JPH08327593A - キャピラリー電気泳動装置 - Google Patents
キャピラリー電気泳動装置Info
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- JPH08327593A JPH08327593A JP7130817A JP13081795A JPH08327593A JP H08327593 A JPH08327593 A JP H08327593A JP 7130817 A JP7130817 A JP 7130817A JP 13081795 A JP13081795 A JP 13081795A JP H08327593 A JPH08327593 A JP H08327593A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 バリデーションに最適のキャピラリー電気泳
動装置を提供することを目的とする。 【構成】 板状部材１ａの溝（泳動溝２、混合溶液溜
３、３´）内に標準試料とキャリア媒体の混合溶液Ｓを
注入してから、板状部材１ｂを接合させ、混合溶液を封
入する。
動装置を提供することを目的とする。 【構成】 板状部材１ａの溝（泳動溝２、混合溶液溜
３、３´）内に標準試料とキャリア媒体の混合溶液Ｓを
注入してから、板状部材１ｂを接合させ、混合溶液を封
入する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、極微量のタンパクや核
酸などを、高速かつ高分解能に分析する場合に利用され
る電気泳動装置に関し、さらに詳しくは、板状部材に形
成した溝をキャピラリーとして用いるキャピラリー電気
泳動装置に関する。
酸などを、高速かつ高分解能に分析する場合に利用され
る電気泳動装置に関し、さらに詳しくは、板状部材に形
成した溝をキャピラリーとして用いるキャピラリー電気
泳動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より極微量のタンパクや核酸などを
分析する場合には、電気泳動装置が用いられており、そ
の代表的な装置としてキャピラリ−電気泳動装置があ
る。この泳動装置は、内径５０μｍ程度もしくはそれ以
下のガラスキャピラリー内に泳動バッファを充填し、一
方の端に試料を導入した後、キャピラリー両端に高電圧
を印加して、分析対象物をキャピラリー内で展開させる
もので、ガラスキャピラリー内が容積に対して表面積が
大きい、すなわち冷却効率が高いことより、高電圧の印
加が可能となり、ＤＮＡなどの極微量試料を高速かつ高
分解能にて分析することができる。
分析する場合には、電気泳動装置が用いられており、そ
の代表的な装置としてキャピラリ−電気泳動装置があ
る。この泳動装置は、内径５０μｍ程度もしくはそれ以
下のガラスキャピラリー内に泳動バッファを充填し、一
方の端に試料を導入した後、キャピラリー両端に高電圧
を印加して、分析対象物をキャピラリー内で展開させる
もので、ガラスキャピラリー内が容積に対して表面積が
大きい、すなわち冷却効率が高いことより、高電圧の印
加が可能となり、ＤＮＡなどの極微量試料を高速かつ高
分解能にて分析することができる。
【０００３】また、前記したガラスキャピラリーを用い
たものは、使用するキャピラリー外径が１００〜数１０
μｍ程度と細く破損し易いため、ユーザが行うべきキャ
ピラリー交換時の取扱いが容易でない課題を有する。そ
のため、D.J. Harrison et al. / Anal. Chim. Acta 28
3 (1993) 361-366に記されているように、２枚の基板を
接合して形成された、キャピラリ電気泳動チップが提案
されている。この電気泳動チップの例を図２に示す。こ
れは一対の透明基板（ガラス板）５１、５２からなり、
一方の透明基板５２の表面に泳動用のキャピラリ溝５
４、５５を形成し他方の透明基板５１のその溝５４、５
５の端に対応する位置にリザーバ５３を設けたものであ
る。
たものは、使用するキャピラリー外径が１００〜数１０
μｍ程度と細く破損し易いため、ユーザが行うべきキャ
ピラリー交換時の取扱いが容易でない課題を有する。そ
のため、D.J. Harrison et al. / Anal. Chim. Acta 28
3 (1993) 361-366に記されているように、２枚の基板を
接合して形成された、キャピラリ電気泳動チップが提案
されている。この電気泳動チップの例を図２に示す。こ
れは一対の透明基板（ガラス板）５１、５２からなり、
一方の透明基板５２の表面に泳動用のキャピラリ溝５
４、５５を形成し他方の透明基板５１のその溝５４、５
５の端に対応する位置にリザーバ５３を設けたものであ
る。
【０００４】この装置の使用は、両透明基板５１、５２
を図２（ｃ）に示すように重ね、いずれかのリザーバ５
３から泳動液を溝５４、５５の中に注入する。そして短
い方の溝５４の一方の端のリザーバ５３に電極を差し込
んで所定時間だけ高電圧を印加する。これにより、試料
は溝５４の中に分散される。次に長い方の溝５５の両端
のリザーバに電極を差し込み、泳動電圧を印加する。こ
れにより、両溝５４、５５の交差部分５６に存在する試
料が溝５５内を電気泳動する。従って、溝５５の適当な
位置に紫外可視分光光度計、蛍光光度計、電気化学検出
器等の検出器を配置しておき、分離成分の検出を行う。
を図２（ｃ）に示すように重ね、いずれかのリザーバ５
３から泳動液を溝５４、５５の中に注入する。そして短
い方の溝５４の一方の端のリザーバ５３に電極を差し込
んで所定時間だけ高電圧を印加する。これにより、試料
は溝５４の中に分散される。次に長い方の溝５５の両端
のリザーバに電極を差し込み、泳動電圧を印加する。こ
れにより、両溝５４、５５の交差部分５６に存在する試
料が溝５５内を電気泳動する。従って、溝５５の適当な
位置に紫外可視分光光度計、蛍光光度計、電気化学検出
器等の検出器を配置しておき、分離成分の検出を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
キャピラリ−電気泳動装置では、装置のバリデーション
（吸光度測定のテスト）を行う際、その度ごとに標準試
料とそのキャリア媒体の混合溶液を作る必要があった。
そのため、バリデーションの実行ごとに混合溶液の体
積、濃度が微妙に異なっていた。また、バリデーション
用にキャピラリーを用意しても幾度となくキャピラリ−
を使用していく際、混合溶液がその度ごとに違うため、
キャピラリ−の内表面の状態が不安定になり、キャピラ
リの寿命が短くなった。
キャピラリ−電気泳動装置では、装置のバリデーション
（吸光度測定のテスト）を行う際、その度ごとに標準試
料とそのキャリア媒体の混合溶液を作る必要があった。
そのため、バリデーションの実行ごとに混合溶液の体
積、濃度が微妙に異なっていた。また、バリデーション
用にキャピラリーを用意しても幾度となくキャピラリ−
を使用していく際、混合溶液がその度ごとに違うため、
キャピラリ−の内表面の状態が不安定になり、キャピラ
リの寿命が短くなった。
【０００６】そこで、本発明は上記課題を解決するた
め、バリデーションに最適のキャピラリー電気泳動装置
を提供することを目的とする。
め、バリデーションに最適のキャピラリー電気泳動装置
を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため一対の板状部材を備え、少なくとも一方の板
状部材の表面に液が流れる溝が形成され、他方の板状部
材には該溝に略対応する位置に貫通孔が設けられ、これ
ら板状部材が溝を内側にして張り合わされて成るキャピ
ラリー電気泳動装置において、前記溝に標準試料とキャ
リア媒体の混合溶液を封入してなることを特徴とする。
決するため一対の板状部材を備え、少なくとも一方の板
状部材の表面に液が流れる溝が形成され、他方の板状部
材には該溝に略対応する位置に貫通孔が設けられ、これ
ら板状部材が溝を内側にして張り合わされて成るキャピ
ラリー電気泳動装置において、前記溝に標準試料とキャ
リア媒体の混合溶液を封入してなることを特徴とする。
【０００８】ここで、板状部材とは例えば各種ガラス、
石英もしくはＳｉ基板が用いられ、それらの厚みは例え
ば０．２〜１ｍｍ程度が好ましい。この板状部材にフォ
トファブリケーション技術により溝が形成される。フォ
トファブリケーション技術とは、フォトマスクのパター
ンを転写して複製を作製する技術をいい、一般にはフォ
トレジストまたはレジストと呼ばれる感光性材料を基板
表面に塗布し、光でパターンを転写する。そして、転写
した平面的なパターンからエッチングなどによりある程
度の立体的な形に加工するものである。
石英もしくはＳｉ基板が用いられ、それらの厚みは例え
ば０．２〜１ｍｍ程度が好ましい。この板状部材にフォ
トファブリケーション技術により溝が形成される。フォ
トファブリケーション技術とは、フォトマスクのパター
ンを転写して複製を作製する技術をいい、一般にはフォ
トレジストまたはレジストと呼ばれる感光性材料を基板
表面に塗布し、光でパターンを転写する。そして、転写
した平面的なパターンからエッチングなどによりある程
度の立体的な形に加工するものである。
【０００９】使用するフォトレジスト（またはレジス
ト）は、例えば東京応化社製ＯＦＰＲ５０００、シプレ
イ・ファーイースト社製マイクロポジットＳ１４００、
ＯＭＲ８３−１００ｃｐを用いることができるが、これ
らに限定されず、後のエッチング工程に耐え得るもので
あれば特に限定されない。また、その厚さは後のエッチ
ング工程に耐える厚みが必要であり、１〜２μｍの厚み
が一般的である。
ト）は、例えば東京応化社製ＯＦＰＲ５０００、シプレ
イ・ファーイースト社製マイクロポジットＳ１４００、
ＯＭＲ８３−１００ｃｐを用いることができるが、これ
らに限定されず、後のエッチング工程に耐え得るもので
あれば特に限定されない。また、その厚さは後のエッチ
ング工程に耐える厚みが必要であり、１〜２μｍの厚み
が一般的である。
【００１０】マスクパターンの転写は、一般の集積回路
の場合のようにレジストを塗布した基板にフォトマスク
を密着する密着露光やステッパ（縮小投影露光装置）な
どを用いる投影露光が行われる。また、ホログラフィッ
ク露光であっても良い。なお露光の際に使用する光源と
しては、例えば、超高圧水銀ランプのｇ線（４３６ｎ
ｍ）を用いることができ、露光条件はレジスト材とレジ
ストの厚みに依存する。エッチングの方法は、各種ガラ
スや石英をエッチングする場合は、ウエットエッチング
が挙げられる。そのエッチャントは、各種ガラスや石英
がエッチングされる溶液であれば特に限定されるもので
はないが、例えば、弗酸系の溶液が使用されるのが一般
的である。また、Ｓｉ基板にエッチングする方法として
は、ウエットエッチング（異方性エッチング）が挙げら
れる。異方性エッチングに用いるエッチャントは、ＫＯ
Ｈ水溶液、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイド
ライド）、ヒドラジンなどこの分野で使用されているエ
ッチャントであれば、特に限定されるものではない。
の場合のようにレジストを塗布した基板にフォトマスク
を密着する密着露光やステッパ（縮小投影露光装置）な
どを用いる投影露光が行われる。また、ホログラフィッ
ク露光であっても良い。なお露光の際に使用する光源と
しては、例えば、超高圧水銀ランプのｇ線（４３６ｎ
ｍ）を用いることができ、露光条件はレジスト材とレジ
ストの厚みに依存する。エッチングの方法は、各種ガラ
スや石英をエッチングする場合は、ウエットエッチング
が挙げられる。そのエッチャントは、各種ガラスや石英
がエッチングされる溶液であれば特に限定されるもので
はないが、例えば、弗酸系の溶液が使用されるのが一般
的である。また、Ｓｉ基板にエッチングする方法として
は、ウエットエッチング（異方性エッチング）が挙げら
れる。異方性エッチングに用いるエッチャントは、ＫＯ
Ｈ水溶液、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイド
ライド）、ヒドラジンなどこの分野で使用されているエ
ッチャントであれば、特に限定されるものではない。
【００１１】一方の板状部材には、例えば、テーパ状の
貫通孔を形成する。ここで、ガラスや石英基板に貫通孔
を形成する方法は、特に限定されるものではないが、超
音波加工を用いるのが一般的である。貫通孔の大きさ
は、特に限定されるものでないが、例えば開口直径は
０. １〜数ｍｍ程度が望ましい。
貫通孔を形成する。ここで、ガラスや石英基板に貫通孔
を形成する方法は、特に限定されるものではないが、超
音波加工を用いるのが一般的である。貫通孔の大きさ
は、特に限定されるものでないが、例えば開口直径は
０. １〜数ｍｍ程度が望ましい。
【００１２】板状部材の張り合わせは、溝を内側にして
重ね合わせて行う。２枚の板状部材の張り合わせ（接
合）手段は特に限定されるものではないが、本発明の場
合は微量分析装置ゆえ、接着剤は使用せず板状部材同士
を直接接合するのが望ましい。ガラス同士の接合には、
真空中もしくは窒素置換雰囲気中で６００〜９００℃程
度に加熱することで、２枚のガラスを融着する手段が望
ましい。また石英の接合には、例えば、少なくとも一方
の基板接合面にガラスをスパッタ成膜した後に、上記と
同様に加熱する手段が望ましい。さらにガラスとシリコ
ンを接合する場合は、例えば、４００℃程度に加熱して
ガラス側に−１ｋＶ程度の負電圧を印加して接合する陽
極接合法を用いても良い。
重ね合わせて行う。２枚の板状部材の張り合わせ（接
合）手段は特に限定されるものではないが、本発明の場
合は微量分析装置ゆえ、接着剤は使用せず板状部材同士
を直接接合するのが望ましい。ガラス同士の接合には、
真空中もしくは窒素置換雰囲気中で６００〜９００℃程
度に加熱することで、２枚のガラスを融着する手段が望
ましい。また石英の接合には、例えば、少なくとも一方
の基板接合面にガラスをスパッタ成膜した後に、上記と
同様に加熱する手段が望ましい。さらにガラスとシリコ
ンを接合する場合は、例えば、４００℃程度に加熱して
ガラス側に−１ｋＶ程度の負電圧を印加して接合する陽
極接合法を用いても良い。
【００１３】形成した溝に標準試料とキャリア媒体の混
合溶液を注入する。標準試料としては、例えばカフェイ
ンを用い、キャリア媒体としては、例えば水を用いる
が、これらに限定されない。混合溶液は装置のバリデー
ションに用いるもので、ここでバリデーションとは、吸
光度測定をいう。混合溶液の注入は、マイクロシリンジ
などの公知の注入器で行う。混合溶液の注入後、貫通孔
に針状電極（例えば白金ワイヤー電極）を挿入し、テフ
ロンなど不活性物質で混合溶液を封止する。
合溶液を注入する。標準試料としては、例えばカフェイ
ンを用い、キャリア媒体としては、例えば水を用いる
が、これらに限定されない。混合溶液は装置のバリデー
ションに用いるもので、ここでバリデーションとは、吸
光度測定をいう。混合溶液の注入は、マイクロシリンジ
などの公知の注入器で行う。混合溶液の注入後、貫通孔
に針状電極（例えば白金ワイヤー電極）を挿入し、テフ
ロンなど不活性物質で混合溶液を封止する。
【００１４】
【作用】本発明によれば、標準試料とキャリア媒体の混
合溶液が溝内に封入状態となっているので、いつでも同
じ体積、濃度の混合溶液でバリデーションを行える。ま
た、液は板状部材で覆われているので、ゴミなどの混入
を防ぐことができる。
合溶液が溝内に封入状態となっているので、いつでも同
じ体積、濃度の混合溶液でバリデーションを行える。ま
た、液は板状部材で覆われているので、ゴミなどの混入
を防ぐことができる。
【００１５】
【実施例】本発明のキャピラリー電気泳動装置の概略を
図１に基づいて説明する。図１中、１ａ、１ｂは板状部
材であり、例えばガラス基板からなる。この部材は、両
者とも同じサイズ例えば、縦１０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚
さ０．５ｍｍのものを用いることができる。板状部材１
ａにはフォトファブリケーション技術により溝が形成さ
れる。溝は泳動溝２、混合溶液溜３、３´から成り。泳
動溝２は、幅７０μｍ、深さ１０μｍ、混合溶液溜３、
３´は直径１ｍｍ、深さ１０μｍである。
図１に基づいて説明する。図１中、１ａ、１ｂは板状部
材であり、例えばガラス基板からなる。この部材は、両
者とも同じサイズ例えば、縦１０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚
さ０．５ｍｍのものを用いることができる。板状部材１
ａにはフォトファブリケーション技術により溝が形成さ
れる。溝は泳動溝２、混合溶液溜３、３´から成り。泳
動溝２は、幅７０μｍ、深さ１０μｍ、混合溶液溜３、
３´は直径１ｍｍ、深さ１０μｍである。
【００１６】この泳動溝２、混合溶液溜３、３´にバリ
デーション用の混合溶液Ｓが注入される。混合溶液Ｓ
は、標準試料のカフェインとキャリア媒体の水を混合し
たもので、その濃度は０．０２ｍｇ／ｍｌである。混合
溶液Ｓの注入はマイクロシリンジにより行う。板状部材
１ｂには、混合溶液溜３、３´に対応する位置に超音波
加工により貫通孔４、４´が形成されている。貫通孔
４、４´の径は、混合溶液溜３、３´の径に合致してい
る。
デーション用の混合溶液Ｓが注入される。混合溶液Ｓ
は、標準試料のカフェインとキャリア媒体の水を混合し
たもので、その濃度は０．０２ｍｇ／ｍｌである。混合
溶液Ｓの注入はマイクロシリンジにより行う。板状部材
１ｂには、混合溶液溜３、３´に対応する位置に超音波
加工により貫通孔４、４´が形成されている。貫通孔
４、４´の径は、混合溶液溜３、３´の径に合致してい
る。
【００１７】接合は、真空中で加熱して行う。接合後、
混合溶液の注入を行い、貫通孔４、４´に針状電極（例
えば白金ワイヤー電極）５、６を挿入し、貫通孔４、４
´をテフロン膜で密閉することにより、泳動溝２、混合
溶液溜３、３´に注入された混合溶液が封入状態とな
る。針状電極５、６を高圧電源、極性反転機能を備えた
パワーコントローラ９とリード線７、８で接続する。１
０は切り換えスイッチを示す。なお、検出は図の矢印方
向（板状部材１ａの背面）から泳動溝２にレーザ光を照
射し、泳動溝２内の溶液の吸光度を測定して行う。受光
系はレーザ光照射側と反対方向に位置しており、図面で
はいずれも省略してある。
混合溶液の注入を行い、貫通孔４、４´に針状電極（例
えば白金ワイヤー電極）５、６を挿入し、貫通孔４、４
´をテフロン膜で密閉することにより、泳動溝２、混合
溶液溜３、３´に注入された混合溶液が封入状態とな
る。針状電極５、６を高圧電源、極性反転機能を備えた
パワーコントローラ９とリード線７、８で接続する。１
０は切り換えスイッチを示す。なお、検出は図の矢印方
向（板状部材１ａの背面）から泳動溝２にレーザ光を照
射し、泳動溝２内の溶液の吸光度を測定して行う。受光
系はレーザ光照射側と反対方向に位置しており、図面で
はいずれも省略してある。
【００１８】以上の構成でバリデーションを行う際は次
の様に行う。先ず、混合溶液溜３又は３´のいずれかの
方向に標準試料が全て移動するように、針状電極５、６
に電圧をかけ、電気泳動させる。次に当初とは逆に電圧
を印加して、標準試料を電気泳動させ、測定を開始す
る。この測定データにより、高圧電源、検出系のバリデ
ーションが行える。具体的には、所定の時間に標準試料
が泳動してこないときは、高圧電源の劣化、標準試料の
吸光度値（既知）が所定値を示さないときは検出系の不
備等がわかる。
の様に行う。先ず、混合溶液溜３又は３´のいずれかの
方向に標準試料が全て移動するように、針状電極５、６
に電圧をかけ、電気泳動させる。次に当初とは逆に電圧
を印加して、標準試料を電気泳動させ、測定を開始す
る。この測定データにより、高圧電源、検出系のバリデ
ーションが行える。具体的には、所定の時間に標準試料
が泳動してこないときは、高圧電源の劣化、標準試料の
吸光度値（既知）が所定値を示さないときは検出系の不
備等がわかる。
【００１９】なお、以上の説明では電極として貫通孔
４、４´に挿入する針状電極を挿入したが、本発明はこ
れに限定されず、混合溶液溜３、３´の箇所に、溶液溜
３、３´と板状部材１ａの直近の端面とを接続する薄膜
電極を形成しても良い。薄膜電極は、金属の蒸着等によ
り形成できる。
４、４´に挿入する針状電極を挿入したが、本発明はこ
れに限定されず、混合溶液溜３、３´の箇所に、溶液溜
３、３´と板状部材１ａの直近の端面とを接続する薄膜
電極を形成しても良い。薄膜電極は、金属の蒸着等によ
り形成できる。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、標準試料とキャリア媒
体の混合溶液が溝内に封入状態となっているので、いつ
でも同じ体積、濃度の混合溶液でバリデーションを行え
る。また、液は板状部材で覆われているので、ゴミなど
の混入を防ぐことができる。
体の混合溶液が溝内に封入状態となっているので、いつ
でも同じ体積、濃度の混合溶液でバリデーションを行え
る。また、液は板状部材で覆われているので、ゴミなど
の混入を防ぐことができる。
【００２１】しかも、マイクロマシンを使った大量生産
が可能となるので、原価を極端に低減させることができ
る。
が可能となるので、原価を極端に低減させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である電気泳動装置の概略図
【図２】一般的なキャピラリ電気泳動チップの構成図。
１ａ、１ｂ：板状部材 ２：泳動溝 ３，３´：混合溶液溜 ４、４´：貫通孔 ５、６：針状電極
Claims (1)
- 【請求項１】 一対の板状部材を備え、少なくとも一方
の板状部材の表面に液が流れる溝が形成され、他方の板
状部材には該溝に略対応する位置に貫通孔が設けられ、
これら板状部材が溝を内側にして張り合わされて成るキ
ャピラリー電気泳動装置において、前記溝に標準試料と
キャリア媒体の混合溶液を封入してなるキャピラリー電
気泳動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7130817A JPH08327593A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | キャピラリー電気泳動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7130817A JPH08327593A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | キャピラリー電気泳動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08327593A true JPH08327593A (ja) | 1996-12-13 |
Family
ID=15043414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7130817A Pending JPH08327593A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | キャピラリー電気泳動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08327593A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2002370198A (ja) * | 2001-06-12 | 2002-12-24 | Techno Quartz Kk | マイクロチャンネル構造体およびその製造方法 |
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-
1995
- 1995-05-29 JP JP7130817A patent/JPH08327593A/ja active Pending
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