JP2004251680A

JP2004251680A - Electrophoretic device equipped with two or more electrophoretic passages

Info

Publication number: JP2004251680A
Application number: JP2003040643A
Authority: JP
Inventors: Rintaro Yamamoto; 林太郎山本
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2023-02-19
Also published as: JP4019967B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To remove danger of electric leakage via a gel filling line, and to reduce a gel quantity used by reducing the dead volume of a line for gel filling. <P>SOLUTION: Both ends of a gel filling groove 46 provided on the bottom part of a reservoir block 30 are made to be ports 41, 43 opened to a buffer vessel 30a. Tip nozzles 34a, 36a of the lines 34, 36 for gel filling are inserted detachably into the ports 41, 43 and bonded. Electric connection between an electrophoretic passage 20 and electrodes arranged in the buffer vessels 30a, 32a is performed by direct contact of liquid through the ports on both ends of the gel filling grooves 46, 47 by removing the lines for gel filling from the ports on both ends of the gel filling grooves 46, 47. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマイクロチップ電気泳動装置やＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）デバイス電気泳動装置に関するものである。
このような電気泳動装置は、微量のタンパク質や核酸などの生体サンプルの分析に利用されている。
【０００２】
【従来の技術】
微量のタンパク質やＤＮＡ（デオキシリボ核酸）などを分析する電気泳動装置として、キャピラリー電気泳動装置に代わるものとして、分析の高速化と装置の小型化が期待できる形態として、マイクロチップ電気泳動装置やＭＥＭＳデバイス電気泳動装置と称される形態が提案されている（非特許文献１参照。）。
【０００３】
初期のマイクロチップ電気泳動装置は電気泳動流路を１本のみ備えたものであったが、その後処理能力を高めるために複数本の電気泳動流路を備えたものが提案されている（特許文献１参照。）。
【０００４】
図３（Ａ）に微細な電気泳動流路を複数備えた電気泳動装置の一例を示す。（Ｂ）はその中の１本の流路を概略的に示す平面図である。
２はガラスプレートであり、２枚のガラス基板が接合され、その接合面に微細な電気泳動流路が形成されている。ガラスプレート２の一端側にはゲルの充填と電気泳動時のバッファ液の収容を兼ねたアノードリザーバブロック４が配置され、電気泳動流路の一端と液を介して電気的に接続されるようになっている。ガラスプレート２の他端側にはゲルの充填と電気泳動時のバッファ液の収容を兼ねたカソードリザーバブロック６が配置され、電気泳動流路の他端が液を介してリザーバブロック６内のバッファ液と電気的に接続されるようになっている。
【０００５】
また、ガラスプレート２上の他端側には、サンプルを導入するためにサンプル・アンド・ウエイストブロック８が配置されており、ブロック８には電気泳動流路につながるサンプル供給用のサンプルリザーバとサンプル排出用のウエイストリザーバが各電気泳動流路について１つづつ配列されている。
【０００６】
図３（Ｂ）は１つの電気泳動流路２０を示しており、電気泳動流路２０にはサンプル導入流路２１が交差して設けられており、サンプル導入流路２１の一端はブロック８のサンプルリザーバ８ａにつながり、サンプル導入流路２１の他端はブロック８のウエイストリザーバ８ｂにつながっている。サンプルはサンプルリザーバ８ａから導入され、ウエイストリザーバ８ｂ方向へ電気泳動により流れる。サンプルリザーバ８ａとウエイストリザーバ８ｂは図３（Ａ）に示されたブロック８に配列されている。サンプルリザーバ８ａとウエイストリザーバ８ｂの間に電圧を印加するために、ブロック８に電極１０が設けられている。
【０００７】
リザーバブロック４の構造を図４（Ａ）と（Ｂ）に詳細に示す。（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ線位置での断面図である。リザーバブロック６も同じ構造をしているので図示を省略する。
【０００８】
各電気泳動流路２０の両端はガラスプレート２の表面に開口してその開口上にブロック４，６が配置されている。それらの開口はガラスプレート２の両端部で一列に配列されており、それらの配列上にはブロック４，６が配置され、ブロック４，６の底部に形成されたゲル充填溝１６，１７にそれぞれ連通している。ブロック４ではそのゲル充填溝１６の一端側にゲル充填ラインのゲル供給ライン１２が接続され、他端側にゲル排出ライン１４が接続されている。ブロック６においても同様にして、ゲル充填溝１７の一端側にゲル充填ラインのゲル供給ライン１３が接続され、他端側にゲル排出ライン１５が接続されている。
【０００９】
リザーバブロック４に設けられたバッファ液を収容するためのバッファ槽４ａとゲル充填溝１６の間はセラミックフィルタ１８を介して電気的に接続がなされるようになっている。リザーバブロック６でも同様であり、バッファ液を収容するためのバッファ槽６ａとゲル充填溝１７の間はセラミックフィルタを介して電気的に接続がなされるようになっている。
【００１０】
この電気泳動装置においてゲルを充填するときはゲル供給ライン１２と１３からゲルを注入し、ゲル充填溝１６，１７をゲルで満たした後、ゲル排出ライン１４，１５を閉じてゲル供給ライン１２，１３から加圧してゲルを供給する。これにより、ゲルは電気泳動流路２０とサンプル導入流路２１に導入される。
【００１１】
この電気泳動装置はゲル充填ライン１２〜１５は常時、電気泳動流路１２と接続されている。サンプル導入と電気泳動の際にはバッファ槽４ａ，６ａにバッファ液を入れ、バッファ液に電極を挿入して電極１０とともに高電圧を印加する。このときゲル充填用ライン１２〜１５は最上流から全てを電気的に浮かすことにより絶縁をする。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００２−３１０９９０号公報
【非特許文献１】
Ｄ．Ｊ．Ｈａｒｒｉｓｏｎｅｔａｌ．，Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．２８３，ｐｐ．３６１−３６６（１９９３）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図３（Ａ）の電気泳動装置ではゲル充填ライン１２〜１５が常時、電気泳動流路１２と導通しているので、ゲル充填ライン１２〜１５を電気的に浮かしたとしても、ゲル充填ライン１２〜１５を経由して電気的にリークする危険性は常に伴っている。
【００１４】
また、バッファ槽４ａ，６ａのバッファ液とゲル充填溝１６，１７との接続がセラミックフィルタ１８を経てなされているので、電気抵抗を下げるためにセラミックフィルタ１８の断面積は大きくとる必要がある。そのためゲル充填溝１６，１７の幅も広くならざるを得ず、ゲル充填溝１６，１７の体積の減少には限界がある。そのためゲル充填用のラインのデッドボリュームの低減には限界があり、１回の電気泳動動作でのゲル使用量を少なくすることができないという問題もある。
【００１５】
そこで、本発明はゲル充填ラインを経由した電気リークの危険性をなくすとともに、ゲル充填用のラインのデッドボリュームを低減してゲル使用量を少なくできるようにすることを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気泳動装置は、複数の電気泳動流路を内部に備えた基板と、それらの電気泳動流路の両端部の基板表面上に配置された一対のリザーバブロックとを備え、各リザーバブロックは、上方に開口してバッファ液を収容し、底部において電気泳動流路の端部と電気的に導通するバッファ槽を備え、リザーバブロックの少なくとも一方は、バッファ槽の下方に、電気泳動流路の端部とつながり、両端にバッファ槽内に開口したポートをもつゲル充填溝を備えており、ゲル充填溝の各ポートにはゲル充填用ラインが着脱可能に接続されて電気泳動流路へのゲル充填がなされるとともに、そのゲル充填用ラインがポートから取り除かれた状態でポート及びゲル充填溝を介してバッファ槽内のバッファ液と電気泳動流路のゲルとが接触して電気的に導通することを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）は微細な電気泳動流路を複数備えた電気泳動装置の一実施例を示す斜視図、（Ｂ）はその中の１本の流路を概略的に示す平面図である。図２（Ａ）はアノードリザーバブロック３０の断面図であり、（Ｂ）はそのＹ−Ｙ線位置での断面図、（Ｃ）はゲル充填ラインが接続された状態を示す断面図である。
【００１８】
図３（Ａ）と同様に、２枚のガラス基板が接合されて構成されているガラスプレート２の接合面に微細な電気泳動流路が形成されている。その電気泳動流路は、幅が９０μｍ、深さが４０μｍで、ガラスプレート２の長手方向に延び、互いに平行に３８４本が配列されている。
【００１９】
ガラスプレート２の一端側にはゲルの充填と電気泳動時のバッファ液の収容を兼ねたアノードリザーバブロック３０が配置され、電気泳動流路の一端がリザーバブロック３０に形成されたバッファ槽３０ａ内のバッファ液と液を介して電気的に接続されるようになっている。ガラスプレート２の他端側にはゲルの充填と電気泳動時のバッファ液の収容を兼ねたカソードリザーバブロック３２が配置され、電気泳動流路の他端がリザーバブロック３２に形成されたバッファ槽３２ａ内のバッファ液と液を介して電気的に接続されるようになっている。
【００２０】
また、ガラスプレート２上の他端側には、サンプルを導入するためにサンプル・アンド・ウエイストブロック８が配置されており、ブロック８には電気泳動流路につながるサンプル供給用のサンプルリザーバ８ａとサンプル排出用のウエイストリザーバ８ｂが各電気泳動流路２０について１つづつ配列されている。
【００２１】
図１（Ｂ）は１つの電気泳動流路２０を示しており、電気泳動流路２０にはサンプル導入流路２１が交差して設けられており、サンプル導入流路２１の一端はブロック８のサンプルリザーバ８ａにつながり、サンプル導入流路２１の他端はブロック８のウエイストリザーバ８ｂにつながっている。サンプルはサンプルリザーバ８ａから導入され、ウエイストリザーバ８ｂ方向へ電気泳動により流れる。サンプルリザーバ８ａとウエイストリザーバ８ｂは図１（Ａ）に示されたブロック８に配列されている。サンプルリザーバ８ａとウエイストリザーバ８ｂの間に電圧を印加するために、ブロック８に電極１０が設けられている。
【００２２】
リザーバブロック３０の構造を図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に詳細に示す。（Ｂ）は（Ａ）のＹ−Ｙ線位置での断面図である。（Ｃ）はゲル充填時にノズルがポートに挿入された状態を表わしている。リザーバブロック３２も同じ構造をしているので図示を省略する。
【００２３】
各電気泳動流路２０の両端はガラスプレート２の表面に開口してその開口上にブロック３２，３２が配置されている。それらの開口はガラスプレート２の両端部で一列に配列されており、それらの配列上にブロック３０，３２が配置され、ブロック３０，３２の底部に形成されたゲル充填溝４６，４７にそれぞれ連通している。
【００２４】
アノードリザーバブロック３０の底部に設けられたゲル充填溝４６の両端はバッファ槽３０ａに開口したポート４１，４３となっている。それらのポート４１，４３内にはそれぞれＯリング４２，４４が設けられている。
【００２５】
ゲル充填ラインを構成しているゲル供給ライン３４とゲル排出ライン３６はそれぞれ先端にノズル３４ａ，３６ａを備えている。これらのノズル３４ａ，３６ａはそれぞれポート４１，４３に着脱可能に挿入され、Ｏリング４２，４４ａによりゲルが加圧されて供給されても漏れないように封止される。ゲル充填時はノズル３４ａ，３６ａがポート４１，４３に挿入される。その状態が図２（Ｃ）である。
【００２６】
カソードリザーバブロック３２も同じ構造をしており、カソードリザーバブロック３２の底部に設けられたゲル充填溝４７の両端はバッファ槽３２ａに開口したポートとなっている。それらのポート内にもそれぞれＯリングが設けられている。ゲル充填ラインを構成しているゲル供給ライン３８とゲル排出ライン４０ももそれぞれ先端にノズルを備えている。これらのノズルもそれぞれゲル充填溝４７の両端のポートに着脱可能に挿入することができ、Ｏリングによりゲルが加圧されて供給されても漏れないように封止される。
【００２７】
電気泳動流路２０とバッファ槽３０ａ、３２ａに配置される電極との電気的接続は、ゲル供給ライン３４，３８とゲル排出ライン３６，４０のそれぞれの先端に取りつけられている全てのノズルをゲル充填溝４６，４７の両端のポートから取り除くことにより、ゲル充填溝４６，４７の両端のポートを通して液の直接接触により行なわれる。ゲル充填溝４６，４７の幅は従来の図４（Ｂ）に示されたゲル充填溝１６（１７）の幅よりも狭くされており、ゲル充填用のラインでのデッドボリュームが小さくなっている。このように、ゲル充填溝４６，４７の幅を狭くしても電気泳動流路２０と電極との電気的接続が液の直接接触により行なわれるため、十分な電気伝導性を確保することができるのである。
【００２８】
次に、この実施例のゲル充填から電気泳動までの動作を説明する。
リザーバブロック３０，３２のゲル充填溝４６，４７のゲル入口側のポートにゲル供給ライン３４、３８のノズルをそれぞれ差し込み、ノズルとＯリングとの接触により封止する。リザーバブロック３０，３２のゲル充填溝４６，４７のゲル出口側のポートにはゲル排出ライン３６，４０のノズルをそれぞれ差し込み、ノズルとＯリングとの接触により封止する。
【００２９】
ゲル供給ライン３４，３８からゲルを供給することにより、リザーバブロック３０，３２内のゲル充填溝４６，４７をゲルで置換する。
【００３０】
次に、ゲル排出ライン３６，４０を閉じ、ゲル供給ライン３４，３８からゲルを加圧しながら供給する。これによりゲル充填溝４６，４７から各電気泳動流路２０及びサンプル導入流路２１にゲルが充填される。全ての流路２０，２１にゲルが充填されたらゲル供給ライン３４，３８の加圧を停止する。
【００３１】
次に、バッファ槽３０ａ，３２ａに泳動バッファを注入し、ゲル充填用のライン３４、３６、３８、４０の各ノズルをポートから引き抜く。これによりバッファ槽３０ａ，３２ａのバッファ液と電気泳動流路２０がゲル充填溝４６，４７とそれらの両端のポートにおける液の直接接触により電気的に接続される。
【００３２】
電気泳動に際しては、各電気泳動流路２０のサンプルリザーバ８ａからサンプルを注入する。電極１０によりサンプルリザーバ８ａとウエイストリザーバ８ｂ間に所定の電圧を印加し、バッファ槽３０ａ，３２ａ間にも所定の電圧を印加してサンプルをサンプルリザーバ８ａからウエイストリザーバ８ｂ方向にサンプル導入流路２１中を泳動させる。サンプルがサンプル導入流路２１と電気泳動流路２０との交差部に到達したところで泳動電圧を切り替え、バッファ槽３２ａと３０ａ間の泳動電圧をゲル充填溝４７，４６を介して電気泳動流路２０の両端に印加し、電気泳動分離を開始する。
【００３３】
電気泳動流路２０の一端側、すなわちアノードリザーバブロック３０が設けられている側には、電気泳動分離されて泳動してきたサンプル成分を検出するために紫外線検出器などの検出器が配置されている（図示略）。
【００３４】
実施例ではゲル充填用のライン側にノズルを設け、ゲル充填溝側に開口したポートを設けることにより、それらの間で着脱可能に結合できるようにしているが、ゲル充填用のライン側にポートを設け、ゲル充填溝側にノズルを設けるようにしてもよい。
【００３５】
また、実施例ではアノードリザーバブロック３０とカソードリザーバブロック３２の両方がゲル充填溝を備え、ゲル充填用のラインが接続されて、両方のリザーバブロック３０，３２からゲルを充填できるようになっている。しかし、いずれか一方のリザーバブロック３０又は３２のみがゲル充填溝とゲル充填用ラインへの接続機構を備え、他方のリザーバブロックはバッファ槽を備えたのみの構成とすることもできる。その場合、サンプル・アンド・ウエイストブロックの開口を封止し、一方のリザーバブロックからゲルを供給することによりゲルを充填することができる。
【００３６】
本発明は図１に示した形状の電気泳動装置に限らず、複数の流路を備え、電気泳動用のゲルを充填するための機構を備えている電気泳動装置には同様に適用することができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の電気泳動装置では、電気泳動流路の両端部の基板表面上に配置されたリザーバブロックは上方に開口してバッファ液を収容するバッファ槽と、バッファ槽の下方に形成され、電気泳動流路の端部とつながり、両端にバッファ槽内に開口したポートをもつゲル充填溝とを備え、ゲル充填溝の各ポートにはゲル充填用ラインが着脱可能に接続されて電気泳動流路へのゲル充填がなされるとともに、そのゲル充填用ラインがポートから取り除かれた状態でポート及びゲル充填溝を介してバッファ槽内のバッファ液と電気泳動流路のゲルとが直接接触して電気的に導通するようにしたので、電気泳動中は電圧が印加される個所に不要なラインが接続されていないので、電気リークや感電等の危険が解消される。
また、電気泳動流路につながるゲル充填溝が泳動バッファと直接接液することにより導通されるので、従来のようにセラミックフィルタを用いる場合に比べて電気伝導効率がよく、接液面積を小さくすることができる。これによりゲル充填用のラインのデッドボリュームを低減することができ、ゲル使用量を抑えることが可能となる。
さらに、セラミックフィルタの装填が不要であるため、リザーブロックの構造を単純化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は一実施例を示す斜視図、（Ｂ）はその中の１本の流路を概略的に示す平面図である。
【図２】（Ａ）は同実施例におけるアノードリザーバブロックの断面図であり、（Ｂ）はそのＹ−Ｙ線位置での断面図、（Ｃ）はゲル充填ラインが接続された状態を示す断面図である。
【図３】（Ａ）は従来例を示す斜視図、（Ｂ）はその中の１本の流路を概略的に示す平面図である。
【図４】（Ａ）は同従来例におけるアノードリザーバブロックの断面図であり、（Ｂ）はそのＸ−Ｘ線位置での断面図である。
【符号の説明】
２ガラスプレート
８サンプル・アンド・ウエイストブロック
２０電気泳動流路
２１サンプル導入流路
３０，３２リザーバブロック
３０ａ，３２ａバッファ槽
３４，３８ゲル供給ライン
３４ａ，３６ａノズル
３６，４０ゲル排出ライン
４１，４３ポート
４２，４４Ｏリング
４６，４７ゲル充填溝[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a microchip electrophoresis apparatus and a MEMS (Micro Electro Mechanical System) device electrophoresis apparatus.
Such an electrophoresis apparatus is used for analyzing a biological sample such as a trace amount of protein or nucleic acid.
[0002]
[Prior art]
A microchip electrophoresis device or MEMS device that can be expected to increase the speed of analysis and reduce the size of the device as an alternative to a capillary electrophoresis device as an electrophoresis device for analyzing minute amounts of proteins and DNA (deoxyribonucleic acid). A form called an electrophoresis apparatus has been proposed (see Non-Patent Document 1).
[0003]
Although the early microchip electrophoresis apparatus had only one electrophoresis channel, an apparatus having a plurality of electrophoresis channels has been proposed to increase the processing capacity thereafter (Patent Document 1). 1).
[0004]
FIG. 3A illustrates an example of an electrophoresis apparatus including a plurality of fine electrophoresis channels. (B) is a plan view schematically showing one flow path therein.
Reference numeral 2 denotes a glass plate in which two glass substrates are bonded, and a fine electrophoresis channel is formed on the bonding surface. At one end of the glass plate 2 is disposed an anode reservoir block 4 which also serves as a buffer for gel filling and electrophoresis so as to be electrically connected to one end of the electrophoresis channel via the liquid. Has become. On the other end side of the glass plate 2, a cathode reservoir block 6 serving both for filling the gel and for accommodating a buffer solution during electrophoresis is disposed, and the other end of the electrophoresis flow path is connected to a buffer in the reservoir block 6 via the liquid. It is designed to be electrically connected to the liquid.
[0005]
At the other end of the glass plate 2, a sample and waste block 8 for introducing a sample is disposed. The block 8 has a sample reservoir for supplying a sample connected to an electrophoresis channel and a sample reservoir. An exhaust waste reservoir is arranged for each electrophoresis channel.
[0006]
FIG. 3B shows one electrophoresis flow channel 20, in which a sample introduction flow channel 21 is provided to cross, and one end of the sample introduction flow channel 21 is a block 8. The other end of the sample introduction flow path 21 is connected to the sample reservoir 8 a and the waste reservoir 8 b of the block 8. The sample is introduced from the sample reservoir 8a and flows by electrophoresis in the direction of the waste reservoir 8b. The sample reservoir 8a and the waste reservoir 8b are arranged in a block 8 shown in FIG. An electrode 10 is provided on the block 8 for applying a voltage between the sample reservoir 8a and the waste reservoir 8b.
[0007]
4A and 4B show the structure of the reservoir block 4 in detail. (B) is a cross-sectional view taken along line XX of (A). Since the reservoir block 6 has the same structure, the illustration is omitted.
[0008]
Both ends of each electrophoresis flow path 20 are opened on the surface of the glass plate 2 and blocks 4 and 6 are arranged on the opening. The openings are arranged in a row at both ends of the glass plate 2, and blocks 4 and 6 are arranged on those arrangements, and the gel filling grooves 16 and 17 formed at the bottom of the blocks 4 and 6 respectively. Communicating. In the block 4, the gel supply line 12 of the gel filling line is connected to one end of the gel filling groove 16 and the gel discharge line 14 is connected to the other end. Similarly in the block 6, the gel supply line 13 of the gel filling line is connected to one end of the gel filling groove 17, and the gel discharge line 15 is connected to the other end.
[0009]
A buffer tank 4 a for storing a buffer solution provided in the reservoir block 4 and the gel filling groove 16 are electrically connected via a ceramic filter 18. The same applies to the reservoir block 6, and the buffer tank 6a for storing the buffer solution and the gel filling groove 17 are electrically connected via a ceramic filter.
[0010]
When the gel is filled in this electrophoresis apparatus, the gel is injected from the gel supply lines 12 and 13, the gel filling grooves 16 and 17 are filled with the gel, and the gel discharge lines 14 and 15 are closed to close the gel supply lines 12 and 13. The gel is supplied under pressure from 13. Thereby, the gel is introduced into the electrophoresis channel 20 and the sample introduction channel 21.
[0011]
In this electrophoresis apparatus, the gel filling lines 12 to 15 are always connected to the electrophoresis channel 12. At the time of sample introduction and electrophoresis, a buffer solution is put into the buffer tanks 4a and 6a, an electrode is inserted into the buffer solution, and a high voltage is applied together with the electrode 10. At this time, the gel filling lines 12 to 15 are electrically insulated by electrically floating all from the uppermost stream.
[0012]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-310990 [Non-Patent Document 1]
D. J. Harrison et al. , Anal. Chem. 283 pp. 361-366 (1993)
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
In the electrophoresis apparatus shown in FIG. 3A, the gel filling lines 12 to 15 are always in communication with the electrophoresis channel 12, so that even if the gel filling lines 12 to 15 are electrically floated, the gel filling line 12 There is always the danger of electrical leakage via ~ 15.
[0014]
Further, since the connection between the buffer solution in the buffer tanks 4a and 6a and the gel filling grooves 16 and 17 is made via the ceramic filter 18, the cross-sectional area of the ceramic filter 18 needs to be large in order to reduce the electric resistance. For this reason, the widths of the gel filling grooves 16 and 17 must be increased, and there is a limit in reducing the volume of the gel filling grooves 16 and 17. For this reason, there is a limit in reducing the dead volume of the line for filling the gel, and there is a problem that the amount of gel used in one electrophoresis operation cannot be reduced.
[0015]
Accordingly, it is an object of the present invention to eliminate the risk of electric leakage via a gel filling line, and to reduce the dead volume of a gel filling line to reduce the amount of gel used.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The electrophoresis apparatus of the present invention includes a substrate having a plurality of electrophoresis channels therein, and a pair of reservoir blocks disposed on the substrate surface at both ends of the electrophoresis channels. Has a buffer tank that opens upward to contain a buffer solution and is electrically connected at the bottom to an end of the electrophoresis flow channel, and at least one of the reservoir blocks has an electrophoresis flow channel below the buffer bath. A gel filling groove having ports opened into the buffer tank at both ends is provided, and a gel filling line is detachably connected to each port of the gel filling groove to connect to the electrophoresis flow path. When the gel is filled and the gel filling line is removed from the port, the buffer solution in the buffer tank and the gel in the electrophoresis flow channel come into contact with each other through the port and the gel filling groove, and the gel is electrically connected. It is characterized in that the conducting.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1A is a perspective view showing an embodiment of an electrophoresis apparatus provided with a plurality of fine electrophoresis channels, and FIG. 1B is a plan view schematically showing one channel therein. FIG. 2A is a cross-sectional view of the anode reservoir block 30, FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line YY, and FIG. 2C is a cross-sectional view showing a state where a gel filling line is connected.
[0018]
As in FIG. 3A, a fine electrophoresis flow path is formed on a bonding surface of a glass plate 2 configured by bonding two glass substrates. The electrophoresis channel has a width of 90 μm and a depth of 40 μm, extends in the longitudinal direction of the glass plate 2, and 384 lines are arranged in parallel with each other.
[0019]
At one end of the glass plate 2, an anode reservoir block 30 that serves both for gel filling and for accommodating a buffer solution at the time of electrophoresis is disposed, and one end of an electrophoresis flow path is provided in a buffer tank 30 a formed in the reservoir block 30. It is electrically connected to the buffer solution via the solution. On the other end side of the glass plate 2, a cathode reservoir block 32, which also serves as a buffer for gel filling and electrophoresis, is disposed, and the other end of the electrophoresis channel is formed in a buffer tank 32 a formed in the reservoir block 32. It is designed to be electrically connected to the buffer solution inside via the liquid.
[0020]
At the other end of the glass plate 2, a sample and waste block 8 for introducing a sample is disposed. The block 8 includes a sample reservoir 8a for supplying a sample connected to an electrophoresis channel. A waste reservoir 8b for discharging a sample is arranged for each electrophoresis flow channel 20.
[0021]
FIG. 1B shows one electrophoresis flow channel 20, in which a sample introduction flow channel 21 is provided so as to intersect with the electrophoresis flow channel 20. The other end of the sample introduction flow path 21 is connected to the sample reservoir 8 a and the waste reservoir 8 b of the block 8. The sample is introduced from the sample reservoir 8a and flows by electrophoresis in the direction of the waste reservoir 8b. The sample reservoir 8a and the waste reservoir 8b are arranged in a block 8 shown in FIG. An electrode 10 is provided on the block 8 for applying a voltage between the sample reservoir 8a and the waste reservoir 8b.
[0022]
2A, 2B, and 2C show the structure of the reservoir block 30 in detail. (B) is a sectional view taken along the line YY in (A). (C) shows a state where the nozzle is inserted into the port at the time of filling the gel. Since the reservoir block 32 has the same structure, its illustration is omitted.
[0023]
Both ends of each electrophoresis flow path 20 are opened on the surface of the glass plate 2, and blocks 32, 32 are arranged on the openings. The openings are arranged in a line at both ends of the glass plate 2, and blocks 30, 32 are arranged on the arrangement, and communicate with gel filling grooves 46, 47 formed at the bottoms of the blocks 30, 32, respectively. are doing.
[0024]
Both ends of the gel filling groove 46 provided at the bottom of the anode reservoir block 30 are ports 41 and 43 opened to the buffer tank 30a. O-rings 42 and 44 are provided in the ports 41 and 43, respectively.
[0025]
The gel supply line 34 and the gel discharge line 36 constituting the gel filling line are provided with nozzles 34a, 36a at the respective ends. These nozzles 34a and 36a are removably inserted into the ports 41 and 43, respectively, and are sealed so as not to leak even if the gel is supplied under pressure by the O-rings 42 and 44a. At the time of gel filling, the nozzles 34a and 36a are inserted into the ports 41 and 43. This state is shown in FIG.
[0026]
The cathode reservoir block 32 has the same structure, and both ends of the gel filling groove 47 provided at the bottom of the cathode reservoir block 32 are ports opened to the buffer tank 32a. O-rings are also provided in these ports. Each of the gel supply line 38 and the gel discharge line 40 constituting the gel filling line also has a nozzle at the tip. These nozzles can also be removably inserted into ports at both ends of the gel filling groove 47, and are sealed so as not to leak even if the gel is supplied under pressure by an O-ring.
[0027]
The electrical connection between the electrophoresis flow path 20 and the electrodes disposed in the buffer tanks 30a and 32a is performed by connecting all the nozzles attached to the tips of the gel supply lines 34 and 38 and the gel discharge lines 36 and 40 to the gel. By removing from the ports at both ends of the filling grooves 46, 47, the liquid is directly contacted through the ports at both ends of the gel filling grooves 46, 47. The width of the gel filling grooves 46 and 47 is smaller than the width of the conventional gel filling groove 16 (17) shown in FIG. 4B, and the dead volume in the gel filling line is reduced. . As described above, even if the widths of the gel filling grooves 46 and 47 are reduced, the electrical connection between the electrophoresis flow channel 20 and the electrodes is performed by direct contact of the liquid, so that sufficient electrical conductivity can be secured. It is.
[0028]
Next, the operation from gel filling to electrophoresis in this embodiment will be described.
The nozzles of the gel supply lines 34 and 38 are inserted into the ports on the gel inlet side of the gel filling grooves 46 and 47 of the reservoir blocks 30 and 32, respectively, and the nozzles are sealed by contact with O-rings. The nozzles of the gel discharge lines 36 and 40 are inserted into the ports on the gel outlet side of the gel filling grooves 46 and 47 of the reservoir blocks 30 and 32, respectively, and sealed by contact between the nozzles and O-rings.
[0029]
By supplying the gel from the gel supply lines 34 and 38, the gel filling grooves 46 and 47 in the reservoir blocks 30 and 32 are replaced with the gel.
[0030]
Next, the gel discharge lines 36 and 40 are closed, and the gel is supplied from the gel supply lines 34 and 38 while applying pressure. As a result, the gel is filled from the gel filling grooves 46 and 47 into the respective electrophoresis channels 20 and the sample introduction channels 21. When all the channels 20 and 21 are filled with the gel, the pressurization of the gel supply lines 34 and 38 is stopped.
[0031]
Next, the electrophoresis buffer is injected into the buffer tanks 30a and 32a, and the nozzles of the gel filling lines 34, 36, 38 and 40 are pulled out from the ports. As a result, the buffer solutions in the buffer tanks 30a and 32a and the electrophoresis flow channel 20 are electrically connected by the direct contact of the gel filling grooves 46 and 47 with the liquid at the ports at both ends thereof.
[0032]
At the time of electrophoresis, a sample is injected from the sample reservoir 8a of each electrophoresis channel 20. A predetermined voltage is applied between the sample reservoir 8a and the waste reservoir 8b by the electrode 10, and a predetermined voltage is also applied between the buffer tanks 30a and 32a to transfer the sample from the sample reservoir 8a to the waste reservoir 8b in the sample introduction flow path 21. Run inside. When the sample reaches the intersection of the sample introduction channel 21 and the electrophoresis channel 20, the electrophoresis voltage is switched, and the electrophoresis voltage between the buffer vessels 32a and 30a is changed via the gel filling grooves 47 and 46. To start the electrophoretic separation.
[0033]
On one end side of the electrophoresis flow channel 20, that is, on the side where the anode reservoir block 30 is provided, a detector such as an ultraviolet ray detector is arranged to detect a sample component electrophoretically separated and electrophoresed. (Not shown).
[0034]
In the embodiment, a nozzle is provided on the gel filling line side, and a port opened on the gel filling groove side is provided so that they can be detachably connected therebetween, but a port is provided on the gel filling line side. And a nozzle may be provided on the gel filling groove side.
[0035]
In the embodiment, both the anode reservoir block 30 and the cathode reservoir block 32 are provided with a gel filling groove, and a gel filling line is connected so that the gel can be filled from both the reservoir blocks 30 and 32. . However, it is also possible to adopt a configuration in which only one of the reservoir blocks 30 or 32 has a connection mechanism for the gel filling groove and the gel filling line, and the other reservoir block has only a buffer tank. In that case, the gel can be filled by sealing the opening of the sample and waste block and supplying the gel from one of the reservoir blocks.
[0036]
The present invention is not limited to the electrophoretic device having the shape shown in FIG. 1, but may be similarly applied to an electrophoretic device having a plurality of flow paths and a mechanism for filling a gel for electrophoresis. it can.
[0037]
【The invention's effect】
In the electrophoresis apparatus of the present invention, the reservoir blocks disposed on the substrate surface at both ends of the electrophoresis flow path are opened upward to store a buffer solution containing a buffer solution, and are formed below the buffer bath to form an electrophoresis device. A gel filling groove connected to the end of the flow channel and having ports opened into the buffer tank at both ends is provided.A gel filling line is detachably connected to each port of the gel filling groove to connect to the electrophoresis flow path. When the gel filling is performed, the buffer solution in the buffer tank and the gel in the electrophoresis flow channel come into direct contact with each other through the port and the gel filling groove in a state where the gel filling line is removed from the port. Since no unnecessary line is connected to the portion to which a voltage is applied during electrophoresis, dangers such as electric leakage and electric shock are eliminated.
In addition, since the gel filling groove connected to the electrophoresis flow path is electrically connected to the electrophoresis buffer by being in direct contact with the electrophoresis buffer, the electric conduction efficiency is higher and the liquid contact area is smaller than in the case where a ceramic filter is used as in the related art. be able to. Thus, the dead volume of the gel filling line can be reduced, and the amount of gel used can be reduced.
Further, since the loading of the ceramic filter is unnecessary, the structure of the reservoir block can be simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a perspective view showing one embodiment, and FIG. 1B is a plan view schematically showing one flow path therein.
FIG. 2A is a cross-sectional view of the anode reservoir block in the embodiment, FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line YY, and FIG. 2C shows a state in which a gel filling line is connected. It is sectional drawing.
FIG. 3A is a perspective view showing a conventional example, and FIG. 3B is a plan view schematically showing one flow path therein.
FIG. 4A is a cross-sectional view of an anode reservoir block in the conventional example, and FIG. 4B is a cross-sectional view of the same at the position of line XX.
[Explanation of symbols]
2 Glass plate 8 Sample and waste block 20 Electrophoresis channel 21 Sample introduction channel 30, 32 Reservoir block 30a, 32a Buffer tank 34, 38 Gel supply line 34a, 36a Nozzle 36, 40 Gel discharge line 41, 43 Port 42,44 O-ring 46,47 Gel filling groove

Claims

A substrate having a plurality of electrophoresis channels therein,
With a pair of reservoir blocks arranged on the substrate surface at both ends of the electrophoresis flow path,
Each of the reservoir blocks is opened upward to contain a buffer solution, and includes a buffer tank that is electrically connected to an end of the electrophoresis channel at a bottom portion,
At least one of the reservoir blocks has a gel filling groove below the buffer tank, which is connected to an end of the electrophoresis flow path, and has ports opened at both ends in the buffer tank. A gel filling line is detachably connected to each of the ports to perform gel filling of the electrophoresis flow path, and the port and the gel filling groove are in a state where the gel filling line is removed from the port. An electrophoresis apparatus, wherein the buffer solution in the buffer tank and the gel in the electrophoresis flow path are brought into contact with each other via the via and electrically connected.

2. The electrophoresis apparatus according to claim 1, wherein one end of the port and the end of the gel filling line has a tapered nozzle, and the other has an opening widened toward the end so as to receive the nozzle.

3. The electrophoresis apparatus according to claim 2, wherein one of the nozzle and the opening is provided with a seal member for preventing liquid leakage in a connection state between the nozzle and the opening.

The substrate is provided with a sample introduction channel that intersects each electrophoresis channel, and both ends of each sample introduction channel are open on the substrate surface,
The electrophoresis apparatus according to claim 1, wherein a sample reservoir block having a reservoir connected to each opening of the sample introduction channel is provided on the surface of the substrate.