JP3441058B2 - キャピラリーゲル電気泳動用マイクロチップおよびその製造方法 - Google Patents
キャピラリーゲル電気泳動用マイクロチップおよびその製造方法Info
- Publication number
- JP3441058B2 JP3441058B2 JP34505099A JP34505099A JP3441058B2 JP 3441058 B2 JP3441058 B2 JP 3441058B2 JP 34505099 A JP34505099 A JP 34505099A JP 34505099 A JP34505099 A JP 34505099A JP 3441058 B2 JP3441058 B2 JP 3441058B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capillary
- microchip
- gel electrophoresis
- substrate
- capillary channel
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Electrostatic Separation (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、キャピラリーゲル
電気泳動用マイクロチップおよびその製造方法に関し、
さらに詳細には、微小スケールで様々なサイズのＤＮＡ
断片をはじめとする核酸、あるいは、アミノ酸・ペプチ
ド・タンパク質などの有機分子、金属イオンなどを分離
する際などに用いて好適なキャピラリーゲル電気泳動用
マイクロチップおよびその製造方法に関する。
電気泳動用マイクロチップおよびその製造方法に関し、
さらに詳細には、微小スケールで様々なサイズのＤＮＡ
断片をはじめとする核酸、あるいは、アミノ酸・ペプチ
ド・タンパク質などの有機分子、金属イオンなどを分離
する際などに用いて好適なキャピラリーゲル電気泳動用
マイクロチップおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、フォトリソグラフィーの技術
による微細加工によって、平板ガラスよりなるチップ上
にキャピラリーチャネル（微細流路）を形成してキャピ
ラリー電気泳動用チップを構成し、こうして構成したキ
ャピラリー電気泳動用チップを用いることにより、高性
能で高速な電気泳動分離を行うことが可能であることが
知られている。
による微細加工によって、平板ガラスよりなるチップ上
にキャピラリーチャネル（微細流路）を形成してキャピ
ラリー電気泳動用チップを構成し、こうして構成したキ
ャピラリー電気泳動用チップを用いることにより、高性
能で高速な電気泳動分離を行うことが可能であることが
知られている。
【０００３】ところで、上記したキャピラリー電気泳動
用チップに関しては、ガラスやＳｉ／ＳｉＯ２などのシ
リコンを材料としたチップを用いて、チップ上に微細加
工によりキャピラリーチャネルを形成する研究が数多く
行われてきている。
用チップに関しては、ガラスやＳｉ／ＳｉＯ２などのシ
リコンを材料としたチップを用いて、チップ上に微細加
工によりキャピラリーチャネルを形成する研究が数多く
行われてきている。
【０００４】しかしながら、キャピラリー電気泳動用チ
ップの材料としてガラスやシリコンを用いる場合には、
電気泳動分離に用いるキャピラリーチャネルを作成した
り、作成したキャピラリーチャネルの封止（シール）を
確実に行ったりするために、作業工程が煩雑であるエッ
チングや接合のプロセスを行う必要があった。
ップの材料としてガラスやシリコンを用いる場合には、
電気泳動分離に用いるキャピラリーチャネルを作成した
り、作成したキャピラリーチャネルの封止（シール）を
確実に行ったりするために、作業工程が煩雑であるエッ
チングや接合のプロセスを行う必要があった。
【０００５】それゆえに、ガラスやシリコンを材料とし
て用いたキャピラリー電気泳動用チップは、製造コスト
が増大することになって高価なものとならざるを得ず、
１回のみ電気泳動分離に使用しただけで廃棄するにはコ
スト的に割に合わないものとなっていた。
て用いたキャピラリー電気泳動用チップは、製造コスト
が増大することになって高価なものとならざるを得ず、
１回のみ電気泳動分離に使用しただけで廃棄するにはコ
スト的に割に合わないものとなっていた。
【０００６】従って、ガラスやシリコンを材料として用
いたキャピラリー電気泳動用チップにおいては、繰り返
し電気泳動分離に使用することを可能とするために、キ
ャピラリーチャネル内に充填する分離材料（分子篩い）
としては、充填後に除去することが困難なゲルを用いる
ことなしに、充填後にキャピラリーチャネル内から自由
に流し去ることが可能な緩衝溶液や、置換が容易な直鎖
状のポリアクリルアミドやヒドロキシプロピルセルロー
スのような高分子（ポリマー）溶液を用いる必要があ
り、こうした分子篩いを用いて電気泳動分離を行ってい
た。
いたキャピラリー電気泳動用チップにおいては、繰り返
し電気泳動分離に使用することを可能とするために、キ
ャピラリーチャネル内に充填する分離材料（分子篩い）
としては、充填後に除去することが困難なゲルを用いる
ことなしに、充填後にキャピラリーチャネル内から自由
に流し去ることが可能な緩衝溶液や、置換が容易な直鎖
状のポリアクリルアミドやヒドロキシプロピルセルロー
スのような高分子（ポリマー）溶液を用いる必要があ
り、こうした分子篩いを用いて電気泳動分離を行ってい
た。
【０００７】ところが、ガラスやシリコンを材料として
用いたキャピラリー電気泳動用チップにおいて、分子篩
いとして緩衝溶液やポリマー溶液を用いて電気泳動分離
を行う場合には、高電圧を使用する必要があるととも
に、電圧印加のときに起こる拡散や対流の発生を防ぐた
めに微妙な電場の制御が必要であるために、電気設備や
検出装置が複雑になってコスト高を招来するという問題
点があるとともに、分離度を上げるためには長いキャピ
ラリーチャネルを必要とするためチップを大型化せざる
を得ないという問題点があった。
用いたキャピラリー電気泳動用チップにおいて、分子篩
いとして緩衝溶液やポリマー溶液を用いて電気泳動分離
を行う場合には、高電圧を使用する必要があるととも
に、電圧印加のときに起こる拡散や対流の発生を防ぐた
めに微妙な電場の制御が必要であるために、電気設備や
検出装置が複雑になってコスト高を招来するという問題
点があるとともに、分離度を上げるためには長いキャピ
ラリーチャネルを必要とするためチップを大型化せざる
を得ないという問題点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
の有する上記したような種々の問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、安価に製造する
ことができて１回のみ電気泳動分離に使用しただけで廃
棄するのに適した、即ち、使い捨て可能なキャピラリー
ゲル電気泳動用マイクロチップおよびその製造方法を提
供しようとするものである。
の有する上記したような種々の問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、安価に製造する
ことができて１回のみ電気泳動分離に使用しただけで廃
棄するのに適した、即ち、使い捨て可能なキャピラリー
ゲル電気泳動用マイクロチップおよびその製造方法を提
供しようとするものである。
【０００９】また、本発明の目的とするところは、分子
篩いとしてゲルを用いることを可能にして、高電圧を使
用することなく低電圧で電気泳動分離を行うことができ
るようにするとともに、電圧印加のときにおける拡散や
対流の発生を抑止するようにし、これにより電気設備お
よび検出装置の簡潔化を図ってコストを大幅に低減する
ことができるようにしたキャピラリーゲル電気泳動用マ
イクロチップおよびその製造方法を提供しようとするも
のである。
篩いとしてゲルを用いることを可能にして、高電圧を使
用することなく低電圧で電気泳動分離を行うことができ
るようにするとともに、電圧印加のときにおける拡散や
対流の発生を抑止するようにし、これにより電気設備お
よび検出装置の簡潔化を図ってコストを大幅に低減する
ことができるようにしたキャピラリーゲル電気泳動用マ
イクロチップおよびその製造方法を提供しようとするも
のである。
【００１０】さらに、本発明の目的とするところは、分
子篩いとしてゲルを用いることを可能にして、電気泳動
分離における分離度の向上、分離距離の短縮化および分
離時間の短縮化を図ることにより、電気泳動分離におけ
る分離性能を向上させ、高分解能の電気泳動分離を行う
ことを可能にしたキャピラリーゲル電気泳動用マイクロ
チップおよびその製造方法を提供しようとするものであ
る。
子篩いとしてゲルを用いることを可能にして、電気泳動
分離における分離度の向上、分離距離の短縮化および分
離時間の短縮化を図ることにより、電気泳動分離におけ
る分離性能を向上させ、高分解能の電気泳動分離を行う
ことを可能にしたキャピラリーゲル電気泳動用マイクロ
チップおよびその製造方法を提供しようとするものであ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、高分子（ポリマー）材料、例えば、ＰＤ
ＭＳ（ポリジメチルシロキサン）により形成されたマイ
クロチップに微細加工を施し、当該マイクロチップ上に
キャピラリーチャネルを形成するようにしたものであ
る。
に、本発明は、高分子（ポリマー）材料、例えば、ＰＤ
ＭＳ（ポリジメチルシロキサン）により形成されたマイ
クロチップに微細加工を施し、当該マイクロチップ上に
キャピラリーチャネルを形成するようにしたものであ
る。
【００１２】ここで、微細加工によるキャピラリーチャ
ネルを形成するためのマイクロチップの材料としては、
従来においては上記したようにガラスやＳｉ／ＳｉＯ２
などのシリコンを用いていたが、ガラスやＳｉ／ＳｉＯ
２などのシリコンに較べて安価でありかつ壊れにくいと
いう観点から、ポリマー材料を用いることが好ましいも
のである。
ネルを形成するためのマイクロチップの材料としては、
従来においては上記したようにガラスやＳｉ／ＳｉＯ２
などのシリコンを用いていたが、ガラスやＳｉ／ＳｉＯ
２などのシリコンに較べて安価でありかつ壊れにくいと
いう観点から、ポリマー材料を用いることが好ましいも
のである。
【００１３】殊に、ポリマー材料の中のシリコンエラス
トマーの一種であるＰＤＭＳは、マイクロスケールでの
型取り（モールディング：ｍｏｌｄｉｎｇ）に適した材
料であり、これを用いることによって電気泳動分離のた
めの微細構造たるキャピラリーチャネルを安価に加工成
形することができるようになる。
トマーの一種であるＰＤＭＳは、マイクロスケールでの
型取り（モールディング：ｍｏｌｄｉｎｇ）に適した材
料であり、これを用いることによって電気泳動分離のた
めの微細構造たるキャピラリーチャネルを安価に加工成
形することができるようになる。
【００１４】即ち、ＰＤＭＳにより形成されたマイクロ
チップは、キャピラリーチャネルを形成する際に、作業
が繁雑なエッチングや接合のプロセスを必要とせずに，
単純で安価な型取りと封止（シール）との手法によって
簡単にキャピラリーチャネルを形成することができるも
のである。
チップは、キャピラリーチャネルを形成する際に、作業
が繁雑なエッチングや接合のプロセスを必要とせずに，
単純で安価な型取りと封止（シール）との手法によって
簡単にキャピラリーチャネルを形成することができるも
のである。
【００１５】従って、本発明によるキャピラリーゲル電
気泳動用マイクロチップは安価に提供することができる
ようになるので、本発明によるキャピラリーゲル電気泳
動用マイクロチップによれば、１回のみ電気泳動分離に
使用しただけで廃棄する、所謂、ディスポーザブルな使
用（使い捨て的使用）が可能となるものである。
気泳動用マイクロチップは安価に提供することができる
ようになるので、本発明によるキャピラリーゲル電気泳
動用マイクロチップによれば、１回のみ電気泳動分離に
使用しただけで廃棄する、所謂、ディスポーザブルな使
用（使い捨て的使用）が可能となるものである。
【００１６】しかも、上記したように使い捨て的使用を
可能とした場合には，キャピラリーチャネルに充填する
分離材料たる分子篩いとして、充填後にキャピラリーチ
ャネルから除去可能な緩衝溶液やポリマー溶液を用いる
必要がなくなるものである。
可能とした場合には，キャピラリーチャネルに充填する
分離材料たる分子篩いとして、充填後にキャピラリーチ
ャネルから除去可能な緩衝溶液やポリマー溶液を用いる
必要がなくなるものである。
【００１７】このため、本発明においては、キャピラリ
ーゲル電気泳動用マイクロチップ上に形成されたキャピ
ラリーチャネルに部分的にゲル（例えば、アガロースゲ
ル）を充填し、そのことによって、従来より分子篩いと
して用いられてきた緩衝溶液やポリマー溶液を用いたチ
ップ上の電気泳動分離に較べて、分離の分解能を向上さ
せることができるようになるとともに、分離に必要なキ
ャピラリーチャネルの長さを短くすることができるよう
になる。
ーゲル電気泳動用マイクロチップ上に形成されたキャピ
ラリーチャネルに部分的にゲル（例えば、アガロースゲ
ル）を充填し、そのことによって、従来より分子篩いと
して用いられてきた緩衝溶液やポリマー溶液を用いたチ
ップ上の電気泳動分離に較べて、分離の分解能を向上さ
せることができるようになるとともに、分離に必要なキ
ャピラリーチャネルの長さを短くすることができるよう
になる。
【００１８】即ち、本発明によるキャピラリーゲル電気
泳動用マイクロチップによれば、キャピラリーチャネル
に充填する分子篩いとしてゲルを用いることができるの
で、キャピラリーチャネルの流路を長くしたり、拡散や
対流の問題を防ぐための微妙な電場の制御を行ったりす
ることなしに、高分解能で電気泳動分離を行うことが可
能となる。
泳動用マイクロチップによれば、キャピラリーチャネル
に充填する分子篩いとしてゲルを用いることができるの
で、キャピラリーチャネルの流路を長くしたり、拡散や
対流の問題を防ぐための微妙な電場の制御を行ったりす
ることなしに、高分解能で電気泳動分離を行うことが可
能となる。
【００１９】従って、本発明によれば、電気泳動分離の
ために安価なＰＤＭＳより形成されるキャピラリーゲル
電気泳動用マイクロチップを用いて、簡単な装置で様々
なサイズのＤＮＡ分子を分離することが可能となるもの
である。
ために安価なＰＤＭＳより形成されるキャピラリーゲル
電気泳動用マイクロチップを用いて、簡単な装置で様々
なサイズのＤＮＡ分子を分離することが可能となるもの
である。
【００２０】後述するように、本願出願人による実験に
よれば、アガロースゲルを充填した本発明によるＰＤＭ
Ｓ製のキャピラリーゲル電気泳動用マイクロチップ上
で、実際にＤＮＡ分子を電気的に分離し、分子量に対応
するバンドを形成させることに成功した。つまり、後述
する本願出願人による実験においては、分子篩い用のゲ
ルとして、まず、本発明によるＰＤＭＳ製のキャピラリ
ーゲル電気泳動用マイクロチップの適用性を示すために
アガロースを用い、ＦＩＴＣで標識したＤＮＡラダーの
分離を行ったものである。
よれば、アガロースゲルを充填した本発明によるＰＤＭ
Ｓ製のキャピラリーゲル電気泳動用マイクロチップ上
で、実際にＤＮＡ分子を電気的に分離し、分子量に対応
するバンドを形成させることに成功した。つまり、後述
する本願出願人による実験においては、分子篩い用のゲ
ルとして、まず、本発明によるＰＤＭＳ製のキャピラリ
ーゲル電気泳動用マイクロチップの適用性を示すために
アガロースを用い、ＦＩＴＣで標識したＤＮＡラダーの
分離を行ったものである。
【００２１】即ち、本発明のうち請求項１に記載の発明
は、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）により形成さ
れるとともに、上面にＩ字型状の流路を構成するキャピ
ラリーチャネルを形成された平板状の基板と、上記基板
の上面側に配設されるとともに、上記キャピラリーチャ
ネルの両端部のそれぞれと連通するようにして上面から
下面へ貫通するようにしてそれぞれ形成された開口部た
る２つのポートを備えた平板状の表面板とを有し、上記
表面板によって上記キャピラリーチャネルを封止すると
ともに、上記キャピラリーチャネル内に分子篩いとして
ゲルを充填したものである。
は、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）により形成さ
れるとともに、上面にＩ字型状の流路を構成するキャピ
ラリーチャネルを形成された平板状の基板と、上記基板
の上面側に配設されるとともに、上記キャピラリーチャ
ネルの両端部のそれぞれと連通するようにして上面から
下面へ貫通するようにしてそれぞれ形成された開口部た
る２つのポートを備えた平板状の表面板とを有し、上記
表面板によって上記キャピラリーチャネルを封止すると
ともに、上記キャピラリーチャネル内に分子篩いとして
ゲルを充填したものである。
【００２２】また、本発明のうち請求項２に記載の発明
は、本発明のうち請求項１に記載の発明において、上記
表面板をＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）により
形成したものである。
は、本発明のうち請求項１に記載の発明において、上記
表面板をＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）により
形成したものである。
【００２３】なお、上記表面板は、本発明のうち請求項
３に記載したＰＭＭＡにより形成する他に、ＰＤＭＳや
ガラスなどにより形成してもよい。
３に記載したＰＭＭＡにより形成する他に、ＰＤＭＳや
ガラスなどにより形成してもよい。
【００２４】また、本発明のうち請求項３に記載の発明
は、本発明のうち請求項１または請求項２のいずれか１
項に記載の発明において、上記基板の上面に形成された
キャピラリーチャネルの表面を親水化したものである。
は、本発明のうち請求項１または請求項２のいずれか１
項に記載の発明において、上記基板の上面に形成された
キャピラリーチャネルの表面を親水化したものである。
【００２５】また、本発明のうち請求項４に記載の発明
は、本発明のうち請求項３に記載の発明において、上記
基板の上面に形成されたキャピラリーチャネルの表面の
親水化は、上記基板の上面に形成されたキャピラリーチ
ャネルの表面を酸素プラズマにより酸化して親水化した
ものである。
は、本発明のうち請求項３に記載の発明において、上記
基板の上面に形成されたキャピラリーチャネルの表面の
親水化は、上記基板の上面に形成されたキャピラリーチ
ャネルの表面を酸素プラズマにより酸化して親水化した
ものである。
【００２６】また、本発明のうち請求項５に記載の発明
は、キャピラリーゲル電気泳動用マイクロチップの製造
方法において、キャピラリーゲル電気泳動用マイクロチ
ップにおけるキャピラリーチャネルのレイアウトのパタ
ーンを透明フィルムに印刷してフォトリソグラフィーの
マスクを作成する第１の処理と、シリコンウエハ上にネ
ガティブフォトレジストを作成する第２の処理と、上記
第１の処理により作成されたマスクに印刷されたレイア
ウトのパターンを、上記第２の処理により作成されたネ
ガティブフォトレジスト上に転写して現像することによ
り、マスターを作成する第３の処理と、上記第３の処理
により作成されたマスターをフルオロカーボンで処理す
る第４の処理と、上記第４の処理によりフルオロカーボ
ンで処理されたマスター上にＰＤＭＳのプレポリマーと
キュアリング試薬との混合液を注いで所定温度で所定時
間キュアリングする第５の処理と、上記第５の処理にお
ける所定時間のキュアリングを終了した後に、ＰＤＭＳ
レプリカをマスターから引き剥がし、該ＰＤＭＳレプリ
カをキャピラリーチャネルを形成された基板として得る
第６の処理と、上記第６の処理において得られた基板に
表面板を被せて取り付けて封止する第７の処理と、上記
第７の処理において表面板を取り付けたＰＤＭＳの基板
に形成されたキャピラリーチャネルの表面を親水化する
第８の処理とを有するようにしたものである。
は、キャピラリーゲル電気泳動用マイクロチップの製造
方法において、キャピラリーゲル電気泳動用マイクロチ
ップにおけるキャピラリーチャネルのレイアウトのパタ
ーンを透明フィルムに印刷してフォトリソグラフィーの
マスクを作成する第１の処理と、シリコンウエハ上にネ
ガティブフォトレジストを作成する第２の処理と、上記
第１の処理により作成されたマスクに印刷されたレイア
ウトのパターンを、上記第２の処理により作成されたネ
ガティブフォトレジスト上に転写して現像することによ
り、マスターを作成する第３の処理と、上記第３の処理
により作成されたマスターをフルオロカーボンで処理す
る第４の処理と、上記第４の処理によりフルオロカーボ
ンで処理されたマスター上にＰＤＭＳのプレポリマーと
キュアリング試薬との混合液を注いで所定温度で所定時
間キュアリングする第５の処理と、上記第５の処理にお
ける所定時間のキュアリングを終了した後に、ＰＤＭＳ
レプリカをマスターから引き剥がし、該ＰＤＭＳレプリ
カをキャピラリーチャネルを形成された基板として得る
第６の処理と、上記第６の処理において得られた基板に
表面板を被せて取り付けて封止する第７の処理と、上記
第７の処理において表面板を取り付けたＰＤＭＳの基板
に形成されたキャピラリーチャネルの表面を親水化する
第８の処理とを有するようにしたものである。
【００２７】また、本発明のうち請求項６に記載の発明
は、本発明のうち請求項５に記載の発明において、上記
第８の処理におけるＰＤＭＳの基板に形成されたキャピ
ラリーチャネルの表面の親水化は、上記第７の処理にお
いて表面板を取り付けたＰＤＭＳの基板を酸素プラズマ
により酸化することにより、該基板に形成されたキャピ
ラリーチャネルを酸素プラズマにより酸化して該キャピ
ラリーチャネルの表面を親水化するようにしたものであ
る。
は、本発明のうち請求項５に記載の発明において、上記
第８の処理におけるＰＤＭＳの基板に形成されたキャピ
ラリーチャネルの表面の親水化は、上記第７の処理にお
いて表面板を取り付けたＰＤＭＳの基板を酸素プラズマ
により酸化することにより、該基板に形成されたキャピ
ラリーチャネルを酸素プラズマにより酸化して該キャピ
ラリーチャネルの表面を親水化するようにしたものであ
る。
【００２８】なお、上記した親水化の処理は、本発明の
うち請求項６に記載の発明に記載した酸化プラズマによ
る酸化によるものの他に、適宜に他の手法を用いて親水
化を図ってもよい。また、本発明のうち請求項７に記載
の発明は、本発明のうち請求項１、請求項２、請求項３
または請求項４のいずれか１項に記載の発明において、
アガロース溶液を毛管作用を利用して上記ポートから上
記キャピラリーチャネルに導入し、室温で放置して上記
アガロース溶液を固化させることにより、上記キャピラ
リーチャネル内に分子篩いとしてゲルを充填したもので
ある。
うち請求項６に記載の発明に記載した酸化プラズマによ
る酸化によるものの他に、適宜に他の手法を用いて親水
化を図ってもよい。また、本発明のうち請求項７に記載
の発明は、本発明のうち請求項１、請求項２、請求項３
または請求項４のいずれか１項に記載の発明において、
アガロース溶液を毛管作用を利用して上記ポートから上
記キャピラリーチャネルに導入し、室温で放置して上記
アガロース溶液を固化させることにより、上記キャピラ
リーチャネル内に分子篩いとしてゲルを充填したもので
ある。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面に基づいて、本
発明によるキャピラリーゲル電気泳動用マイクロチップ
およびその製造方法の実施の形態の一例を詳細に説明す
るものとする。
発明によるキャピラリーゲル電気泳動用マイクロチップ
およびその製造方法の実施の形態の一例を詳細に説明す
るものとする。
【００３０】図１（ａ）（ｂ）には、本発明によるキャ
ピラリーゲル電気泳動用マイクロチップの実施の形態の
一例が示されており、図１（ａ）は図１（ｂ）における
Ａ矢視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＢ−
Ｂ線による断面図である。
ピラリーゲル電気泳動用マイクロチップの実施の形態の
一例が示されており、図１（ａ）は図１（ｂ）における
Ａ矢視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＢ−
Ｂ線による断面図である。
【００３１】このキャピラリーゲル電気泳動用マイクロ
チップ１０は、ＰＤＭＳにより形成された平板状の基板
１２と、この基板１２の上面１２ａに配設されるＰＭＭ
Ａ（ポリメチルメタクリレート）により形成された平板
状の表面板１４とを有して構成されている。
チップ１０は、ＰＤＭＳにより形成された平板状の基板
１２と、この基板１２の上面１２ａに配設されるＰＭＭ
Ａ（ポリメチルメタクリレート）により形成された平板
状の表面板１４とを有して構成されている。
【００３２】そして、基板１２の上面１２ａには、キャ
ピラリーチャネルとして、所謂、Ｉ字型状の流路を構成
するキャピラリーチャネル１６が形成されている。
ピラリーチャネルとして、所謂、Ｉ字型状の流路を構成
するキャピラリーチャネル１６が形成されている。
【００３３】即ち、表面板１４によって、基板１２の上
面１２ａに形成されたキャピラリーチャネル１６が封止
（シール）されているものである。
面１２ａに形成されたキャピラリーチャネル１６が封止
（シール）されているものである。
【００３４】また、表面板１４には、表面板１４の上面
１４ａから下面１４ｂへ貫通するようにして形成された
開口部たる、サンプル導入ならびに電極装着のための２
つのポート１８ａ、１８ｂが穿設されている。
１４ａから下面１４ｂへ貫通するようにして形成された
開口部たる、サンプル導入ならびに電極装着のための２
つのポート１８ａ、１８ｂが穿設されている。
【００３５】ここで、２つのポート１８ａ、１８ｂとキ
ャピラリーチャネル１６とは、２つのポート１８ａ、１
８ｂの一部にキャピラリーチャネル１６の両方の端部１
６ａ、１６ｂとがそれぞれ位置するように寸法設定され
て配置されており、ポート１８ａと端部１６ａとが連通
し、ポート１８ｂと端部１６ｂとが連通するようになさ
れている。
ャピラリーチャネル１６とは、２つのポート１８ａ、１
８ｂの一部にキャピラリーチャネル１６の両方の端部１
６ａ、１６ｂとがそれぞれ位置するように寸法設定され
て配置されており、ポート１８ａと端部１６ａとが連通
し、ポート１８ｂと端部１６ｂとが連通するようになさ
れている。
【００３６】また、キャピラリーチャネル１６の長さ
は、例えば、１４ｍｍに設定され、キャピラリーチャネ
ル１６の幅は、例えば、４００μｍに設定され、キャピ
ラリーチャネル１６の深さは、例えば、４０μｍに設定
されている。
は、例えば、１４ｍｍに設定され、キャピラリーチャネ
ル１６の幅は、例えば、４００μｍに設定され、キャピ
ラリーチャネル１６の深さは、例えば、４０μｍに設定
されている。
【００３７】なお、キャピラリーチャネル１６の長さは
特に限定されるものではなく、必要に応じて任意に設定
することができるものであり、また、キャピラリーチャ
ネル１６の幅は特に限定されるものではなく、必要に応
じて任意に設定することができるものであり、例えば、
１０μｍ〜８００μｍの間の任意の値に設定することが
可能であり、また、キャピラリーチャネル１６の深さは
特に限定されるものではなく、必要に応じて任意に設定
することができるものであり、例えば、５μｍ〜１５０
μｍの間の任意の値に設定することができる。
特に限定されるものではなく、必要に応じて任意に設定
することができるものであり、また、キャピラリーチャ
ネル１６の幅は特に限定されるものではなく、必要に応
じて任意に設定することができるものであり、例えば、
１０μｍ〜８００μｍの間の任意の値に設定することが
可能であり、また、キャピラリーチャネル１６の深さは
特に限定されるものではなく、必要に応じて任意に設定
することができるものであり、例えば、５μｍ〜１５０
μｍの間の任意の値に設定することができる。
【００３８】また、上記したキャピラリーゲル電気泳動
用マイクロチップ１０を製造するためには、図２（ａ）
（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）を参照しながら説明する製造
プロセスを行うものであるが、その製造プロセスに先だ
って、まずキャピラリーゲル電気泳動用マイクロチップ
１０におけるキャピラリーチャネル１６のレイアウトの
パターンを、フォトリソグラフィーのマスクとして利用
するために、高解像度、例えば、４０６４ｄｐｉで透明
フィルムに印刷しておくものである。
用マイクロチップ１０を製造するためには、図２（ａ）
（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）を参照しながら説明する製造
プロセスを行うものであるが、その製造プロセスに先だ
って、まずキャピラリーゲル電気泳動用マイクロチップ
１０におけるキャピラリーチャネル１６のレイアウトの
パターンを、フォトリソグラフィーのマスクとして利用
するために、高解像度、例えば、４０６４ｄｐｉで透明
フィルムに印刷しておくものである。
【００３９】次に、上記したＰＤＭＳにより形成された
基板１２を備えたキャピラリーゲル電気泳動用マイクロ
チップ１０を形成するためのプロセスについて、詳細に
説明することとする。
基板１２を備えたキャピラリーゲル電気泳動用マイクロ
チップ１０を形成するためのプロセスについて、詳細に
説明することとする。
【００４０】図２（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）に
は、キャピラリーゲル電気泳動用マイクロチップ１０の
製造プロセスの概略が示されている。
は、キャピラリーゲル電気泳動用マイクロチップ１０の
製造プロセスの概略が示されている。
【００４１】はじめに、２０ｍｍ×２０ｍｍのシリコン
（Ｓｉ）ウエハをオーブンで乾燥させ（図２（ａ））、
ネガティブフォトレジストＳＵ−８を２，５００ｒｐｍ
で２０秒間スピン塗布し、その後に、９０℃のオーブン
で３０分間保温する（図２（ｂ））。
（Ｓｉ）ウエハをオーブンで乾燥させ（図２（ａ））、
ネガティブフォトレジストＳＵ−８を２，５００ｒｐｍ
で２０秒間スピン塗布し、その後に、９０℃のオーブン
で３０分間保温する（図２（ｂ））。
【００４２】ところで、この実施の形態においては、４
０μｍの深さのキャピラリーチャネル構造を作成するた
めに、ネガティブフォトレジストＳＵ−８を２，５００
ｒｐｍで２０秒間スピン塗布し、その後に、９０℃のオ
ーブンで３０分間保温するという処理を、２回ほど繰り
返して行った。
０μｍの深さのキャピラリーチャネル構造を作成するた
めに、ネガティブフォトレジストＳＵ−８を２，５００
ｒｐｍで２０秒間スピン塗布し、その後に、９０℃のオ
ーブンで３０分間保温するという処理を、２回ほど繰り
返して行った。
【００４３】次に、マスク上に印刷したキャピラリーゲ
ル電気泳動用マイクロチップ１０におけるレイアウトの
パターンは、マスクアライナー（なお、マスクアライナ
ーとしては、例えば、「ＰＥＭ−８００；Ｕｎｉｏｎ
Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｔｏｋｙｏ， Ｊａｐａｎ」
を用いることができる。）を用いて、ＳＵ−８を塗布し
たシリコンウエハにフォトリソグラフィーの手法で転写
し、１−メトキシ−２−プロピル酢酸中に２０分間入れ
現像した（図２（ｃ））。
ル電気泳動用マイクロチップ１０におけるレイアウトの
パターンは、マスクアライナー（なお、マスクアライナ
ーとしては、例えば、「ＰＥＭ−８００；Ｕｎｉｏｎ
Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｔｏｋｙｏ， Ｊａｐａｎ」
を用いることができる。）を用いて、ＳＵ−８を塗布し
たシリコンウエハにフォトリソグラフィーの手法で転写
し、１−メトキシ−２−プロピル酢酸中に２０分間入れ
現像した（図２（ｃ））。
【００４４】こうして作製したマスターは、イソプロピ
ルアルコール、引き続いて、蒸留水で洗浄した。
ルアルコール、引き続いて、蒸留水で洗浄した。
【００４５】次に、ＰＤＭＳのプレポリマーを注ぎ入れ
る前に、ＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎ Ｅｔｃｈｉ
ｎｇ：反応性イオンエッチング）システムを用いて、こ
のマスターをフルオロカーボンで処理した。
る前に、ＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎ Ｅｔｃｈｉ
ｎｇ：反応性イオンエッチング）システムを用いて、こ
のマスターをフルオロカーボンで処理した。
【００４６】なお、フルオロカーボン処理は、型取り後
のＰＤＭＳレプリカの取り外しに役に立つ。
のＰＤＭＳレプリカの取り外しに役に立つ。
【００４７】それから、ＰＤＭＳのプレポリマーとキュ
アリング試薬（キュアリング試薬としては、例えば、
「Ｓｙｌｇａｒｄ １８４：Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ
Ｃｏ．， ＭＩ」を用いることができる。）とを「１
０：１」の割合で混合し、充分に攪拌した後に１５分間
だけ真空脱気してプレポリマー混合液を作成する。こう
して作成されたプレポリマー混合液をマスター上に注
ぎ、６５℃で１時間、それから１３５℃で１５分間キュ
アリングを行った（図２（ｄ））。
アリング試薬（キュアリング試薬としては、例えば、
「Ｓｙｌｇａｒｄ １８４：Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ
Ｃｏ．， ＭＩ」を用いることができる。）とを「１
０：１」の割合で混合し、充分に攪拌した後に１５分間
だけ真空脱気してプレポリマー混合液を作成する。こう
して作成されたプレポリマー混合液をマスター上に注
ぎ、６５℃で１時間、それから１３５℃で１５分間キュ
アリングを行った（図２（ｄ））。
【００４８】上記したキュアリングの後に、ＰＤＭＳレ
プリカをマスターから引き剥がすことにより、ＰＤＭＳ
の基板１２が得られることになる。そして、このＰＤＭ
Ｓの基板１２を、ポート１８ａ、１８ｂが穿設されたＰ
ＭＭＡの表面板１４に被せて取り付けて、キャピラリー
チャネル１６を封止（シール）するものである（図２
（ｅ））。
プリカをマスターから引き剥がすことにより、ＰＤＭＳ
の基板１２が得られることになる。そして、このＰＤＭ
Ｓの基板１２を、ポート１８ａ、１８ｂが穿設されたＰ
ＭＭＡの表面板１４に被せて取り付けて、キャピラリー
チャネル１６を封止（シール）するものである（図２
（ｅ））。
【００４９】なお、この実施の形態において「キャピラ
リーチャネル１６を封止（シール）する」とは、キャピ
ラリーチャネル１６を完全に密閉することを意味するも
のではなく、キャピラリーチャネル１６の両方の端部１
６ａ、１６ｂは、２つのポート１８ａ、１８ｂとそれぞ
れ連通するようになされている。
リーチャネル１６を封止（シール）する」とは、キャピ
ラリーチャネル１６を完全に密閉することを意味するも
のではなく、キャピラリーチャネル１６の両方の端部１
６ａ、１６ｂは、２つのポート１８ａ、１８ｂとそれぞ
れ連通するようになされている。
【００５０】さらに、ＲＩＥシステムを用いてＰＭＭＡ
の表面板１４に貼り付けたＰＤＭＳの基板１２を酸素プ
ラズマで酸化することにより、キャピラリーチャネル１
６を酸素プラズマで酸化してキャピラリーチャネル１６
の表面を親水化した。
の表面板１４に貼り付けたＰＤＭＳの基板１２を酸素プ
ラズマで酸化することにより、キャピラリーチャネル１
６を酸素プラズマで酸化してキャピラリーチャネル１６
の表面を親水化した。
【００５１】なお、キャピラリーチャネル１６の表面を
親水化する手法は、上記したように酸素プラズマで酸化
する手法に限られるものではなく、適宜に他の手法を用
いることができる。
親水化する手法は、上記したように酸素プラズマで酸化
する手法に限られるものではなく、適宜に他の手法を用
いることができる。
【００５２】次に、このキャピラリーゲル電気泳動用マ
イクロチップ１０における電気泳動分離に用いるゲルの
調製について説明する。
イクロチップ１０における電気泳動分離に用いるゲルの
調製について説明する。
【００５３】まず、アガロースの粉末（アガロースの粉
末としては、例えば、「ＳｅａＫｅｍ ＧＴＧ ａｇａ
ｒｏｓｅ；ＦＭＣ ＢｉｏＰｒｏｄｕｃｔｓ，ＭＥ」を
用いることができる。）をオーブンで加熱しながら１倍
のＴＢＥ（トリスホウ酸 ＥＤＴＡ）緩衝液に溶解し
て、アガロース溶液を作成する。このアガロース溶液を
オーブン内で６５℃に保持し、毛管作用を利用してキャ
ピラリーゲル電気泳動用マイクロチップ１０のポート１
８ａ、１８ｂからキャピラリチャネル１６に導入し、室
温で５分間放置して固化させた。
末としては、例えば、「ＳｅａＫｅｍ ＧＴＧ ａｇａ
ｒｏｓｅ；ＦＭＣ ＢｉｏＰｒｏｄｕｃｔｓ，ＭＥ」を
用いることができる。）をオーブンで加熱しながら１倍
のＴＢＥ（トリスホウ酸 ＥＤＴＡ）緩衝液に溶解し
て、アガロース溶液を作成する。このアガロース溶液を
オーブン内で６５℃に保持し、毛管作用を利用してキャ
ピラリーゲル電気泳動用マイクロチップ１０のポート１
８ａ、１８ｂからキャピラリチャネル１６に導入し、室
温で５分間放置して固化させた。
【００５４】次に、実験に用いるサンプルの調製、サン
プルの導入ならびに電気泳動分離について説明すると、
まず、ＦＩＴＣ（フルオロセインイソチオシアナート）
で標識した１００ｂｐ毎のＤＮＡサイズスタンダード
（ＦＩＴＣで標識した１００ｂｐ毎のＤＮＡサイズスタ
ンダードは、例えば、「Ｂｉｏ−Ｒａｄ Ｃｏ．」から
購入することができる。）を４℃で保存する。
プルの導入ならびに電気泳動分離について説明すると、
まず、ＦＩＴＣ（フルオロセインイソチオシアナート）
で標識した１００ｂｐ毎のＤＮＡサイズスタンダード
（ＦＩＴＣで標識した１００ｂｐ毎のＤＮＡサイズスタ
ンダードは、例えば、「Ｂｉｏ−Ｒａｄ Ｃｏ．」から
購入することができる。）を４℃で保存する。
【００５５】それから、２μＬのＤＮＡラダー（サイズ
スタンダード）溶液をポート１８ｂに入れる。
スタンダード）溶液をポート１８ｂに入れる。
【００５６】なお、アガロースゲルへのサンプルの導入
は，ポート１８ａとポート１８ｂとに装着された白金電
極を通じて、キャピラリーチャネル１６に１００Ｖを印
加することによって行った。
は，ポート１８ａとポート１８ｂとに装着された白金電
極を通じて、キャピラリーチャネル１６に１００Ｖを印
加することによって行った。
【００５７】次に、上記のようにしてキャピラリーチャ
ネル１６に導入したサンプルについて、電気泳動分離を
行った実験結果について説明する。
ネル１６に導入したサンプルについて、電気泳動分離を
行った実験結果について説明する。
【００５８】ここで、ＦＩＴＣで標識したＤＮＡの蛍光
は、図３に示すように、倒立蛍光顕微鏡（倒立蛍光顕微
鏡は、例えば、「ＤＩＡＰＨＯＴ−ＴＭＤ；Ｎｉｋｏｎ
Ｃｏ．， Ｊａｐａｎ」を用いることができる。）１
００と、倒立蛍光顕微鏡１００からの光を入射するＩＣ
ＣＤカメラ（ＩＣＣＤカメラは、例えば、「Ｃ２４００
−８；浜松フォトニクス」を用いることができる。）１
０２と、ＩＣＣＤカメラ１０２から出力された画像信号
を記録するビデオカメラ１０４とを有して構成されたシ
ステムによって検出した。
は、図３に示すように、倒立蛍光顕微鏡（倒立蛍光顕微
鏡は、例えば、「ＤＩＡＰＨＯＴ−ＴＭＤ；Ｎｉｋｏｎ
Ｃｏ．， Ｊａｐａｎ」を用いることができる。）１
００と、倒立蛍光顕微鏡１００からの光を入射するＩＣ
ＣＤカメラ（ＩＣＣＤカメラは、例えば、「Ｃ２４００
−８；浜松フォトニクス」を用いることができる。）１
０２と、ＩＣＣＤカメラ１０２から出力された画像信号
を記録するビデオカメラ１０４とを有して構成されたシ
ステムによって検出した。
【００５９】なお、倒立蛍光顕微鏡１００は、キセノン
ランプ１０６と、キセノンランプ１０６から照射された
光を選択的に透過するバンドパスフィルター１０８と、
バンドパスフィルター１０８から透過された光を透過し
てキャピラリーゲル電気泳動用マイクロチップ１０へ照
射するとともに当該キャピラリーゲル電気泳動用マイク
ロチップ１０から反射された光を反射するダイクロイッ
クミラー１１０と、ダイクロイックミラー１１０によっ
て反射された光を選択的に透過してＩＣＣＤカメラ１０
２へ入射するバンドパスフィルター１１２とを有して構
成されている。
ランプ１０６と、キセノンランプ１０６から照射された
光を選択的に透過するバンドパスフィルター１０８と、
バンドパスフィルター１０８から透過された光を透過し
てキャピラリーゲル電気泳動用マイクロチップ１０へ照
射するとともに当該キャピラリーゲル電気泳動用マイク
ロチップ１０から反射された光を反射するダイクロイッ
クミラー１１０と、ダイクロイックミラー１１０によっ
て反射された光を選択的に透過してＩＣＣＤカメラ１０
２へ入射するバンドパスフィルター１１２とを有して構
成されている。
【００６０】ここで、フルオレセインは４８８ｎｍで励
起されて、発光は５１３ｎｍ付近であり、電気泳動の画
像はビデオカメラ１０４で記録したものである。
起されて、発光は５１３ｎｍ付近であり、電気泳動の画
像はビデオカメラ１０４で記録したものである。
【００６１】そして、実験後において、電気泳動画像を
画像解析プログラム（画像解析プログラムとしては、例
えば、「ＮＩＨ ｉｍａｇｅ ｌ．６２ａ」を用いるこ
とができる。）を用いてデジタル化した。また、電気泳
動の経時変化は、デジタル化したデータを所定のコンピ
ュータプログラムを用いて処理することによって得た。
画像解析プログラム（画像解析プログラムとしては、例
えば、「ＮＩＨ ｉｍａｇｅ ｌ．６２ａ」を用いるこ
とができる。）を用いてデジタル化した。また、電気泳
動の経時変化は、デジタル化したデータを所定のコンピ
ュータプログラムを用いて処理することによって得た。
【００６２】図４には、ＰＤＭＳにより形成された基板
１２上に作成されたキャピラリーチャネル１６の走査電
子顕微鏡写真が示されている。この図４に明瞭に示され
ているように、ＰＤＭＳにより形成された基板１２を用
いると、シリコンより形成されたマスター上のフォトレ
ジストの構造を、高い再現性で転写することができるも
のである。
１２上に作成されたキャピラリーチャネル１６の走査電
子顕微鏡写真が示されている。この図４に明瞭に示され
ているように、ＰＤＭＳにより形成された基板１２を用
いると、シリコンより形成されたマスター上のフォトレ
ジストの構造を、高い再現性で転写することができるも
のである。
【００６３】なお、シリコンより形成されたマスターを
用いて型取りしたＰＤＭＳの基板１２の表面は、本来は
疎水的であり、キャピラリーチャネル１６とゲル溶液と
の間の毛管作用を妨げている。
用いて型取りしたＰＤＭＳの基板１２の表面は、本来は
疎水的であり、キャピラリーチャネル１６とゲル溶液と
の間の毛管作用を妨げている。
【００６４】このため、この実施の形態においては、毛
管作用によってキャピラリーチャネル１６にアガロース
溶液を充填するために、上記したように酸素プラズマに
よる２分間の表面処理を行った。その結果、ＰＤＭＳの
基板１２に対する水の接触角は１０８゜から３２°に変
化し、基板１２の表面、即ち、キャピラリーチャネル１
６の表面を親水化することができた。
管作用によってキャピラリーチャネル１６にアガロース
溶液を充填するために、上記したように酸素プラズマに
よる２分間の表面処理を行った。その結果、ＰＤＭＳの
基板１２に対する水の接触角は１０８゜から３２°に変
化し、基板１２の表面、即ち、キャピラリーチャネル１
６の表面を親水化することができた。
【００６５】なお、キュアリングしたＰＤＭＳの基板１
２は、手間のかかる接着方法を必要とすることなしに、
常温でＰＭＭＡの表面板１４に吸着させることができ
た。さらに、このフォトレジストのパターンを形成させ
たシリコンより形成されたマスターは、型取りの前にフ
ルオロカーボン処理をするだけで、何回も利用すること
ができるものである。
２は、手間のかかる接着方法を必要とすることなしに、
常温でＰＭＭＡの表面板１４に吸着させることができ
た。さらに、このフォトレジストのパターンを形成させ
たシリコンより形成されたマスターは、型取りの前にフ
ルオロカーボン処理をするだけで、何回も利用すること
ができるものである。
【００６６】このような製造プロセスを勘案すると、キ
ャピラリーゲル電気泳動用マイクロチップ１０は極めて
安価に製造することが可能であるので、１回のみ電気泳
動分離に使用しただけで廃棄するという使い捨て使用に
適している。
ャピラリーゲル電気泳動用マイクロチップ１０は極めて
安価に製造することが可能であるので、１回のみ電気泳
動分離に使用しただけで廃棄するという使い捨て使用に
適している。
【００６７】また、この実施の形態においては、分子篩
いとしてアガロースゲルを用いたが、一般に、ゲルを充
填したキャピラリーチャネルを均質で安定的に調製する
ことが困難であることが知られている。
いとしてアガロースゲルを用いたが、一般に、ゲルを充
填したキャピラリーチャネルを均質で安定的に調製する
ことが困難であることが知られている。
【００６８】ここで、電気泳動中のゲルの不安定性、即
ち、ゲル内部での気泡の生成と閉塞は、電場強度とゲル
の分離性能とを制限するものである。
ち、ゲル内部での気泡の生成と閉塞は、電場強度とゲル
の分離性能とを制限するものである。
【００６９】しかしながら、この実施の形態において
は、アガロースを表面処理して親水化したキャピラリー
チャネル１６に容易に導入し、ゲル化することができる
ようになる。しかも、全操作を１０分以内で行うことが
可能である。
は、アガロースを表面処理して親水化したキャピラリー
チャネル１６に容易に導入し、ゲル化することができる
ようになる。しかも、全操作を１０分以内で行うことが
可能である。
【００７０】また、気泡の生成やアガロースゲルの形態
的な変化は、３００Ｖを印加した電気泳動中においても
観察されなかった。
的な変化は、３００Ｖを印加した電気泳動中においても
観察されなかった。
【００７１】なお、図５（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）には、ＤＮ
Ａ分子の導入と分離との状況が示されている。
Ａ分子の導入と分離との状況が示されている。
【００７２】即ち、１００Ｖの電圧を１秒間印加するこ
とにより、サンプルのプラグを形成することにができた
（図５（Ａ））。
とにより、サンプルのプラグを形成することにができた
（図５（Ａ））。
【００７３】なお、この分離の過程は、図３に示すシス
テムによって可視化され、バンドの移動を明白に観察す
ることができた（図５（Ｂ）ならびに図５（Ｃ））。こ
の分離は、ＴＢＥ緩衝液を用いた２．０％のアガロース
ゲルに、７１．４Ｖ／ｃｍの電場を印加することによっ
て達成された。この電場強度は、通常の微細加工による
キャピラリー電気泳動の場合の数ｋＶと較べて低いレベ
ルである。
テムによって可視化され、バンドの移動を明白に観察す
ることができた（図５（Ｂ）ならびに図５（Ｃ））。こ
の分離は、ＴＢＥ緩衝液を用いた２．０％のアガロース
ゲルに、７１．４Ｖ／ｃｍの電場を印加することによっ
て達成された。この電場強度は、通常の微細加工による
キャピラリー電気泳動の場合の数ｋＶと較べて低いレベ
ルである。
【００７４】また、図６には、１００ｂｐ〜１０００ｂ
ｐのＤＮＡサイズスタンダードを用いて、アガロースゲ
ルをキャピラリーチャネル１６に充填したキャピラリー
ゲル電気泳動用マイクロチップ１０の電気泳動の経時変
化が示されている。この図６に示すグラフに示されてい
るように、１００ｂｐ〜１０００ｂｐの範囲のＤＮＡ分
子を２分以内で分離することができた。
ｐのＤＮＡサイズスタンダードを用いて、アガロースゲ
ルをキャピラリーチャネル１６に充填したキャピラリー
ゲル電気泳動用マイクロチップ１０の電気泳動の経時変
化が示されている。この図６に示すグラフに示されてい
るように、１００ｂｐ〜１０００ｂｐの範囲のＤＮＡ分
子を２分以内で分離することができた。
【００７５】これは、通常のスラブゲルの電気泳動の分
離と比較すると、１０倍から２０倍ほど高速である。
離と比較すると、１０倍から２０倍ほど高速である。
【００７６】即ち、上記において、本発明によるＰＤＳ
Ｍを用いたキャピラリーゲル電気泳動用マイクロチップ
１０について説明したように、このキャピラリーゲル電
気泳動用マイクロチップ１０は簡易で安価な型取りとシ
ーリングの方法で容易に作成することができるものであ
り、このキャピラリーゲル電気泳動用マイクロチップ１
０はＤＮＡ分離のために十分に利用可能である。
Ｍを用いたキャピラリーゲル電気泳動用マイクロチップ
１０について説明したように、このキャピラリーゲル電
気泳動用マイクロチップ１０は簡易で安価な型取りとシ
ーリングの方法で容易に作成することができるものであ
り、このキャピラリーゲル電気泳動用マイクロチップ１
０はＤＮＡ分離のために十分に利用可能である。
【００７７】なお、上記した実施の形態においては、キ
ャピラリーチャネルとして、所謂、“Ｉ”字型の流路の
キャピラリーチャネル１６を基板１２に形成するように
したが、これに限られるものではないことは勿論であ
る。即ち、キャピラリーチャネルとして、例えば、図７
に示すように、所謂、“十”字型の流路のキャピラリー
チャネルを基板１２に形成するようにしてもよい。そし
て、“十”字型の流路のキャピラリーチャネルを基板１
２に形成した場合には、表面板１４には、“十”字型の
流路のキャピラリーチャネルの４個の端部に対応するよ
うに４個のポートを穿設するものである。
ャピラリーチャネルとして、所謂、“Ｉ”字型の流路の
キャピラリーチャネル１６を基板１２に形成するように
したが、これに限られるものではないことは勿論であ
る。即ち、キャピラリーチャネルとして、例えば、図７
に示すように、所謂、“十”字型の流路のキャピラリー
チャネルを基板１２に形成するようにしてもよい。そし
て、“十”字型の流路のキャピラリーチャネルを基板１
２に形成した場合には、表面板１４には、“十”字型の
流路のキャピラリーチャネルの４個の端部に対応するよ
うに４個のポートを穿設するものである。
【００７８】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、安価に製造することができて１回のみ電気
泳動分離に使用しただけで廃棄するのに適した、即ち、
使い捨て可能なキャピラリーゲル電気泳動用マイクロチ
ップおよびその製造方法を提供することができる。
ているので、安価に製造することができて１回のみ電気
泳動分離に使用しただけで廃棄するのに適した、即ち、
使い捨て可能なキャピラリーゲル電気泳動用マイクロチ
ップおよびその製造方法を提供することができる。
【００７９】また、本発明は、以上説明したように構成
されているので、分子篩いとしてゲルを用いることを可
能にして、高電圧を使用することなく低電圧で電気泳動
分離を行うことができるようにするとともに、電圧印加
のときにおける拡散や対流の発生を抑止するようにし、
これにより電気設備および検出装置の簡潔化を図ってコ
ストを大幅に低減することができるようにしたキャピラ
リーゲル電気泳動用マイクロチップおよびその製造方法
を提供することができる。
されているので、分子篩いとしてゲルを用いることを可
能にして、高電圧を使用することなく低電圧で電気泳動
分離を行うことができるようにするとともに、電圧印加
のときにおける拡散や対流の発生を抑止するようにし、
これにより電気設備および検出装置の簡潔化を図ってコ
ストを大幅に低減することができるようにしたキャピラ
リーゲル電気泳動用マイクロチップおよびその製造方法
を提供することができる。
【００８０】また、本発明は、以上説明したように構成
されているので、分子篩いとしてゲルを用いることを可
能にして、電気泳動分離における分離度の向上、分離距
離の短縮化および分離時間の短縮化を図ることにより、
電気泳動分離における分離性能を向上させ、高分解能の
電気泳動分離を行うことを可能にしたキャピラリーゲル
電気泳動用マイクロチップおよびその製造方法を提供す
ることができる。
されているので、分子篩いとしてゲルを用いることを可
能にして、電気泳動分離における分離度の向上、分離距
離の短縮化および分離時間の短縮化を図ることにより、
電気泳動分離における分離性能を向上させ、高分解能の
電気泳動分離を行うことを可能にしたキャピラリーゲル
電気泳動用マイクロチップおよびその製造方法を提供す
ることができる。
【図１】本発明によるキャピラリーゲル電気泳動用マイ
クロチップの実施の形態の一例を示し、（ａ）は（ｂ）
におけるＡ矢視図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−
Ｂ線による断面図である。
クロチップの実施の形態の一例を示し、（ａ）は（ｂ）
におけるＡ矢視図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−
Ｂ線による断面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、キャピラ
リーゲル電気泳動用マイクロチップ１０の製造プロセス
を示す概略説明図である。
リーゲル電気泳動用マイクロチップ１０の製造プロセス
を示す概略説明図である。
【図３】ＦＩＴＣで標識したＤＮＡの蛍光を検出するた
めのシステムの構成説明図である。
めのシステムの構成説明図である。
【図４】図１に示すキャピラリーゲル電気泳動用マイク
ロチップの基板に形成されたキャピラリーチャネルの走
査電子顕微鏡写真である。
ロチップの基板に形成されたキャピラリーチャネルの走
査電子顕微鏡写真である。
【図５】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、ＤＮＡ分子の導入と分
離との状況を示す顕微鏡写真である。
離との状況を示す顕微鏡写真である。
【図６】１００ｂｐ〜１０００ｂｐのＤＮＡサイズスタ
ンダードを用いた、アガロースゲルをキャピラリーチャ
ネル１６に充填したキャピラリーゲル電気泳動用マイク
ロチップの電気泳動の経時変化を示すグラフである。
ンダードを用いた、アガロースゲルをキャピラリーチャ
ネル１６に充填したキャピラリーゲル電気泳動用マイク
ロチップの電気泳動の経時変化を示すグラフである。
【図７】キャピラリーゲル電気泳動用マイクロチップの
基板に形成されたキャピラリーチャネルの他の形状を示
す走査電子顕微鏡写真である。
基板に形成されたキャピラリーチャネルの他の形状を示
す走査電子顕微鏡写真である。
１０ キャピラリーゲル電気泳動用マイクロ
チップ １２ 基板 １２ａ、１４ａ 上面 １４ 表面板 １４ｂ 下面 １６ キャピラリーチャネル １６ａ、１６ｂ 端部 １８ａ、１８ｂ ポート
チップ １２ 基板 １２ａ、１４ａ 上面 １４ 表面板 １４ｂ 下面 １６ キャピラリーチャネル １６ａ、１６ｂ 端部 １８ａ、１８ｂ ポート
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 細川 和生
埼玉県川口市元郷４−20−８
(56)参考文献 特開 昭63−32362（ＪＰ，Ａ)
特表 平５−507793（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B03C 5/00 - 5/02
Claims (7)
- 【請求項１】 ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）に
より形成されるとともに、上面にＩ字型状の流路を構成
するキャピラリーチャネルを形成された平板状の基板
と、 前記基板の上面側に配設されるとともに、前記キャピラ
リーチャネルの両端部のそれぞれと連通するようにして
上面から下面へ貫通してそれぞれ形成された開口部たる
２つのポートを備えた平板状の表面板とを有し、 前記表面板によって前記キャピラリーチャネルを封止す
るとともに、前記キャピラリーチャネル内に分子篩いと
してゲルを充填したものであるキャピラリーゲル電気泳
動用マイクロチップ。 - 【請求項２】 請求項１に記載のキャピラリーゲル電気
泳動用マイクロチップにおいて、 前記表面板は、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレー
ト）、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）またはガラ
スにより形成されたものであるキャピラリーゲル電気泳
動用マイクロチップ。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２のいずれか１項
に記載のキャピラリーゲル電気泳動用マイクロチップに
おいて、 前記基板の上面に形成されたキャピラリーチャネルの表
面を親水化したものであるキャピラリーゲル電気泳動用
マイクロチップ。 - 【請求項４】 請求項３に記載のキャピラリーゲル電気
泳動用マイクロチップにおいて、 前記基板の上面に形成されたキャピラリーチャネルの表
面の親水化は、前記基板の上面に形成されたキャピラリ
ーチャネルの表面を酸素プラズマにより酸化して親水化
したものであるキャピラリーゲル電気泳動用マイクロチ
ップ。 - 【請求項５】 キャピラリーゲル電気泳動用マイクロチ
ップの製造方法において、 キャピラリーゲル電気泳動用マイクロチップにおけるキ
ャピラリーチャネルのレイアウトのパターンを透明フィ
ルムに印刷してフォトリソグラフィーのマスクを作成す
る第１の処理と、 シリコンウエハ上にネガティブフォトレジストを作成す
る第２の処理と、 前記第１の処理により作成されたマスクに印刷されたレ
イアウトのパターンを、前記第２の処理により作成され
たネガティブフォトレジスト上に転写して現像すること
により、マスターを作成する第３の処理と、 前記第３の処理により作成されたマスターをフルオロカ
ーボンで処理する第４の処理と、 前記第４の処理によりフルオロカーボンで処理されたマ
スター上にＰＤＭＳのプレポリマーとキュアリング試薬
との混合液を注いで所定温度で所定時間キュアリングす
る第５の処理と、 前記第５の処理における所定時間のキュアリングを終了
した後に、ＰＤＭＳレプリカをマスターから引き剥が
し、該ＰＤＭＳレプリカをキャピラリーチャネルを形成
された基板として得る第６の処理と、 前記第６の処理において得られた基板に表面板を被せて
取り付け封止する第７の処理と、 前記第７の処理において表面板を取り付けたＰＤＭＳの
基板に形成されたキャピラリーチャネルの表面を親水化
する第８の処理とを有するキャピラリーゲル電気泳動用
マイクロチップの製造方法。 - 【請求項６】 請求項５に記載のキャピラリーゲル電気
泳動用マイクロチップの製造方法において、 前記第８の処理におけるＰＤＭＳの基板に形成されたキ
ャピラリーチャネルの表面の親水化は、前記第７の処理
において表面板を取り付けたＰＤＭＳの基板を酸素プラ
ズマにより酸化することにより、該基板に形成されたキ
ャピラリーチャネルを酸素プラズマにより酸化して該キ
ャピラリーチャネルの表面を親水化するものであるキャ
ピラリーゲル電気泳動用マイクロチップの製造方法。 - 【請求項７】 請求項１、請求項２、請求項３または請
求項４のいずれか１項に記載のキャピラリーゲル電気泳
動用マイクロチップにおいて、 アガロース溶液を毛管作用を利用して前記ポートから前
記キャピラリーチャネルに導入し、室温で放置して前記
アガロース溶液を固化させることにより、前記キャピラ
リーチャネル内に分子篩いとしてゲルを充填したもので
あるキャピラリーゲル電気泳動用マイクロチップ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34505099A JP3441058B2 (ja) | 1999-12-03 | 1999-12-03 | キャピラリーゲル電気泳動用マイクロチップおよびその製造方法 |
| CA 2310700 CA2310700A1 (en) | 1999-12-03 | 2000-06-06 | Microchip for capillary gel electrophoresis and the method for fabricating the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34505099A JP3441058B2 (ja) | 1999-12-03 | 1999-12-03 | キャピラリーゲル電気泳動用マイクロチップおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001157855A JP2001157855A (ja) | 2001-06-12 |
| JP3441058B2 true JP3441058B2 (ja) | 2003-08-25 |
Family
ID=18373958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34505099A Expired - Fee Related JP3441058B2 (ja) | 1999-12-03 | 1999-12-03 | キャピラリーゲル電気泳動用マイクロチップおよびその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3441058B2 (ja) |
| CA (1) | CA2310700A1 (ja) |
Families Citing this family (38)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE523309E (sv) * | 2001-06-15 | 2010-03-02 | Replisaurus Technologies Ab | Metod, elektrod och apparat för att skapa mikro- och nanostrukturer i ledande material genom mönstring med masterelektrod och elektrolyt |
| JP3537802B2 (ja) * | 2001-12-18 | 2004-06-14 | 株式会社日立製作所 | 電気泳動チップ |
| KR100498560B1 (ko) * | 2002-07-10 | 2005-07-01 | 주식회사 옵트론-텍 | 플라스틱 마이크로칩용 주형틀 및 제조방법. |
| KR100492284B1 (ko) * | 2002-07-22 | 2005-05-30 | 주식회사 옵트론-텍 | 마이크로칩 제조방법. |
| JP3866183B2 (ja) * | 2002-11-01 | 2007-01-10 | Ａｓｔｉ株式会社 | バイオチップ |
| JP3787578B2 (ja) * | 2003-10-29 | 2006-06-21 | アイダエンジニアリング株式会社 | マイクロチップの微細流路における液体送液方法 |
| JP3905074B2 (ja) * | 2003-11-04 | 2007-04-18 | アイダエンジニアリング株式会社 | 微量流体制御機構及び該機構を有するマイクロチップ |
| US7282324B2 (en) | 2004-01-05 | 2007-10-16 | Microchem Corp. | Photoresist compositions, hardened forms thereof, hardened patterns thereof and metal patterns formed using them |
| JP3918040B2 (ja) * | 2004-03-03 | 2007-05-23 | アイダエンジニアリング株式会社 | マイクロチップ及びｐｄｍｓ基板と対面基板との貼り合わせ方法 |
| JP4271610B2 (ja) * | 2004-03-26 | 2009-06-03 | アイダエンジニアリング株式会社 | 電気泳動用マイクロチップ |
| CN100507569C (zh) * | 2004-05-21 | 2009-07-01 | 中国科学院生态环境研究中心 | 高聚物微流控芯片的制备方法 |
| JP4490768B2 (ja) * | 2004-08-31 | 2010-06-30 | Ｈｏｙａ株式会社 | バイオサンプル用容器 |
| JP2008544214A (ja) | 2005-05-09 | 2008-12-04 | セラノス， インコーポレイテッド | ポイントオブケア流体システムおよびその使用 |
| JP3116709U (ja) | 2005-09-13 | 2005-12-15 | 有限会社メタボスクリーン | 微小流路チップ |
| US11287421B2 (en) | 2006-03-24 | 2022-03-29 | Labrador Diagnostics Llc | Systems and methods of sample processing and fluid control in a fluidic system |
| JP4705504B2 (ja) * | 2006-04-05 | 2011-06-22 | アイダエンジニアリング株式会社 | マイクロ流体チップ |
| US8007999B2 (en) | 2006-05-10 | 2011-08-30 | Theranos, Inc. | Real-time detection of influenza virus |
| GB2453310A (en) | 2006-07-05 | 2009-04-08 | Aida Eng Ltd | Micro passage chip, and fluid transferring method |
| US8012744B2 (en) | 2006-10-13 | 2011-09-06 | Theranos, Inc. | Reducing optical interference in a fluidic device |
| US20080113391A1 (en) | 2006-11-14 | 2008-05-15 | Ian Gibbons | Detection and quantification of analytes in bodily fluids |
| US8158430B1 (en) | 2007-08-06 | 2012-04-17 | Theranos, Inc. | Systems and methods of fluidic sample processing |
| CA3138078C (en) | 2007-10-02 | 2024-02-13 | Labrador Diagnostics Llc | Modular point-of-care devices and uses thereof |
| JP2009092483A (ja) * | 2007-10-05 | 2009-04-30 | Shimadzu Corp | １８ｆ−イオン捕捉回収用フローセル及びその製造方法 |
| NZ599873A (en) | 2009-10-19 | 2014-09-26 | Theranos Inc | Integrated health data capture and analysis system |
| US9759718B2 (en) | 2009-11-23 | 2017-09-12 | Cyvek, Inc. | PDMS membrane-confined nucleic acid and antibody/antigen-functionalized microlength tube capture elements, and systems employing them, and methods of their use |
| US10022696B2 (en) | 2009-11-23 | 2018-07-17 | Cyvek, Inc. | Microfluidic assay systems employing micro-particles and methods of manufacture |
| US9855735B2 (en) | 2009-11-23 | 2018-01-02 | Cyvek, Inc. | Portable microfluidic assay devices and methods of manufacture and use |
| US9700889B2 (en) | 2009-11-23 | 2017-07-11 | Cyvek, Inc. | Methods and systems for manufacture of microarray assay systems, conducting microfluidic assays, and monitoring and scanning to obtain microfluidic assay results |
| WO2013134742A2 (en) | 2012-03-08 | 2013-09-12 | Cyvek, Inc | Micro-tube particles for microfluidic assays and methods of manufacture |
| CN102713621B (zh) | 2009-11-23 | 2016-10-19 | 西维克公司 | 用于施行化验的方法和设备 |
| US9500645B2 (en) | 2009-11-23 | 2016-11-22 | Cyvek, Inc. | Micro-tube particles for microfluidic assays and methods of manufacture |
| US10065403B2 (en) | 2009-11-23 | 2018-09-04 | Cyvek, Inc. | Microfluidic assay assemblies and methods of manufacture |
| JP5892551B2 (ja) | 2010-06-30 | 2016-03-23 | 株式会社メタボスクリーン | マイクロ化学チップ、その製造方法、及びその使用方法 |
| CN106290160A (zh) | 2011-01-21 | 2017-01-04 | 提拉诺斯公司 | 样品使用最大化的系统和方法 |
| WO2012129455A2 (en) * | 2011-03-22 | 2012-09-27 | Cyvek, Inc | Microfluidic devices and methods of manufacture and use |
| JP5975636B2 (ja) * | 2011-12-20 | 2016-08-23 | シャープ株式会社 | 電気泳動用カセット、電気泳動用カセットの製造方法、および電気泳動方法 |
| US10228367B2 (en) | 2015-12-01 | 2019-03-12 | ProteinSimple | Segmented multi-use automated assay cartridge |
| WO2017175841A1 (ja) | 2016-04-07 | 2017-10-12 | 株式会社メタボスクリーン | サーモサイクリング検査装置及びチップホルダー |
-
1999
- 1999-12-03 JP JP34505099A patent/JP3441058B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-06-06 CA CA 2310700 patent/CA2310700A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001157855A (ja) | 2001-06-12 |
| CA2310700A1 (en) | 2001-06-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3441058B2 (ja) | キャピラリーゲル電気泳動用マイクロチップおよびその製造方法 | |
| US10161001B2 (en) | Nanochannel arrays and their preparation and use for high throughput macromolecular analysis | |
| KR100590581B1 (ko) | 미세유동장치 및 그 제조방법 | |
| JP3714338B2 (ja) | 接合方法 | |
| JP3603886B2 (ja) | 分離装置およびその製造方法 | |
| US10768142B2 (en) | Nanochannel arrays and their preparation and use for high throughput macromolecular analysis | |
| US9718676B2 (en) | Polymeric nanopillars and nanotubes, their manufacture and uses | |
| Chen et al. | Ultraviolet sealing and poly (dimethylacrylamide) modification for poly (dimethylsiloxane)/glass microchips | |
| JP2018506264A (ja) | ピラー・アレイ構造を使用してエンティティを分別する装置、流体装置を提供する方法、およびナノピラー・アレイを形成する方法 | |
| JP2002532715A (ja) | 空間的且つ時間的に変動する電場による荷電粒子の分離 | |
| CA2222628A1 (en) | Microelectrophoresis chip for moving and separating nucleic acids and other charged molecules | |
| US8088282B2 (en) | Sieving media from planar arrays of nanoscale grooves, method of making and method of using the same | |
| JP2002536640A (ja) | 微小流体導入の際のマルチチャネル制御 | |
| Gitlin et al. | Surface modification of PDMS microfluidic devices by controlled sulfuric acid treatment and the application in chip electrophoresis | |
| JPH08178897A (ja) | 電気泳動装置 | |
| US20030230524A1 (en) | Chromatographic chip and method of fabrication thereof | |
| US20030213693A1 (en) | Microscale electrophoresis devices for biomolecule separation and detection | |
| US5989399A (en) | Effective surface treatment for a new separation medium in electrophoresis | |
| Osborn et al. | Formation of planar solvent-free phospholipid bilayers by Langmuir-Blodgett transfer of monolayers to micromachined apertures in silicon | |
| Chan et al. | Design and fabrication of an integrated microsystem for microcapillary electrophoresis | |
| JP2002311008A (ja) | クロマトグラフ用チップ及びその製造法 | |
| JP3979919B2 (ja) | 生体高分子解析方法及び装置 | |
| JP2012002801A (ja) | ゲル固定用基材、電気泳動用反応器具、電気泳動用反応器具の製造方法及び電気泳動用キット | |
| JPH08327593A (ja) | キャピラリー電気泳動装置 | |
| JPH09210960A (ja) | キャピラリー電気泳動装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080620 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090620 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090620 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100620 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110620 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |