JPH09269315A - キャピラリー電気泳動チップ - Google Patents
キャピラリー電気泳動チップInfo
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- JPH09269315A JPH09269315A JP9016173A JP1617397A JPH09269315A JP H09269315 A JPH09269315 A JP H09269315A JP 9016173 A JP9016173 A JP 9016173A JP 1617397 A JP1617397 A JP 1617397A JP H09269315 A JPH09269315 A JP H09269315A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 一枚の基板に３次元的に流路を形成した電気
泳動装置を提供する。 【解決手段】 本発明では、紫外線硬化樹脂１に光造型
法により泳動流路Ａ、試料導入流路Ｓ及び液溜２〜５を
形成し、液溜２〜５に針状電極６〜９を挿入する。そし
て、先ず電解質溶液を液溜２〜５に満たした後、試料を
マイクロシリンジにより液溜３に注入し、針状電極６、
８に電位差を与えて試料導入流路Ｓに試料を導入する。
次に針状電極７、９に電位差を与え、泳動流路Ａ内を２
から４に向かって、試料を泳動させる。
泳動装置を提供する。 【解決手段】 本発明では、紫外線硬化樹脂１に光造型
法により泳動流路Ａ、試料導入流路Ｓ及び液溜２〜５を
形成し、液溜２〜５に針状電極６〜９を挿入する。そし
て、先ず電解質溶液を液溜２〜５に満たした後、試料を
マイクロシリンジにより液溜３に注入し、針状電極６、
８に電位差を与えて試料導入流路Ｓに試料を導入する。
次に針状電極７、９に電位差を与え、泳動流路Ａ内を２
から４に向かって、試料を泳動させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】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
される電気泳動チップに関し、さらに詳しくは、基板に
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
気泳動チップに関する。
や核酸などを、高速かつ高分解能に分析する場合に利用
される電気泳動チップに関し、さらに詳しくは、基板に
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
気泳動チップに関する。
【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、試料導入量の再現性が低い、高速とはいえ一
分析に数分から数十分の時間を要する、使用するキャピ
ラリー外径が１００〜数１０μｍ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
容易でない等の課題を有する。
たものは、試料導入量の再現性が低い、高速とはいえ一
分析に数分から数十分の時間を要する、使用するキャピ
ラリー外径が１００〜数１０μｍ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
容易でない等の課題を有する。
【０００４】そのため、D.J. Harrison et al. / Anal.
Chim. Acta 283 (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１１
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の表面にエッ
チングにより泳動用のキャピラリ溝５４、５５を形成
し、他方の透明基板５１にその溝５４、５５の端に対応
する位置にリザーバ５３を設けたものである。
Chim. Acta 283 (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１１
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の表面にエッ
チングにより泳動用のキャピラリ溝５４、５５を形成
し、他方の透明基板５１にその溝５４、５５の端に対応
する位置にリザーバ５３を設けたものである。
【０００５】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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２の
キャピラリ電気泳動チップの場合、流路はエッチングし
た溝に透明基板を貼り合わせているため、流路断面が等
方的でなく、流路中に気泡が溜まったりして、特異的な
電気的特性が発生した。そこで、本発明は、透明基板を
貼り合わせずに３次元的に流路を形成した電気泳動装置
を提供することを目的とする。
キャピラリ電気泳動チップの場合、流路はエッチングし
た溝に透明基板を貼り合わせているため、流路断面が等
方的でなく、流路中に気泡が溜まったりして、特異的な
電気的特性が発生した。そこで、本発明は、透明基板を
貼り合わせずに３次元的に流路を形成した電気泳動装置
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、泳動流路の中心軸が形成する空間が３次元
方向にわたるキャピラリー電気泳動チップを提供する。
決するため、泳動流路の中心軸が形成する空間が３次元
方向にわたるキャピラリー電気泳動チップを提供する。
【０００８】更に具体的には、紫外線硬化樹脂に光造形
法により泳動流路を形成してなるキャピラリー電気泳動
チップを提供する。
法により泳動流路を形成してなるキャピラリー電気泳動
チップを提供する。
【０００９】光造形法とは、光化学反応を応用した付着
加工法の一種で、「紫外線硬化樹脂」と呼ばれる液状の
合成樹脂に紫外線を照射し固化させることで形状を作
る。露光プロセスを制御することで、目的の形状が得ら
れ、これを実現する方式として、光学マスクを使って形
状を生成する「マスク露光式」と露光ビームの走査によ
って形状を生成する「走査露光式」があるが、本発明は
いずれの方式をも用いることができる。但し、走査露光
式は、マスク露光式よりも長い加工時間を要するが、工
程数が少なく取り扱いも容易であるので、こちらの方が
好ましい。 また、「窓板」と呼ぶ石英ガラス板を通し
て露光を行う「規制液面式」と、樹脂の自由表面に露光
を行う「自由液面式」とにも分類されるが、本発明はい
ずれの方式をも用いることができる。但し、加工精度を
確保するためには、前者の方が好ましい。
加工法の一種で、「紫外線硬化樹脂」と呼ばれる液状の
合成樹脂に紫外線を照射し固化させることで形状を作
る。露光プロセスを制御することで、目的の形状が得ら
れ、これを実現する方式として、光学マスクを使って形
状を生成する「マスク露光式」と露光ビームの走査によ
って形状を生成する「走査露光式」があるが、本発明は
いずれの方式をも用いることができる。但し、走査露光
式は、マスク露光式よりも長い加工時間を要するが、工
程数が少なく取り扱いも容易であるので、こちらの方が
好ましい。 また、「窓板」と呼ぶ石英ガラス板を通し
て露光を行う「規制液面式」と、樹脂の自由表面に露光
を行う「自由液面式」とにも分類されるが、本発明はい
ずれの方式をも用いることができる。但し、加工精度を
確保するためには、前者の方が好ましい。
【００１０】本発明で使用する紫外線硬化樹脂は、例え
ばオリゴエステルアクリレート、ウレタンアクリレー
ト、エポキシアクリレート等のアクリル系樹脂を用いる
ことができるが、これらに限定されず、感光性ポリイミ
ド、アミノアルキド等も用いることができる。紫外線硬
化樹脂は、それ単独で用いてもよいが、光吸収率を上げ
るため、炭素や金属などの吸光材の微粉末や染料、ある
いは固化を促す触媒を混ぜてもよい。
ばオリゴエステルアクリレート、ウレタンアクリレー
ト、エポキシアクリレート等のアクリル系樹脂を用いる
ことができるが、これらに限定されず、感光性ポリイミ
ド、アミノアルキド等も用いることができる。紫外線硬
化樹脂は、それ単独で用いてもよいが、光吸収率を上げ
るため、炭素や金属などの吸光材の微粉末や染料、ある
いは固化を促す触媒を混ぜてもよい。
【００１１】光源としては、例えば、Ｈｅ−Ｃｄレー
ザ、Ａｒイオンレーザ、高圧水銀燈、水銀アーク燈を用
いることができるが、これらに限定されず、紫外線硬化
樹脂を固化させるものならば、何でもよい。走査露光を
行う場合はラスタスキャン、ベクトルスキャンいずれで
もよく、光学系は主として光源、集光レンズ、走査ミラ
ーから構成され、走査ミラーの駆動により光を走査させ
る。マスク露光を行う場合は、所望の形状（泳動流路の
形状）のマスクを通して紫外線照射を行う。
ザ、Ａｒイオンレーザ、高圧水銀燈、水銀アーク燈を用
いることができるが、これらに限定されず、紫外線硬化
樹脂を固化させるものならば、何でもよい。走査露光を
行う場合はラスタスキャン、ベクトルスキャンいずれで
もよく、光学系は主として光源、集光レンズ、走査ミラ
ーから構成され、走査ミラーの駆動により光を走査させ
る。マスク露光を行う場合は、所望の形状（泳動流路の
形状）のマスクを通して紫外線照射を行う。
【００１２】光造形を行う際は、紫外線硬化樹脂を固化
セルに入れてマスク露光あるいは走査露光を行うが、こ
の固化セルの形状は、作成される電気泳動チップの形状
に合わすのが一般的である。固化セルは通常のガラス容
器等が用いられる。固化セルの高さ、つまり固化する深
さは、樹脂表面への露光照度と露光時間との積（露光
量）に比例し、一定の固化深さを保つには露光量を均一
に保つ。
セルに入れてマスク露光あるいは走査露光を行うが、こ
の固化セルの形状は、作成される電気泳動チップの形状
に合わすのが一般的である。固化セルは通常のガラス容
器等が用いられる。固化セルの高さ、つまり固化する深
さは、樹脂表面への露光照度と露光時間との積（露光
量）に比例し、一定の固化深さを保つには露光量を均一
に保つ。
【００１３】形成される泳動流路は内径１０〜７５μｍ
で、好ましくは３０μｍである。この泳動流路には、電
解質液溜が接続され、液溜に電極を挿入して高電圧を印
加して電気泳動を行う。また、泳動流路に交差するよう
に試料導入流路を形成してもよい。上記いずれの液溜、
流路も光造形法により作成される。
で、好ましくは３０μｍである。この泳動流路には、電
解質液溜が接続され、液溜に電極を挿入して高電圧を印
加して電気泳動を行う。また、泳動流路に交差するよう
に試料導入流路を形成してもよい。上記いずれの液溜、
流路も光造形法により作成される。
【００１４】なお、本発明は、光造形法以外の方法によ
り、３次元方向にわたる泳動流路を形成することもでき
る。例えば、フレキシブルプリント基板に見られるよう
に薄膜と薄膜を接着剤で接合する方法、高圧高温下での
融着や超音波融着などにより形成することができるが、
これらに限定されない。
り、３次元方向にわたる泳動流路を形成することもでき
る。例えば、フレキシブルプリント基板に見られるよう
に薄膜と薄膜を接着剤で接合する方法、高圧高温下での
融着や超音波融着などにより形成することができるが、
これらに限定されない。
【００１５】
【発明の実施の形態】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、１は紫外
線硬化樹脂であり、例えば三洋化成製の「ＵＶ−８５
４」を紫外線照射により固化したものである。紫外線硬
化樹脂１は、例えば、縦１０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚さ
０．５ｍｍのサイズとなるよう固化セルに入れる。紫外
線硬化樹脂１には光造型法により流路及び液溜が形成さ
れる。
置の概略を図１に基づいて説明する。図１中、１は紫外
線硬化樹脂であり、例えば三洋化成製の「ＵＶ−８５
４」を紫外線照射により固化したものである。紫外線硬
化樹脂１は、例えば、縦１０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚さ
０．５ｍｍのサイズとなるよう固化セルに入れる。紫外
線硬化樹脂１には光造型法により流路及び液溜が形成さ
れる。
【００１６】光造型法は、紫外線硬化樹脂（三洋化成製
の「ＵＶ−８５４」）を縦１０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚さ
０．５ｍｍのサイズの固化セルに入れ、形成したい溝及
び液溜の形状をしたマスクを紫外線硬化樹脂に配設し
て、Ｈｅ−Ｃｄレーザ（波長：３２５ｎｍ、出力１０ｍ
Ｗ）で数分間露光して行った。
の「ＵＶ−８５４」）を縦１０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚さ
０．５ｍｍのサイズの固化セルに入れ、形成したい溝及
び液溜の形状をしたマスクを紫外線硬化樹脂に配設し
て、Ｈｅ−Ｃｄレーザ（波長：３２５ｎｍ、出力１０ｍ
Ｗ）で数分間露光して行った。
【００１７】形成された流路は泳動流路Ａ、試料導入流
路Ｓから成り，泳動流路Ａ、試料導入流路Ｓとも、幅７
０μｍ、深さ１０μｍである。また、液溜は泳動流路Ａ
の両端と連通する液溜２、４、試料導入流路の両端と連
通する液溜３、５からなり、これら液溜は直径１ｍｍ、
深さ１ｍである。
路Ｓから成り，泳動流路Ａ、試料導入流路Ｓとも、幅７
０μｍ、深さ１０μｍである。また、液溜は泳動流路Ａ
の両端と連通する液溜２、４、試料導入流路の両端と連
通する液溜３、５からなり、これら液溜は直径１ｍｍ、
深さ１ｍである。
【００１８】液溜２〜５には、針状電極（例えば白金ワ
イヤー電極）６〜９を挿入し、リード線（図示せず）を
介して高圧電源を備えたパワーコントローラと接続する
（図示せず）。針状電極６〜９は切り換えスイッチ（図
示せず）により接続切り換えが行われる。なお、検出は
泳動流路Ａの凹部に図１の下方からレーザ光を照射し、
泳動流路Ａ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。
イヤー電極）６〜９を挿入し、リード線（図示せず）を
介して高圧電源を備えたパワーコントローラと接続する
（図示せず）。針状電極６〜９は切り換えスイッチ（図
示せず）により接続切り換えが行われる。なお、検出は
泳動流路Ａの凹部に図１の下方からレーザ光を照射し、
泳動流路Ａ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。
【００１９】以上の構成で試料の分析を行う際は次の様
に行う。先ず、操作者は電解質溶液を液溜２〜５に満た
した後、試料をマイクロシリンジにより液溜３に注入す
る。針状電極６、８に電位差（約１００Ｖ／ｃｍ）を与
えて試料導入流路Ｓに試料を導入する。次に針状電極
２、４に電位差（約２５０Ｖ／ｃｍ）を与え、泳動流路
Ａ内を７から９に向かって、試料を泳動させる。泳動過
程中、泳動流路Ａの凹部に図１の下方からレーザ光が照
射し、泳動流路Ａ内の溶液の吸光度が測定される。
に行う。先ず、操作者は電解質溶液を液溜２〜５に満た
した後、試料をマイクロシリンジにより液溜３に注入す
る。針状電極６、８に電位差（約１００Ｖ／ｃｍ）を与
えて試料導入流路Ｓに試料を導入する。次に針状電極
２、４に電位差（約２５０Ｖ／ｃｍ）を与え、泳動流路
Ａ内を７から９に向かって、試料を泳動させる。泳動過
程中、泳動流路Ａの凹部に図１の下方からレーザ光が照
射し、泳動流路Ａ内の溶液の吸光度が測定される。
【００２０】また、高温、高圧下における融着により泳
動流路を形成する場合は、次のように行う。最終立体構
造をある一定な方法で、例えば５μｍごとに断層したＳ
ｉ薄膜を考える。このＳｉ薄膜は、例えばエピタキシャ
ル製膜法により得られたＳｉ薄膜をパターニングして作
製する。これらのＳｉ膜を高温化、例えば９００℃にお
いて適当な面圧、例えば１００ｇ／cm2 をかけることに
より融着する。
動流路を形成する場合は、次のように行う。最終立体構
造をある一定な方法で、例えば５μｍごとに断層したＳ
ｉ薄膜を考える。このＳｉ薄膜は、例えばエピタキシャ
ル製膜法により得られたＳｉ薄膜をパターニングして作
製する。これらのＳｉ膜を高温化、例えば９００℃にお
いて適当な面圧、例えば１００ｇ／cm2 をかけることに
より融着する。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、例えば、光造形法によ
り３次元的に流路を形成できるので、チップの小型がよ
り期待でき、しかも泳動流路断面が等方的であるので、
特異的な電気特性はなくなる。また、露光量等を変えれ
ば、容易に液溜容量、流路形状を変えることができる。
更に、材質が樹脂であるためゼータ電位の発生を少なく
おさえることが可能であり、電気浸透流も小さくするこ
とができる。
り３次元的に流路を形成できるので、チップの小型がよ
り期待でき、しかも泳動流路断面が等方的であるので、
特異的な電気特性はなくなる。また、露光量等を変えれ
ば、容易に液溜容量、流路形状を変えることができる。
更に、材質が樹脂であるためゼータ電位の発生を少なく
おさえることが可能であり、電気浸透流も小さくするこ
とができる。
【図１】本発明の一実施例である電気泳動チップの概略
図
図
【図２】一般的なキャピラリ電気泳動チップの構成図。
１：紫外線硬化樹脂 ２〜５：液溜 ６〜９：針状電極 Ａ：泳動流路 Ｓ：試料導入流路
Claims (2)
- 【請求項１】 泳動流路の中心軸が形成する空間が３次
元方向にわたるキャピラリー電気泳動チップ。 - 【請求項２】 紫外線硬化樹脂に光造形法により泳動流
路を形成してなる請求項１記載のキャピラリー電気泳動
チップ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01617397A JP3965714B2 (ja) | 1996-02-01 | 1997-01-30 | キャピラリー電気泳動チップ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-16572 | 1996-02-01 | ||
| JP1657296 | 1996-02-01 | ||
| JP01617397A JP3965714B2 (ja) | 1996-02-01 | 1997-01-30 | キャピラリー電気泳動チップ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09269315A true JPH09269315A (ja) | 1997-10-14 |
| JP3965714B2 JP3965714B2 (ja) | 2007-08-29 |
Family
ID=26352443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01617397A Expired - Fee Related JP3965714B2 (ja) | 1996-02-01 | 1997-01-30 | キャピラリー電気泳動チップ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3965714B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001523000A (ja) * | 1997-11-07 | 2001-11-20 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | 微小に作製されたキャピラリーアレイ電気泳動装置および方法 |
| JP2004503392A (ja) * | 2000-06-15 | 2004-02-05 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | マイクロ流体製品を製造するためのプロセス |
-
1997
- 1997-01-30 JP JP01617397A patent/JP3965714B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001523000A (ja) * | 1997-11-07 | 2001-11-20 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | 微小に作製されたキャピラリーアレイ電気泳動装置および方法 |
| JP2004503392A (ja) * | 2000-06-15 | 2004-02-05 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | マイクロ流体製品を製造するためのプロセス |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3965714B2 (ja) | 2007-08-29 |
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