移動する流路１１２と、分離用流路１１２を複数の部屋２００〜２０６に区画する関門部２０８〜２０６とを有する。分離装置１００は、図示していない外力付与手段をさらに有し、外力付与手段は、被分離成分に外力を付与し流路中を移動させる。また、外力付与手段は、流路の進行方向に外力を付与する第一の外力印加パターンと、流路の進行方向と反対方向に外力を付与する第二の外力印加パターンとを順次繰り返し実行するように構成される。これにより、被分離成分がいずれかの室に分画される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料中に含まれる複数の成分から特定の成分を分離する分離装置および分離方法、ならびに質量分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プロテオミクス研究やゲノミクス研究では、タンパク質やペプチド、またはＤＮＡ等の核酸断片を電気泳動により分離し、ゲルから回収して分析を行っている。マイクロチップを用いた電気泳動では、図２２（ａ）に示すように、基板３００上に投入用流路３０２および分離用流路３０４が十字型に形成される。図２２（ｂ）に示すように、まず液溜め３０６から試料を投入し、図中横方向に電界をかけて投入された試料を右方向に移動せしめ、ついで図２２（ｃ）に示すように、図中縦方向に電界をかけることにより試料を分離用流路に流し、これにより移動距離の異なる成分を分離することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１３１２８０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、投入用流路から分離用流路に導入される試料の量が少ないと、分離の過程で目的成分を微量しか得ることができない。高濃度の目的成分を得ることができないと、分析を精度よく行えないという問題がある。一方、投入用流路の幅を広く形成して分離用流路に導入される試料の量を多くすると、分離用流路中で流れる試料のバンド幅が広くなり、分解能が悪くなって精度よく分離ができなくなってしまう。また、投入用流路の幅が狭いまま高濃度の試料を導入した場合も、試料自体がアグリゲーションをおこしてしまい、分解能が悪くなり、良好な分離が行えない。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、試料を、簡単な操作で効率よく分離する技術を提供することを目的とする。本発明は、試料を精度よく分離するとともに濃縮して回収する技術を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、被分離成分を含む試料の移動する流路と、流路中に設けられ、被分離成分の逆流を抑制する一または二以上の逆流抑制弁と、逆流抑制弁により区画された複数の室と、被分離成分に外力を付与し流路中を移動せしめる外力付与手段と、を備え、外力付与手段は、被分離成分に流路の進行方向に外力を付与する第一の外力印加パターンと、被分離成分に流路の進行方向と反対方向に外力を付与する第二の外力印加パターンとを順次繰り返し実行し、被分離成分をいずれかの室に分画される機能を備えたことを特徴とする分離装置が提供される。
【０００７】
このようにすることにより、被分離成分がそれぞれ固有の速度で流路中を移動し、第一の外力印加パターンを実行した際に一の室を通過した成分は第二の外力印加パターンを実行した際にも流路の進行方向と反対方向の室への逆流が抑制されるので、各被分離成分をそれぞれ固有の移動距離に応じていずれかの室に分離することができる。ここで、各被分離成分の移動距離は、各成分の特性、外力の大きさ、および外力の印加時間に応じて定まる。これにより、被分離成分を分離するとともに濃縮することができる。なお、ここで、流路の進行方向に外力を付与するとは、各室において、流路の進行方向に試料が移動するような力を付与することをいう。また、流路の進行方向と反対方向に外力を付与するとは、各室において、流路の進行方向と反対方向に試料が移動するような力を付与することをいう。
【０００８】
本発明の分離装置において、流路は、一直線上に延在して形成することができる。
【０００９】
このようにすれば、外力の印加方向が一方向とその反対方向のみとすることができるので、構成を簡略化することができる。さらに、各成分を各室に分離後、一方向に外力を付与することにより、各室に分離された試料を流路の下流側で順次回収することができる。
【００１０】
本発明の分離装置において、逆流抑制弁は、各逆流抑制弁を通過して流路の下流側に移動した被分離成分の少なくとも一部の逆流を阻止するように形成することができる。
【００１１】
ここで、逆流抑制弁は、それ自体が試料中の被分離成分に電気的な影響を与えないような材料により構成されるのが好ましい。逆流抑制弁は、たとえば被分離成分が通過できない程度の間隔で配置された複数の柱状体を用いることができる。また、逆流抑制弁の材料は、上記したように、試料中の被分離成分に電気的な影響を与えないような材料であれば、どのようなものであってもよいが、たとえば導電性部材とすることができる。ここで、逆流抑制弁は弁として機能すればよく、様々な構造および形状を有するように形成することができる。また、流路の下流側の室に移動した成分が上流側の室に逆流したとしても、第一の外力印加パターンおよび第二の外力印加パターンを繰り返し実行することにより、各成分は固有の移動距離に応じて等比級数的に下流側の室に移動するので、最終的には各成分をそれぞれ各室に分離することができ、濃縮することができる。
【００１２】
本発明の分離装置において、外力付与手段は、流路の両端に設けられた複数の電極を含み、電極間に印加する電圧の方向を切り替えることにより、第一の外力印加パターンおよび第二の外力印加パターンを実行する機能を備えることができる。ここで、電極は流路の両端に設けられたものに限らず、各室において、流路の進行方向とその反対方向に試料が移動できるようになっていれば、どのような配置とすることもできる。
【００１３】
本発明によれば、被分離成分を含む試料の移動する流路と、流路を移動する被分離成分を当該流路の試料進行方向において堰き止める堰き止め部と、隣接する堰き止め部によって区画された複数の室と、被分離成分に外力を付与し流路中を移動せしめる外力付与手段と、を備え、外力付与手段は、各室の流路の試料進行方向の外力成分がそれぞれ異なる複数の外力印加パターンを順次実行するように構成されており、複数の外力印加パターンを順次実行し、被分離成分をいずれかの室に分画する機能を備えたことを特徴とする分離装置が提供される。
【００１４】
このようにすることにより、流路の試料進行方向の外力成分が正となる外力印加パターンが実行された室においては、その室の長さに応じて被分離成分がそれぞれ固有の速度で流路の試料進行方向へ移動するとともに、流路の試料進行方向の外力成分が負となる外力印加パターンが実行された室においては、被分離成分はその室内で流路流路の試料進行方向と逆の方向に移動する。これにより、堰き止め部を通過した成分は次のパターンの印加により次の室に移動することができるので、複数の外力印加パターンを順次繰り返すことにより、各成分はそれぞれ固有の移動距離に応じていずれかの室に分離される。これにより、被分離成分を分離するとともに濃縮することができる。
【００１５】
本発明の分離装置において、外力付与手段は、各室ににおける被分離成分に印加される外力の大きさが略等しくなるように外力を付与する構成とすることができる。
【００１６】
ここで、外力の大きさが略等しくなるとは、本来同じ速度で移動する被分離成分は、どの室にあっても同じ速度で移動するように外力が付与されるという意味である。たとえば、各室の両端に電極を設けて電圧を印加することにより外力を付与する場合、外力付与手段は、各室の長さを考慮してそれぞれの電極に印加される電位を設定するように構成される。ここで、電極は各室の両端に設けられたものに限らず、各室において、流路の進行方向とその反対方向に試料が移動できるようになっていれば、どのような配置とすることもできる。
【００１７】
本発明の分離装置において、外力印加パターンは、流路の試料進行方向に沿って外力成分が正となる室と外力成分が負となる室とが交互に現れるように外力を付与するパターンとすることができる。
【００１８】
このようにすれば、これにより、堰き止め部を通過した成分は次のパターンの印加により次の室に移動してその室内を移動していくので、複数の外力印加パターンを順次繰り返すことにより、各成分はそれぞれ固有の移動距離に応じていずれかの室に分離される。これにより、被分離成分を分離するとともに濃縮することができる。
【００１９】
本発明の分離装置において、流路は屈曲形状を有し、流路の屈曲箇所を堰き止め部とするように形成することができる。
【００２０】
これにより、屈曲箇所に達した成分は次のパターンの印加により次の室に移動してその室内を移動していくので、複数の外力印加パターンを順次繰り返すことにより、各成分はそれぞれ固有の移動距離に応じていずれかの室に分離される。これにより、被分離成分を分離するとともに濃縮することができる。
【００２１】
本発明の分離装置において、屈曲箇所は実質的に直角に形成することができる。
【００２２】
このようにすれば、屈曲箇所に達した成分のほとんど全てが次のパターンの印加により次の室に移動してその室内を移動していくので、外力印加パターンの繰り返し回数を少なくしても効率よく各被分離成分の分離および濃縮をおこなうことができる。
【００２３】
本発明の分離装置において、各室に分画された被分離成分を堰き止め部から回収する回収部が設けられてよく、外力付与手段は、回収部と堰き止め部との間にも外力を付与し、試料の分画時には、堰き止め部の方向に試料が移動するように外力を付与し、試料の回収時には回収部の方向に試料が移動するように外力を付与することができる。
【００２４】
このようにすれば、各室に分離された被分離成分を流路下流の回収先まで移動させることなく、それぞれの室に設けられた堰き止め部から各被分離成分を回収することができる。
【００２５】
本発明の分離装置において、流路の進行方向に沿う複数の室の長さが、当該流路の下流側に向かうにつれて長くすることができる。
【００２６】
このようにすれば、移動速度の速い成分ほど流路の進行方向の先に進行してそれぞれ固有の移動距離に応じていずれかの室に分離することができ、その室で濃縮することができる。
【００２７】
本発明の分離装置において、各外力印加パターンにおいて、流路の試料進行方向に沿って、流路の下流側に向かう室ほど小さい外力が印加されるように構成することができる。
【００２８】
このようにすれば、移動速度の速い成分は流路の進行方向の先に進行するが、進行方向の先に進むほど、各室から次の室に移動するための各成分の移動距離が短くなり、精度よく分離を行うことができるようになる。
【００２９】
本発明の分離装置において、各被分離成分は、外力の付与による移動距離に応じていずれかの室にそれぞれ分画することができる。
【００３０】
本発明の分離装置において、流路の下流側に設けられた回収部をさらに含むことができ、外力付与手段は、各印加パターンにおける、外力を付与する時間を徐々に長くして、回収部から被分離成分のフラクションが順次得られるように構成することができる。
【００３１】
本発明の分離装置において、外力付与手段は、各外力印加パターンにおける、外力を付与する時間よりも長い時間、流路の進行方向に外力を付与する回収用外力印加パターンを実行するように構成することができ、当該回収用外力印加パターンの実行により、流路の最も下流に位置する室から被分離成分が回収されるように構成することができる。ここで、回収用外力印加パターンにおける外力の印加時間は、流路の最も下流に位置する室の長さをその上流側に位置する室の長さで除した数値を外力を付与する時間に乗じた時間である。
【００３２】
このようにすれば、流路の最も下流に位置する室内に滞在していた成分の中でも、移動速度の速い成分とそれよりも移動速度の遅い成分とを分離することができるので、各成分を濃縮した状態で、精度よく分離して回収することができる。
【００３３】
本発明によれば、以上のいずれかの分離装置を用いて試料中の成分を分離する方法であって、流路に試料を導入する工程と、試料が一の室において流路の下流側に移動するようにいずれかの外力印加パターンを実行する第一の工程と、試料が一の室において流路の上流側に移動するようにいずれかの外力印加パターンを実行する第二の工程と、を順次繰り返し行うことを特徴とする分離方法が提供される。
【００３４】
本発明の分離方法において、第一の工程における外力印加パターンにおいて、外力を付与する時間は毎回一定とすることができる。
【００３５】
本発明の分離方法において、第一工程における外力印加パターンおよび第二の工程における外力印加パターンにおいて、外力を付与する時間を毎回一定とすることができる。
【００３６】
本発明の分離方法において、第二の工程における外力印加パターンにおいて、外力を付与する時間は、第一工程における外力印加パターンにおいて外力を付与する時間と実質的に同じ時間またはそれ以上の時間とすることができる。
【００３７】
本発明の分離方法において、第一の工程と第二の工程と、を繰り返し実行した後、再び試料を導入する工程を行うことができ、同様の処理を繰り返すことができる。
【００３８】
本発明の分離方法において、第一の工程における外力印加パターンおよび第二の工程における外力印加パターンにおいて、外力を付与する時間を毎回一定として第一の工程と第二の工程と、を繰り返し実行した後、少なくとも第一の工程における外力印加パターンにおいて、外力を付与する時間を長くして同様の処理を繰り返すことができる。
【００３９】
本発明の分離方法において、第一の工程の外力印加パターンにおいて付与される外力の付与時間よりも長い時間、試料が流路の下流側に移動する方向に外力を付与する回収用外力印加パターンを実行する工程をさらに含むことができる。
【００４０】
本発明によれば、主流路および該主流路に分岐して形成された副流路を有し、被分離成分を含む試料の移動する流路と、被分離成分に外力を付与し流路中を移動せしめる外力付与手段と、を備え、外力付与手段は、流路に対する外力の付与方向が異なる複数の外力印加パターンを順次実行するように構成されており、複数の外力印加パターンの実行により、被分離成分がいずれかの副流路に分画されるように構成されたことを特徴とする分離装置が提供される。
【００４１】
このようにすることにより、被分離成分がそれぞれ固有の速度で流路中を移動し、外力の付与方向が異なる外力印加パターンを実行することにより、いずれかの副流路に分離される。これにより、被分離成分を分離するとともに濃縮することができる。
【００４２】
本発明の分離装置において、主流路は試料導入口を有することができ、副流路は、外力付与手段が試料導入口の方向に外力を付与したときに被分離成分が導入されるように構成することができ、外力付与手段が試料導入口から遠ざかる方向に外力を付与したときに被分離成分が主流路の方向に移動するように構成することができる。
【００４３】
このようにすれば、主流路を移動した成分が試料導入口の方向に逆流した際に副流路に分離されるので、各成分に固有の移動距離に応じて各成分を副流路に導入することができる。
【００４４】
本発明の分離装置において、主流路は試料導入口を有することができ、副流路の長さは、その副流路が主流路から分岐する点から試料導入口に至る長さに略等しくすることができる。
【００４５】
このようにすれば、副流路に分離された成分を当該副流路の端部まで移動させた後、試料導入口に新たな試料を導入して、試料導入口からと副流路の端部からと同時に試料を移動させると、同じ移動速度で移動する成分を主流路の分岐点で合流させることができ、試料を濃縮して回収することができる。
【００４６】
本発明の分離装置において、主流路は試料導入口を有することができ、副流路の長さは、その副流路が主流路から分岐する点から試料導入口に至る長さよりも長くすることができる。
【００４７】
このようにすれば、一端副流路に分離された成分が副流路から流出することなく、副流路中に収容しておくことができるので、副流路において各成分を濃縮することができる。
【００４８】
本発明の分離装置において、副流路が主流路から分岐する点の上流側近傍に、逆流抑制弁を設けることができる。
【００４９】
このようにすれば、試料が試料導入口から遠ざかる方向に移動して分流路との分岐点を通過した後、逆方向に移動されるとき、試料導入方向への逆流を阻止して副流路に多くの成分を移動させることができるので、効率よく成分を分離および濃縮することができる。
【００５０】
なお、以上で説明した分離装置において、主流路の下流側には、さらに分子量に応じて各成分を分離する分離量分離領域を設けることもできる。これにより、各成分をより精度よく分離することができる。
【００５１】
本発明の分離装置において、各被分離成分は、外力の付与による移動距離に応じていずれかの室にそれぞれ分画することができる。
【００５２】
本発明によれば、以上のいずれかの分離装置を用いて試料中の成分を分離する方法であって、流路に試料を導入する工程と、主流路において、試料が流路の下流側に移動するようにいずれかの外力印加パターンを実行する第一の工程と、主流路において、試料が流路の上流側に移動するようにいずれかの外力印加パターンを実行する第二の工程と、を順次繰り返し行うことを特徴とする分離方法が提供される。
【００５３】
本発明の分離方法において、第一の工程における外力印加パターンにおいて、外力を付与する時間を毎回一定とすることができる。
【００５４】
本発明の分離方法において、第二の工程における外力印加パターンにおいて外力を付与する時間は、第一の工程における外力印加パターンにおいて外力を付与する時間と実質的に同じ時間またはそれ以上の時間とすることができる。
【００５５】
本発明の分離方法において、第一の工程と第二の工程と、を繰り返し実行した後、再び試料を導入する工程を行い、同様の処理を繰り返すことができる。
【００５６】
本発明によれば、被分離成分を含む試料の移動する流路と、流路に設けられた複数の室と、被分離成分に外力を付与し流路中を移動せしめる外力付与手段と、を含む分離装置を用いて、流路における試料導入位置から遠ざかる方向および近づく方向に順次外力を付与する処理を繰り返すことにより、被分離成分をいずれかの室に分画することを特徴とする方法方法が提供される。
【００５７】
本発明の分離方法において、各被分離成分を、外力の付与による移動距離に応じていずれかの室にそれぞれ分画することができる。
【００５８】
本発明によれば、上記のいずれかの分離方法を実行させる外力切り替え制御部を含むことを特徴とするシステムが提供される。
【００５９】
本発明によれば、生体試料を分子サイズまたは性状に応じて分離する分離手段と、分離手段により分離された試料に対し、酵素消化処理を含む前処理を行う前処理手段と、前処理された試料を乾燥させる乾燥手段と、乾燥後の試料を質量分析する質量分析手段と、を備え、分離手段は、以上で説明した分離装置のいずれかを含むことを特徴とする質量分析システムが提供される。ここで生体試料は、生体から抽出したものであってもよく、合成したものであってもよい。
【００６０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る分離装置は、細胞その他の成分、細胞を破壊して得られる成分のうち、固形物、（細胞膜の断片、ミトコンドリア、小胞体）と液状分画（細胞質）、液状分画の成分のうち、高分子量成分（ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、糖鎖）と低分子量成分（ステロイド、ブドウ糖、ペプチド等）など、様々な成分の分離・濃縮に適用することができる。
【００６１】
また、本発明は、これらの処理に限定されず、外力を付与することにより、移動距離が異なる成分を含むどのような試料をも分離対象とすることができる。外力としては、たとえば電界を印加することにより電気泳動または電気浸透流させる方法、あるいはポンプを用いて圧力を付与することにより移動させる方法等種々の方法を用いることができる。
【００６２】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１８は、一般的な分離装置を本実施の形態に適用した構成を示す図である。分離装置１００は、基板１０１上に形成された試料導入部１０４と、分離用流路１１２と、試料回収部１０６とを含む。本発明の分離装置は、図１８に示した構成に限られず、どのような構成とすることもできる。本実施の形態において、試料導入部１０４および試料回収部１０６には電極１２０ａおよび電極１２０ｂがそれぞれ設けられている。電極１２０ａおよび電極１２０ｂは基板１０１外部の電源１２２に接続される。分離装置１００は、電源制御部１２４をさらに含む。電源制御部１２４は、電極１２０ａおよび電極１２０ｂに印加する電圧の方向、電位、時間等の電圧印加パターンを制御する。
【００６３】
ここで、基板１０１としては、シリコン基板、石英等のガラス基板あるいはプラスチック材料により構成されたものを用いることができる。分離用流路１１２は、このような基板１０１に溝を形成することにより設けることもできるが、たとえば疎水性の基板表面に親水性処理を施したり、親水性の基板表面の流路部分の壁部に疎水性処理を施すこと等によっても形成することができる。さらに、基板１０１としてプラスチック材料を用いる場合、エッチングやエンボス成形等の金型を用いたプレス成形、射出成形、光硬化による形成等、基板１０１の材料の種類に適した公知の方法で分離用流路１１２を形成することができる。
【００６４】
分離用流路１１２の幅は、分離目的に応じて適宜設定される。たとえば、
（ｉ）細胞とその他の成分の分離、濃縮
（ｉｉ）細胞を破壊して得られる成分のうち、固形物（細胞膜の断片、ミトコンドリア、小胞体）と液状分画（細胞質）の分離、濃縮
（ｉｉｉ）液状分画の成分のうち、高分子量成分（ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、糖鎖）と低分子量成分（ステロイド、ブドウ糖等）の分離、濃縮
といった処理において、
（ｉ）の場合、１μｍ〜１０μｍ、
（ｉｉ）の場合、１００ｎｍ〜１μｍ、
（ｉｉｉ）の場合、１ｎｍ〜１００ｎｍ、
とする。
【００６５】
（第一の実施の形態）
図１は、本発明の第一の実施の形態における分離装置の一部を示す図である。分離装置１００は、複数の部屋２００、２０２、２０４、および２０６に分離された分離用流路１１２を有する。試料は部屋２００に導入され、部屋２０２、部屋２０４、部屋２０６の順で図中右方向に流れた後回収される。部屋２００、２０２、２０４、および２０６は、それぞれ長さｄ１、ｄ２、ｄ３、およびｄ４を有する。ここで、各部屋２００〜２０６は、回収先に近づくほど長く形成される。つまり、長さｄ１＜長さｄ２＜長さｄ３＜長さｄ４となる。部屋２００の入り口、および各部屋２００〜２０６の間にはそれぞれ関門部２０８、２１０、２１２、２１４が設けられ、これにより試料は、回収先方向（図中右方向）には移動するが、試料導入部（図中左方向）への移動は阻止される。関門部２０８〜２１４の詳細な構成については後述するが、関門部２０８〜２１４は、導電性を有する材料により構成することができる。なお、ここでは図示していないが、分離用流路１１２の試料導入側および回収側には電極が設けられており、図１８に示した電源制御部１２４により電圧の印加パターンが制御される。
【００６６】
このように形成された分離用流路１１２に複数の成分を含む試料を導入したときの動作を図２を参照して説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、３つの成分ｆ、ｍ、およびｓを含む試料を部屋２００に導入し、試料が図中右方向に流れるように電圧を印加する。このようにすると、各成分ｆ、ｍ、およびｓは、それぞれ固有の速度で図中右方向に移動する。ここで、成分ｆが最も速く流れ、成分ｍがその次に速く流れ、成分ｓが最も遅く流れるものとする。
【００６７】
一定時間電圧を印加すると、図２（ｂ）に示すように、移動速度の速い成分ｆおよび移動速度の中程度の成分ｍは部屋２０２に移動するが、移動速度の遅い成分ｓは部屋２００中に滞在し、部屋２００中を移動する。この後、電圧の印加方向を逆転させ、試料が左方向に流れるように電圧を印加する。
【００６８】
これにより、成分ｆおよび成分ｍは部屋２０２中を関門部２１０の方向に移動し、成分ｓは部屋２００中を関門部２０８の方向に移動する。各部屋の間には関門部２０８および関門部２１０が設けられているので、図２（ｃ）に示すように、成分ｆおよび成分ｍは関門部２１０により堰き止められ、成分ｓは関門部２０８により堰き止められる。
【００６９】
この状態で再び電圧の印加方向を逆転させ試料が図中右方向に流れるように電圧を印加する。一定時間電圧を印加すると、図２（ｄ）に示すように、移動速度の速い成分ｆは部屋２０４中に移動するが、移動速度が中程度の成分ｍは部屋２０２中に滞在し、部屋２０２中を移動する。また、移動速度の遅い成分ｓは部屋２００中に滞在し、部屋２００中を移動する。この後、再び電圧の印加方向を逆転させ、試料が左方向に流れるように電圧を印加する。
【００７０】
このようにすると、図２（ｅ）に示すように、各成分ｆ、ｍ、およびｓは再びそれぞれ滞在している部屋２０４、部屋２０２、および部屋２００の図中左側にある関門部２１２、２１０、および２０８により堰き止められる。
【００７１】
再び電圧の印加方向を逆転させ、試料が右方向に流れるように電圧を印加し、電圧の印加方向を交互に交換する処理を繰り返す。このとき、試料を回収先方向に流すための電圧は毎回同じ一定時間印加することが好ましい。また、試料を試料導入部方向に流すための電圧を印加する時間は毎回一定にする必要はないが、この処理により、各部屋に含まれる試料がその部屋の左側にある関門部に到達するのに充分な時間とすることが好ましい。
【００７２】
このようにすると、一定時間電圧を印加した際の移動距離がｄ１より小さい成分はいつまでも部屋２００内に滞在し、次の部屋２０２に移動することができない。同様に、一定時間電圧を印加した際の移動距離がｄ２より小さい成分は部屋２０２中に、一定時間電圧を印加した際の移動距離がｄ３より小さい成分は部屋２０４に、一定時間電圧を印加した際の移動距離がｄ４より小さい成分は部屋２０６に滞在し続ける。また、各部屋２００〜２０６は、右へ進むほど長さが長く形成されているので、たとえば一定時間電圧を印加した際の移動距離がｄ１以上でｄ２より小さい成分は部屋２０２に滞在し続ける。
【００７３】
したがって、図２（ｅ）に示したように、部屋２００に導入した試料中の成分ｆ、ｍ、およびｓが分離された後、再び部屋２００に試料を導入して同様の処理を繰り返すと、最初に導入した試料中の各成分は固有の移動距離に応じて各部屋に滞在し続けるので、次に導入した試料中の同成分と集結することができ、各成分を濃縮して分離することができる。
【００７４】
このように、分離用流路１１２に、試料の回収先に近づくにつれて長さが徐々に長くなるようにした複数の部屋２００〜２０６を設け、試料の回収先方向への移動と試料導入部方向への移動とを交互に繰り返すことにより、試料中の成分は、それぞれ固有の移動距離に応じて、いずれかの部屋２００〜２０６に分離され、徐々に分画することができる。
【００７５】
また、試料が回収先方向に流れるように電圧を印加する際、電圧の印加時間を長くしていくと、各成分の右方向への移動距離が増える。電圧の印加時間を少しだけ長くすると、たとえば部屋２０６に滞在し続けていた成分のうち、最も移動速度の速い成分のみが部屋２０６から流出してくる。これにより、部屋２０６内に分画されていた成分のうちでも最も移動速度の速い成分のみを回収することができる。次に、印加時間を少しだけ長くして上記の電圧印加サイクルを繰り返すと、各部屋にはその印加時間において各部屋の図中左側にある部屋の長さに相当する距離以上移動できる成分が分画される。ここで、また電圧の印加時間を少しだけ長くすると、たとえば部屋２０６に滞在し続けていた成分のうち、移動速度の速い成分のみが部屋２０６から流出してくる。このような処理を繰り返すことにより、各成分を濃縮した状態で、精度よく分離して回収することができる。
【００７６】
次に、関門部２０８〜２１４の構成を説明する。関門部２０８〜２１４は、同様の構成を有するので、ここでは関門部２１０の構成のみ示す。図１９に示すように、本実施の形態において、関門部２１０は、複数のピラー１２５により構成される。ピラー１２５とは、円柱ないし楕円柱の形状を有する微小な柱状体のことである。ここで、複数のピラー１２５は、試料中の目的成分が通過できない程度の間隔で配置される。また、試料を運ぶバッファー等の流体はピラー１２５間を通過するため、関門部２１０を導電性とすることができ、分離用流路１１２を通過する試料が関門部２１０等からの電気的な影響を受けることなく、分離用流路１１２中を移動することができる。
【００７７】
以上の説明では、分離用流路１１２の各部屋の間に関門部を設ける構成としたが、分離用流路１１２は、関門部を設けない構成、または関門部の開口部分を広く設けた構成とすることもできる。この場合、各部屋の入り口部分は、分離用流路１１２の他の領域よりも幅狭に形成され、少なくとも試料の一部が試料導入部方向へ移動するのを阻止できる構成となっていればよい。
【００７８】
図３は、このような分離用流路１１２の一部を示す図である。ここでは部屋２００および部屋２０２を示す。この場合、各部屋２００および２０２の入り口には、各部屋を区切る壁部が形成される。これにより、各部屋２００および部屋２０２の入り口部分は、分離用流路１１２の他の領域よりも幅狭となっている。なお、壁部は、試料が壁部を通過する割合が、試料を回収先方向（図中右方向）に流したときよりも試料導入口方向（図中左方向）に流したときの方が高くなるように形成されるのが好ましい。
【００７９】
図３に示した分離用流路１１２に複数の成分ｆおよびｍを含む試料を部屋２００に導入した場合の動作を説明する。試料を部屋２００に導入した後、試料が右方向に移動するように電圧を印加すると、移動速度の速い成分ｆは部屋２０２の中程に移動し、移動速度の遅い成分ｍは部屋２００に滞在する。以下、説明のため、成分ｆについてのみ説明する。試料が左方向に移動するように電圧を印加すると、部屋２０２に滞在していた成分ｆのうち、一部は図中左側の部屋２００へ逆流するが、部屋２００と部屋２０２の間には壁部が設けられているため、壁部により成分の移動が阻害され、成分ｆの一部はそのまま部屋２０２の壁部近傍に滞在する。
【００８０】
次に再び電圧の印加方向を逆転して図中右方向に試料を移動させる。このとき、成分ｆのうち、部屋２００に逆流していた成分は逆流する前の位置（部屋２０２の中程）に戻る。また、成分ｆのうち、部屋２０２の壁部近傍に滞在していた成分は部屋２０２の先の方、または図中右方向の次の部屋に移動する。この後、再び電圧の印加方向を逆転して試料を左方向に移動させると、部屋２０２の中程に移動していた成分ｆのうちの一部が部屋２０２に逆流し、残りの一部は部屋２００と部屋２０２の間の壁部近傍に滞在する。このように、電圧の印加方向を変換するサイクルを重ねることにより、指数関数的に図中左側の元の部屋に逆流する割合が下がり、各部屋にはその長さに応じた成分が集結されることになる。
【００８１】
本実施の形態において、分離用流路１１２中で各成分を集結・濃縮して回収することができるので、分析に用いる試料を高濃度で取得することができ、分析の精度を高めることができる。
【００８２】
さらに、分離用流路は、図４に示したように各部屋の間に複数の関門部が設けられた構成とすることもできる。この場合、複数の関門部２０８〜２１４は、試料の流れ方向に垂直な方向に並置される。これにより、より多くの試料を迅速に精度よく分離することができる。
【００８３】
（第二の実施の形態）
図２７は、本発明の第二の実施の形態における分離装置１００の構成を示す上面図である。本実施の形態において、分離用流路１１２は、複数の分流路２１６、分流路２１８、および分流路２２０を有する。ここで、試料は分流路２１６に導入され、分流路２１８、分流路２２０を流れた後回収される。分流路２１６、分流路２１８、および分流路２２０は、回収先に近づくほど長く形成される。つまり、分流路２２０が最も長く、その次に分流路２１８が長く、分流路２１６が最も短い。分流路２１６および分流路２１８は、分岐点２７４で折れ曲がるように形成され、分流路２１８および分流路２２０は、分岐点２７６で折れ曲がるように形成されている。ここで、分流路２１６および分流路２１８は、実質的に平行に形成される。
【００８４】
また、分流路２１６と分流路２１８の間には逆流防止弁２３０が、分流路２１８と分流路２２０の間には逆流防止弁２３２が設けられている。逆流防止弁２３０は、分岐点２７４に達した成分が、再び分流路２１６の方向に逆流するのを阻止するように構成される。同様に、逆流防止弁２３２は、分岐点２７６に達した成分が、再び分流路２１８の方向に逆流するのを阻止するように構成される。これにより、分岐点２７４および分岐点２７６に成分が存在する際に、試料導入部２７８方向に逆流する成分の割合を低下することができるので、試料中の成分を精度よく効率よく分離することが可能となる。
【００８５】
逆流防止弁２３０および逆流防止弁２３２は、たとえば第一の実施の形態において説明したピラー１２５により構成することができる。また、逆流防止弁２３０および逆流防止弁２３２は、親水性の分離用流路１１２表面に、疎水性処理を施すことにより形成することもできる。疎水性処理は、シランカップリング剤やシラザン（ヘキサメチルシラザン等）等のシラン化合物を用いて、スピンコート法、スプレー法、ディップ法、または気相法等により分離用流路１１２表面に疎水性膜を形成する手法を用いることができる。シランカップリング剤としては、たとえばチオール基等の疎水基を有するものを用いることができる。
【００８６】
また、疎水性処理は、スタンプやインクジェットなどの印刷技術を用いて行うこともできる。スタンプによる方法では、ＰＤＭＳ（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）樹脂を用いる。ＰＤＭＳ樹脂はシリコーンオイルを重合して樹脂化するが、樹脂化した後も分子間隙にシリコーンオイルが充填された状態となっている。そのため、ＰＤＭＳ樹脂を分離用流路１１２の表面に接触させると、接触した部分が強い疎水性となり水をはじく。これを利用して、逆流防止弁２３０および逆流防止弁２３２部分に対応する位置に凹部を形成したＰＤＭＳ樹脂のブロックをスタンプとして接触させることにより、疎水性の逆流防止弁２３０および逆流防止弁２３２が形成される。また、インクジェットによる方法では、シリコーンオイルをインクジェットプリントのインクとして用いることにより、疎水性の逆流防止弁２３０および逆流防止弁２３２が形成される。このように疎水性処理が施された領域では、流体が通過できないため、試料の流れが阻害される。逆流防止弁２３０を図示したように、分流路２１６を、分流路２１８との境界において、分流路２１８に近づく程幅が狭くなるようにてーパー状に形成することにより、分流路２１６から分流路２１８への試料の移動は比較的容易に行われるが、逆方向の試料の移動を阻止することができる。
【００８７】
分離装置１００の基板１０１の図中下側と上側には、第一の電極２８１ａおよび第二の電極２８１ｂが設けられる。これらの電極２８１ａおよび２８１ｂへの電圧の印加方向を切り替えることにより、試料中の成分を分流路２１６、２１８、２２０の上方向または下方向に移動させることができる。なお、本実施の形態においても、第一の実施の形態において図１８を参照して説明したのと同様、第一の電極２８１ａおよび第二の電極２８１ｂは、電源および電源制御部に接続され、電源制御部により第一の電極２８１ａおよび第二の電極２８１ｂに印加する電圧のパターンが制御される。ここで、分離装置１００の基板には、側壁１０１ａが形成され、分流路２１６、分流路２１８、および分流路２２０が形成された領域以外の部分は、たとえば第一の実施の形態において説明したピラー１２５を形成しておくことができる。ピラー１２５は、試料中の被分離成分が通過できない程度の間隔に配置される。また、ピラー１２５を配置する構成に限られず、たとえばフィルター等で流路１１２を区画刷る構成とすることもでき、流路１１２から被分離成分が流出せず、かつ流路１１２内にバッファー等が流通して電流が流れる状態とできる構成となっていればどのような構成であってもよい。この状態で、基板１０１表面をバッファー等で満たしておくと、第一の電極２８１ａおよび第二の電極２８１ｂに電圧を印加することにより、各分流路２１６、分流路２１８、および分流路２２０において、試料を図中上方向および下方向に移動させることができる。
【００８８】
また、本実施の形態において、分離装置１００は、図５に示したような構成とすることもできる。この場合、各分流路２１６、２１８、２２０の両端には電極２８２、電極２８４、電極２８６、電極２８８が設けられる。各電極２８４〜２８８への電圧の印加方向を切り替えることにより、試料中の成分を分流路２１６、２１８、２２０の上方向または下方向に移動させることができる。なお、この場合も、各電極２８４〜２８８は電源および電源制御部に接続され、電源制御部により各電極２８４〜２８８に印加する電圧のパターンが制御される。また、電源制御部は、各流路２１６〜２２０のそれぞれに印加される電圧が等しくなるように制御する。たとえば、電界の強さは電極間の電位差と電極間の距離に依存するため、本実施の形態における分離装置１００のように、分流路２１６、２１８、２２０の長さが異なる場合、電源制御部は、各分流路２１６、２１８、２２０異なる電位差が生じるように電圧を印加する。本実施の形態において、各分流路２１６〜２２０の長さを異ならせる例を説明したが、図５に示したような構成としておけば、分流路２１６〜２２０の長さを一定にして、それぞれの分流路に印加する電圧の大きさが異なるように電圧を印加することによっても同様の効果が得られる。
【００８９】
電極２８２〜２８８は、たとえば以下のようにして形成することができる。
図２０は、電極２８２の製造工程を示す図である。このとき、他の電極２８４〜２８８も同様にして形成される。
まず、電極２８２の装着部分を含む金型１７３を準備する（図２０（ａ））。つづいて、金型１７３内に電極２８２を設置する（図２０（ｂ））。電極２８２の材料としては、たとえばＡｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ等を用いることができる。その後、金型１７３に被覆用金型１７９をセットして電極２８２を固定し、基板１０１となる樹脂１７７を金型１７３内に射出し、成型する（図２０（ｃ））。ここで、樹脂１７７としては、たとえばＰＭＭＡ樹脂を用いることができる。
【００９０】
このようにして、成形された樹脂１７７を金型１７３および被覆用金型１７９から外すと、流路１１２が形成された基板１０１が得られる（図２０（ｄ））。電極２８２表面の不純物をアッシングにより除去し、電極２８２を基板１０１裏面に露出させる。つづいて、基板１０１の裏面に金属膜を蒸着等することにより配線１８１を形成する（図２０（ｅ））。以上のようにして、流路１１２中に電極２８２を設けることができる。このようにして形成された電極２８２または配線１８１は、外部電源（不図示）に接続され、電圧を印加することができるようになっている。
【００９１】
次に、図５に示した構成の分離装置１００を例として、分離用流路１１２に試料を導入したときの動作を図６から図８を参照して説明する。図２７に示した構成の分離装置１００についても、同様の動作が行われる。
まず、図６（ａ）に示すように、３つの成分ｆ、ｍ、およびｓを含む試料を分流路２１６に導入し、試料が図中上方向（矢印の方向）に流れるように電圧を印加する。このようにすると、各成分ｆ、ｍ、およびｓは、それぞれ固有の速度で図中上方向に移動する。ここで、成分ｆが最も速く流れ、成分ｍがその次に速く流れ、成分ｓが最も遅く流れるものとする。
【００９２】
一定時間電圧を印加すると、図６（ｂ）に示すように、移動速度の速い成分ｆが、つづいて成分ｍが分岐点２７４に達する。ここでは、成分ｆが流路２１８よりも長い距離を移動する時間を一定時間とする。このとき、成分ｓは分流路２１６中を移動している。
【００９３】
この後、電圧の印加方向を逆転させ、試料が図中下方向に流れるように電圧を印加する。これにより、成分ｆおよび成分ｍは分流路２１８中を図中下方向に移動し、成分ｓは分流路２１６中を図中下方向に移動する。また一定時間電圧を印加すると、図６（ｃ）に示すように、成分ｆは分岐点２７６に達する。このとき、成分ｍは分流路２１８中を移動している。また、成分ｓは分流路２１６中を逆戻りして試料導入部２７８に移動する。
【００９４】
この状態で再び電圧の印加方向を逆転させ試料が上方向に流れるように電圧を印加する。一定時間電圧を印加すると、図６（ｄ）に示すように、移動速度の速い成分ｆは分流路２２０中を移動する。このとき、成分ｍは分流路２１８中を逆戻りして分岐点２７４に達する。成分ｓは分流路２１６中を移動する。この状態で再び電圧の印加方向を逆転させ試料が下方向に流れるように電圧を印加する。すると、図７（ａ）に示すように、成分ｆは分岐点２７６に移動し、成分ｍは分流路２１８中を下方向に移動する。このとき成分ｓは再び分流路２１６の試料導入部２７８に達する。
【００９５】
つづいて、図７（ｂ）に示すように、新たな試料を分流路２１６に導入した後、試料が上方向に流れるように、電圧を印加する。一定時間電圧を印加すると、図７（ｃ）に示すように成分が分離される。つづいて、再び電圧の印加方向を逆転させ試料が下方向に流れるように電圧を印加する。一定時間電圧を印加すると、図７（ｄ）に示したように、最初に導入した試料中の成分ｆおよび後から導入した試料中の成分ｆがともに分岐点２７６に移動し、成分ｍは分流路２１８中、成分ｓは分流路２１６の末端にそれぞれ集結される。
【００９６】
以下、同様の処理を繰り返す。このようにすると、一定時間電圧を印加した際の移動距離が分流路２１６の長さより短い成分はいつまでも分流路２１６内に滞在し、次の分流路２１８に移動することができない。同様に、一定時間電圧を印加した際の移動距離が分流路２１８の長さより短い成分はいつまでも分流路２１８内に滞在し、一定時間電圧を印加した際の移動距離が分流路２２０の長さより短い成分はいつまでも分流路２２０内に滞在し続ける。
【００９７】
このように、試料が図中上方向および下方向に交互に流れるように一定時間電圧を印加するサイクルの処理を繰り返すと、試料中に含まれる複数の成分が、それぞれの移動距離に応じて各分流路に分離されるようになる。したがって、試料導入部２７８から随時試料を追加してこのサイクルの処理を行えば、各成分は固有の移動距離に応じて各分流路に分離されるので、各成分を濃縮して分離することができる。これにより、図８に示すように、集結して濃縮された成分ｓが分流路２１６内、集結して濃縮された成分ｍが分流路２１８内、集結して濃縮された成分ｆが分流路２２０内に分離された状態とすることができる。
【００９８】
図２５は、本実施の形態において、電源制御部により各分流路２１６〜２２０に印加される電圧の印加パターンを示す図である。以上の実施の形態では、分離用流路１１２は分流路を三つ含むとして説明したが、分流路はこれ以上多数設けることができる。以下、分流路２１６、分流路２１８、分流路２２０および分流路２２０の隣にもう一つ別の分流路Ｘが設けられた場合を想定して説明する。図中「＋」は分離用流路１１２の進行方向（回収部に近づく方向）に試料が移動するように電圧が印加された場合、「−」はその逆の方向に試料が移動するように電圧が印加された場合を示す。
【００９９】
図示したように、電流制御部は、まず分流路２１６および分流路２１８に＋の電圧が印加され、分流路２１８および分流路Ｘに−の電圧が印加されるようなパターン１を実行する。つづいて、電源制御部は、分流路２１６および分流路２１８に−の電圧が印加され、分流路２１８および分流路Ｘに＋の電圧が印加されるようなパターン２を実行する。これ以降、電源制御部は同じ処理を繰り返す。
【０１００】
図９は、図５に示した分離装置１００の変形例を示す図である。図５に示した分離装置１００では、分離用流路１１２に逆流防止弁２３０と、逆流防止弁２３２とを設けた構成を説明したが、これらを省略した構成とすることもできる。
【０１０１】
この場合、たとえば分岐点２７４に成分が存在するときに、試料が下方向に流れるように電圧を印加すると、分岐点２７４に存在していた成分は分流路２１８に流れ込むが、このとき同時に分流路２１６にも流れ込んでしまう。しかし、試料導入部２７８から順次試料を追加して、電圧印加サイクルを繰り返すと、同じ移動速度で移動する成分は同じ分流路内に集結していくので、各成分を濃縮して分離することができる。
【０１０２】
ここで、各分流路２１６〜２２０は、分岐点２７４および分岐点２７６に達した成分が回収方向に近づく方向に高い割合で移動するように形成されるのが好ましい。これにより、電圧印加サイクルの回数を減らしても、精度よく成分の分離を行うことができる。
【０１０３】
本実施の形態における分離装置１００で分離した各成分は、電圧を印加する時間を徐々に長くすることにより、分離用流路１１２の端部２８４から順次取り出すこともできるが、分岐点２７４や分岐点２７６から取り出すようにすることもできる。図１０は、分岐点２７４および分岐点２７６に試料回収部を設けた例を示す図である。分離装置１００は、分岐点２７４に設けられた回収用流路２２３と、分岐点２７６に設けられた回収用流路２２５と、試料導入部２２２と、試料回収部２２４と、試料回収部２２６と、試料回収部２２８と、を含む。試料導入部２２２、分岐点２７４、分岐点２７６、試料回収部２２８、試料回収部２２４、試料回収部２２６には、それぞれ電極２９２ａ、電極２９２ｂ、電極２９２ｃ、電極２９２ｄ、電極２９２ｅ、および電極２９２ｆが設けられる。
【０１０４】
このように構成された分離装置１００を用いて試料中の成分を分離・回収する方法を説明する。ここでは、たとえばＤＮＡ等マイナスに帯電した物質を分離する場合を例として説明する。
【０１０５】
まず、試料導入部２２２に試料を導入し、電極２９２ａおよび電極２９２ｃに対して電極２９２ｂの電位が高くなるように、また電極２９２ｃに対して電極２９２ｄの電位が高くなるように電圧を印加する。これにより、試料が図中上方向に流れる。このとき、電極２９２ｅおよび電極２９２ｆは、それぞれ電極２９２ｂおよび電極２９２ｃより電位が低くなるようにされる。これにより、試料導入部２２２に導入された試料は分岐点２７４の方向に流れ、移動速度の速い成分は分岐点２７４に達する。このとき、電極２９２ｂの電位は電極２９２ｅの電位より高くなっているので、分岐点２７４に達した成分がマイナスに帯電している場合、回収用流路２２３に流れ込まないようにすることができる。
【０１０６】
次に、電極２９２ａおよび電極２９２ｃに対して電極２９２ｂの電位が低くなるように、また電極２９２ｃに対して電極２９２ｄの電位が低くなるように電圧を印加する。このとき、電極２９２ｅおよび電極２９２ｆは、それぞれ電極２９２ｂおよび電極２９２ｃより電位が低くなるようにされる。これにより、分流路２１８に滞在していた成分は分流路２１８に移動し、移動速度の速い成分は分岐点２７６に達する。このとき、電極２９２ｃの電位は電極２９２ｆの電位より高くなっているので、分岐点２７６に達した成分がマイナスに帯電している場合、回収用流路２２３に流れ込まないようにすることができる。
【０１０７】
このようにして電圧印加サイクルを繰り返すと、各成分はそれぞれ固有の移動距離に応じていずれかの分岐点２７４または２７６に集結される。ここで、各分岐点２７４または２７６から成分を回収する際には、電極２９２ｅおよび電極２９２ｆの電位がそれぞれ電極２９２ｂおよび電極２９２ｃよりも高くなるように電圧を印加する。これにより、分岐点２７４に滞在していた成分および分岐点２７６に滞在していた成分をそれぞれ試料回収部２２４および試料回収部２２６に回収することができる。
【０１０８】
（第三の実施の形態）
図２８は、本発明の第三の実施の形態における分離装置１００の構成を示す上面図である。本実施の形態において、分離用流路１１２は、主流路２３６と、分流路２３８と、分流路２４０と、分流路２４２と、試料導入部２３４と、試料回収部２４４と、を有する。ここで、分流路２３８は長さがＬ３、分流路２４０は長さがＬ２、分流路２４２は長さがＬ１となるように形成される。また、分流路２３８は、主流路２３６において、試料導入部２３４からの距離がＬ３の分岐点２４６から分枝し、分流路２４０は、主流路２３６において、試料導入部２３４からの距離がＬ２の分岐点２４８から分枝し、分流路２４２は、主流路２３６において、試料導入部２３４からの距離がＬ１の分岐点２５０から分枝する。さらに、分流路２３８、分流路２４０、および分流路２４２は、主流路２３６と所定の角度をなすように形成され、分流路２３８、分流路２４０、および分流路２４２は、互いに平行に形成される。
【０１０９】
ここで、分離装置１００の基板１０１の図中下側と上側には、それぞれ、第一の電極２９１ａおよび第二の電極２９１ｂが設けられる。これらの第一の電極２９１ａおよび２９１ｂへの電圧の印加方向を切り替えることにより、試料中の成分を主流路２３６、分流路２３８、分流路２４０、および分流路２４２の上方向または下方向に移動させることができる。なお、本実施の形態においても、第一の実施の形態において図１８を参照して説明したのと同様、第一の電極２９１ａおよび第二の電極２９１ｂは、電源および電源制御部に接続され、電源制御部により第一の電極２９１ａおよび第二の電極２９１ｂに印加する電圧のパターンが制御される。ここでも、基板１０１は、第二の実施の形態において説明したのと同様に側壁１０１ａが形成され、流路１１２以外の領域には被分離成分が通過できないように構成されたたとえばピラー１２５等が配置される。この状態で、基板１０１表面をバッファー等で満たしておくと、第一の電極２９１ａおよび第二の電極２９１ｂに電圧を印加することにより、流路１１２において試料を図中上方向および下方向に移動させることができる。
【０１１０】
また、本実施の形態において、分離装置１００は、図１１に示したような構成とすることもできる。この場合、分流路２３８〜分流路２４２の両端には、それぞれ電極２９０が設けられる。また、図示していないが、試料導入部２３４および試料回収部２４４にも電極が設けられている。なお、この場合も、各電極２９０および試料導入部２３４および試料回収部２４４に設けられた電極は電源および電源制御部に接続され、電源制御部により各電極に印加する電圧のパターンが制御される。また、電源制御部は、主流路２３６、分流路２３８、分流路２４０、および分流路２４２それぞれに印加される電圧が等しくなるように制御する。
【０１１１】
次に、図１１に示した構成の分離装置１００を例として、分離用流路１１２に試料を導入したときの動作を図１２および図１３を参照して説明する。図２８に示した構成の分離装置１００についても、同様の動作が行われる。
まず、図１２（ａ）に示すように、３つの成分ｆ、ｍ、およびｓを含む試料を試料導入部２３４に導入する。つづいて、試料が図中上方向（矢印の方向）に流れるように電圧を印加する。このようにすると、各成分ｆ、ｍ、およびｓは、それぞれ固有の速度で図中上方向に移動する。ここで、成分ｆが最も速く流れ、成分ｍがその次に速く流れ、成分ｓが最も遅く流れるものとする。
【０１１２】
一定時間電圧を印加すると、図１２（ｂ）に示すように、各成分ｆ、ｍ、およびｓがそれぞれ分離される。つづいて、電圧の印加方向を逆転させ、試料が図中下方向に流れるように電圧を印加する。これにより、各成分ｆ、ｍ、およびｓは、主流路２３６中を試料回収部２４４の方向から試料導入部２３４の方向に移動する。このとき、分岐点２５０（図１１）よりも試料回収部２４４側にある成分ｆは分岐点２５０を通過する際に、ある程度の割合で分流路２４２に移動する。また、このとき、分岐点２５０と分岐点２４８（図１１）との間にある成分ｍは、分岐点２４８を通過する際に、ある程度の割合で分流路２４０に移動する。同様に、分岐点２４８と分岐点２４６（図１１）との間にある成分ｓは、分岐点２４６を通過する際に、ある程度の割合で分流路２３８に移動する。試料が下方向に流れる電圧の印加を行うと、図１２（ｃ）に示すように、成分ｆ、成分ｍ、成分ｓは、それぞれ分流路２４２、分流路２４０、および分流路２３８の端部に移動し、これらの成分の一部は試料導入部２３４に戻る。このとき、毎回、図中下方向に試料が流れるように電圧を印加する時間を図中上方向に試料が流れるように電圧を印加する時間よりも長くする。
【０１１３】
つづいて、図１３（ａ）に示すように、試料導入部２３４にさらに試料を追加し、試料が図中上方向（矢印の方向）に流れるように電圧を印加する。この方向への電圧の印加を一定時間行った後、再び電圧の印加方向を逆転させて一定時間電圧を印加する。このような処理を繰り返すことにより、図１３（ｂ）に示すように、分流路２３８、分流路２４０、および分流路２４２の端部に移動する各成分の量が増加していく。
【０１１４】
その後、さらに試料が図中上方向に流れるように電圧を印加すると、図１３（ｃ）に示すように、分流路２３８、分流路２４０、および分流路２４２の端部に位置していた成分も、試料導入部２３４に位置していた成分も、移動距離が同じ成分は分岐点２４６、分岐点２４８、分岐点２５０で合流して集結される。このままこの方向の電圧を印加すると、集結された各成分を順次試料回収部２４４から取り出すことができる。このように、本実施の形態において、主流路から分岐して設けられた各分流路の長さを、試料導入部から該当する分岐点までの長さと同じにしておくことで、試料導入部から追加した試料中の成分と、その前に各分流路に分離していた成分とをあわせて回収することができる。このように、本実施の形態における分離装置１００によれば、試料中の成分を濃縮して分離することができる。
【０１１５】
また、図示していないが、各成分は、分流路２３８、分流路２４０、および分流路２４２の端部から回収する構成とすることもできる。
【０１１６】
（第四の実施の形態）
図１４は、本発明の第四の実施の形態における分離装置１００の構成を示す上面図である。本実施の形態においても、第三の実施の形態において図１１を参照して説明したのと同様、分離用流路１１２は、主流路２３６と、分流路２３８と、分流路２４０と、分流路２４２と、試料導入部２３４と、試料回収部２４４と、を有する。本実施の形態において、分流路２３８は、主流路２３６において、試料導入部２３４からの距離がＬ３の分岐点２４６から分枝し、分流路２４０は、主流路２３６において、試料導入部２３４からの距離がＬ２の分岐点２４８から分枝し、分流路２４２は、主流路２３６において、試料導入部２３４からの距離がＬ１の分岐点２５０から分枝する。分流路２３８は長さがＬ６、分流路２４０は長さがＬ５、分流路２４２は長さがＬ４となるように形成される。本実施の形態において、分流路２３８は、試料導入部２３４から分岐点２４６までの距離より長く、分流路２４０は試料導入部２３４から分岐点２４８までの距離より長く、分流路２４２は、試料導入部２３４から分岐点２５０までの距離より長く形成される。つまり、Ｌ６＞Ｌ３、Ｌ５＞Ｌ２、Ｌ４＞Ｌ１となる。
【０１１７】
このように形成された分離用流路１１２の試料導入部２３４から第三の実施の形態において説明したのと同様に複数の成分を含む試料を導入し、電圧印加サイクルを繰り返す。このとき、毎回、図中下方向に試料が流れるように電圧を印加する時間を図中上方向に試料が流れるように電圧を印加する時間よりも長くする。そのようにすると、分流路２３８、分流路２４０、および分流路２４２に移動された試料は分流路２３８、分流路２４０、および分流路２４２の端部に達し、上方向に試料が流れるように電圧を印加した場合にも分岐点２４６、分岐点２４８、分岐点２５０まで到達しない。そのため、一度分流路２３８、分流路２４０、および分流路２４２に移動された成分が試料導入部２３４に逆流するのを防ぐことができる。
【０１１８】
本実施の形態においても、成分を分流路２３８、分流路２４０、および分流路２４２に移動させた後に、試料が上方向に移動するように電圧を印加すると、集結された各成分を順次試料回収部２４４から取り出すことができる。このように、本実施の形態における分離装置１００によれば、試料中の成分を濃縮して分離することができる。また、図示していないが、各成分は、分流路２３８、分流路２４０、および分流路２４２の端部から回収する構成とすることもできる。
【０１１９】
なお、本実施の形態においても、第三の実施の形態において図２８に示したように、基板１０１の図中上側と下側に電極２９１ａおよび２９１ｂを設けた構成とすることももちろん可能である。
【０１２０】
（第五の実施の形態）
図２９は、本発明の第五の実施の形態における分離装置１００の構成を示す上面図である。本実施の形態における分離装置１００は、分離用流路１１２と、試料導入部２５２と、試料回収部２７２とを有する。分離用流路１１２は、複数の分流路２５４、２５８、２６２、２６６、および２７０を有する。また、分離用流路１１２は、分流路２５４と分流路２５８を結ぶ接続流路２５６と、分流路２５８と分流路２６２とを結ぶ接続流路２６０と、分流路２６２と分流路２６６とを結ぶ接続流路２６４と、分流路２６６と分流路２７０とを結ぶ接続流路２６８とを含む。分流路２５４、２５８、２６２、２６６、および２７０は、試料回収部２７２に近づくにつれて長くなるように形成される。つまり、分流路２５４の長さ＜分流路２５８の長さ＜分流路２６２の長さ＜分流路２６６の長さ＜分流路２７０の長さとなる。
【０１２１】
ここで、分離装置１００の基板１０１の図中下側と上側、図中左側と右側には、それぞれ、第一の電極２９０ａ、第二の電極２９０ｂ、第三の電極２９０ｃ、および第四の電極２９０ｄが設けられる。これらの第一の電極２９０ａおよび第二の電極２９０ｂへの電圧の印加方向を切り替えることにより、試料中の成分を流路１１２の図中上方向または下方向に移動させることができる。また、第三の電極２９０ｃおよび第四の電極２９０ｄへ電圧を印加することにより、試料中の成分を流路１１２の図中右方向に移動させることができる。なお、本実施の形態においても、第一の実施の形態において図１８を参照して説明したのと同様、各電極２９０ａ〜２９０ｄは、電源および電源制御部に接続され、電源制御部により各電極２９０ａ〜２９０ｄに印加する電圧のパターンが制御される。ここでも、基板１０１は、第二の実施の形態において説明したのと同様に側壁１０１ａが形成され、流路１１２以外の領域には被分離成分が通過できないように構成されたたとえばピラー１２５等が配置される。この状態で、基板１０１表面をバッファー等で満たしておくと、第一の電極２９０ａおよび第二の電極２９０ｂ間、ならびに第三の電極２９０ｃおよび第四の電極２９０ｄ間に電圧を印加することにより、流路１１２において試料を図中上方向、下方向および右方向に移動させることができる。
【０１２２】
また、本実施の形態において、分離装置１００は、図１５に示したような構成とすることもできる。この場合、分流路２５４、接続流路２５６、分流路２５８、接続流路２６０、分流路２６２、接続流路２６４、分流路２６６、接続流路２６８、分流路２７０がそれぞれ連結された屈曲部分には、それぞれ電極２９０が設けられる。また、図示していないが、試料導入部２５２および試料回収部２７２にも電極が設けられている。この場合も、各電極２９０および試料導入部２５２および試料回収部２７２に設けられた電極は電源および電源制御部に接続され、電源制御部により各電極への印加する電圧のパターンが制御される。また、電源制御部は、これらの分流路２５４、２５８、２６２、２６６、および２７０それぞれに印加される電圧が等しくなるように制御する。
【０１２３】
次に、図１５に示した構成の分離装置１００を例として、分離用流路１１２に試料を導入したときの動作を図１６を参照して説明する。図２９に示した構成の分離装置１００についても、同様の動作が行われる。
まず、図１６（ａ）に示すように、３つの成分ｆ、ｍ、およびｓを含む試料を試料導入部２５２に導入し、試料が図中下方向（矢印の方向）に流れるように電圧を印加する。このようにすると、各成分ｆ、ｍ、およびｓは、それぞれ固有の速度で図中下方向に移動する。ここで、成分ｆが最も速く流れ、成分ｍがその次に速く流れ、成分ｓが最も遅く流れるものとする。
【０１２４】
一定時間電圧を印加すると、図１６（ｂ）に示すように、移動速度の速い成分ｆおよびｍが分流路２５４の接続流路２５６との境界に移動する。このとき、成分ｓは分流路２５４中を移動する。
【０１２５】
この後、電圧の印加方向を変換し、試料が図中右方向に流れるように電圧を印加する。これにより、成分ｆおよび成分ｍは接続流路２５６中を図中右方向に移動し、接続流路２５６と分流路２５８との境界に達する。一方、このとき成分ｓは移動しない。
【０１２６】
つづいて、電圧の印加方向を再び変換し、試料が図中上方向に流れるように電圧を印加する。これにより、図１６（ｃ）に示すように、成分ｆおよび成分ｍは分流路２５８中を接続流路２６０の方向に移動する。一方、成分ｓは、分流路２５４中を試料導入部２５２の方向に移動する。
【０１２７】
成分ｆが分流路２５８と接続流路２６０との境界に達した時点で再び電圧の印加方向を変換し、試料が図中右方向に流れるように電圧を印加する。これにより、図１６（ｄ）に示すように、成分ｆは接続流路２６０と分流路２６２との境界に移動する。このとき成分ｍおよび成分ｓは移動しない。
【０１２８】
つづいて、電圧の印加方向を再び変換し、試料が図中下方向に流れるように電圧を印加する。これにより、成分ｆは分流路２６２中を、成分ｍは分流路２５８中を、成分ｓは分流路２５４中を下方向に移動する。このとき、試料導入部２５２から次の試料を導入すると、各成分はそれぞれ固有の速度で分流路２５４を図中下方向に移動する。その結果、各成分は図１７（ａ）に示すように分離される。これ以降同様の電圧印加サイクルを繰り返すと、図１７（ｂ）に示すように、各成分はそれぞれ一定時間で移動する距離に応じていずれかの分流路に集結される。
【０１２９】
図２６は、本実施の形態において、電源制御部により分流路２５４、接続流路２５６、分流路２５８、および接続流路２６０に印加される電圧の印加パターンを示す図である。図中「＋」は分離用流路１１２の進行方向（試料回収部２７２に近づく方向）に試料が移動するように電圧が印加された場合、「−」はその逆の方向に試料が移動するように電圧が印加された場合を示す。また、試料の移動がない方向に電圧が印加された場合を「０」とする。
【０１３０】
図示したように、電流制御部は、まず分流路２５４に＋の電圧が印加され、分流路２５８に−の電圧が印加され、接続流路２５６および接続流路２６０が「０」となるようなパターン１を実行する。つづいて、電源制御部は、接続流路２５６および接続流路２６０に＋の電圧が印加され、分流路２５４および分流路２５８が「０」となるようなパターン２を実行する。その後、電流制御部は、分流路２５８に＋の電圧が印加され、分流路２５４に−の電圧が印加され、接続流路２５６および接続流路２６０が「０」となるようなパターン３を実行する。これ以降、電源制御部は同じ処理を繰り返す。
【０１３１】
本実施の形態において、各分流路の端部に達した成分は全て次の分流路へ移動され、成分の逆流が起こらないので、電圧印加サイクルの回数を少なくしても、各成分を効率よく分離・濃縮することができる。
【０１３２】
さらに、分離装置１００は、図２１に示すような構成とすることもできる。分離用流路１１２には試料導入部２９８および試料回収部２９６を有する。ここでも、分離用流路１１２の屈曲部分にはそれぞれ電極２９４が設けられ、図中下方向に試料が移動するように電圧が印加され、つづいて図中右方向、図中上方向、図中左方向・・に試料が順次移動するように電圧が印加される。このような形状としても、屈曲部分で区画された各分流路は、それぞれ異なる長さを有するので、試料中の成分は固有の移動速度で分離用流路１１２中を移動し、それぞれの移動距離に応じていずれかの分流路内に濃縮されて分画される。
【０１３３】
以上の実施の形態において説明した分離装置１００は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ測定を行う前の分離に用いることができる。以下、タンパク質のＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ用試料調製および測定を行う例を説明する。
【０１３４】
ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ測定を行うためには、測定対象のタンパク質を、１０００Ｄａ程度まで低分子化する必要がある。
【０１３５】
まず、測定対象のタンパク質が分子内ジスルフィド結合を有する場合、ＤＴＴ（ジチオスレイトール）等の還元試薬を含むアセトニトリル等の溶媒中で還元反応を行う。こうすることにより、次の分解反応が効率よく進行する。なお、還元後、チオール基をアルキル化等により保護し、再び酸化するのを抑制することが好ましい。
【０１３６】
次に、トリプシン等のタンパク質加水分解酵素を用いて還元処理されたタンパク質分子の低分子化処理を行う。低分子化は燐酸バッファー等の緩衝液中で行われるため、反応後、トリプシンの除去や脱塩等の処理を行う。その後、タンパク質分子をＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ用の基質と混合し、乾燥処理を行う。
【０１３７】
ここで、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ用の基質は、測定対象物質に応じて適宜選択されるが、たとえば、シナピン酸、α−ＣＨＣＡ（α−シアノ−４−ヒドロキシ桂皮酸）、２，５−ＤＨＢ（２，５−ジヒドロキシ安息香酸）、２，５−ＤＨＢおよびＤＨＢｓ（５−メトキシサリチル酸）の混合物、ＨＡＢＡ（２−（４−ヒドロキシフェニルアゾ）安息香酸）、３−ＨＰＡ（３−ヒドロキシピコリン酸）、ジスラノール、ＴＨＡＰ（２，４，６−トリヒドロキシアセトフェノン）、ＩＡＡ（トランス−３−インドールアクリル酸）、ピコリン酸、ニコチン酸等を用いることができる。
【０１３８】
本実施の形態における分離装置１００は、基板上に形成することができ、基板の下流に前処理装置および乾燥装置等を形成しておくことにより、基板をＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ装置にそのままセットするようにすることもできる。このようにすれば、目的とする特定成分の分離、前処理、乾燥、および構造解析を一枚の基板上で行うことが可能となる。
【０１３９】
乾燥後の試料をＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ装置にセットし、電圧を印加し、たとえば３３７ｎｍの窒素レーザー光を照射し、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ分析を行う。
【０１４０】
ここで、本実施形態で用いる質量分析装置について簡単に説明する。図２３は、質量分析装置の構成を示す概略図である。図２３において、試料台上に乾燥試料が設置される。そして、真空下で乾燥試料に波長３３７ｎｍの窒素ガスレーザーが照射される。すると、乾燥試料はマトリックスとともに蒸発する。試料台は電極となっており、電圧を印加することにより、気化した試料は真空中を飛行し、リフレクター検知器、リフレクター、およびリニアー検知器を含む検出部において検出される。
【０１４１】
図２４は本実施の形態の分離装置を含む質量分析システムのブロック図である。このシステムは、試料１００１について、夾雑物をある程度除去する精製１００２、不要成分１００４を除去する分離１００３、分離した試料の前処理１００５、前処理後の試料の乾燥１００６、の各ステップを実行する手段を備えている。この後、質量分析による同定１００７が行われる。これらのステップは、一枚のマイクロチップ１００８上で行うことができる。
【０１４２】
ここで、本実施の形態の反応装置は、分離１００３のステップに対応している。
【０１４３】
このように、本実施の形態の処理フローでは、試料を一枚のマイクロチップ１００８上で連続的に処理することにより、微量の成分についても損出が少ない方法で効率よく確実に同定を行うことが可能となる。
【０１４４】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【０１４５】
たとえば、上記の実施の形態において、各部屋、または各分流路の長さを異ならせる例を説明したが、各部屋または分流路の長さを一定として、各部屋または分流路に印加する外力の大きさを異ならせるようにしても、以上の実施の形態と同様の効果が得られる。この場合、流路の回収先に近づくにつれて、外力の大きさが小さくなるように設定するのが好ましい。
【０１４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、試料を、簡単な操作で効率よく分離する分離装置が実現される。本発明によれば、試料を精度よく分離するとともに濃縮して回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における分離装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示した分離装置で試料中の成分を分離する際の動作を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態における分離装置で試料中の成分を分離する際の動作を説明する図である。
【図４】図１に示した分離装置の他の例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態における分離装置の構成を示す上面図である。
【図６】図５に示した分離装置で試料中の成分を分離する際の動作を説明する図である。
【図７】図５に示した分離装置で試料中の成分を分離する際の動作を説明する図である。
【図８】図５に示した分離装置で試料中の成分を分離する際の動作を説明する図である。
【図９】図５に示した分離装置の変形例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態における分離装置の回収部分を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態における分離装置の構成を示す上面図である。
【図１２】図１１に示した分離装置で試料中の成分を分離する際の動作を説明する図である。
【図１３】図１１に示した分離装置で試料中の成分を分離する際の動作を説明する図である。
【図１４】本発明の実施の形態における分離装置の構成を示す上面図である。
【図１５】本発明の実施の形態における分離装置の構成を示す上面図である。
【図１６】図１６に示した分離装置で試料中の成分を分離する際の動作を説明する図である。
【図１７】図１６に示した分離装置で試料中の成分を分離する際の動作を説明する図である。
【図１８】本発明の実施の形態における分離装置を示す上面図である。
【図１９】関門部の構成を詳細に示す図である。
【図２０】電極の製造工程を示す図である。
【図２１】実施の形態における分離装置を示す上面図である。
【図２２】従来の分離装置の構成を示す上面図である。
【図２３】質量分析装置の構成を示す概略図である。
【図２４】本発明の実施の形態における分離装置を含む質量分析システムのブロック図である。
【図２５】流路に印加される電圧の印加パターンを示す図である。
【図２６】流路に印加される電圧の印加パターンを示す図である。
【図２７】本発明の実施の形態における分離装置の構成を示す上面図である。
【図２８】本発明の実施の形態における分離装置の構成を示す上面図である。
【図２９】本発明の実施の形態における分離装置の構成を示す上面図である。
【符号の説明】
１００ 分離装置
１０１ 基板
１０１ａ 側壁
１０４ 試料導入部
１０６ 試料回収部
１１２ 分離用流路
１２０ａ 電極
１２０ｂ 電極
１２２ 電源
１２４ 電源制御部
１２５ ピラー
１７３ 金型
１７７ 樹脂
１７９ 被覆用金型
１８１ 配線
２００ 部屋
２０２ 部屋
２０４ 部屋
２０６ 部屋
２０８ 関門部
２１０ 関門部
２１２ 関門部
２１４ 関門部
２１６ 分流路
２１８ 分流路
２２０ 分流路
２２２ 試料導入部
２２３ 回収用流路
２２４ 試料回収部
２２５ 回収用流路
２２６ 試料回収部
２２８ 試料回収部
２３０ 逆流防止弁
２３２ 逆流防止弁
２３４ 試料導入部
２３６ 主流路
２３８ 分流路
２４０ 分流路
２４２ 分流路
２４４ 試料回収部
２４６ 分岐点
２４８ 分岐点
２５０ 分岐点
２５２ 試料導入部
２５４ 分流路
２５６ 接続流路
２５８ 分流路
２６０ 接続流路
２６２ 分流路
２６４ 接続流路
２６６ 分流路
２６８ 接続流路
２７０ 分流路
２７２ 試料回収部
２７４ 分岐点
２７６ 分岐点
２７８ 試料導入部
２８０ 端部
２８１ａ 第一の電極
２８１ｂ 第二の電極
２８２ 電極
２８４ 電極
２８６ 電極
２８８ 電極
２９０ 電極
２９０ａ 第一の電極
２９０ｂ 第二の電極
２９０ｃ 第三の電極
２９０ｄ 第四の電極
２９１ａ 第一の電極
２９１ｂ 第二の電極
２９２ａ 電極
２９２ｂ 電極
２９２ｃ 電極
２９２ｄ 電極
２９２ｅ 電極
２９２ｆ 電極
２９４ 電極
２９６ 試料回収部
２９８ 試料導入部
１００１ 試料
１００２ 精製
１００３ 分離
１００４ 不要成分
１００５ 前処理
１００６ 乾燥
１００７ 質量分析による同定
１００８ マイクロチップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料中に含まれる複数の成分から特定の成分を分離する分離装置および分離方法、ならびに質量分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プロテオミクス研究やゲノミクス研究では、タンパク質やペプチド、またはＤＮＡ等の核酸断片を電気泳動により分離し、ゲルから回収して分析を行っている。マイクロチップを用いた電気泳動では、図２２（ａ）に示すように、基板３００上に投入用流路３０２および分離用流路３０４が十字型に形成される。図２２（ｂ）に示すように、まず液溜め３０６から試料を投入し、図中横方向に電界をかけて投入された試料を右方向に移動せしめ、ついで図２２（ｃ）に示すように、図中縦方向に電界をかけることにより試料を分離用流路に流し、これにより移動距離の異なる成分を分離することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１３１２８０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、投入用流路から分離用流路に導入される試料の量が少ないと、分離の過程で目的成分を微量しか得ることができない。高濃度の目的成分を得ることができないと、分析を精度よく行えないという問題がある。一方、投入用流路の幅を広く形成して分離用流路に導入される試料の量を多くすると、分離用流路中で流れる試料のバンド幅が広くなり、分解能が悪くなって精度よく分離ができなくなってしまう。また、投入用流路の幅が狭いまま高濃度の試料を導入した場合も、試料自体がアグリゲーションをおこしてしまい、分解能が悪くなり、良好な分離が行えない。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、試料を、簡単な操作で効率よく分離する技術を提供することを目的とする。本発明は、試料を精度よく分離するとともに濃縮して回収する技術を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、被分離成分を含む試料の移動する流路と、流路中に設けられ、被分離成分の逆流を抑制する一または二以上の逆流抑制弁と、逆流抑制弁により区画された複数の室と、被分離成分に外力を付与し流路中を移動せしめる外力付与手段と、を備え、外力付与手段は、被分離成分に流路の進行方向に外力を付与する第一の外力印加パターンと、被分離成分に流路の進行方向と反対方向に外力を付与する第二の外力印加パターンとを順次繰り返し実行し、被分離成分をいずれかの室に分画される機能を備えたことを特徴とする分離装置が提供される。
【０００７】
このようにすることにより、被分離成分がそれぞれ固有の速度で流路中を移動し、第一の外力印加パターンを実行した際に一の室を通過した成分は第二の外力印加パターンを実行した際にも流路の進行方向と反対方向の室への逆流が抑制されるので、各被分離成分をそれぞれ固有の移動距離に応じていずれかの室に分離することができる。ここで、各被分離成分の移動距離は、各成分の特性、外力の大きさ、および外力の印加時間に応じて定まる。これにより、被分離成分を分離するとともに濃縮することができる。なお、ここで、流路の進行方向に外力を付与するとは、各室において、流路の進行方向に試料が移動するような力を付与することをいう。また、流路の進行方向と反対方向に外力を付与するとは、各室において、流路の進行方向と反対方向に試料が移動するような力を付与することをいう。
【０００８】
本発明の分離装置において、流路は、一直線上に延在して形成することができる。
【０００９】
このようにすれば、外力の印加方向が一方向とその反対方向のみとすることができるので、構成を簡略化することができる。さらに、各成分を各室に分離後、一方向に外力を付与することにより、各室に分離された試料を流路の下流側で順次回収することができる。
【００１０】
本発明の分離装置において、逆流抑制弁は、各逆流抑制弁を通過して流路の下流側に移動した被分離成分の少なくとも一部の逆流を阻止するように形成することができる。
【００１１】
ここで、逆流抑制弁は、それ自体が試料中の被分離成分に電気的な影響を与えないような材料により構成されるのが好ましい。逆流抑制弁は、たとえば被分離成分が通過できない程度の間隔で配置された複数の柱状体を用いることができる。また、逆流抑制弁の材料は、上記したように、試料中の被分離成分に電気的な影響を与えないような材料であれば、どのようなものであってもよいが、たとえば導電性部材とすることができる。ここで、逆流抑制弁は弁として機能すればよく、様々な構造および形状を有するように形成することができる。また、流路の下流側の室に移動した成分が上流側の室に逆流したとしても、第一の外力印加パターンおよび第二の外力印加パターンを繰り返し実行することにより、各成分は固有の移動距離に応じて等比級数的に下流側の室に移動するので、最終的には各成分をそれぞれ各室に分離することができ、濃縮することができる。
【００１２】
本発明の分離装置において、外力付与手段は、流路の両端に設けられた複数の電極を含み、電極間に印加する電圧の方向を切り替えることにより、第一の外力印加パターンおよび第二の外力印加パターンを実行する機能を備えることができる。ここで、電極は流路の両端に設けられたものに限らず、各室において、流路の進行方向とその反対方向に試料が移動できるようになっていれば、どのような配置とすることもできる。
【００１３】
本発明によれば、被分離成分を含む試料の移動する流路と、流路を移動する被分離成分を当該流路の試料進行方向において堰き止める堰き止め部と、隣接する堰き止め部によって区画された複数の室と、被分離成分に外力を付与し流路中を移動せしめる外力付与手段と、を備え、外力付与手段は、各室の流路の試料進行方向の外力成分がそれぞれ異なる複数の外力印加パターンを順次実行するように構成されており、複数の外力印加パターンを順次実行し、被分離成分をいずれかの室に分画する機能を備えたことを特徴とする分離装置が提供される。
【００１４】
このようにすることにより、流路の試料進行方向の外力成分が正となる外力印加パターンが実行された室においては、その室の長さに応じて被分離成分がそれぞれ固有の速度で流路の試料進行方向へ移動するとともに、流路の試料進行方向の外力成分が負となる外力印加パターンが実行された室においては、被分離成分はその室内で流路流路の試料進行方向と逆の方向に移動する。これにより、堰き止め部を通過した成分は次のパターンの印加により次の室に移動することができるので、複数の外力印加パターンを順次繰り返すことにより、各成分はそれぞれ固有の移動距離に応じていずれかの室に分離される。これにより、被分離成分を分離するとともに濃縮することができる。
【００１５】
本発明の分離装置において、外力付与手段は、各室ににおける被分離成分に印加される外力の大きさが略等しくなるように外力を付与する構成とすることができる。
【００１６】
ここで、外力の大きさが略等しくなるとは、本来同じ速度で移動する被分離成分は、どの室にあっても同じ速度で移動するように外力が付与されるという意味である。たとえば、各室の両端に電極を設けて電圧を印加することにより外力を付与する場合、外力付与手段は、各室の長さを考慮してそれぞれの電極に印加される電位を設定するように構成される。ここで、電極は各室の両端に設けられたものに限らず、各室において、流路の進行方向とその反対方向に試料が移動できるようになっていれば、どのような配置とすることもできる。
【００１７】
本発明の分離装置において、外力印加パターンは、流路の試料進行方向に沿って外力成分が正となる室と外力成分が負となる室とが交互に現れるように外力を付与するパターンとすることができる。
【００１８】
このようにすれば、これにより、堰き止め部を通過した成分は次のパターンの印加により次の室に移動してその室内を移動していくので、複数の外力印加パターンを順次繰り返すことにより、各成分はそれぞれ固有の移動距離に応じていずれかの室に分離される。これにより、被分離成分を分離するとともに濃縮することができる。
【００１９】
本発明の分離装置において、流路は屈曲形状を有し、流路の屈曲箇所を堰き止め部とするように形成することができる。
【００２０】
これにより、屈曲箇所に達した成分は次のパターンの印加により次の室に移動してその室内を移動していくので、複数の外力印加パターンを順次繰り返すことにより、各成分はそれぞれ固有の移動距離に応じていずれかの室に分離される。これにより、被分離成分を分離するとともに濃縮することができる。
【００２１】
本発明の分離装置において、屈曲箇所は実質的に直角に形成することができる。
【００２２】
このようにすれば、屈曲箇所に達した成分のほとんど全てが次のパターンの印加により次の室に移動してその室内を移動していくので、外力印加パターンの繰り返し回数を少なくしても効率よく各被分離成分の分離および濃縮をおこなうことができる。
【００２３】
本発明の分離装置において、各室に分画された被分離成分を堰き止め部から回収する回収部が設けられてよく、外力付与手段は、回収部と堰き止め部との間にも外力を付与し、試料の分画時には、堰き止め部の方向に試料が移動するように外力を付与し、試料の回収時には回収部の方向に試料が移動するように外力を付与することができる。
【００２４】
このようにすれば、各室に分離された被分離成分を流路下流の回収先まで移動させることなく、それぞれの室に設けられた堰き止め部から各被分離成分を回収することができる。
【００２５】
本発明の分離装置において、流路の進行方向に沿う複数の室の長さが、当該流路の下流側に向かうにつれて長くすることができる。
【００２６】
このようにすれば、移動速度の速い成分ほど流路の進行方向の先に進行してそれぞれ固有の移動距離に応じていずれかの室に分離することができ、その室で濃縮することができる。
【００２７】
本発明の分離装置において、各外力印加パターンにおいて、流路の試料進行方向に沿って、流路の下流側に向かう室ほど小さい外力が印加されるように構成することができる。
【００２８】
このようにすれば、移動速度の速い成分は流路の進行方向の先に進行するが、進行方向の先に進むほど、各室から次の室に移動するための各成分の移動距離が短くなり、精度よく分離を行うことができるようになる。
【００２９】
本発明の分離装置において、各被分離成分は、外力の付与による移動距離に応じていずれかの室にそれぞれ分画することができる。
【００３０】
本発明の分離装置において、流路の下流側に設けられた回収部をさらに含むことができ、外力付与手段は、各印加パターンにおける、外力を付与する時間を徐々に長くして、回収部から被分離成分のフラクションが順次得られるように構成することができる。
【００３１】
本発明の分離装置において、外力付与手段は、各外力印加パターンにおける、外力を付与する時間よりも長い時間、流路の進行方向に外力を付与する回収用外力印加パターンを実行するように構成することができ、当該回収用外力印加パターンの実行により、流路の最も下流に位置する室から被分離成分が回収されるように構成することができる。ここで、回収用外力印加パターンにおける外力の印加時間は、流路の最も下流に位置する室の長さをその上流側に位置する室の長さで除した数値を外力を付与する時間に乗じた時間である。
【００３２】
このようにすれば、流路の最も下流に位置する室内に滞在していた成分の中でも、移動速度の速い成分とそれよりも移動速度の遅い成分とを分離することができるので、各成分を濃縮した状態で、精度よく分離して回収することができる。
【００３３】
本発明によれば、以上のいずれかの分離装置を用いて試料中の成分を分離する方法であって、流路に試料を導入する工程と、試料が一の室において流路の下流側に移動するようにいずれかの外力印加パターンを実行する第一の工程と、試料が一の室において流路の上流側に移動するようにいずれかの外力印加パターンを実行する第二の工程と、を順次繰り返し行うことを特徴とする分離方法が提供される。
【００３４】
本発明の分離方法において、第一の工程における外力印加パターンにおいて、外力を付与する時間は毎回一定とすることができる。
【００３５】
本発明の分離方法において、第一工程における外力印加パターンおよび第二の工程における外力印加パターンにおいて、外力を付与する時間を毎回一定とすることができる。
【００３６】
本発明の分離方法において、第二の工程における外力印加パターンにおいて、外力を付与する時間は、第一工程における外力印加パターンにおいて外力を付与する時間と実質的に同じ時間またはそれ以上の時間とすることができる。
【００３７】
本発明の分離方法において、第一の工程と第二の工程と、を繰り返し実行した後、再び試料を導入する工程を行うことができ、同様の処理を繰り返すことができる。
【００３８】
本発明の分離方法において、第一の工程における外力印加パターンおよび第二の工程における外力印加パターンにおいて、外力を付与する時間を毎回一定として第一の工程と第二の工程と、を繰り返し実行した後、少なくとも第一の工程における外力印加パターンにおいて、外力を付与する時間を長くして同様の処理を繰り返すことができる。
【００３９】
本発明の分離方法において、第一の工程の外力印加パターンにおいて付与される外力の付与時間よりも長い時間、試料が流路の下流側に移動する方向に外力を付与する回収用外力印加パターンを実行する工程をさらに含むことができる。
【００４０】
本発明によれば、主流路および該主流路に分岐して形成された副流路を有し、被分離成分を含む試料の移動する流路と、被分離成分に外力を付与し流路中を移動せしめる外力付与手段と、を備え、外力付与手段は、流路に対する外力の付与方向が異なる複数の外力印加パターンを順次実行するように構成されており、複数の外力印加パターンの実行により、被分離成分がいずれかの副流路に分画されるように構成されたことを特徴とする分離装置が提供される。
【００４１】
このようにすることにより、被分離成分がそれぞれ固有の速度で流路中を移動し、外力の付与方向が異なる外力印加パターンを実行することにより、いずれかの副流路に分離される。これにより、被分離成分を分離するとともに濃縮することができる。
【００４２】
本発明の分離装置において、主流路は試料導入口を有することができ、副流路は、外力付与手段が試料導入口の方向に外力を付与したときに被分離成分が導入されるように構成することができ、外力付与手段が試料導入口から遠ざかる方向に外力を付与したときに被分離成分が主流路の方向に移動するように構成することができる。
【００４３】
このようにすれば、主流路を移動した成分が試料導入口の方向に逆流した際に副流路に分離されるので、各成分に固有の移動距離に応じて各成分を副流路に導入することができる。
【００４４】
本発明の分離装置において、主流路は試料導入口を有することができ、副流路の長さは、その副流路が主流路から分岐する点から試料導入口に至る長さに略等しくすることができる。
【００４５】
このようにすれば、副流路に分離された成分を当該副流路の端部まで移動させた後、試料導入口に新たな試料を導入して、試料導入口からと副流路の端部からと同時に試料を移動させると、同じ移動速度で移動する成分を主流路の分岐点で合流させることができ、試料を濃縮して回収することができる。
【００４６】
本発明の分離装置において、主流路は試料導入口を有することができ、副流路の長さは、その副流路が主流路から分岐する点から試料導入口に至る長さよりも長くすることができる。
【００４７】
このようにすれば、一端副流路に分離された成分が副流路から流出することなく、副流路中に収容しておくことができるので、副流路において各成分を濃縮することができる。
【００４８】
本発明の分離装置において、副流路が主流路から分岐する点の上流側近傍に、逆流抑制弁を設けることができる。
【００４９】
このようにすれば、試料が試料導入口から遠ざかる方向に移動して分流路との分岐点を通過した後、逆方向に移動されるとき、試料導入方向への逆流を阻止して副流路に多くの成分を移動させることができるので、効率よく成分を分離および濃縮することができる。
【００５０】
なお、以上で説明した分離装置において、主流路の下流側には、さらに分子量に応じて各成分を分離する分離量分離領域を設けることもできる。これにより、各成分をより精度よく分離することができる。
【００５１】
本発明の分離装置において、各被分離成分は、外力の付与による移動距離に応じていずれかの室にそれぞれ分画することができる。
【００５２】
本発明によれば、以上のいずれかの分離装置を用いて試料中の成分を分離する方法であって、流路に試料を導入する工程と、主流路において、試料が流路の下流側に移動するようにいずれかの外力印加パターンを実行する第一の工程と、主流路において、試料が流路の上流側に移動するようにいずれかの外力印加パターンを実行する第二の工程と、を順次繰り返し行うことを特徴とする分離方法が提供される。
【００５３】
本発明の分離方法において、第一の工程における外力印加パターンにおいて、外力を付与する時間を毎回一定とすることができる。
【００５４】
本発明の分離方法において、第二の工程における外力印加パターンにおいて外力を付与する時間は、第一の工程における外力印加パターンにおいて外力を付与する時間と実質的に同じ時間またはそれ以上の時間とすることができる。
【００５５】
本発明の分離方法において、第一の工程と第二の工程と、を繰り返し実行した後、再び試料を導入する工程を行い、同様の処理を繰り返すことができる。
【００５６】
本発明によれば、被分離成分を含む試料の移動する流路と、流路に設けられた複数の室と、被分離成分に外力を付与し流路中を移動せしめる外力付与手段と、を含む分離装置を用いて、流路における試料導入位置から遠ざかる方向および近づく方向に順次外力を付与する処理を繰り返すことにより、被分離成分をいずれかの室に分画することを特徴とする方法方法が提供される。
【００５７】
本発明の分離方法において、各被分離成分を、外力の付与による移動距離に応じていずれかの室にそれぞれ分画することができる。
【００５８】
本発明によれば、上記のいずれかの分離方法を実行させる外力切り替え制御部を含むことを特徴とするシステムが提供される。
【００５９】
本発明によれば、生体試料を分子サイズまたは性状に応じて分離する分離手段と、分離手段により分離された試料に対し、酵素消化処理を含む前処理を行う前処理手段と、前処理された試料を乾燥させる乾燥手段と、乾燥後の試料を質量分析する質量分析手段と、を備え、分離手段は、以上で説明した分離装置のいずれかを含むことを特徴とする質量分析システムが提供される。ここで生体試料は、生体から抽出したものであってもよく、合成したものであってもよい。
【００６０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る分離装置は、細胞その他の成分、細胞を破壊して得られる成分のうち、固形物、（細胞膜の断片、ミトコンドリア、小胞体）と液状分画（細胞質）、液状分画の成分のうち、高分子量成分（ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、糖鎖）と低分子量成分（ステロイド、ブドウ糖、ペプチド等）など、様々な成分の分離・濃縮に適用することができる。
【００６１】
また、本発明は、これらの処理に限定されず、外力を付与することにより、移動距離が異なる成分を含むどのような試料をも分離対象とすることができる。外力としては、たとえば電界を印加することにより電気泳動または電気浸透流させる方法、あるいはポンプを用いて圧力を付与することにより移動させる方法等種々の方法を用いることができる。
【００６２】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１８は、一般的な分離装置を本実施の形態に適用した構成を示す図である。分離装置１００は、基板１０１上に形成された試料導入部１０４と、分離用流路１１２と、試料回収部１０６とを含む。本発明の分離装置は、図１８に示した構成に限られず、どのような構成とすることもできる。本実施の形態において、試料導入部１０４および試料回収部１０６には電極１２０ａおよび電極１２０ｂがそれぞれ設けられている。電極１２０ａおよび電極１２０ｂは基板１０１外部の電源１２２に接続される。分離装置１００は、電源制御部１２４をさらに含む。電源制御部１２４は、電極１２０ａおよび電極１２０ｂに印加する電圧の方向、電位、時間等の電圧印加パターンを制御する。
【００６３】
ここで、基板１０１としては、シリコン基板、石英等のガラス基板あるいはプラスチック材料により構成されたものを用いることができる。分離用流路１１２は、このような基板１０１に溝を形成することにより設けることもできるが、たとえば疎水性の基板表面に親水性処理を施したり、親水性の基板表面の流路部分の壁部に疎水性処理を施すこと等によっても形成することができる。さらに、基板１０１としてプラスチック材料を用いる場合、エッチングやエンボス成形等の金型を用いたプレス成形、射出成形、光硬化による形成等、基板１０１の材料の種類に適した公知の方法で分離用流路１１２を形成することができる。
【００６４】
分離用流路１１２の幅は、分離目的に応じて適宜設定される。たとえば、
（ｉ）細胞とその他の成分の分離、濃縮
（ｉｉ）細胞を破壊して得られる成分のうち、固形物（細胞膜の断片、ミトコンドリア、小胞体）と液状分画（細胞質）の分離、濃縮
（ｉｉｉ）液状分画の成分のうち、高分子量成分（ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、糖鎖）と低分子量成分（ステロイド、ブドウ糖等）の分離、濃縮
といった処理において、
（ｉ）の場合、１μｍ〜１０μｍ、
（ｉｉ）の場合、１００ｎｍ〜１μｍ、
（ｉｉｉ）の場合、１ｎｍ〜１００ｎｍ、
とする。
【００６５】
（第一の実施の形態）
図１は、本発明の第一の実施の形態における分離装置の一部を示す図である。分離装置１００は、複数の部屋２００、２０２、２０４、および２０６に分離された分離用流路１１２を有する。試料は部屋２００に導入され、部屋２０２、部屋２０４、部屋２０６の順で図中右方向に流れた後回収される。部屋２００、２０２、２０４、および２０６は、それぞれ長さｄ１、ｄ２、ｄ３、およびｄ４を有する。ここで、各部屋２００〜２０６は、回収先に近づくほど長く形成される。つまり、長さｄ１＜長さｄ２＜長さｄ３＜長さｄ４となる。部屋２００の入り口、および各部屋２００〜２０６の間にはそれぞれ関門部２０８、２１０、２１２、２１４が設けられ、これにより試料は、回収先方向（図中右方向）には移動するが、試料導入部（図中左方向）への移動は阻止される。関門部２０８〜２１４の詳細な構成については後述するが、関門部２０８〜２１４は、導電性を有する材料により構成することができる。なお、ここでは図示していないが、分離用流路１１２の試料導入側および回収側には電極が設けられており、図１８に示した電源制御部１２４により電圧の印加パターンが制御される。
【００６６】
このように形成された分離用流路１１２に複数の成分を含む試料を導入したときの動作を図２を参照して説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、３つの成分ｆ、ｍ、およびｓを含む試料を部屋２００に導入し、試料が図中右方向に流れるように電圧を印加する。このようにすると、各成分ｆ、ｍ、およびｓは、それぞれ固有の速度で図中右方向に移動する。ここで、成分ｆが最も速く流れ、成分ｍがその次に速く流れ、成分ｓが最も遅く流れるものとする。
【００６７】
一定時間電圧を印加すると、図２（ｂ）に示すように、移動速度の速い成分ｆおよび移動速度の中程度の成分ｍは部屋２０２に移動するが、移動速度の遅い成分ｓは部屋２００中に滞在し、部屋２００中を移動する。この後、電圧の印加方向を逆転させ、試料が左方向に流れるように電圧を印加する。
【００６８】
これにより、成分ｆおよび成分ｍは部屋２０２中を関門部２１０の方向に移動し、成分ｓは部屋２００中を関門部２０８の方向に移動する。各部屋の間には関門部２０８および関門部２１０が設けられているので、図２（ｃ）に示すように、成分ｆおよび成分ｍは関門部２１０により堰き止められ、成分ｓは関門部２０８により堰き止められる。
【００６９】
この状態で再び電圧の印加方向を逆転させ試料が図中右方向に流れるように電圧を印加する。一定時間電圧を印加すると、図２（ｄ）に示すように、移動速度の速い成分ｆは部屋２０４中に移動するが、移動速度が中程度の成分ｍは部屋２０２中に滞在し、部屋２０２中を移動する。また、移動速度の遅い成分ｓは部屋２００中に滞在し、部屋２００中を移動する。この後、再び電圧の印加方向を逆転させ、試料が左方向に流れるように電圧を印加する。
【００７０】
このようにすると、図２（ｅ）に示すように、各成分ｆ、ｍ、およびｓは再びそれぞれ滞在している部屋２０４、部屋２０２、および部屋２００の図中左側にある関門部２１２、２１０、および２０８により堰き止められる。
【００７１】
再び電圧の印加方向を逆転させ、試料が右方向に流れるように電圧を印加し、電圧の印加方向を交互に交換する処理を繰り返す。このとき、試料を回収先方向に流すための電圧は毎回同じ一定時間印加することが好ましい。また、試料を試料導入部方向に流すための電圧を印加する時間は毎回一定にする必要はないが、この処理により、各部屋に含まれる試料がその部屋の左側にある関門部に到達するのに充分な時間とすることが好ましい。
【００７２】
このようにすると、一定時間電圧を印加した際の移動距離がｄ１より小さい成分はいつまでも部屋２００内に滞在し、次の部屋２０２に移動することができない。同様に、一定時間電圧を印加した際の移動距離がｄ２より小さい成分は部屋２０２中に、一定時間電圧を印加した際の移動距離がｄ３より小さい成分は部屋２０４に、一定時間電圧を印加した際の移動距離がｄ４より小さい成分は部屋２０６に滞在し続ける。また、各部屋２００〜２０６は、右へ進むほど長さが長く形成されているので、たとえば一定時間電圧を印加した際の移動距離がｄ１以上でｄ２より小さい成分は部屋２０２に滞在し続ける。
【００７３】
したがって、図２（ｅ）に示したように、部屋２００に導入した試料中の成分ｆ、ｍ、およびｓが分離された後、再び部屋２００に試料を導入して同様の処理を繰り返すと、最初に導入した試料中の各成分は固有の移動距離に応じて各部屋に滞在し続けるので、次に導入した試料中の同成分と集結することができ、各成分を濃縮して分離することができる。
【００７４】
このように、分離用流路１１２に、試料の回収先に近づくにつれて長さが徐々に長くなるようにした複数の部屋２００〜２０６を設け、試料の回収先方向への移動と試料導入部方向への移動とを交互に繰り返すことにより、試料中の成分は、それぞれ固有の移動距離に応じて、いずれかの部屋２００〜２０６に分離され、徐々に分画することができる。
【００７５】
また、試料が回収先方向に流れるように電圧を印加する際、電圧の印加時間を長くしていくと、各成分の右方向への移動距離が増える。電圧の印加時間を少しだけ長くすると、たとえば部屋２０６に滞在し続けていた成分のうち、最も移動速度の速い成分のみが部屋２０６から流出してくる。これにより、部屋２０６内に分画されていた成分のうちでも最も移動速度の速い成分のみを回収することができる。次に、印加時間を少しだけ長くして上記の電圧印加サイクルを繰り返すと、各部屋にはその印加時間において各部屋の図中左側にある部屋の長さに相当する距離以上移動できる成分が分画される。ここで、また電圧の印加時間を少しだけ長くすると、たとえば部屋２０６に滞在し続けていた成分のうち、移動速度の速い成分のみが部屋２０６から流出してくる。このような処理を繰り返すことにより、各成分を濃縮した状態で、精度よく分離して回収することができる。
【００７６】
次に、関門部２０８〜２１４の構成を説明する。関門部２０８〜２１４は、同様の構成を有するので、ここでは関門部２１０の構成のみ示す。図１９に示すように、本実施の形態において、関門部２１０は、複数のピラー１２５により構成される。ピラー１２５とは、円柱ないし楕円柱の形状を有する微小な柱状体のことである。ここで、複数のピラー１２５は、試料中の目的成分が通過できない程度の間隔で配置される。また、試料を運ぶバッファー等の流体はピラー１２５間を通過するため、関門部２１０を導電性とすることができ、分離用流路１１２を通過する試料が関門部２１０等からの電気的な影響を受けることなく、分離用流路１１２中を移動することができる。
【００７７】
以上の説明では、分離用流路１１２の各部屋の間に関門部を設ける構成としたが、分離用流路１１２は、関門部を設けない構成、または関門部の開口部分を広く設けた構成とすることもできる。この場合、各部屋の入り口部分は、分離用流路１１２の他の領域よりも幅狭に形成され、少なくとも試料の一部が試料導入部方向へ移動するのを阻止できる構成となっていればよい。
【００７８】
図３は、このような分離用流路１１２の一部を示す図である。ここでは部屋２００および部屋２０２を示す。この場合、各部屋２００および２０２の入り口には、各部屋を区切る壁部が形成される。これにより、各部屋２００および部屋２０２の入り口部分は、分離用流路１１２の他の領域よりも幅狭となっている。なお、壁部は、試料が壁部を通過する割合が、試料を回収先方向（図中右方向）に流したときよりも試料導入口方向（図中左方向）に流したときの方が高くなるように形成されるのが好ましい。
【００７９】
図３に示した分離用流路１１２に複数の成分ｆおよびｍを含む試料を部屋２００に導入した場合の動作を説明する。試料を部屋２００に導入した後、試料が右方向に移動するように電圧を印加すると、移動速度の速い成分ｆは部屋２０２の中程に移動し、移動速度の遅い成分ｍは部屋２００に滞在する。以下、説明のため、成分ｆについてのみ説明する。試料が左方向に移動するように電圧を印加すると、部屋２０２に滞在していた成分ｆのうち、一部は図中左側の部屋２００へ逆流するが、部屋２００と部屋２０２の間には壁部が設けられているため、壁部により成分の移動が阻害され、成分ｆの一部はそのまま部屋２０２の壁部近傍に滞在する。
【００８０】
次に再び電圧の印加方向を逆転して図中右方向に試料を移動させる。このとき、成分ｆのうち、部屋２００に逆流していた成分は逆流する前の位置（部屋２０２の中程）に戻る。また、成分ｆのうち、部屋２０２の壁部近傍に滞在していた成分は部屋２０２の先の方、または図中右方向の次の部屋に移動する。この後、再び電圧の印加方向を逆転して試料を左方向に移動させると、部屋２０２の中程に移動していた成分ｆのうちの一部が部屋２０２に逆流し、残りの一部は部屋２００と部屋２０２の間の壁部近傍に滞在する。このように、電圧の印加方向を変換するサイクルを重ねることにより、指数関数的に図中左側の元の部屋に逆流する割合が下がり、各部屋にはその長さに応じた成分が集結されることになる。
【００８１】
本実施の形態において、分離用流路１１２中で各成分を集結・濃縮して回収することができるので、分析に用いる試料を高濃度で取得することができ、分析の精度を高めることができる。
【００８２】
さらに、分離用流路は、図４に示したように各部屋の間に複数の関門部が設けられた構成とすることもできる。この場合、複数の関門部２０８〜２１４は、試料の流れ方向に垂直な方向に並置される。これにより、より多くの試料を迅速に精度よく分離することができる。
【００８３】
（第二の実施の形態）
図２７は、本発明の第二の実施の形態における分離装置１００の構成を示す上面図である。本実施の形態において、分離用流路１１２は、複数の分流路２１６、分流路２１８、および分流路２２０を有する。ここで、試料は分流路２１６に導入され、分流路２１８、分流路２２０を流れた後回収される。分流路２１６、分流路２１８、および分流路２２０は、回収先に近づくほど長く形成される。つまり、分流路２２０が最も長く、その次に分流路２１８が長く、分流路２１６が最も短い。分流路２１６および分流路２１８は、分岐点２７４で折れ曲がるように形成され、分流路２１８および分流路２２０は、分岐点２７６で折れ曲がるように形成されている。ここで、分流路２１６および分流路２１８は、実質的に平行に形成される。
【００８４】
また、分流路２１６と分流路２１８の間には逆流防止弁２３０が、分流路２１８と分流路２２０の間には逆流防止弁２３２が設けられている。逆流防止弁２３０は、分岐点２７４に達した成分が、再び分流路２１６の方向に逆流するのを阻止するように構成される。同様に、逆流防止弁２３２は、分岐点２７６に達した成分が、再び分流路２１８の方向に逆流するのを阻止するように構成される。これにより、分岐点２７４および分岐点２７６に成分が存在する際に、試料導入部２７８方向に逆流する成分の割合を低下することができるので、試料中の成分を精度よく効率よく分離することが可能となる。
【００８５】
逆流防止弁２３０および逆流防止弁２３２は、たとえば第一の実施の形態において説明したピラー１２５により構成することができる。また、逆流防止弁２３０および逆流防止弁２３２は、親水性の分離用流路１１２表面に、疎水性処理を施すことにより形成することもできる。疎水性処理は、シランカップリング剤やシラザン（ヘキサメチルシラザン等）等のシラン化合物を用いて、スピンコート法、スプレー法、ディップ法、または気相法等により分離用流路１１２表面に疎水性膜を形成する手法を用いることができる。シランカップリング剤としては、たとえばチオール基等の疎水基を有するものを用いることができる。
【００８６】
また、疎水性処理は、スタンプやインクジェットなどの印刷技術を用いて行うこともできる。スタンプによる方法では、ＰＤＭＳ（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）樹脂を用いる。ＰＤＭＳ樹脂はシリコーンオイルを重合して樹脂化するが、樹脂化した後も分子間隙にシリコーンオイルが充填された状態となっている。そのため、ＰＤＭＳ樹脂を分離用流路１１２の表面に接触させると、接触した部分が強い疎水性となり水をはじく。これを利用して、逆流防止弁２３０および逆流防止弁２３２部分に対応する位置に凹部を形成したＰＤＭＳ樹脂のブロックをスタンプとして接触させることにより、疎水性の逆流防止弁２３０および逆流防止弁２３２が形成される。また、インクジェットによる方法では、シリコーンオイルをインクジェットプリントのインクとして用いることにより、疎水性の逆流防止弁２３０および逆流防止弁２３２が形成される。このように疎水性処理が施された領域では、流体が通過できないため、試料の流れが阻害される。逆流防止弁２３０を図示したように、分流路２１６を、分流路２１８との境界において、分流路２１８に近づく程幅が狭くなるようにてーパー状に形成することにより、分流路２１６から分流路２１８への試料の移動は比較的容易に行われるが、逆方向の試料の移動を阻止することができる。
【００８７】
分離装置１００の基板１０１の図中下側と上側には、第一の電極２８１ａおよび第二の電極２８１ｂが設けられる。これらの電極２８１ａおよび２８１ｂへの電圧の印加方向を切り替えることにより、試料中の成分を分流路２１６、２１８、２２０の上方向または下方向に移動させることができる。なお、本実施の形態においても、第一の実施の形態において図１８を参照して説明したのと同様、第一の電極２８１ａおよび第二の電極２８１ｂは、電源および電源制御部に接続され、電源制御部により第一の電極２８１ａおよび第二の電極２８１ｂに印加する電圧のパターンが制御される。ここで、分離装置１００の基板には、側壁１０１ａが形成され、分流路２１６、分流路２１８、および分流路２２０が形成された領域以外の部分は、たとえば第一の実施の形態において説明したピラー１２５を形成しておくことができる。ピラー１２５は、試料中の被分離成分が通過できない程度の間隔に配置される。また、ピラー１２５を配置する構成に限られず、たとえばフィルター等で流路１１２を区画刷る構成とすることもでき、流路１１２から被分離成分が流出せず、かつ流路１１２内にバッファー等が流通して電流が流れる状態とできる構成となっていればどのような構成であってもよい。この状態で、基板１０１表面をバッファー等で満たしておくと、第一の電極２８１ａおよび第二の電極２８１ｂに電圧を印加することにより、各分流路２１６、分流路２１８、および分流路２２０において、試料を図中上方向および下方向に移動させることができる。
【００８８】
また、本実施の形態において、分離装置１００は、図５に示したような構成とすることもできる。この場合、各分流路２１６、２１８、２２０の両端には電極２８２、電極２８４、電極２８６、電極２８８が設けられる。各電極２８４〜２８８への電圧の印加方向を切り替えることにより、試料中の成分を分流路２１６、２１８、２２０の上方向または下方向に移動させることができる。なお、この場合も、各電極２８４〜２８８は電源および電源制御部に接続され、電源制御部により各電極２８４〜２８８に印加する電圧のパターンが制御される。また、電源制御部は、各流路２１６〜２２０のそれぞれに印加される電圧が等しくなるように制御する。たとえば、電界の強さは電極間の電位差と電極間の距離に依存するため、本実施の形態における分離装置１００のように、分流路２１６、２１８、２２０の長さが異なる場合、電源制御部は、各分流路２１６、２１８、２２０異なる電位差が生じるように電圧を印加する。本実施の形態において、各分流路２１６〜２２０の長さを異ならせる例を説明したが、図５に示したような構成としておけば、分流路２１６〜２２０の長さを一定にして、それぞれの分流路に印加する電圧の大きさが異なるように電圧を印加することによっても同様の効果が得られる。
【００８９】
電極２８２〜２８８は、たとえば以下のようにして形成することができる。
図２０は、電極２８２の製造工程を示す図である。このとき、他の電極２８４〜２８８も同様にして形成される。
まず、電極２８２の装着部分を含む金型１７３を準備する（図２０（ａ））。つづいて、金型１７３内に電極２８２を設置する（図２０（ｂ））。電極２８２の材料としては、たとえばＡｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ等を用いることができる。その後、金型１７３に被覆用金型１７９をセットして電極２８２を固定し、基板１０１となる樹脂１７７を金型１７３内に射出し、成型する（図２０（ｃ））。ここで、樹脂１７７としては、たとえばＰＭＭＡ樹脂を用いることができる。
【００９０】
このようにして、成形された樹脂１７７を金型１７３および被覆用金型１７９から外すと、流路１１２が形成された基板１０１が得られる（図２０（ｄ））。電極２８２表面の不純物をアッシングにより除去し、電極２８２を基板１０１裏面に露出させる。つづいて、基板１０１の裏面に金属膜を蒸着等することにより配線１８１を形成する（図２０（ｅ））。以上のようにして、流路１１２中に電極２８２を設けることができる。このようにして形成された電極２８２または配線１８１は、外部電源（不図示）に接続され、電圧を印加することができるようになっている。
【００９１】
次に、図５に示した構成の分離装置１００を例として、分離用流路１１２に試料を導入したときの動作を図６から図８を参照して説明する。図２７に示した構成の分離装置１００についても、同様の動作が行われる。
まず、図６（ａ）に示すように、３つの成分ｆ、ｍ、およびｓを含む試料を分流路２１６に導入し、試料が図中上方向（矢印の方向）に流れるように電圧を印加する。このようにすると、各成分ｆ、ｍ、およびｓは、それぞれ固有の速度で図中上方向に移動する。ここで、成分ｆが最も速く流れ、成分ｍがその次に速く流れ、成分ｓが最も遅く流れるものとする。
【００９２】
一定時間電圧を印加すると、図６（ｂ）に示すように、移動速度の速い成分ｆが、つづいて成分ｍが分岐点２７４に達する。ここでは、成分ｆが流路２１８よりも長い距離を移動する時間を一定時間とする。このとき、成分ｓは分流路２１６中を移動している。
【００９３】
この後、電圧の印加方向を逆転させ、試料が図中下方向に流れるように電圧を印加する。これにより、成分ｆおよび成分ｍは分流路２１８中を図中下方向に移動し、成分ｓは分流路２１６中を図中下方向に移動する。また一定時間電圧を印加すると、図６（ｃ）に示すように、成分ｆは分岐点２７６に達する。このとき、成分ｍは分流路２１８中を移動している。また、成分ｓは分流路２１６中を逆戻りして試料導入部２７８に移動する。
【００９４】
この状態で再び電圧の印加方向を逆転させ試料が上方向に流れるように電圧を印加する。一定時間電圧を印加すると、図６（ｄ）に示すように、移動速度の速い成分ｆは分流路２２０中を移動する。このとき、成分ｍは分流路２１８中を逆戻りして分岐点２７４に達する。成分ｓは分流路２１６中を移動する。この状態で再び電圧の印加方向を逆転させ試料が下方向に流れるように電圧を印加する。すると、図７（ａ）に示すように、成分ｆは分岐点２７６に移動し、成分ｍは分流路２１８中を下方向に移動する。このとき成分ｓは再び分流路２１６の試料導入部２７８に達する。
【００９５】
つづいて、図７（ｂ）に示すように、新たな試料を分流路２１６に導入した後、試料が上方向に流れるように、電圧を印加する。一定時間電圧を印加すると、図７（ｃ）に示すように成分が分離される。つづいて、再び電圧の印加方向を逆転させ試料が下方向に流れるように電圧を印加する。一定時間電圧を印加すると、図７（ｄ）に示したように、最初に導入した試料中の成分ｆおよび後から導入した試料中の成分ｆがともに分岐点２７６に移動し、成分ｍは分流路２１８中、成分ｓは分流路２１６の末端にそれぞれ集結される。
【００９６】
以下、同様の処理を繰り返す。このようにすると、一定時間電圧を印加した際の移動距離が分流路２１６の長さより短い成分はいつまでも分流路２１６内に滞在し、次の分流路２１８に移動することができない。同様に、一定時間電圧を印加した際の移動距離が分流路２１８の長さより短い成分はいつまでも分流路２１８内に滞在し、一定時間電圧を印加した際の移動距離が分流路２２０の長さより短い成分はいつまでも分流路２２０内に滞在し続ける。
【００９７】
このように、試料が図中上方向および下方向に交互に流れるように一定時間電圧を印加するサイクルの処理を繰り返すと、試料中に含まれる複数の成分が、それぞれの移動距離に応じて各分流路に分離されるようになる。したがって、試料導入部２７８から随時試料を追加してこのサイクルの処理を行えば、各成分は固有の移動距離に応じて各分流路に分離されるので、各成分を濃縮して分離することができる。これにより、図８に示すように、集結して濃縮された成分ｓが分流路２１６内、集結して濃縮された成分ｍが分流路２１８内、集結して濃縮された成分ｆが分流路２２０内に分離された状態とすることができる。
【００９８】
図２５は、本実施の形態において、電源制御部により各分流路２１６〜２２０に印加される電圧の印加パターンを示す図である。以上の実施の形態では、分離用流路１１２は分流路を三つ含むとして説明したが、分流路はこれ以上多数設けることができる。以下、分流路２１６、分流路２１８、分流路２２０および分流路２２０の隣にもう一つ別の分流路Ｘが設けられた場合を想定して説明する。図中「＋」は分離用流路１１２の進行方向（回収部に近づく方向）に試料が移動するように電圧が印加された場合、「−」はその逆の方向に試料が移動するように電圧が印加された場合を示す。
【００９９】
図示したように、電流制御部は、まず分流路２１６および分流路２１８に＋の電圧が印加され、分流路２１８および分流路Ｘに−の電圧が印加されるようなパターン１を実行する。つづいて、電源制御部は、分流路２１６および分流路２１８に−の電圧が印加され、分流路２１８および分流路Ｘに＋の電圧が印加されるようなパターン２を実行する。これ以降、電源制御部は同じ処理を繰り返す。
【０１００】
図９は、図５に示した分離装置１００の変形例を示す図である。図５に示した分離装置１００では、分離用流路１１２に逆流防止弁２３０と、逆流防止弁２３２とを設けた構成を説明したが、これらを省略した構成とすることもできる。
【０１０１】
この場合、たとえば分岐点２７４に成分が存在するときに、試料が下方向に流れるように電圧を印加すると、分岐点２７４に存在していた成分は分流路２１８に流れ込むが、このとき同時に分流路２１６にも流れ込んでしまう。しかし、試料導入部２７８から順次試料を追加して、電圧印加サイクルを繰り返すと、同じ移動速度で移動する成分は同じ分流路内に集結していくので、各成分を濃縮して分離することができる。
【０１０２】
ここで、各分流路２１６〜２２０は、分岐点２７４および分岐点２７６に達した成分が回収方向に近づく方向に高い割合で移動するように形成されるのが好ましい。これにより、電圧印加サイクルの回数を減らしても、精度よく成分の分離を行うことができる。
【０１０３】
本実施の形態における分離装置１００で分離した各成分は、電圧を印加する時間を徐々に長くすることにより、分離用流路１１２の端部２８４から順次取り出すこともできるが、分岐点２７４や分岐点２７６から取り出すようにすることもできる。図１０は、分岐点２７４および分岐点２７６に試料回収部を設けた例を示す図である。分離装置１００は、分岐点２７４に設けられた回収用流路２２３と、分岐点２７６に設けられた回収用流路２２５と、試料導入部２２２と、試料回収部２２４と、試料回収部２２６と、試料回収部２２８と、を含む。試料導入部２２２、分岐点２７４、分岐点２７６、試料回収部２２８、試料回収部２２４、試料回収部２２６には、それぞれ電極２９２ａ、電極２９２ｂ、電極２９２ｃ、電極２９２ｄ、電極２９２ｅ、および電極２９２ｆが設けられる。
【０１０４】
このように構成された分離装置１００を用いて試料中の成分を分離・回収する方法を説明する。ここでは、たとえばＤＮＡ等マイナスに帯電した物質を分離する場合を例として説明する。
【０１０５】
まず、試料導入部２２２に試料を導入し、電極２９２ａおよび電極２９２ｃに対して電極２９２ｂの電位が高くなるように、また電極２９２ｃに対して電極２９２ｄの電位が高くなるように電圧を印加する。これにより、試料が図中上方向に流れる。このとき、電極２９２ｅおよび電極２９２ｆは、それぞれ電極２９２ｂおよび電極２９２ｃより電位が低くなるようにされる。これにより、試料導入部２２２に導入された試料は分岐点２７４の方向に流れ、移動速度の速い成分は分岐点２７４に達する。このとき、電極２９２ｂの電位は電極２９２ｅの電位より高くなっているので、分岐点２７４に達した成分がマイナスに帯電している場合、回収用流路２２３に流れ込まないようにすることができる。
【０１０６】
次に、電極２９２ａおよび電極２９２ｃに対して電極２９２ｂの電位が低くなるように、また電極２９２ｃに対して電極２９２ｄの電位が低くなるように電圧を印加する。このとき、電極２９２ｅおよび電極２９２ｆは、それぞれ電極２９２ｂおよび電極２９２ｃより電位が低くなるようにされる。これにより、分流路２１８に滞在していた成分は分流路２１８に移動し、移動速度の速い成分は分岐点２７６に達する。このとき、電極２９２ｃの電位は電極２９２ｆの電位より高くなっているので、分岐点２７６に達した成分がマイナスに帯電している場合、回収用流路２２３に流れ込まないようにすることができる。
【０１０７】
このようにして電圧印加サイクルを繰り返すと、各成分はそれぞれ固有の移動距離に応じていずれかの分岐点２７４または２７６に集結される。ここで、各分岐点２７４または２７６から成分を回収する際には、電極２９２ｅおよび電極２９２ｆの電位がそれぞれ電極２９２ｂおよび電極２９２ｃよりも高くなるように電圧を印加する。これにより、分岐点２７４に滞在していた成分および分岐点２７６に滞在していた成分をそれぞれ試料回収部２２４および試料回収部２２６に回収することができる。
【０１０８】
（第三の実施の形態）
図２８は、本発明の第三の実施の形態における分離装置１００の構成を示す上面図である。本実施の形態において、分離用流路１１２は、主流路２３６と、分流路２３８と、分流路２４０と、分流路２４２と、試料導入部２３４と、試料回収部２４４と、を有する。ここで、分流路２３８は長さがＬ３、分流路２４０は長さがＬ２、分流路２４２は長さがＬ１となるように形成される。また、分流路２３８は、主流路２３６において、試料導入部２３４からの距離がＬ３の分岐点２４６から分枝し、分流路２４０は、主流路２３６において、試料導入部２３４からの距離がＬ２の分岐点２４８から分枝し、分流路２４２は、主流路２３６において、試料導入部２３４からの距離がＬ１の分岐点２５０から分枝する。さらに、分流路２３８、分流路２４０、および分流路２４２は、主流路２３６と所定の角度をなすように形成され、分流路２３８、分流路２４０、および分流路２４２は、互いに平行に形成される。
【０１０９】
ここで、分離装置１００の基板１０１の図中下側と上側には、それぞれ、第一の電極２９１ａおよび第二の電極２９１ｂが設けられる。これらの第一の電極２９１ａおよび２９１ｂへの電圧の印加方向を切り替えることにより、試料中の成分を主流路２３６、分流路２３８、分流路２４０、および分流路２４２の上方向または下方向に移動させることができる。なお、本実施の形態においても、第一の実施の形態において図１８を参照して説明したのと同様、第一の電極２９１ａおよび第二の電極２９１ｂは、電源および電源制御部に接続され、電源制御部により第一の電極２９１ａおよび第二の電極２９１ｂに印加する電圧のパターンが制御される。ここでも、基板１０１は、第二の実施の形態において説明したのと同様に側壁１０１ａが形成され、流路１１２以外の領域には被分離成分が通過できないように構成されたたとえばピラー１２５等が配置される。この状態で、基板１０１表面をバッファー等で満たしておくと、第一の電極２９１ａおよび第二の電極２９１ｂに電圧を印加することにより、流路１１２において試料を図中上方向および下方向に移動させることができる。
【０１１０】
また、本実施の形態において、分離装置１００は、図１１に示したような構成とすることもできる。この場合、分流路２３８〜分流路２４２の両端には、それぞれ電極２９０が設けられる。また、図示していないが、試料導入部２３４および試料回収部２４４にも電極が設けられている。なお、この場合も、各電極２９０および試料導入部２３４および試料回収部２４４に設けられた電極は電源および電源制御部に接続され、電源制御部により各電極に印加する電圧のパターンが制御される。また、電源制御部は、主流路２３６、分流路２３８、分流路２４０、および分流路２４２それぞれに印加される電圧が等しくなるように制御する。
【０１１１】
次に、図１１に示した構成の分離装置１００を例として、分離用流路１１２に試料を導入したときの動作を図１２および図１３を参照して説明する。図２８に示した構成の分離装置１００についても、同様の動作が行われる。
まず、図１２（ａ）に示すように、３つの成分ｆ、ｍ、およびｓを含む試料を試料導入部２３４に導入する。つづいて、試料が図中上方向（矢印の方向）に流れるように電圧を印加する。このようにすると、各成分ｆ、ｍ、およびｓは、それぞれ固有の速度で図中上方向に移動する。ここで、成分ｆが最も速く流れ、成分ｍがその次に速く流れ、成分ｓが最も遅く流れるものとする。
【０１１２】
一定時間電圧を印加すると、図１２（ｂ）に示すように、各成分ｆ、ｍ、およびｓがそれぞれ分離される。つづいて、電圧の印加方向を逆転させ、試料が図中下方向に流れるように電圧を印加する。これにより、各成分ｆ、ｍ、およびｓは、主流路２３６中を試料回収部２４４の方向から試料導入部２３４の方向に移動する。このとき、分岐点２５０（図１１）よりも試料回収部２４４側にある成分ｆは分岐点２５０を通過する際に、ある程度の割合で分流路２４２に移動する。また、このとき、分岐点２５０と分岐点２４８（図１１）との間にある成分ｍは、分岐点２４８を通過する際に、ある程度の割合で分流路２４０に移動する。同様に、分岐点２４８と分岐点２４６（図１１）との間にある成分ｓは、分岐点２４６を通過する際に、ある程度の割合で分流路２３８に移動する。試料が下方向に流れる電圧の印加を行うと、図１２（ｃ）に示すように、成分ｆ、成分ｍ、成分ｓは、それぞれ分流路２４２、分流路２４０、および分流路２３８の端部に移動し、これらの成分の一部は試料導入部２３４に戻る。このとき、毎回、図中下方向に試料が流れるように電圧を印加する時間を図中上方向に試料が流れるように電圧を印加する時間よりも長くする。
【０１１３】
つづいて、図１３（ａ）に示すように、試料導入部２３４にさらに試料を追加し、試料が図中上方向（矢印の方向）に流れるように電圧を印加する。この方向への電圧の印加を一定時間行った後、再び電圧の印加方向を逆転させて一定時間電圧を印加する。このような処理を繰り返すことにより、図１３（ｂ）に示すように、分流路２３８、分流路２４０、および分流路２４２の端部に移動する各成分の量が増加していく。
【０１１４】
その後、さらに試料が図中上方向に流れるように電圧を印加すると、図１３（ｃ）に示すように、分流路２３８、分流路２４０、および分流路２４２の端部に位置していた成分も、試料導入部２３４に位置していた成分も、移動距離が同じ成分は分岐点２４６、分岐点２４８、分岐点２５０で合流して集結される。このままこの方向の電圧を印加すると、集結された各成分を順次試料回収部２４４から取り出すことができる。このように、本実施の形態において、主流路から分岐して設けられた各分流路の長さを、試料導入部から該当する分岐点までの長さと同じにしておくことで、試料導入部から追加した試料中の成分と、その前に各分流路に分離していた成分とをあわせて回収することができる。このように、本実施の形態における分離装置１００によれば、試料中の成分を濃縮して分離することができる。
【０１１５】
また、図示していないが、各成分は、分流路２３８、分流路２４０、および分流路２４２の端部から回収する構成とすることもできる。
【０１１６】
（第四の実施の形態）
図１４は、本発明の第四の実施の形態における分離装置１００の構成を示す上面図である。本実施の形態においても、第三の実施の形態において図１１を参照して説明したのと同様、分離用流路１１２は、主流路２３６と、分流路２３８と、分流路２４０と、分流路２４２と、試料導入部２３４と、試料回収部２４４と、を有する。本実施の形態において、分流路２３８は、主流路２３６において、試料導入部２３４からの距離がＬ３の分岐点２４６から分枝し、分流路２４０は、主流路２３６において、試料導入部２３４からの距離がＬ２の分岐点２４８から分枝し、分流路２４２は、主流路２３６において、試料導入部２３４からの距離がＬ１の分岐点２５０から分枝する。分流路２３８は長さがＬ６、分流路２４０は長さがＬ５、分流路２４２は長さがＬ４となるように形成される。本実施の形態において、分流路２３８は、試料導入部２３４から分岐点２４６までの距離より長く、分流路２４０は試料導入部２３４から分岐点２４８までの距離より長く、分流路２４２は、試料導入部２３４から分岐点２５０までの距離より長く形成される。つまり、Ｌ６＞Ｌ３、Ｌ５＞Ｌ２、Ｌ４＞Ｌ１となる。
【０１１７】
このように形成された分離用流路１１２の試料導入部２３４から第三の実施の形態において説明したのと同様に複数の成分を含む試料を導入し、電圧印加サイクルを繰り返す。このとき、毎回、図中下方向に試料が流れるように電圧を印加する時間を図中上方向に試料が流れるように電圧を印加する時間よりも長くする。そのようにすると、分流路２３８、分流路２４０、および分流路２４２に移動された試料は分流路２３８、分流路２４０、および分流路２４２の端部に達し、上方向に試料が流れるように電圧を印加した場合にも分岐点２４６、分岐点２４８、分岐点２５０まで到達しない。そのため、一度分流路２３８、分流路２４０、および分流路２４２に移動された成分が試料導入部２３４に逆流するのを防ぐことができる。
【０１１８】
本実施の形態においても、成分を分流路２３８、分流路２４０、および分流路２４２に移動させた後に、試料が上方向に移動するように電圧を印加すると、集結された各成分を順次試料回収部２４４から取り出すことができる。このように、本実施の形態における分離装置１００によれば、試料中の成分を濃縮して分離することができる。また、図示していないが、各成分は、分流路２３８、分流路２４０、および分流路２４２の端部から回収する構成とすることもできる。
【０１１９】
なお、本実施の形態においても、第三の実施の形態において図２８に示したように、基板１０１の図中上側と下側に電極２９１ａおよび２９１ｂを設けた構成とすることももちろん可能である。
【０１２０】
（第五の実施の形態）
図２９は、本発明の第五の実施の形態における分離装置１００の構成を示す上面図である。本実施の形態における分離装置１００は、分離用流路１１２と、試料導入部２５２と、試料回収部２７２とを有する。分離用流路１１２は、複数の分流路２５４、２５８、２６２、２６６、および２７０を有する。また、分離用流路１１２は、分流路２５４と分流路２５８を結ぶ接続流路２５６と、分流路２５８と分流路２６２とを結ぶ接続流路２６０と、分流路２６２と分流路２６６とを結ぶ接続流路２６４と、分流路２６６と分流路２７０とを結ぶ接続流路２６８とを含む。分流路２５４、２５８、２６２、２６６、および２７０は、試料回収部２７２に近づくにつれて長くなるように形成される。つまり、分流路２５４の長さ＜分流路２５８の長さ＜分流路２６２の長さ＜分流路２６６の長さ＜分流路２７０の長さとなる。
【０１２１】
ここで、分離装置１００の基板１０１の図中下側と上側、図中左側と右側には、それぞれ、第一の電極２９０ａ、第二の電極２９０ｂ、第三の電極２９０ｃ、および第四の電極２９０ｄが設けられる。これらの第一の電極２９０ａおよび第二の電極２９０ｂへの電圧の印加方向を切り替えることにより、試料中の成分を流路１１２の図中上方向または下方向に移動させることができる。また、第三の電極２９０ｃおよび第四の電極２９０ｄへ電圧を印加することにより、試料中の成分を流路１１２の図中右方向に移動させることができる。なお、本実施の形態においても、第一の実施の形態において図１８を参照して説明したのと同様、各電極２９０ａ〜２９０ｄは、電源および電源制御部に接続され、電源制御部により各電極２９０ａ〜２９０ｄに印加する電圧のパターンが制御される。ここでも、基板１０１は、第二の実施の形態において説明したのと同様に側壁１０１ａが形成され、流路１１２以外の領域には被分離成分が通過できないように構成されたたとえばピラー１２５等が配置される。この状態で、基板１０１表面をバッファー等で満たしておくと、第一の電極２９０ａおよび第二の電極２９０ｂ間、ならびに第三の電極２９０ｃおよび第四の電極２９０ｄ間に電圧を印加することにより、流路１１２において試料を図中上方向、下方向および右方向に移動させることができる。
【０１２２】
また、本実施の形態において、分離装置１００は、図１５に示したような構成とすることもできる。この場合、分流路２５４、接続流路２５６、分流路２５８、接続流路２６０、分流路２６２、接続流路２６４、分流路２６６、接続流路２６８、分流路２７０がそれぞれ連結された屈曲部分には、それぞれ電極２９０が設けられる。また、図示していないが、試料導入部２５２および試料回収部２７２にも電極が設けられている。この場合も、各電極２９０および試料導入部２５２および試料回収部２７２に設けられた電極は電源および電源制御部に接続され、電源制御部により各電極への印加する電圧のパターンが制御される。また、電源制御部は、これらの分流路２５４、２５８、２６２、２６６、および２７０それぞれに印加される電圧が等しくなるように制御する。
【０１２３】
次に、図１５に示した構成の分離装置１００を例として、分離用流路１１２に試料を導入したときの動作を図１６を参照して説明する。図２９に示した構成の分離装置１００についても、同様の動作が行われる。
まず、図１６（ａ）に示すように、３つの成分ｆ、ｍ、およびｓを含む試料を試料導入部２５２に導入し、試料が図中下方向（矢印の方向）に流れるように電圧を印加する。このようにすると、各成分ｆ、ｍ、およびｓは、それぞれ固有の速度で図中下方向に移動する。ここで、成分ｆが最も速く流れ、成分ｍがその次に速く流れ、成分ｓが最も遅く流れるものとする。
【０１２４】
一定時間電圧を印加すると、図１６（ｂ）に示すように、移動速度の速い成分ｆおよびｍが分流路２５４の接続流路２５６との境界に移動する。このとき、成分ｓは分流路２５４中を移動する。
【０１２５】
この後、電圧の印加方向を変換し、試料が図中右方向に流れるように電圧を印加する。これにより、成分ｆおよび成分ｍは接続流路２５６中を図中右方向に移動し、接続流路２５６と分流路２５８との境界に達する。一方、このとき成分ｓは移動しない。
【０１２６】
つづいて、電圧の印加方向を再び変換し、試料が図中上方向に流れるように電圧を印加する。これにより、図１６（ｃ）に示すように、成分ｆおよび成分ｍは分流路２５８中を接続流路２６０の方向に移動する。一方、成分ｓは、分流路２５４中を試料導入部２５２の方向に移動する。
【０１２７】
成分ｆが分流路２５８と接続流路２６０との境界に達した時点で再び電圧の印加方向を変換し、試料が図中右方向に流れるように電圧を印加する。これにより、図１６（ｄ）に示すように、成分ｆは接続流路２６０と分流路２６２との境界に移動する。このとき成分ｍおよび成分ｓは移動しない。
【０１２８】
つづいて、電圧の印加方向を再び変換し、試料が図中下方向に流れるように電圧を印加する。これにより、成分ｆは分流路２６２中を、成分ｍは分流路２５８中を、成分ｓは分流路２５４中を下方向に移動する。このとき、試料導入部２５２から次の試料を導入すると、各成分はそれぞれ固有の速度で分流路２５４を図中下方向に移動する。その結果、各成分は図１７（ａ）に示すように分離される。これ以降同様の電圧印加サイクルを繰り返すと、図１７（ｂ）に示すように、各成分はそれぞれ一定時間で移動する距離に応じていずれかの分流路に集結される。
【０１２９】
図２６は、本実施の形態において、電源制御部により分流路２５４、接続流路２５６、分流路２５８、および接続流路２６０に印加される電圧の印加パターンを示す図である。図中「＋」は分離用流路１１２の進行方向（試料回収部２７２に近づく方向）に試料が移動するように電圧が印加された場合、「−」はその逆の方向に試料が移動するように電圧が印加された場合を示す。また、試料の移動がない方向に電圧が印加された場合を「０」とする。
【０１３０】
図示したように、電流制御部は、まず分流路２５４に＋の電圧が印加され、分流路２５８に−の電圧が印加され、接続流路２５６および接続流路２６０が「０」となるようなパターン１を実行する。つづいて、電源制御部は、接続流路２５６および接続流路２６０に＋の電圧が印加され、分流路２５４および分流路２５８が「０」となるようなパターン２を実行する。その後、電流制御部は、分流路２５８に＋の電圧が印加され、分流路２５４に−の電圧が印加され、接続流路２５６および接続流路２６０が「０」となるようなパターン３を実行する。これ以降、電源制御部は同じ処理を繰り返す。
【０１３１】
本実施の形態において、各分流路の端部に達した成分は全て次の分流路へ移動され、成分の逆流が起こらないので、電圧印加サイクルの回数を少なくしても、各成分を効率よく分離・濃縮することができる。
【０１３２】
さらに、分離装置１００は、図２１に示すような構成とすることもできる。分離用流路１１２には試料導入部２９８および試料回収部２９６を有する。ここでも、分離用流路１１２の屈曲部分にはそれぞれ電極２９４が設けられ、図中下方向に試料が移動するように電圧が印加され、つづいて図中右方向、図中上方向、図中左方向・・に試料が順次移動するように電圧が印加される。このような形状としても、屈曲部分で区画された各分流路は、それぞれ異なる長さを有するので、試料中の成分は固有の移動速度で分離用流路１１２中を移動し、それぞれの移動距離に応じていずれかの分流路内に濃縮されて分画される。
【０１３３】
以上の実施の形態において説明した分離装置１００は、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ測定を行う前の分離に用いることができる。以下、タンパク質のＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ用試料調製および測定を行う例を説明する。
【０１３４】
ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ測定を行うためには、測定対象のタンパク質を、１０００Ｄａ程度まで低分子化する必要がある。
【０１３５】
まず、測定対象のタンパク質が分子内ジスルフィド結合を有する場合、ＤＴＴ（ジチオスレイトール）等の還元試薬を含むアセトニトリル等の溶媒中で還元反応を行う。こうすることにより、次の分解反応が効率よく進行する。なお、還元後、チオール基をアルキル化等により保護し、再び酸化するのを抑制することが好ましい。
【０１３６】
次に、トリプシン等のタンパク質加水分解酵素を用いて還元処理されたタンパク質分子の低分子化処理を行う。低分子化は燐酸バッファー等の緩衝液中で行われるため、反応後、トリプシンの除去や脱塩等の処理を行う。その後、タンパク質分子をＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ用の基質と混合し、乾燥処理を行う。
【０１３７】
ここで、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ用の基質は、測定対象物質に応じて適宜選択されるが、たとえば、シナピン酸、α−ＣＨＣＡ（α−シアノ−４−ヒドロキシ桂皮酸）、２，５−ＤＨＢ（２，５−ジヒドロキシ安息香酸）、２，５−ＤＨＢおよびＤＨＢｓ（５−メトキシサリチル酸）の混合物、ＨＡＢＡ（２−（４−ヒドロキシフェニルアゾ）安息香酸）、３−ＨＰＡ（３−ヒドロキシピコリン酸）、ジスラノール、ＴＨＡＰ（２，４，６−トリヒドロキシアセトフェノン）、ＩＡＡ（トランス−３−インドールアクリル酸）、ピコリン酸、ニコチン酸等を用いることができる。
【０１３８】
本実施の形態における分離装置１００は、基板上に形成することができ、基板の下流に前処理装置および乾燥装置等を形成しておくことにより、基板をＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ装置にそのままセットするようにすることもできる。このようにすれば、目的とする特定成分の分離、前処理、乾燥、および構造解析を一枚の基板上で行うことが可能となる。
【０１３９】
乾燥後の試料をＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ装置にセットし、電圧を印加し、たとえば３３７ｎｍの窒素レーザー光を照射し、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ分析を行う。
【０１４０】
ここで、本実施形態で用いる質量分析装置について簡単に説明する。図２３は、質量分析装置の構成を示す概略図である。図２３において、試料台上に乾燥試料が設置される。そして、真空下で乾燥試料に波長３３７ｎｍの窒素ガスレーザーが照射される。すると、乾燥試料はマトリックスとともに蒸発する。試料台は電極となっており、電圧を印加することにより、気化した試料は真空中を飛行し、リフレクター検知器、リフレクター、およびリニアー検知器を含む検出部において検出される。
【０１４１】
図２４は本実施の形態の分離装置を含む質量分析システムのブロック図である。このシステムは、試料１００１について、夾雑物をある程度除去する精製１００２、不要成分１００４を除去する分離１００３、分離した試料の前処理１００５、前処理後の試料の乾燥１００６、の各ステップを実行する手段を備えている。この後、質量分析による同定１００７が行われる。これらのステップは、一枚のマイクロチップ１００８上で行うことができる。
【０１４２】
ここで、本実施の形態の反応装置は、分離１００３のステップに対応している。
【０１４３】
このように、本実施の形態の処理フローでは、試料を一枚のマイクロチップ１００８上で連続的に処理することにより、微量の成分についても損出が少ない方法で効率よく確実に同定を行うことが可能となる。
【０１４４】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【０１４５】
たとえば、上記の実施の形態において、各部屋、または各分流路の長さを異ならせる例を説明したが、各部屋または分流路の長さを一定として、各部屋または分流路に印加する外力の大きさを異ならせるようにしても、以上の実施の形態と同様の効果が得られる。この場合、流路の回収先に近づくにつれて、外力の大きさが小さくなるように設定するのが好ましい。
【０１４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、試料を、簡単な操作で効率よく分離する分離装置が実現される。本発明によれば、試料を精度よく分離するとともに濃縮して回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における分離装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示した分離装置で試料中の成分を分離する際の動作を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態における分離装置で試料中の成分を分離する際の動作を説明する図である。
【図４】図１に示した分離装置の他の例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態における分離装置の構成を示す上面図である。
【図６】図５に示した分離装置で試料中の成分を分離する際の動作を説明する図である。
【図７】図５に示した分離装置で試料中の成分を分離する際の動作を説明する図である。
【図８】図５に示した分離装置で試料中の成分を分離する際の動作を説明する図である。
【図９】図５に示した分離装置の変形例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態における分離装置の回収部分を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態における分離装置の構成を示す上面図である。
【図１２】図１１に示した分離装置で試料中の成分を分離する際の動作を説明する図である。
【図１３】図１１に示した分離装置で試料中の成分を分離する際の動作を説明する図である。
【図１４】本発明の実施の形態における分離装置の構成を示す上面図である。
【図１５】本発明の実施の形態における分離装置の構成を示す上面図である。
【図１６】図１６に示した分離装置で試料中の成分を分離する際の動作を説明する図である。
【図１７】図１６に示した分離装置で試料中の成分を分離する際の動作を説明する図である。
【図１８】本発明の実施の形態における分離装置を示す上面図である。
【図１９】関門部の構成を詳細に示す図である。
【図２０】電極の製造工程を示す図である。
【図２１】実施の形態における分離装置を示す上面図である。
【図２２】従来の分離装置の構成を示す上面図である。
【図２３】質量分析装置の構成を示す概略図である。
【図２４】本発明の実施の形態における分離装置を含む質量分析システムのブロック図である。
【図２５】流路に印加される電圧の印加パターンを示す図である。
【図２６】流路に印加される電圧の印加パターンを示す図である。
【図２７】本発明の実施の形態における分離装置の構成を示す上面図である。
【図２８】本発明の実施の形態における分離装置の構成を示す上面図である。
【図２９】本発明の実施の形態における分離装置の構成を示す上面図である。
【符号の説明】
１００ 分離装置
１０１ 基板
１０１ａ 側壁
１０４ 試料導入部
１０６ 試料回収部
１１２ 分離用流路
１２０ａ 電極
１２０ｂ 電極
１２２ 電源
１２４ 電源制御部
１２５ ピラー
１７３ 金型
１７７ 樹脂
１７９ 被覆用金型
１８１ 配線
２００ 部屋
２０２ 部屋
２０４ 部屋
２０６ 部屋
２０８ 関門部
２１０ 関門部
２１２ 関門部
２１４ 関門部
２１６ 分流路
２１８ 分流路
２２０ 分流路
２２２ 試料導入部
２２３ 回収用流路
２２４ 試料回収部
２２５ 回収用流路
２２６ 試料回収部
２２８ 試料回収部
２３０ 逆流防止弁
２３２ 逆流防止弁
２３４ 試料導入部
２３６ 主流路
２３８ 分流路
２４０ 分流路
２４２ 分流路
２４４ 試料回収部
２４６ 分岐点
２４８ 分岐点
２５０ 分岐点
２５２ 試料導入部
２５４ 分流路
２５６ 接続流路
２５８ 分流路
２６０ 接続流路
２６２ 分流路
２６４ 接続流路
２６６ 分流路
２６８ 接続流路
２７０ 分流路
２７２ 試料回収部
２７４ 分岐点
２７６ 分岐点
２７８ 試料導入部
２８０ 端部
２８１ａ 第一の電極
２８１ｂ 第二の電極
２８２ 電極
２８４ 電極
２８６ 電極
２８８ 電極
２９０ 電極
２９０ａ 第一の電極
２９０ｂ 第二の電極
２９０ｃ 第三の電極
２９０ｄ 第四の電極
２９１ａ 第一の電極
２９１ｂ 第二の電極
２９２ａ 電極
２９２ｂ 電極
２９２ｃ 電極
２９２ｄ 電極
２９２ｅ 電極
２９２ｆ 電極
２９４ 電極
２９６ 試料回収部
２９８ 試料導入部
１００１ 試料
１００２ 精製
１００３ 分離
１００４ 不要成分
１００５ 前処理
１００６ 乾燥
１００７ 質量分析による同定
１００８ マイクロチップ
Claims (35)
- 被分離成分を含む試料の移動する流路と、
前記流路中に設けられ、前記被分離成分の逆流を抑制する一または二以上の逆流抑制弁と、
前記逆流抑制弁により区画された複数の室と、
前記被分離成分に外力を付与し前記流路中を移動せしめる外力付与手段と、
を備え、
前記外力付与手段は、前記被分離成分に前記流路の進行方向に外力を付与する第一の外力印加パターンと、前記被分離成分に前記流路の進行方向と反対方向に外力を付与する第二の外力印加パターンとを順次繰り返し実行し、前記被分離成分をいずれかの前記室に分画される機能を備えたことを特徴とする分離装置。 - 請求項１に記載の分離装置において、
前記流路は、一直線上に延在して形成されたことを特徴とする分離装置。 - 請求項１または２に記載の分離装置において、
前記逆流抑制弁は、各前記逆流抑制弁を通過して前記流路の下流側に移動した前記被分離成分の少なくとも一部の逆流を阻止するように形成されたことを特徴とする分離装置。 - 請求項１乃至３いずれかに記載の分離装置において、
前記外力付与手段は、前記流路の両端に設けられた複数の電極を含み、前記電極間に印加する電圧の方向を切り替えることにより、前記第一の外力印加パターンおよび前記第二の外力印加パターンを実行する機能を備えていることを特徴とする分離装置。 - 被分離成分を含む試料の移動する流路と、
前記流路を移動する前記被分離成分を当該流路の試料進行方向において堰き止める堰き止め部と、
隣接する前記堰き止め部によって区画された複数の室と、
前記被分離成分に外力を付与し前記流路中を移動せしめる外力付与手段と、
を備え、
前記外力付与手段は、各室の流路の試料進行方向の外力成分がそれぞれ異なる複数の外力印加パターンを順次実行し、前記被分離成分をいずれかの前記室に分画する機能を備えたことを特徴とする分離装置。 - 請求項５に記載の分離装置において、
前記外力付与手段は、各前記室における前記被分離成分に印加される外力の大きさが略等しくなるように外力を付与する構成とされたことを特徴とする分離装置。 - 請求項５または６に記載の分離装置において、
前記外力印加パターンは、前記流路の試料進行方向に沿って、前記外力成分が正となる室と前記外力成分が負となる室とが交互に現れるように外力を付与するパターンであることを特徴とする分離装置。 - 請求項５乃至７にいずれかに記載の分離装置において、
前記流路は屈曲形状を有し、前記流路の屈曲箇所を前記堰き止め部とするように形成されたことを特徴とする分離装置。 - 請求項８に記載の分離装置において、
前記屈曲箇所は実質的に直角に形成されたことを特徴とする分離装置。 - 請求項５乃至９いずれかに記載の分離装置において、
前記各室に分画された前記被分離成分を前記堰き止め部から回収する回収部が設けられ、
前記外力付与手段は、前記回収部と前記堰き止め部との間にも外力を付与し、前記試料の分画時には、前記堰き止め部の方向に前記試料が移動するように外力を付与し、前記試料の回収時には前記回収部の方向に前記試料が移動するように外力を付与することを特徴とする分離装置。 - 請求項１乃至１０いずれかに記載の分離装置において、
前記流路の試料進行方向に沿う前記複数の室の長さが、当該流路の下流側に向かうにつれて長くなっていることを特徴とする分離装置。 - 請求項１乃至１１いずれかに記載の分離装置において、
各前記外力印加パターンにおいて、前記流路の試料進行方向に沿って、前記流路の下流側に向かう室ほど小さい外力が印加されるように構成されたことを特徴とする分離装置。 - 請求項１乃至１２いずれかに記載の分離装置において、
各前記被分離成分は、前記外力の付与による移動距離に応じていずれかの前記室にそれぞれ分画されることを特徴とする分離装置。 - 請求項１乃至１３いずれかに記載の分離装置において、
前記流路の下流側に設けられた回収部をさらに含み、
前記外力付与手段は、各前記印加パターンにおける、外力を付与する時間を徐々に長くして、前記回収部から前記被分離成分のフラクションが順次得られるように構成されたことを特徴とする分離装置。 - 請求項１乃至１４いずれかに記載の分離装置において、
前記外力付与手段は、各前記外力印加パターンにおける、外力を付与する時間よりも長い時間、前記流路の進行方向に外力を付与する回収用外力印加パターンを実行するように構成されており、
当該回収用外力印加パターンの実行により、前記流路の最も下流に位置する室から被分離成分が回収されるように構成されたことを特徴とする分離装置。 - 主流路および該主流路に分岐して形成された副流路を有し、被分離成分を含む試料の移動する流路と、
前記被分離成分に外力を付与し前記流路中を移動せしめる外力付与手段と、
を備え、
前記外力付与手段は、前記流路に対する外力の付与方向が異なる複数の外力印加パターンを順次実行するように構成されており、
複数の前記外力印加パターンの実行により、被分離成分がいずれかの前記副流路に分画されるように構成されたことを特徴とする分離装置。 - 請求項１６に記載の分離装置において、
前記主流路は試料導入口を有し、
前記副流路は、前記外力付与手段が前記試料導入口の方向に外力を付与したときに前記被分離成分が導入されるように構成され、前記外力付与手段が前記試料導入口から遠ざかる方向に外力を付与したときに前記被分離成分が前記主流路の方向に移動するように構成されたことを特徴とする分離装置。 - 請求項１６または１７に記載の分離装置において、
前記主流路は試料導入口を有し、
前記副流路の長さは、その副流路が前記主流路から分岐する点から前記試料導入口に至る長さに略等しくなることを特徴とする分離装置。 - 請求項１６乃至１８いずれかに記載の分離装置において、
前記主流路は試料導入口を有し、
前記副流路の長さは、その副流路が前記主流路から分岐する点から前記試料導入口に至る長さよりも長くなることを特徴とする分離装置。 - 請求項１６乃至１９いずれかに記載の分離装置において、前記副流路が前記主流路から分岐する点の上流側近傍に、逆流抑制弁が設けられたことを特徴とする分離装置。
- 被分離成分を含む試料の移動する流路と、前記流路に設けられた複数の室と、前記被分離成分に外力を付与し前記流路中を移動せしめる外力付与手段と、を含む分離装置を用いて、
前記流路における試料導入位置から遠ざかる方向および近づく方向に順次外力を付与する処理を繰り返すことにより、前記被分離成分をいずれかの前記室に分画することを特徴とする分離方法。 - 請求項２１に記載の分離方法において、
各前記被分離成分を、前記外力の付与による移動距離に応じていずれかの前記室にそれぞれ分画することを特徴とする分離方法。 - 請求項１乃至１５いずれかに記載の分離装置を用いて試料中の成分を分離する方法であって、
前記流路に前記試料を導入する工程と、
前記試料が一の前記室において前記流路の下流側に移動するようにいずれかの前記外力印加パターンを実行する第一の工程と、
前記試料が前記一の室において前記流路の上流側に移動するようにいずれかの前記外力印加パターンを実行する第二の工程と、
を順次繰り返し行うことを特徴とする分離方法。 - 請求項２３に記載の分離方法において、
前記第一の工程における前記外力印加パターンにおいて、外力を付与する時間は毎回一定であることを特徴とする分離方法。 - 請求項２３に記載の分離方法において、
前記第一工程における前記外力印加パターンおよび第二の工程における前記外力印加パターンにおいて、外力を付与する時間を毎回一定とすることを特徴とする分離方法。 - 請求項２３乃至２５いずれかに記載の分離方法において、前記第二の工程における前記外力印加パターンにおいて、外力を付与する時間は、前記第一工程における前記外力印加パターンにおいて外力を付与する時間と実質的に同じ時間またはそれ以上の時間であることを特徴とする分離方法。
- 請求項２３乃至２６いずれかに記載の分離方法において、前記第一の工程と前記第二の工程と、を繰り返し実行した後、再び前記試料を導入する工程を行い、同様の処理を繰り返すことを特徴とする分離方法。
- 請求項２３乃至２７いずれかに記載の分離方法において、前記第一の工程における前記外力印加パターンおよび第二の工程における前記外力印加パターンにおいて、前記外力を付与する時間を毎回一定として前記第一の工程と前記第二の工程と、を繰り返し実行した後、少なくとも前記第一の工程における前記外力印加パターンにおいて、外力を付与する時間を長くして同様の処理を繰り返すことを特徴とする分離方法。
- 請求項２３乃至２８いずれかに記載の分離方法において、前記第一の工程の前記外力印加パターンにおいて付与される外力の付与時間よりも長い時間、前記試料が前記流路の下流側に移動する方向に外力を付与する回収用外力印加パターンを実行する工程をさらに含むことを特徴とする分離方法。
- 請求項１６乃至２０いずれかに記載の分離装置を用いて試料中の成分を分離する方法であって、
前記流路に前記試料を導入する工程と、
前記主流路において、前記試料が前記流路の下流側に移動するようにいずれかの前記外力印加パターンを実行する第一の工程と、
前記主流路において、前記試料が前記流路の上流側に移動するようにいずれかの前記外力印加パターンを実行する第二の工程と、
を順次繰り返し行うことを特徴とする分離方法。 - 請求項３０に記載の分離方法において、
前記第一の工程における前記外力印加パターンにおいて、前記外力を付与する時間を毎回一定とすることを特徴とする分離方法。 - 請求項３０または３１に記載の分離方法において、
第二の工程における前記外力印加パターンにおいて前記外力を付与する時間は、前記第一の工程における前記外力印加パターンにおいて外力を付与する時間と実質的に同じ時間またはそれ以上の時間であることを特徴とする分離方法。 - 請求項３０乃至３２いずれかに記載の分離方法において、前記第一の工程と前記第二の工程と、を繰り返し実行した後、再び前記試料を導入する工程を行い、同様の処理を繰り返すことを特徴とする分離方法。
- 請求項２１乃至３３いずれかに記載の方法を実行させる外力切り替え制御部を含むことを特徴とするシステム。
- 生体試料を分子サイズまたは性状に応じて分離する分離手段と、
前記分離手段により分離された試料に対し、酵素消化処理を含む前処理を行う前処理手段と、
前処理された試料を乾燥させる乾燥手段と、
乾燥後の試料を質量分析する質量分析手段と、
を備え、
前記分離手段は、請求項１乃至２０いずれかに記載の分離装置を含むことを特徴とする質量分析システム。
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