JPH1164279A - マイクロチップ電気泳動装置 - Google Patents
マイクロチップ電気泳動装置Info
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- JPH1164279A JPH1164279A JP9247746A JP24774697A JPH1164279A JP H1164279 A JPH1164279 A JP H1164279A JP 9247746 A JP9247746 A JP 9247746A JP 24774697 A JP24774697 A JP 24774697A JP H1164279 A JPH1164279 A JP H1164279A
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- JP
- Japan
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- light
- prism
- sample
- microchip
- refractive index
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- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 マイクロチップ電気泳動で検出感度を高め、
かつ測定対象への汎用性を広げる。 【構成】 マイクロチップ2はベースプレート4とカバ
ープレート6から構成されており、ベースプレート4表
面には互いに交差する分離流路8、サンプル流路10が
泳動用キャピラリー溝として形成されている。カバープ
レート6にはリザーバ12a,12b,12c,12d
及びプリズム14が設けられており、プリズム14はカ
バープレート6の役割をするようにベースプレート4に
接している。分離流路8上に位置するプリズム14の面
にはAu薄膜16が50nmの厚みで蒸着されている。
分離流路8の吸光度検出領域1では吸光度検出を行な
い、分離流路8の屈折率検出領域3では表面プラズモン
共鳴屈折率測定を行なう。
かつ測定対象への汎用性を広げる。 【構成】 マイクロチップ2はベースプレート4とカバ
ープレート6から構成されており、ベースプレート4表
面には互いに交差する分離流路8、サンプル流路10が
泳動用キャピラリー溝として形成されている。カバープ
レート6にはリザーバ12a,12b,12c,12d
及びプリズム14が設けられており、プリズム14はカ
バープレート6の役割をするようにベースプレート4に
接している。分離流路8上に位置するプリズム14の面
にはAu薄膜16が50nmの厚みで蒸着されている。
分離流路8の吸光度検出領域1では吸光度検出を行な
い、分離流路8の屈折率検出領域3では表面プラズモン
共鳴屈折率測定を行なう。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、極微量のサンプル
を超高速かつ高分離で分析する電気泳動装置に関し、さ
らに詳しくは2枚の透明板状部材を貼り合わせて内側に
分離流路を形成させたマイクロチップを用いるマイクロ
チップ電気泳動装置に関するものである。
を超高速かつ高分離で分析する電気泳動装置に関し、さ
らに詳しくは2枚の透明板状部材を貼り合わせて内側に
分離流路を形成させたマイクロチップを用いるマイクロ
チップ電気泳動装置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、従来から電気泳動法が用いられており、そ
の装置化技術の例としてキャピラリ電気泳動装置があ
る。キャピラリ電気泳動装置は、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、D
NA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。
る場合には、従来から電気泳動法が用いられており、そ
の装置化技術の例としてキャピラリ電気泳動装置があ
る。キャピラリ電気泳動装置は、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、D
NA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】近年、取扱いが煩雑なフューズドシリカ・
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./ Ana
l. 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キャピラリー電気
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。一対の透明
基板(一般にはガラス、石英、樹脂など)51,52か
らなり、一方の基板52の表面に互いに交差する泳動用
キャピラリー溝54,55を形成し、他方の基板51に
はその溝54,55の端に対応する位置にリザーバ53
を貫通穴として設けたものである。
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./ Ana
l. 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キャピラリー電気
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。一対の透明
基板(一般にはガラス、石英、樹脂など)51,52か
らなり、一方の基板52の表面に互いに交差する泳動用
キャピラリー溝54,55を形成し、他方の基板51に
はその溝54,55の端に対応する位置にリザーバ53
を貫通穴として設けたものである。
【0004】このマイクロチップを使用するときは、両
基板51,52を(C)に示すように重ね、いずれかの
リザーバ53から泳動液を溝54,55中に注入する。
その後、短い方の溝54の一方の端のリザーバ53に試
料を注入しその溝54の両端のリザーバ53,53間に
電極を差し込んで所定時間だけ高電圧を印加する。これ
により、試料は溝54中に分散される。次に、長い方の
溝55の両端のリザーバ53,53に電極を差し込み、
泳動電圧を印加する。これにより、両溝54,55の交
差部分56に存在する試料が溝55内を電気泳動する。
溝55の適当な位置に検出器を配置しておくことによ
り、分離成分の検出を行なう。
基板51,52を(C)に示すように重ね、いずれかの
リザーバ53から泳動液を溝54,55中に注入する。
その後、短い方の溝54の一方の端のリザーバ53に試
料を注入しその溝54の両端のリザーバ53,53間に
電極を差し込んで所定時間だけ高電圧を印加する。これ
により、試料は溝54中に分散される。次に、長い方の
溝55の両端のリザーバ53,53に電極を差し込み、
泳動電圧を印加する。これにより、両溝54,55の交
差部分56に存在する試料が溝55内を電気泳動する。
溝55の適当な位置に検出器を配置しておくことによ
り、分離成分の検出を行なう。
【0005】従来のマイクロチップ電気泳動装置におい
て、検出部に光学的検出器を採用したものは、検出手段
としてレーザ蛍光検出が行なわれており、紫外可視領域
での吸収による検出を行なっているものはない。紫外可
視吸収検出を適応しようとすれば、汎用のキャピラリー
電気泳動装置と同様に、入射光を流路と垂直に入射さ
せ、出射光をフォトセルなどの検出手段を用いてその検
出部のある特定位置を通過する目的成分を検出すること
により、分離を確認する。
て、検出部に光学的検出器を採用したものは、検出手段
としてレーザ蛍光検出が行なわれており、紫外可視領域
での吸収による検出を行なっているものはない。紫外可
視吸収検出を適応しようとすれば、汎用のキャピラリー
電気泳動装置と同様に、入射光を流路と垂直に入射さ
せ、出射光をフォトセルなどの検出手段を用いてその検
出部のある特定位置を通過する目的成分を検出すること
により、分離を確認する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】マイクロチップ電気泳
動の場合、光路長は汎用キャピラリー電気泳動と比べて
も約1/5程度の10〜20μm程度しか得られず、感
度の低さが大きな欠点となっている。キャピラリー電気
泳動の場合、キャピラリーカラムは曲面をもつので流路
方向に直角に光を当てたとき、流路を全く通らずキャピ
ラリーカラムの肉厚部のみを透過する光や、キャピラリ
ーカラムの内部壁面を溶液界面で反射する光など、キャ
ピラリーカラムの流路部分を透過する光以外の迷光や散
乱光が顕著になり、溶液の屈折率変化に伴って光路長が
変化するためにダイナミックレンジが狭くなるという問
題があった。
動の場合、光路長は汎用キャピラリー電気泳動と比べて
も約1/5程度の10〜20μm程度しか得られず、感
度の低さが大きな欠点となっている。キャピラリー電気
泳動の場合、キャピラリーカラムは曲面をもつので流路
方向に直角に光を当てたとき、流路を全く通らずキャピ
ラリーカラムの肉厚部のみを透過する光や、キャピラリ
ーカラムの内部壁面を溶液界面で反射する光など、キャ
ピラリーカラムの流路部分を透過する光以外の迷光や散
乱光が顕著になり、溶液の屈折率変化に伴って光路長が
変化するためにダイナミックレンジが狭くなるという問
題があった。
【0007】紫外可視吸収検出を適応した場合、紫外可
視吸収のない物質は検出できず、紫外可視吸収のある物
質と紫外可視吸収のない物質が混合する試料、例えば還
元糖とそれ以外の糖類を同時に測定するには不便であ
る。このような試料を測定するには、例えば紫外可視吸
収物質に変えるために誘導体化するなどの処理を行なう
必要があった。
視吸収のない物質は検出できず、紫外可視吸収のある物
質と紫外可視吸収のない物質が混合する試料、例えば還
元糖とそれ以外の糖類を同時に測定するには不便であ
る。このような試料を測定するには、例えば紫外可視吸
収物質に変えるために誘導体化するなどの処理を行なう
必要があった。
【0008】そこで、本発明はマイクロチップ電気泳動
で検出感度を高め、かつ測定対象への汎用性を広げるこ
とを目的とするものである。
で検出感度を高め、かつ測定対象への汎用性を広げるこ
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】本発明によるマイクロチ
ップ電気泳動装置は、一対の透明板状部材を備え、少な
くとも一方の板状部材の表面に液が流れる溝が形成さ
れ、他方の板状部材にはその溝上に金属薄膜を介してプ
リズム、及びその溝に対応する位置に貫通する穴が設け
られ、これら板状部材がその溝を内側にして貼り合わさ
れてその溝により分離流路を形成してなるマイクロチッ
プと、分離流路の両端間に流動電圧を印加する泳動電源
装置と、分離流路の所定の範囲にわたって第一の光を照
射する第一の照射手段と、分離流路内で分離された目的
成分による第一の光の吸収又は発光を検出するための、
分離流路にそって配列された複数個の受光素子を有する
第一の光検出手段と、第一の光検出手段による測定を繰
り返して行ない、その測定信号を受光素子ごとに積算し
た後にデータ処理を行なう第一のデータ処理部と、プリ
ズム上面から金属薄膜とプリズムの界面で全反射する条
件で第二の光を照射する第二の照射手段と、第二の光の
反射光を検出するための第二の検出手段と、第二の光検
出手段からの測定信号をデータ処理する第二のデータ処
理部と、を備える。
ップ電気泳動装置は、一対の透明板状部材を備え、少な
くとも一方の板状部材の表面に液が流れる溝が形成さ
れ、他方の板状部材にはその溝上に金属薄膜を介してプ
リズム、及びその溝に対応する位置に貫通する穴が設け
られ、これら板状部材がその溝を内側にして貼り合わさ
れてその溝により分離流路を形成してなるマイクロチッ
プと、分離流路の両端間に流動電圧を印加する泳動電源
装置と、分離流路の所定の範囲にわたって第一の光を照
射する第一の照射手段と、分離流路内で分離された目的
成分による第一の光の吸収又は発光を検出するための、
分離流路にそって配列された複数個の受光素子を有する
第一の光検出手段と、第一の光検出手段による測定を繰
り返して行ない、その測定信号を受光素子ごとに積算し
た後にデータ処理を行なう第一のデータ処理部と、プリ
ズム上面から金属薄膜とプリズムの界面で全反射する条
件で第二の光を照射する第二の照射手段と、第二の光の
反射光を検出するための第二の検出手段と、第二の光検
出手段からの測定信号をデータ処理する第二のデータ処
理部と、を備える。
【0010】目的成分の分離が完了した後、分離流路に
かけられていた泳動電圧を取り除くと、分離された成分
には液体クロマトグラフィーのような慣性力は働かず、
自然拡散するだけで流路内に留まる。その状態で流路全
体に当てられた光による吸収又は蛍光を第一の検出装置
で繰返し測定する。検出装置の一つ一つの受光素子の位
置が流路の位置と対応しているので、流路各位置の光強
度を測定し、それを繰返し積算していく。
かけられていた泳動電圧を取り除くと、分離された成分
には液体クロマトグラフィーのような慣性力は働かず、
自然拡散するだけで流路内に留まる。その状態で流路全
体に当てられた光による吸収又は蛍光を第一の検出装置
で繰返し測定する。検出装置の一つ一つの受光素子の位
置が流路の位置と対応しているので、流路各位置の光強
度を測定し、それを繰返し積算していく。
【0011】さらに泳動を続け、吸光度測定により検出
できなかった試料も含めて屈折率変化の測定により検出
する。プリズムと金属薄膜の界面において、励起光をプ
リズム内面から全反射角で照射すると、金属のプラズマ
振動と入射光が共鳴を起こす入射角度が存在し、入射光
エネルギーの一部がエバネッセント波として流路側にに
じみでる。この時、プリズムと金属薄膜の界面を反射す
る光の強度が低下し、低下の度合いは金属薄膜と流路の
界面近傍の誘電率(屈折率)に影響される。これによっ
て、屈折率変化をマイクロチップの流路深さであっても
測定することができる。
できなかった試料も含めて屈折率変化の測定により検出
する。プリズムと金属薄膜の界面において、励起光をプ
リズム内面から全反射角で照射すると、金属のプラズマ
振動と入射光が共鳴を起こす入射角度が存在し、入射光
エネルギーの一部がエバネッセント波として流路側にに
じみでる。この時、プリズムと金属薄膜の界面を反射す
る光の強度が低下し、低下の度合いは金属薄膜と流路の
界面近傍の誘電率(屈折率)に影響される。これによっ
て、屈折率変化をマイクロチップの流路深さであっても
測定することができる。
【0012】
【実施例】図2に一実施例の概略斜視図を示す。マイク
ロチップ2はベースプレート4とカバープレート6から
構成されている。ベースプレート4表面には互いに交差
する分離流路8、サンプル流路10が泳動用キャピラリ
ー溝として形成され、カバープレート6には分離流路
8、サンプル流路10の端に対応する位置にそれぞれリ
ザーバ12a,12b,12c,12dが貫通穴として
設けられている。また、カバープレート6には分離流路
8の下流側の一末端付近に対応する位置に、高屈折率を
もつプリズム14が備えられており、プリズム14はカ
バープレート6の役割をするようにベースプレート4に
接している。分離流路8上に位置するプリズム14の面
には、Au、Ag、Cuなどの金属薄膜16が40〜5
0nmの厚みで蒸着により形成されている。
ロチップ2はベースプレート4とカバープレート6から
構成されている。ベースプレート4表面には互いに交差
する分離流路8、サンプル流路10が泳動用キャピラリ
ー溝として形成され、カバープレート6には分離流路
8、サンプル流路10の端に対応する位置にそれぞれリ
ザーバ12a,12b,12c,12dが貫通穴として
設けられている。また、カバープレート6には分離流路
8の下流側の一末端付近に対応する位置に、高屈折率を
もつプリズム14が備えられており、プリズム14はカ
バープレート6の役割をするようにベースプレート4に
接している。分離流路8上に位置するプリズム14の面
には、Au、Ag、Cuなどの金属薄膜16が40〜5
0nmの厚みで蒸着により形成されている。
【0013】分離流路8の吸光度検出領域1では、吸光
度検出領域1を光照射するために、図示しない光源から
の平行光を集光するシリンドリカルレンズの集光レンズ
18とスリット20が備えられている。マイクロチップ
2の反対側には分離流路8を透過した光を検出する10
24又は2048個のフォトダイオード素子を分離流路
8方向に配置したPDA(フォトダイオードアレイ)2
2が備えられている。分離流路8の屈折率検出領域3で
はSPR(表面プラズモン共鳴)屈折率測定を行なう。
プリズム14の斜め上方から入射する光がプリズム14
と金属薄膜16の界面で全反射するように光を照射する
SPR励起光源24と、その反射光を検出するホトディ
テクタ26が備えられている。SPR励起光源24に
は、例えばHe−Neレーザや半導体レーザなどが用い
られる。
度検出領域1を光照射するために、図示しない光源から
の平行光を集光するシリンドリカルレンズの集光レンズ
18とスリット20が備えられている。マイクロチップ
2の反対側には分離流路8を透過した光を検出する10
24又は2048個のフォトダイオード素子を分離流路
8方向に配置したPDA(フォトダイオードアレイ)2
2が備えられている。分離流路8の屈折率検出領域3で
はSPR(表面プラズモン共鳴)屈折率測定を行なう。
プリズム14の斜め上方から入射する光がプリズム14
と金属薄膜16の界面で全反射するように光を照射する
SPR励起光源24と、その反射光を検出するホトディ
テクタ26が備えられている。SPR励起光源24に
は、例えばHe−Neレーザや半導体レーザなどが用い
られる。
【0014】SPR励起光源24によりプリズム14の
上面からプリズム14と金属薄膜16の界面で全反射す
るように光を入射し、入射角を変化させてホトディテク
タ26により反射率を測定すると、特定の入射角で反射
率が鋭く落ちる現象が起こる。これがプラズモン共鳴現
象であり、金属のプラズマ振動と入射光が共鳴を起こ
し、入射光エネルギーがエバネッセント波として分離流
路8ににじみでることにより生じる。プラズモン共鳴現
象が起こるときの光の入射角は試料の屈折率に影響され
るので、入射角を固定すると、分離流路8の泳動液の屈
折率が変化したとき反射光強度が変化する。これによ
り、屈折率検出領域3を通過する試料を検出することが
できる。SPR屈折率変化は、吸光度検出とは異なり、
分離流路8での光路長に依存しないで試料を測定するこ
とができる。
上面からプリズム14と金属薄膜16の界面で全反射す
るように光を入射し、入射角を変化させてホトディテク
タ26により反射率を測定すると、特定の入射角で反射
率が鋭く落ちる現象が起こる。これがプラズモン共鳴現
象であり、金属のプラズマ振動と入射光が共鳴を起こ
し、入射光エネルギーがエバネッセント波として分離流
路8ににじみでることにより生じる。プラズモン共鳴現
象が起こるときの光の入射角は試料の屈折率に影響され
るので、入射角を固定すると、分離流路8の泳動液の屈
折率が変化したとき反射光強度が変化する。これによ
り、屈折率検出領域3を通過する試料を検出することが
できる。SPR屈折率変化は、吸光度検出とは異なり、
分離流路8での光路長に依存しないで試料を測定するこ
とができる。
【0015】図3に同実施例における吸光度検出領域に
用いたUV−Visリニアイメージング検出器の一例の
構成略図を示す。光源としてD2ランプ28及びタング
ステンランプ30が備えられており、光源からの光の光
路にはフィルタ32、ミラー34が設けられている。光
路のミラー34による反射光の光路上には、光源から放
射された光を分光するグレーティング36が設けられて
おり、グレーティング36により分光された光を集光レ
ンズ18に導くミラー38が設けられている。マイクロ
チップ2の分離流路8を光照射するために、集光レンズ
18とスリット20(例えば0.5mm×25mmスリ
ット)が備えられており、マイクロチップ2の反対側に
は分離流路8を透過した光を検出するPDA20が備え
られている。光源28,30の点灯やグレーティング3
6の回転角、PDA20の動作などを制御する制御回路
40が設けられている。また、制御回路40にはPDA
20からの検出信号を処理するPC(パーソナルコンピ
ュータ)42が接続されている。
用いたUV−Visリニアイメージング検出器の一例の
構成略図を示す。光源としてD2ランプ28及びタング
ステンランプ30が備えられており、光源からの光の光
路にはフィルタ32、ミラー34が設けられている。光
路のミラー34による反射光の光路上には、光源から放
射された光を分光するグレーティング36が設けられて
おり、グレーティング36により分光された光を集光レ
ンズ18に導くミラー38が設けられている。マイクロ
チップ2の分離流路8を光照射するために、集光レンズ
18とスリット20(例えば0.5mm×25mmスリ
ット)が備えられており、マイクロチップ2の反対側に
は分離流路8を透過した光を検出するPDA20が備え
られている。光源28,30の点灯やグレーティング3
6の回転角、PDA20の動作などを制御する制御回路
40が設けられている。また、制御回路40にはPDA
20からの検出信号を処理するPC(パーソナルコンピ
ュータ)42が接続されている。
【0016】図4に同実施例の屈折率検出領域に用いた
SPR屈折率検出器の一例の構成略図を示す。(A)は
検出部と検出器全体の構成略図、(B)は検出部を詳細
に表した構成略図である。光源としてHe−Neレーザ
24(波長632.8nm)が用いられ、プリズム14
には屈折率が1.55のものが用いられている。分離流
路8上に位置するプリズム14の面にAu薄膜16が5
0nmの厚さで形成されている。He−Neレーザ24
は入射光が43.4°の角度でプリズム14に入射し、
その入射光がプリズム14とAu薄膜14aの界面で全
反射するように固定されている。He−Neレーザ24
及びホトディテクタ26の動作を制御する制御回路44
が設けられている。また、制御回路44にはホトディテ
クタ26からの検出信号を処理するPC42が接続され
ている。
SPR屈折率検出器の一例の構成略図を示す。(A)は
検出部と検出器全体の構成略図、(B)は検出部を詳細
に表した構成略図である。光源としてHe−Neレーザ
24(波長632.8nm)が用いられ、プリズム14
には屈折率が1.55のものが用いられている。分離流
路8上に位置するプリズム14の面にAu薄膜16が5
0nmの厚さで形成されている。He−Neレーザ24
は入射光が43.4°の角度でプリズム14に入射し、
その入射光がプリズム14とAu薄膜14aの界面で全
反射するように固定されている。He−Neレーザ24
及びホトディテクタ26の動作を制御する制御回路44
が設けられている。また、制御回路44にはホトディテ
クタ26からの検出信号を処理するPC42が接続され
ている。
【0017】図2、図3及び図4を用いて本発明による
マイクロチップ泳動装置の動作の説明をする。あらかじ
めに泳動液を1つのリザーバから送液し、充填後、サン
プルリザーバ12aに試料を導入する。リザーバ12a
とリザーバ12bとの間に電圧を所定の時間だけ印加し
て流路交差部に試料を注入する。このとき、リザーバ1
2cとリザーバ12dとの間の電圧をコントロールする
ことにより、試料が分離流路に拡散することを防ぐこと
が望ましい。例えば+電荷をもつ試料を泳動する場合、
リザーバ12aに試料を導入し、分離流路8とサンプル
流路10の交差部に試料を満たすためにリザーバ12a
に正の高電圧+HVを印加しリザーバ12bをグランド
電位にするが、このときリザーバ12c,12dにも+
HVを印加することにより分離流路8への試料の拡散を
防ぐことができる。
マイクロチップ泳動装置の動作の説明をする。あらかじ
めに泳動液を1つのリザーバから送液し、充填後、サン
プルリザーバ12aに試料を導入する。リザーバ12a
とリザーバ12bとの間に電圧を所定の時間だけ印加し
て流路交差部に試料を注入する。このとき、リザーバ1
2cとリザーバ12dとの間の電圧をコントロールする
ことにより、試料が分離流路に拡散することを防ぐこと
が望ましい。例えば+電荷をもつ試料を泳動する場合、
リザーバ12aに試料を導入し、分離流路8とサンプル
流路10の交差部に試料を満たすためにリザーバ12a
に正の高電圧+HVを印加しリザーバ12bをグランド
電位にするが、このときリザーバ12c,12dにも+
HVを印加することにより分離流路8への試料の拡散を
防ぐことができる。
【0018】次いで、リザーバ12cとリザーバ12d
との間に泳動電圧を印加して試料の分離を行なう。この
とき、リザーバ12aとリザーバ12bとの間の電圧を
コントロールすることにより、過剰の試料が分離流路に
リークするのを防ぐことが望ましい。+電荷をもつ試料
を泳動する場合、リザーバ12cに正の高電圧+HVを
印加しリザーバ12dをグランド電位にするが、このと
きリザーバ12a,12bに、交差部にかかる電圧より
低い正の電圧+HV’を印加することによりサンプル流
路10からの新たな試料の流れ込みを防ぐことができ
る。
との間に泳動電圧を印加して試料の分離を行なう。この
とき、リザーバ12aとリザーバ12bとの間の電圧を
コントロールすることにより、過剰の試料が分離流路に
リークするのを防ぐことが望ましい。+電荷をもつ試料
を泳動する場合、リザーバ12cに正の高電圧+HVを
印加しリザーバ12dをグランド電位にするが、このと
きリザーバ12a,12bに、交差部にかかる電圧より
低い正の電圧+HV’を印加することによりサンプル流
路10からの新たな試料の流れ込みを防ぐことができ
る。
【0019】分離された試料は、まず、吸光度検出領域
1で吸光度検出される。そこでは、D2ランプ28、タ
ングステンランプ30又はその両方から放射された光が
フィルタ32、ミラー34を介してグレーティング36
に入射する。グレーティング36で分光された光はミラ
ー38、集光レンズ38を介してマイクロチップ2の分
離流路8にそって備えられたスリット20に集光され
る。スリット20を通過した光は分離流路8を通ってP
DA22に入射する。制御回路40により、PDA22
のフォトダイオードの接合容量の飽和電荷量を超えない
範囲で繰り返しスキャンされ、得られたデータはPC4
2によって積算平均化処理された後、吸収した試料成分
のバンドがピークとしてイメージング出力される。スキ
ャン中は試料の泳動を一時的に停止させることにより、
スキャン回数の平方根に比例してS/N比が向上でき
る。その後、分離流路8の屈折率検出領域3に試料が到
達するまで泳動を続ける。屈折率検出領域3に試料がさ
しかかると、分離流路8の泳動液の屈折率が変化して反
射光強度が変化する。その屈折率変化はホトディテクタ
26により検出され、その検出信号はPC42に送ら
れ、データ処理される。これによって吸光度検出領域1
で検出できなかった試料も検出することができる。
1で吸光度検出される。そこでは、D2ランプ28、タ
ングステンランプ30又はその両方から放射された光が
フィルタ32、ミラー34を介してグレーティング36
に入射する。グレーティング36で分光された光はミラ
ー38、集光レンズ38を介してマイクロチップ2の分
離流路8にそって備えられたスリット20に集光され
る。スリット20を通過した光は分離流路8を通ってP
DA22に入射する。制御回路40により、PDA22
のフォトダイオードの接合容量の飽和電荷量を超えない
範囲で繰り返しスキャンされ、得られたデータはPC4
2によって積算平均化処理された後、吸収した試料成分
のバンドがピークとしてイメージング出力される。スキ
ャン中は試料の泳動を一時的に停止させることにより、
スキャン回数の平方根に比例してS/N比が向上でき
る。その後、分離流路8の屈折率検出領域3に試料が到
達するまで泳動を続ける。屈折率検出領域3に試料がさ
しかかると、分離流路8の泳動液の屈折率が変化して反
射光強度が変化する。その屈折率変化はホトディテクタ
26により検出され、その検出信号はPC42に送ら
れ、データ処理される。これによって吸光度検出領域1
で検出できなかった試料も検出することができる。
【0020】屈折率検出領域の他の例を示す。図5
(A)に示すように、カバープレート6を分断して屈折
率検出領域3のカバープレート6を取り除き、プリズム
14aを屈折率検出領域3の分離流路8上に設置する。
SPRを誘起するためのプリズムをマイクロチップの流
路全体に配し、流路内を泳動する試料による屈折率変化
を流路全体で測定する屈折計としてもよい。この場合、
図5(B)に示すように、吸光度測定用の流路8aとS
PR屈折率変化測定用の流路8bが別々にあることが望
ましい。
(A)に示すように、カバープレート6を分断して屈折
率検出領域3のカバープレート6を取り除き、プリズム
14aを屈折率検出領域3の分離流路8上に設置する。
SPRを誘起するためのプリズムをマイクロチップの流
路全体に配し、流路内を泳動する試料による屈折率変化
を流路全体で測定する屈折計としてもよい。この場合、
図5(B)に示すように、吸光度測定用の流路8aとS
PR屈折率変化測定用の流路8bが別々にあることが望
ましい。
【0021】図5(B)について詳しく説明すると、ベ
ースプレート4表面には互いに交差する分離流路8a、
サンプル流路10aと分離流路8b、サンプル流路10
bの2組の泳動用キャピラリー溝が形成されている。分
離流路8a、サンプル流路10a上はカバープレート6
aにより覆われ、分離流路8b、サンプル流路10b上
はプリズム14bに覆われており、分離流路8bに位置
するプリズム14bの面には金属薄膜が形成されてい
る。分離流路8a、サンプル流路10aが位置するベー
スプレート4の反対側には、分離流路8aからの透過光
を測定する吸光度測定用PDA22aが設けられてい
る。
ースプレート4表面には互いに交差する分離流路8a、
サンプル流路10aと分離流路8b、サンプル流路10
bの2組の泳動用キャピラリー溝が形成されている。分
離流路8a、サンプル流路10a上はカバープレート6
aにより覆われ、分離流路8b、サンプル流路10b上
はプリズム14bに覆われており、分離流路8bに位置
するプリズム14bの面には金属薄膜が形成されてい
る。分離流路8a、サンプル流路10aが位置するベー
スプレート4の反対側には、分離流路8aからの透過光
を測定する吸光度測定用PDA22aが設けられてい
る。
【0022】分離流路8bのSPR屈折率変化を検出す
るために、分離流路8bからの全反射光を検出するSP
R屈折率変化測定用PDA22bが設けられている。S
PR屈折率測定の光源にはHe−Neレーザが用いら
れ、光源からのレーザ光はビームエキスパンダにより広
げられ、その広げられたレーザ光はシリンドリカルレン
ズ,スリットを介して平行光にされて分離流路8aに集
光される。図2や図5(A)の実施例では屈折率検出領
域に目的成分が泳動されるまで分析終了とならないが、
図5(B)の実施例では目的成分が分離を完了した時点
で屈折率変化測定を実行でき、測定時間が短縮される。
全ての実施例において、プリズムはベースプレートに形
成された分離流路上を覆ってカバープレートの役割も果
たしているが、金属薄膜を形成したカバープレートによ
って分離流路を覆い、そのカバープレート上の金属薄膜
に対応した位置にプリズムを設置してもよい。
るために、分離流路8bからの全反射光を検出するSP
R屈折率変化測定用PDA22bが設けられている。S
PR屈折率測定の光源にはHe−Neレーザが用いら
れ、光源からのレーザ光はビームエキスパンダにより広
げられ、その広げられたレーザ光はシリンドリカルレン
ズ,スリットを介して平行光にされて分離流路8aに集
光される。図2や図5(A)の実施例では屈折率検出領
域に目的成分が泳動されるまで分析終了とならないが、
図5(B)の実施例では目的成分が分離を完了した時点
で屈折率変化測定を実行でき、測定時間が短縮される。
全ての実施例において、プリズムはベースプレートに形
成された分離流路上を覆ってカバープレートの役割も果
たしているが、金属薄膜を形成したカバープレートによ
って分離流路を覆い、そのカバープレート上の金属薄膜
に対応した位置にプリズムを設置してもよい。
【0023】
【発明の効果】吸光度検出を分離流路のほぼ全域にわた
って行ない、さらに信号を積算平均化処理することによ
り、分離した成分を高感度に検出することができ、ま
た、試料の分離過程を知ることができる。しかも、目的
成分に着目すれば、全成分が分離するまで試料を泳動す
る必要がなくなり、分析時間の短縮につながる。屈折率
変化を検出する際、表面プラズモン共鳴を利用するた
め、光路長が数μmであっても感度が低下することなく
試料を検出することができる。また、センシング部分が
流路の一部で行なうオンチップ検出であるため、カラム
外効果を最小に抑えた条件で試料の分析をすることがで
きる。
って行ない、さらに信号を積算平均化処理することによ
り、分離した成分を高感度に検出することができ、ま
た、試料の分離過程を知ることができる。しかも、目的
成分に着目すれば、全成分が分離するまで試料を泳動す
る必要がなくなり、分析時間の短縮につながる。屈折率
変化を検出する際、表面プラズモン共鳴を利用するた
め、光路長が数μmであっても感度が低下することなく
試料を検出することができる。また、センシング部分が
流路の一部で行なうオンチップ検出であるため、カラム
外効果を最小に抑えた条件で試料の分析をすることがで
きる。
【0024】吸光度検出と屈折率変化検出を同一チップ
上で行なうため、一回の分析で吸光度検出による選択的
な情報と屈折率変化検出による非特異的な情報を得るこ
とができる。これにより、例えば糖類(還元糖とそれ以
外の糖類)を誘導体化しないで同時に検出することがで
きる。このように、本発明はマイクロチップ電気泳動で
検出感度を高め、かつ測定対象への汎用性を広げること
ができる。
上で行なうため、一回の分析で吸光度検出による選択的
な情報と屈折率変化検出による非特異的な情報を得るこ
とができる。これにより、例えば糖類(還元糖とそれ以
外の糖類)を誘導体化しないで同時に検出することがで
きる。このように、本発明はマイクロチップ電気泳動で
検出感度を高め、かつ測定対象への汎用性を広げること
ができる。
【図1】マイクロチップを示す図であり、(A)と
(B)はマイクロチップを構成する透明板状部材を示す
平面図、(C)はマイクロチップの正面図である。
(B)はマイクロチップを構成する透明板状部材を示す
平面図、(C)はマイクロチップの正面図である。
【図2】一実施例を示す概略斜視図である。
【図3】同実施例の吸光度検出領域に用いたUV−Vi
sリニアイメージング検出器の一例の構成略図である。
sリニアイメージング検出器の一例の構成略図である。
【図4】同実施例の屈折率検出領域に用いたSPR屈折
率検出器の一例の構成略図であり、(A)は検出部と検
出器全体の構成略図、(B)は検出部を詳細に表した構
成略図である。
率検出器の一例の構成略図であり、(A)は検出部と検
出器全体の構成略図、(B)は検出部を詳細に表した構
成略図である。
【図5】他の実施例を示す概略斜視図である。
1 吸光度検出領域 2 マイクロチップ 3 屈折率検出領域 4 ベースプレート 6 カバープレート 8 分離流路 10 サンプル流路 12a,12b,12c,12d リザーバ 14 プリズム 16 金属薄膜
Claims (1)
- 【請求項1】 一対の透明板状部材を備え、少なくとも
一方の板状部材の表面に液が流れる溝が形成され、他方
の板状部材にはその溝上に金属薄膜を介してプリズム、
及びその溝に対応する位置に貫通する穴が設けられ、こ
れら板状部材が前記溝を内側にして貼り合わされてその
溝により分離流路を形成してなるマイクロチップと、 分離流路の両端間に流動電圧を印加する泳動電源装置
と、 分離流路の所定の範囲にわたって第一の光を照射する第
一の照射手段と、 分離流路内で分離された目的成分による前記第一の光の
吸収又は発光を検出するための、分離流路にそって配列
された複数個の受光素子を有する第一の光検出手段と、 前記第一の光検出手段による測定を繰り返して行ない、
その測定信号を受光素子ごとに積算した後にデータ処理
を行なう第一のデータ処理部と、 前記プリズム上面から前記金属薄膜と前記プリズムの界
面で全反射する条件で第二の光を照射する第二の照射手
段と、 前記第二の光の反射光を検出するための第二の検出手段
と、 前記第二の光検出手段からの測定信号をデータ処理する
第二のデータ処理部と、を備えたことを特徴とするマイ
クロチップ電気泳動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9247746A JPH1164279A (ja) | 1997-08-27 | 1997-08-27 | マイクロチップ電気泳動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9247746A JPH1164279A (ja) | 1997-08-27 | 1997-08-27 | マイクロチップ電気泳動装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1164279A true JPH1164279A (ja) | 1999-03-05 |
Family
ID=17168059
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9247746A Pending JPH1164279A (ja) | 1997-08-27 | 1997-08-27 | マイクロチップ電気泳動装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1164279A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001242137A (ja) * | 2000-02-29 | 2001-09-07 | Hitachi Chem Co Ltd | マイクロチップ電気泳動装置 |
US6480282B1 (en) * | 1999-05-06 | 2002-11-12 | University Of Washington | Capillary surface plasmon resonance sensors and multisensors |
JP2004239664A (ja) * | 2003-02-04 | 2004-08-26 | Fuji Photo Film Co Ltd | 電気泳動装置 |
JP2007514948A (ja) * | 2003-12-17 | 2007-06-07 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | 液体試料を分析するための方法及びシステム |
WO2008117651A1 (ja) * | 2007-03-26 | 2008-10-02 | Konica Minolta Opto, Inc. | マイクロチップ |
CN107737615A (zh) * | 2017-09-20 | 2018-02-27 | 南京肯辛顿诊断科技有限公司 | 一种用于生化检测的微流控设备 |
-
1997
- 1997-08-27 JP JP9247746A patent/JPH1164279A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6480282B1 (en) * | 1999-05-06 | 2002-11-12 | University Of Washington | Capillary surface plasmon resonance sensors and multisensors |
JP2001242137A (ja) * | 2000-02-29 | 2001-09-07 | Hitachi Chem Co Ltd | マイクロチップ電気泳動装置 |
JP2004239664A (ja) * | 2003-02-04 | 2004-08-26 | Fuji Photo Film Co Ltd | 電気泳動装置 |
JP2007514948A (ja) * | 2003-12-17 | 2007-06-07 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | 液体試料を分析するための方法及びシステム |
WO2008117651A1 (ja) * | 2007-03-26 | 2008-10-02 | Konica Minolta Opto, Inc. | マイクロチップ |
CN107737615A (zh) * | 2017-09-20 | 2018-02-27 | 南京肯辛顿诊断科技有限公司 | 一种用于生化检测的微流控设备 |
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