JP2009156763A - マイクロチップおよびこれを用いた分析方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】マイクロチップを利用した試料の分析において、蓋部のずれやめくれを防ぎつつ、蓋部の剥離操作を容易にする。
【解決手段】このマイクロチップ110は基板部101と蓋部102と上蓋部103とを有する。基板部101は上面に、溝状の流路104と、流路104の両端に設けられたリザーバ部105a,105bとを有する。蓋部102は弾性体で構成され、流路104としての溝を密封すると共に基板部101から着脱可能であり、各リザーバ部105a,105bに対応する位置に蓋部貫通穴を有する。上蓋部103は蓋部102より硬い部材で構成され、蓋部102の上面に密着しており、且つ各リザーバ部105a,105bに対応する位置に上蓋部貫通穴を有する。そして、この上蓋部103は、一方の上蓋部貫通穴を含む第1領域部Pと、もう一方の上蓋部貫通穴を含む第2領域部Qとに分かれている。
【選択図】図2
【解決手段】このマイクロチップ110は基板部101と蓋部102と上蓋部103とを有する。基板部101は上面に、溝状の流路104と、流路104の両端に設けられたリザーバ部105a,105bとを有する。蓋部102は弾性体で構成され、流路104としての溝を密封すると共に基板部101から着脱可能であり、各リザーバ部105a,105bに対応する位置に蓋部貫通穴を有する。上蓋部103は蓋部102より硬い部材で構成され、蓋部102の上面に密着しており、且つ各リザーバ部105a,105bに対応する位置に上蓋部貫通穴を有する。そして、この上蓋部103は、一方の上蓋部貫通穴を含む第1領域部Pと、もう一方の上蓋部貫通穴を含む第2領域部Qとに分かれている。
【選択図】図2
Description
本発明は,バイオ物質または化学物質を含む試料(サンプル)を分析するときに使用するマイクロチップ、及び、該マイクロチップを用いて該試料を分析する分析方法に関する。
バイオ物質または化学物質などの分析対象物質の分析あるいは特定を行う方法として、分析対象物質を含む試料の電気泳動またはクロマトグラフィー等が利用されている。これらの分析方法では、キャピラリー管やウェルプレート中で分析対象物質を含む試料の分離や測定を行う。
特に、試料量自体が少ない場合に、より高精度に分析対象物質の分離あるいは特定を行うためには、容積の小さな複数の流路が微細加工された「マイクロチップ」を用いて複数の分析を行う「多次元分析」が好適である。
マイクロチップとは、所望の平面形状の上面に溝状の流路を有する基板部と、かかる流路に対する蓋部とを、互いに所定の配置で組み合わせ、接着や固定を行ったものである。このような流路を利用し、試料の電気泳動を行う方法が非特許文献1に提案されている。
多次元分析を行う装置としては、例えば、マイクロチップ中の流路に試料を導入し、流路中でキャピラリー電気泳動による分離を行った後、その流路に沿って分離された分析対象物質に対して、MALDI−MS(matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry)法を利用して、そのスポット位置、ならびに、分子量情報を得るものが提案されている(非特許文献2、特許文献1参照)。
また特許文献1においては,除去できる蓋部を用いて流路を密閉したマイクロチップ(1)が提案されている。特許文献1に開示されたマイクロチップは、流路およびリザーバ部が形成された合成石英製の基板と、前記リザーバ部に対応する位置に貫通穴が形成され、前記基板と剥離可能に密着するシリコーン樹脂製の蓋部とを具備している。この場合、弾性体である蓋部を端から引き上げれば、蓋部は撓みながら基板から剥がれて容易に除去される。なぜなら,蓋部を引き上げる力は、蓋部の撓んでいる領域に集中するからである。
さらに特許文献1の段落[0101]には、前記流路の密閉状態をより確実に実現するマイクロチップ(2)の例として、前記蓋部の上に、前記貫通穴に対応する位置に貫通穴が開けられた合成石英製の上蓋部を載せ、前記上蓋部から前記基板の底面に向けて固定具を用いて加圧する例が示されている。このように固定具を用いる場合でも、固定具を除去すれば前記上蓋部と前記蓋部を前記基板から剥離し、除去できる。
これらのマイクロチップを用いれば、密閉した流路内で分析対象物の分離を行い、さらに試料を凍結固定した後に蓋部を除去することによって、凍結された分離済み試料を保持している流路を露出することができる。その後、流路内の分離済み試料を凍結真空乾燥する(いわゆるフリーズドライを行う)ことによって、その分離状態を維持することも可能である。また、その後、分離済みの乾燥した試料を流路内でマトリックスと結晶化させ、その流路をレーザーでスキャンして試料中の分析対象物質を検出するという次段階の分析も実現可能となる。
Jong Wook Hong et al., "Electrophoresis 2001", vol.22, p.328-333 M.Fujita et al., "Journal of Chromatography A 1111(2006)", p.200-205 WO2007/069586 A1
Jong Wook Hong et al., "Electrophoresis 2001", vol.22, p.328-333 M.Fujita et al., "Journal of Chromatography A 1111(2006)", p.200-205
しかしながら、特許文献1に開示されたマイクロチップには問題点が2つある。
1つ目は、合成石英製の基板とシリコーン樹脂製の蓋部とで構成されたマイクロチップ(1)の場合に生じる、前記蓋部の「ずれ」や「めくれ」の問題である。例えば、前記蓋部の貫通穴に試料や電極液を導入するときや電極を挿入するときに、ピペット先端や電極が前記蓋部の貫通穴に引っかかって前記蓋部を持ち上げ、液漏れを引き起こして分離性能を悪化させるという障害が生じた。
2つ目は、合成石英製の基板とシリコーン樹脂製の蓋部と合成石英製の上蓋部とで構成されたマイクロチップ(2)では蓋部の剥離操作が困難であるという問題である。この場合、前記上蓋部が前記蓋部の上面と密着して前記蓋部の撓みを抑制するため、1つ目の問題は生じない。ところが、蓋部を剥離操作するときには、前記上蓋部を乗せた状態の前記蓋部を持ち上げる必要が生じる。このとき、前記蓋部の撓みが許される場合よりも、蓋部の剥離に要する力は大きくなる。なぜなら、蓋部を持ち上げる力が、前記上蓋部を通して前記蓋部全体に広く分散されるからである。このように広範囲に力が散るため、前記基板と前記蓋部の間の接着力に打ち勝って前記蓋部が剥離されるためには、大きな持ち上げ力が必要になる。しかし、前記蓋部を大きな力で急激に持ち上げると、前記蓋部が極めて伸ばされる部分ができ、この部分の弾性力によって、前記上蓋部や前記基板が割れるという障害が生じた。したがって、前記上蓋部や前記基板を割らないように、前記蓋部の端部を持ち上げる力を加減しつつ剥離を進める必要があり、煩雑且つ困難な操作であることが分かった。
本発明の目的は前述のような問題点を解決できるマイクロチップ及び、これを用いた分析方法を提供することにある。その目的の一例はマイクロチップを利用した試料の分析において、蓋部のずれやめくれを防ぎつつ、蓋部の剥離操作を容易にできることである。
本発明は、基板部と蓋部と上蓋部とを有するマイクロチップに係るものである。基板部は上面に、溝状の流路と、該流路の両端に設けられたリザーバ部とを有する。蓋部は弾性体で構成され、流路としての溝を密封すると共に基板部から着脱可能であり、各リザーバ部に対応する位置に蓋部貫通穴を有する。上蓋部は蓋部より硬い部材で構成され、蓋部の上面に密着しており、且つ各リザーバ部に対応する位置に上蓋部貫通穴を有する。
そして、上記の上蓋部が、一方の上蓋部貫通穴を含む第1領域部と、もう一方の上蓋部貫通穴を含む第2領域部とに分かれていることで、上記の課題が解決される。
本発明によれば、マイクロチップを用いて試料分析を行うとき、マイクロチップの蓋部のずれやめくれを防ぎつつ、蓋部を基板部から容易に剥離することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、すべての図面において、共通する構成要素には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
(第一の実施の形態)
図1は本実施の形態のマイクロチップの構成部品を示しており、特に(A)は上蓋部の上面図、(B)は蓋部の上面図、(C)は基板部の上面図である。図2は図1のA−A面における本実施形態のマイクロチップの断面図である。図3は本実施形態のマイクロチップにおける蓋部の剥離操作を模式的に示す図である。
図1は本実施の形態のマイクロチップの構成部品を示しており、特に(A)は上蓋部の上面図、(B)は蓋部の上面図、(C)は基板部の上面図である。図2は図1のA−A面における本実施形態のマイクロチップの断面図である。図3は本実施形態のマイクロチップにおける蓋部の剥離操作を模式的に示す図である。
図1及び2に例示する流路構成では、基板部101はその上面に、分析対象物質を含む試料の分離に利用する流路104を具えている。流路104の両端には基板リザーバ部105a,105bが形成されている。基板部101の流路104を弾性の蓋部102が密閉しており、蓋部102は、基板リザーバ部105a,105bの各位置に対応した位置に、液体を保持する蓋部貫通穴102a,102bを備えている。さらに、蓋部102の上面に、蓋部102より硬い上蓋部103が密着しており、上蓋部103は、基板リザーバ部105a,105bに対応する位置に上蓋部貫通穴103a,103bを有している。
上蓋部103は、上蓋部貫通穴105aが開けられた部位(第1領域部P)と、上蓋部貫通穴105bが開けられた部位(第2領域部Q)が互いに接続されていない。つまり、上蓋部103は上記第1領域部Pと第2領域部Qとに分割されている。
本実施の形態では、マイクロチップを用いて試料(サンプル)を等電点分離させる場合を説明する。しかし、本発明に係る試料の分析方法はこれに限られない。
分析対象物質に加えてpH勾配形成用の両性担体を含んだ試料が、上蓋部貫通穴103a,103b及び蓋部貫通穴102a,102bを通じて流路104に導入される。しかる後に、一方の上蓋部貫通穴103a及び蓋部貫通穴102aより、電極液であるpH勾配形成用の酸液(陽極液)が、もう一方の上蓋部貫通穴103b及び蓋部貫通穴102bより、塩基液(陰極液)が導入される。次に、電界印加用の電極端が上蓋部貫通穴103a,103b及び蓋部貫通穴102a,102bを通じて基板リザーブ部105a,105bに挿入され、この電極端間に、流路104内における分析対象物質の移動に際して使用する電界が印加される。
本形態のマイクロチップでは、上記の液導入と電極挿入にあたって、上蓋部103が蓋部102のずれやめくれを抑制し、液漏れなく操作を行うことができた。
その後、分析対象物質が等電点ごとに流路104内で分離されたら電界印加を止め、基板101を冷却して試料と電極液を凍結させる。
次に、試料と電極液を凍結させたままで、蓋部102を基板部101から剥離する。
この剥離操作は、図3に例示した動作の通り行う。まず、蓋部102の一端部に剥離しようとする力202を及ぼすと、力202は、上蓋部貫通穴103aを含む上蓋部103(第1領域部P)とその下の蓋部102の一部を持ち上げようとする(図3(A))。
このとき、力202が働く領域は、上蓋部貫通穴103aを含む上蓋部103を通して力202が伝わる蓋部102の一部の領域203Aである。
その後、上蓋部103が接していない蓋部102の部分が撓みながら剥離される(図3(B))。このとき、力202が働く領域は、蓋部102の、剥離される直前の領域203Bである。
さらに剥離が進み、力202は、上蓋部貫通穴103bを含む上蓋部103(第2領域部Q)とその下の蓋部102の一部を持ち上げようとする(図3(C))。このとき、力202が働く領域は、上蓋部貫通穴103bを含む上蓋部103を通して力202が伝わる蓋部102の一部の領域203Cである。
以上の操作により、蓋部102は基板部101から剥離および除去される。
上記のように、剥離操作時の力202は領域203A,203B,203Cに時間差をおいて順番に作用するため、剥離に要する力は小さくて済む。大きな力で持ち上げる必要がないので、上蓋部103や基板部101が割れる心配もない。したがって、容易且つ簡便に蓋部102を基板部101から剥離できる。その結果、蓋部102の除去後の流路104内には、凍結した試料が分離状態を維持したままで保持される。
一方、図6は上蓋部103が設けられていないマイクロチップ110を用いた分析の様子を示す断面図である。上蓋部103が無いマイクロチップ110を用いると、上蓋部貫通穴103a,103b及び蓋部貫通穴102a,102bへの液導入並びに電極挿入を行うとき、それらの貫通穴に挿入する部品201の接触で、基板部101に対して蓋部102がずれたり、あるいは、めくれたりする虞がある。このことによって、液漏れが生じて、試料204の分離性能が悪化してしまう。
また、図7は上蓋部103が蓋部102の全面を覆うマイクロチップ110を用いた分析の様子を示す図である。上蓋部103が蓋部102全面を覆うマイクロチップ110を用いると、試料の凍結後に蓋部102を除去する際に剥離しようとする力202が働く領域は、蓋部102の全領域203となる。このため、剥離に要する力が大きくなってしまう。その結果、力を急激に加えて、上蓋部103や基板部101を割ってしまう虞があった。
これに対し、本発明に係るマイクロチップは、前述したとおり、図6及び図7に示される構成上の課題を解決できる。
また、本実施の形態の基板部101の材料としては、例えば、石英もしくはガラス、シリコン等の微細加工に適する材料が好適に利用される。更には、ポリカーボネイト,ABS,HDPE,PMMA(ポリメチルメタクリレート)等の高い絶縁特性を有するプラスチック材料の内、目的とする微細加工精度を達成可能なものを利用することもできる。
基板部101の上面に形成される溝状の流路104に対して電界を印加するため、基板部101自体は溝状の流路内の泳動液から絶縁される必要があり,高絶縁性材料、例えば、石英もしくはガラスなどの使用が望ましい。また、シリコン等の絶縁性が劣る材料を利用する際には、溝状の流路内の泳動液と電気的な絶縁を図る、絶縁性の被膜層を溝状の流路内壁に設ける構成とする。あるいは、溝状の流路部分はシリコン基板上に形成されるシリコン酸化物層を利用して形成する形態を採用することも可能である。
本実施の形態の蓋部102の材料としては、弾性体で、且つ貫通穴の作製などの加工を施すことが可能な、絶縁特性に優れた材料が好適に用いられる。例えば、PDMS(ポリジメチルシロキサン)等の高分子樹脂材料、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PP(ポリプロピレン)、PE(ポリエチレン)、ポリ塩化ビニルなどのポリオレフィン、又はポリエステルなどが用いられる。蓋部102は型成形、押し出し成形、ホットエンボシング等を用いて作製する。
本実施の形態の上蓋部103の材料としては、蓋部102よりも硬く、且つ貫通穴加工の作製などの加工を施すことが可能な、絶縁特性に優れた材料が好適に用いられる。例えば、石英もしくはガラス、シリコン、あるいはポリカーボネイト、PMMA、テフロン等のプラスチック材料などが用いられる。テフロン等の加工が容易で絶縁性に優れた材料であって、且つ弾性を有する材料については、上蓋部103の厚みを増やすことによって撓みにくくする等の設計が可能である。
上記構成のマイクロチップ110を用いて上記の分析方法を行うことにより、容易且つ簡便に蓋部102を基板部101から除去できる。よって、蓋部の剥離操作の自動化も容易に実現可能である。
(第二の実施の形態)
図4は本実施の形態のマイクロチップの構成部品を示しており、特に(A)は上蓋部の上面図、(B)は蓋部の上面図、(C)は基板部の上面図である。図5は本実施形態のマイクロチップにおける蓋部の剥離操作を模式的に示す図である。
図4は本実施の形態のマイクロチップの構成部品を示しており、特に(A)は上蓋部の上面図、(B)は蓋部の上面図、(C)は基板部の上面図である。図5は本実施形態のマイクロチップにおける蓋部の剥離操作を模式的に示す図である。
図1に例示した流路104の形状は単一レーン構成であるが、図4に例示したように、基板部101の上面に複数本の溝状の流路104を併設するマルチ・レーン型のマイクロチップへと拡張することも可能である。このような形態によれば、1チップで複数の試料を解析可能となり、低コスト化が可能である。
また、上蓋部103が複数の流路104間で共通化されている。つまり、第1領域部Pと第2領域部Qに分けられた二つの上蓋部103はそれぞれ、複数の流路104を覆う形に形成されており、各流路104に連結された基板リザーバ部105a,105bに対応する位置に上蓋部貫通穴103a,103bを有している。
このように、複数の流路104に共通する形の上蓋部103にすることにより、上蓋部103の構造が簡素化され、マイクロチップをハイスループットに製造することができる。
本実施の形態による分析方法は、第一の実施の形態と同様に、分析対象物質を流路104内で分離した後に、基板部101を冷却して試料と電極液を凍結させる。次に、試料と電極液を凍結させたままで、蓋部102を基板部101から剥離する。
剥離操作は、図5に例示した動作の通り行う。まず、図5(A)に示すように、蓋部102の両端部にそれぞれ、剥離しようとする力202を及ぼす。2つの力202は、上蓋部貫通穴103aを含む上蓋部103(第1領域部P)とその下の蓋部102の一部、並びに、上蓋部貫通穴103bを含む上蓋部103(第2領域部Q)とその下の蓋部102の一部を持ち上げようとする。
このとき、それぞれの力202が働く領域は、第1領域部Pと第2領域部Qを通して力202が伝わる蓋部102の2箇所の領域203Aと203Cである。
続いて、上蓋部103が接していない蓋部102の部分が撓みながら剥離される(図5(B))。このとき、それぞれの力202が働く領域は、蓋部102の、剥離される直前の領域203Bである。
以上の操作により、蓋部102は基板部101から剥離および除去される。
上記のように、剥離操作時の力202は領域203A,203B,203Cごとに作用するため、剥離に要する力は小さくて済む。大きな力で持ち上げる必要がないので、上蓋部103や基板部101が割れる心配もない。また、2箇所の上蓋部103とその下の蓋部102の一部位を同時進行で剥離できるため、剥離に要する時間も短縮される。
したがって、容易且つ短時間で蓋部102を基板部101から剥離できる。その結果、蓋部102の除去後の流路104内には、凍結した試料が分離状態を維持したままで保持される。
本実施の形態の基板部101、蓋部102、及び、上蓋部103の材料としては、第一の実施の形態と同様の材料が好適である。
上記マイクロチップ110を用いて上記の分析方法を行うことにより、容易且つ簡便に蓋部102を基板部101から除去できる。その上、両方の上蓋部103が接する蓋部102の2箇所を同時に持ち上げることにより、蓋部の剥離操作にかかる時間が短縮できる。よって、分析時間が短縮可能である。
以下、本発明の好ましい態様について述べる。
本発明の一つの態様は、基板部と蓋部と上蓋部とを有するマイクロチップに係るものである。このマイクロチップの基板部は上面に、溝状の流路と、該流路の両端に設けられたリザーバ部とを有する。さらに、蓋部は弾性体で構成され、流路としての溝を密封すると共に基板部から着脱可能である。この蓋部には、各リザーバ部に対応する位置に蓋部貫通穴が設けられている。さらに、上蓋部は蓋部より硬い部材で構成され、蓋部の上面に密着している。この上蓋部にも、各リザーバ部に対応する位置に上蓋部貫通穴が設けられている。特に、本発明の好ましい態様としては、上蓋部が、一方の上蓋部貫通穴を含む第1領域部と、もう一方の上蓋部貫通穴を含む第2領域部とに分かれていることである。
このような態様のマイクロチップによって、蓋部のずれやめくれを防ぎつつ、蓋の剥離操作を容易にすることができる。
その理由を説明すると、試料注入用ピペットの操作や電極挿入の動作で蓋部に外力が加わる部分は、蓋部貫通穴の近傍である。そのため、その領域の上面に硬い上蓋部が密着することで、蓋部の撓みを抑制することができる。さらに、上蓋部の分割によって、上蓋部で撓みを抑えられている蓋部の面積が小さくなったため、蓋部を剥離する力の分散が減少する。その結果、蓋部を剥離するために必要な力も減少し、蓋部の剥離操作が容易になる。
この事は、基板部が合成石英から、蓋部がシリコーン樹脂から、上蓋部が合成石英からなるマイクロチップにおいて大きな効果を奏する。
また、基板部が複数の流路を有するマイクロチップでは、二つの上蓋部がそれぞれ、複数の流路間で共通化されていることが好ましい。そうすれば上蓋部の構造が簡素化され、マイクロチップをハイスループットに製造することができる。
また、好ましいの他の態様として、上記の態様のマイクロチップを用いて試料を分析する方法が挙げられる。その一例として、分析対象物質を含んだ試料を、上蓋部貫通穴と蓋部貫通穴とリザーバ部を通して流路に導入し、電極液をリザーバ部に導入し、流路を利用して試料を分離した後、基板部を冷却して、流路内に保持されている分離済みの試料と、リザーバ部中の電極液とを凍結させる操作を施す冷却工程と、基板部を所定の温度に冷却保持し、凍結状態の分離済みの試料を流路内に保持しつつ露出するため、蓋部の端部に外力を作用して基板部から蓋部を剥離し除去する蓋部剥離工程と、を含む試料分析方法を挙げることができる。
このような試料分析方法を実施するときに上記の態様のマイクロチップを用いることにより、試料や電極液の導入や電極の挿入にあたっても蓋部の「ずれ」や「めくれ」の問題を起こさない。その上、分析対象物質を含む試料の分離・凍結後に蓋部を基板部から容易且つ簡便に除去することが可能となる。
また、上記の蓋部剥離工程においては、第1領域部の上蓋部とその下にある蓋部の一部を剥離する工程と、第2領域部の上蓋部とその下にある蓋部の一部を剥離する工程とを時間差をおいて実施することが好ましい。
何故なら、分かれた上蓋部の領域ごとに蓋部を剥離すれば、一度に剥離する面積が確実に小さくなるからである。したがって、蓋部を持ち上げるために必要な力も減少し、より容易且つ簡便に前記蓋部を前記基板から除去することができる。
尚、上記の各種の態様は適宜組み合わせて利用することが望ましい。
本発明者らは以下のマイクロチップを用いて、マイクロチップの蓋部のずれやめくれを防ぎつつ、蓋部を基板部から容易に剥離できることを示した。
図1及び図2に示される形態のマイクロチップの基板部101は21mm×42mm、厚み0.5mmの矩形状の合成石英基板であり、その上面に、フォトリソグラフィとドライエッチングによって流路104が掘り込まれている。流路104は1mm幅で32mm長での直線形状の溝からなり、1チップ上に4本形成されている。流路104内には直径10ミクロン、ピッチ20ミクロンの柱状構造が均一に形成されており、各流路104の両端には、基板リザーバ部105a,105bがある。また、基板部101の流路104以外の表面には、フッ素コートが為された。
蓋部102は19mm×44mm、厚み2mmのシリコーン樹脂(PDMS)で、基板リザーバ部105a,105bに対応した位置に直径2mmの貫通穴102a,102bが開けられている。蓋部102は、シリコーン樹脂材料と硬化剤とを混合して、成形型に流し込み、150度で1時間加熱して硬化させ、成形した。PDMSは接着力が強くない材料であるため、蓋部102の上に何も配置されていない部分では、基板部101から容易に剥離および除去可能である。
上蓋部103は19mm×6mm、厚み1mmの矩形状の合成石英基板であり、各基板リザーバ部105a,105bに対応した位置に直径2mmの貫通穴103a,103bが開けられている。
本例のマイクロチップにおいては、マイクロチップの長辺に注目すると、蓋部102が基板部101より2mm長く、蓋部102が基板部101の片側端から飛び出す状態で組み合わされる。この蓋部102の飛び出し部分は、蓋部102の剥離操作の際に持ち上げるツマミ部分となる。また、マイクロチップの短辺に注目すると、蓋部102が基板部101より両端1mmずつ短く、基板部101の両側縁に蓋部102のない領域を設けた状態で組み合わされる。この基板部101の蓋部のない部分は、マイクロチップをステージに固定するためのひっかかり部分となり、蓋部102の剥離操作時に蓋部102を持ち上げたときに基板部101も持ち上がってしまうのを防ぐ役割を持つ。
マイクロチップは、冷却機構及び加熱機構を有するペルチェ上のステージに載せられて分析される。
分析対象物質としては、分離状態を蛍光観察できる蛍光等電点マーカー(Fluorescent IEF marker)を用いた。分析される試料(分析サンプル)は、電圧を印加した流路内にpH勾配を形成する両性担体(cIEF ampholytes)2%と蛍光等電点マーカー2%とを含んだcIEF gelである。
分析方法を説明すると、まず、上蓋部貫通穴103a,103bと蓋部貫通穴102a,102bを通して基板リザーバ部105a,105bに分析サンプル導入し、次いで毛細管力を用いて流路104内にも導入した。次に、一方の基板リザーバ部105aに電極液0.02M NaOH (pH 12.4)を、他方の基板リザーバ部105bに電極液0.1M H3PO4 (pH 1.9)を満たし、電極を両方の基板リザーバ部105a,105bに挿入する。その後、電極間に2.4kVの電圧を、4分印加して、等電点マーカーを等電点分離した。流路104内の等電点マーカーの分離状態は蛍光顕微鏡を用いて観察された。
観察直後のマイクロチップを、ペルチェ台を用いて冷却して分析サンプル及び電極液を凍結させた。
さらに、分析サンプル及び電極液は凍結状態を維持され、基板部101はひっかかり部でステージに固定された状態で、蓋部102のツマミ部を持ち上げ、蓋部102と上蓋部103を基板部101から剥離し除去した。そして、流路104を蛍光観察し、蓋部102が除去され分析サンプルが露出された後も蛍光等電点マーカーの分離状態が崩れず、維持されていることを確認した。
以上の実験により、流路104と基板リザーバ部105a,105bを有する基板部101と、貫通穴102a,102bを具備する弾性体の蓋部102と、蓋部102より硬い部材で構成され貫通穴103a,103bを有する上蓋部103とを有し、上蓋部103が貫通穴103aを有する第1領域部と貫通穴103bを有する第2領域部とに分離されているマイクロチップを用い、分析対象物質を含む試料についての等電点分離工程、凍結工程、および蓋部除去工程を行うことにより、マイクロチップの蓋部のずれやめくれを防ぎつつ、蓋部102を基板部101から容易に剥離できることが示された。
以上に例示した本発明に係るマイクロチップとこれを用いた試料分析方法は、マイクロチップ上で分離済みの試料を利用する、更なる分析、例えば、質量分析やバイオアッセイ分析に供する試料分析工程において、蓋部の剥離操作の容易化や自動化を目的として利用可能である。
また、本発明について図面をもとに例示したが、本発明の技術思想を逸脱しない範囲において、図示した構造、形状に限定することなく、上記の例を適宜変更することも可能である。
101 基板部
102 蓋部
102a,102b 蓋部貫通穴
103 上蓋部
103a,103b 上蓋部貫通穴
104 流路
105a,105b 基板リザーバ部
110 マイクロチップ
201 部品
202 蓋部を剥離する力
203,203A,203B,203C 剥離する力が働く領域
204 試料(サンプル)
P 第1領域部
Q 第2領域部
102 蓋部
102a,102b 蓋部貫通穴
103 上蓋部
103a,103b 上蓋部貫通穴
104 流路
105a,105b 基板リザーバ部
110 マイクロチップ
201 部品
202 蓋部を剥離する力
203,203A,203B,203C 剥離する力が働く領域
204 試料(サンプル)
P 第1領域部
Q 第2領域部
Claims (5)
- 基板部と蓋部と上蓋部とを有するマイクロチップであって、
前記基板部は上面に、溝状の流路と、該流路の両端に設けられたリザーバ部とを有し、
前記蓋部は弾性体で構成され、前記流路としての溝を密封すると共に前記基板部から着脱可能であり、前記各リザーバ部に対応する位置に蓋部貫通穴を有し、
前記上蓋部は前記蓋部より硬い部材で構成され、前記蓋部の上面に密着しており、且つ前記各リザーバ部に対応する位置に上蓋部貫通穴を有し、
前記上蓋部は、一方の前記上蓋部貫通穴を含む第1領域部と、もう一方の前記上蓋部貫通穴を含む第2領域部とに分割されていることを特徴とするマイクロチップ。 - 前記基板部は合成石英からなり、
前記蓋部はシリコーン樹脂からなり、
前記上蓋部は合成石英からなることを特徴とする請求項1に記載のマイクロチップ。 - 前記基板部は前記流路を複数有しており、且つ、前記第1領域部と前記第2領域部に分かれた二つの前記上蓋部がそれぞれ、複数の前記流路間で共通化されていることを特徴とする請求項1または2に記載のマイクロチップ。
- 上面に、溝状の流路と該流路の両端に設けられたリザーバ部とを有する基板部と、
弾性体で構成され、前記流路としての溝を密封すると共に前記基板部から着脱可能であり、前記各リザーバ部に対応する位置に蓋部貫通穴を有する基板部と、
前記蓋部より硬い部材で構成され、前記蓋部の上面に密着しており、且つ前記各リザーバ部に対応する位置に上蓋部貫通穴を有する上蓋部と、を備え、
前記上蓋部が、一方の前記上蓋部貫通穴を含む第1領域部と、もう一方の前記上蓋部貫通穴を含む第2領域部とに分かれているマイクロチップを用いて試料を分析する方法であって、
分析対象物質を含んだ前記試料を、前記上蓋部貫通穴と前記蓋部貫通穴と前記リザーバ部を通して前記流路に導入し、電極液を前記リザーバ部に導入し、前記流路を利用して前記試料を分離した後、前記基板部を冷却して、前記流路内に保持されている分離済みの試料と前記リザーバ部中の電極液とを凍結させる操作を施す冷却工程と、
前記基板部を所定の温度に冷却保持し、凍結状態の分離済みの試料を前記流路内に保持しつつ露出するため、前記蓋部の端部に外力を作用して前記基板部から前記蓋部を剥離し除去する蓋部剥離工程と、を含むことを特徴とする試料分析方法。 - 前記蓋部剥離工程において、
前記第1領域部の前記上蓋部とその下にある前記蓋部の一部を剥離する工程と、前記第2領域部の前記上蓋部とその下にある前記蓋部の一部を剥離する工程とを時間差をおいて実施することを特徴とする請求項4に記載の試料分析方法。
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