专利名称：电泳芯片和具有该电泳芯片的电泳装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对血液成份、蛋白质、核酸等进行分析的电泳芯片和具有该电泳芯片的电泳装置。
背景技术：
一直以来，作为对蛋白质和核酸等进行高精度分析的装置，使用具有电泳芯片的电泳装置。
该电泳装置具有的电泳芯片一般包括形成在同一基板上的电泳槽和试样导入槽(参照专利文献1)。
当使用这样的电泳芯片进行试样分析时，例如，将电泳液填充在电泳槽内，将试样导入至试样导入槽。然后，对试样导入槽的两端施加电压，利用电泳使试样移动至与电泳槽的交叉部分后，对电泳槽的两端施加电压，使试样在电泳槽中移动。
这时，因为在电泳槽中移动的试样中所包含的各成分根据大小、离子组成等而在电泳速度上存在差别，所以，能够在电泳槽内分别将各成分分离出来。由此，只需导入微量试样就能够检测出被分离出来的所希望的成份，并对其进行分析。
专利文献1日本专利特开平8-178897号公报(1996年7月12日公开)但是，上述现有的电泳芯片存在下述问题。
即，在上述公报中公开的电泳芯片中，在电泳槽和试样导入槽交叉的部分仅仅是单纯地交叉，并没有设置有任何阻隔往来于各槽间的液体移动的装置。为此，在使试样在试样导入槽内移动至交叉部分后，使其在电泳槽内电泳时，存在试样从交叉部分向四方扩散的现象。这样的试样的扩散，成为使试样分析时的对比度降低，使分解能降低的主要原因。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够抑制在试样导入槽和电泳槽的交叉部分的试样的扩散，能够防止对比度降低、分解度降低的电泳芯片以及具有该电泳芯片的电泳装置。
本发明第一方面所涉及的电泳芯片是使作为分析对象的试样进行电泳的电泳芯片，其包括第一试样导入槽、第二试样导入槽、第一电泳槽、第二电泳槽和通孔。在第一试样导入槽中导入试样。在第二试样导入槽中导入试样，且第二试样导入槽形成在与第一试样导入槽不同的平面上。第一电泳槽与第一试样导入槽和第二试样导入槽中的至少一方交叉相向配置。第二电泳槽与第一试样导入槽和第二试样导入槽中的至少一方交叉相向配置，但是，形成在与第一电泳槽不同的平面上。在通孔连接第一试样导入槽和第二试样导入槽的同时，也连接第一电泳槽和第二电泳槽。
这样，就电泳槽和试样导入槽而言，分别被分割为两个，并且将同一方面的试样导入槽和电泳槽形成在不同的平面上。于是，形成在不同平面上的第一试样导入槽和第二试样导入槽、第一电泳槽和第二电泳槽通过一个通孔进行连接。即，以一个通孔为中心，将第一试样导入槽、第二试样导入槽和第一电泳槽、第二电泳槽相互连通。
例如，在没有连通第一试样导入槽和第二试样导入槽之间的两个端部(将第一·第二试样导入槽作为一个槽考虑时的两端)施加电压，若从一个端部导入作为分析对象的试样，则试样经由通孔被导入至另一端部。随后，若在没有连通第一电泳槽和第二电泳槽之间的两个端部(将第一·第二电泳槽作为一个槽考虑时的两端)施加电压，则在连接第一试样导入槽和第二试样导入槽的同时也连接第一电泳槽和第二电泳槽的通孔内的被导入的试样，被电泳分离。
这样，将试样导入分别连接第一·第二试样导入槽、第一·第二电泳槽的共用的通孔内，利用电泳进行分离·分析，由此，对比将试样导入槽和电泳槽简单地交叉在同一平面上的现有技术的电泳芯片，能够降低导入通孔内的试样的向电泳液的扩散量。这是因为通过延长通孔，对于试样整体来说与电泳液接触的试样比例降低。由此，能够防止发生在分析电泳分离的试样时的对比度的降低和分解能的减少的问题。
另外，因为对于导入通孔的试样能够进行电泳分离处理，所以对比将试样导入槽和电泳槽简单的交叉在同一平面上的现有技术的电泳芯片，能够确保每次实验时有较为稳定量的试样，进行分离·分析。
本发明第二方面涉及的电泳芯片是在本发明第一方面所涉及的电泳芯片中，通孔形成为其截面在试样的电泳分离方向侧的长度比试样导入方向上的长度短。
这里，对连接第一·第二试样导入槽和第一·第二电泳槽的共用的通孔的截面形状有所规定。
具体地说，将通孔的截面分为试样导入方向和电泳分离方向，电泳分离方向的截面形状的长度形成为比试样导入方向的长度短。
由此，在电泳时，能够抑制导入通孔内的试样的向分离方向之外扩散。结果，能够进行更高精度的成分分析。
本发明第三方面涉及的电泳芯片是在本发明第一或第二方面所涉及的电泳芯片中，第一试样导入槽和第一电泳槽形成在同一基板上。
这里，规定了第一试样导入槽和第一电泳槽的相互位置关系。
这样，通过将第一试样导入槽和第一电泳槽形成在同一基板上，能够使基板枚数到达最少限度，在实现结构简单化的同时还实现了成本的降低。
本发明第四方面涉及的电泳芯片是在本发明第一至第三方面中任一方面所涉及的电泳芯片中，第二试样导入槽和上述第二电泳槽被形成在同一基板上。
这里，限定了第二试样导入槽和第二电泳槽的相互位置关系。
这样，通过将第二试样导入槽和第二电泳槽形成在同一基板上，能够使基板的枚数到达最少限度，在实现结构简单化的同时还实现了成本的降低。尤其是，将第一试样导入槽和第一电泳槽形成在同一基板上，同时也将第二试样导入槽和第二电泳槽形成在另一基板上，然后，将其与形成通孔的基板组合，利用三枚基板能够构成本发明的电泳芯片。
本发明第五方面涉及的电泳芯片是在本发明第三或第四方面所涉及的电泳芯片中，在基板上形成进行试样的前处理的前处理部。
这里，在形成试样导入槽的基板上形成有进行试样的前处理的前处理部。
为此，能够不考虑电泳槽的形成部分而形成前处理部，所以，对比在将试样导入槽和电泳槽形成在同一基板上的电泳芯片上还要形成前处理部的情况，能够实现电泳芯片的小型化，并得到集成化的电泳芯片。
本发明第六方面涉及的电泳芯片是在导入电泳液的槽的两端施加电压，使作为分析对象的试样进行电泳的芯片，其包括试样导入槽和电泳槽。试样导入槽将作为分析对象的试样导入。电泳槽与试样导入槽交叉相向配置，若在其两端施加电压则进行电泳的试样被分离。试样导入槽和电泳槽被配置在不同的平面上。
这里，试样导入槽和电泳槽被三维地配置在不同的平面上。
现有技术的电泳芯片，一般是将试样导入槽和电泳槽形成在同一平面上而简单地交叉在一起的结构。为此，导入试样导入槽的试样和填充进电泳槽的电泳液混合，试样易于扩散。再者，在进行使用电泳芯片的分析之前进行前处理的情况下，若在同一基板上形成前处理部得到集成化的芯片，则芯片大型化。
所以，在本发明的电泳芯片中，不是将试样导入槽和电泳槽配置在同一平面上，而是配置在互不相同的平面上。
由此，对比将试样导入槽和电泳槽简单地交叉在同一平面上的结构，能够抑制在试样导入槽和电泳槽的交叉部分的试样的扩散。另外，因为能够将试样导入槽和电泳槽形成在不同的基板上，所以即使在将前处理部形成在同一基板上使之集成化的情况下，在形成试样导入槽的基板上，除去试样导入槽的形成部分，能够在所有部分形成前处理部。结果，能够不考虑电泳槽的形成部分而形成前处理部，对比在同一平面上形成两槽的结构的电泳芯片，可以实现电泳芯片的小型化。
本发明第七方面涉及的电泳芯片是在本发明第六方面所涉及的电泳芯片中，还具有连通试样导入槽和电泳槽的通孔，其被配置在电泳槽和试样导入槽在平面视图上交叉的部分。
这里，被三维地配置在不同平面上的试样导入槽与电泳槽之间的连通，经由连通两槽间的通孔进行。
即，在采用本发明的电泳芯片进行分析的情况下，在试样导入槽的两端施加电压，将从试样导入槽的一端导入的试样移动至与电泳槽连通的通孔的连接部分。然后，在试样分布在通孔与电泳槽连接的部分的状态下，在电泳槽的两端施加电压。于是，试样中含有的各成分，按大小、离子组成以不同的速度在电泳槽内移动，能够在电泳槽内分离各成分。然后，通过检测分离出的各成分，进行分析，只需导入少量的试样，就可以容易地进行高精度的分析。
这里，在本发明的电泳芯片中，使试样导入槽和电泳槽经由通孔进行连通。由此，能够有效地抑制在试样导入槽和电泳槽的交叉部分的试样的扩散。
此外，在电泳槽的两端施加电压的前阶段，若考虑在试样导入槽内移动的试样经过通孔向电泳槽一侧移动的必要性，就更加优选通孔的长度是能够防止试样的扩散的最小限度的长度。或者说，尤其优选将试样导入槽配置在比电泳槽进一步向上的上部。根据该结构，在试样导入槽内移动至与通孔连接的部分的试样，能够利用重力或者毛管力使其向电泳槽一侧移动。
本发明第八方面所涉及的电泳芯片是在本发明第六或第七方面所涉及的电泳芯片中，通孔具有防止导入电泳槽的电泳液和导入试样导入槽的试样混合的阀机构。
这里，在试样导入槽和电泳槽的交叉部分，例如，通过设置在连通试样导入槽和电泳槽的通孔内的阀机构防止在试样和电泳液混合时试样的扩散。
这里，在将三维地配置在不同平面上的试样导入槽和电泳槽简单地交叉的情况下，在电泳槽的两端施加电压的前阶段，在试样导入槽内由电注入移动至交叉部分的试样，有可能向试样导入槽和电泳槽的四方扩散。
所以，在本发明的电泳芯片中，在配置于两槽交叉部分的通孔等内设置有阀机构，在向电泳槽的两端施加电压之前使阀机构转变至开状态。由此，能够防止试样的扩散，也能够防止电泳图样的对比度不良的发生和分解能的降低。
本发明第九方面涉及的电泳芯片是向导入电泳液的槽的两端施加电压，使作为分析对象的试样进行电泳的电泳芯片，其包括试样导入槽、电泳槽和阀机构。试样导入槽内被导入作为分析对象的试样。电泳槽与试样导入槽交叉相向配置，在其两端施加电压分离进行电泳的试样。阀机构被配置在电泳槽与试样导入槽的交叉部分，防止电泳液与试样的混合。
这里，具有防止在试样导入槽和电泳槽的交叉部分，电泳液和试样的混合的阀机构。
现有技术的电泳芯片是简单地交叉形成在同一平面上的试样导入槽和电泳槽的结构。为此，导入试样导入槽的试样很容易在试样导入槽和电泳槽的交叉部分向四方扩散。这样的扩散在使用水溶液作为电泳液时尤其容易发生，成为电泳图样对比度的降低、分解能的降低等问题发生的主要原因。
所以，本发明的电泳芯片具有为了间隔开试样导入槽和电泳槽之间而设置的阀机构，防止试样在电泳开始前进行扩散。由此，通过在电泳槽的两端施加电压之前使阀机构转变至开状态，能够防止上述试样的扩散。故而，能够防止以试样的扩散为起因的电泳图样的对比度不良的发生和分解能的降低。
本发明第十方面涉及的电泳芯片是在本发明第九方面所涉及的电泳芯片中，阀机构能够运用机械、电子以及光学方法中的任一种而被转变至开状态。
这里，在向电泳槽的两端施加电压的时刻的同时，能够运用机械、电子或光学方法使阀机构转变至开状态。由此，能够防止由试样和电泳液的混合而引起的电泳图样的对比度不良和分解能降低的发生。
本发明第十一方面涉及的电泳芯片是在本发明第十方面所涉及的电泳芯片中，阀机构能够反复开闭。
这里，因为阀机构可以利用机械、电子或光学方法反复开闭，所以能够反复使用电泳芯片。由此，即使是适用于高价的电泳芯片的情况下，也能够通过反复使用降低成本。
本发明第十二方面涉及的电泳芯片是在本发明第十方面所涉及的电泳芯片中，阀机构具有光开口膜。
这里，在向电泳槽的两端施加电压时刻的同时，通过照射激光等破坏光开口膜，使阀机构能够易于转变至开状态。由此，能够防止发生以试样的扩散为起因的电泳图样的对比度不良和分解能的降低。
此外，采用光开口膜作为阀机构的情况下，因为若照射一次激光等转变至开状态后，难于再转变为闭状态，所以主要优选适用于一次性电泳芯片。
本发明第十三方面涉及的电泳芯片是在本发明第一至第十二方面中的任一方面所涉及的电泳芯片中，电泳液是水溶液。
通常，在使用水溶液作为电泳液时，在试样导入槽和电泳槽的交叉部分试样和电泳液混合，尤其出现易于扩散的问题。
但是，本发明的电泳芯片中，因为其结构是在试样导入槽和电泳槽的交叉部分试样难于扩散至电泳液中，能够防止试样与电泳液的混合。由此，即使在使用水溶液作为电泳液的情况下，也能够得到对比度高，高分解能的电泳芯片。
本发明第十四方面涉及的电泳芯片是在本发明第六至第十三方面中任一方面所涉及的电泳芯片中，具有形成电泳槽的第一基板和形成试样导入槽的第二基板。
这里，电泳槽和试样导入槽形成在不同的基板上。为此，通过组合这些基板，能够容易的构成将试样导入槽和电泳槽配置在不同平面上的三维结构的电泳芯片。
本发明第十五方面涉及的电泳芯片是在本发明第十四方面所涉及的电泳芯片中，平行配置第一基板和第二基板。
这里，因为平行配置形成电泳槽的第一基板和形成试样导入槽的第二基板，能够形成将试样导入槽和电泳槽配置在不同平面上的薄型三维结构的电泳芯片。
本发明第十六方面涉及的电泳芯片是在本发明第十四或第十五方面所涉及的电泳芯片中，在第二基板上形成进行试样前处理的前处理部。
这里，在形成试样导入槽的第二基板内形成进行试样前处理的前处理部。为此，因为能够不考虑电泳槽的形成部分而形成前处理部，对比已在同一基板上形成试样导入槽和电泳槽的电泳芯片上再形成前处理部的情况，能够小型化电泳芯片，得到集成化的电泳芯片。
本发明第十七方面涉及的电泳芯片是在本发明第五或第十六方面所涉及的电泳芯片中，前处理部进行破坏血液的红血球并取出血红蛋白的处理。
这里，作为前处理，能够进行破坏血液中含有的红血球的处理来作为进行血红蛋白Alc的测定的前阶段。由此，只需将血液导入同一芯片中利用电泳分离各成分，就能够取出血红蛋白Alc，测定血红蛋白的量。
本发明第十八方面涉及的电泳装置包括本发明第一至第十七方面中任一方面所涉及的电泳芯片、检测部和分析部。检测部检测在电泳槽中被分离的试样中含有的成分。分析部分析在检测部中所检测出的成分。
这里，因为具有实现了小型集成化的电泳芯片，电泳装置也实现了小型化。另外，在设置了具有阀机构的电泳芯片的情况下，例如，即使是使用水溶液作为电泳液的情况下，也能够防止试样和电泳液混合，得到没有对比度不良和具有高分解能的电泳装置。
图1是表示具有本发明一实施方式的电泳芯片的电泳装置的简要结构的立体图。
图2是表示图1的电泳芯片的结构的立体图。
图3是表示将图2的电泳芯片分解为各基板的立体图。
图4是表示图2的电泳芯片具有的阀机构的立体图。
图5是表示本发明其他实施方式中的电泳芯片的结构的立体图。
图6是表示构成图5的电泳芯片的各个基板的立体图。
图7是表示构成图5的电泳芯片的各个基板的立体图。
图8是表示构成图5的电泳芯片的各个基板的立体图。
图9是图5的电泳芯片的试样导入槽和电泳槽的交叉部分的扩大图。
图10是表示本发明另一实施方式中的电泳芯片的结构的立体图。
图11是分解构成图10的电泳芯片的各基板的立体图。
图12是表示形成在图10的电泳芯片上的通孔的扩大图。
图13是表示使用图10的电泳芯片的处理的流程的说明图。
符号说明10电泳芯片；10a基板(第二基板)；10b基板；10c基板(第一基板)；11试样导入槽；11a、11b开口；12电泳槽；12a、12b开口；13通孔；14阀机构；14a光开口膜；14b照射部；20前处理部；21混合扩散稀释部；22a前处理液储存部；22b电泳液储存部；23导入孔；24前处理前试样导入槽；25前处理液导入槽；26a～26d空气孔；27检测部；30检测部；31受光部；32激光照射部；40分析部；50电泳装置；60电泳芯片；60a基板(第二基板)；60b基板；60c基板(第一基板)；61试样导入槽；62电泳装置；62a、62b开口；63通孔；70电泳芯片；70a基板；70b基板；70c基板；71a第一试样导入槽；71b第二试样导入槽；72a第一电泳槽；72b第二电泳槽；73通孔；74a、74b开口；75a、75b开口。
具体实施例方式
下面，参照图1～图4，对本发明第一实施方式中的电泳芯片10和具有该电泳芯片的电泳装置50进行说明。
电泳装置整体结构本实施方式的电泳装置50是搭载有本发明的电泳芯片10，能够对血液、蛋白质、核酸等试样进行高精度分析的分析装置。
如图1所示，电泳装置50包括电泳芯片10、检测部30和分析部40。
如图2所示，电泳芯片10包括试样导入槽11、电泳槽12和通孔13，通过向试样导入槽11的两端施加电压，利用电泳使试样在试样导入槽11内移动，分离试样中所包含的各成分。
其中，将在后段详细说明电泳芯片10的结构。
检测部30具有受光部31和激光照射部32。就受光部31而言，其相对于激光照射部32，夹持着电泳芯片10而被配置在相对侧，检测对电泳槽12的试样所照射激光的透射光。激光照射部32对在电泳槽12内分离出的各成分照射激光。
分析部40在内部具有未图示的A/D转换器和CPU等。A/D转换器将在受光部31中检测出来的且被放大的透射光的光信号转换为数字信号。CPU接受在A/D转换器中从光信号转换来的数字信号，并将在电泳槽12内的分布等作为成为分析对象成分的分析结果而显示在监测器等上。
电泳芯片的结构如上所述，本实施方式的电泳芯片10具有三维地配置在不同平面上的试样导入槽11、电泳槽12和通孔13(参照图2)。
如图3所示，试样导入槽11、电泳槽12和通孔13分别形成在不同的基板10a～10c上，通过组合这些基板10a～10c，将试样导入槽11和电泳槽12三维地配置于不同的平面上。
在基板(第二基板)10a上形成有试样导入槽11、开口11a、11b、以及开口12a、12b。其中，与试样导入槽11一样，开口11a、11b、12a、12b也是通过蚀刻处理基板10a等的方法而形成的。
在基板10b上形成有通孔13和开口12a、12b。
与基板10a的试样导入槽11一样，利用蚀刻等在基板(第一基板)10c上形成电泳槽12。
利用蚀刻等在基板10a的与基板10b接触的面一侧形成试样导入槽11。这样，通过配合基板10a和基板10b，试样导入槽11部分和基板10b形成毛细管。另外，试样导入槽11和形成在基板10a上的开口11a、11b相连接。利用压力或通电将作为分析对象的试样导入至开口11a、11b。因此，在利用通电的情况下，连接有用于向试样导入槽11的两端施加电压的电极(未图示)。
与试样导入槽11一样，利用蚀刻等在基板10c的与基板10b接触的面一侧形成电泳槽12，该电泳槽与开口12a、12b连接。这样，通过配合基板10c和基板10b，电泳槽12部分和基板10b形成毛细管。开口12a、12b分别形成在每个基板10a、10b上，与用于向其两端施加电压的电极(未图示)连接。
通孔13是垂直贯通基板10b的孔，用于连通试样导入槽11和电泳槽12。另外，通孔13具有阀机构14(参照图4)，用于防止试样导入槽11中的试样与电泳槽12中的电泳液的混合以及试样的扩散。
如图4所示，阀机构14具有设置在隔开试样导入槽11和电泳槽12的位置上的光开口膜14a和对该光开口膜14a照射激光的照射部14b。在该阀机构14中，光开口膜14a含有色素，在其向开状态过渡时，照射部14b向光开口膜14a照射激光。于是，通过光开口膜14a中含有的色素吸收激光的热而破坏光开口膜14a，能够使阀机构14转变直至试样导入槽11和电泳槽12处于连通的状态。另外，也可以在照射部14b内使用检测部30的激光照射部32。
<本电泳装置的分析>
在本实施方式的电泳装置50中，按以下步骤进行血液成份、蛋白质等的分析。
即，首先，将在试样导入槽11和电泳槽12中填充有电泳液的电泳芯片10放置在电泳装置50的载置台上，利用压力或者通电将作为分析对象的试样从试样导入槽11的开口11a和11b导入芯片。
然后，在试样导入槽11的两端的开口11a、11b上连接电极，在两端施加电压使试样移动至试样导入槽11和电泳槽12的交叉部分。这时，从照射部14b向通孔13具有的阀机构14的光开口膜14a照射激光来破坏光开口膜14a，使试样导入槽11和电泳槽12连通。由此，能够使试样从通孔13向电泳槽12移动。之后，在电泳槽12的两端开口12a、12b上连接电极，对电泳槽12的两端施加电压。由此，能够在电泳槽12内分离移动至试样导入槽11和电泳槽12的交叉部分的试样所包含的成分。
向电泳槽12的两端施加规定时间的电压而分离试样中所包含的成分后，从检测部30的激光照射部32对分离后的成分照射激光。照射激光透射该成分后在受光部31中被检测出来。然后，在受光部31中检测出的光信号被传送至分析部40。
分析部40将从受光部31接受的光信号转变为数字信号，内置的CPU将基于数字信号的成分分布等的分析结果显示在监测器等上。
在本实施方式的电泳装置50中，通过以上的步骤，能够将导入试样导入槽11的试样分离为各成分，并对各成分进行分析。
特征部分(1)
在本实施方式的电泳芯片10上，将试样导入槽11和电泳槽12三维地配置在不同平面(基板10a、10b)上。
在使用如本实施方式的电泳芯片10的分析中，首先，通过向试样导入槽11两端施加电压等的方法将试样导入试样导入槽11，再使该试样移动至与电泳槽12的交叉部分。这时，在试样导入槽11和电泳槽12的交叉部分，在向电泳槽12的两端施加电压之前的阶段，试样与填充进电泳槽12的电泳液混合，试样有可能从上述交叉部分向四方扩散。这样的电泳开始前的试样的扩散，成为降低分析后的试样的泳动图样的对比度和降低分解能的原因。
因此，在本实施方式的电泳芯片10上，为了抑制电泳开始前在试样导入槽11和电泳槽12间的试样的扩散，将试样导入槽11和电泳槽12配置在不同的平面上。
由此，对比简单的将试样导入槽11和电泳槽12交叉在同一平面上的现有结构，在电泳槽12的两端施加电压，能够抑制在开始电泳的前阶段试样扩散的现象。由此，抑制因试样的扩散而发生的泳动图样的对比度不良和分解能降低等的问题，能够得到高性能的电泳芯片10。
再者，通过将试样导入槽11和电泳槽12三维地配置在不同的平面上，能够在各基板10a、10c上形成试样导入槽11和电泳槽12。由此，例如，在构成集成化处理前处理部的电泳芯片10时，通过在与只形成试样导入槽11的基板10a相同的基板上形成前处理部，能够抑制芯片的大型化。
(2)本实施方式的电泳芯片10具有连通试样导入槽11和电泳槽12的通孔13。
由此，对比直接交叉试样导入槽11和电泳槽12的结构，经由通孔13连通的方式，能够更有效地抑制试样的扩散。由此，可以抑制因试样的扩散而发生的泳动图样的对比度不良和分解能降低等的问题。
(3)本实施方式的电泳芯片10，在设置于试样导入槽11和电泳槽12的交叉部分的通孔13上，具有防止试样导入槽11的试样和电泳槽12电泳液混合的阀机构14。
由此，能够在向试样导入槽11的两端施加电压，开始电泳的前一阶段，防止试样扩散。由此，能够消除因试样的扩散而发生的泳动图样的对比度不良和分解能降低等的问题，从而能够得到高性能的电泳芯片10。
(4)在本实施方式的电泳芯片10中，使用光开口膜14a和照射激光的照射部14b，作为使阀机构14转变为开状态的元件。
这样，通过使用如光开口膜14a和照射激光的照射部14b的光学元件，在向电泳槽12的两端施加电压之前的时刻，从照射部14b对光开口膜14a照射激光，能够使阀机构14转变至开状态。由此，能够防止在电泳开始前的阶段试样和电泳液的混合以及试样的扩散。
另外，通过使用光开口膜14a作为分隔试样导入槽11和电泳槽12的阀，只需照射激光就能够简单地将阀机构14转变至开状态。
(5)在本实施方式的电泳芯片10上，试样导入槽11和电泳槽12分别形成在各基板10a、10c上。
由此，能够简单地构成三维结构的电泳芯片10。
(6)本实施方式的电泳装置50包括上述电泳芯片10、检测在电泳芯片10中被分离出来的成分的检测部30和分析检测部30检测出的成分的分析部40。
由此，能够得到由上述电泳芯片10获得的全部效果。
实施方式2下面，根据图5～图9说明本发明的电泳芯片和具有该芯片的电泳装置。在这，为了说明的简便，对于与实施方式1中说明的部件具有相同机能的部件采用相同的符号，并省略其说明。
如图5所示，就本实施方式的电泳芯片60在基板60a上具有前处理部20等的方面来说，与实施方式1的电泳芯片10不同，但是试样导入槽61、电泳槽62和通孔63等的基本结构与电泳芯片10的试样导入槽11等一样。
如图5所示，本实施方式的电泳芯片60是将形成有试样导入槽61、电泳槽62和通孔63的三枚基板60a～60c重叠构成的三层结构的芯片，对前处理部20已进行集成化处理。该前处理部20，例如、混合血液和溶血稀释液，进行破坏红血球的前处理。
如图6所示，在基板60a上主要形成有试样导入槽61、前处理部20和前处理液存储部22a。前处理部20具有混合前处理液和试样a使之扩散稀释的混合扩散稀释部21、导入利用电泳将作为分析对象的试样b的基础的前处理前的试样a(例如血液)的导入孔23、前处理前试样导入槽24和前处理液导入槽25。混合扩散稀释部21被设置在试样导入槽61和前处理液导入槽25之间，进行前处理的试样a和前处理液被混合、扩散、稀释。导入孔23在电泳芯片60的内部与前处理前试样导入槽24连接，将从基板60a上滴下的试样a导入电泳芯片60的内部。前处理前试样导入槽24将从导入孔23导入的试样a穿过与前处理液导入槽25的交叉部分，充满其前端。在前处理液储存部22a中被预封入前处理液，在任意的时刻将前处理液注入前处理液导入槽25。前处理液导入槽25被配置在连接前处理液储存部22a和混合扩散稀释部21之间的位置上，与上述前处理前试样导入槽24交叉。
依照以上的结构，在基板60a中混合试样a和前处理液进行前处理，能够将得到这样结果的试样b从混合扩散稀释部21送入试样导入槽61中。
再者，在基板60a上形成有在任意时刻导入试样、前处理液和电泳液时，被开放的空气孔26a～26c、为了在电泳槽62的两端施加电压而连接电极的开口62a和62b、以及检测在本电泳芯片60中被分离的试样b的成分的检测部27。
在基板60b上形成有连通被三维地配置在不同平面上的试样导入槽61和电泳槽62的通孔63、贯通至开口62a、62b和基板60c的空气孔26c和检测部27等。在通孔63内形成有与实施方式1的通孔13一样的阀机构14，这里省略说明。
在基板60c上形成有电泳槽62、开口62a、62b、电泳液储存部22b、空气孔26c和检测部27。开口62a、62b形成在电泳槽62的两端，连接有用于向电泳槽62的两端施加电压的电极。电泳液储存部22b被电泳液充满，若开放空气孔26c，则可在任意时刻向电泳槽62供给电泳液。检测部27检测从通孔63降下的前处理后的试样b中含有的、利用电泳在电泳槽62中被分离的成分。以下的处理与实施方式1的电泳装置50一样。
<本电泳装置的分析>
在具有本实施方式的电泳芯片60的电泳装置中，按以下的步骤进行从试样的前处理开始直至分析的处理。
即，最初从导入孔23导入试样a，使试样a填充进前处理前试样导入槽24中。接着，开放空气孔26b、26d，将来自前处理液储存部22a的前处理液和被填充进前处理前试样导入槽24的试样a的一部分一起送入混合扩散稀释部21。被送至混合扩散稀释部21的试样和前处理液被混合，并被扩散稀释。然后，通过开放空气孔26a将前处理该试样a得到的试样b导入试样导入槽61。另一方面，就基板60c来说，开放空气孔26c使得电泳液从电泳液储存部22b填充进电泳槽62中。
若将试样b导入试样导入槽61中，则形成在图9表示的通孔63上的光开口膜被激光照射后，连通试样导入槽61和电泳槽62，使将利用电泳进行分析的试样b被移动至电泳槽62。
在这种状态下，电极连接在开口62a、62b上，在电泳槽62的两端施加电压，利用电泳进行被分离的试样b的成分分析。通过在检测部27的检测进行试样b的分离成分的分析。
特征部分(1)本实施方式的电泳芯片60构成为在不同平面上形成试样导入槽61和电泳槽62的三维结构。
在现有的电泳芯片60中，试样导入槽和电泳槽形成在同一平面上，一般是将两者简单地交叉在一起的结构。但是，在这样的结构中，在利用电泳进行成分分析之前，前处理试样的前处理部形成在与电泳芯片相同的基板上，这时，出现的问题是只形成前处理部就会增大芯片的面积。
因此，就本实施方式的电泳芯片60来说，在不同的平面即不同基板60a、60c上形成试样导入槽61和电泳槽62，构成为三维结构。
由此，通过在只形成试样导入槽61的基板60a上形成前处理部20，对比试样导入槽61和电泳槽62形成在同一基板上的现有结构，能够抑制芯片的大型化。即，在基板60a上不形成电泳槽62只形成试样导入槽61。所以不必考虑与电泳槽62的位置关系，只考虑试样导入槽61的形成位置就能够形成前处理部20。由此，对比在同一基板上形成试样导入槽61和电泳槽62的现有结构，在抑制芯片的大型化的同时，能够得到集成化的电泳芯片60。
(2)本实施方式的电泳芯片60具有在进行电泳之前对试样进行前处理的前处理部20。
这样，通过在同一基板60a上形成前处理部20，构成电泳芯片60，能够得到多机能化的芯片。
实施方式3下面，根据图10～图13说明本发明的电泳芯片，再者，为了说明的简单，对于与实施方式1、2中说明的部件具有相同的机能的部件采用相同的符号，并省略其说明。
如图10和11所示，就本实施方式的电泳芯片70在三枚基板70a～70c上形成试样导入槽和电泳槽的方面来说，与上述实施方式1的电泳芯片10一样。但是，在本实施方式的电泳芯片70内，分别将试样导入槽和电泳槽分割为两份，在基板70a上形成第一试样导入槽71a和第一电泳槽72a，在基板70c上形成第二试样导入槽71b和第二电泳槽72b，此点与实施方式1不同。
如上所述，在本实施方式的电泳芯片70内，第一试样导入槽71a和第二试样导入槽71b形成在不同的平面(基板70a和基板70c)上，利用通孔73连接其各端部而使其连通。
同样，第一电泳槽72a和第二电泳槽72b也形成在不同平面(基板70c和基板70a)上，利用通孔73连接其各端部而使其连通。
即，经由共通的通孔73连接第一试样导入槽71a、第二试样导入槽71b以及第一电泳槽72a、第二电泳槽72b，使其相互连通。
另外，通孔73形成在没有构成各槽71a、71b、72a、72b的基板70b上。然后，如图12所示，通孔73具有在沿大致形成在一条直线上的第一、第二试样导入槽71a、71b的试样导入方向，和在沿大致形成在一条直线上的第一、第二电泳槽72a、72b的利用电泳的试样的分离方向的长度不同的截面。具体地说，通孔73的截面是长方形，将该长方形的短边侧沿试样的分离方向，长边侧沿试样的导入方向配置。
特征(1)如图10和图11所示，在本实施方式的电泳芯片70中，将第一试样导入槽71a和第二试样导入槽71b配置在不同的平面(基板70a、70c)上。另一方面，第一电泳槽72a和第二电泳槽72b也被配置在不同平面(基板70c、70a)上。然后，这些槽71a、71b、72a、72b经由通孔73进行连接使其相互连通。
为此，导入第一、第二试样导入槽71a、71b的试样，由于也被导入通孔73内，通过在试样导入后对第一、第二电泳槽72a、72b的两端施加电压，分离导入通孔73内的一定量的试样进行分析。
由此，能够可靠地确保导入共通的通孔73的试样，利用电泳进行分离、分析。结果，对比将试样导入槽和电泳槽简单地交叉在同一平面上的现有的电泳芯片，在能够降低导入通孔73内的试样的向电泳液的扩散量(扩散比率)的同时，在每次分析时能够确保稳定量的样品，进行分离·分析。
(2)在本实施方式的电泳芯片70中，用于相互连通各槽71a、71b、72a、72b的通孔73，其截面在试样的电泳分离方向侧的长度形成为比其试样导入方向的长度短。
这样，通过在试样的分离方向和试样的导入方向上形成截面长度不同的通孔73，在利用电泳进行试样的分离时，使导入通孔73的试样不向其他方向扩散，能够使其平滑地沿电泳方向移动。结果，检测出的波峰的间距变窄，能够得到高精度的分析结果。
(3)在本实施方式的电泳芯片70上，第一试样导入槽71a和第一电泳槽72a形成在同一基板70a上，第二试样导入槽71b和第二电泳槽72b形成在同一基板70c上。
由此，由三枚基板70a～70c，将用于形成通孔73的基板70b挟持在之间，能够构成本实施方式的电泳芯片70。结果，实现简化结构，并降低成本。
实施例1下面，参照图13(a)～图13(d)，说明试样的分离·分析的结果。该分离·分析通过应用本实施方式的电泳芯片70进行的电泳而进行。
再者，使用各物质的最终浓度分别为25.0mM异亚丙基丙酮、12.5mM色氨酸、25.0mM维他命B1盐酸盐和0.1mM尿酸一钠的混合液作为试样。
如图13(a)所示，首先，在电泳芯片70的各槽71a、71b、72a、72b中加压注入磷酸缓冲溶液(pH8.7)等的水溶性电泳液。这样，如图13(b)所示，各槽71a、71b、72a、72b被电泳液注满。
随后，在形成于第一试样导入槽71a的端部的开口74a(参照图11)和形成于第二试样导入槽71b的端部的开口75b(参照图11)上连接电极，施加1.5kv的电压，将形成在第一试样导入槽71a的端部的开口74a滴下的试样从第一试样导入槽71a经由通孔73导入第二试样导入槽71b中。
导入试样后，停止向第一、第二试样导入槽71a、71b施加电压，通过向第一、第二电泳槽72a、72b的两端(开口74b、75a)施加电压，利用电泳开始分离·分析。电压施加条件是1.5kv×15。
在电压施加的同时，在形成于基板70c上的第二电泳槽72b上的规定的检测部位，实施按照280nm的检测。
其结果，检测出四个波峰，依次检测出维他命B1盐酸盐、异亚丙基丙酮、色氨酸和尿酸一钠。
再者，在判定这些物质时，使用另一确认完成的物质的吸收光谱进行判定。
其他实施方式以上，说明了本发明的一个实施方式，但是本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离发明要旨的范围内，可以有各种变化。
(A)在上述实施方式1、2中，在将试样导入槽11、电泳槽12和通孔13分别形成在各基板上之后，举例说明了组装基板构成电泳芯片10的情况。但是，本发明并不限定于此。
例如，也可以将试样导入槽11和通孔13形成在同一基板上，也可以将电泳槽12和通孔13形成在同一基板上。再者，也可以将所有的结构形成在同一基板上。
(B)在上述实施方式1中，试样导入槽11和电泳槽12被三维地配置在不同平面上，使试样导入槽11和电泳槽12连通的通孔13具有阀机构14，对此进行了举例说明。但是，本发明并不限定于此。
例如，可以是将试样导入槽11和电泳槽12形成在同一平面上，在试样导入槽11和电泳槽12的交叉部分设置阀机构14的结构。
即使这种情况，通过在向电泳槽12的两端施加电压之前使阀机构14转变为开状态，能够防止在电泳开始前的阶段电泳液和试样的混合。
(C)在上述实施方式1、2中，举例说明了使用水溶液作为电泳液。但是，本发明并不限定于此。
例如，也可以使用凝胶状的电泳液。
但是，在容易扩散的水溶液的电泳液与试样混合时，因为通孔13具有的阀机构在防止试样扩散方面尤其有效，所以为了能够更加有效地使用本发明，尤其优选使用水溶液的电泳液。
(D)在上述实施方式1、2中，举例说明了利用蚀刻形成试样导入槽11、电泳槽12等。但是，本发明并不限定于此。
例如，也可以利用机械加工等其他的方法形成试样导入槽11和/或电泳槽12。但是，考虑到近年来芯片的小型化，为保证加工精度优选利用蚀刻形成试样导入槽11、电泳槽12等。
(E)在上述实施方式1、2中，举例说明了阀机构14具有光开口膜14a和照射部14b，通过由照射部14b照射的激光破坏光开口膜14a，使阀机构14开口。但是，本发明并不限定于此。
例如，也可以是不利用本实施方式的光学方法，而利用机械方法和电气方法破坏膜等的阀，使其开口的结构。
另外，阀机构14可以是如本实施方式似的一旦开口就不能关闭的结构，也可以是能够进行反复开闭的结构。但是，优选可以反复开闭的阀机构，因其适用于比较高价的电泳芯片，能够抑制成本提高。
(F)在上述实施方式1、2中，举例说明了连通试样导入槽11和电泳槽12的通孔13的截面是圆形。但是，本发明并不限定于此。
例如，截面形状也可以采用四角形的通孔。
(G)在上述实施方式3中，举例说明了连通第一试样导入槽71a和第二试样导入槽71b，及第一电泳槽72a和第二电泳槽72b的通孔73的截面是长方形。但是，本发明并不限定于此。
例如，就像上述实施方式1、2中说明的通孔13一样，截面形状能够采用圆形的通孔。
但是，如上述实施方式3，通过将截面形成为在试样的电泳(分离)方向上短的长方形，能够降低如上所述的电泳中的式样的扩散，进行更加高精度的检测。
(H)在上述实施方式中，举例说明了将试样导入槽71a和电泳槽72a形成在同一平面(基板70a)上。但是，本发明并不限定于此。
例如，试样导入槽71a和电泳槽72a也可以形成在不同的平面上。
(I)在上述实施方式3中，举例说明了将第一试样导入槽71a和第二试样导入槽71b、及第一电泳槽72a和第二电泳槽72b配置在大致一条直线上。但是，本发明并不限定于此。
例如，使用图3表示的电泳芯片10，在试样导入时向开口11a和开口12b施加电压，将试样导入一半的试样导入槽11和一半的电泳槽12中，在分离处理时，向开口11b和开口12a施加电压，利用电泳进行分离也可以。即，利用图3表示的试样导入槽11的一部分和电泳槽12的一部分作为试样导入槽，利用试样导入槽11的另一部分和电泳槽12的另一部分作为电泳槽。
这样，即使在试样导入槽和电泳槽形成为在中间弯曲的情况下，在抑制导入到通孔13内的试样的扩散的同时，能够对每次导入通孔13内的稳定量的试样进行分离处理。
(J)在上述实施方式3中，举例说明了在基板70a～70c上形成第一·第二试样导入槽71a、71b、第一·第二电泳槽72a、72b和通孔73。但是，本发明并不限定于此。
例如，图6表示的前处理部20也可以形成在基板70a上。这样，在电泳芯片上也能够同时进行作为分析对象的试样的前处理。
(K)在上述实施方式1～3中，举例说明了使用试样导入槽和电泳槽交叉的，所谓交叉型的电泳芯片的方式。但是，本发明并不限定于此。
例如，对于两条试样导入槽与一条电泳槽在不同的部分连接的，所谓的双T型电泳芯片，本发明也能够适用。
工业上的可利用性本发明涉及进行血液成分、蛋白质、核酸等的分析的电泳芯片以及具有该电泳芯片的电泳装置。
权利要求
1.一种使作为分析对象的试样进行电泳的电泳芯片，其特征在于，包括导入所述试样的第一试样导入槽；导入所述试样且形成在与所述第一试样导入槽不同平面上的第二试样导入槽；至少与所述第一试样导入槽和所述第二试样导入槽中的一方交叉相向配置的第一电泳槽；至少与所述第一试样导入槽和所述第二试样导入槽中的一方交叉相向配置且形成在与所述第一电泳槽不同平面上的第二电泳槽；以及连接所述第一试样导入槽和所述第二试样导入槽并且连接所述第一电泳槽和所述第二电泳槽的通孔。
2.根据权利要求1所述的电泳芯片，其特征在于所述通孔形成为其截面在所述试样的电泳分离方向侧的长度比所述试样导入方向上的长度短。
3.根据权利要求1或2所述的电泳芯片，其特征在于所述第一试样导入槽和所述第一电泳槽形成在同一基板上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电泳芯片，其特征在于所述第二试样导入槽和所述第二电泳槽形成在同一基板上。
5.根据权利要求3或4所述的电泳芯片，其特征在于在所述基板上形成有进行所述试样的前处理的前处理部。
6.一种电泳芯片，在导入有电泳液的槽的两端施加电压，使作为分析对象的试样进行电泳，其特征在于，包括导入所述试样的试样导入槽；和与所述试样导入槽交叉相向配置，若在其两端施加电压则进行电泳的所述试样被分离的电泳槽，其中，所述试样导入槽和所述电泳槽被配置在不同平面上。
7.根据权利要求6所述的电泳芯片，其特征在于还具有连通所述电泳槽和所述试样导入槽的通孔，被配置在所述电泳槽和所述试样导入槽在平面视图上交叉的部分。
8.根据权利要求6或7所述的电泳芯片，其特征在于在所述电泳槽和所述试样导入槽的平面视图上的交叉部分，具有防止导入所述电泳槽的电泳液和导入所述试样导入槽的试样混合的阀机构。
9.一种电泳芯片，在导入有电泳液的槽的两端施加电压，使作为分析对象的试样进行电泳，其特征在于，包括导入所述试样的试样导入槽；与所述试样导入槽交叉相向配置，在其两端施加电压而分离进行电泳的所述试样的电泳槽；和被配置在所述电泳槽和所述试样导入槽的交叉部分，防止所述电泳液和所述试样混合的阀机构。
10.根据权利要求8或9所述的电泳芯片，其特征在于能够运用机械、电子以及光学方法中的任一种，使所述阀机构转变为开状态。
11.根据权利要求10所述的电泳芯片，其特征在于所述阀机构能够反复开闭。
12.根据权利要求10所述的电泳芯片，其特征在于所述阀机构具有光开口膜。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的电泳芯片，其特征在于所述电泳液是水溶液。
14.根据权利要求6至13中任一项所述的电泳芯片，其特征在于，包括形成有所述电泳槽的第一基板；和形成有所述试样导入槽的第二基板。
15.根据权利要求14所述的电泳芯片，其特征在于所述第一基板和所述第二基板平行配置。
16.根据权利要求14或15所述的电泳芯片，其特征在于在所述第二基板上形成有进行所述试样的前处理的前处理部。
17.根据权利要求5或16所述的电泳芯片，其特征在于所述前处理部进行破坏血液的红血球并取出血红蛋白的处理。
18.一种电泳装置，其特征在于，包括权利要求1至17中任一项所述的电泳芯片；检测在所述电泳槽内被分离的所述试样中含有的成分的检测部；和分析所述检测部检测出的成分的分析部。
全文摘要
为了提供能够抑制在电泳槽和试样导入槽的交叉部分的试样的扩散，能够防止对比度降低、分解度降低的高性能电泳芯片和具有该电泳芯片的电泳装置，电泳芯片(10)包括试样导入槽(11)、电泳槽(12)和通孔(13)。试样导入槽(11)、电泳槽(12)和通孔(13)分别形成在不同的基板(10a)～(10c)上。在电泳芯片(10)内通过组合基板(10a)～(10c)，将试样导入槽(11)和电泳槽(12)配置在不同的平面上。
文档编号G01N37/00GK1950696SQ20058001351
公开日2007年4月18日 申请日期2005年4月27日 优先权日2004年4月28日
发明者田口尊之, 北村茂, 福家博司 申请人:爱科来株式会社