WO2005106448A1 - 電気泳動チップおよびこれを備えた電気泳動装置 - Google Patents

Abstract

　電気泳動溝と試料導入溝との交差部分における試料の拡散を抑制してコントラストの低下、分解能の低下を防止することが可能な高性能な電気泳動チップおよびこれを備えた電気泳動装置を提供するために、電気泳動チップ（１０）は、試料導入溝（１１）、電気泳動溝（１２）、および貫通孔（１３）を備えている。試料導入溝（１１）、電気泳動溝（１２）、貫通孔（１３）は、それぞれが別々の基板（１０ａ）～（１０ｃ）に形成されている。電気泳動チップ（１０）では、基板（１０ａ）～（１０ｃ）を組み合わせることで、試料導入溝（１１）および電気泳動溝（１２）を異なる平面上に配置している。

Description

明 細 書

電気泳動チップおよびこれを備えた電気泳動装置

技術分野

[0001] 本発明は、血液成分、タンパク質、核酸等の分析を行う電気泳動チップおよびこれ を備えた電気泳動装置に関する。

背景技術

[0002] 従来より、タンパク質や核酸等について精度の高い分析を行う装置として、電気泳 動チップを備えた電気泳動装置が用いられて 、る。

この電気泳動装置が備えている電気泳動チップは、一般的に、同一基板上に形成 された電気泳動溝と試料導入溝とを有して!/ヽる (特許文献 1参照)。

このような電気泳動チップを用いて試料分析を行う場合には、例えば、電気泳動溝 に電気泳動液が充填され、試料導入溝に試料が導入される。そして、試料導入溝の 両端に電圧を印カロして電気泳動溝との交差部分まで電気泳動によって試料を移動 させた後、電気泳動溝の両端に電圧を印加して電気泳動溝の中で試料を移動させ る。

このとき、電気泳動溝中を移動する試料に含まれる各成分は、大きさ、イオン組成 等に応じて電気泳動速度に差があるため、電気泳動溝内において各成分ごとに分 離される。これにより、微量の試料を導入するだけで分離された所望の成分を検出し て分析を行うことが可能になる。

特許文献 1：特開平 8— 178897号公報（平成 8年 7月 12日公開）

発明の開示

[0003] し力しながら、上記従来の電気泳動チップは、以下に示すような問題点を有してい る。

すなわち、上記公報に開示された電気泳動チップでは、電気泳動溝と試料導入溝 とが交差する部分は単純に交差して 、るだけであって、各溝の間を往来する液体の 移動を遮断するような手段は何ら設けられていない。このため、試料を試料導入溝に おいて交差部分まで移動させた後、電気泳動溝において電気泳動させる際には、試 料が交差部分力も四方に拡散してしまう場合がある。このような試料の拡散は、試料 分析時におけるコントラストを低下させるとともに、分解能を低下させる要因となる。 本発明の課題は、試料導入溝と電気泳動溝との交差部分における試料の拡散を 抑制してコントラストの低下、分解能の低下を防止することが可能な電気泳動チップ およびこれを備えた電気泳動装置を提供することにある。

第 1の発明に係る電気泳動チップは、分析対象となる試料を電気泳動させる電気 泳動チップであって、第 1試料導入溝と、第 2試料導入溝と、第 1電気泳動溝と、第 2 電気泳動溝と、貫通孔とを備えている。第 1試料導入溝には、試料が導入される。第 2試料導入溝は、試料が導入されるとともに、第 1試料導入溝とは異なる平面上に形 成されている。第 1電気泳動溝は、第 1試料導入溝および第 2試料導入溝の少なくと も一方に対して交差する向きに配置されている。第 2電気泳動溝は、第 1試料導入溝 および第 2試料導入溝の少なくとも一方に対して交差する向きに配置されているとと もに、第 1電気泳動溝とは異なる平面上に形成されている。貫通孔は、第 1試料導入 溝と第 2試料導入溝とを接続するとともに、第 1電気泳動溝と第 2電気泳動溝とを接続 する。

ここでは、電気泳動溝および試料導入溝について、それぞれ 2つに分割し、一方の 試料導入溝および電気泳動溝を異なる平面上に形成している。そして、異なる平面 上に形成された第 1試料導入溝と第 2試料導入溝、第 1電気泳動溝と第 2電気泳動 溝とを 1つの貫通孔によって接続している。つまり、 1つの貫通孔を中心にして、第 1 試料導入溝、第 2資料導入溝、および第 1電気泳動溝、第 2電気泳動溝が互いに連 通されている。

例えば、第 1試料導入溝および第 2試料導入溝の互いに接続されて 、な 、2つ端 部 (第 1 ·第 2試料導入溝を 1本の溝と考えた場合の両端）に電圧を印加して一方の 端部から分析対象となる試料を導入していくと、試料は貫通穴を介して他方の端部 の方へ導入される。次に、第 1電気泳動溝および第 2電気泳動溝の互いに接続され ていない 2つの端部 (第 1 ·第 2電気泳動溝を 1本の溝と考えた場合の両端）に電圧を 印加すると、第 1試料導入溝と第 2試料導入溝とを接続しているとともに、第 1電気泳 動溝と第 2電気泳動溝とにつ 、ても接続して ヽる貫通孔内に導入されて ヽる試料が 電気泳動によって分離される。

このように、第 1 ·第 2試料導入溝、第 1 ·第 2電気泳動溝をそれぞれ接続する共通 の貫通孔内に試料を導入して電気泳動による分離'分析を行うことで、試料導入溝と 電気泳動溝とを同一平面上において単純に交差させた従来の電気泳動チップと比 較して、貫通孔内に導入された試料の電気泳動液への拡散量を低減することができ る。これは、貫通孔を長くすることにより、試料全体に対して泳動液に接する試料の割 合が減るためである。よって、電気泳動によって分離された試料を分析する際におけ るコントラストの低下や分解能の低下といった問題の発生を防止することができる。 また、貫通孔に導入された試料を用いて電気泳動による分離処理を行うことができ るため、試料導入溝と電気泳動溝とを同一平面上において単純に交差させた従来の 電気泳動チップと比較して、毎回の試験時にぉ 、てより安定した量の試料を確保し て分離 ·分析を行うことができる。

第 2の発明に係る電気泳動チップは、第 1の発明に係る電気泳動チップであって、 貫通孔は、その断面における試料の電気泳動による分離方向側の長さが、試料の導 入方向の長さよりも短くなるように形成されて 、る。

ここでは、第 1 ·第 2試料導入溝および第 1 ·第 2電気泳動溝を接続する共通の貫通 孔の断面形状にっ 、て規定して 、る。

具体的には、貫通孔の断面を、試料導入方向と電気泳動による分離方向とに分け て、電気泳動による分離方向における断面形状の長さが試料導入方向よりも短くなる ように形成している。

これにより、電気泳動時において、貫通孔内に導入された試料が分離方向以外へ 拡散してしまうことを抑制することができる。この結果、より高精度な成分分析が可能 になる。

第 3の発明に係る電気泳動チップは、第 1または第 2の発明に係る電気泳動チップ であって、第 1試料導入溝と第 1電気泳動溝とは、同一の基板上に形成されている。 ここでは、第 1試料導入溝と第 1電気泳動溝とに関する互いの位置関係を規定して いる。

このように、第 1試料導入溝と第 1電気泳動溝とを同一の基板上に形成することで、 基板の枚数を最少限とすることができ、構成の簡略ィ匕が図れるとともにコストダウンが 図れる。

第 4の発明に係る電気泳動チップは、第 1から第 3の発明のいずれ力 1つに係る電 気泳動チップであって、第 2試料導入溝と前記第 2電気泳動溝とは、同一の基板上 に形成されている。

ここでは、第 2試料導入溝と第 2電気泳動溝とに関する互いの位置関係を規定して いる。

このように、第 2試料導入溝と第 2電気泳動溝とを同一の基板上に形成することで、 基板の枚数を最少限とすることができ、構成の簡略ィ匕が図れるとともにコストダウンが 図れる。特に、第 1試料導入溝と第 1電気泳動溝とを同一の基板上に形成するととも に、第 2試料導入溝と第 2電気泳動溝とについても他の同一基板上に形成することで 、貫通孔が形成される基板と合わせて 3枚の基板によって、本発明の電気泳動チッ プを構成することができる。

第 5の発明に係る電気泳動チップは、第 3または第 4の発明に係る電気泳動チップ であって、基板には、試料の前処理を行う前処理部が形成されている。

ここでは、試料導入溝が形成された基板に試料の前処理を行う前処理部が形成さ れている。

このため、電気泳動溝の形成部分を考慮せずに前処理部を形成できるため、同一 基板上に電気泳動溝と試料導入溝とが形成されている電気泳動チップに前処理部 をさらに形成する場合と比較して、電気泳動チップを小型化して集積化された電気 泳動チップを得ることができる。

第 6の発明に係る電気泳動チップは、電気泳動液が導入された溝の両端に電圧を 印カロして、分析対象となる試料を電気泳動させる電気泳動チップであって、試料導 入溝と、電気泳動溝と、を備えている。試料導入溝は、分析対象となる試料が導入さ れる。電気泳動溝は、試料導入溝に対して交差する向きに配置されており、両端に 電圧が印加されると電気泳動させた試料が分離される。そして、試料導入溝と電気泳 動溝とは、異なる平面上に配置されている。

ここでは、試料導入溝と電気泳動溝とが、異なる平面上に 3次元的に配置されてい る。

従来の電気泳動チップは、試料導入溝と電気泳動溝とが同一平面上に形成されて おり、単純に交差している構成が一般的である。このため、試料導入溝に導入された 試料と電気泳動溝に充填された電気泳動液とが混合して試料が拡散しやす ヽ。さら に、電気泳動チップを用いた分析を行う前に分析対象となる試料について前処理を 行うような場合において、前処理部を同一基板上に形成して集積化したチップを得よ うとすると、チップが大型化してしまう。

そこで、本発明の電気泳動チップでは、試料導入溝と電気泳動溝とを同一平面上 に配置するのではなぐ互いに異なる平面上に配置している。

これにより、試料導入溝と電気泳動溝とを同一平面上において単純に交差させた 構成と比較して、試料導入溝と電気泳動溝との交差部分における試料の拡散を抑制 することができる。また、試料導入溝と電気泳動溝とを別々の基板上に形成すること ができるため、前処理部を同一基板上に形成して集積化する場合でも、試料導入溝 が形成されている基板上において試料導入溝の形成部分を除く全ての場所に前処 理部を形成することができる。この結果、電気泳動溝の形成部分を考慮せずに前処 理部を形成できるため、同一平面上に両溝を形成した構成の電気泳動チップと比較 して、電気泳動チップを小型化することが可能になる。

第 7の発明に係る電気泳動チップは、第 6の発明に係る電気泳動チップであって、 電気泳動溝と試料導入溝とが平面視において交差する部分に配置されており、電気 泳動溝と試料導入溝とを連通させる貫通孔をさらに備えている。

ここでは、異なる平面上に 3次元配置された試料導入溝と電気泳動溝との間におけ る連通は、両溝間を連通させる貫通孔を介して行われる。

すなわち、本発明の電気泳動チップを用いて分析を行う場合には、試料導入溝の 一端カゝら導入された試料を、試料導入溝の両端に電圧をかけて電気泳動溝と連通し ている貫通孔との接続部分に移動させる。そして、貫通孔と電気泳動溝との接続部 分に試料が分布している状態で、電気泳動溝の両端に電圧を印加する。すると、試 料に含まれる各成分が、大きさ、イオン組成によって異なる速さで電気泳動溝を移動 していき、電気泳動溝内において各成分を分離することができる。そして、分離され た各成分を検出して分析を行うことで、少量の試料を導入するだけで、容易に高精 度な分析を行うことが可能になる。

ここで、本発明の電気泳動チップでは、試料導入溝と電気泳動溝とを貫通孔を介し て連通させている。これにより、試料導入溝と電気泳動溝との交差部分における試料 の拡散をより効果的に抑制することができる。

なお、電気泳動溝の両端に電圧を印加する前段階において、試料導入溝におい て移動してきた試料が貫通孔において電気泳動溝の方へ移動する必要性を考慮す れば、貫通孔は試料の拡散を防止できる最小限の長さであることがより好ましい。あ るいは、試料導入溝が電気泳動溝よりも上部に配置されていることがより好ましい。こ の構成によれば、試料導入溝における貫通孔との接続部分まで移動してきた試料を 、重力もしくは毛管力によって電気泳動溝の方へ移動させることができる。

第 8の発明に係る電気泳動チップは、第 6または第 7の発明に係る電気泳動チップ であって、貫通孔は、電気泳動溝に導入される電気泳動液と、試料導入溝に導入さ れる試料との混合を防止する弁機構を備えて！/、る。

ここでは、試料導入溝と電気泳動溝との交差部分、例えば、試料導入溝と電気泳 動溝とを連通させる貫通孔に設けられた弁機構によって試料と電気泳動液との混合 による試料の拡散を防止する。

ここで、異なる平面上に 3次元配置された試料導入溝と電気泳動溝とが単純に交 差して ヽる場合には、試料導入溝にぉ ヽて交差部分まで電気注入によって移動して きた試料が、電気泳動溝の両端に電圧を印加する前段階で、電気泳動溝、試料導 入溝の四方へ拡散するおそれがある。

そこで、本発明の電気泳動チップでは、両溝の交差部分に配置された貫通孔等に 弁機構を設け、電気泳動溝の両端に電圧を印加する直前に弁機構を開状態へ移行 させる。これにより、試料の拡散を防止して、電気泳動パターンのコントラスト不良の 発生や分解能の低下を防止することができる。

第 9の発明に係る電気泳動チップは、電気泳動液が導入された溝の両端に電圧を 印カロして、分析対象となる試料を電気泳動させる電気泳動チップであって、試料導 入溝と、電気泳動溝と、弁機構と、を備えている。試料導入溝は、分析対象となる試 料が導入される。電気泳動溝は、試料導入溝に対して交差する向きに配置されてお り、両端に電圧が印加されて電気泳動させた試料が分離される。弁機構は、電気泳 動溝と試料導入溝とが交差する部分に配置されており、電気泳動液と試料との混合 を防止する。

ここでは、試料導入溝と電気泳動溝との交差部分における電気泳動液と試料との 混合を防止する弁機構を備えて ヽる。

従来の電気泳動チップは、同一平面上に形成された試料導入溝と電気泳動溝とが 単純に交差している構成である。このため、試料導入溝に導入された試料は、試料 導入溝と電気泳動溝との交差部分において四方に拡散するおそれがある。このよう な試料の拡散は、電気泳動液として水溶液を用いた場合に特に発生しやすぐ電気 泳動パターンのコントラスト低下、分解能の低下等の問題を発生させる要因となる。 そこで、本発明の電気泳動チップでは、試料導入溝と電気泳動溝との間を仕切るよ うに設けられた弁機構を備えており、試料が電気泳動開始前に拡散することを防止し ている。これにより、電気泳動溝の両端に電圧を印加する直前に弁機構を開状態へ 移行させることで、上記試料の拡散を防止することができる。よって、試料の拡散に起 因する電気泳動パターンのコントラスト不良の発生や分解能の低下を防止することが できる。

第 10の発明に係る電気泳動チップは、第 8または第 9の発明に係る電気泳動チッ プであって、弁機構は、機械的、電気的および光的な手段のいずれ力 1つを用いて 開状態に移行可能である。

ここでは、電気泳動溝の両端に電圧を印加するタイミングに併せて機械的、電気的 あるいは光的に弁機構を開状態へ移行させることができる。よって、試料と電気泳動 液とが混合することに起因する電気泳動パターンのコントラスト不良や分解能の低下 の発生を防止することができる。

第 11の発明に係る電気泳動チップは、第 10の発明に係る電気泳動チップであつ て、弁機構は、繰り返し開閉可能である。

ここでは、弁機構が機械的、電気的または光的な手段によって繰り返し開閉可能で あるため、電気泳動チップを繰り返し使用することができる。よって、高価な電気泳動 チップに適用した場合でも、繰り返し使用することでコストを低減できる。

第 12の発明に係る電気泳動チップは、第 10の発明に係る電気泳動チップであつ て、弁機構は光開口膜を有している。

ここでは、電気泳動溝の両端に電圧を印加するタイミングに合わせてレーザ等を照 射して光開口膜を破ることで、容易に弁機構を開状態へ移行させることができる。よ つて、試料の拡散に起因する電気泳動パターンのコントラスト不良や分解能の低下 の発生を防止することができる。

なお、弁機構として光開口膜を採用した場合には、一度レーザ等を照射して開状 態へ移行すると再び閉状態への移行は困難であるため、主として使 、捨ての電気泳 動チップに適用することが望ましい。

第 13の発明に係る電気泳動チップは、第 1から第 12の発明のいずれ力 1つに係る 電気泳動チップであって、電気泳動液は水溶液である。

通常、電気泳動液として水溶液を用いた場合には、試料導入溝と電気泳動溝との 交差部分にぉ ヽて試料と電気泳動液とが混合して、特に拡散しやすくなると!ヽぅ問題 がある。

しかし、本発明の電気泳動チップでは、試料導入溝と電気泳動溝との交差部分に お!ヽて電気泳動液に試料が拡散しにくい構成であるため、電気泳動液と試料との混 合を防止することができる。よって、電気泳動液として水溶液を用いた場合でも、コン トラストが高ぐ高分解能の電気泳動チップを得ることができる。

第 14の発明に係る電気泳動チップは、第 6から第 13の発明のいずれ力 1つに係る 電気泳動チップであって、電気泳動溝が形成された第 1の基板と、試料導入溝が形 成された第 2の基板と、を備えている。

ここでは、電気泳動溝と試料導入溝とが別々の基板上に形成されている。このため 、これらの基板を組み合わせることで、試料導入溝と電気泳動溝とが異なる平面上に 配置された 3次元構造の電気泳動チップを容易に構成することができる。

第 15の発明に係る電気泳動チップは、第 14の発明に係る電気泳動チップであつ て、第 1の基板と第 2の基板とは、平行に配置されている。

ここでは、電気泳動溝が形成されて 、る第 1の基板と試料導入溝が形成されて 、る 第 2の基板とが平行に配置されているため、試料導入溝と電気泳動溝とが異なる平 面上に配置された薄型 3次元構造の電気泳動チップを形成することができる。

第 16の発明に係る電気泳動チップは、第 14または第 15の発明に係る電気泳動チ ップであって、第 2の基板には、試料の前処理を行う前処理部が形成されている。 ここでは、試料導入溝が形成された第 2の基板内に試料の前処理を行う前処理部 が形成されている。このため、電気泳動溝の形成部分を考慮せずに前処理部を形成 できるため、同一基板上に電気泳動溝と試料導入溝とが形成されている電気泳動チ ップに前処理部をさらに形成する場合と比較して、電気泳動チップを小型化して集 積ィ匕された電気泳動チップを得ることができる。

第 17の発明に係る電気泳動チップは、第 5または第 16の発明に係る電気泳動チッ プであって、前処理部は、血液の赤血球を破壊してヘモグロビンを取り出す処理を 行う。

ここでは、前処理として、ヘモグロビン Aleの測定を行う前段階として血液に含まれ る赤血球を破壊する処理を行うことができる。これにより、血液を同一チップに導入し て電気泳動により各成分を分離するだけで、ヘモグロビン Aleを取り出してへモグロ ビン Aleの量を測定することができる。

第 18の発明に係る電気泳動装置は、第 1から第 17の発明のいずれか 1つに係る電 気泳動チップと、検出部と、分析部と、を備えている。検出部は、電気泳動溝におい て分離された試料に含まれる成分を検出する。分析部は、検出部において検出され た成分を分析する。

ここでは、小型集積ィ匕が図れる電気泳動チップを備えているため、電気泳動装置 についても小型化が図れる。また、弁機構を備えた電気泳動チップを備えている場 合には、例えば、電気泳動液として水溶液を用いた場合でも試料と電気泳動液とが 混合することを防止して、コントラスト不良がなく高い分解能を有する電気泳動装置を 得ることができる。

図面の簡単な説明

[図 1]本発明の一実施形態に係る電気泳動チップを備えた電気泳動装置の概略的 な構成を示す斜視図。 [図 2]図 1の電気泳動チップの構成を示す斜視図。

圆 3]図 2の電気泳動チップを各基板ごとに分解した斜視図。

[図 4]図 2の電気泳動チップが有する弁機構を示す斜視図。

[図 5]本発明の他の実施形態に係る電気泳動チップの構成を示す斜視図。

[図 6]図 5の電気泳動チップを構成する個々の基板を示す斜視図。

[図 7]図 5の電気泳動チップを構成する個々の基板を示す斜視図。

[図 8]図 5の電気泳動チップを構成する個々の基板を示す斜視図。

[図 9]図 5の電気泳動チップの試料導入溝と電気泳動溝との交差部分の拡大図。

[図 10]本発明のさらに他の実施形態に係る電気泳動チップの構成を示す斜視図。

[図 11]図 10の電気泳動チップを構成する各基板を分解した斜視図。

[図 12]図 10の電気泳動チップに形成された貫通孔を示す拡大図。

[図 13]図 10の電気泳動チップを用いた処理の流れを示す説明図。

符号の説明

10 電気泳動チップ

10a 基板 (第 2の基板)

10b 基板

10c 基板 (第 1の基板)

11 試料導入溝

11a, l ib 開口

12 f ス、A動溝

12a, 12b 開口

13 貫通孔

14 弁機構

14a 光開口膜

14b 照射部

20 前処理部

21 混合拡散希釈部

22a 前処理液貯留部 b 電気泳動液貯留咅 ί 導入孔

前処理前試料導ヌ 前処理液導入溝a〜26d 空気穴

検出部

検出部

受光部

レーザ照射部 分析部

電¼泳動装置 電気泳動チップa 基板 (第 2の基板）b 基板

c 基板 (第 1の基板） 試料導入溝

泳 ϊ¾·a, 62b 開口

貫通孔

電気泳動チップa 基板

b 基板

c 基板

a 第 1試料導入溝b 第 2試料導入溝a 第 1電気泳動溝b 第 2電気泳動溝 貫通孔 74a, 74b 開口

75a. 75b 開口

発明を実施するための最良の形態

[実施形態 1]

本発明の一実施形態に係る電気泳動チップ 10およびこれを備えた電気泳動装置 50について、図 1〜図 4を用いて説明すれば以下の通りである。

[電気泳動装置全体の構成]

本実施形態の電気泳動装置 50は、本発明の電気泳動チップ 10を搭載し、血液、 タンパク質、核酸等の試料につ!、て高精度な分析を行うことが可能な分析装置であ る。

電気泳動装置 50は、図 1に示すように、電気泳動チップ 10、検出部 30、分析部 40 を備えている。

電気泳動チップ 10は、図 2に示すように、試料導入溝 11、電気泳動溝 12、貫通孔 13を備えており、試料導入溝 11の両端に電圧が印加されることで、試料導入溝 11 内において試料を電気泳動によって移動させて、試料に含まれる各成分を分離する なお、電気泳動チップ 10の構成については後段にて詳述する。

検出部 30は、受光部 31、レーザ照射部 32を備えている。受光部 31は、レーザ照 射部 32に対して、電気泳動チップ 10を挟んで反対側に配置されており、電気泳動 溝 12の試料に対して照射されたレーザ光の透過光を検出する。レーザ照射部 32は 、電気泳動溝 12において分離された各成分に対してレーザ光を照射する。

分析部 40は、図示しない AZD変翻、 CPU等を内部に備えている。 AZD変換 器は、受光部 31において検出された後で増幅された透過光の光信号を、デジタル 信号に変換する。 CPUは、 AZD変 において光信号カゝら変換されたデジタル信 号を受信して、分析対象となる成分の分析結果として電気泳動溝 12内における分布 等をモニタ等に表示させる。

[電気泳動チップの構成]

本実施形態の電気泳動チップ 10は、上述のように、異なる平面上に 3次元的に配 置された試料導入溝 11と、電気泳動溝 12と、貫通孔 13とを備えている（図 2参照)。 試料導入溝 11、電気泳動溝 12、貫通孔 13は、図 3に示すように、それぞれが別々 の基板 10a〜10cに形成されており、これらの基板 10a〜 10cを組み合わせることで 、試料導入溝 11と電気泳動溝 12とを異なる平面上に 3次元配置している。

基板 (第 2の基板） 10aには、試料導入溝 11、開口 11a, l ib,開口 12a, 12bが形 成されている。なお、開口 11a, l ib, 12a, 12bは、試料導入溝 11と同様に、基板 1 Oaをエッチング処理する等の方法により形成される。

基板 10bには、貫通孔 13、開口 12a, 12bが形成されている。

基板 (第 1の基板） 10cには、基板 10aの試料導入溝 11と同様に、エッチング等に よって電気泳動溝 12が形成されている。

試料導入溝 11は、エッチング等によって基板 10aにおける基板 10bとの接触面側 に形成されている。そして、基板 10aと基板 10bとが合わせられることで試料導入溝 1 1部分と基板 10bとがキヤビラリを形成する。また、試料導入溝 11は、基板 10aに形 成された開口 11a, l ibと接続されている。開口 11a, l ibは、分析対象となる試料が 圧力または電気注入によって導入される。ここで、電気注入による場合には、試料導 入口 11の両端に電圧を印加するための電極（図示せず）が接続される。

電気泳動溝 12は、試料導入溝 11と同様に、エッチング等によって基板 10cにおけ る基板 10bとの接触面側に形成されており、開口 12a, 12bと接続されている。そして 、基板 10cと基板 10bとが合わせられることにより、電気泳動溝 12部分と基板 10bと がキヤビラリを形成する。開口 12a, 12bは、基板 10a, 10bにそれぞれ形成されてお り、両端に電圧を印加するための電極（図示せず)が接続される。

貫通孔 13は、試料導入溝 11と電気泳動溝 12とを連通させるために基板 10bに対 して垂直方向に貫通した穴である。また、貫通孔 13は、試料導入溝 11における試料 と、電気泳動溝 12における電気泳動液との混合、試料の拡散を防止する弁機構 14 を備えている（図 4参照)。

弁機構 14は、図 4に示すように、試料導入溝 11と電気泳動溝 12とを仕切る位置に 設けられた光開口膜 14aと、この光開口膜 14aに対してレーザ光を照射する照射部 1 4bとを有している。この弁機構 14では、光開口膜 14aが色素を含んでおり、開状態 へ移行する際には照射部 14bから光開口膜 14aに対してレーザ光が照射される。そ して、光開口膜 14aに含まれる色素がレーザ光の熱を吸収して光開口膜 14aが破れ ることで、試料導入溝 11と電気泳動溝 12とが連通した開状態へと弁機構 14を移行さ せることができる。なお、照射部 14bには、検出部 30のレーザ照射部 32を用いてもよ い。

<本電気泳動装置による分析 >

本実施形態の電気泳動装置 50では、血液成分、タンパク質等の分析を以下のよう な手順によって行う。

すなわち、まず、試料導入溝 11と電気泳動溝 12とに電気泳動液を充填した電気泳 動チップ 10が電気泳動装置 50の載置台へセットされ、試料導入溝 11の開口 11aま たは l ibから分析対象となる試料が圧力または電気注入によって導入される。

そして、試料導入溝 11の両端の開口 11a, l ibに電極が接続され、両端に電圧を 印加して試料導入溝 11と電気泳動溝 12との交差部分まで試料を移動させる。このと き、貫通孔 13が備えている弁機構 14の光開口膜 14aに照射部 14bからレーザ光を 照射して光開口膜 14aを破って試料導入溝 11と電気泳動溝 12とを連通させる。これ により、試料を貫通孔 13から電気泳動溝 12の方へ移動させることができる。その後、 電気泳動溝 12の両端の開口 12a, 12bに電極が接続され、電気泳動溝 12の両端に 電圧が印加される。これにより、試料導入溝 11と電気泳動溝 12との交差部分まで移 動した試料に含まれる成分を、電気泳動溝 12内において分離することができる。 電気泳動溝 12の両端に所定時間電圧を印加して試料に含まれる成分を分離した 後、分離された成分に対して、検出部 30のレーザ照射部 32からレーザ光が照射さ れる。照射されたレーザ光は、その成分を透過して受光部 31において検出される。 そして、受光部 31において検出された光信号は、分析部 40へ送られる。

分析部 40は、受光部 31から受信した光信号をデジタル信号に変換し、内蔵された CPUがデジタル信号に基づく成分分布等の分析結果をモニタ等に表示させる。 本実施形態の電気泳動装置 50では、以上のような手順により、試料導入溝 11に導 入された試料を成分ごとに分離して、成分ごとに分析を行うことができる。

[特徴部分] (1)

本実施形態の電気泳動チップ 10は、試料導入溝 11と電気泳動溝 12とを異なる平 面（基板 10a, 10c)上に 3次元配置している。

本実施形態のような電気泳動チップ 10を用いた分析では、まず、試料導入溝 11の 両端部に電圧を印加する等の方法により試料導入溝 11に導入した試料を、電気泳 動溝 12との交差部分まで移動させる。このとき、試料導入溝 11と電気泳動溝 12との 交差部分においては、電気泳動溝 12の両端に電圧を印加する前の段階で、試料と 電気泳動溝 12に充填された電気泳動液とが混合して、試料が上記交差部分から四 方へ拡散してしまうおそれがある。このような電気泳動開始前の試料の拡散は、分析 後の試料の泳動パターンのコントラストを低下させたり、分解能を低下させたりすると いう問題発生の原因となる。

そこで、本実施形態の電気泳動チップ 10では、電気泳動開始前における試料導 入溝 11と電気泳動溝 12との間で試料の拡散を抑制するために、試料導入溝 11と電 気泳動溝 12とを異なる平面上に配置している。

これにより、試料導入溝 11と電気泳動溝 12とが同一平面上で単純に交差している 従来の構成と比較して、電気泳動溝 12の両端に電圧を印加して電気泳動を開始す る前段階において試料が拡散することを抑制することができる。よって、試料の拡散 に起因して発生する泳動パターンのコントラスト不良や分解能の低下等の問題の発 生を抑制して、高性能な電気泳動チップ 10を得ることができる。

さらに、試料導入溝 11と電気泳動溝 12とを異なる平面上に 3次元的に配置するこ とで、試料導入溝 11と電気泳動溝 12とを別々の基板 10a, 10c上に形成することが できる。よって、例えば前処理部を集積化した電気泳動チップ 10を構成する場合で も、試料導入溝 11だけが形成されている基板 10aと同じ基板上に前処理部を形成す ることで、チップの大型化を抑制できる。

(2)

本実施形態の電気泳動チップ 10は、試料導入溝 11,電気泳動溝 12を連通させる 貫通孔 13を備えている。

これにより、試料導入溝 11と電気泳動溝 12とを直接交差させた構成と比較して、貫 通孔 13を介して連通されている分、より効果的に試料の拡散を抑制することができる 。よって、試料の拡散に起因する泳動パターンのコントラスト不良や分解能の低下等 の問題の発生を抑制することが可能になる。

(3)

本実施形態の電気泳動チップ 10は、試料導入溝 11と電気泳動溝 12との交差部 分に設けられた貫通孔 13に、試料導入溝 11の試料と電気泳動溝 12の電気泳動液 との混合を防止する弁機構 14を備えて 、る。

これにより、試料導入溝 11の両端に電圧を印力!]して電気泳動を開始する前段階に おいて、試料が拡散することを防止することができる。よって、試料の拡散に起因して 発生する泳動パターンのコントラスト不良や分解能の低下等の問題を解消して、高性 能な電気泳動チップ 10を得ることができる。

(4)

本実施形態の電気泳動チップ 10では、弁機構 14を開状態へ移行させる手段とし て、光開口膜 14aと、レーザ光を照射する照射部 14bとを用いている。

このように、光開口膜 14aとレーザ光を照射する照射部 14bのような光的な手段を 用いることで、電気泳動溝 12の両端に電圧を印加する直前のタイミングで光開口膜 14aに対して照射部 14bからレーザ光を照射して、弁機構 14を開状態へ移行させる ことができる。よって、電気泳動開始前の段階における試料と電気泳動液との混合、 試料の拡散を防止することができる。

また、試料導入溝 11と電気泳動溝 12とを仕切る弁として光開口膜 14aを用いること で、レーザ光を照射するだけで容易に弁機構 14を開状態へ移行させることができる

(5)

本実施形態の電気泳動チップ 10では、試料導入溝 11と電気泳動溝 12とがそれぞ れ別々の基板 10a, 10cに形成されている。

これにより、容易に 3次元構造の電気泳動チップ 10を構成することができる。

(6)

本実施形態の電気泳動装置 50は、上述した電気泳動チップ 10と、電気泳動チッ プ 10において分離された成分を検出する検出部 30と、検出部 30において検出され た成分を分析する分析部 40とを備えて 、る。

これにより、電気泳動チップ 10によって得られる全ての効果を得ることができる。

[実施形態 2]

本発明の電気泳動チップおよびこれを備えた電気泳動装置について、図 5〜図 9 を用いて説明すれば以下の通りである。なお、説明の便宜上、実施形態 1で説明し た部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略す る。

本実施形態の電気泳動チップ 60は、図 5に示すように、前処理部 20等を基板 60a 上に備えている点で、実施形態 1の電気泳動チップ 10とは異なっている力 試料導 入溝 61および電気泳動溝 62、貫通孔 63等の基本的な構成については電気泳動チ ップ 10の試料導入溝 11等と同様である。

本実施形態の電気泳動チップ 60は、図 5に示すように、試料導入溝 61、電気泳動 溝 62および貫通孔 63が形成された 3枚の基板 60a〜60cを重ねて構成される 3層構 造のチップであって、前処理部 20が集積ィ匕されている。この前処理部 20は、例えば 、血液と溶血希釈液とを混合して、赤血球を破壊する前処理を行う。

基板 60aには、図 6に示すように、主として、試料導入溝 61、前処理部 20、前処理 液貯留部 22aが形成されている。前処理部 20は、前処理液と試料 aとを混合して拡 散希釈させる混合拡散希釈部 21と、電気泳動による分析対象となる試料 bの基にな る前処理前の試料 a (例えば、血液)を導入する導入孔 23と、前処理前試料導入溝 2 ⁴と、前処理液導入溝 25とを有している。混合拡散希釈部 21は、試料導入溝 61と前 処理液導入溝 25との間に設けられており、前処理を行う試料 aと前処理液とが混合、 拡散、希釈される。導入孔 23は、電気泳動チップ 60の内部で前処理前試料導入溝 24とつながっており、基板 60a上力も滴下される試料 aを電気泳動チップ 60の内部 へ導入する。前処理前試料導入溝 24は、導入孔 23から導入された試料 aを前処理 液導入溝 25との交差部分を越えてその先端まで満たす。前処理液貯留部 22aには 、予め前処理液が封入されており、任意のタイミングで前処理液導入溝 25に前処理 液を流し込む。前処理液導入溝 25は、前処理液貯留部 22aと混合拡散希釈部 21と の間を結ぶ位置に配置されており、上述した前処理前試料導入溝 24と交差している 基板 60aでは、以上のような構成により、試料 aを前処理液と混合して前処理を行い 、その結果得られた試料 bを混合拡散希釈部 21から試料導入溝 61へ送り込むことが できる。

なお、基板 60aには、試料や前処理液、電気泳動液を任意のタイミングで導入する 際に開放される空気穴 26a〜26c、電気泳動溝 62の両端に電圧を印加するために 電極が接続される開口 62a, 62b、本電気泳動チップ 60において分離された試料 b の成分を検出する検出部 27も形成されている。

基板 60bには、異なる平面上に 3次元的に配置された試料導入溝 61と電気泳動溝 62とを連通させる貫通孔 63、開口 62a, 62bおよび基板 60cまで貫通する空気穴 26 c、検出部 27等が形成されている。貫通孔 63には、実施形態 1の貫通孔 13と同様に 弁機構 14が形成されているが、ここでは説明を省略する。

基板 60cには、電気泳動溝 62、開口 62a, 62b、電気泳動液貯留部 22b、空気穴 2 6c、検出部 27が形成されている。開口 62a, 62bは、電気泳動溝 62の両端に形成さ れており、電気泳動溝 62の両端に電圧を印加するための電極が接続される。電気泳 動液貯留部 22bは、電気泳動液で満たされており、任意のタイミングで空気穴 26cが 開放されると電気泳動溝 62に電気泳動液を供給する。検出部 27は、貫通孔 63から 降下してきた前処理済の試料 bに含まれる電気泳動によって電気泳動溝 62におい て分離された成分を検出する。以下の処理については、実施形態 1の電気泳動装置 50と同様である。

<本電気泳動装置による分析 >

本実施形態の電気泳動チップ 60を備えた電気泳動装置では、以下のような手順で 試料の前処理から分析までの処理を行う。

すなわち、最初に導入孔 23から試料 aを導入して、前処理前試料導入溝 24に試料 aを充填させる。次に、空気穴 26b, 26dを開放して、前処理液を前処理液貯留部 22 aから前処理前試料導入溝 24に充填された試料 aの一部を前処理液とともに混合拡 散希釈部 21へ送り込む。混合拡散希釈部 21へ送られた試料は、前処理液と混合さ れ、ここで拡散希釈される。そして、この試料 aを前処理してできた試料 bは空気穴 26 aを開放することにより試料導入溝 61へ導入される。一方、基板 60cにおいて、空気 穴 26cが開放されて電気泳動液貯留部 22bから電気泳動溝 62へ電気泳動液が充 填される。

試料 bが試料導入溝 61に導入されると、図 9に示す貫通孔 63に形成された光開口 膜にレーザ光が照射されて試料導入溝 61と電気泳動溝 62とが連通され、電気泳動 によって分析される試料 bを電気泳動溝 62まで移動させる。

この状態において、開口 62a, 62bに電極が接続され、電気泳動溝 62の両端に電 圧が印加され、電気泳動によって分離された試料 bの成分分析を行う。試料 bの分離 成分の分析は、検出部 27において検出されることで行われる。

[特徴部分]

(1)

本実施形態の電気泳動チップ 60は、試料導入溝 61と電気泳動溝 62とが異なる平 面上に形成された 3次元構造となっている。

従来の電気泳動チップでは、同一平面上に試料導入溝と電気泳動溝とが形成され ており、それらが単純に交差している構成が一般的である。しかし、このような構成で は、電気泳動による成分分析を行う前に試料を前処理する前処理部を電気泳動チッ プと同じ基板上に形成する場合には、前処理部を形成する分だけチップの面積が大 きくなると ヽぅ問題を有して ヽる。

そこで、本実施形態の電気泳動チップ 60では、試料導入溝 61と電気泳動溝 62と を異なる平面上、つまり異なる基板 60a, 60cに形成し、 3次元構造を形成している。 これにより、試料導入溝 61だけが形成されている基板 60aに前処理部 20を形成す ることで、試料導入溝 61と電気泳動溝 62とが同一基板上に形成されている従来の 構成と比較して、チップの大型化を抑制することができる。つまり、基板 60a上には電 気泳動溝 62は形成されておらず、試料導入溝 61だけが形成されている。このため、 電気泳動溝 62との位置関係を考慮せずに、試料導入溝 61の形成位置だけを考慮 して前処理部 20を形成することができる。よって、試料導入溝 61と電気泳動溝 62と が同一基板上に形成されている従来の構成と比較して、チップの大型化を抑制しつ つ、集積ィ匕された電気泳動チップ 60を得ることができる。

(2)

本実施形態の電気泳動チップ 60は、電気泳動を行う前に試料に対して前処理を 行う前処理部 20を有して ヽる。

このように、同一基板 60a上に前処理部 20を形成して電気泳動チップ 60を構成す ることで、多機能化されたチップを得ることができる。

[実施形態 3]

本発明の電気泳動チップについて、図 10〜図 13を用いて説明すれば以下の通り である。なお、説明の便宜上、実施形態 1 , 2で説明した部材と同様の機能を有する 部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態の電気泳動チップ 70は、図 10および図 11に示すように、 3枚の基板 7 0a〜70cに、試料導入溝と電気泳動溝とを形成している点では、上記実施形態 1の 電気泳動チップ 10と共通している。しかし、本実施形態の電気泳動チップ 70では、 試料導入溝、電気泳動溝をそれぞれ 2分割し、基板 70aに第 1試料導入溝 71aと第 1 電気泳動溝 72aとを形成しており、基板 70cに第 2試料導入溝 71bと第 2電気泳動溝 72bとを形成して 、る点で異なって 、る。

本実施形態の電気泳動チップ 70は、上述のように、第 1試料導入溝 71aと第 2試料 導入溝 71bとが、異なる平面 (基板 70aおよび基板 70c)上に形成されており、その端 部にお 、て貫通孔 73によって互 、に連通するように接続されて!、る。

同様に、第 1電気泳動溝 72aと第 2電気泳動溝 72bについても、異なる平面 (基板 7 Ocおよび基板 70a)上に形成されており、その端部において貫通孔 73によって互い に連通するように接続されて ヽる。

すなわち、共通の貫通孔 73を介して、第 1試料導入溝 71a、第 2試料導入溝 71b および第 1電気泳動溝 72a、第 2電気泳動溝 72bが互いに連通するように接続されて いる。

また、貫通孔 73は、各溝 71a. 71b, 72a, 72bが形成されていない基板 70bに形 成されている。そして、貫通孔 73は、図 12に示すように、ほぼ一直線上に形成されて いる第 1 ·第 2試料導入溝 71a, 71bに沿った試料導入方向と、ほぼ一直線上に形成 されている第 1 ·第 2電気泳動溝 72a, 72bに沿った電気泳動による試料の分離方向 とで長さが異なる断面を有している。具体的には、貫通孔 73の断面は長方形であつ て、この長方形の短辺側が電気泳動による試料の分離方向、長辺側が試料の導入 方向に沿って配置されて 、る。

隱]

(1)

本実施形態の電気泳動チップ 70では、図 10および図 11に示すように、第 1試料導 入溝 71aと第 2試料導入溝 71bとを異なる平面 (基板 70a, 70c)上に配置している。 一方、第 1電気泳動溝 72aと第 2電気泳動溝 72bについても、異なる平面 (基板 70c , 70a)上【こ酉己置して!/ヽる。そして、これらの各溝 71a, 71b, 72a, 72biま、貫通孑し 73 を介して互!、に連通するように接続されて!ヽる。

このため、第 1 ·第 2試料導入溝 71a, 71bに導入された試料は、貫通孔 73内にも 導入されることになるため、試料の導入後に第 1 ·第 2電気泳動溝 72a, 72bの両端に 電圧を印加することで、貫通孔 73内に導入された一定量の試料を分離して分析を行 これにより、共通の貫通孔 73に導入された試料を確実に確保して電気泳動による 分離，分析を行うことができる。この結果、試料導入溝と電気泳動溝とを同一平面上 において単純に交差させた従来の電気泳動チップと比較して、貫通孔 73内に導入 された試料の電気泳動液への拡散量 (拡散比率)を低減することができるとともに、毎 回の分析に際して安定した量のサンプルを確保して分離'分析を行うことができる。

(2)

本実施形態の電気泳動チップ 70では、各溝 71a, 71b, 72a, 72bを互いに連通 するための貫通孔 73が、その断面における試料の電気泳動による分離方向側の長 さ力 試料の導入方向の長さよりも短くなるように形成されている。

このように、試料の分離方向と試料の導入方向とで、断面の長さが異なるように貫 通孔 73を形成することで、電気泳動による試料の分離を行う際には貫通孔 73に導 入された試料を他の方向へ拡散させることなぐスムーズに電気泳動方向へと移動さ せることができる。この結果、検出されるピークの幅が狭くなり、高精度な分析結果を 得ることができる。

(3)

本実施形態の電気泳動チップ 70では、第 1試料導入溝 71aと第 1電気泳動溝 72a とを同一基板 70a上に形成し、第 2試料導入溝 71bと第 2電気泳動溝 72bとを同一基 板 70c上に形成している。

これにより、貫通孔 73を形成するための基板 70bを間に挟みこむように、 3枚の基 板 70a〜70cによって、本実施形態の電気泳動チップ 70を構成することができる。こ の結果、構成を簡略ィ匕してコストダウンが図れる。

[実施例 1]

ここで、本実施形態の電気泳動チップ 70を用いて行なった電気泳動による試料の 分離'分析の結果にっ 、て、図 13 (a)〜図 13 (d)を用いて説明すれば以下の通りで ある。

なお、試料としては、それぞれの物質の終濃度が、 25. OmMメシチルォキシド、 12 . 5mMトリプトファン、 25. OmMビタミン B1塩酸塩、 0. ImM尿酸一ナトリウムの混 合液を用いた。

まず、図 13 (a)に示すように、電気泳動チップ 70の各溝 71a, 71b, 72a, 72bにリ ン酸緩衝液 (pH8. 7)等の水溶性の電気泳動液を圧力注入する。すると、図 13 (b) に示すように、各溝 71a, 71b, 72a, 72bが電気泳動液で満たされる。

次に、第 1試料導入溝 71aの端部に形成された開口 74a (図 11参照）と第 2試料導 入溝 71bの端部に形成された開口 75b (図 11参照）に電極を接続して 1. 5kVの電 圧を印カロして、第 1試料導入溝 71aの端部に形成された開口 74aに滴下された試料 を第 1試料導入溝 71aから貫通孔 73を介して第 2試料導入溝 71bへと導入していく。 試料の導入後、第 1 ·第 2試料導入溝 71a, 71bへの電圧の印加を停止し、第 1 ·第 2電気泳動溝 72a, 72bの両端（開口 74b, 75a)へ電圧を印加して電気泳動による 分離'分析を開始する。電圧印加条件としては、 1. 5kV X 15分とした。

電圧の印加と同時に、基板 70cに形成された第 2電気泳動溝 72bにおける所定の 検出部位において、 280nmでの検出を実施した。

その結果、 4つのピークが検出され、ビタミン B1塩酸塩、メシチルォキシド、トリブト ファン、尿酸—ナトリウムの順に検出された。

なお、これらの物質の判定に際しては、別途確認済みの物質ごとの吸収スペクトル を用いて判定を行なった。

[他の実施形態]

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定 されるものではなぐ発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

(A)

上記実施形態 1, 2では、試料導入溝 11、電気泳動溝 12、貫通孔 13が、それぞれ 別々の基板に形成された後、組み合わされて電気泳動チップ 10が構成されている 例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、試料導入溝 11と貫通孔 13とを同一基板に形成してもよいし、電気泳動溝 12と貫通孔 13とを同一基板上に形成してもよい。さら〖こ、全ての構成を同一基板上 に形成してもよい。

(B)

上記実施形態 1では、試料導入溝 11と電気泳動溝 12とが異なる平面上に 3次元 配置されており、試料導入溝 11と電気泳動溝 12とを連通させる貫通孔 13が弁機構 14を備えている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではな い。

例えば、試料導入溝 11と電気泳動溝 12とが同一平面上に形成されており、試料導 入溝 11と電気泳動溝 12とが交差する部分に弁機構 14を備えている構成であっても よい。

この場合でも、電気泳動溝 12の両端に電圧を印加する直前に弁機構 14を開状態 へ移行させることで、電気泳動開始前の段階における電気泳動液と試料との混合を 防止することができる。

(C)

上記実施形態 1, 2では、電気泳動液として水溶液を用いる例を挙げて説明した。 しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、ゲル状の電気泳動液を用いることも可能である。 ただし、貫通孔 13が備えている弁機構は、電気泳動液が試料と混合して拡散しや す 、水溶液である場合の試料の拡散防止に特に有効であるため、水溶液の電気泳 動液を用いることは、本発明をより効果的に使用できるという意味で特に好ましい。

(D)

上記実施形態 1, 2では、試料導入溝 11、電気泳動溝 12等をエッチングによって 形成している例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない 例えば、機械カ卩ェ等の他の方法によって、試料導入溝 11および Zまたは電気泳 動溝 12を形成してもよい。ただし、近年のチップの小型化を考慮すると、加工精度の 面でエッチングを用いて試料導入溝 11 ,電気泳動溝 12等を形成することが望ま ヽ

(E)

上記実施形態 1, 2では、弁機構 14が光開口膜 14aと照射部 14bとを備え、照射部 14bから照射されるレーザ光によって光開口膜 14aを破ることで、弁機構 14を開口さ せる例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、本実施形態のような光的手段によらず、機械的手段、電気的手段によって 膜等の弁を破ることで、開口させるような構成であってもよい。

また、弁機構 14は、本実施形態のように 1度開口させると閉鎖することができない構 成であってもよいし、繰り返し開閉を行うことができるような構成であってもよい。ただ し、繰り返し開閉可能な弁機構は、比較的高価な電気泳動チップに適用することで、 コストアップを抑制することができるため好ましい。

(F)

上記実施形態 1, 2では、試料導入溝 11と電気泳動溝 12とを連通する貫通孔 13の 断面が円形である例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものでは ない。

例えば、断面形状が四角形の貫通孔を用いることも可能である。

(G)

上記実施形態 3では、第 1試料導入溝 71aと第 2試料導入溝 71b、および第 1電気 泳動溝 72aと第 2電気泳動溝 72bとを連通する貫通孔 73の断面が長方形である例を 挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、上記実施形態 1, 2で説明した貫通孔 13のように、断面形状が円形の貫通 孔を用いることもできる。

ただし、上記実施形態 3のように、断面が試料の電気泳動 (分離)方向に短い長方 形とすることで、上述のように電気泳動中における試料の拡散を低減してより高精度 な検出が可能になる。

(H)

上記実施形態では、試料導入溝 71aと電気泳動溝 72aとが同一平面 (基板 70a)上 に形成されている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものでは ない。

例えば、試料導入溝 71aと電気泳動溝 72aとが異なる平面上に形成されていてもよ い。

(I)

上記実施形態 3では、第 1試料導入溝 71aと第 2試料導入溝 71b、および第 1電気 泳動溝 72aと第 2電気泳動溝 72bとがほぼ一直線上に配置されている例を挙げて説 明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、図 3に示す電気泳動チップ 10を用いて、試料導入時には開口 11aと開口 12bとに電圧を印カロして試料導入溝 11の半分と電気泳動溝 12の半分に試料を導入 し、分離処理時には開口 l ibと開口 12aとに電圧を印加して電気泳動による分離を 行ってもよい。つまり、図 3に示す試料導入溝 11の一部と電気泳動溝 12の一部を試 料導入溝として利用し、試料導入溝 11のもう一方の一部と電気泳動溝 12の他方の 一部とで電気泳動溝として利用してもよ ヽ。

このように、試料導入溝および電気泳動溝が途中から曲力 ように形成されて ヽる 場合でも、貫通孔 13内に導入された試料の拡散を抑制するとともに、毎回貫通孔 13 内に導入された安定した量の試料を用いて分離処理を行うことができる。

ω

上記実施形態 3では、基板 70a〜70c上に、第 1 ·第 2試料導入溝 71a, 71b、第 1 · 第 2電気泳動溝 72a, 72bおよび貫通孔 73が形成されている例を挙げて説明した。 しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、図 6に示すような前処理部 20が基板 70aに形成されていてもよい。この場 合には、電気泳動チップ上において分析対象となる試料の前処理も同時に行うこと ができる。

(K)

上記実施形態 1〜3では、試料導入溝と電気泳動溝とがクロスした、いわゆるクロス 型の電気泳動チップを用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定され るものではない。

例えば、 2本の試料導入溝が 1本の電気泳動溝に対して異なる部分で接続されて いる、 、わゆるダブル T型の電気泳動チップに対しても本発明を適用することができ る。

産業上の利用可能性

本発明は、血液成分、タンパク質、核酸等の分析を行う電気泳動チップおよびこれ を備えた電気泳動装置に関する。

Claims

請求の範囲

[1] 分析対象となる試料を電気泳動させる電気泳動チップであって、

前記試料が導入される第 1試料導入溝と、

前記試料が導入されるとともに、前記第 1試料導入溝とは異なる平面上に形成され た第 2試料導入溝と、

前記第 1試料導入溝および前記第 2試料導入溝の少なくとも一方に対して交差す る向きに配置されている第 1電気泳動溝と、

前記第 1試料導入溝および前記第 2試料導入溝の少なくとも一方に対して交差す る向きに配置されているとともに、前記第 1電気泳動溝とは異なる平面上に形成され た第 2電気泳動溝と、

前記第 1試料導入溝と前記第 2試料導入溝とを接続するとともに、前記第 1電気泳 動溝と前記第 2電気泳動溝とを接続する貫通孔と、

を備えて！/、る電気泳動チップ。

[2] 前記貫通孔は、その断面における前記試料の電気泳動による分離方向側の長さが 、前記試料の導入方向の長さよりも短くなるように形成されて ヽる、

請求項 1に記載の電気泳動チップ。

[3] 前記第 1試料導入溝と前記第 1電気泳動溝とは、同一の基板上に形成されている、 請求項 1または 2に記載の電気泳動チップ。

[4] 前記第 2試料導入溝と前記第 2電気泳動溝とは、同一の基板上に形成されて!ヽる、 請求項 1から 3のいずれか 1項に記載の電気泳動チップ。

[5] 前記基板には、前記試料の前処理を行う前処理部が形成されている、

請求項 3または 4に記載の電気泳動チップ。

[6] 電気泳動液が導入された溝の両端に電圧を印カロして、分析対象となる試料を電気 泳動させる電気泳動チップであって、

前記試料が導入される試料導入溝と、

前記試料導入溝に対して交差する向きに配置されており、両端に電圧が印加され ると電気泳動させた前記試料が分離される電気泳動溝と、

を備え、 前記電気泳動溝と前記試料導入溝とが異なる平面上に配置されている、 電気泳動チップ。

[7] 前記電気泳動溝と前記試料導入溝とが平面視において交差する部分に配置され ており、前記電気泳動溝と前記試料導入溝とを連通させる貫通孔をさらに備えている 請求項 6に記載の電気泳動チップ。

[8] 前記電気泳動溝と前記試料導入溝との平面視における交差部分にお!、て、前記 電気泳動溝に導入される電気泳動液と前記試料導入溝に導入される試料との混合 を防止する弁機構を備えている、

請求項 6または 7に記載の電気泳動チップ。

[9] 電気泳動液が導入された溝の両端に電圧を印カロして、分析対象となる試料を電気 泳動させる電気泳動チップであって、

前記試料が導入される試料導入溝と、

前記試料導入溝に対して交差する向きに配置されており、両端に電圧が印加され て電気泳動させた前記試料が分離される電気泳動溝と、

前記電気泳動溝と前記試料導入溝とが交差する部分に配置されており、前記電気 泳動液と前記試料との混合を防止する弁機構と、

を備えている、

電気泳動チップ。

[10] 前記弁機構は、機械的、電気的および光学的な手段のいずれか 1つを用いて開状 態に移行可能である、

請求項 8または 9に記載の電気泳動チップ。

[11] 前記弁機構は、繰り返し開閉可能である、

請求項 10に記載の電気泳動チップ。

[12] 前記弁機構は、光開口膜を有している、

請求項 10に記載の電気泳動チップ。

[13] 前記電気泳動液は水溶液である、

請求項 1から 12のいずれか 1項に記載の電気泳動チップ。

[14] 前記電気泳動溝が形成された第 1の基板と、

前記試料導入溝が形成された第 2の基板と、

を備えている、

請求項 6から 13のいずれか 1項に記載の電気泳動チップ。

[15] 前記第 1の基板と前記第 2の基板とは、平行に配置されている、

請求項 14に記載の電気泳動チップ。

[16] 前記第 2の基板には、前記試料の前処理を行う前処理部が形成されている、 請求項 14または 15に記載の電気泳動チップ。

[17] 前記前処理部は、血液の赤血球を破壊してヘモグロビンを取り出す処理を行う、 請求項 5または 16に記載の電気泳動チップ。

[18] 請求項 1から 17のいずれ力 1項に記載の電気泳動チップと、

前記電気泳動溝において分離された前記試料に含まれる成分を検出する検出部 と、

前記検出部において検出された成分を分析する分析部と、

を備えている、

電気泳動装置。