JPH11352102A - 毛細管電気泳動装置 - Google Patents

毛細管電気泳動装置

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JPH11352102A
JPH11352102A JP10161576A JP16157698A JPH11352102A JP H11352102 A JPH11352102 A JP H11352102A JP 10161576 A JP10161576 A JP 10161576A JP 16157698 A JP16157698 A JP 16157698A JP H11352102 A JPH11352102 A JP H11352102A
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JP
Japan
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substrate
hole
capillary
groove
electrophoresis
Prior art date
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Pending
Application number
JP10161576A
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English (en)
Inventor
Akihiko Okumura
昭彦 奥村
Tsudoi Hirabayashi
集 平林
Hideaki Koizumi
英明 小泉
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication of JPH11352102A publication Critical patent/JPH11352102A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 矩形毛細管部分に異物が進入しにくい構造を
実現する。 【解決手段】 電気泳動部1は、第1基板11と第2基
板12とを接合することによって形成する。第1基板1
1には、第2基板12と接合される側の面に矩形溝2を
形成するとともに、溝2の両端には矩形溝2の底面より
も深い底面を有する穴5を形成する。第2基板12に
は、矩形溝2の両端に形成した穴5と対向する位置にそ
れぞれ貫通孔4を形成する。貫通孔4と穴5とは一体を
なして液溜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、板状部材に断面が
矩形の毛細管を形成した電気泳動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】毛細管電気泳動は、液体試料中の混合成
分を分離する手法である。図8には、毛細管として内径
が50〜150μmである円管を用いる通常の毛細管電
気泳動装置の構成を示す。毛細管22には、予め何らか
の方法によって一端に試料液を、他の部分には泳動液を
充填しておく。この毛細管の両端をそれぞれ泳動液の入
った液溜21に挿入し、両液溜21内に挿入した電極1
0間に30kV程度までの高電圧を印加することによっ
て、管22に沿って電場を形成する。試料中の各成分
は、それぞれ固有の電気泳動移動度を持つため、その差
によって分離される。
【0003】毛細管電気泳動法は、高速かつ高分離能を
有する分離手法であるが、従来は分離能の高さに注目が
集まり、主としてDNAやタンパクなど生体試料の分離
分析に用いられてきた。一方高速性の観点から、環境試
料(河川水、水道水、工場排水あるいは雨水など)など
のオンラインモニターへの応用も期待されている。しか
しながら、高速とは言っても、数分から数十分を要する
のが普通であり、オンラインモニターとしては十分では
なかった。
【0004】毛細管電気泳動において分離を高速化する
ためには、原理的にはより短い毛細管を用いればよいの
であるが、管を短くすると電気抵抗が減少して電流が増
大し、その結果ジュール熱が増大し、最悪の場合には気
泡が発生して分離不能となる。管の内径を小さくすれば
電気抵抗を減少させずに菅を短くすることができるが、
管を細くすれば試料体積も減少するので、検出感度が低
下する問題がある。
【0005】これに対して、特開平3−226666で
は、矩形毛細管を用いて電気泳動部を構成することによ
って、円管に比較してジュール熱の放散効率を向上させ
得ることが開示されている。すなわち、断面積が同一で
あれば、矩形管のほうが円管よりも周長が大きく、従っ
て熱の放散効率が高い。また、矩形断面の長辺と短辺の
比が大きいほど熱の放散効率は高い。しかしながら、熱
の放散効率の高い毛細管ほど管の最小幅が小さいため、
試料に混在する異物などにより分析の再現性が低下した
り、管が詰まって分析不能となる問題がより深刻であ
る。
【0006】また、Z.H.Fan and D.J.
Harrison、Anal.Chem.66(199
4)177−184には、矩形毛細管による電気泳動部
を簡単かつ安価に製造する方法が開示されている。この
例では、ICやLSIの製造に利用されているフォトエ
ッチングが用いられている。図7に断面図を示すよう
に、数cm角のガラス基板12上に深さ数μm〜数十μ
m、幅数十μm〜数百μmの矩形溝を形成し、カバーガ
ラス11を接合することによって矩形毛細管2を構成
し、この矩形毛細管2による電気泳動部1が製作されて
いる。カバーガラス11には、溝2の両端に対向する位
置に液溜用の貫通孔4が形成されている。さらにカバー
ガラス11の上面には泳動液の補助液溜7が設けられ、
両補助液溜7内に挿入した電極10間に30kV程度ま
での高電圧を印加することによって、矩形毛細管2に沿
って電場を形成している。
【0007】しかしながら、この装置では、図8に示す
従来装置では問題にならなかった液溜内に混入した異物
により分析の再現性が低下したり、管が詰まって分析不
能となる問題が起こることが経験された。すなわち、矩
形毛細管2の天蓋部が液溜用の貫通孔4の底面に一致し
ているため、液溜内に混入した異物は溝の端部に集まり
やすい。そのため、泳動液の流れにのって、あるいは異
物自体の電気泳動によって、異物が矩形毛細管2内に進
入する確率が高い。異物が入ると、前述したように分析
の再現性が低下したり、管が詰まって分析不能となる。
異物の問題は、これまで主眼が置かれてきた生体試料の
分離分析の場合には、実験施設内で試料採取から分析ま
での一連の操作が行われるため、あまり重要視されてい
なかったが、環境試料などのオンライン計測に用いる場
合には、大気中の粉塵の混入などがあり、深刻な問題と
なる。これ以外にも、ガラスの加工工程で発生し液溜内
に残存した微細なガラス片なども深刻な問題であること
が経験された。
【0008】さらに、特開平8−178897には、前
記論文と同様の方法で製作された矩形毛細管であるが、
ガラス基板上に形成した溝の両端に、溝の幅よりも広い
内径を有する円状の窪みが連結し、この窪みがカバーガ
ラスに形成した貫通孔と一体となって液溜を形成する毛
細管電気泳動装置が開示されている。この場合には、前
記論文に比較すれば、液溜の面積が大きい分だけ、異物
が毛細管2内に進入する確率は低減されると考えられ
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】板状部材に矩形毛細管
を形成した毛細管電気泳動装置において、異物が毛細管
内に進入する確率を低減する。すなわち、本発明は、図
8に示される細管による毛細管電気泳動装置では、細管
の端部が試料を収容している液溜の底面より高い位置に
あり、しかも細管は鉛直に配置されるため、問題と認識
されていなかった異物による矩形毛細管の詰まりのおき
にくい電気泳動装置を提案しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記課題は、液溜の底面
が電気泳動のための矩形毛細管の底面よりも低位置にな
るように構成することによって解決される。すなわち、
もし異物が存在したとしても、異物が液溜の底面に沈下
することにより、試料あるいは泳動液の流動により、矩
形毛細管内に進入しないようにすることで、矩形毛細管
の詰まりは防止しやすくなる。
【0011】
【発明の実施の形態】図1に、本発明に基づく矩形毛細
管電気泳動装置を構成する矩形毛細管部分とその端部の
断面を示す。電気泳動部1は、第1基板11と第2基板
12とを接合することによって形成する。第1基板11
には、第2基板12と接合される側の面に矩形溝2を形
成するとともに、溝2の両端には矩形溝2の底面よりも
深い底面を有する穴5を形成する。第2基板12には、
矩形溝2の両端に形成した穴5と対向する位置にそれぞ
れ貫通孔4を形成する。貫通孔4と穴5とは一体をなし
て液溜を形成するが、通常は液溜としては容積が不十分
であるため、これを補うために貫通孔4上に筒状部材に
より補助液溜7を形成する。液溜めには泳動液を満た
し、白金電極10を挿入して高圧電源8を用いて電圧を
印加する。15はスイッチである。
【0012】図2には、本発明が対象とする毛細管電気
泳動装置の全体構成を示す。電気泳動部1の内部には、
図1で説明した矩形毛細管2と、これに交差する矩形毛
細管3とが形成されている。矩形毛細管3についても補
助液溜め7が設けられ、これには電極10が挿入されて
高圧電源9を用いて電圧を印加する。16はスイッチで
ある。
【0013】分析の手順は次の通りである。矩形毛細管
2の両端の補助液溜め7および矩形毛細管3の一端の補
助液溜め7には泳動液を入れ、矩形毛細管3の他端の補
助液溜め7には分析しようとする試料液を入れる。スイ
ッチ16をオンとして、高圧電源9により矩形毛細管3
の両端に電圧を印加して矩形毛細管3内に電気浸透流を
発生させて試料液を矩形毛細管3内に流し込む。試料液
が矩形毛細管2と矩形毛細管3との交差点を超えて流れ
るまでの時間を待って、スイッチ16をオフとする。次
いで、スイッチ15をオンにして、高圧電源8により矩
形毛細管2の両端に電圧を印加して矩形毛細管2内に電
気浸透流を発生させて矩形毛細管2と矩形毛細管3との
交差点に導入されている試料液を矩形毛細管2で電気泳
動分離する。分離されて矩形毛細管2を流れる試料液の
成分を矩形毛細管2の下流側で、例えば光学的方法によ
り検出する。
【0014】第1基板11および第2基板12としては
ガラス基板を用いることができるが、基板材料としては
ガラスに限定されるものではない。溝の形状は、例え
ば、幅200μm、深さ10μmである。このような溝
の形成にはフォトエッチングを用いるが、フォトエッチ
ングに限定されるものではない。第1基板11と第2基
板12との接合には、光学接着法又は加熱融着法など、
基板同士が共有結合により強固に接合され、接合後に接
合部の痕跡の残らないような接合法を採用するのが良
い。
【0015】貫通孔4と穴5の形成には、例えば、超音
波加工法を用いる。貫通孔4と穴5の内径は1mm〜5
mm程度である。貫通孔4と穴5を各基板に個別に形成
するのではなく、第2基板12を第1基板11に接合し
た後に、第2基板12を貫き第1基板11の途中まで達
した穴として形成することもできる。しかし、この方法
ではガラスの削りくずが溝2に入り込む可能性があるか
ら、注意が必要である。
【0016】上述したように、第1基板11に溝2を形
成した後、第2基板12を接合する場合の位置合わせの
精度にもよるが、貫通孔4と穴5との直径が同じである
と、位置ずれにより、少なくとも溝2の一方の端部は貫
通孔4の直下に来ることになり、溝2に異物が進入する
チャンスが増えることになる。したがって、貫通孔4と
穴5とでは穴5の方の直径を貫通孔4のそれより大きい
ものとし、また、二つの貫通孔4の間隔を溝2の長さよ
り大きくして、貫通孔4の壁面が溝2の端部から離れた
位置になるようにするのが良い。
【0017】貫通孔4と穴5とは、いずれも円柱状であ
る必要はない。たとえば、穴5をフォトエッチングで作
成すると穴5は円錐体状になる。このときの二つの形態
を図3、図4に貫通孔4と穴5の周りの断面図で示す。
図3の例は溝2を形成した面の側からエッチングをした
例であり、図4は逆に底面側からエッチングをした例で
ある。両実施例では、いずれの場合も貫通孔4と穴5と
が接する部分では穴5の径の方が貫通孔4のそれより大
きい方が望ましい。図4において、14は穴5の蓋板で
あり、接着材23により第2基板12の底面に接合され
ている。
【0018】図5は穴5を貫通孔とした場合の底面の塞
ぎ方の他の例を示す図である。この例では、貫通孔とさ
れた穴5の底面側部分をテーパー状として、これに止栓
14を差し込んだ形にしたものである。この構造とすれ
ば、試料液体に対応して電気泳動部1を洗浄する等の作
業の際に止栓14を簡単に取り外すことが出来るから、
これらの作業を楽にすることが出来る。この例でも分か
るように、穴5の底面は平坦である必要はない。
【0019】図6は、図1に示した実施形態とは本質的
に異なった面を持つ実施例である。本実施例において
も、第1基板11と第2基板12とにより矩形毛細管2
を形成して電気泳動部1を構成している点は同じである
が、本実施例では側面に開口を有する液溜20を電気泳
動部1の矩形毛細管2の端部に結合させる構造を持つ点
において異なる。液溜20の開口の底面より少し上がっ
た位置で矩形毛細管2の端部に結合させることにより図
1に示した実施例と同様の効果を得ることが出来る。
【0020】なお、上述の実施例では、毛細管を矩形毛
細管とする例について説明したが、これは、矩形毛細管
に限られるものではなく、円筒状の毛細管とする場合で
も同じように効果が得られる。この場合には、円筒の最
低部を矩形溝の底面と読み替えれば良い。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、電気泳動用溝に異物が
進入することを防止でき、分析の安定性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく矩形毛細管電気泳動装置を構成
する矩形毛細管部分とその端部の実施例の断面を示す
図。
【図2】本発明が対象とする毛細管電気泳動装置の全体
構成を示す図。
【図3】図1に示す矩形毛細管部分の端部の周りの構成
の一実施例の断面を示す図。
【図4】図1に示す矩形毛細管部分の端部の周りの構成
の他の実施例の断面を示す図。
【図5】図1に示す矩形毛細管部分の端部の周りの構成
の他の実施例の断面を示す図。
【図6】本発明に基づく矩形毛細管電気泳動装置を構成
する矩形毛細管部分とその端部の他の実施例の断面を示
す図。
【図7】従来の矩形毛細管電気泳動装置を構成する矩形
毛細管部分とその端部の一例の断面を示す図。
【図8】従来の毛細管電気泳動装置の典型的な構成を示
す図。
【符号の説明】
1・・・電気泳動部、2・・・溝、3・・・試料注入用溝、4・・・
貫通孔、5・・・穴、7・・・補助液溜、8、9・・・高圧電
源、10・・・白金電極、11・・・第1基板、12・・・第2
基板、14・・・蓋材、15,16・・・スイッチ、23・・・
接着剤。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】平板上の第1基板、該第1基板の上面に形
    成された電気泳動用流路となる溝、該溝の両端部に形成
    され且該溝と連通した該溝の深さより深い位置の底面を
    有する穴、平板状の板であって前記第1基板の上面に貼
    り付けられて前記溝に蓋をして細管を形成する第2基
    板、該第2基板の前記穴に対応する位置に設けられた貫
    通孔よりなることを特徴とする電気泳動用板状部材を有
    する毛細管電気泳動装置。
  2. 【請求項2】前記貫通孔の前記溝側の端面は前記穴の前
    記溝側の端面とは離れた位置となるように前記貫通孔と
    前記穴との相対位置が決められている請求項1記載の電
    気泳動用板状部材を有する毛細管電気泳動装置。
  3. 【請求項3】前記穴は前記第1基板を貫通しており、前
    記第2基板と反対側の面に貼り付けられた板材で塞がれ
    ている請求項1または2記載の電気泳動用板状部材を有
    する毛細管電気泳動装置。
  4. 【請求項4】前記穴は前記第1基板を貫通しており、前
    記第2基板と反対側の面から挿入された栓で塞がれてい
    る請求項1または2記載の電気泳動用板状部材を有する
    毛細管電気泳動装置。
  5. 【請求項5】平板上の第1基板、該第1基板の上面に形
    成された電気泳動用流路となる溝、平板状の板であって
    前記第1基板の上面に貼り付けられて前記溝に蓋をして
    細管を形成する第2基板を備えるとともに、前記基板の
    端部に開口している前記細管位置でその開口部が前記細
    管の開口部と連通するように設けた液溜を備え、該液溜
    の底面位置は前記細管の最低位置より低い位置になされ
    ていることを特徴とする電気泳動用板状部材を有する毛
    細管電気泳動装置。
JP10161576A 1998-06-10 1998-06-10 毛細管電気泳動装置 Pending JPH11352102A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
JP2005024316A (ja) * 2003-06-30 2005-01-27 Kyocera Corp マイクロ化学チップおよびその製造方法
US7118662B2 (en) * 2001-01-19 2006-10-10 Hitachi, Ltd. Electrophoresis apparatus

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