JP4085514B2

JP4085514B2 - 電気泳動チップ

Info

Publication number: JP4085514B2
Application number: JP12353499A
Authority: JP
Inventors: 昭博荒井
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2019-04-30
Also published as: JP2000314719A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、極微量のタンパク質や核酸、薬物などを高速かつ高分離に分析する電気泳動に用いる電気泳動部材に関し、さらに詳しくは透明板状部材の内部に形成された分離流路で電気泳動を行なうマイクロチップ電気泳動装置に用いる電気泳動チップに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
極微量のタンパク質や核酸などを分析する場合には、従来から電気泳動装置が用いられており、その代表的なものとしてキャピラリー電気泳動装置がある。キャピラリー電気泳動装置は、内径が１００μｍ以下のガラスキャピラリー内に泳動バッファを充填し、一端側に試料を導入した後、両端間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ある。キャピラリー内は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から、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】
キャピラリーはその外径が１００〜５００μｍ程度と細く破損しやすいため、ユーザーが行なうべきキャピラリー交換時の取扱いが容易でないという問題を有する。そこで、取扱いが煩雑なキャピラリーに代わって、分析の高速化、装置の小型化が期待できる形態として、D. J. Harrison et al./ Anal. Chim. Acta 283 (1993) 361-366に示されているように、２枚の基板を接合して形成された電気泳動チップ（マイクロチップという）が提案されている。そのマイクロチップの例を図１に示す。
【０００４】
マイクロチップ１は、一対の透明板状の無機材料（例えばガラス、石英、シリコンなど）又はプラスチックからなる基板１ａ，１ｂからなり、マイクロマシニング技術により、一方の基板１ｂの表面に互いに交差する泳動用キャピラリー溝３，５を形成し、他方の基板１ａにはその溝３，５の端に対応する位置に貫通穴７をリザーバとして設けたものである。マイクロチップ１は、両基板１ａ，１ｂを（Ｃ）に示すように重ねて接合した状態で使用される。
【０００５】
このマイクロチップ１を用いて電気泳動を行なう場合には、分析に先立って、例えばシリンジを使った圧送により、いずれかのリザーバ７から溝３，５中に泳動バッファを充填する。次いで、短い方の溝（試料導入流路）３の一方の端のリザーバ７内に充填された泳動バッファを試料で置換し、電気泳動装置に装着する。また、泳動バッファの充填及び試料の充填は、マイクロチップ１を装置に装着した後に行なわれることもあり、装置によっては泳動バッファの充填及び試料の充填を自動で行なうこともありうる。
【０００６】
次に、各リザーバ７に所定の電圧を印加し、試料を溝３中に泳動させて両溝３，５の交差部９に導く。次に、各リザーバ７に印加する電圧を切り換えて、長い方の溝（分離流路）５の両端のリザーバ７，７間の電圧により、交差部分９に存在する試料を溝５内に注入し、続けて溝５内で試料を分離させる。溝５の適当な位置に検出器を配置しておくことにより、電気泳動により分離された試料を検出する。検出は、吸光光度法や蛍光光度法、電気化学的又は電気伝導度などの手段により行なわれる。
また、マイクロチップ１の流路デザインや泳動バッファの組成などの分析条件は、用途や試料に応じて異なる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
マイクロチップ電気泳動を行なうとき、分析ごとにマイクロチップに泳動バッファを充填し、かつ各リザーバに充填された泳動バッファの液面高さを一定に保つ必要がある。この作業をシリンジ等を使って手操作で行なうのはオペレータにとって煩雑であった。また、この作業を自動化するとしても、装置が大がかりなものになり、さらに時間がかかるという問題があった。
【０００８】
また、分離した試料を吸光又は蛍光により光学的に検出する場合、光が照射される側のマイクロチップの表面は、試薬や手あか、ほこり等による光の吸収や散乱が起こらないように、清浄に保つ必要がある。これは、分析する環境やオペレータ教育などに配慮する必要性につながり、操作性のよいものとは言えない。
そこで本発明は、すぐに分析を開始することができるマイクロチップを提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のマイクロチップは、透明板状部材の内部に流路が形成され、その透明板状部材の一表面の流路に対応する位置に流路に達する穴が形成された電気泳動チップであって、その流路及びその穴に所定の泳動バッファが充填されており、透明板状部材の一表面の、少なくともその穴をフィルム部材で被覆してあるものである。
【００１０】
分析用途に適した流路デザインが形成されたマイクロチップを用意し、そのマイクロチップの流路及びリザーバ（穴）に最適な分析条件となる泳動バッファを予め充填しておく。さらに、フィルム部材で少なくともリザーバを被覆しておく。このマイクロチップを、充填した泳動バッファが変質しないように保存しておき、使用直前にフィルム部材を剥がして装置に装着することによって、すぐに分析を開始することができる。また、試料注入をノズルによりそのフィルム部材を貫通して行なうことができる場合には、フィルム部材を剥がす必要もなくなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
さらに、フィルム部材により、マイクロチップ表面の流路に対応する位置も保護するようにすれば、使用する直前にフィルム部材を剥がすことにより、検出位置が試薬やほこりなどで汚れるのを防ぐことができ、光学的な検出を再現性よく行なうことができる。
透明板状部材の一表面に、穴に泳動電圧を印加する際の電極パターンが形成されている場合には、電極パターンもフィルム部材により被覆されていることが好ましい。その結果、電極パターンも使用直前まで保護することができ、電極パターンの損傷による動作不良を抑制することができる。
【００１２】
【実施例】
図２は、一実施例を表す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
マイクロチップ１の内部に、分離流路５が形成されており、その分離流路５の一端側に、分離流路５に直交する試料導入流路３が形成されている。マイクロチップ１の一表面の分離流路５及び試料導入流路３の端に対応する位置にリザーバ７が設けられている。このマイクロチップ１を分析に用いたときには、分離された試料は分離流路５の他端側の一点鎖線で囲まれた検出位置１１で検出される。
【００１３】
試料導入流路３、分離流路５及びリザーバ７には泳動バッファが充填されている。泳動バッファは、例えばいずれかのリザーバ７からシリンジを使って送液され、流路３，５内及び他のリザーバ７内が完全に満たされるように充填される。泳動バッファは充填する前に十分脱気されている。
泳動バッファは特に限定されるものではなく、リン酸、ホウ酸などの無機イオン性バッファや、メチルセルロースやヒドロキシメチルセルロースなどの有機ポリマーを含有するものなど、どのような泳動バッファを用いてもよい。
【００１４】
リザーバ７が形成されている側のマイクロチップ１の表面に、プラスチックフィルム１３が接着又は熱融着により貼り付けられている。フィルム１３は、リザーバ７を封止し、流路３，５上を被い、検出位置１１に接着剤やフィルム１３の残骸などが残らないように貼り付けられている。接着剤を使用する場合は、リザーバ７の部分には接着剤を塗布しないようにする。フィルム１３の一角部分には、フィルム１３を剥がしやすいように非接着部１３ａが設けられている。
【００１５】
フィルム１３の材料は特に限定されるものではなく、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリプロピレン共重合体、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、熱可塑性エラストマー、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート共重合体、テトラフルオロエチレン、フッ化エチレンプロピレン、ポリビニリデンフルオライドなど、泳動バッファを封止することができ、泳動バッファと化学的反応を起こさないものであればどのようなものでもよい。
【００１６】
このマイクロチップ１を使用するときは、分析の直前にマイクロチップ１を装置に装着し、非接着部１３ａからフィルム１３を剥がす（図２（Ａ）参照）。その後、試料導入流路３のいずれかのリザーバ７に入っている泳動バッファを取り除き、代わりにサンプルを同じ容量だけそのリザーバ７に注入する。そして、各リザーバ７に所定の泳動電圧を印加して分析を開始する。
さらに電気泳動において、リザーバ７にフィルム１３を貫通させて電極を突き刺し、フィルム１３を剥がすことなく電気泳動を行なうようにしてもよい。
【００１７】
図３は、他の実施例を表す斜視図である。
リザーバ７が形成されている側のマイクロチップ１の表面に、各リザーバ７にそれぞれ泳動電圧を印加するための電極パターン１５が４つ形成されている。各電極パターン１５はいずれかのリザーバ７の内壁にまで到達して形成されている。電極パターン１４は例えば金からなり、蒸着により形成される。
【００１８】
電極パターン１５が形成されている側のマイクロチップ１の表面に、プラスチックフィルム１７が接着又は熱融着により貼り付けられている。フィルム１７は、リザーバ７を封止し、試料導入流路及び分離流路（図示は省略されている）上を被い、さらに電極パターン１５も被うように貼り付けられている。フィルム１７はその一角部分がマイクロチップ１からはみ出しており、その一角部分からフィルム１７が剥がされやすいよう形成されている。
この実施例では、図２の実施例の効果に加えて、電極パターン１５に傷が付かないようすることもできる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明のマイクロチップでは、流路及びリザーバに所定の泳動バッファが充填されており、マイクロチップの一表面の、少なくともリザーバをフィルム部材で被覆しておくことにより、分析の直前に泳動バッファを充填する手間を省くようにしたので、分析時間を短縮し、かつすぐに分析を開始することができる。さらに、マイクロチップ電気泳動装置に備えるべき機能を簡略化することができるので、装置の信頼性を向上させることができ、小型化や携帯化を可能にすることもできる。
また、マイクロチップの一表面の流路に対応する位置もフィルム部材により被覆するようにすれば、検出位置のマイクロチップ表面の汚染を防止することができる。
また、マイクロチップの一表面に、泳動電圧をリザーバに印加するための電極パターンが形成されている場合には、その電極パターンもフィルム部材により被覆するようにすれば、電極パターンをマイクロチップの使用直前まで保護することができ、電極パターンの損傷による動作不良を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マイクロチップの一例を表す図であり、（Ａ）は一方の基板の上面図、（Ｂ）は他方の基板の上面図、（Ｃ）は両基板を重ね合わせた状態での側面図である。
【図２】一実施例を表す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図３】他の実施例を表す斜視図である。
【符号の説明】
１マイクロチップ
３試料導入流路
５分離流路
７リザーバ
１１検出位置
１３プラスチックフィルム
１３ａ非接着部

Claims

透明板状部材の内部に流路が形成され、その透明板状部材の一表面の流路に対応する位置に流路に達する穴が形成された電気泳動チップにおいて、
前記流路及び前記穴に所定の泳動バッファが充填されており、
前記透明板状部材の前記一表面の、少なくとも前記穴及び前記流路に対応する位置をフィルム部材で被覆してあることを特徴とする電気泳動チップ。
前記透明板状部材の前記一表面には、前記穴に泳動電圧を印加するための電極パターンが形成されており、前記電極パターンもフィルム部材により被覆されている請求項１に記載の電気泳動チップ。