WO2004050220A1 - マイクロチップ、ならびにこれを用いた溶媒置換方法、濃縮方法、および質量分析システム - Google Patents

Abstract

試料中の特定成分を高濃度で回収するとともに溶媒置換も行う。分離装置１００は、マイクロチップ上に設けられ、特定成分が流れる流路１１２を含む。流路１１２は、試料導入流路３００と、試料導入流路３００から分岐して形成された廬液排出流路３０２と試料回収部３０８とに分岐して形成され、廬液排出流路３０２の試料導入流路３００からの入り口に特定成分の通過を阻止するフィルター３０４が設けられ、試料回収部３０８の試料導入流路３００からの入り口に液体試料の進入を阻止するとともに一定以上の外力の付与により液体試料を通過させる堰き止め領域（疎水領域）３０６が設けられる。

Description

明 細 書 マイクロチップ、 ならびにこれを用いた溶媒置換方法、

濃縮方法、 および質量分析システム 技術分野

本発明は、 マイクロチップに関し、 さらにそのようなマイクロチップを用 いて試料中の特定成分の濃縮および溶媒置換を行う方法、ならびに質量分析 システムに関するものである。 背景技術

ボストゲノム時代の一翼を担う研究手法としてプロテオミクスが注目を 集めている。プロテオミクス研究では最終的に質量分析法等によりタンパク 質等の同定を行うが、 その前段階において、 質量分析等を可能にするための 試料分離および前処理が行われる。 こうした試料分離の手法として、 従来、

2次元電気泳動が広く利用されてきた。. 2次元電気泳動は、 ペプチド、 タン パク質等の両性電解質をその等電点で分離した後、 さらに分子量により分離 するものである。

しかしながら、 この分離方法は、 通常、 一昼夜を要するほど時間がかかる 上、 試料の回収率が低く、 質量分析等に供する試料が比較的少量しか得られ ず、 この点について改良が望まれていた。

一方、 近年では、 試料の前処理 ·反応 ·分離 ·検出などの化学操作をマイ クロチップ上で行うマイクロ化学分析 （^一 T A S ) が急速に発展しつつあ る。 マイクロチップを利用する分離 ·分析手法によれば、 使用する試料が微 量で済み、 環境負荷も小さく高感度な分析が可能となる。 分離に要する時間 を大幅に短縮することも可能となる。

特許文献 1には、基板上に溝やリザ一バを設けた構成のマイクロチップに よりキヤビラリ電気泳動を実現する装置が記載されている。 特許文献 1 特開 2 0 0 2— 2 0 7 0 3 1号公報 発明の開示

ところが、 マイクロチップにより分離した成分を、 その後の質量分析等に 供する試料として調製するためには、 さらに、 種々の化学処理、 溶媒置換、 脱塩等を行うことが必要となる。 こうした操作をマイクロチップ上で行う技 術は、 現在、 見いだされていない。

とくに、質量分析等を行う際にバッファ一中の塩類等が試料中に含まれて いると正確なデ一夕を得ることができないという問題がある。 また、 質量分 析時には、 試料を質量分析用の基質と混合して測定を行うが、 試料の基質と の混合割合が低いと、 出力値が小さくなり、 満足な検出結果を行うのが困難 であった。

こうした事情に鑑み、 本発明は、 試料中の特定成分を濃縮して高濃度で回 収する技術を提供することを目的とする。 本発明の目的は、 試料中の特定成 分を濃縮した状態で溶媒を置換する技術を提供することにある。本発明のま た別の目的は、試料中の特定成分を濃縮した状態で試料に含まれる塩類等の 不要成分を除去する技術を提供することにある。 本発明の目的は、 これらの 処理をマイクロチップ上で行う技術を提供することにある。

本発明によれば、 基板上に設けられ、 特定成分を含む液体試料が流れる流 路と、 流路に設けられた試料導入部と、 を含み、 流路は、 第一の流路と第二 の流路とに分岐して形成され、第一の流路の試料導入部からの入り口に特定 成分の通過を阻止するフィルターが設けられ、第二の流路の試料導入部から の入り口に液体試料の進入を阻止するとともに一定以上の外力の付与によ り液体試料を通過させる堰き止め領域が設けられたことを特徴とするマイ クロチップが提供される。

ここで、 フィル夕一は、 特定成分が通過できない程度の大きさの複数の細 孔を有する。フィルタ一はたとえば数十 n m〜数百 n m程度の間隔で配置さ れた複数の柱状体とすることができる。 また、 フィルタ一は、 細孔の大きさ が数 n m程度のアルミニウム酸化物、 ケィ酸ナトリウム水溶液 （水ガラス） ゃコロイド粒子を焼結して得られる多孔質膜、高分子ゾルをゲル化して得ら れる高分子ゲル膜により構成することもできる。 また、 フィルタ一は、 成分 の大きさだけでなく、成分の電荷によって通過を阻止するように構成するこ ともできる。

このような構成により、 フィルタ一表面で特定成分を濃縮し、 第二の流路 から取り出すことができる。また、第二の流路から特定成分を取り出す際に、 最初の試料中に含まれていた溶媒とは異なる溶媒を用いることにより、溶媒 の置換を行うこともできる。

本発明のマイクロチップにおいて、 堰き止め領域は、 疎液領域とすること ができる。 ここで、 疎液領域とは、 試料中に含まれる液体との親和性の低い 領域のことをいう。 試料中に含まれる液体が親水性の溶媒の場合、 堰き止め 領域を疎水性領域とすることができる。 また、 マイクロチップ上に被覆部を 設けた場合、被覆部の該当する位置を疎液領域とすることによつても同様の 効果が得られる。 なお、 疎液領域の溶液に対する疎液の度合いは、 疎液領域 を構成する材料の種類や、疎液領域における疎液部分の形状等によって制御 することができる。

本発明のマイクロチップにおいて、 第一の流路において、 フィルタ一を通 過した液体試料は毛細管現象により移動することができる。 これにより、 流 路に導入された液体を第一の流路に自動的に流すことができる。

本発明のマイクロチップにおいて、 第一の流路において、 フィルターの下 流に設けられ、当該第一の流路への液体の流入を停止する流入停止部をさら に含むことができる。 ここで、 流入停止部は、 第一の流路の端部に接続され たシリコーンチューブを閉塞する弁により実現することもでき、また第一の 流路の端部に所定容量の液体を収容可能なリザーバを形成することによつ ても実現できる。

本発明のマイクロチップにおいて、 流入停止部は、 第一の流路に所定量の 液体が流入したときに当該第一の流路への液体の流入を停止することがで きる。

本発明のマイクロチップにおいて、流路を流れる液体試料に外力を付与す る外力付与手段をさらに含むことができ、 外力付与手段は、 第一の流路への 液体の流入が流入停止部により停止されたときに、液体試料が疎水領域を越 えて第二の流路に流れ込むように試料に外力を付与することができる。 ここ で、 外力付与手段は圧力印加手段とすることができる。 第二の流路の端部に は目的成分回収部を設けておくことができる。

上述したいずれかのマイクロチップを用いて液体試料中に含まれる特定 成分を濃縮する方法であって、液体試料が堰き止め領域を通過しない程度の 外力を付与して特定成分および溶媒を含む液体試料を試料導入部に導入す る工程と、液体試料を試料導入部に導入する工程と同程度の外力を付与して 溶媒または当該溶媒と異なる他の溶媒を試料導入部に一定時間導入するェ 程と、 第一の流路への液体の流れを停止させる工程と、 を含むことを特徴と する濃縮方法が提供される。

本発明の濃縮方法において、第一の流路への液体の流れを停止させる工程 において、 他の工程における外力よりも高い外力を付与することができる。 上述したいずれかのマイクロチップを用いて特定成分を含む液体試料の 溶媒を置換する方法であって、液体試料が堰き止め領域を通過しない程度の 外力を付与して特定成分および第一の溶媒を含む液体試料を試料導入部に 導入する工程と、液体試料を試料導入部に導入する工程と同程度の外力を付 与して第一の溶媒とは異なる第二の溶媒を試料導入部に一定時間導入する 工程と、 第一の流路への液体の流入を停止させる工程と、 を含むことを特徴 とする溶媒置換方法が提供される。

このように、第一の溶媒に含まれた特定成分をフィル夕一により濾過した 後、 第二の溶媒で特定成分を洗浄することができるので、 第一の溶媒や塩類 等のサイズの小さい分子を除去することができる。 また、 フィルター上で特 定成分が濃縮されるので、 高濃度の試料を回収することができる。

本発明の濃縮方法において、第一の流路への液体の流入を停止させる工程 において、 他の工程における外力よりも高い外力を付与することができる。 本発明によれば、 基板上に設けられ、 特定成分を含む液体試料が流れる流 路と、 流路の側壁に沿って設けられた複数の排流路と、 を含み、 排流路は、 特定成分の通過を阻止するように構成されたことを特徴とするマイクロチ ップが提供される。 排流路は、 溶媒や塩類などの低分子のみが通過可能に構 成されたキヤビラリとすることができる。 また、 流路との接続部分にフィル 夕一が設けられた流路とすることもできる。 このような構成により、 試料が 流路を進行するに従って、 試料中の特定成分を濃縮していくことができる。 また、 このようなマイクロチップを用いて液体試料中に含まれる特定成分を 濃縮する方法が提供される。

本発明によれば、 板上に設けられ、 特定成分を含む液体試料が流れる流路 と、 流路の流れを遮るように設けられ、 特定成分の通過を阻止するフィルタ —と、 を含み、 流路において、 フィルターの一方側に設けられた試料導入部 および試料回収部と、他方側に設けられた溶媒導入部とを含むことを特徴と するマイクロチップが提供される。

ここで、 フィルタ一は、 特定成分が通過できない程度の大きさの複数の細 孔を有する。フィルタ一はたとえば数十 n m〜数百 n m程度の間隔で配置さ れた複数の柱状体とすることができる。 また、 フィルタ一は、 細孔の大きさ が数 n m程度のアルミニウム酸化物、 ケィ酸ナトリウム水溶液 （水ガラス） ゃコロイド粒子を焼結して得られる多孔質膜、高分子ゾルをゲル化して得ら れる高分子ゲル膜により構成することもできる。 また、 フィルタ一は、 成分 の大きさだけでなく、成分の電荷によって通過を阻止するように構成するこ ともできる。

このような構成により、 フィル夕一表面で特定成分を濃縮し、 流路の他方 側から溶媒を導入することにより、 高濃度の試料を取り出すことができる。 また、 流路の他方側からから溶媒を導入する際に、 最初の試料中に含まれて いた溶媒とは異なる溶媒を用いることにより、溶媒の置換を行うこともでき る。 本発明のマイクロチップにおいて、 フィル夕一の他方側において、 溶媒導 入部とは異なる位置に設けられ、フィルターを通過した液体試料が排出され る排出部をさらに含むことができる。

本発明のマイクロチップにおいて、 排出部において、 フィル夕一を通過し た液体試料は毛細管現象により移動することができる。

本発明のマイクロチップにおいて、 溶媒導入部には、 フィルターの方向か らの液体の進入を阻止するとともに、フィルターの方向への液体の排出が容 易となるように形成された堰き止め領域を設けることができる。

本発明のマイクロチップにおいて、 試料導入部には、 フィルタ一の方向か らの液体の進入を阻止するとともに、 フィルタ一の方向への液体の排出が容 易となるように形成された堰き止め領域を設けることができる。

本発明のマイクロチップにおいて、 堰き止め領域は、 疎液領域とすること ができる。 ここで、 疎液領域とは、 試料中に含まれる液体との親和性の低い 領域のことをいう。 試料中に含まれる液体が親水性の溶媒の場合、 堰き止め 領域を疎水性領域とすることができる。 また、 マイクロチップ上に被覆部を 設けた場合、被覆部の該当する位置を疎液領域とすることによつても同様の 効果が得られる。

本発明によれば、以上のいずれかのマイクロチップを用いて液体試料中に 含まれる特定成分を濃縮する方法であって、特定成分および溶媒を含む液体 試料を試料導入部に導入する工程と、溶媒または当該溶媒と異なる溶媒を溶 媒導入部から導入して特定成分を試料回収部から回収する工程と、を含むこ とを特徴とする濃縮方法が提供される。

本発明の溶媒置換方法において、 液体試料を導入する工程と、 回収するェ 程との間に、試料導入部からいずれかの溶媒を導入する工程をさらに含むこ とができる。 これにより、 フィルター上で濃縮された特定成分を溶媒で洗浄 することができる。

本発明のマイクロチップを用いて特定成分を含む液体試料の溶媒を置換 する方法であって、特定成分および第一の溶媒を含む液体試料を試料導入部 に導入する工程と、第一の溶媒とは異なる第二の溶媒を溶媒導入部から導入 して特定成分を試料回収部から回収する工程と、を含むことを特徴とする溶 媒置換方法が提供される。

本発明の溶媒置換方法において、 液体試料を導入する工程と、 回収するェ 程との間に、試料導入部から第二の溶媒を導入する工程をさらに含むことが できる。 これにより、 フィルター上で濃縮された特定成分を溶媒で洗浄する ことができる。

本発明によれば、 基板上に設けられ、 特定成分を含む液体試料が流れる第 一の流路と、第一の流路に並行して形成された第二の流路と、を含む流路と、 第一の流路と第二の流路の間に介在し、特定成分の通過を阻止するフィルタ 一と、 を含み、 第一の流路には、 流れ方向の上方に、 液体試料を導入する試 料導入部が設けられ、 第二の流路には、 第一の流路の流れ方向の下方に対応 する位置に置換溶媒導入部が設けられたことを特徴とするマイクロチップ が提供される。

ここで、 フィル夕一は、 特定成分が通過できない程度の大きさの複数の細 孔を有する。フィルタ一はたとえば数十 n m〜数百 n m程度の間隔で配置さ れた複数の柱状体とすることができる。 また、 フィル夕一は、 細孔の大きさ が数 n m程度のアルミニウム酸化物、 ケィ酸ナトリウム水溶液 （水ガラス） ゃコロイド粒子を焼結して得られる多孔質膜、高分子ゾルをゲル化して得ら れる高分子ゲル膜により構成することもできる。

このように、 フィルターを並行して設けられた流路の間に介在するように 設けることにより、 フィルターの面積を広くとることができ、 フィルターの 目詰まりを防止することができる。 さらに、 分離流量を多くすることもでき る。 また、 試料中の特定成分が第一の流路を進行する過程で、 特定成分が第 二の溶媒により洗浄されるので、特定成分に付着した第一の媒体や塩類等の 不純物を除去することができる。さらに、このような構成にすることにより、 連続的な処理を行うことができる。

本発明のマイクロチップにおいて、第一の流路および第二の流路に異なる 方向に外力を付与する外力付与手段をさらに含むことができる。

本発明のマイクロチップにおいて、 外力付与手段は、 第一の流路には、 第 二の流路よりも大きい外力を付与することができる。

これにより、 第一の流路を流れる試料中の特定成分が、 第一の流路を進行 するに従って濃縮されるので、試料の溶媒を置換するとともに濃縮をおこな うことができる。 これにより、 目的成分を高濃度で得ることができるので、 その後の分析等を精度よく行うことがある。

本発明によれば、 基板上に設けられ、 特定成分を含む液体試料が流れる流 路と、 流路中に設けられた電極と、 を含み、 電極は、 特定成分とは異なる極 性に帯電されることを特徴とするマイクロチップが提供される。

たとえば、 特定成分がタンパク質等の場合、 タンパク質がマイナスに帯電 しているので、 電極をプラス帯電させることができる。 ここで、 電極は、 複 数の柱状体により構成することができる。 これにより、 表面積を広くとるこ とができ、 多くの成分を収集することができる。 また、 この場合、 複数の電 極は、 互いに電気的作用を及ぼさない形状とされるのが好ましい。 また、 複 数の電極を設けた場合、それぞれの電極は個別に制御可能に形成することが できる。 これにより、 たとえば、 まず全部の電極を特定成分と異なる極性に 帯電させて特定成分を収集した後、いずれか一の電極のみそのまま帯電させ, 他の電極を中性または特定成分と同じ極性に帯電させることにより、一の電 極に特定成分を集結させることができる。 これにより、 より効率よく特定成 分を濃縮することができる。

本発明によれば、 特定成分を含む液体試料が流れる第一の流路、 第二の流 路、 およびこれらの流路の間に介在するフィルターを含む分離装置を用い、 液体試料の溶媒を置換する方法であって、特定成分および第一の溶媒を含む 液体試料を第一の流路中で第一の方向に移動させる工程と、第二の溶媒を第 二の流路中で第一の方向とは異なる方向に移動させる工程と、 を同時に行い， 第一の流路において、 液体試料が移動するにつれて、 第一の溶媒に対する第 二の溶媒の割合が高くなるようにすることを特徴とする溶媒置換方法が提 供される。

本発明の溶媒置換方法において、特定成分および第一の溶媒を含む液体試 料を第一の流路中で第一の方向に移動させる外力を第二の溶媒を第二の流 路中で第一の方向とは異なる方向に移動させる外力よりも大きくすること により、 第一の流路の下流において、 特定成分を濃縮させることができる。 本発明によれば、電極が設けられた流路を用いて特定成分を含む液体試料 の溶媒を置換する方法であって、 電極を、 特定成分と逆の極性に帯電させて 特定成分と第一の溶媒を含む液体試料を流路に流す工程と、電極の帯電状態 を保ったまま、 第二の溶媒を流路に流す工程と、 電極の帯電を解除し、 第二 の溶媒とともに特定成分を回収する工程と、を含むことを特徴とする溶媒置 換方法が提供される。

本発明の溶媒置換方法において、 回収する工程において、 電極を特定成分 と同じ極性に帯電させることができる。

なお、 以上では、 特定成分の濃縮および溶媒置換の機能を有するマイクロ チップについて説明したが、 このマイクロチップには、 さらに、 たとえば試 料の精製、 分離、 前処理 （濃縮および溶媒置換を除く）、 および乾燥の機能 を持たせることができ、 これにより質量分析装置にそのまま用いることもで きる。

本発明によれば、生体試料を分子サィズまたは性状に応じて分離する分離 手段と、 前記分離手段により分離された試料に対し、 酵素消化処理を含む前 処理を行う前処理手段と、 前処理された試料を乾燥させる乾燥手段と、 乾燥 後の試料を質量分析する質量分析手段と、 を備え、 前記前処理手段は、 上記 いずれかに記載のマイクロチップを含むことを特徴とする質量分析システ ムが提供される。 ここで、 生体試料は、 生体から抽出したものであってもよ く、 合成したものであってもよい。

本発明によれば、生体試料を分子サイズまたは性状に応じて分離するとと もに、 当該試料に対し、 酵素消化処理を行うための前処理を行う前処理手段 と、 前処理手段に前処理された試料に対し、 酵素消化処理を行う手段と、 酵 素消化処理された試料を乾燥させる乾燥手段と、乾燥後の試料を質量分析す る質量分析手段と、 を備え、 前処理手段は、 上記いずれかに記載のマイクロ チップを含むことを特徴とする質量分析システムが提供される。

図面の簡単な説明

上述した目的、 およびその他の目的、 特徴および利点は、 以下に述べる好 適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかに なる。

図 1は、 本発明の実施の形態における濃縮装置の一部を示す図である。 図 2は、 本発明の実施の形態における濃縮装置の一部を示す図である。 図 3は、 本発明の実施の形態における疎水領域の一例を示す図である。 図 4は、 濃縮装置の他の例を示す図である。

図 5は、本発明の実施の形態における溶媒置換装置の構成を示す図である ₍ 図 6は、本発明の実施の形態における溶媒置換装置の構成を模式的に示す 図である。

図 7は、本発明の実施の形態における溶媒置換装置の構成を示す図である ₍ 図 8は、 図 7に示した溶媒置換装置の断面図を示す図である。

図 9は、本発明の実施の形態における溶媒置換装置の製造方法を示す工程 断面図である。

図 1 0は、 電極の他の例を示す図である。

図 1 1は、 電極の他の例を示す図である。

図 1 2は、 基板に形成されたマイクロチップを示す図である。

図 1 3は、本発明の実施の形態における濃縮装置の製造方法を説明するェ 程図である。

図 1 4は、本発明の実施の形態における濃縮装置の製造方法を説明するェ 程図である。

図 1 5は、本発明の実施の形態における濃縮装置の製造方法を説明するェ 程図である。

図 1 6は、 質量分析装置の構成を示す概略図である。

図 1 7は、本実施の形態における分離装置または溶媒置換装置を含む質量 分析システムのブロック図である。

図 1 8は、 フィル夕一として高分子ゲル膜を用いた例を示す図である。 図 1 9は、 フィルターの製造方法を示す工程図である。

図 2 0は、 フィルターの製造方法を示す工程図である。

図 2 1は、図 1 9および図 2 0に示す製造方法により製造されたフィルタ —を示す図である。

図 2 2は、本発明に係る溶媒置換装置をマイクロチップとして構成した概 略構成図である。

図 2 3は、 ジョイントの構造を示す図である。

図 2 4は、 ジョイントの他の例を示す図である。

図 2 5は、図 2 2に示したように構成された溶媒置換装置のフィルタ一の 詳細図である。

図 2 6は、 図 1に示した疎水領域の一例を示す上面図である。

図 2 7は、 図 1に示した廬液排出流路の一例を示す図である。

図 2 8は、 本発明の実施の形態における濃縮装置の一例を示す図である。 図 2 9は、 電極の他の例を示す図である。

図 3 0は、 実施例のチップの概略構成を示す図である。

図 3 1は、 実施例の柱状体の構成を示す図である。

図 3 2は、 実施例のチップの構成を示す図である。

図 3 3は、 実施例の濃縮置換装置部に水を導入した様子を示す図である。 図 3 4は、 実施例の濃縮部に D N Aが堆積している様子を示す図である。 図 3 5は、実施例の試料回収部に D N Aが流れている様子を示す図である, 発明を実施するための最良の形態

生体物質の分析に際しては、 たとえば、 (i)細胞とその他の成分の分離、 濃縮

(i i)細胞を破壊して得られる成分のうち、 固形物 （細胞膜の断片、 ミトコン ドリア、 小胞体） と液状分画 （細胞質） の分離、 濃縮

(i i i)液状分画の成分のうち、 高分子量成分 （D N A (デォキシリポ核酸）、 R N A (リポ核酸）、 タンパク質、 糖鎖） と低分子量成分 （ステロイド、 ブ ドウ糖等） の分離、 濃縮

(iv)高分子の分解産物と未分解産物の分離

といった前処理が、 行われる。

本発明においては、 以上のような前処理を行うとともに、 次の処理のため 等に溶媒の置換処理を行う。

本発明において、 濃縮、 または溶媒置換対象の試料は、 溶媒 （キャリア） 中に所定成分が溶解または分散した試料とする。

(第一の実施の形態）

図 1は、本発明の第一の実施の形態における濃縮装置の一部を示す図であ る。

図 1 ( a ) に示すように、 濃縮装置 1 0 0は、 試料導入流路 3 0 0と、 廬 液排出流路 3 0 2と、 試料回収部 3 0 8と、 試料導入流路 3 0 0と廬液排出 流路 3 0 2との間に設けられたフィルタ一 3 0 4と、試料導入流路 3 0 0と 試料回収部 3 0 8との間に設けられた疎水領域 3 0 6とを有する。

ここで、 フィルター 3 0 4には、 特定成分の通過を阻止する程度の大きさ の細孔が設けられる。 フィルター 3 0 4の細孔のサイズは、 濃縮目的の特性 成分の種類に応じて適宜設定される。 フィルター 3 0 4は、 アルミニウム酸 化物、 ケィ酸ナトリウム水溶液 （水ガラス） ゃコロイド粒子を焼結して得ら れる多孔質膜、 高分子ゾルをゲル化して得られる高分子ゲル膜、 または多数 の柱状体等により構成することができる。 これらの製造方法については後述 する。

また、 疎水領域 3 0 6により、 試料回収部 3 0 8への液体の進入が阻害さ れ、試料導入流路 3 0 0に導入された溶媒が試料回収部 3 0 8に流れ込むの を防ぐことができる。

疎水領域 3 0 6は、 親水性の流路 1 1 2表面に、 疎水性処理を施すことに より形成することができる。 疎水性処理は、 シランカツプリング剤やシラザ ン（へキサメチルシラザン等）等のシラン化合物を用いて、スピンコート法、 スプレー法、 ディップ法、 または気相法等により流路 1 1 2表面に疎水性膜 を形成する手法を用いることができる。 シランカップリング剤としては、 た とえばチオール基等の疎水基を有するものを用いることができる。

また、 疎水性処理は、 スタンプやインクジェットなどの印刷技術を用いて 行 う こ と も で き る 。 ス タ ン プ に よ る 方法で は 、 P D M S (po lyd ime thyl s i l oxane) 樹脂を用いる。 P D M S樹脂はシリコーンオイル を重合して樹脂化するが、樹脂化した後も分子間隙にシリコーンオイルが充 填された状態となっている。 そのため、 P D M S樹脂を流路 1 1 2の表面に 接触させると、 接触した部分が強い疎水性となり水をはじく。 これを利用し て、疎水領域 3 0 6に対応する位置に凹部を形成した P D M S樹脂のブロッ クをスタンプとして接触させることにより、 疎水領域 3 0 6が形成される。 また、 インクジエツトによる方法では、 シリコーンオイルをィンクジエツト プリントのインクとして用いることにより、 疎水領域 3 0 6が形成される。 このように疎水性処理が施された領域では、 流体が通過できないため、 試料 の流れが阻害される。

また、 疎水領域 3 0 6の疎水性の度合いは、 材料の選択により適宜制御す ることもできるが、疎水領域 3 0 6の疎水性部分の形状によっても制御する ことができる。 図 2 6は、 疎水領域 3 0 6の一例を示す上面図である。 疎水 領域 3 0 6は、 複数の疎水部 3 0 6 aが、 略等間隔で規則的に配置されてい る。 疎水領域 3 0 6において、 疎水部 3 0 6 a以外の領域は親水性となって いる。 このようにしておけば、 疎水領域 3 0 6全面を疎水性とするよりも、 試料導入流路 3 0 0から溶媒を移動しやすくすることができる。 また、 疎水 部 3 0 6 aの間隔を密にするほど疎水性の度合いが高くなる。 このように、 疎水領域 3 0 6の疎水性部分の形状を適切に設計することにより、疎水領域 3 06の堰き止め機能を適宜制御することができる。

本実施の形態における濃縮装置 1 0 0は、 図 1 2に示すように、 基板 1 0 1に形成されたマイクロチップである。 図 1 2 (a) は、 基板 1 0 1の一部 を示す上面図、 図 1 2 (b) は、 図 1 2 (a) の A— A'断面図である。 図 1 2 (a) に示すように、 疎水領域 306の側方には、 呼び水注入口 3 44を含む流体スィツチ 348が設けられている。 上述したように、 試料導 入流路 3 0 0と試料回収部 30 8との間には疎水領域 3 0 6が設けられて いるため、 試料は試料回収部 308に流出しない。 しかし、 呼び水注入口 3

44から呼び水を流すと、 これが流体スィッチとなり、 試料導入流路 3 00 から試料回収部 30 8の方向に試料を流すことができる。 ここで、 呼び水注 入口 344には外部から水が導入されるようになっており、呼び水注入口 3 44は、 所定の容量に形成される。 このように形成された呼び水注入口 34 4に一定量の流速で水が導入されると、一定時間の経過後に水が呼び水注入 口 344から疎水領域 306に流れ出す。呼び水注入口 344の容量および 導入される水の流速を適宜設定しておくことにより、溶媒 Aに含まれた試料 がフィルタ一 304で濾過され、溶媒 Bで洗浄された後に疎水領域 3 0 6を 越えて試料回収部 3 08に流れ出すように設定することができる。 また、 廬 液排出流路 3 02は、 毛細管現象により液体が移動するように形成される。 さらに、 図 1 2 (b) に示すように、 基板 1 0 1上には被覆部材 3 5 0が 配置される。 上述したように、 疎水領域 3 0 6は、 基板 1 0 1上の流路 1 1 2表面に設けられてもよいが、被覆部材 3 50に疎水性処理を施すことによ つても同様の効果を得ることができる。 この場合、 被覆部材 3 50を基板 1 0 1上に配置したときに、被覆部材 3 5 0の疎水領域 306に対応する位置 に疎水性処理を施すことができる。

図 1に戻り、 このように構成された濃縮装置 1 0 0に、 図 1 (b) に示す ように、 成分 3 1 0および溶媒 Aを含む試料を導入する。 ここで導入される 成分 3 1 0はたとえばタンパク質である。本実施の形態における濃縮装置 1 0 0は、 後述するように、 たとえば MALD I—TOFMS測定の前処理に 用いることができる。 この場合、 濃縮装置 1 0 0には、 ァセトニトリル等の 溶媒中で分子内ジスルフィ ド結合を切断する処理や、バッファ一中でタンパ ク質の低分子化処理が行われた試料が導入される。 ここで、 溶媒 Aは、 たと えばァセトニトリル等の有機溶媒、 リン酸バッファ一等の塩を含む溶液であ る。

成分 3 1 0を含む溶媒 Aが試料導入流路 3 0 0に導入されると、溶媒 Aは フィルター 3 0 4を通過して毛細管現象により廬液排出流路 3 0 2に流出 し、 成分 3 1 0はフィルタ一 3 0 4表面に堆積する。 このとき、 試料はたと えばポンプを用いて圧力を印加することにより試料導入流路 3 0 0に導入 されるが、溶媒 Aが疎水領域 3 0 6を越えて試料回収部 3 0 8へ進入しない 程度の圧力が加えられる。

このようにして試料を流すと、 図 1 ( c ) に示すように、 成分 3 1 0はフ ィル夕一 3 0 4表面で濃縮される。

この後、図 1 ( d )に示すように、溶媒 Bを試料導入流路 3 0 0に導入し、 成分 3 1 0に付着した溶媒 Aを充分洗い流す。ここで、溶媒 Bは、たとえば、 溶媒 Aがァセトニトリルの場合はバッファー溶液や蒸留水、溶媒 Aがバッフ ァー溶液の場合は蒸留水等とすることができる。 これにより、 成分 3 1 0に 付着した溶媒 Aを除去することができるとともに、試料中に含まれていた塩 類等の不純物を除去することもできる。

一定時間洗浄を行った後、 図 1 ( e ) に示すように、 廬液排出流路 3 0 2 のフィルタ一 3 0 4から遠い端部に設けられた流入停止部 3 1 2により廬 液排出流路 3 0 2への液体の流入を停止する。 流入停止部 3 1 2としては、 各種弁を用いることができるが、たとえば廬液排出流路 3 0 2の端部にシリ コーンチューブ等を接続しておき、そのシリコーンチューブをたとえば電磁 弁等で閉塞することによって実現することができる。 また、 たとえば図 2 7 に示すように、廬液排出流路 3 0 2の端部に所定の容量のリザーバ 3 6 0を 設けておくことによつても実現することができる。試料導入流路 3 0 0に導 入する試料中の溶媒 Aの量および成分 3 1 0を洗浄するのに要する溶媒 B の量を予め検出しておき、 リザーバ 3 6 0をそれだけの量を収容可能に形成 しておくことができる。これにより、リザ一バ 360が溶媒で満たされると、 廬液排出流路 30 2への液体の流入が停止された状態となる。

廬液排出流路 3 0 2への液体の流入を停止した状態で、試料導入流路 30 0に印加する圧力を高くするか、 および/または、 図 1 2 (a) に示した流 体スィツチ 348から呼び水を流すことにより、フィル夕一 3 04表面で濃 縮された成分 3 1 0を溶媒 Bとともに試料回収部 3 0 8から取り出すこと ができる。

本実施の形態における濃縮装置 1 00によれば、特定成分の通過を阻止す るフィルターを用いることにより、特定成分を高濃度に濃縮することができ る。 これにより、 たとえば MALD I—TOFMS測定を行う際に、 タンパ ク質分子を MALD I一 TOFMS用の基質と比較的高い濃度で混和する ことができる。 また、 特定成分を置換溶媒で洗浄することができるので、 脱 塩も行うことができる。 これにより、 MALD I—TOFMS測定を行う際 の精度を高めることができる。本実施の形態における濃縮装置 1 00によれ ば、特定成分を高濃度で不純物を除去した状態で回収することができるので， MALD I—TOFMS測定に限らず、種々の反応に好適な試料を得ること ができる。 なお、 以上の説明では、 溶媒 Aを溶媒 Bに置換する例を説明した が、 本実施の形態における濃縮装置 1 0 0は、 溶媒の置換を行う場合のみに 限らず、 特定成分の濃縮のみに用いることもできる。

次に、 図 1 3、 図 14、 および図 1 5を参照して、 本実施の形態における 濃縮装置 1 0 0の製造方法を説明する。 ここでは、 フィルタ一 3 04として 多数の柱状体 1 0 5を用いる例を説明する。 柱状体の形状は、 円柱、 楕円柱 等、 擬円柱形状； 円錐、 楕円錐、 三角錐等の錐体；三角柱、 四角柱等の角柱 のほか、 ストライプ状の突起等、 さまざまな形状を含む。 基板 1 0 1上への 流路 1 1 2およびフィルター 304の形成は、基板 1 0 1を所定のパターン 形状にエッチング等を行うことができるが、その作製方法には特に制限はな い。 ここで、 各分図において、 中央が上面図であり、 左右の図が断面図となつ ている。 この方法では、 微細加工用レジストのカリックスァレーンを用いた 電子線リソグラフィ技術を利用して柱状体 1 0 5を形成する。カリックスァ レーンの分子構造の一例を以下に示す。カリックスァレーンは電子線露光用 のレジストとして用いられ、ナノ加工用のレジストとして好適に利用するこ とができる。

ここでは、基板 1 0 1として面方位が（ 1 00)のシリコン基板を用いる。 まず、 図 1 3 (a) に示すように、 基板 1 0 1上にシリコン酸化膜 1 8 5、 カリックスァレーン電子ビームネガレジスト 1 83をこの順で形成する。シ リコン酸化膜 1 8 5、カリックスァレーン電子ビームネガレジスト 1 8 3の 膜厚は、 それぞれ 40 nm、 5 5 nmとする。 次に、 電子ビーム （E B) を 用い、 柱状体 1 0 5となる領域を露光する。 現像はキシレンを用いて行い、 イソプロピルアルコールによりリンスする。 この工程により、 図 1 3 (b) に示すように、力リックスァレーン電子ビームネガレジスト 1 8 3がパター ニングされる。

つづいて全面にポジフォトレジスト 1 5 5を塗布する （図 1 3 ( c ))。 膜 厚は 1. 8 imとする。 その後、 流路 1 1 2となる領域が露光するようにマ スク露光をし、 現像を行う （図 14 (a))。

次に、 シリコン酸化膜 1 8 5を C F ₄、 CHF ₃の混合ガスを用いて R I Eエッチングする。 (図 1 4 (b))。 レジストをアセトン、 アルコール、 水 の混合液を用いた有機洗浄により除去した後、 酸化プラズマ処理をする （図 14 ( c ))。 つづいて、 基板 1 0 1を HB rガスを用いて E C Rエッチング する。 エッチング後のシリコン基板の段差 （あるいは柱状体の高さ） を 40 O nmとする （図 1 5 (a))。 つづいて BHFバッファードフッ酸でゥエツ トエッチングを行い、 シリコン酸化膜を除去する （図 1 5 (b))。 以上によ り、 基板 1 0 1上に流路 （不図示） および柱状体 1 0 5が形成される。

ここで、 図 1 5 (b) の工程に次いで、 基板 1 0 1表面の親水化を行うこ とが好ましい。 基板 1 0 1表面を親水化することにより、 流路 1 1 2や柱状 体 1 05に試料液体が円滑に導入される。 特に、 柱状体 1 0 5により流路が 微細化したフィルター 304 (図 1) においては、 流路の表面を親水化する ことにより、 試料液体の毛管現象による導入が促進され、 成分の濃縮を効率 よく行うことができる。

そこで、 図 1 5 (b) の工程の後、 基板 1 0 1を炉に入れてシリコン熱酸 化膜 1 8 7を形成する （図 1 5 (c))。 このとき、 酸化膜の膜厚が 3 O nm となるように熱処理条件を選択する。シリコン熱酸化膜 1 8 7を形成するこ とにより、 分離装置内に液体を導入する際の困難を解消することができる。 その後、 被覆 1 89で静電接合を行い、 シーリングして濃縮装置を完成する (図 1 5 (d))。

なお、 基板 1 0 1にプラスチック材料を用いる場合、 エッチングやェンポ ス成形等の金型を用いたプレス成形、 射出成形、 光硬化による形成等、 基板 1 0 1の材料の種類に適した公知の方法で行うことができる。

基板 1 0 1にプラスチック材料を用いる場合にも、基板 1 0 1表面の親水 化を行うことが好ましい。 基板 1 0 1表面を親水化することにより、 流路 1 1 2や柱状体 1 0 5に試料液体が円滑に導入される。特に柱状体 1 0 5によ り構成されたフィルター 304においては、 表面を親水化することにより、 試料液体の毛管現象による導入が促進され、濃縮を効率よく行うことができ る。

親水性を付与するための表面処理としては、 たとえば、 親水基をもつカツ プリング剤を流路 1 1 2の側壁に塗布することができる。親水基をもつカツ プリング剤としては、たとえばアミノ基を有するシランカツプリング剤が挙 げられ、 具体的には N— （アミノエチル） ァーァミノプロピルメチルジメ トキシシラン、 N— /3 (アミノエチル） ァ―ァミノプロピルトリメトキシシ ラン、 N—）3 (アミノエチル） ァ一ァミノプロピルトリエトキシシラン、 了 —ァミノプロピルトリメトキシシラン、 ァーァミノプロピルトリエトキシシ ラン、 N—フエ二ルーァ―ァミノプロピルトリメトキシシラン等が例示され る。これらのカツプリング剤は、スピンコート法、スプレー法、ディップ法、 気相法等により塗布することができる。

また、 流路壁に試料の分子が粘着するのを防ぐために、 流路 1 1 2に付着 防止処理を行うことができる。 付着防止処理としては、 たとえば、 細胞壁を 構成するリン脂質に類似した構造を有する物質を流路 1 1 2の側壁に塗布 することができる。 このような処理により、 試料がタンパク質等の生体成分 である場合、 成分の変性を防ぐことができると共に、 流路 1 1 2における特 定の成分の非特異吸着を抑制することができ、回収率を向上することができ る。 親水性処理および付着防止処理としては、 たとえば、 リピジユア （登録 商標、 日本油脂社製） を用いることができる。 この場合、 リピジユア （登録 商標）を 0 . 5 w t %となるように T B Eバッファ一等の緩衝液に溶解させ、 この溶液で流路 1 1 2内を満たし、数分間放置することによって流路 1 1 2 の内壁を処理することができる。 この後、 溶液をエアガン等で吹き飛ばして 流路 1 1 2を乾燥させる。 付着防止処理の他の例としては、 たとえばフッ素 樹脂を流路 1 1 2の側壁に塗布することができる。

(第二の実施の形態）

図 2は、本発明の第二の実施の形態における濃縮装置 1 0 0の一部を示す 図である。 本実施の形態においても、 濃縮装置 1 0 0は、 マイクロチップと することができる。 図 2 ( a ) に示すように、 本実施.の形態において、 流路 1 1 2は、 試料導入流路 3 0 0と、 溶媒導入流路 3 0 3と、 フィルター 3 0 4と、 試料導入部 3 1 3と、 試料回収部 3 1 4と、 廬液排出部 3 1 6と、 溶 媒導入部 3 1 8とを有する。試料導入部 3 1 3と試料導入流路 3 0 0との間 には疎水領域 3 0 7が、溶媒導入部 3 1 8と溶媒導入流路 3 0 3との間には 疎水領域 3 0 6が設けられている。 本実施の形態において、 図 1を参照して 説明した第一の実施の形態における濃縮装置 1 0 0と同様の構成要素には 同様の符号を付し、 適宜説明を省略する。

図 3は、本実施の形態における疎水領域 3 0 6および疎水領域 3 0 7の一 例を示す図である。 この図に示すように、 疎水領域 3 0 6は、 溶媒導入部 3 1 8から溶媒導入流路 3 0 3に進行する方向にテ一パ一状に広くなるよう に形成される。 これにより、 液体は溶媒導入部 3 1 8から溶媒導入流路 3 0 3の方向には容易に進入するが、溶媒導入流路 3 0 3から溶媒導入部 3 1 8 の方向には進入しにくくすることができる。 同様に、 疎水領域 3 0 7も、 試 料導入部 3 1 3から試料導入流路 3 0 0に進行する方向にテーパー状に広 くなるように形成される。 これにより、 液体は試料導入部 3 1 3から試料導 入流路 3 0 0の方向には容易に進入するが、試料導入流路 3 0 0から溶媒導 入部 3 1 3の方向には進入しにくくすることができる。 ここでも、 第一の実 施の形態において図 2 6を参照して説明したのと同様、疎水領域 3 0 6およ び疎水領域 3 0 7の材料や疎水性部分の形状は適宜選択される。 なお、 本実 施の形態においても、 第一の実施の形態において図 1 2 ( a ) を参照して説 明したのと同様、疎水領域 3 0 6および疎水領域 3 0 7部分に流体スィツチ 3 4 8を設けた構成とすることもできる。 さらに、 試料導入部 3 1 3、 試料 回収部 3 1 4、 溶媒導入部 3 1 8、 廬液排出部 3 1 6は、 シリコーンチュー ブゃシリンジ等を介して外部に接続された構成とすることもでき、試料の流 入や流出、 溶媒の流入や流出は、 外付けポンプや電磁弁等により制御するこ とができる。

図 2に戻り、 図 2 ( b ) に示すように、 まず試料導入部 3 1 3から試料を 導入する。 ここで、 試料は、 第一の実施の形態で説明したのと同様、 溶媒 A に含まれた成分 3 1 0とする。 試料導入流路 3 0 0に導入されると、 溶媒 A はフィルター 3 0 4を通過して溶媒導入流路 3 0 3に流出する。 このとき、 溶媒導入部 3 1 8の入り口には疎水領域 3 0 6が設けられているので、溶媒 Aは溶媒導入部 3 1 8に進入することなく、廬液排出部 3 1 6から排出され る。 これにより、 図 2 ( c ) に示すように、 試料中の成分 3 1 0はフィルタ 一 3 0 4表面に堆積され、 フィルター 3 0 4表面で濃縮される。

この後、 溶媒導入部 3 1 8から置換用の溶媒 Bを導入すると、 溶媒 Bはフ ィルタ一3 0 4を通過する。フィルタ一 3 0 4表面に堆積していた成分 3 1 0は溶媒 Bとともに試料回収部 3 1 4から流出される。 これにより、 成分 3 1 0の溶媒を置換することができるとともに、成分 3 1 0を濃縮して回収す ることができる。

なお、 以上の実施の形態においては、 溶媒導入部 3 1 8の入り口にそれぞ れ疎水領域 3 0 6を設ける構成としたが、疎水領域 3 0 6を設ける代わりに、 溶媒 Aを導入中は、 溶媒導入部 3 1 8には空気圧をかけ、 溶媒 Aが流れ込ま ない構成とすることもできる。同様に溶媒導入部 3 1 8から溶媒 Bを導入中 は、 試料導入部 3 1 3に空気圧をかけ、 溶媒 Bが試料導入部 3 1 3に流れ込 まない構成とすることもできる。

さらに、 図示していないが、 フィルタ一 3 0 4表面に成分 3 1 0を濃縮さ せた後 （図 2 ( c ) )、 試料導入部 3 1 3から溶媒 Bを導入して成分 3 1 0表 面に付着した溶媒 Aやその他の塩等の化合物を洗い流すこともできる。なお， 以上の説明では、 溶媒 Aを溶媒 Bに置換する例を説明したが、 本実施の形態 における濃縮装置 1 0 0は、 溶媒の置換を行う場合のみに限らず、 特定成分 の濃縮のみに用いることもできる。

本実施の形態によれば、簡便な構造で特定成分の濃縮および溶媒置換を行 うことができる。 これにより、 M A L D I— T O F M S測定等次の処理にお いて、 高濃度の試料を用いることができるので、 精度のよい検査や効率のよ い反応を行うことができる。 なお、

図 4は、第一の実施の形態および第二の実施の形態で説明した濃縮装置 1 0 0の他の例を示す図である。

図 4 ( a ) に示すように、 試料導入流路 3 0 0は、 側壁部分に廬液排出流 路 3 0 2が複数形成された構成とすることもできる。 この場合、 廬液排出流 路 3 0 2の入り口には、 フィルタ一 3 0 4が設けられており、 試料導入流路 3 0 0に導入された試料の溶媒のみが廬液排出流路 3 0 2の方に流出する。 そのため、 試料が試料導入流路 3 0 0を通過する過程で、 試料は徐々に濃縮 され、 最終的に高濃度の試料を回収することができる。

また、 図 4 ( b ) に示すように、 試料導入流路 3 0 0は、 側壁部分に複数 のキヤビラリ 3 4 1が形成された構成とすることもできる。 この場合も図 4 ( a ) に示した例と同様、 試料導入流路 3 0 0に導入された試料の溶媒のみ がキヤビラリ 3 4 1を通過して排出される。 これにより、 試料が試料導入流 路 3 0 0を通過する過程で、 試料が徐々に濃縮され、 最終的に高濃度の試料 を回収することができる。

(第三の実施の形態）

図 5は、本発明の第三の実施の形態における溶媒置換装置 1 3 0の構成を 示す図である。 本実施の形態において、 溶媒置換装置 1 3 0は、 マイクロチ ップとすることができる。図 5 ( a )に示すように、本実施の形態において、 流路 1 1 2には、 流れ方向に沿ってフィルタ一 3 2 4が設けられ、 これによ り第一溶媒用流路 3 2 0と第二溶媒用流路 3 2 2に分離されている。フィル 夕一 3 2 4には、特定成分の通過を阻止する程度の大きさの細孔が設けられ る。

ここで、 フィルター 3 2 4は、 アルミニウム酸化物、 ケィ酸ナトリウム水 溶液 （水ガラス） やコロイド粒子を焼結して得られる多孔質膜、 高分子ゾル をゲル化して得られる高分子ゲル膜、または多数の柱状体等により構成する ことができる。 多数の柱状体は、 第一の実施の形態において図 1 3から図 1 5を参照して説明したのと同様の方法で作成することができる。

このように構成された溶媒置換装置 1 3 0の第一溶媒用流路 3 2 0に溶 媒 Aおよび特定成分を含む試料を導入し、それと同時に第二溶媒用流路 3 2 2に置換用の溶媒 Bを導入する。 このとき、 試料および溶媒 Bは対向流とな るように、 流路 1 1 2の反対側の端部からそれぞれ導入される。

ここで、 溶媒置換装置 1 3 0は、 第一溶媒用流路 3 2 0および第二溶媒用 流路 3 2 2の内部に導入される試料に外力を付与する外力付与手段をさら に備えた構成とすることができる。外力付与手段としてはポンプを用いるこ とができ、第一溶媒用流路 3 2 0および第二溶媒用流路 3 2 2に独立して設 けることができる。 これにより、 各流路における試料の流れを対抗流とする ことができるとともに、 試料に印加する外力を異ならせることもできる。 このようにすると、 各溶媒 Aおよび溶媒 Bの拡散により、 流路 1 1 2中の 溶媒 Aおよび溶媒 Bの存在比が図 5 ( a ) に示すように、 図中上側の試料導 入位置近くでは溶媒 Aの存在比が圧倒的に高く、図中下側の置換溶媒導入位 置では溶媒 Bの存在比が圧倒的に高くなる。 ここで、 試料中の成分 3 1 0が 第一溶媒用流路 3 2 0を進行していくに従って、第一溶媒用流路 3 2 0内の 溶媒 Bの濃度が高くなつてくる。流路 1 1 2にはフィル夕一 3 2 4が設けら れているので、 成分 3 1 0はフィルター 3 2 4を通過せず、 第一溶媒用流路 3 2 0内を図中下方向に移動する。 これにより、 成分 3 1 0は徐々に溶媒 B に取り囲まれた状態となり、 溶媒を置換することができる。

このとき、たとえば試料の導入圧力を溶媒 Bの導入圧力よりも高くしてお くと、 図 5 ( b ) に示すように、 第一溶媒用流路 3 2 0中の成分 3 1 0の移 動速度を速めることができ、 これにより試料中の特定成分を濃縮して回収す ることができる。 このときも図 5 ( a ) に示した例と同様、 図中下方向にい くに従って、溶媒 Bの存在比が高くなるので、溶媒を置換することができる。 図 6は、本実施の形態における溶媒置換装置 1 3 0の構成を模式的に示す 図である。 第一溶媒用流路 3 2 0には、 図中上側に試料導入部 3 2 6が設け られ、 図中下側に試料回収部 3 2 8が設けられる。 また、 第二溶媒用流路 3 2 2には図中上側に溶媒排出部 3 3 2が設けられ、図中下側に交換用溶媒導 入部 3 3 0が設けられる。 図 5を用いて説明したように、 試料導入部 3 2 6 から溶媒 Aおよび成分 3 1 0を導入し、交換用溶媒導入部 3 3 0から溶媒 B を導入して対向流とすると、成分 3 1 0が第一溶媒用流路 3 2 0を進行して 試料回収部 3 2 8に達する間に第一溶媒用流路 3 2 0中における溶媒 Bの 存在比が徐々に高くなるので、 試料回収部 3 2 8において、 成分 3 1 0は溶 媒 Bに含まれた状態で回収することができる。 本実施の形態において、 構成を簡略化して、 溶媒の置換および特定成分の 濃縮を行うことができる。 また、 フィルタ一 3 2 4は、 流路 1 1 2の流れ方 向に沿って形成されているので、試料中の成分が詰まりにくいというメリッ トを有する。 また、 試料中の成分が第一溶媒用流路 3 2 0を移動する過程に おいて溶媒が置換されるので、 成分を交換後の溶媒で洗浄することができ、 脱塩を行うこともできる。

図 1 8を参照して、 本実施の形態において、 フィルター 3 2 4として高分 子ゲル膜 3 2 5を用いた例を説明する。 ここで、 溶媒置換装置 1 3 0の流路 1 1 2は、隔壁 1 6 5 aおよび隔壁 1 6 5 bにより第一溶媒用流路 3 2 0お よび第二溶媒用流路 3 2 2に分離されている。隔壁 1 6 5 aおよび隔壁 1 6 5 bの間には高分子ゲル膜 3 2 5が設けられる。 ここで、 高分子ゲル膜 3 2 5は、 1 n mサイズの孔を多数有する。 現在のナノ加工技術では、 l n mサ ィズの孔を設けることは困難である。 そこで、 本実施の形態の溶媒置換装置 1 3 0においては、 高分子ゲル膜 3 2 5の孔を、 第一溶媒用流路 3 2 0およ び第二溶媒用流路 3 2 2に連通するフィルター 3 2 4として利用するもの である。

このように構成されたフィルタ一 3 2 4によれば、試料中に含まれる 1 n m以下の物質のみが高分子ゲル膜 3 2 5を通過することができるため、 1 n mより大きい成分がフィルター 3 2 4を通過して第二溶媒用流路 3 2 2に 流出するのを阻止することができる。

高分子ゲル膜 3 2 5は、 次のように調製することができる。 所定の濃度の 高分子ゾルを隔壁 1 6 5 aと隔壁 1 6 5 bとの間に流し込む。 このとき、 隔 壁 1 6 5 aと隔壁 1 6 5 bとの間を被覆などで覆わない状態とし、その他の 領域を疎水性の被覆で覆うようにする。 このようにすれば. 高分子ゾルは第 —溶媒用流路 3 2 0あるいは第二溶媒用流路 3 2 2に溢れ出すことなく、第 二溶媒用流路 3 2 2に留まる。 この状態で放置することにより、 高分子ゾル はゲル化して高分子ゲル膜 3 2 5を形成する。 高分子ゲルとしては、 ポリア クリルアミド、 メチルセルロース、 ァガロースなどが例示される。 本実施形態の分離装置により、例えば 1 nm程度という極めて小さなタン パク質の濃縮も可能となる。 なお、 ナノ加工技術により、 より小さいサイズ の孔を設けることが可能となった場合でも、高分子ゲル膜 3 2 5を用いるこ とにより、さらに小さいサイズの孔をフィルタ一として利用することができ る。

なお、 高分子ゲル膜 32 5以外の多孔質体として、 ケィ酸ナトリウム水溶 液 （水ガラス） を焼結して得られる多孔質膜、 また、 例えば水酸化アルミ二 ゥムゾルゃ水酸化鉄コロイドゾルなどのコロイド粒子を焼結して得られる 多孔質膜を採用してもよい。

さらに、 ナノオーダ一の細孔を含むフィル夕一は、 以下のような方法で設 けることも可能である。 図 1 9および図 20を参照して説明する。 まず、 図 1 9 (a) のように、 ガラスあるいは石英などの絶縁性の基板 1 0 1に流路 1 1 2を形成する。 次に、 図 1 9 (b) に示されるように、 流路 1 1 2の中 央付近のみが開いたフォトレジストパターン 3 5 1を形成したのち、図 1 9 (c) のように、 アルミニウムを蒸着法などにより蒸着させて数 厚の フィルター 324およびアルミニウム層 3 5 2を形成する。 さらに、 アルミ 二ゥム層 3 52およびフォトレジストパターン 3 5 1を除くことにより、図 1 9 (d) のように流路 1 1 2内にアルミニウム製のフィルタ一 324を備 えた基板 1 0 1が得られる。フィルタ一 324の高さは流路 1 1 2の深さと 同じとする。

続いて、 図 20 ( e ) のように、 電極 3 5 3をフィルタ一 324に接触さ せ、かつ流路 1 1 2の流れの方向に沿って電極 3 5 3を基板 1 0 1に押し当 てる。 次に、 図 20 ( f ) のように一方の流路に硫酸などの電解質液 3 54 を導入し、 その流路端に電極を電解質液に浸すようにして配置する。 電極 3 5 3をプラス極、前記流路端に設けた電極をマイナス極にして電圧を印加し 陽極酸化を行う。 酸化は電流が停止するまで行う。 その結果、 図 20 (g) のように、 アルミニウム酸化物からなるフィルター 324 dが得られる。 そ して、 もう一方の流路に塩酸を導入し、 酸化されずに残ったアルミニウムを 溶解除去する。 その後、 図 2 0 ( h ) のように被覆 1 8 0を基板 1 0 1に取 り付けて分離装置を得る。

図 2 0 ( g ) 中のアルミニウム酸化物からなるフィルター 3 2 4 dを拡大 した図を図 2 1に示す。 図示されるように、 この隔壁は、 試験管状の凹部 3 5 5が規則正しく形成されたアルミニウム酸化膜である。 このアルミニウム 酸化膜は、 0 . 1 n mオーダ一の隙間の格子を持つことから、 イオンのみを 通過させることができる。 これにより、 非常に微小サイズのタンパク質であ つても、 濃縮を行うことができる。

また、 上記では、 図 2 0 ( f ) に示されるように、 一方の流路にのみ電解 質液 3 5 4を導入した状態で陽極酸化を行ったが、両方の流路に電解質液を 導入して陽極酸化を行うと、 隔壁に貫通孔を形成させることができる。 こう して得られる貫通孔は 1〜4 n mのサイズを有するため、 このような隔壁を 備えた分離装置は、 タンパク質の濃縮の目的に好適に用いることができる。 図 2 2は本発明に係る溶媒置換装置 1 3 0をマイクロチップとして構成 した概略構成図である。基板 1 0 1上に第一溶媒用流路 3 2 0および第二溶 媒用流路 3 2 2が形成され、 これらの間にフィルター 3 2 4が介在した構造 となっている。フィルター 3 2 4には多数の細孔が所定の間隔で形成されて いる。 第一溶媒用流路 3 2 0および第二溶媒用流路 3 2 2の両端には、 図 2 3に示す形状のジョイント 1 6 8 a〜 1 6 8 dが配置され、 これらを介して ポンプ （不図示） が接続されている。 このポンプにより、 第一溶媒用流路 3 2 0および第二溶媒用流路 3 2 2中に満たされた溶媒に外力が付与され、一 定方向に流動するようになっている。 なお、 本実施形態では外力付与手段と してポンプを採用し、 圧力により溶媒や溶媒中の成分を流動させているが、 これ以外の外力付与手段を採用することももちろん可能である。 たとえば、 流路に電圧を印加する等の方法を採用することもできる。 この場合は、 ジョ イントをたとえば図 2 4のような構造とする。

図 2 5に、図 2 2に示したように構成された溶媒置換装置 1 3 0のフィル ター 3 2 4の詳細図を示す。基板 1 0 1上に第一溶媒用流路 3 2 0および第 二溶媒用流路 3 2 2が形成され、 これらの間にフィルタ一 3 2 4が形成され ている。

(第四の実施の形態）

図 7は、本発明の第四の実施の形態における溶媒置換装置 1 3 0の構成を 示す図である。 この手法は、 濃縮対象の特定成分が帯電している場合に効果 的に用いることができる。本実施の形態においても、溶媒置換装置 1 3 0は、 マイクロチップとすることができる。

流路 1 1 2には電極 3 3 4が設けられる。 電極 3 3 4は、 濃縮対象の特定 成分 3 3 6と反対の電荷に帯電される。 たとえば、 タンパク質や D N A等の 分子を濃縮対象とする場合、 これらの分子は一般的にマイナスに帯電してい る。 したがって、 この場合電極 3 3 4をプラスに帯電させ、 この状態で流路 1 1 2に試料を流す。 このようにすると、 図 7 ( a ) に示すように、 試料中 の成分 3 3 6は電極 3 3 4表面に付着し、溶媒 Aは流路 1 1 2を流れていく ₍ これにより、電極 3 3 4表面に成分 3 3 6を電極 3 3 4近傍で濃縮すること ができる。

この後、 図 7 ( b ) に示すように、 溶媒 Bを供給する。 このとき、 電極 3 3 4をプラスに帯電させた状態を保っておくと、成分 3 3 6は電極 3 3 4表 面に付着したままで、成分 3 3 6表面に付着した溶媒 Aやその他の不要な成 分のみを洗い流すことができる。

溶媒 Bで充分な洗浄を行った後、 図 7 ( c ) に示すように電極 3 3 4への 電圧の印加を停止または反転させることにより、電極 3 3 4に付着していた 成分 3 3 6が電極 3 3 4から遊離し、溶媒 Bとともに流路 1 1 2から流出す る。

図 8は、 図 7に示した溶媒置換装置 1 3 0の断面図を示す図である。 電極 3 3 4には基板 1 0 1背面に設けられた配線 3 3 8が接続され、 これにより 電圧の印加を行うことができる。 また、 溶媒置換装置 1 3 0には、 被覆部材 3 4 0が設けられている。

本実施の形態において、 電極 3 3 4は、 たとえば以下のようにして作製す ることができる。 図 9は、 本実施の形態における溶媒置換装置 1 30の製造 方法を示す工程断面図である。 まず、 電極の装着部分を含む金型 1 7 3を用 意する （図 9 (a))。 つづいて、 金型 1 7 3に電極 3 34を設置する （図 9 (b))。 電極 3 34の材料としては、 たとえば Au、 P t、 Ag、 A 1、 C u等を用いることができる。 次に、 金型 1 7 3上に被覆用金型 1 7 9をセッ トして電極 334を固定し、基板 1 0 1となる樹脂 1 7 7を金型 1 7 3内に 射出し、 成型する （図 9 (c))。 樹脂 1 7 7としては、 たとえば P MM Aを 用いることができる。

このようにして、成形された樹脂 1 7 7を金型 1 7 3および被覆用金型 1 7 9から外すと、流路 1 1 2が形成された基板 1 0 1が得られる（図 9 (d))_t 電極 3 34表面の不純物をアツシングにより除去し、電極 3 34を基板 1 0 1裏面に露出させる。 つづいて、 基板 1 0 1の裏面に金属膜を蒸着等するこ とにより配線 3 3 8を形成する （図 9 (e))。 以上のようにして、 流路 1 1 2中に電極 3 34を設けることができる。 このようにして形成された電極ま たは配線 3 3 8は、 外部電源 （不図示） に接続され、 電圧を印加することが できるようになっている。

また、 電極 3 34は、 第二の実施の形態で説明したのと同様、 図 2 8に示 すような流路中に設けることもできる。 これにより、 各種溶媒や他の成分の 混合を防ぎ、 精度のよい濃縮および溶媒の置換を行うことができる。

また、 流路 1 1 2に設ける電極 3 34は、 図 1 0に示すような複数の柱状 体を含む構成とすることもできる。 図 1 0 (a) は流路 1 1 2の斜面図、 図 1 0 (b) および図 1 0 (c) はこの断面図である。 この場合も、 電極 3 3 4は、 上述したのと同様にして作成することができる。 電極 3 34を複数の 柱状体により構成することにより、 表面積を広く取ることができ、 これによ り、 多くの成分 33 6を電極 3 34表面に付着させることができる。 図 1 0 (b) および図 1 0 (c) に示すように、 各電極 3 34 a〜 3 34 dにはそ れぞれ配線 342 a〜 342 dが接続され、 これにより複数の電極 3 34 a 〜3 34 dは、 独立して制御される。 まず、 図 1 0 (b) に示すように全て の電極 3 34 a〜3 34 dを成分 3 3 6と逆の極性に帯電させて多くの成 分 3 3 6を電極 3 34 a〜 3 34 d表面に付着させる。その後、図 1 0 (c) に示したように、たとえば電極 3 34 bのみ成分 3 1 0と逆の極性に帯電さ せて他の電極 3 34 a、 電極 3 34 c、 および電極 3 34 dを成分 3 1 0と 同じ極性に帯電させると、各電極 3 34 a〜3 34 dに付着していた成分 3 1 0が全て電極 3 34 bに集結されるので、成分 3 3 6をより高濃度に濃縮 することができる。

さらに、 流路 1 1 2に設ける電極 334は、 図 1 1に示すような複数の緩 やかな山状形状を有する突起体を含む構成とすることもできる。図 1 1 (a) は流路 1 1 2の斜面図、 図 1 1 (b) は、 この上面図である。 このような形 状とすると隣接する電極間の相互作用を低減することができ、各電極に効率 よく成分 3 3 6を収集することができるので好ましい。

さらに、 電極 334は、 図 2 9に示すように設けることもできる。 図 2 9 (a) に示すように、 試料が通過できる程度の隙間 3 3 3 aが設けられた電 極板 3 3 3を、流路 1 1 2の進行方向における間隔を Dとして複数配置する ことができる。 このとき、 各電極板 33 3は、 間隔 Dが、 流路 1 1 2の幅 W より広く、より好ましくは流路 1 1 2の幅の 2倍以上となるように配置され る。 このようにすれば、 電極 3 34間の電気力線の影響で、 各電極板 3 3 3 間の間に試料が入り込めないという現象を防ぐことができる。 なお、 電極板 3 3 3に設ける隙間 3 3 3 aは、試料が充分通過できる程度の大きさに形成 される。 さらに、 図 2 9 (b) に示すように、 試料の電荷と反対の極性に帯 電される電極 3 34の間に、電極 334の対向電極 3 3 5を設けた構成とす ることもできる。 これにより、 試料は対向電極 3 3 5の両側にある電極 3 3 4のいずれかに向かって進行するので、電極 3 34への試料の付着量を増加 することができる。

本実施の形態においても、特定成分を電極 3 34表面に付着させて濃縮さ せた状態で、 溶媒を置換することができる。 また、 特定成分を電極 3 34に 付着させた状態で置換用の溶媒で特定成分を洗浄することもできるので、脱 塩処理を行うこともできる。

以上の実施の形態において説明した濃縮装置および溶媒置換装置は、 MA LD I _ TO FMS測定を行うための前処理を行うために用いることがで きる。 以下、 タンパク質の MALD I一 TOFMS用試料調製および測定を 行う例を説明する。

M A L D I— T〇 F M S測定により、測定対象のタンパク質の詳細な情報 を得るためには、 タンパク質を、 1 00 0 D a程度まで低分子化する必要が ある。

まず、 測定対象のタンパク質が分子内ジスルフィ ド結合を有する場合、 D ττ (ジチオスレィ トール） 等の還元試薬を含むァセトニトリル等の溶媒中 で還元反応を行う。こうすることにより、次の分解反応が効率よく進行する。 なお、 還元後、 チオール基をアルキル化等により保護し、 再び酸化するのを 抑制することが好ましい。 本実施の形態におけるマイクロチップは、 このよ うな反応を行った後に、ァセトニトリル等の溶媒をリン酸バッファーや蒸留 水等に置換する際に用いることができる。

次に、 トリプシン等のタンパク質加水分解酵素を用いて還元処理された夕 ンパク質分子の低分子化処理を行う。低分子化は燐酸バッファ一等の緩衝液 中で行われるため、 反応後、 トリプシンの除去や脱塩等の処理を行う。 その 後、 タンパク質分子を MALD I一 TOFMS用の基質と混合し、 乾燥処理 を行う。

ここで、 MALD I— TO FMS用の基質は、 測定対象物質に応じて適宜 選択されるが、 たとえば、 シナピン酸、 α— CHCA («—シァノー 4—ヒ ドロキシ桂皮酸）、 2， 5 -DHB (2， 5—ジヒドロキシ安息香酸）、 2 , 5— DHBおよび DHB s ( 5—メトキシサリチル酸） の混合物、 HABA (2— （4ーヒドロキシフエニルァゾ） 安息香酸）、 3 -HP A (3—ヒド ロキシピコリン酸）、 ジスラノール、 THAP (2， 4, 6—トリヒドロキ シァセトフエノン）、 I AA (トランス一 3—インドールアクリル酸）、 ピコ リン酸、 ニコチン酸等を用いることができる。 本実施の形態におけるマイクロチップは、 基板上に形成することができ、 基板の上流に分離装置等を、また下流に乾燥装置等を形成しておくことによ り、基板を MALD I— TOFMS装置にそのままセットするようにするこ ともできる。このようにすれば、 目的とする特定成分の分離、前処理、乾燥、 および構造解析を一枚の基板上で行うことが可能となる。

乾燥後の試料を MALD I一 TOFMS装置にセットし、 電圧を印加し、 たとえば 3 3 7 nmの窒素レーザ一光を照射し、 MALD I— TOFMS分 析を行う。

ここで、 本実施形態で用いる質量分析装置について簡単に説明する。 図 1 6は、 質量分析装置の構成を示す概略図である。 図 1 6において、 試料台上 に乾燥試料が設置される。 そして、 真空下で乾燥試料に波長 3 3 7 nmの窒 素ガスレ一ザ一が照射される。 すると、 乾燥試料はマトリックスとともに蒸 発する。 試料台は電極となっており、 電圧を印加することにより、 気化した 試料は真空中を飛行し、 リフレクタ一検知器、 リフレクタ一、 およびリニア —検知器を含む検出部において検出される。

図 1 7は、本実施の形態の濃縮装置または溶媒置換装置を含む質量分析シ ステムのブロック図である。 このシステムは、 試料 1 0 0 1について、 夾雑 物をある程度除去する精製 1 002、不要成分 1 0 04を除去する分離 1 0 0 3、 分離した試料の前処理 1 0 0 5、 前処理後の試料の乾燥 1 006、 の 各ステップを実行する手段を備えている。 これらのステップを経て、 質量分 析による同定 1 00 7を行う。 また、 精製 1 0 02から乾燥 1 0 0 6までの ステップを一枚のマイクロチップ 1 00 8上で行うことができる。

ここで、 本実施の形態のマイクロチップは、 前処理 1 0 0 5のステップの 一部を実行する手段に対応している。

このように、 本実施の形態の質量分析システムでは、 試料を一枚のマイク 口チップ 1 008上で連続的に処理することにより、微量の成分についても 損出が少ない方法で効率よく確実に同定を行うことが可能となる。

以上、 本発明を実施形態に基づき説明した。 これらの実施形態は例示であ り、 各構成要素や各製造工程の組合せにいろいろな変形例が可能なこと、 ま たそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところ である。

なお、第一の実施の形態および第二の実施の形態におけるフィルター 3 0 4も、第三の実施の形態において説明したのと同様の製法を用いることによ り、 アルミニウム酸化物、 ケィ酸ナトリウム水溶液 （水ガラス） やコロイド 粒子を焼結して得られる多孔質膜、高分子ゾルをゲル化して得られる高分子 ゲル膜により構成することができる。 (実施例）

以下、 本発明の実施例を説明する。

本実施例では、チップ 1 0 0上に図 3 0に示した構成の濃縮置換装置を作 製し、 評価した。 ここで、 流路 1 1 2は、 ガラスふたにより覆った構成とし た。 また、 試料導入流路 3 0 0と廬液排出流路 3 0 2との間に柱状体により 構成されたフィルター 3 0 4を設けた。 さらに、 ここでは、 過剰な溶液を逃 がすため廃液流路 3 0 5を設けた。 試料回収部 3 0 8は、 シラザンにより疎 水処理を施した。

本実施例において、 柱状体の作製は、 上述した第一の実施の形態に記述し た加工方法を用いた。試料導入流路 3 0 0と廃液流路 3 0 5の幅は 4 0 μηι、 廬液排出流路 3 0 2と試料回収部 3 0 8の幅は 8 0 pm、 流路 1 1 2の深さ は 4 0 0 n mとした。

図 3 1は、フィルター 3 0 4として形成した柱状体 1 0 5の走査電子顕微 鏡像を示す図である。 幅 3 μπιの短冊状のものが 7 0 0 n mピッチで並んで おり、 短冊の列と列の間隙は Ι μπιである。

図 3 2は、 本実施例の濃縮置換装置を示す図 （光学顕微鏡像） である。 流 路および柱状体の毛細管現象を利用して、濃縮置換装置部に水を導入した様 子を図 3 3に示す。 シラザン処理をした試料回収部には水が流れていない。 本実施例では、 濃縮置換装置を用いることにより、 以下に記載する D N A の濃縮 ·溶媒置換を行った。

蛍光色素で染めた DN A (9. 6 k b p) を含む水を試料導入流路 3 0 0 に導入した。図 34に D N Aを含む水が流れている様子を蛍光顕微鏡で観察 した図を示す。 シラザン処理を施した試料回収部 （流路） 308には DNA は流れていない。 また、 柱状体の間隙が狭いため、 フィルター 3 04に DN Aが堆積し、 フィルタ一は徐々に詰まり廬液排出流路 302へ水が流れにく くなる。そのため DNAを含む過剰な水は廃液流路 3 0 5へと導かれている _c その後、 試料導入流路 30 0にエタノールを導入した。

図 3 5にエタノールが流路 1 1 2を流れることにより DN Aが移動する 様子を蛍光顕微鏡で観察した図を示す。シラザン処理を施した試料回収部 3 08にェタノールが流れており、 試料回収部 308の流路は、 廃液流路 30 5より広いため、 フィルターに堆積し濃縮されていた DNAは優先的に試料 回収部 30 8へと導かれ試料回収流路出口に染み出した。 また、 基板を超音 波振動器に載せ DN Aを細分化した後、試料を乾燥し溶媒を自然蒸発させた _c その後、試料回収流路出口に染み出した DN Aにマトリックスを数マイク口 リットル滴下し、 MALD I— TOFMS分析を行った。 その結果、 DNA に起因する分析結果を得ることができた。

以上に示した通り、 本実施例においては、 DNAを濃縮し、 溶媒置換が可 能な濃縮置換装置が得られたことが確認できた。

以上説明したように本発明によれば、試料中の特定成分を濃縮して高濃度 で回収する技術を提供することができる。 本発明によれば、 試料中の特定成 分を濃縮した状態で溶媒を置換する技術を提供することができる。本発明に よれば、試料中の特定成分を濃縮した状態で試料に含まれる塩類等の不要成 分を除去する技術を提供することができる。 本発明によれば、 これらの処理 をマイクロチップ上で行う技術を提供することができる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 基板上に設けられ、 特定成分を含む液体試料が流れる流路と、 前記流路に設けられた試料導入部と、 を含み、

前記流路は、 第一の流路と第二の流路とに分岐して形成され、 前記第一の 流路の前記試料導入部からの入り口に前記特定成分の通過を阻止するフィ ルターが設けられ、前記第二の流路の前記試料導入部からの入り口に前記液 体試料の進入を阻止するとともに一定以上の外力の付与により前記液体試 料を通過させる堰き止め領域が設けられたことを特徴とするマイクロチッ プ。

2 . 請求の範囲第 1項に記載のマイクロチップにおいて、

前記堰き止め領域は、 疎液領域であることを特徴とするマイクロチップ。

3 . 請求の範囲第 1項または第 2項に記載のマイクロチップにおいて、 前記第一の流路において、前記フィルタ一を通過した前記液体試料は毛細 管現象により移動することを特徴とするマイクロチップ。

4 . 請求の範囲第 1項乃至第 3項いずれかに記載のマイクロチップにおい て、

前記第一の流路において、 前記フィルターの下流に設けられ、 当該第一の 流路への液体の流入を停止する流入停止部をさらに含むことを特徴とする マイクロチップ。

5 . 請求の範囲第 4項に記載のマイクロチップにおいて、

前記流入停止部は、前記第一の流路に所定量の液体が流入したときに当該 第一の流路への液体の流入を停止することを特徴とするマイクロチップ。

6 . 請求の範囲第 4項または第 5項に記載のマイクロチップにおいて、 前記流路を流れる前記液体試料に外力を付与する外力付与手段をさらに 含み、

前記外力付与手段は、前記第一の流路への液体の流入が前記流入停止部に より停止されたときに、前記液体試料が前記疎水領域を越えて前記第二の流 路に流れ込むように前記液体試料に外力を付与することを特徴とするマイ クロチップ。

7 . 請求の範囲第 1項乃至第 6項いずれかに記載のマイクロチップにおい て、

前記フィルタ一は、複数の柱状体により構成されたことを特徴とするマイ クロチップ。

8 . 請求の範囲第 1項乃至第 6項いずれかに記載のマイクロチップにおい て、

前記フィルタ一は、 アルミニウム酸化物、 多孔質膜、 または高分子ゲル膜 により構成されたことを特徴とするマイクロチップ。

9 . 基板上に設けられ、 特定成分を含む液体試料が流れる流路と、 前記流路の側壁に沿って設けられた複数の排流路と、

を含み、 前記排流路は、 前記特定成分の通過を阻止するように構成されたこ とを特徴とするマイクロチップ。

1 0 . 基板上に設けられ、 特定成分を含む液体試料が流れる流路と、 前記流路の流れを遮るように設けられ、前記特定成分の通過を阻止するフ ィルターと、 を含み、

前記流路において、前記フィルタ一の一方側に分岐して設けられた試料導 入部および試料回収部と、他方側に設けられた溶媒導入部とを含むことを特 徴とするマイクロチップ。

1 1 . 請求の範囲第 1 0項に記載のマイクロチップにおいて、

前記フィルターの他方側において、前記溶媒導入部とは異なる位置に設け られ、前記フィルターを通過した前記液体試料が排出される排出部をさらに 含むことを特徴とするマイクロチップ。

1 2 . 請求の範囲第 1 1項に記載のマイクロチップにおいて、

前記排出部において、前記フィルターを通過した前記液体試料は毛細管現 象により移動することを特徴とするマイクロチップ。

1 3 . 請求の範囲第 1 0項乃至第 1 2項いずれかに記載のマイクロチップ において、 前記溶媒導入部には、前記フィルタ一の方向からの液体の進入を阻止する とともに、前記フィルタ一の方向への液体の排出が容易となるように形成さ れた堰き止め領域が設けられたことを特徴とするマイクロチップ。

1 4 . 請求の範囲第 1 0項乃至第 1 3項いずれかに記載のマイクロチップ において、

前記試料導入部には、前記フィルターの方向からの液体の進入を阻止する とともに、前記フィルタ一の方向への液体の排出が容易となるように形成さ れた堰き止め領域が設けられたことを特徴とするマイクロチップ。

1 5 . 請求の範囲第 1 3項または第 1 4項に記載のマイクロチップにおい て、

前記堰き止め領域は、 疎液領域であることを特徴とするマイクロチップ。

1 6 . 基板上に設けられ、特定成分を含む液体試料が流れる第一の流路と、 前記第一の流路に並行して形成された第二の流路と、 を含む流路と、 前記第一の流路と第二の流路の間に介在し、前記特定成分の通過を阻止す るフィル夕一と、 を含み、

前記第一の流路には、 流れ方向の上方に、 前記液体試料を導入する試料導 入部が設けられ、 前記第二の流路には、 前記第一の流路の流れ方向の下方に 対応する位置に置換溶媒導入部が設けられたことを特徴とするマイクロチ ップ。

1 7 . 請求の範囲第 1 6項に記載のマイクロチップにおいて、

前記第一の流路および前記第二の流路に異なる方向に外力を付与する外 力付与手段をさらに含むことを特徴とするマイクロチップ。

1 8 . 請求の範囲第 1 7項に記載のマイクロチップにおいて、

前記外力付与手段は、 前記第一の流路には、 前記第二の流路よりも大きい 外力を付与することを特徴とするマイクロチップ。

1 9 . 基板上に設けられ、 特定成分を含む液体試料が流れる流路と、 前記流路中に設けられた電極と、 を含み、

前記電極は、前記特定成分とは異なる極性に帯電されることを特徴とする マイクロチップ。

2 0 . 請求の範囲第 1項乃至第 8項いずれかに記載のマイクロチップを用 いて液体試料中に含まれる特定成分を濃縮する方法であって、

前記液体試料が前記堰き止め領域を通過しない程度の外力を付与して前 記特定成分および溶媒を含む前記液体試料を前記試料導入部に導入するェ 程と、

前記液体試料を前記試料導入部に導入する工程と同程度の外力を付与し て前記溶媒または当該溶媒と異なる他の溶媒を前記試料導入部に一定時間 導入する工程と、

前記第一の流路への液体の流入を停止させる工程と、

を含むことを特徴とする濃縮方法。

2 1 . 請求の範囲第 2 0項に記載の濃縮方法において、

前記第一の流路への液体の流入を停止させる工程において、他の工程にお ける外力よりも高い外力を付与することを特徴とする濃縮方法。

2 2 . 請求の範囲第 1項乃至第 8項いずれかに記載のマイクロチップを用 いて特定成分を含む液体試料の溶媒を置換する方法であって、

前記液体試料が前記堰き止め領域を通過しない程度の外力を付与して前 記特定成分および第一の溶媒を含む前記液体試料を前記試料導入部に導入 する工程と、

前記液体試料を前記試料導入部に導入する工程と同程度の外力を付与し て前記第一の溶媒とは異なる第二の溶媒を前記試料導入部に一定時間導入 する工程と、

前記第一の流路への液体の流入を停止させる工程と、

を含むことを特徴とする溶媒置換方法。

2 3 . 請求の範囲第 2 2項に記載の溶媒置換方法において、

前記第一の流路への液体の流入を停止させる工程において、他の工程にお ける外力よりも高い外力を付与することを特徴とする溶媒置換方法。

2 4 . 請求の範囲第 1 0項乃至第 1 5項いずれかに記載のマイクロチップ を用いて液体試料中に含まれる特定成分を濃縮する方法であって、 前記特定成分および溶媒を含む前記液体試料を前記試料導入部に導入す る工程と、

前記溶媒または当該溶媒と異なる溶媒を前記溶媒導入部から導入して前 記特定成分を前記試料回収部から回収する工程と、

を含むことを特徴とする濃縮方法。

2 5 . 請求の範囲第 2 4項に記載の濃縮方法において、

前記液体試料を導入する工程と、 前記回収する工程との間に、

前記試料導入部からいずれかの前記溶媒を導入する工程をさらに含むこ とを特徴とする濃縮方法。

2 6 . 請求の範囲第 1 0項乃至第 1 5項いずれかに記載のマイクロチップ を用いて特定成分を含む液体試料の溶媒を置換する方法であって、

前記特定成分および第一の溶媒を含む前記液体試料を前記試料導入部に 導入する工程と、

前記第一の溶媒とは異なる第二の溶媒を前記溶媒導入部から導入して前 記特定成分を前記試料回収部から回収する工程と、

を含むことを特徴とする溶媒置換方法。

2 7 . 請求の範囲第 2 6項に記載の溶媒置換方法において、

前記液体試料を導入する工程と、 前記回収する工程との間に、

前記試料導入部から前記第二の溶媒を導入する工程をさらに含むことを 特徴とする溶媒置換方法。

2 8 . 特定成分を含む液体試料が流れる第一の流路、 第二の流路、 および これらの流路の間に介在するフィルタ一を含む分離装置を用い、前記液体試 料の溶媒を置換する方法であって、

前記特定成分および第一の溶媒を含む液体試料を前記第一の流路中で第 一の方向に移動させる工程と、

第二の溶媒を前記第二の流路中で前記第一の方向とは異なる方向に移動 させる工程と、 を同時に行い、 前記第一の流路において、 前記液体試料が移動するにつれて、 前記第一の 溶媒に対する前記第二の溶媒の割合が高くなるようにすることを特徴とす る溶媒置換方法。

2 9 . 請求の範囲第 2 8項に記載の溶媒置換方法において、

前記特定成分および第一の溶媒を含む液体試料を前記第一の流路中で第 一の方向に移動させる外力を前記第二の溶媒を前記第二の流路中で前記第 一の方向とは異なる方向に移動させる外力よりも大きくすることにより、前 記第一の流路の下流において、前記特定成分を濃縮させることを特徴とする 溶媒置換方法。

3 0 . 電極が設けられた流路を用いて特定成分を含む液体試料の溶媒を置 換する方法であって、

前記電極を、前記特定成分と逆の極性に帯電させて前記特定成分と第一の 溶媒を含む液体試料を前記流路に流す工程と、

前記電極の帯電状態を保ったまま、 第二の溶媒を前記流路に流す工程と、 前記電極の帯電を解除し、前記第二の溶媒とともに前記特定成分を回収す る工程と、

を含むことを特徴とする溶媒置換方法。

3 1 . 請求の範囲第 3 0項に記載の溶媒置換方法において、

前記回収する工程において、前記電極を前記特定成分と同じ極性に帯電さ せることを特徴とする溶媒置換方法。

3 2 . 生体試料を分子サイズまたは性状に応じて分離するとともに、 当該 試料に対し、 酵素消化処理を行うための前処理を行う前処理手段と、 前記前処理手段に前処理された試料に対し、 酵素消化処理を行う手段と、 酵素消化処理された試料を乾燥させる乾燥手段と、

乾燥後の試料を質量分析する質量分析手段と、

を備え、

前記前処理手段は、請求の範囲第 1項乃至第 1 9項いずれかに記載のマイ クロチップを含むことを特徴とする質量分析システム。