JP4438502B2 - マイクロチップ分析方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明はマイクロチップ電気泳動方法や微量液体クロマトグラフィなどの分析を行なうマイクロチップ分析方法とその装置に関するものであり、
例えば、板状部材の内部に分離用流路を含む電気泳動流路を有するマイクロチップを使用し、その分離用流路の一端側に導入されたＤＮＡ、ＲＮＡ又はタンパク質などの試料をその分離用流路の両端間に印加した電圧によりその分離用流路の他端方向に電気泳動させることにより分離させて分析するマイクロチップ電気泳動方法と装置に関するものである。

マイクロチップ電気泳動では、板状部材の内部に分離用流路を含む電気泳動流路を有するマイクロチップを使用し、その分離用流路の一端側に導入されたＤＮＡ、ＲＮＡ又はタンパク質などの試料をその分離用流路の両端間に印加した電圧によりその分離用流路の他端方向に電気泳動させることにより分離させて検出する。
マイクロチップ電気泳動において、１つの電気泳動流路を有する単一のマイクロチップを繰り返し使用して、バッファ液の充填、試料分注、電気泳動及び分離された試料成分の検出を自動で行う装置が開発されている（特許文献１参照。）。

分析の稼働率を上げるために、複数の流路を備えた電気泳動装置も提案されている。その１つの装置は、１２個の流路を備え、分離バッファ液の充填と試料分注を手動で行なった後、１２個の流路から順次電気泳動を起こさせて分離してデータを得ている（非特許文献１参照。）。

他の装置ではキャピラリによる１２個の流路を備え、分離バッファ液の充填、試料分注、電気泳動分離及びデータ取得を自動で行なうようになっている（非特許文献２参照。）。

微量液体クロマトグラフィでは、マイクロチップは分離用カラムを含む送液流路を備えており、分離用カラムの一端側に導入された試料をその分離用カラムの他端方向に移動させることにより分離させて分析する（非特許文献３参照。）。
主流路で分離された試料成分の検出では蛍光検出が行なわれる。蛍光検出器では主流路の特定箇所又は主流路の所定の長さに沿って励起光を照射し、試料成分が励起されて発光する蛍光を検出する。その場合、励起波長と検出する蛍光波長はそれぞれ１種類に限られる。
特開平１０−２４６７２１号公報 「ぶんせき」誌、Ｎｏ．５，２６７−２７０頁（２００２年） Electrophoresis 2003, 24, 93-95 Anal. Chem., 70, 3790 (1998)

稼働率の向上という点から考えると、上に紹介した非特許文献１，２の装置は有効であるが、いずれもバッチ処理であり、上の例では１２の試料について同じ分離バッファ液で、しかも同じ電気泳動条件でしか分析することができないので、試料ごとに分離バッファ液を異ならせたり、電気泳動条件を個別に設定したりすることができない。
蛍光検出において、試料数が１２より少ない場合は使用されない電気泳動流路ができるため、無駄が生じ、コスト高となる。
蛍光検出において、例えば、ＤＮＡをＣｙ３（励起波長５５０ｎｍ／蛍光波長５７０ｎｍ）とＣｙ５(励起波長６５０ｎｍ／蛍光波長６６８ｎｍ)で蛍光染色したサンプルを同時に分析したい場合がある。しかし従来は、励起波長と蛍光波長の組み合わせが一つしかないため、２以上の蛍光を同時に分析することができない。
液体クロマトグラフィについても同じ問題がある。

そこで、本発明は電気泳動や液体クロマトグラフィによる分離の稼働率を上げるとともに、電気泳動における分離バッファ液や電気泳動条件、液体クロマトグラフィにおける移動相の種類や送液条件、及び検出部における蛍光検出といった分析条件を試料ごとに設定できるようにすることを目的とするものである。

本発明は、１台の共通の分注装置と分析用の複数の処理部を備えた分析装置を用い、板状部材の内部に溶液が移動しつつ分析が行なわれる主流路を少なくとも備えたマイクロチップを使用して分析を行なうマイクロチップ分析方法であり、前記主流路の複数個を、各主流路が前記処理部のそれぞれに対応するように保持部に配置しておき、前記分注装置を用い、前記保持部に配置された状態の主流路に対して、１つの主流路における前処理工程が終了すると次の主流路の前処理工程に移行するように進められる前処理工程と、前記保持部に配置された状態の主流路に対して、主流路ごとに独立して行われ、前処理工程が終了した主流路では前処理工程に続いて分析工程が開始されることにより他の主流路の分析工程とは異なる開始時間をもって実行される分析工程とを備え、前記分析工程での検出は主流路毎に励起波長と蛍光波長を設定して蛍光検出を行うことを特徴とするマイクロチップ分析方法である。
ここで、「分析」の語は、マイクロチップ電気泳動における電気泳動分離及び検出、液体クロマトグラフィにおけるカラムでの分離・溶出及び検出、並びに反応装置における反応及び反応生成物の検出を含む意味で使用している。

前記主流路には１つの主流路での検出を複数の励起波長と蛍光波長により行うものを含んでいることが好ましい。その場合は、検出部においてサンプルごとに独立した励起波長と蛍光波長を１つ以上組み合わせて分析することができる。

検出器の組み合わせを独立に選択できることから、分析依頼時に励起波長と蛍光波長の組み合わせからなる分析項目を選択することも可能である。

前記マイクロチップ分析方法の一例はマイクロチップ電気泳動方法である。その場合、マイクロチップは主流路としての分離用流路を含む電気泳動流路を備えており、前記処理工程は分離用流路の一端側に導入された前記溶液としての試料をその分離用流路の両端間に印加した電圧によりその分離用流路の他端方向に電気泳動させることにより分離させて検出する電気泳動工程であり、前記前処理工程は、電気泳動流路への分離バッファ液充填と試料注入を少なくとも含んでいる。

マイクロチップ電気泳動方法における分析工程としての電気泳動工程は、電気泳動分離と検出を含んでいる。電気泳動分離はゾーン電気泳動、及び分離ポリマーもしくはゲルの存在下での分離を含んでいる。検出は分離された試料成分に励起光を照射して発生する蛍光を測定する蛍光測定を主とするものであるが、他に測定光を照射してその吸光度を測定する吸光測定や、電気分離された試料成分による化学発光や生物発光を測定する光学的検出のほか、電気化学的検出などを含んでいてもよい。

前処理工程には、さらにサイズマーカの添加、蛍光試薬の添加などを含むことができる。
前処理工程はまた、分離バッファ液を充填しようとする電気泳動流路が先に別の試料を処理したものである場合には、分離バッファ液の充填に先立ってその分離バッファ液でその電気泳動流路を洗浄する工程を含むことができる。

電気泳動流路は分離用流路のみであってもよく、分離用流路に交差して試料導入用流路が設けられたクロスインジェクション方式の流路であってもよい。クロスインジェクション方式の流路の場合は、電気泳動工程は試料導入用流路の一端に導入された試料を分離用流路との交差部に導入する工程と、交差部に導入された試料を分離用流路で分離して検出する工程とを含んでいる。

そのようなマイクロチップ分析方法の他の例は液体クロマトグラフィである。その場合、マイクロチップは主流路として分離用カラムを含む送液流路を備えており、前記分析工程は分離用カラムの一端側に導入された前記溶液としての試料をその分離用カラムの他端方向に移動させることにより分離させて検出する液体クロマトグラフィ工程であり、前記前処理工程は分離用カラムへの試料注入を少なくとも含んでいる。

液体クロマトグラフィ工程は分離・溶出と検出を含んでいる。分離・溶出はオープンチューブカラム又は充填カラムでの分離・溶出を含んでおり、充填カラムにはピラーなどのナノ構造体も含んでいる。また、溶出は移動相の組成を時間的に変化させるグラジエント溶出も含んでいる。

液体クロマトグラフィにおける検出もマイクロチップ電気泳動方法の場合と同様に、検出は分離された試料成分に励起光を照射して発生する蛍光を測定する蛍光測定を主とするものであるが、他に測定光を照射してその吸光度を測定する吸光測定や、電気分離された試料成分による化学発光や生物発光を測定する光学的検出のほか、電気化学的検出などを含んでいてもよい。

本発明はマイクロチップに形成された流路を繰り返し使用するものである。本発明で処理の対象となる複数の流路は１つの基板に形成されていてもよく、複数の基板に分かれて形成されていてもよい。取り扱いの容易さから、マイクロチップには主流路は１つだけ設けられているようにすることができ、その場合、主流路の数に等しい数のマイクロチップが配置されて処理が行なわれる。

本発明のマイクロチップ分析装置は、板状部材の内部に溶液が移動しつつ分析が行なわれる主流路を少なくとも備えたマイクロチップを保持する保持部であって、この保持部に配置される主流路の数が複数個となるようにマイクロチップを保持しておく保持部と、主流路における分析工程に先立って前処理工程を行なうための１台の共通の前処理部と、保持部に配置された主流路における分析工程を主流路のそれぞれで独立して行なわせるように保持部に配置される主流路ごとに設置された処理部であって、それぞれに独立した励起波長と蛍光波長を選択できる蛍光検出部を備えた処理部と、１つの主流路における前処理工程が終了すると次の主流路用の前処理工程に移行するように前処理部の動作を制御し、前処理工程が終了した主流路では前処理工程に続いて分析工程を行なわせることによりその主流路での分析工程が他の主流路の分析工程とは異なる開始時間をもって実行されるように処理部の動作を制御する制御部を備えている。
このマイクロチップ分析装置はマイクロチップ電気泳動装置とマイクロチップ液体クロマトグラフを含んでいる。

このマイクロチップ分析装置をマイクロチップ電気泳動装置として実現する場合には、マイクロチップは主流路としての分離用流路を含む電気泳動流路を備えたものであり、前記前処理部は前記電気泳動流路への分離バッファ液充填と試料注入を少なくとも行なう分注部であり、前記処理部は電気泳動流路のそれぞれに独立して泳動用電圧を印加することのできる電気泳動用高圧電源部と、電気泳動流路で分離された試料成分を検出する前記蛍光検出部とを含んでおり、前記制御部は、１つの電気泳動流路への前処理工程が終了すると次の電気泳動流路の前処理工程に移行するように前記分注部の動作を制御し、前処理工程が終了した電気泳動流路で泳動電圧を印加して電気泳動を起こさせるように電気泳動用高圧電源部の動作を制御するものである。

このマイクロチップ分析装置をマイクロチップ液体クロマトグラフとして実現する場合には、マイクロチップは主流路として分離用カラムを含む送液流路を備え、分離用カラムの一端側に導入された前記溶液としての試料をその分離用カラムの他端方向に移動させることにより分離させて検出する分析を行なう液体クロマトグラフィを行なうものであり、前記前処理部は分離用カラムへの試料注入を少なくとも行なう分注部であり、前記処理部は分離用カラムのそれぞれに独立して移動相を供給することのできる移動相供給機構と、分離用カラムで分離された試料成分を検出する前記蛍光検出部とを含んでおり、前記制御部は、１つの分離用カラムへの前処理工程が終了すると次の分離用カラムの前処理工程に移行するように前記分注部の動作を制御し、前処理工程が終了した分離用カラムで移動相を供給して分離を起こさせるように移動相供給機構の動作を制御するものである。

これらのマイクロチップ処理装置において、検出部はマイクロチップ電気泳動方法の場合と同様に、検出は分離された試料成分に励起光を照射して発生する蛍光を測定する蛍光測定を主とするものであるが、他に測定光を照射してその吸光度を測定する吸光測定や、電気分離された試料成分による化学発光や生物発光を測定する光学的検出のほか、電気化学的検出などを含んでいるものであってもよい。

本発明の方法では、電気泳動や液体クロマトグラフィといった分析を複数の流路で並行して実行できるので、１つの流路での前処理と分析を行なった後に次の流路での前処理及び分析を行なうというような直列的な処理に比べると、稼働率が向上する。
本発明を電気泳動分離に適用した場合には、分離バッファ液の充填を分注装置で行なうため、複数の分離バッファ液から試料に適したものを選択して分注することができる。
また泳動電圧の印加は電気泳動流路ごとに独立して設定できるので、試料ごとに電気泳動分離条件を設定することができる。

本発明を液体クロマトグラフィに適用した場合には、移動相である溶出液の種類と、移動相の送液条件を試料ごとに選択できる効果がある。
本方法はバッチ処理ではないので、試料数によらず無駄が生じない。
また、サンプル毎に励起波長と蛍光波長の組み合わせを独立して選択し分析できるので、複数の蛍光試薬で染色されたサンプルを同時に分析できる。すなわち多項目の分析ができる。サンプル数に関係なく処理ラインに無駄が生じず、ランニングコストが割高とならなくて、処理時間を短縮することができる。

図１は本発明をマイクロチップ電気泳動装置に適用した一実施例における制御部に関する部分を概略的に示すブロック図である。
２は分注部で、シリンジポンプ４により、分離バッファ液と試料を吸入しマイクロチップの電気泳動流路の一端に注入するものであり、複数の電気泳動流路について共通に設けられている。１６は電気泳動流路の一端に注入された分離バッファ液を空気圧により電気泳動流路に充填し、不用な分離バッファ液を吸引ポンプ部２３により排出する分離バッファ充填・排出部であり、分離バッファ充填・排出部１６も処理しようとする複数の電気泳動流路について共通に設けられている。２６は電気泳動流路のそれぞれに独立して泳動用電圧を印加する電気泳動用高圧電源部である。３１は電気泳動流路で分離された試料成分を検出する検出部の例としての蛍光測定部である。３８は制御部で、１つの電気泳動流路への分離バッファ液充填及び試料注入が終了すると次の電気泳動流路への分離バッファ液充填及び試料注入に移行するように分注部２の動作を制御し、試料注入が終了した電気泳動流路で泳動電圧を印加して電気泳動を起こさせるように電気泳動用高圧電源部２６の動作を制御し、蛍光測定部３１による検出動作を制御するものである。４０はこのマイクロチップ電気泳動装置の動作を指示したり、蛍光測定部３１が得たデータを取り込んで処理したりするための外部制御装置としてのパーソナルコンピュータである。

図２に各マイクロチップが２種類の蛍光のうちのいずれかで蛍光検出が可能である一実施例のマイクロチップ電気泳動装置の要部を概略的に示す。マイクロチップ５−１〜５−４は保持部（図示略）に４個が保持される。マイクロチップ５−１〜５−４は後で詳しく説明するように、それぞれ１試料を処理するための1つの電気泳動流路が形成されたものである。

それらのマイクロチップ５−１〜５−４に分離バッファ液と試料を分注するための分注部２は、吸引と吐出を行なうシリンジポンプ４と、分注ノズルを備えたプローブ８と、洗浄液用の容器１０とを備えており、プローブ８と洗浄液用の容器１０は三方電磁弁６を介してシリンジポンプ４に接続されている。分離バッファ液と試料はマイクロタイタプレート１２上の穴にそれぞれ収容されて、分注部２によりマイクロチップ５−１〜５−４に分注される。なお、分離バッファ液は専用の容器に収容してマイクロタイタプレート１２の近くに配置してもよい。１４はプローブ８を洗浄するための洗浄部であり、洗浄液が溢れている。この分注部２は、三方電磁弁６をプローブ８とシリンジポンプ４が接続される方向に接続して分離バッファ液又は試料をプローブ８に吸引し、シリンジポンプ４によりマイクロチップ５−１〜５−４のいずれかの電気泳動流路に吐出する。プローブ８を洗浄する際は三方電磁弁６をシリンジポンプ４と洗浄液用の容器１０を接続する方向に切り替え、シリンジポンプ４に洗浄液を吸引した後、プローブ８を洗浄部1４の洗浄液に浸し、三方電磁弁６をシリンジポンプ４とプローブ８を接続する側に切り替えてプローブ８の内部から洗浄液を吐出することにより洗浄を行なう。

マイクロチップ５−１〜５−４の電気泳動流路の一端のリザーバに分注された分離バッファ液を流路内に充填するために、４つのマイクロチップ５−１〜５−４についてバッファ充填・排出ユニット１６が共通に備えられている。バッファ充填・排出ユニット１６はマイクロチップ５−１〜５−４のいずれかの電気泳動流路の一端のリザーバ上に空気吐出口１８を気密を保って押し付け、他のリザーバに吸引ノズル２２を挿入し、空気吐出口１８から空気を吹き込んで分離バッファ液を電気泳動流路に押し込むとともに、他のリザーバから溢れた分離バッファ液をノズル２２から吸引ポンプにより吸引して外部へ排出する。

各マイクロチップ５−１〜５−４の電気泳動流路に独立して泳動用の電圧を印加するために、マイクロチップ５−１〜５−４ごとに独立した電気泳動用高圧電源２６（２６−１〜２６−４）が設けられている。

マイクロチップ５−１〜５−４の分離流路５５で電気泳動分離された試料成分を検出するための蛍光測定部は、マイクロチップ５−１〜５−４ごとに設けられてそれぞれの電気泳動流路の一部に励起光を照射するＬＥＤ（発光ダイオード）３０−１〜３０−４と、電気泳動流路を移動する試料成分がＬＥＤ３０−１〜３０−４からの励起光により励起されて発生した蛍光を受光する光ファイバ３２−１〜３２−４と、それらの光ファイバ３２−１〜３２−４からの蛍光から励起光成分を除去し、蛍光成分のみを透過させるフィルタ３４−１、３４−２と、フィルタ３４−１又は３４−２を介して蛍光を受光する光電子増倍管３６を備えている。
ＬＥＤ３０−１、３０−２は蛍光色素Ｃｙ３を励起するのに適した５５０ｎｍの波長光を含む発光するＬＥＤであり、それらのＬＥＤ３０−１、３０−２により励起された蛍光が導かれるフィルタ３４−１は５７０ｎｍの蛍光を透過させる干渉フィルタである。
ＬＥＤ３０−３、３０−４は蛍光色素Ｃｙ５を励起するのに適した６５０ｎｍの波長光を含む発光するＬＥＤであり、それらのＬＥＤ３０−１、３０−２により励起された蛍光が導かれるフィルタ３４−２は６６８ｎｍの蛍光を透過させる干渉フィルタである。

光電子増倍管３６はいずれの蛍光波長も検出できる。

この実施例の場合、マイクロチップ５−１〜５−２の流路では５７０ｎｍの蛍光が検出され、マイクロチップ５−３〜５−４の流路では６６８ｎｍの蛍光波長が検出される。
ＬＥＤ３０−１〜３０−４を互いに時間をずらして発光させることにより、1つの光電子増倍管３６で４つの蛍光を識別して検出することができる。
なお、励起光の光源としては、ＬＥＤに限らずＬＤ（レーザダイオード）を用いてもよい。

図３に各マイクロチップが２種類の蛍光検出が可能である一実施例のマイクロチップ電気泳動装置の要部を概略的に示す。蛍光測定部以外の各部は図２の実施例と同じであるが、各マイクロチップがＬＥＤを複数個備えていることで、同時に異なる蛍光波長を測定できることが特徴である。

マイクロチップ５−１〜５−４の分離流路５５で電気泳動分離された試料成分を検出するための蛍光測定部は、マイクロチップ５−１〜５−４ごとに設けられてそれぞれの電気泳動流路の一部に励起光を照射するＬＥＤ（発光ダイオード）３１−１〜３１−８と、電気泳動流路を移動する試料成分がＬＥＤ３１−１〜３１−８からの励起光により励起されて発生した蛍光を受光する光ファイバ３３−１〜３３−８と、それらの光ファイバ３３−１〜３３−８からの蛍光から励起光成分を除去し、蛍光成分のみを透過させるフィルタ３４−１、３４−２と、フィルタ３４−１又は３４−２を介して蛍光を受光する光電子増倍管３６を備えている。
ＬＥＤ３１−１〜３１−４は蛍光色素Ｃｙ３を励起するのに適した５５０ｎｍの波長光を含む発光するＬＥＤであり、それらのＬＥＤ３１−１〜３１−４により励起された蛍光が導かれるフィルタ３４−１は５７０ｎｍの蛍光を透過させる干渉フィルタである。
ＬＥＤ３１−５〜３１−８は蛍光色素Ｃｙ５を励起するのに適した６５０ｎｍの波長光を含む発光するＬＥＤであり、それらのＬＥＤ３１−５〜３１−８により励起された蛍光が導かれるフィルタ３４−２は６６８ｎｍの蛍光を透過させる干渉フィルタである。
上記各光学系の光源を順に点灯し同時に蛍光検出して、時間的に複数の流路をスキャンする。

図４と図５はこの実施例におけるマイクロチップの一例を示したものである。本発明におけるマイクロチップは基板内に電気泳動流路が形成されたこのような電気泳動装置を指しており、必ずしもサイズの小さいものに限定される意味ではない。

図４に示されるように、このマイクロチップ５は一対の透明基板（石英ガラスその他のガラス基板や樹脂基板）５１，５２からなり、一方の基板５２の表面に、（Ｂ）に示されるように、互いに交差する泳動用キャピラリ溝５４，５５を形成し、他方の基板５１には、（Ｃ）に示されるように、その溝５４，５５の端に対応する位置にリザーバ５３を貫通穴として設け、両基板５１，５２を（Ｃ）に示すように重ねて接合し、キャピラリ溝５４，５５を試料の電気泳動分離用の分離流路５５と、その分離流路に試料を導入するための試料導入流路５４とする。

マイクロチップ５は基本的には図４に示したものであるが、取扱いを容易にするために、図５に示されるように、電圧を印加するための電極端子を予めチップ上に形成したものを使用する。図５はそのマイクロチップ５の平面図を示したものである。リザーバ５３は流路５４，５５に電圧を印加するためのポートでもある。ポート＃１と＃２は試料導入流路５４の両端に位置するポートであり、ポート＃３と＃４は分離流路５５の両端に位置するポートである。各ポートに電圧を印加するために、このチップ５の表面に形成された電極パターン６１〜６４がそれぞれのポートからマイクロチップ５の側端部に延びて形成されており、電気泳動用高圧電源部２６−1〜２６−４に接続されるようになっている。

図６はバッファ充填・排出部１６における空気供給口１８とマイクロチップ５の接続状態を概略的に示したものである。空気供給口１８の先端にはＯリング２０が設けられており、空気供給口１８をマイクロチップ５の1つのリザーバ上に押し当てることにより、マイクロチップ５の電気泳動流路に対し、空気供給口１８を機密を保って取り付けることができ、空気供給口１８から空気を加圧して流路内に送り出すことができる。他のリザーバにはノズル２２が挿入され、流路から溢れ出した不用な分離バッファ液を吸入して排出する。

図７は一実施例における動作を詳細に示したものである。ここでは１つのマイクロチップに１つの電気泳動流路が形成されているものを使用する。したがって、この場合には１つのマイクロチップから次のマイクロチップに処理が移行することは１つの電気泳動流路から次の電気泳動流路に処理が移行することと同義である。

（Ａ）は前処理工程と電気泳動・測光工程が４つのマイクロチップで一部並行しながら順次行なわれていく実施例の動作を示している。
各工程は時間で設定され、前処理工程は４０秒、電気泳動・測光工程は１２０秒に設定されており、1つのマイクロチップについての１サイクルは１６０秒である。

1つのマイクロチップについての前処理工程が終わると、そのマイクロチップでの電気泳動・測光工程の終了を待つことなく次のマイクロチップの前処理工程へと移行していく。すなわち、１番目のマイクロチップでの前処理工程の終了に伴って電気泳動が開始され、測光も開始されるとともに、２番目のマイクロチップでの前処理工程が開始される。２番目のマイクロチップでの前処理工程が終わると２番目のマイクロチップでの電気泳動が開始され、測光も開始されるとともに、３番目のマイクロチップでの前処理工程が開始される。このようにして、前処理工程はマイクロチップごとに順次行なれていき、それとは別に前処理工程の終わったマイクロチップでは電気泳動と測光が順次開始されていき、結果として電気泳動と測光は複数のマイクロチップで並行して実行される。４番目のマイクロチップまで前処理工程が行われると、１番目のマイクロチップでは分析が終了しているので、１番目のマイクロチップを再度利用して同様の処理が繰り返されていく。

電気泳動工程では、試料を試料導入流路から分離用流路との交差位置まで導くための電圧印加が行なわれ、続いて分離用流路での電圧印加による電気泳動分離が行なわれる。それとともに、検出位置ではＬＥＤから光照射がなされ、蛍光測定が開始される。

前処理工程を（Ｂ）に詳細に示す。
最上段の数値は時間（秒）を表わしている。「マイクロチップ」の欄は１つのマイクロチップにおける処理の内容を示したものである。「分注部」欄はシリンジポンプ４により行なわれるプローブ８からの分離バッファ液と試料の吸引と吐出動作を示している。

「分離バッファ充填・排出部」の欄は、マイクロチップに分注された分離バッファ液を流路に押し込む充填操作と溢れ出た分離バッファ液を吸引して排出する吸引工程を吸引ポンプにより行なう操作を示している。

「マイクロチップ」の欄において、最初の分離バッファ液吸引（Ｂ吸引）は先の分析で使用した分離バッファ液を吸引して排出する工程である。次の「Ｗ４Ｂ分注」工程で４番目のリザーバへ分離バッファ液を分注し、次の「充填・吸引」工程で分離バッファ充填・排出部から加圧空気を供給してその分離バッファ液を電気泳動流路に押し込むとともに、他のリザーバから不要な分離バッファ液を吸引して排出することにより流路を新たな分離バッファ液で洗浄する。

次の「Ｗ１Ｂ分注」工程により１番目のリザーバを洗浄するために１番目のリザーバに新たな分離バッファ液を分注し、次の「充填・吸引」工程で分離バッファ充填・排出部から４番目のリザーバに加圧空気を供給してその分離バッファ液を電気泳動流路に押し込むとともに、他のリザーバから不要な分離バッファ液を吸引して排出することにより分離バッファ液を流路に充填する。その後、次の「Ｗ２，３，４バッファ分注」工程により他の２，３，４番目のリザーバからも分離バッファ液を分注する。これで電気泳動流路への分離バッファ液の充填が完了する。

次に、試料の分注のために分注部のプローブに試料が吸引され、「Ｗ１Ｓ分注」工程により１番目のリザーバにその試料が吐出されて試料分注が行われる。試料分注後、分注部のプローブは洗浄された後、次の試料のための分離バッファ液の吸入に備える。これでそのマイクロチップの電気泳動流路での前処理工程が終了する。

実施例のマイクロチップではクロスインジェクション方式の電気泳動流路を採用しているが、これに限らず、流路が分離流路だけのマイクロチップであってもよい。

また、実施例のマイクロチップでは１つのマイクロチップに電気泳動流路が１つだけ設けられたものを使用しているが、１つのマイクロチップに電気泳動流路が複数形成されていてもよく、その場合には電気泳動流路を単位として本発明を適用すればよい。

検出部として蛍光を測定するものを使用しているが、蛍光を測定する以外に、吸光度を測定したり、化学発光又は生物発光を利用した検出方法を用いたりする検出器を併用することもできる。

本発明の方法と装置は、ＤＮＡ、ＲＮＡ又はタンパク質などの試料を分析するのに有効なマイクロチップ電気泳動や液体クロマトグラフィに利用することができる。

本発明をマイクロチップ電気泳動装置に適用した一実施例における制御部に関する部分を概略的に示すブロック図である。 同実施例の要部を概略的に示す一実施例の斜視図である。 同実施例の要部を概略的に示す一実施例の斜視図である。 マイクロチップの一例を示す図であり、（Ａ）と（Ｂ）はマイクロチップを構成する透明板状部材を示す平面図、（Ｃ）はマイクロチップの正面図である。 同実施例で使用するマイクロチップを示す平面図である。 同実施例におけるバッファ充填・排出部における空気供給口とマイクロチップの接続状態を概略的に示す断面図である。 同実施例の動作を示すタイムチャート図である。

符号の説明

２ 分注部
４ シリンジポンプ
５，５−１〜５−４ マイクロチップ
８ プローブ
１６ 分離バッファ充填・排出部
２６（２６−１〜２６−４） 電気泳動用高圧電源部
３０−１〜３０−４ ３１−１〜３１−８ ＬＥＤ
３２−１〜３２−８ ３３−１〜３３−８ 光ファイバ
３６ 光電子増倍管
３８ 制御部

Claims (12)

1. １台の共通の分注装置と分析用の複数の処理部を備えた分析装置を用い、板状部材の内部に溶液が移動しつつ分析が行なわれる主流路を少なくとも備えたマイクロチップを使用して分析を行なうマイクロチップ分析方法において、
   前記主流路の複数個を、各主流路が前記処理部のそれぞれに対応するように保持部に配置しておき、
   前記分注装置を用い、前記保持部に配置された状態の主流路に対して、１つの主流路における前処理工程が終了すると次の主流路の前処理工程に移行するように進められる前処理工程と、
   前記保持部に配置された状態の主流路に対して、主流路ごとに独立して行なわれ、前処理工程が終了した主流路では前処理工程に続いて分析工程が開始されることにより他の主流路の分析工程とは異なる開始時間をもって実行される分析工程と、を備え、
   前記分析工程での検出は主流路毎に励起波長と蛍光波長を設定して蛍光検出を行なうことを特徴とするマイクロチップ分析方法。
2. 前記主流路には１つの主流路での検出を複数の励起波長と蛍光波長により行なうものを含んでいる請求項１に記載のマイクロチップ分析方法。
3. 分析依頼時に励起波長と蛍光波長の組み合わせからなる分析項目を選択する請求項１又は２に記載のマイクロチップ分析方法。
4. 前記マイクロチップは主流路としての分離用流路を含む電気泳動流路を備えており、前記分析工程は前記分離用流路の一端側に導入された前記溶液としての試料をその分離用流路の両端間に印加した電圧によりその分離用流路の他端方向に電気泳動させることにより分離させて検出する電気泳動工程であり、
   前記前処理工程は、前記電気泳動流路への分離バッファ液充填と試料注入を少なくとも含んでいる請求項１〜３に記載のマイクロチップ分析方法。
5. 前記前処理工程は、分離バッファ液を充填しようとする電気泳動流路が先に別の試料を分析したものである場合には、分離バッファ液の充填に先立ってその分離バッファ液でその電気泳動流路を洗浄する工程を含んでいる請求項４に記載のマイクロチップ分析方法。
6. 前記電気泳動流路は分離用流路に交差して試料導入用流路が設けられたクロスインジェクション方式の流路であり、前記電気泳動工程は試料導入用流路の一端に導入された試料を分離用流路との交差部に導入する工程と、交差部に導入された試料を分離用流路で分離して検出する工程とを含んでいる請求項４又は５に記載のマイクロチップ分析方法。
7. 前記マイクロチップは主流路として分離用カラムを含む送液流路を備えており、前記分析工程は前記分離用カラムの一端側に導入された前記溶液としての試料をその分離用カラムの他端方向に移動させることにより分離させて検出する液体クロマトグラフィ工程であり、
   前記前処理工程は、前記分離用カラムへの試料注入を少なくとも含んでいる請求項１〜３に記載のマイクロチップ分析方法。
8. 前記マイクロチップには前記主流路は１つだけ設けられている請求項１から７のいずれかに記載のマイクロチップ分析方法。
9. 板状部材の内部に溶液が移動しつつ分析が行なわれる主流路を少なくとも備えたマイクロチップを保持する保持部であって、該保持部に配置される主流路の数が複数個となるようにマイクロチップを保持しておく保持部と、
   前記主流路における分析工程に先立って前処理工程を行なうための１台の共通の前処理部と、
   前記保持部に配置された前記主流路における分析工程を主流路のそれぞれで独立して行なわせるように前記保持部に配置される主流路ごとに設置された処理部であって、それぞれに独立した励起波長と蛍光波長を選択できる蛍光検出部を備えた処理部と、
   １つの主流路における前処理工程が終了すると次の主流路用の前処理工程に移行するように前記前処理部の動作を制御し、前処理工程が終了した主流路では前処理工程に続いて分析工程を行なわせることによりその主流路での分析工程が他の主流路の分析工程とは異なる開始時間をもって実行されるように前記処理部の動作を制御する制御部とを備えたマイクロチップ分析装置。
10. 前記マイクロチップは主流路としての分離用流路を含む電気泳動流路を備えたものであり、
    前記前処理部は前記電気泳動流路への分離バッファ液充填と試料注入を少なくとも行なう分注部であり、
    前記処理部は前記電気泳動流路のそれぞれに独立して泳動用電圧を印加することのできる電気泳動用高圧電源部と、前記電気泳動流路で分離された試料成分を検出する前記蛍光検出部とを含んでおり、
    前記制御部は、１つの電気泳動流路への前処理工程が終了すると次の電気泳動流路の前処理工程に移行するように前記分注部の動作を制御し、前処理工程が終了した電気泳動流路で泳動電圧を印加して電気泳動を起こさせるように前記電気泳動用高圧電源部の動作を制御するものである請求項９に記載のマイクロチップ分析装置。
11. 前記マイクロチップは主流路として分離用カラムを含む送液流路を備え、前記分離用カラムの一端側に導入された前記溶液としての試料をその分離用カラムの他端方向に移動させることにより分離させて検出する処理を行なう液体クロマトグラフィを行なうものであり、
    前記前処理部は前記分離用カラムへの試料注入を少なくとも行なう分注部であり、
    前記処理部は前記分離用カラムのそれぞれに独立して移動相を供給することのできる移動相供給機構と、前記分離用カラムで分離された試料成分を検出する前記蛍光検出部とを含んでおり、
    前記制御部は、１つの分離用カラムへの前処理工程が終了すると次の分離用カラムの前処理工程に移行するように前記分注部の動作を制御し、前処理工程が終了した分離用カラムで移動相を供給して分離を起こさせるように前記移動相供給機構の動作を制御するものである請求項９に記載のマイクロチップ分析装置。
12. 前記蛍光検出部は複数の励起波長と蛍光波長で測定できるものである請求項９又は１０のいずれかに記載のマイクロチップ分析装置。

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