JPH10274638A - 電気泳動部材およびそれを用いた電気泳動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大量生産のための設備投資が半導体製造装置
に比べて少なく、かつ量産性に優れる、射出成形技術お
よび超音波接合技術などを用いて作成する電気泳動部材
を提供する。 【解決手段】 液体試料導入口５ａ、液体試料排出口５
ｂを有する液体試料導入流路３と、泳動液導入口５ｃ、
泳動液排出口５ｄを有する液体試料分離流路４を有し、
さらに分離流路４内に測定室として機能する領域を有す
る電気泳動部材２０であって、この部材が紫外あるいは
可視光領域において良好な透過性を有するプラスチック
の基板１、２を接合して構成し、基板１の接合面には前
記流路となる溝部３、４を形成するとともに、液体試料
もしくは泳動液の前記導入口および排出口５ａ〜５ｄを
形成するようにして、射出成形技術、超音波接合技術に
より電気泳動部材を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、極微量の液体試料
中の成分を分離・分析に関し、さらに詳細には分離され
た液体試料についての紫外あるいは可視領域の光線の吸
収もしくは発光を測定することにより、分離した成分を
検出する場合に利用される電気泳動部材およびそれを用
いた電気泳動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】環境計測、臨床、医薬品などの分析化学
の分野において、キャピラリー電気泳動装置は、微量成
分を正確かつ迅速に分析する手法としてよく使用されて
いる。近年、『Science、vol.261、p.895-897（199
3）』に記載されているように、ガラス（例えば、パイ
レックスガラス）基板を材料とした電気泳動部材上に液
体試料を導入するための流路と液体試料を分離するため
の流路を、半導体製造技術を基盤とするマイクロマシニ
ング技術を用いて形成した電気泳動装置が開発されてお
り、従来のキャピラリー電気泳動装置と比較して、高速
分析が可能、溶媒消費量が極めて少ない、必要とするサ
ンプルが極微量、装置の小型化が可能などの利点を有す
ることが報告されている。これらの特徴は、上記した分
析化学の分野において従来の分析装置では実現が困難で
あった、現場（オンサイト、ベッドサイド）分析を可能
とするものとして、またＤＮＡ分析などの分野に対して
は高速分析の視点からスクリーニングに有利なものとし
て有望視されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これまで報告されてい
る小型チップを用いた電気泳動の研究においては、電気
泳動部材の材料はガラスに限られており、その製造方法
もマイクロマシニング技術を利用したものに限られてい
る。この場合、検出のための光の透過性を確保する目的
と、接合工程の生産性を高める目的のために両面を鏡面
研磨したガラス基板が材料として必要となっている。し
かし、基板の両面を鏡面研磨することにより基板コスト
が高くなり、コストダウンに不利である。さらに、大量
生産が可能な半導体製造装置は高価であるため、電気泳
動部材の生産時のコストダウンには限界があると予想さ
れる。

【０００４】また将来において、ガラスを材料とした電
気泳動部材を上記した分析化学の分野において現場分析
やスクリーニングの目的で大量に使用した場合、使用済
みの電気泳動部材を廃棄する必要が生じるが、それに伴
うコストの発生、環境への悪影響が予想される。

【０００５】本発明は、このような課題を解決するため
に考案されたものであり、その目的とするところは、プ
ラスチックを材料として、安価な電気泳動部材の大量生
産を実現すること、さらに、生分解性プラスチックを材
料とすることで廃棄の問題を解決することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
になされた本発明の電気泳動部材は、一端側に液体試料
導入口、他端側に液体試料排出口を有する液体試料導入
流路と、一端側に泳動液導入口、他端側に泳動液排出口
を有する液体試料分離流路とを有し、かつ、前記液体試
料分離流路の内の少なくとも一部に測定室として機能す
る領域を有する電気泳動部材であって、前記電気泳動部
材は、２枚の紫外あるいは可視光領域において良好な透
過性を有するプラスチック板を接合して構成され、少な
くとも一方のプラスチック板の接合面には前記流路とな
る溝部が形成されるとともに、少なくとも一方のプラス
チック板に液体試料もしくは泳動液の前記導入口および
排出口が形成されていることを特徴とする。

【０００７】すなわち、本発明による電気泳動部材は、
少なくとも一方のプラスチック基板の接合面には、例え
ば射出成形などの手段にて任意の数で任意の幅・深さ・
パターンを有する微小な流路が形成されているととも
に、少なくとも一方のプラスチック板には、例えば射出
成形などの手段にて液体試料もしくは泳動液の導入口お
よび排出口として機能する複数個の貫通穴が形成されて
いる。そして、それら２枚のプラスチック基板を例えば
超音波接合などの手段にて、流路の透明性を損なわない
ように接合して構成されている。

【０００８】ここでプラスチック基板の厚みは、プラス
チックによる検出光の吸収を抑えるためできるだけ薄
く、例えば数100μm〜1mm程度の厚みが望ましい。ま
た、液体試料を導入するための流路および液体試料を分
離するための流路の幅・深さは、効率的な分離を実現で
きる大きさで、いずれも数100μm以下が望ましい。さら
に、液体試料もしくは泳動液の導入口および排出口とし
て機能する複数個の貫通穴は、液体試料もしくは泳動液
が問題なく注入および排出できる大きさであれば良く、
数100μm〜数mm程度が望ましい。プラスチック基板とし
ては、例えばアクリル、ポリカーボネイト等の良好な光
学特性を有するものが用いられる。

【０００９】本発明によれば、半導体製造装置に比べ
て、大量生産のための設備投資が少なくかつ量産性に優
れる、射出成形技術および超音波接合技術などを用い
て、微小な液体試料の導入流路、分離流路および導入・
排出口を有する、プラスチック製の電気泳動部材を実現
できる。

【００１０】また、電気泳動部材のプラスチック板に生
分解性プラスチックを用いることにより、廃棄の必要性
に伴うコストの発生、環境への悪影響を低減できる。紫
外あるいは可視光領域において良好な透過性を有する生
分解性プラスチック、例えば島津製作所製の「ラクテ
ィ」を使用することで、紫外あるいは可視光領域におい
てさらに良好な光吸収測定が可能な電気泳動部材が実現
できる。

【００１１】また、上記問題を解決するためになされた
本発明の電気泳動部材を用いて分析を行なう電気泳動装
置は、試料導入流路および試料分離流路の両端に電位差
を与えて泳動液と液体試料を電気泳動させる手段、測定
室として機能する領域に検出光を照射する光源、測定室
として機能する領域からの検出光を測定する光検出器、
電気泳動部材を位置決めする手段とを備え、上記の電気
泳動部材を用いて電気泳動により分離された成分を光学
的に検出することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を、以下、図面に
基づいて説明する。

【００１３】図１は本発明で実現する電気泳動部材の一
実施例の斜視図である。本図において１、２は良好な透
過性を有する生分解性プラスチック基板、例えば島津製
作所製のラクティ基板である。これらは、超音波ウエル
ダーにより接合部１０にて液密接合されており、液体試
料もしくは泳動液の導入口および排出口５ａ〜５ｄを両
端に有する、液体試料を導入するための液体導入流路と
なる流路溝３、および前記液体試料導入流路に交差し液
体試料を分離するための液体試料分離流路となる流路溝
４が形成されている。

【００１４】図２に、図１に示した電気泳動部材のＡ−
Ａ’断面図を示す。生分解性プラスチック基板１に形成
された流路溝３および４の全周にわたり、基板１と基板
２は超音波ウエルダーにより溶融された接合部１０にて
液密接合されている。

【００１５】図３に、生分解性プラスチック基板１の斜
視図を示す。接合される面には、例えば精密な金型を用
いた射出成形などの量産性の良い手段により、数100μm
以下の幅および深さを持つ微小な流路溝が複数個形成さ
れている。流路溝３は液体試料を導入するための流路で
あり、流路溝４は液体試料を分離するための流路であ
る。また、後に接合される生分解性プラスチック基板２
の複数個の貫通穴に対応する位置には、液密封止を実現
するために複数個の貫通穴よりも若干大きめの複数個の
凹部が形成されている。

【００１６】図４に、図３に示した生分解性プラスチッ
ク基板１のＢ−Ｂ’断面図を示す。接合される面には、
微小な流路溝４が形成されており、その周囲には、基板
２を重ね合わせた後に、超音波ウエルダーにより超音波
を印加することで溶融される突起７が形成されている。
この突起７は、流路溝３および４の全周および基板２の
複数個の貫通穴に対応する位置に形成されている複数個
の凹部の周囲にも連続的に形成されている。

【００１７】図５に、生分解性プラスチック基板２の斜
視図を示す。基板２には、例えば精密な金型を用いた射
出成形などの量産性の良い手段により、液体試料もしく
は泳動液の導入口および排出口として機能する複数個の
貫通穴が形成されている。

【００１８】このようにして得られた、生分解性プラス
チック基板１の接合されるべき面と生分解性プラスチッ
ク基板２の接合されるべき面を接触させて重ね合わせた
後、図６に示すように超音波ウエルダーにより超音波を
印加する。このとき、印加した超音波は突起７に集中
し、突起７のみが局部的に発熱、溶融し、生分解性プラ
スチック基板１と２は接合される。ここで突起７は、流
路溝３、４および流路端部の凹部の全周に形成されてい
るため、接合後において流路溝３、４および流路端部の
凹部に、液体試料もしくは泳動液を導入しても接合界面
から液漏れが生じない液密な接合が実現できる。

【００１９】また、超音波ウエルダーにより溶融する突
起７の形状は特にこだわらない。例えば、図７（ａ）〜
（ｄ）に示すような断面形状の突起でも良く、さらに突
起が形成される基板は基板１のみにこだわらず、基板２
のみもしくは基板１、２両方に形成されていても良い。

【００２０】図８に、本電気泳動部材を用いた光学測定
装置を示す。図において、２１は重水素ランプ、タング
ステンランプ、分光器が内蔵された所定の波長の光を送
り出す紫外可視光源、２２はフォトダイオードアレイ検
出器を使用した測光光学系を有する光検出器であり、い
ずれも紫外可視測定に一般的に用いられるものである。
２３はステージであり、電気泳動部材２０を位置決めで
きる凹部２４が設けられている。また、２５ａ〜ｄは電
気泳動部材２０の流路の両端に電位差を与えて泳動液と
液体試料を電気泳動させる電極であり、あらかじめ決め
られている電気泳動部材２０の泳動液導入口および排出
口に対応する位置に設置されている。すなわち、泳動液
を充填した電気泳動部材２０をこの凹部２４に挿入して
ステージ２３に位置決めし、自動的に位置決めされた電
極２５により電気泳動部材２０の流路の両端に電位差を
与えて、泳動液と液体試料を電気泳動させる。さらに、
光源２１からの光は電気泳動部材２０の検出部に入射さ
れており、検出部を通過した光が光検出器２２に受光で
きるようにしてある。これにより、ステージ２３の凹部
２４に泳動液を充填した電気泳動部材２０を装着し、分
析したい試料を試料導入口に注入するだけで、電気泳動
による分離および光学測定が可能になる。

【００２１】ここで、電気泳動部材２０は生分解性プラ
スチックを用いることにより、使い捨ての部材として使
用でき、そのため、従来の分析装置では不可欠であった
カラムの洗浄などの分析前後の調整が不要となり、特別
な教育を受けていない作業者でも容易に分析が可能な電
気泳動装置を実現できる。さらには、溶媒消費量も極端
に低減でき、溶媒の廃棄に伴うコストの発生、環境への
悪影響を極端に低減できる。

【００２２】以下に、本発明の実施態様をまとめてお
く。 （１）一端側に液体試料導入口、他端側に液体試料排出
口を有する液体試料導入流路と、一端側に泳動液導入
口、他端側に泳動液排出口を有する液体試料分離流路と
を有し、かつ、前記液体試料分離流路の内の少なくとも
一部に測定室として機能する領域を有する電気泳動部材
であって、前記電気泳動部材は、２枚の紫外あるいは可
視光領域において良好な透過性を有するプラスチック板
を接合して構成され、少なくとも一方のプラスチック板
の接合面には前記流路となる溝部が形成されるととも
に、少なくとも一方のプラスチック板に液体試料もしく
は泳動液の前記導入口および排出口が形成され、さら
に、前記試料導入流路および前記試料分離流路の全周あ
るいは連続的に配置される複数箇所の周囲には、突起部
が形成されていることを特徴とする電気泳動部材。

【００２３】

【発明の効果】本発明の電気泳動部材によれば、大量生
産のための設備投資が半導体製造装置に比べて少なく、
かつ量産性に優れる、射出成形技術および超音波接合技
術などを用いて、微小な液体試料の導入流路、分離流路
および導入・排出口を有する、プラスチック製の電気泳
動部材を実現できる。

【００２４】さらに、紫外あるいは可視光領域において
良好な透過性を有する生分解性プラスチック、例えば島
津製作所製の「ラクティ」を使用することで、紫外ある
いは可視光領域において良好な光吸収測定が可能な電気
泳動部材が実現できる。また、得られた電気泳動部材は
生分解性を有するため、廃棄の必要性に伴うコストの発
生、環境への悪影響を低減できる。

【００２５】さらに、本発明の電気泳動装置によれば、
前記した電気泳動部材を使い捨て部材として使用するこ
とで、従来の分析装置では不可欠であったカラムの洗浄
などの調整が不要となり、特別な教育を受けていない作
業者でも容易に分析が可能な電気泳動装置を実現でき
る。また、本発明の電気泳動部材は小型であるため、電
気泳動装置自体の小型化に有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である電気泳動部材の構成図
である。

【図２】図１の電気泳動部材のＡ−Ａ’断面図である。

【図３】本発明の一実施例である電気泳動部材の基板１
の構成図である。

【図４】図３の基板１のＢ−Ｂ’断面図である。

【図５】本発明の一実施例である電気泳動部材の基板２
の構成図である。

【図６】図３の基板１と図５の基板２の接合工程の説明
図である。

【図７】（ａ）〜（ｄ）は図６で示す接合工程に用いる
基板形状の変形例を示す断面図である。

【図８】本発明の一実施例である検出計セルを用いて測
定をする光学装置の概略図である。

【符号の説明】

１：基板１ ２：基板２ ３：流路溝３（液体試料導入流路用） ４：流路溝４（液体試料分離流路用） ５ａ、５ｃ、６ａ、６ｃ：導入口 ５ｂ、５ｄ、６ｂ、６ｄ：排出口 ７：突起 １０：接合部 １１：超音波ウェルダー ２０：電気泳動部材 ２１：重水素ランプ ２２：フォトダイオードアレイ検出器 ２３：ステージ ２４：凹部 ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ：電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端側に液体試料導入口、他端側に液体
   試料排出口を有する液体試料導入流路と、一端側に泳動
   液導入口、他端側に泳動液排出口を有する液体試料分離
   流路とを有し、かつ、前記液体試料分離流路の内の少な
   くとも一部に測定室として機能する領域を有する電気泳
   動部材であって、前記電気泳動部材は、２枚の紫外ある
   いは可視光領域において良好な透過性を有するプラスチ
   ック板を接合して構成され、少なくとも一方のプラスチ
   ック板の接合面には前記流路となる溝部が形成されると
   ともに、少なくとも一方のプラスチック板に液体試料も
   しくは泳動液の前記導入口および排出口が形成されてい
   ることを特徴とする電気泳動部材。
2. 【請求項２】 プラスチック板が、紫外あるいは可視光
   領域において良好な透過性を有する生分解性プラスチッ
   ク材料で構成されることを特徴とする請求項１に記載の
   電気泳動部材。
3. 【請求項３】 試料導入流路および試料分離流路の両端
   に電位差を与えて泳動液と液体試料を電気泳動させる手
   段、測定室として機能する領域に検出光を照射する光
   源、測定室として機能する領域からの検出光を測定する
   光検出器、電気泳動部材を位置決めする手段とを備え、
   請求項１または請求項２に記載される部材を用いて電気
   泳動により分離された成分を光学的に検出するための電
   気泳動装置。