JP2006047150A - Cataphoretic device - Google Patents

Cataphoretic device Download PDF

Info

Publication number
JP2006047150A
JP2006047150A JP2004229804A JP2004229804A JP2006047150A JP 2006047150 A JP2006047150 A JP 2006047150A JP 2004229804 A JP2004229804 A JP 2004229804A JP 2004229804 A JP2004229804 A JP 2004229804A JP 2006047150 A JP2006047150 A JP 2006047150A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrophoresis
optical waveguide
microchip
quartz
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2004229804A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4483469B2 (en
Inventor
Seiichi Kashimura
誠一 樫村
Hiroaki Okano
宏明 岡野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Cable Ltd filed Critical Hitachi Cable Ltd
Priority to JP2004229804A priority Critical patent/JP4483469B2/en
Publication of JP2006047150A publication Critical patent/JP2006047150A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4483469B2 publication Critical patent/JP4483469B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cataphoretic device for separating a plurality of samples by simultaneous cataphoresis, measuring the absorbance or fluorescent intensity of each sample simultaneously, and saving space and reducing the number of components. <P>SOLUTION: A microchip 10 for cataphoresis comprises a first quartz glass substrate 1 and a second one 7 that are bonded each other. An optical waveguide 3 and a plurality of cataphoresis grooves 2, vertically crossing the optical waveguide 3, are formed on the first quartz glass substrate. When guiding light from a light source for excitation to the cataphoresis grooves 2 through the optical waveguide 3, fluorescence generated from the inside of the cataphoresis grooves 2 is detected by a photodiode 14 on a platform substrate 11. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、2枚の石英ガラス基板を貼り合わせ内側に分析流路を形成させた石英マイクロチップ及び光検出器をプラットフォーム基板上に備えた、タンパク質やDNAを分離分析するための電気泳動装置に関するものである。   The present invention relates to an electrophoresis apparatus for separating and analyzing proteins and DNAs, which includes a quartz microchip and an optical detector on a platform substrate, in which two quartz glass substrates are bonded and an analysis channel is formed inside. Is.

近年、電気泳動装置に関し、分析の高速化、装置の小型化が期待できるものとして、2枚の石英ガラス板を接合して形成された電気泳動用石英マイクロチップが提案、製品化されている(例えば、特許文献1参照。)。図8に従来の電気泳動用石英マイクロチップの例を示す。   In recent years, regarding electrophoresis devices, quartz microchips for electrophoresis formed by joining two quartz glass plates have been proposed and commercialized as those that can be expected to speed up analysis and downsize the device ( For example, see Patent Document 1.) FIG. 8 shows an example of a conventional quartz microchip for electrophoresis.

2枚の石英ガラス基板51、52を準備し、一方の石英ガラス基板51に電気泳動溝53を形成する。他方の石英ガラス基板52には、電気泳動溝53の両端に対応する位置に、泳動液の注入及び高電圧印加用電極の挿入をするための貫通穴からなる陽極側電極槽54、陰極側電極槽55をそれぞれ形成する。これらの石英ガラス基板51、52の双方を接合することで、電気泳動用石英マイクロチップ60(図9参照)が得られる。これを電気泳動装置に取り付けることで測定が行われるのである。   Two quartz glass substrates 51 and 52 are prepared, and an electrophoresis groove 53 is formed in one quartz glass substrate 51. On the other quartz glass substrate 52, an anode side electrode tank 54 including a through hole for injecting an electrophoretic liquid and inserting a high voltage application electrode at positions corresponding to both ends of the electrophoresis groove 53, a cathode side electrode Each tank 55 is formed. By joining both the quartz glass substrates 51 and 52, a quartz microchip 60 for electrophoresis (see FIG. 9) is obtained. Measurement is performed by attaching this to the electrophoresis apparatus.

図9に示す電気泳動装置は、図8において得られた電気泳動用石英マイクロチップ60、紫外線励起用光源61、光検出器62、陽極側電極63及び陰極側電極64から構成されている。   The electrophoresis apparatus shown in FIG. 9 includes the electrophoresis quartz microchip 60, the ultraviolet excitation light source 61, the photodetector 62, the anode side electrode 63, and the cathode side electrode 64 obtained in FIG.

測定方法には主として2つの方法がある。その内の1つは、以下のような方法である。まず、電気泳動溝53内に泳動液と試料分子を満たす。次に、電気泳動溝53の両端に陽極側電極槽54及び陰極側電極槽55を介してそれぞれ挿入した陽極側電極63及び陰極側電極64に高電圧を印加する。これにより、試料分子が電気泳動溝53内を電気泳動する。紫外線励起用光源61から、電気泳動溝53内を泳動する試料分子に対して紫外線を透過し、その紫外線吸光度を光検出器62で検出する。   There are mainly two measurement methods. One of them is the following method. First, the electrophoresis groove 53 is filled with the electrophoresis solution and sample molecules. Next, a high voltage is applied to the anode-side electrode 63 and the cathode-side electrode 64 inserted into both ends of the electrophoresis groove 53 via the anode-side electrode tank 54 and the cathode-side electrode tank 55, respectively. Thereby, the sample molecules are electrophoresed in the electrophoresis groove 53. The ultraviolet light is transmitted from the ultraviolet excitation light source 61 to the sample molecules migrating in the electrophoresis groove 53, and the ultraviolet absorbance is detected by the photodetector 62.

もう一つの測定方法は、以下の通りである。まず、電気泳動溝53内に泳動液と蛍光標識をした試料分子を満たす。次に、電気泳動溝53の両端に挿入された陽極側電極63及び陰極側電極64に高電圧を印加する。これにより、試料分子が電気泳動溝53内を電気泳動する。紫外線励起用光源61から、電気泳動溝53内を泳動する蛍光標識をした試料分子に対して励起光を照射し、その蛍光強度を光検出器62で検出する。   Another measurement method is as follows. First, the electrophoresis groove 53 is filled with the electrophoresis solution and sample molecules that are fluorescently labeled. Next, a high voltage is applied to the anode side electrode 63 and the cathode side electrode 64 inserted at both ends of the electrophoresis groove 53. Thereby, the sample molecules are electrophoresed in the electrophoresis groove 53. Excitation light is irradiated from the ultraviolet excitation light source 61 to the fluorescently labeled sample molecules that migrate in the electrophoresis groove 53, and the fluorescence intensity is detected by the photodetector 62.

いずれの方法を用いても、光検出器62において吸光度或いは蛍光強度を測定し、タンパク質やDNAの分析を行うのである。
特開2000−310613号公報
Regardless of which method is used, the absorbance or fluorescence intensity is measured by the photodetector 62 to analyze proteins and DNA.
JP 2000-310613 A

しかしながら、このようなマイクロチップを用いた電気泳動装置は、従来のキャピラリー電気泳動装置に比べて取り扱い性は大きく改善されたものではあるが、電気泳動溝が1つしか設けられていないため、複数の検体の分離分析を行うためには、検体を1つずつ順々に分離分析しなくてはならず、全体としての処理時間が長くなり、分析コストが大になる。   However, the electrophoretic apparatus using such a microchip is greatly improved in handleability as compared with the conventional capillary electrophoretic apparatus. However, since only one electrophoretic groove is provided, a plurality of electrophoretic apparatuses are provided. In order to perform the separation analysis of the specimens, it is necessary to separate and analyze the specimens one by one in sequence, which increases the processing time as a whole and increases the analysis cost.

一方、複数の検体を並列に処理するためには、複数の電気泳動装置を準備しなければならないため、装置コストが大になり、準備等の手数が煩わしい。   On the other hand, in order to process a plurality of specimens in parallel, it is necessary to prepare a plurality of electrophoresis apparatuses. This increases the cost of the apparatus and makes the preparation and the like troublesome.

したがって、電気泳動装置において分析コスト及び時間の双方の低減を図るためには、多くの検体を同時に分析すること、即ち、検出の並列処理が重要な課題であると供に、装置本体の小型化、低価格化を実現するための電気泳動用石英マイクロチップと紫外線励起用光源などの部品点数の削減が大きな課題となる。   Therefore, in order to reduce both analysis cost and time in an electrophoresis apparatus, it is important to analyze many samples simultaneously, that is, parallel processing of detection is an important issue, and downsizing the apparatus body Therefore, the reduction of the number of components such as the quartz microchip for electrophoresis and the light source for ultraviolet excitation for realizing the price reduction is a big issue.

本発明は、前記課題に基づいてなされたものであり、複数の試料を同時に電気泳動により分離し、それぞれの試料の吸光度測定或いは蛍光強度の測定を同時に行うことが可能であり、かつ複数の電気泳動装置を準備することに比べて省スペース化及び部品点数の削減が可能な電気泳動装置を提供することにある。   The present invention has been made on the basis of the above-mentioned problems. It is possible to simultaneously separate a plurality of samples by electrophoresis, perform absorbance measurement or fluorescence intensity measurement on each sample, and perform a plurality of electrical measurements. An object of the present invention is to provide an electrophoresis apparatus capable of saving space and reducing the number of parts compared to preparing an electrophoresis apparatus.

本発明は、上記した目的を達成するために、被分析試料を含む流体が流動可能な複数の分析流路と、当該複数の分析流路の全てと交差するように設けられた光導波路と、当該光導波路に光を供給する励起用光源と、当該光導波路を通して当該励起用光源からの当該光を当該複数の分析流路内に導いた際に当該複数の分析流路内において発せられた蛍光を検出する複数の光検出器と、からなる電気泳動装置を提供するものである。   In order to achieve the above-described object, the present invention provides a plurality of analysis channels through which a fluid containing a sample to be analyzed can flow, an optical waveguide provided so as to intersect all of the plurality of analysis channels, An excitation light source for supplying light to the optical waveguide, and fluorescence emitted in the plurality of analysis channels when the light from the excitation light source is guided into the plurality of analysis channels through the optical waveguide And an electrophoretic device comprising a plurality of photodetectors for detecting the above.

本発明によれば、光学測定において複数の電気泳動溝に対し交差する1つの光導波路を通して複数の試料を同時に励起させることにより、複数の検体の同時・並列処理(検査)が可能となるので、分析コスト及び時間の低減を図ることが可能となる。   According to the present invention, by simultaneously exciting a plurality of samples through one optical waveguide intersecting a plurality of electrophoresis grooves in optical measurement, simultaneous and parallel processing (inspection) of a plurality of specimens becomes possible. Analysis costs and time can be reduced.

また、1つの励起用光源、1つの装置により複数の検体の同時処理が可能となるので、装置の省スペース化及び装置コストの低減を図ることが可能となる。   Further, since one excitation light source and one apparatus can simultaneously process a plurality of specimens, it is possible to reduce the apparatus space and reduce the apparatus cost.

以下、本発明に係る電気泳動装置について説明する。   Hereinafter, the electrophoresis apparatus according to the present invention will be described.

[電気泳動装置の構成]
図1は、本発明に係る電気泳動装置の一実施形態の構成図である。この電気泳動用石英マイクロチップ10は、第1の石英ガラス基板1及び第2の石英ガラス基板7より構成される。第1の石英ガラス基板1の表面には幅50μm、深さ50μm、長さ5cmのサイズよりなる複数本の電気泳動溝2が形成されており、更に当該複数本の電気泳動溝2の全てと直交するように光導波路3が形成されている。また、この光導波路3の入力端面には、光ファイバ4が接続されている。また、第1の石英ガラス基板1の裏面には複数個の凹部が設けられている。
[Configuration of electrophoresis apparatus]
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of an electrophoresis apparatus according to the present invention. The quartz microchip 10 for electrophoresis is composed of a first quartz glass substrate 1 and a second quartz glass substrate 7. A plurality of electrophoresis grooves 2 having a size of 50 μm in width, 50 μm in depth, and 5 cm in length are formed on the surface of the first quartz glass substrate 1. The optical waveguide 3 is formed so as to be orthogonal. An optical fiber 4 is connected to the input end face of the optical waveguide 3. A plurality of recesses are provided on the back surface of the first quartz glass substrate 1.

この複数個の凹部の内の一部は、後述するフォトダイオード14が収まるための空間となる複数のフォトダイオード用凹部5を構成し、残る凹部は後述するプラットフォーム基板11に設けられた位置決め用凸部13と嵌合することで当該電気泳動用石英マイクロチップ10を位置決めするために用いられる複数の位置決め用凹部6を構成する。そのため、このフォトダイオード用凹部5は、第1の石英ガラス基板1に設けられた複数個の電気泳動溝2と光導波路3との交差部に対応して設けられている。そして位置決め用凹部6については、蛍光分析の障害とならない位置に設けられている。   A part of the plurality of recesses constitutes a plurality of photodiode recesses 5 serving as spaces for accommodating photodiodes 14 described later, and the remaining recesses are positioning protrusions provided on a platform substrate 11 described later. A plurality of positioning recesses 6 used for positioning the electrophoresis quartz microchip 10 are configured by fitting with the portion 13. Therefore, the photodiode recess 5 is provided corresponding to the intersection of the plurality of electrophoresis grooves 2 and the optical waveguide 3 provided in the first quartz glass substrate 1. The positioning recess 6 is provided at a position that does not hinder fluorescence analysis.

ここで、複数本の電気泳動溝2の間隔は、電気泳動溝2を通過する光の損失を抑えるため、60μm〜120μmが望ましい。これ以上の間隔では損失が増大して、多くの溝中の試料を励起できなくなる。また、光導波路3の入力端面には直接に励起用光源を結合することも可能であるが、電気泳動用石英マイクロチップ10の位置を装置内で微調整する必要が出るため、励起用光源から電気泳動用石英マイクロチップ10まで光を導くための光ファイバ4をあらかじめ電気泳動用石英マイクロチップ10に接続しておくことが好ましい。   Here, the interval between the plurality of electrophoresis grooves 2 is preferably 60 μm to 120 μm in order to suppress loss of light passing through the electrophoresis grooves 2. If the interval is longer than this, the loss increases and the sample in many grooves cannot be excited. Further, although it is possible to couple an excitation light source directly to the input end face of the optical waveguide 3, it is necessary to finely adjust the position of the electrophoresis quartz microchip 10 in the apparatus. It is preferable that an optical fiber 4 for guiding light to the electrophoresis quartz microchip 10 is connected to the electrophoresis quartz microchip 10 in advance.

なお、本実施形態においては、光導波路3の2つの端面のいずれか一方にのみ光ファイバ4を接続するように構成されているが、本発明はこれに限らず、2つの端面の双方に光ファイバを接続したものであってもよく、また、光ファイバを接続しないものであってのよい。   In the present embodiment, the optical fiber 4 is connected to only one of the two end faces of the optical waveguide 3, but the present invention is not limited to this, and the light is applied to both of the two end faces. A fiber may be connected, or an optical fiber may not be connected.

第2の石英ガラス基板7には、第1の石英ガラス基板1に設けられた複数本の電気泳動溝2のそれぞれの両端に対応する位置に、泳動液の注入及び高電圧印加用電極の挿入をするための貫通穴よりなる陽極側電極槽8、陰極側電極槽9が形成されている。第1の石英ガラス基板1と第2の石英ガラス基板7とを接合することで、電気泳動用石英マイクロチップ10とする。   In the second quartz glass substrate 7, injection of electrophoresis solution and insertion of high voltage application electrodes are performed at positions corresponding to both ends of the plurality of electrophoresis grooves 2 provided in the first quartz glass substrate 1. An anode side electrode tank 8 and a cathode side electrode tank 9 made of through holes are formed. The first quartz glass substrate 1 and the second quartz glass substrate 7 are bonded to form a quartz microchip 10 for electrophoresis.

上記のように得られた電気泳動用石英マイクロチップ10は、プラットフォーム基板11に搭載されることとなる。このプラットフォーム基板11には、上面に電気泳動用石英マイクロチップ10を搭載するためのチップ搭載用凹部12が設けられている。このチップ搭載用凹部12の上面には、搭載される電気泳動用石英マイクロチップ10に設けられた位置決め用凹部6に対応する位置に、当該位置決め用凹部6と嵌合することにより電気泳動用石英マイクロチップ10を固定するための複数個の位置決め用凸部13が設けられている。チップ搭載用凹部12の上面には更に、電気泳動用石英マイクロチップ10の複数個の電気泳動溝2と光導波路3との交差部に対応する位置に複数のフォトダイオード14が搭載されている。このとき、電気泳動用石英マイクロチップ10に設けられた電気泳動溝2の本数と、プラットフォーム基板11に搭載されたフォトダイオード14の個数は、同数となる。   The electrophoresis quartz microchip 10 obtained as described above is mounted on the platform substrate 11. The platform substrate 11 is provided with a chip mounting recess 12 on the upper surface for mounting the electrophoresis quartz microchip 10. The upper surface of the chip mounting recess 12 is fitted with the positioning recess 6 in a position corresponding to the positioning recess 6 provided on the electrophoresis quartz microchip 10 to be mounted. A plurality of positioning convex portions 13 for fixing the microchip 10 are provided. A plurality of photodiodes 14 are further mounted on the upper surface of the chip mounting recess 12 at positions corresponding to the intersections of the plurality of electrophoresis grooves 2 and the optical waveguide 3 of the electrophoresis microchip 10. At this time, the number of electrophoresis grooves 2 provided in the electrophoresis quartz microchip 10 is the same as the number of photodiodes 14 mounted on the platform substrate 11.

これら複数のフォトダイオード14が実装されたプラットフォーム基板11上に、プラットフォーム側凸部13を合わせマークとして光導波路3及び電気泳動溝2が形成された電気泳動用石英マイクロチップ10をハイブリッド実装し、陽極側電極槽8及び陰極側電極槽9にそれぞれ電極を挿入することにより、本実施形態に係る電気泳動装置が構成されるのである。   On the platform substrate 11 on which the plurality of photodiodes 14 are mounted, the electrophoresis quartz microchip 10 in which the optical waveguide 3 and the electrophoresis groove 2 are formed with the platform-side convex portion 13 as an alignment mark is hybrid-mounted, and the anode The electrophoresis apparatus according to this embodiment is configured by inserting electrodes into the side electrode tank 8 and the cathode side electrode tank 9, respectively.

そして、複数の電気泳動溝2のそれぞれに別個の試料を投入し、電気泳動を行い、光導波路3を通じて共通の励起光の照射により生じた蛍光を、それぞれの電気泳動溝2に対応するフォトダイオード14が検知することで、同時に複数の電気泳動測定が可能となり、省スペース、省コストながら、従来と同様な電気泳動による蛋白質やDNAの分析を行うことが可能となるのである。   Then, a separate sample is put in each of the plurality of electrophoresis grooves 2, the electrophoresis is performed, and the fluorescence generated by the irradiation of the common excitation light through the optical waveguide 3 is converted into a photodiode corresponding to each electrophoresis groove 2. By detecting 14, a plurality of electrophoretic measurements can be performed at the same time, and protein and DNA can be analyzed by electrophoresis similar to the conventional one while saving space and cost.

また、図2は、本実施形態における電気泳動装置の構成図の側断面図を示したものである。なお、図2においては電気泳動溝2、陽極側電極槽8及びフォトダイオード14は各々3つが設けられたものとして描かれている。   FIG. 2 is a side sectional view of the configuration diagram of the electrophoresis apparatus in the present embodiment. In FIG. 2, the electrophoresis groove 2, the anode-side electrode tank 8, and the photodiode 14 are illustrated as having three each.

[電気泳動用石英マイクロチップの作成]
次に、図3から図6において、本実施形態に係る電気泳動用石英マイクロチップ10を作成するための工程図を示す。なお、図3から図6においては電気泳動用石英マイクロチップには3本の電気泳動溝を設けるものとして説明する。
[Preparation of quartz microchip for electrophoresis]
Next, FIGS. 3 to 6 show process diagrams for producing the electrophoresis quartz microchip 10 according to the present embodiment. 3 to 6, the description will be made assuming that the electrophoresis quartz microchip is provided with three electrophoresis grooves.

また、図3から図6においては、各工程について2つの断面図を用いて説明している。図3、図4、及び図6においては、2つの断面図のうちの1つは光導波路の長軸に沿った垂直断面図(各工程における左側の断面図)であり、右側断面図のB−B’切断面における断面図に相当する。もう1つは電気泳動溝に沿った垂直断面図(各工程における右側の断面図)であり、左側断面図のA−A’切断面における断面図に相当する。   3 to 6, each process is described using two cross-sectional views. 3, 4, and 6, one of the two cross-sectional views is a vertical cross-sectional view (the left-side cross-sectional view in each step) along the long axis of the optical waveguide, and B in the right-side cross-sectional view. This corresponds to a cross-sectional view taken along the plane B- '. The other is a vertical cross-sectional view (a cross-sectional view on the right side in each step) along the electrophoresis groove, which corresponds to a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of the left-side cross-sectional view.

また、図5においては、2つの断面図のうちの1つは複数の陽極側電極槽の全てを通る垂直断面図(各工程における左側の断面図)であり、右側断面図のC−C’切断面における断面図に相当する。もう1つは一対の陽極側電極槽と陰極側電極槽とを通る垂直断面図(各工程における右側の断面図)であり、左側断面図のA−A’切断面における断面図に相当する。   In FIG. 5, one of the two cross-sectional views is a vertical cross-sectional view (cross-sectional view on the left side in each step) passing through all of the plurality of anode-side electrode tanks, and CC ′ in the right-side cross-sectional view. This corresponds to a cross-sectional view of the cut surface. The other is a vertical cross-sectional view (a cross-sectional view on the right side in each step) passing through a pair of the anode-side electrode tank and the cathode-side electrode tank, and corresponds to a cross-sectional view taken along the A-A ′ section of the left-side cross-sectional view.

まず、図3(a)に示すように、外形4インチ、厚さ500μmの石英ガラス基板20を準備する。そして、図3(b)に示すように、石英ガラス基板20の裏面にフォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチングを施し、複数のフォトダイオード用凹部5及び複数の位置決め用凹部6を形成する。   First, as shown in FIG. 3A, a quartz glass substrate 20 having an outer diameter of 4 inches and a thickness of 500 μm is prepared. Then, as shown in FIG. 3B, photolithography and reactive ion etching are performed on the back surface of the quartz glass substrate 20 to form a plurality of photodiode recesses 5 and a plurality of positioning recesses 6.

次に、図3(c)に示すように、石英ガラス基板20の表面に電子ビーム蒸着法、プラズマCVD法あるいはスパッタリング法により、SiO−TiOガラスまたはSiO−GeOガラスを成膜した後、このガラス膜を所望の屈折率にするために、1000℃から1200℃の範囲内で加熱処理を施してコアガラス膜21を形成する。その際、得られたコアガラス膜21の屈折率の値は、石英ガラス基板20の有する屈折率の値よりも小さな値であることが必要である。 Next, as shown in FIG. 3C, a SiO 2 —TiO 2 glass or a SiO 2 —GeO 2 glass was formed on the surface of the quartz glass substrate 20 by an electron beam evaporation method, a plasma CVD method, or a sputtering method. Then, in order to make this glass film have a desired refractive index, the core glass film 21 is formed by performing heat treatment within a range of 1000 ° C. to 1200 ° C. At that time, the refractive index value of the obtained core glass film 21 needs to be smaller than the refractive index value of the quartz glass substrate 20.

次に、このコアガラス膜21を、図3(d)に示すように、フォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチングにより所望のパターンのコアとなる光導波23を形成するように加工する。   Next, as shown in FIG. 3D, the core glass film 21 is processed by photolithography and reactive ion etching so as to form an optical waveguide 23 serving as a core having a desired pattern.

次に、図3(e)に示すように、光導波路3上に、プラズマCVD法を用いてSiOクラッドガラスを成膜し、その後このSiOガラス膜を所望の屈折率にするために1100℃酸素雰囲気中で加熱処理を施すことにより、クラッド層22を形成する。その際、得られたクラッド層22の屈折率の値は、光導波路3の有する屈折率の値よりも大きな値であることが必要であり、石英ガラス基板20と等しい値が好ましい。 Next, as shown in FIG. 3 (e), a SiO 2 clad glass is formed on the optical waveguide 3 by using a plasma CVD method, and then the SiO 2 glass film has a desired refractive index 1100. The clad layer 22 is formed by performing a heat treatment in an oxygen atmosphere at a temperature. At that time, the value of the refractive index of the obtained cladding layer 22 needs to be larger than the value of the refractive index of the optical waveguide 3 and is preferably equal to that of the quartz glass substrate 20.

次に、図4(a)に示すように、クラッド層22上にスパッタリング法を用いて金属膜23を形成し、その後、図4(b)に示すように、フォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチングを行うことで金属膜23を加工し、電気泳動溝加工用マスク24を形成する。   Next, as shown in FIG. 4A, a metal film 23 is formed on the clad layer 22 by sputtering, and thereafter, photolithography and reactive ion etching are performed as shown in FIG. 4B. By doing so, the metal film 23 is processed, and the electrophoresis groove processing mask 24 is formed.

次に、図4(c)に示すように、反応性イオンエッチングを行うことでガラス層のエッチングを行い、深さ50μm、幅50μmのサイズの複数の電気泳動溝2を形成する。   Next, as shown in FIG. 4C, the glass layer is etched by performing reactive ion etching to form a plurality of electrophoresis grooves 2 having a depth of 50 μm and a width of 50 μm.

次に、フォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチングを行うことで電気泳動溝加工用マスク24を除去し、更に、光導波路3の入力端面に光ファイバ4をCOレーザ光を照射することにより融着接続し、図4(d)に示すように第1の石英ガラス基板1とする。 Next, the electrophoretic groove processing mask 24 is removed by performing photolithography and reactive ion etching, and further, the optical fiber 4 is irradiated to the input end face of the optical waveguide 3 by fusion-bonding by CO 2 laser light. Then, as shown in FIG. 4D, the first quartz glass substrate 1 is obtained.

次に、図5(a)に示すように、外径4インチ、厚さ1000μmの無水合成石英基板30を準備する。そして、図5(b)に示すように、第1の石英基板に設けられた複数の電気泳動溝2の両端に対応する位置に機械加工により、泳動液の注入及び高電圧印加するための貫通穴を設けた陽極側電極槽8、陰極側電極槽9を形成することにより、第2の石英ガラス基板7とする。   Next, as shown in FIG. 5A, an anhydrous synthetic quartz substrate 30 having an outer diameter of 4 inches and a thickness of 1000 μm is prepared. And as shown in FIG.5 (b), it penetrates for the injection | pouring of an electrophoretic liquid, and the application of a high voltage to the position corresponding to the both ends of the several electrophoresis groove | channel 2 provided in the 1st quartz substrate by machining. By forming the anode side electrode tank 8 and the cathode side electrode tank 9 provided with holes, the second quartz glass substrate 7 is obtained.

次に、電気泳動溝2と光導波路3とが形成された第1の石英ガラス基板1と、陽極側電極槽8及び陰極側電極槽9とが形成された第2の石英ガラス基板7との表面を科学的な処理を施し活性化させる。そして、図6に示すように、表面処理が終了した第1の石英ガラス基板1と第2の石英ガラス基板7とを重ね、電気炉内において約500℃に加熱することにより2つの石英ガラス基板を接合させ、その後、ダイシング装置で所望の寸法に切り出し、図1に示すような電気泳動用石英マイクロチップ10を得ることができるのである。   Next, the first quartz glass substrate 1 on which the electrophoresis groove 2 and the optical waveguide 3 are formed, and the second quartz glass substrate 7 on which the anode side electrode tank 8 and the cathode side electrode tank 9 are formed. The surface is activated by scientific treatment. Then, as shown in FIG. 6, the first quartz glass substrate 1 and the second quartz glass substrate 7 that have been subjected to the surface treatment are overlapped and heated to about 500 ° C. in an electric furnace to thereby obtain two quartz glass substrates. Then, it is cut into a desired size by a dicing apparatus, and a quartz microchip 10 for electrophoresis as shown in FIG. 1 can be obtained.

[プラットフォーム基板の構成]
次に、図7において、本実施形態に係るプラットフォーム基板を作成するための工程図を示す。
[Configuration of platform board]
Next, FIG. 7 shows a process chart for creating a platform substrate according to the present embodiment.

まず、図7(a)に示すように、電気泳動用マイクロチップより少なくとも一回り大きい金属板40を準備する。そして、図7(b)に示すように、金属板40の表面を切削加工し、チップ搭載用凹部12を形成する。   First, as shown in FIG. 7A, a metal plate 40 that is at least one size larger than the electrophoresis microchip is prepared. Then, as shown in FIG. 7B, the surface of the metal plate 40 is cut to form the chip mounting recess 12.

次に、図7(c)に示すように、チップ搭載用凹部12の上面に、当該チップ搭載用凹部12に電気泳動用石英マイクロチップ10が搭載された際に当該電気泳動用石英マイクロチップ10に設けられた位置決め用凹部6と対応することとなる位置に、当該位置決め用凹部6と嵌合することにより電気泳動用石英マイクロチップ10を固定するための複数個の位置決め用凸部13を設置する。なお、チップ搭載部12を形成するための切削加工の際に、予め位置決め用13が形成されるように切削加工を行うものであってもよい。   Next, as shown in FIG. 7C, when the electrophoresis quartz microchip 10 is mounted on the chip mounting recess 12 on the upper surface of the chip mounting recess 12, the electrophoresis quartz microchip 10. A plurality of positioning protrusions 13 for fixing the electrophoresis quartz microchip 10 by fitting with the positioning recesses 6 are installed at positions corresponding to the positioning recesses 6 provided in To do. In addition, when performing the cutting process for forming the chip mounting portion 12, the cutting process may be performed so that the positioning 13 is formed in advance.

次に、図7(d)に示すように、チップ搭載用凹部12の上面に、当該チップ搭載用凹部12に電気泳動用石英マイクロチップ10が搭載された際に当該電気泳動用石英マイクロチップ10に設けられた複数個の電気泳動溝2と光導波路3との交差部と対応することとなる位置に、複数個のフォトダイオード14を設置する。これにより、図1に示すようなプラットフォーム基板11を得ることができるのである。   Next, as shown in FIG. 7D, when the electrophoresis quartz microchip 10 is mounted on the chip mounting recess 12 on the upper surface of the chip mounting recess 12, the electrophoresis quartz microchip 10. A plurality of photodiodes 14 are installed at positions corresponding to the intersections of the plurality of electrophoresis grooves 2 and the optical waveguide 3 provided in FIG. Thereby, the platform substrate 11 as shown in FIG. 1 can be obtained.

なお、本実施形態におけるプラットフォーム基板11は金属板を切削加工することで作成されたものであるが、本発明に係るプラットフォーム基板は切削加工以外の金属加工、例えば、冷間鍛造、鋳造などの方法で作成されたものであってもよい。また、金属以外の材質を用いるものであってもよく、例えば、樹脂を用いてプラットフォーム基板を作成する場合には、射出成型などの方法を用いてもよい。   In addition, although the platform substrate 11 in this embodiment is produced by cutting a metal plate, the platform substrate according to the present invention is a metal processing other than cutting, for example, a method such as cold forging or casting. It may be created in Further, a material other than metal may be used. For example, when a platform substrate is formed using a resin, a method such as injection molding may be used.

また、本実施形態における電気泳動用マイクロチップの製造工程は、本発明に係る電気泳動用マイクロチップの製造工程の好適な実施形態の1つに過ぎず、結果として本発明に係る効果を得られる電気泳動用マイクロチップであれば、他のいかなる工程により得られるものであってもよい。   Moreover, the manufacturing process of the electrophoresis microchip in this embodiment is only one of the preferred embodiments of the manufacturing process of the electrophoresis microchip according to the present invention, and as a result, the effect according to the present invention can be obtained. Any microchip for electrophoresis may be obtained by any other process.

また、本実施形態における電気泳動用マイクロチップは、材質として石英ガラスを用いたものであるが、本発明はこれに限らず、光透過性材料であればよく、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート、PETなどであってもよい。   The microchip for electrophoresis in the present embodiment uses quartz glass as a material. However, the present invention is not limited to this, and any light-transmitting material may be used. For example, acrylic resin, polycarbonate, It may be PET or the like.

また、本実施形態における電気泳動溝2のサイズは、1つの好適な例を挙げたものに過ぎず、異なるサイズの電気泳動溝を備える電気泳動用マイクロチップであってもよい。   In addition, the size of the electrophoresis groove 2 in the present embodiment is only one preferred example, and may be an electrophoresis microchip having electrophoresis grooves of different sizes.

また、本実施形態における位置決め用凹部6及び位置決め用凸部13はそれぞれ複数設けられているが、本発明はこれに限らず、それぞれが1つずつ設けられたもの、位置決め用凹部6及び位置決め用凸部13を有さないもの、あるいは位置決め用凹部6の数が位置決め用凸部13の数よりも多いもの、などであってもよい。   In addition, a plurality of positioning recesses 6 and positioning protrusions 13 are provided in the present embodiment, but the present invention is not limited to this, and each of the positioning recesses 6 and positioning recesses 6 is provided. The thing which does not have the convex part 13, or the thing in which the number of the positioning recessed parts 6 is larger than the number of the positioning convex parts 13 may be sufficient.

更に、本実施形態におけるフォトダイオード用凹部5は、プラットフォーム基板11に搭載されたフォトダイオード14の数と同数のものが設けられ、1つのフォトダイオード用凹部5には1つのフォトダイオード14が収まるように構成されたものであるが、本発明はこれに限らず、1つのフォトダイオード用凹部5に複数のフォトダイオード14が収まるように構成されたものであってもよい。   Furthermore, the number of photodiode recesses 5 in the present embodiment is the same as the number of photodiodes 14 mounted on the platform substrate 11 so that one photodiode 14 can be accommodated in one photodiode recess 5. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of photodiodes 14 may be accommodated in one photodiode recess 5.

更にまた、フォトダイオード14は、その上面がチップ搭載用凹部12の上面と同一平面を構成するようにプラットフォーム基板11に埋設されたものであってもよく、この場合、電気泳動用石英マイクロチップ10にはフォトダイオード用凹部5は不要となる。   Furthermore, the photodiode 14 may be embedded in the platform substrate 11 so that the upper surface thereof is flush with the upper surface of the chip mounting recess 12. In this case, the quartz microchip 10 for electrophoresis is used. In this case, the photodiode recess 5 is not necessary.

本発明の一実施形態における電気泳動装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the electrophoresis apparatus in one Embodiment of this invention. 本発明の実施形態における電気泳動装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the electrophoresis apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における電気泳動用石英マイクロチップを構成する第1の石英ガラス基板の製造工程図の1つ目である。It is the 1st manufacturing process figure of the 1st quartz glass substrate which constitutes the quartz microchip for electrophoresis in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における電気泳動用石英マイクロチップを構成する第1の石英ガラス基板の製造工程図の続きである。It is a continuation of the manufacturing process figure of the 1st quartz glass substrate which comprises the quartz microchip for electrophoresis in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における電気泳動用石英マイクロチップを構成する第2の石英ガラス基板の製造工程図である。It is a manufacturing-process figure of the 2nd quartz glass substrate which comprises the quartz microchip for electrophoresis in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における第1の石英ガラス基板と第2の石英ガラス基板とを用いた電気泳動用石英マイクロチップの製造工程図である。It is a manufacturing-process figure of the quartz microchip for electrophoresis using the 1st quartz glass substrate and the 2nd quartz glass substrate in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における電気泳動用石英マイクロチップを搭載するプラットフォーム基板の製造工程図である。It is a manufacturing-process figure of the platform board | substrate which mounts the quartz microchip for electrophoresis in embodiment of this invention. 従来の電気泳動装置における電気泳動用石英マイクロチップの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the quartz microchip for electrophoresis in the conventional electrophoresis apparatus. 従来の電気泳動装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the conventional electrophoresis apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 第1の石英ガラス基板
2、53 電気泳動溝
3 光導波路
4 光ファイバ
5 フォトダイオード用凹部
6 位置決め用凹部
7 第2の石英ガラス基板
8、54 陽極側電極槽
9、55 陰極側電極槽
10、60 電気泳動用石英マイクロチップ
11 プラットフォーム基板
12 チップ搭載用凹部
13 位置決め用凸部
14 フォトダイオード
20、51、52 石英ガラス基板
21 コアガラス膜
22 クラッド層
23 金属膜
24 電気泳動溝加工用マスク
30 無水合成石英基板
61 紫外線励起用光源
62 光検出器
63 陽極側電極
64 陰極側電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st quartz glass substrate 2, 53 Electrophoretic groove 3 Optical waveguide 4 Optical fiber 5 Recessed portion for photodiode 6 Recessed portion for positioning 7 Second quartz glass substrate 8, 54 Anode side electrode tank 9, 55 Cathode side electrode tank 10 , 60 Quartz microchip for electrophoresis 11 Platform substrate 12 Recess for chip mounting 13 Protrusion for positioning 14 Photodiode 20, 51, 52 Quartz glass substrate 21 Core glass film 22 Cladding layer 23 Metal film 24 Electrophoresis groove processing mask 30 Anhydrous synthetic quartz substrate 61 Light source for UV excitation 62 Photo detector 63 Anode side electrode 64 Cathode side electrode

Claims (6)

被分析試料を含む流体が流動可能な複数の分析流路と、
前記複数の分析流路の全てと交差するように設けられた光導波路と、
前記光導波路に光を供給する励起用光源と、
前記光導波路を通して前記励起用光源からの前記光を前記複数の分析流路内に導いた際に当該複数の分析流路内において発せられた蛍光を検出する複数の光検出器と、からなることを特徴とする電気泳動装置。
A plurality of analysis channels through which a fluid containing the sample to be analyzed can flow;
An optical waveguide provided to intersect all of the plurality of analysis channels;
An excitation light source for supplying light to the optical waveguide;
A plurality of photodetectors for detecting fluorescence emitted in the plurality of analysis channels when the light from the excitation light source is guided into the plurality of analysis channels through the optical waveguide. An electrophoresis apparatus characterized by the above.
前記複数の分析流路と前記光導波路は光透過性材料よりなる電気泳動用マイクロチップに設けられ、
前記複数の光検出器は前記電気泳動用マイクロチップを支持するプラットフォーム基板上に搭載されていることを特徴とする請求項1記載の電気泳動装置。
The plurality of analysis channels and the optical waveguide are provided on an electrophoresis microchip made of a light-transmitting material,
The electrophoresis apparatus according to claim 1, wherein the plurality of photodetectors are mounted on a platform substrate that supports the electrophoresis microchip.
前記電気泳動用マイクロチップは、第1及び第2の光透過性材料からなる基板を貼り合わされたものであり、
前記分析流路は、前記光導波路の形成された前記第1の光透過性材料からなる基板の表面に形成された溝が、前記第2の光透過性材料からなる基板によって覆われることにより形成されるものであることを特徴とする請求項1または2記載の電気泳動装置。
The electrophoresis microchip is obtained by bonding substrates made of first and second light-transmitting materials,
The analysis channel is formed by covering a groove formed on the surface of the substrate made of the first light transmissive material on which the optical waveguide is formed with the substrate made of the second light transmissive material. The electrophoresis apparatus according to claim 1 or 2, wherein
前記第1及び第2の光透過性材料からなる基板は石英ガラス基板であることを特徴とする請求項1から3いずれか記載の電気泳動装置。   4. The electrophoretic device according to claim 1, wherein the substrate made of the first and second light transmissive materials is a quartz glass substrate. 前記第1の光透過性材料からなる基板に設けられた前記光導波路は入力端面または入力端面及び出力端面の双方に光ファイバが接続されていることを特徴とする請求項1から4いずれか記載の電気泳動装置。   5. The optical waveguide provided on the substrate made of the first light-transmitting material has an optical fiber connected to an input end face or both of the input end face and the output end face. 6. Electrophoresis device. 前記第1の光透過性材料からなる基板に形成された前記複数の溝の間隔が60μm〜120μmであることを特徴とする請求項1から5いずれか記載の電気泳動装置。   The electrophoretic device according to claim 1, wherein an interval between the plurality of grooves formed in the substrate made of the first light transmitting material is 60 μm to 120 μm.
JP2004229804A 2004-08-05 2004-08-05 Electrophoresis device Expired - Fee Related JP4483469B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004229804A JP4483469B2 (en) 2004-08-05 2004-08-05 Electrophoresis device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004229804A JP4483469B2 (en) 2004-08-05 2004-08-05 Electrophoresis device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006047150A true JP2006047150A (en) 2006-02-16
JP4483469B2 JP4483469B2 (en) 2010-06-16

Family

ID=36025858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004229804A Expired - Fee Related JP4483469B2 (en) 2004-08-05 2004-08-05 Electrophoresis device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4483469B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008545956A (en) * 2005-05-19 2008-12-18 ネットワーク・バイオシステムズ・インコーポレーテッド High durability instrument for analysis of nucleic acids and proteins
JP2009265032A (en) * 2008-04-28 2009-11-12 Shimadzu Corp Bidirectional electrophoresis device, microchip, and bidirectional electrophoresis method
JP2014236742A (en) * 2007-04-04 2014-12-18 ネットバイオ・インコーポレーテッドNetBio, In Plastic microfluidic separation and detection platforms
CN109724923A (en) * 2017-10-23 2019-05-07 爱科来株式会社 Determination method, analysis method and analysis system

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008545956A (en) * 2005-05-19 2008-12-18 ネットワーク・バイオシステムズ・インコーポレーテッド High durability instrument for analysis of nucleic acids and proteins
JP2014236742A (en) * 2007-04-04 2014-12-18 ネットバイオ・インコーポレーテッドNetBio, In Plastic microfluidic separation and detection platforms
JP2009265032A (en) * 2008-04-28 2009-11-12 Shimadzu Corp Bidirectional electrophoresis device, microchip, and bidirectional electrophoresis method
CN109724923A (en) * 2017-10-23 2019-05-07 爱科来株式会社 Determination method, analysis method and analysis system
CN109724923B (en) * 2017-10-23 2023-06-06 爱科来株式会社 Determination method, analysis method and analysis system

Also Published As

Publication number Publication date
JP4483469B2 (en) 2010-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Vazquez et al. Integration of femtosecond laser written optical waveguides in a lab-on-chip
Osellame et al. Femtosecond laser microstructuring: an enabling tool for optofluidic lab‐on‐chips
US7473342B2 (en) Capillary array and capillary electrophoresis apparatus
US7136161B2 (en) Component analyzing apparatus with microchip
US7384527B2 (en) Electrophoresis apparatus and a plate therefor
WO2003054527A1 (en) Analytical device with lightguide illumination of capillary and microgrooves arrays
JPS6162843A (en) Fluorescence detection type electrophoretic apparatus
JP2009063601A (en) Microchip, method for fabricating microchip, and method for detecting component
US7419578B2 (en) Capillary electrophoresis apparatus
JP2012093350A (en) Analyzer
JP4483469B2 (en) Electrophoresis device
Ohlsson et al. Electrophoresis microchip with integrated waveguides for simultaneous native UV fluorescence and absorbance detection
Liu et al. Dual fluorescence/contactless conductivity detection for microfluidic chip
US20050140971A1 (en) Microchemical system chip and microchemical system
JP3506652B2 (en) Capillary array electrophoresis device
JP4010418B2 (en) Measuring device and manufacturing method thereof
JPH09288089A (en) Capillary tube electrophoretic apparatus
JP3876714B2 (en) Capillary array unit and electrophoresis apparatus using the same
JP6350349B2 (en) Capillary electrophoresis apparatus and sample analysis method using capillary electrophoresis
JP4661213B2 (en) Electrophoresis device
Kerékgyártó et al. Light‐emitting diode induced fluorescence (LED‐IF) detection design for a pen‐shaped cartridge based single capillary electrophoresis system
JP2006234707A (en) Electrophoresis plate
US8304712B2 (en) Light focusing in linear channel arrays
JP2012073198A (en) Microchip for analyzer, analysis system, and method for manufacturing microchip for analyzer
JP2006125901A (en) Capillary electrophoresis device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070615

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090807

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090901

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091030

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091201

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091211

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100302

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100315

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130402

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees