JP2001296274A - 誘電泳動装置、その製法及び該装置を使用する物質の分離方法 - Google Patents
誘電泳動装置、その製法及び該装置を使用する物質の分離方法Info
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- JP2001296274A JP2001296274A JP2000112337A JP2000112337A JP2001296274A JP 2001296274 A JP2001296274 A JP 2001296274A JP 2000112337 A JP2000112337 A JP 2000112337A JP 2000112337 A JP2000112337 A JP 2000112337A JP 2001296274 A JP2001296274 A JP 2001296274A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】誘電泳動電極により形成された不均一電界内に
分離すべき物質を含む液体を存在させ、該物質に働く誘
電泳動力によって分離を行う装置において、物質の捕集
能力を向上させた誘電泳動装置を提供する。 【解決手段】基板上に電極を設けた誘電泳動装置におい
て、対向する前記電極間に、該電極よりも低い部位を形
成し、不均一電界領域の増加を実現して捕集能力を向上
させた。
分離すべき物質を含む液体を存在させ、該物質に働く誘
電泳動力によって分離を行う装置において、物質の捕集
能力を向上させた誘電泳動装置を提供する。 【解決手段】基板上に電極を設けた誘電泳動装置におい
て、対向する前記電極間に、該電極よりも低い部位を形
成し、不均一電界領域の増加を実現して捕集能力を向上
させた。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】この発明は、捕集能力を向上
させた誘電泳動装置、その製法及び該装置を使用する物
質の分離方法に関する。
させた誘電泳動装置、その製法及び該装置を使用する物
質の分離方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体技術の進歩によりフォトリ
ソグラフィー等の微細加工技術によってnmからμm単位
での物質加工技術が確立され、現在もその微細加工技術
は進歩しつづけている。
ソグラフィー等の微細加工技術によってnmからμm単位
での物質加工技術が確立され、現在もその微細加工技術
は進歩しつづけている。
【０００３】化学・生化学分野に於いては、この微細加
工技術を利用して、生体試料からの分析対象成分の抽出
（抽出工程），化学・生化学反応を用いる当該成分の分
析（分析工程），並びにそれに続く分離処理（分離工
程）及び検出（検出工程）といった一連の化学的・生化
学的分析工程の全てを一辺数cm〜数十cmのチップ上に集
積化等した極小の分析装置を用いて行う、微細総分析シ
ステム〔Micro Total Analysis System（μ-TAS）、Lab
oratory on a chip〕と呼ばれる新技術が発展しつつあ
る。
工技術を利用して、生体試料からの分析対象成分の抽出
（抽出工程），化学・生化学反応を用いる当該成分の分
析（分析工程），並びにそれに続く分離処理（分離工
程）及び検出（検出工程）といった一連の化学的・生化
学的分析工程の全てを一辺数cm〜数十cmのチップ上に集
積化等した極小の分析装置を用いて行う、微細総分析シ
ステム〔Micro Total Analysis System（μ-TAS）、Lab
oratory on a chip〕と呼ばれる新技術が発展しつつあ
る。
【０００４】このμ-TASの手法は、化学的・生化学的分
析工程全てを通じて、分析時間の短縮化、使用するサン
プル量や化学・生化学反応に必要な試薬量の低減化、分
析機器や分析スペースの縮小化に大きく貢献するものと
期待されている。
析工程全てを通じて、分析時間の短縮化、使用するサン
プル量や化学・生化学反応に必要な試薬量の低減化、分
析機器や分析スペースの縮小化に大きく貢献するものと
期待されている。
【０００５】特に、μ-TASに於ける分離工程について
は、テフロン（登録商標）やシリカ等を材料として作製
された内径１mm以下のキャピラリー（細管）を分離カラ
ムとして使用して高電界中で物質の持つ電荷の差を利用
して分離を行うキャピラリー電気泳動法や、同様のキャ
ピラリーを用いてカラム担体と物質との相互作用の差を
利用して分離を行うキャピラリーカラムクロマトグラフ
ィー法が開発されている。
は、テフロン（登録商標）やシリカ等を材料として作製
された内径１mm以下のキャピラリー（細管）を分離カラ
ムとして使用して高電界中で物質の持つ電荷の差を利用
して分離を行うキャピラリー電気泳動法や、同様のキャ
ピラリーを用いてカラム担体と物質との相互作用の差を
利用して分離を行うキャピラリーカラムクロマトグラフ
ィー法が開発されている。
【０００６】しかしながら、キャピラリー電気泳動法
は、分離に高電圧が必要であることや、検出領域でのキ
ャピラリー容量が制約されるため検出感度が低いという
問題、更には、チップ上のキャピラリーチップでは、分
離のためのキャピラリー長に制約があり、高分子の分離
に充分なキャピラリー長が得られないため、低分子の物
質の分離には適しているが高分子の物質の分離には適さ
ないという問題を有している。また、キャピラリーカラ
ムクロマトグラフィー法は、分離処理の高速化に限界が
あり、処理時間の短縮化が困難であるという問題を有し
ている。
は、分離に高電圧が必要であることや、検出領域でのキ
ャピラリー容量が制約されるため検出感度が低いという
問題、更には、チップ上のキャピラリーチップでは、分
離のためのキャピラリー長に制約があり、高分子の分離
に充分なキャピラリー長が得られないため、低分子の物
質の分離には適しているが高分子の物質の分離には適さ
ないという問題を有している。また、キャピラリーカラ
ムクロマトグラフィー法は、分離処理の高速化に限界が
あり、処理時間の短縮化が困難であるという問題を有し
ている。
【０００７】そこで、近年、上記した如き問題を解決す
る手段の一つとして、物質を不均一な交流電界内に置く
と、物質内に正と負の分極が起こり、物質を取り囲む媒
質の誘電率が物質よりも大きいと物質は電界の低い方向
へ移動し、媒質の誘電率が物質よりも小さいと物質は電
界の強い方向へと移動する力が働く現象、いわゆる誘電
泳動力〔H.A.Pohl: "Dielectrophoresis", Cambridge U
niv. Press (1978)、T.B.Jones: "Electromechanics of
Particles", Cambridge Univ. Press (1995)等〕を利
用した分離方法が、注目されている。
る手段の一つとして、物質を不均一な交流電界内に置く
と、物質内に正と負の分極が起こり、物質を取り囲む媒
質の誘電率が物質よりも大きいと物質は電界の低い方向
へ移動し、媒質の誘電率が物質よりも小さいと物質は電
界の強い方向へと移動する力が働く現象、いわゆる誘電
泳動力〔H.A.Pohl: "Dielectrophoresis", Cambridge U
niv. Press (1978)、T.B.Jones: "Electromechanics of
Particles", Cambridge Univ. Press (1995)等〕を利
用した分離方法が、注目されている。
【０００８】この分離方法は、（１）誘電泳動力の大き
さは、物質（粒子）の大きさ・誘電的性質に依存し、電
界傾度に比例するため、微細加工電極を用いれば、電界
および電界傾度をきわめて大きくとることができるの
で、キャピラリー電気泳動のように高電圧を必要とせ
ず、低い印加電圧で高速な分離が期待できる、（２）電
界の強い場所が微小領域に極限されるため、電界印加に
よる温度上昇も最小限にとどめることができ、また、高
電界場の形成が可能となる、（３）誘電泳動は、電界傾
度に比例する力であることからわかるように、印加電圧
の極性に依存しないので、交流電界下でも直流同様に力
が働く。従って、高周波交流を用いれば水溶液での電極
反応（電気分解反応）は抑えられるので、電極自体をチ
ャネル（サンプル流路）中に集積化することが可能とな
る、（４）キャピラリー電気泳動のように検出部分のチ
ャンバ容量に制約がないことから検出感度の向上も望め
る、等の点から、現在ではμ-TASに於ける最も適した分
離方法と考えられている。
さは、物質（粒子）の大きさ・誘電的性質に依存し、電
界傾度に比例するため、微細加工電極を用いれば、電界
および電界傾度をきわめて大きくとることができるの
で、キャピラリー電気泳動のように高電圧を必要とせ
ず、低い印加電圧で高速な分離が期待できる、（２）電
界の強い場所が微小領域に極限されるため、電界印加に
よる温度上昇も最小限にとどめることができ、また、高
電界場の形成が可能となる、（３）誘電泳動は、電界傾
度に比例する力であることからわかるように、印加電圧
の極性に依存しないので、交流電界下でも直流同様に力
が働く。従って、高周波交流を用いれば水溶液での電極
反応（電気分解反応）は抑えられるので、電極自体をチ
ャネル（サンプル流路）中に集積化することが可能とな
る、（４）キャピラリー電気泳動のように検出部分のチ
ャンバ容量に制約がないことから検出感度の向上も望め
る、等の点から、現在ではμ-TASに於ける最も適した分
離方法と考えられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、誘電泳
動のμ−ＴＡＳへの応用を考えた場合、捕集能力を向上
させることは、極めて重大なことであり、この点で従来
の誘電泳動装置は未だ十分満足すべきものではない。
動のμ−ＴＡＳへの応用を考えた場合、捕集能力を向上
させることは、極めて重大なことであり、この点で従来
の誘電泳動装置は未だ十分満足すべきものではない。
【００１０】即ち、物質の捕集能力が向上すれば、電極
領域での分離が可能となることと、効率よく保持するこ
とによって、Ｓ／Ｎ（シグナル／ノイズ）比の高い分離
が実現される。また例えば、特に物質に働く誘電泳動力
と流体抗力との相互作用によって分離を行うField-Flow
fractionationにおいては、同じ流速でも短い電極領域
での分離が可能となるからである。
領域での分離が可能となることと、効率よく保持するこ
とによって、Ｓ／Ｎ（シグナル／ノイズ）比の高い分離
が実現される。また例えば、特に物質に働く誘電泳動力
と流体抗力との相互作用によって分離を行うField-Flow
fractionationにおいては、同じ流速でも短い電極領域
での分離が可能となるからである。
【００１１】この発明のうち請求項１及び２に記載の発
明は、このような点に着目してなされたものであり、誘
電泳動電極により形成された不均一電界内に分離すべき
物質を含む液体を存在させ、該物質に働く誘電泳動力に
よって分離を行う装置において、物質の捕集能力を向上
させた誘電泳動装置を提供することを目的とする。
明は、このような点に着目してなされたものであり、誘
電泳動電極により形成された不均一電界内に分離すべき
物質を含む液体を存在させ、該物質に働く誘電泳動力に
よって分離を行う装置において、物質の捕集能力を向上
させた誘電泳動装置を提供することを目的とする。
【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の装置を製造する方法を提供することを目的とする。
の装置を製造する方法を提供することを目的とする。
【００１３】また、請求項７に記載の発明は、請求項１
に記載の装置を使用した物質の分離方法を提供すること
を目的とする。
に記載の装置を使用した物質の分離方法を提供すること
を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明者等は鋭意研究の結果、電極と電極の基板部分
を掘削し、該電極よりも低い部位を形成することによっ
て、不均一電界領域が増大することと流体の抗力が低減
することから、捕集能力が向上することを想到し、本発
明に到達した。
め本発明者等は鋭意研究の結果、電極と電極の基板部分
を掘削し、該電極よりも低い部位を形成することによっ
て、不均一電界領域が増大することと流体の抗力が低減
することから、捕集能力が向上することを想到し、本発
明に到達した。
【００１５】しかして、従来、誘電泳動力を利用した分
離装置及び方法、特にField-Flow fractionationにおけ
る装置及び方法についての特許及び論文は多数見られる
が、「電極よりも低い部位」を形成させることによって
物質の捕集能力を向上させる装置及び方法は全く知られ
ていないし、このような発想も全く知られていない。
離装置及び方法、特にField-Flow fractionationにおけ
る装置及び方法についての特許及び論文は多数見られる
が、「電極よりも低い部位」を形成させることによって
物質の捕集能力を向上させる装置及び方法は全く知られ
ていないし、このような発想も全く知られていない。
【００１６】本発明のうち、請求項１記載の発明は、基
板上に電極を設けた誘電泳動装置において、対向する前
記電極間に、不均一電界領域の増加を実現する手段を形
成したことを特徴とする。
板上に電極を設けた誘電泳動装置において、対向する前
記電極間に、不均一電界領域の増加を実現する手段を形
成したことを特徴とする。
【００１７】請求項２記載の発明は、不均一電界領域の
増加を実現する手段として、対向する電極間に該電極よ
りも低い部位を形成したことを特徴とする。「電極より
も低い部位」を形成することによって、電極間の上方だ
けでなく下方にも電解が形成されるので不均一電界領域
が増加し、更には、例えばField-Flow fractionationに
用いた場合には、この部分の流体の流速が落ちるので流
体抗力が低減することから、物質の捕集能力が向上す
る。
増加を実現する手段として、対向する電極間に該電極よ
りも低い部位を形成したことを特徴とする。「電極より
も低い部位」を形成することによって、電極間の上方だ
けでなく下方にも電解が形成されるので不均一電界領域
が増加し、更には、例えばField-Flow fractionationに
用いた場合には、この部分の流体の流速が落ちるので流
体抗力が低減することから、物質の捕集能力が向上す
る。
【００１８】また、請求項４記載の発明は、物理的又は
／及び化学的手段により電極間の基板を掘削して、対向
する前記電極間に該電極よりも低い部位を形成したこと
を特徴とする。ここで、物理的手段とは、例えば適当な
刃物等を使用して掘削する方法、例えばシンクロトロン
放射光を用いるＬＩＧＡ（Lithographile Galvanoformu
ng Abformung）法等のことであり、また、化学的手段と
は、例えば基板に対するエッチング液を用いて基板を掘
削するエッチング等のことである。また、例えば物理的
掘削と化学的掘削とを同時に行う、高周波電源によりプ
ラズマとした反応性ガスを用いるエッチング［反応性イ
オンエッチング：Reactive Ion Etching（RIE）］によ
っても電極間の基板を掘削することができる。尚、上記
した如き手段を適宜組み合わせて基板の掘削を行っても
良い。
／及び化学的手段により電極間の基板を掘削して、対向
する前記電極間に該電極よりも低い部位を形成したこと
を特徴とする。ここで、物理的手段とは、例えば適当な
刃物等を使用して掘削する方法、例えばシンクロトロン
放射光を用いるＬＩＧＡ（Lithographile Galvanoformu
ng Abformung）法等のことであり、また、化学的手段と
は、例えば基板に対するエッチング液を用いて基板を掘
削するエッチング等のことである。また、例えば物理的
掘削と化学的掘削とを同時に行う、高周波電源によりプ
ラズマとした反応性ガスを用いるエッチング［反応性イ
オンエッチング：Reactive Ion Etching（RIE）］によ
っても電極間の基板を掘削することができる。尚、上記
した如き手段を適宜組み合わせて基板の掘削を行っても
良い。
【００１９】また、請求項６に記載の発明は、誘電泳動
電極により形成された不均一電界内に分離すべき物質を
含む液体を存在させ、該物質に働く誘電泳動力の差によ
って分離を行う物質の分離方法において、対向する電極
間に形成した電極よりも低い部位により、不均一電界領
域の増加を実現することによって、捕集能力を向上させ
たことを特徴とする。
電極により形成された不均一電界内に分離すべき物質を
含む液体を存在させ、該物質に働く誘電泳動力の差によ
って分離を行う物質の分離方法において、対向する電極
間に形成した電極よりも低い部位により、不均一電界領
域の増加を実現することによって、捕集能力を向上させ
たことを特徴とする。
【００２０】尚、誘電泳動（Dielectrophoresis,DEP）
とは、物質の電導率及び誘電率と媒質の電導率及び誘電
率と、印加する周波数との相互作用により、不均一な電
界内で中性粒子が移動する現象のことであり、この際に
分子に働く力を誘電泳動力と呼ぶ。また、誘電泳動力
は、物質が電界の強い方へと移動する正の誘電泳動力と
電界の弱い方へと移動する負の誘電泳動力の２種類に分
けられる。以下に、分子に正の誘電泳動力が働く場合を
例にとり説明する。
とは、物質の電導率及び誘電率と媒質の電導率及び誘電
率と、印加する周波数との相互作用により、不均一な電
界内で中性粒子が移動する現象のことであり、この際に
分子に働く力を誘電泳動力と呼ぶ。また、誘電泳動力
は、物質が電界の強い方へと移動する正の誘電泳動力と
電界の弱い方へと移動する負の誘電泳動力の２種類に分
けられる。以下に、分子に正の誘電泳動力が働く場合を
例にとり説明する。
【００２１】即ち、電界内に置かれた中性分子には、図
１に示すように電界の下流側に正極性の分極電荷＋ｑ
が、上流側には負極性の分極電荷−ｑが夫々誘導され、
＋ｑには電界Ｅにより大きさ＋ｑＥの力が働き、この部
分を電界の上流側へと引く。分子が中性ならば、＋ｑと
−ｑの絶対値は等しく、仮に電界が場所によらず一定で
あるならば、両者に働く力は釣り合って分子は動かな
い。しかし、電界が一様でない場合には、強い電界側へ
引く力の方が大きくなり、分子は電界の強い側へと駆動
されることとなる。
１に示すように電界の下流側に正極性の分極電荷＋ｑ
が、上流側には負極性の分極電荷−ｑが夫々誘導され、
＋ｑには電界Ｅにより大きさ＋ｑＥの力が働き、この部
分を電界の上流側へと引く。分子が中性ならば、＋ｑと
−ｑの絶対値は等しく、仮に電界が場所によらず一定で
あるならば、両者に働く力は釣り合って分子は動かな
い。しかし、電界が一様でない場合には、強い電界側へ
引く力の方が大きくなり、分子は電界の強い側へと駆動
されることとなる。
【００２２】上記したように、溶液中の分子は、該分子
に生じる誘電泳動力に応じて電界領域内を種々移動する
が、例えばField-Flow fractionationにおける分子の運
動は、該分子に生じる誘電泳動力Ｆdの他に、流体抗力
（流路内の流れによる抗力）Ｆvと熱運動による力Ｆth
の３つの要因により支配される。即ち、Ｆd＞＞Ｆv＋
Ｆthの場合には、分子は電極に捕集（トラップ）され、
Ｆd＜＜Ｆv＋Ｆthの場合には、電界に関わらず、分子
は流路内の流れにのって流出する。また、Ｆd≒Ｆv＋
Ｆthの場合には、分子は電極に吸着・脱着を繰り返しな
がら下流へと運ばれる結果、本来の流路内の流れよりも
遅れて出口に到達する。
に生じる誘電泳動力に応じて電界領域内を種々移動する
が、例えばField-Flow fractionationにおける分子の運
動は、該分子に生じる誘電泳動力Ｆdの他に、流体抗力
（流路内の流れによる抗力）Ｆvと熱運動による力Ｆth
の３つの要因により支配される。即ち、Ｆd＞＞Ｆv＋
Ｆthの場合には、分子は電極に捕集（トラップ）され、
Ｆd＜＜Ｆv＋Ｆthの場合には、電界に関わらず、分子
は流路内の流れにのって流出する。また、Ｆd≒Ｆv＋
Ｆthの場合には、分子は電極に吸着・脱着を繰り返しな
がら下流へと運ばれる結果、本来の流路内の流れよりも
遅れて出口に到達する。
【００２３】本発明においては、対向する電極間を深く
掘削することによって、電極間の下方にも不均一電界が
形成されるから、不均一電界領域が増加することと、こ
の部分の流体の流れが遅くなり、流体の抗力Ｆvが低減
することから、上記の如き条件でＦdがより大とな
り、Ｆvがより小となるから、捕集率が向上する。ま
た、電極間の下方に形成された電界にトラップされた粒
子は、「電極よりも低い部位」に位置することとなるか
ら、流出され難くなる。
掘削することによって、電極間の下方にも不均一電界が
形成されるから、不均一電界領域が増加することと、こ
の部分の流体の流れが遅くなり、流体の抗力Ｆvが低減
することから、上記の如き条件でＦdがより大とな
り、Ｆvがより小となるから、捕集率が向上する。ま
た、電極間の下方に形成された電界にトラップされた粒
子は、「電極よりも低い部位」に位置することとなるか
ら、流出され難くなる。
【００２４】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を説明
する。
する。
【００２５】図２は、本発明の実施例を示すものであ
り、基板（ガラス基板）１上の凸状物（支柱）２で、長
さ方向に間隔付けて電極３を支持した例を示す。
り、基板（ガラス基板）１上の凸状物（支柱）２で、長
さ方向に間隔付けて電極３を支持した例を示す。
【００２６】対向する電極３，３間には、図２（Ｂ）に
示すように、断面半円状の「電極よりも低い部位」（連
通溝）４が形成され、隣接する連通溝４，４は、図２
（Ａ）に示すように、凸状物２以外の部分で連通するよ
うになっている。しかしながら、図３（Ｂ）に示すよう
に、電極３を壁体（凸状物）２′で支持し、隣接する溝
４′，４′を同壁体２′で隔離して、連通しないように
しても差し支えない。
示すように、断面半円状の「電極よりも低い部位」（連
通溝）４が形成され、隣接する連通溝４，４は、図２
（Ａ）に示すように、凸状物２以外の部分で連通するよ
うになっている。しかしながら、図３（Ｂ）に示すよう
に、電極３を壁体（凸状物）２′で支持し、隣接する溝
４′，４′を同壁体２′で隔離して、連通しないように
しても差し支えない。
【００２７】また、図２及び図３に示す実施例では、凸
状物２及び２′以外の部分は「電極３よりも低い部位」
（４及び４′）に形成されている。
状物２及び２′以外の部分は「電極３よりも低い部位」
（４及び４′）に形成されている。
【００２８】しかしながら、対向する電極３，３間の一
部に、凹部（穴）を単独若しくは間隔付けて複数設けて
も差し支えないが、図２及び図３に示すように、対向す
る電極の全部若しくは大部分を電極よりも低い部位（４
若しくは４′）に形成する方が、捕集能力が向上するこ
とから好ましい。
部に、凹部（穴）を単独若しくは間隔付けて複数設けて
も差し支えないが、図２及び図３に示すように、対向す
る電極の全部若しくは大部分を電極よりも低い部位（４
若しくは４′）に形成する方が、捕集能力が向上するこ
とから好ましい。
【００２９】対向する電極３，３間の一部に、凹部
（穴）を設ける場合は、対向する電極間の最小ギャップ
間５に設けるのが好ましい。この部分が電界強度が強い
ので、この部分に設ければ、捕集能力がより向上するか
らである。しかしながら、この部分を含んだ全体に形成
すれば、分子をトラップする部分が増大するから、更に
捕集能力が向上する。
（穴）を設ける場合は、対向する電極間の最小ギャップ
間５に設けるのが好ましい。この部分が電界強度が強い
ので、この部分に設ければ、捕集能力がより向上するか
らである。しかしながら、この部分を含んだ全体に形成
すれば、分子をトラップする部分が増大するから、更に
捕集能力が向上する。
【００３０】溝４の広さ（図２及び図３に示す場合は、
電極３，３間の距離と同じ）は、電界強度に大きく影響
するが、誘導泳動対象とする物質の大きさによって適宜
決定するものであり一概には言えない。その大きさがマ
イクロメーターサイズの物質では、好ましくはその物質
が持つ直径の１００倍以下１倍以上、更に好ましくは１
０倍以下１倍以上の広さとするのが良い。また、タンパ
ク質、遺伝子等の生体分子の場合、例えばペプチド鎖、
タンパク質等では、通常１０μｍ以下１ｎｍ以上、好ま
しくは５μｍ以下１ｎｍ以上であり、ヌクレオチド鎖
（ポリヌクレオチド、オリゴグクレオチド）等の場合、
通常１００μｍ以下１ｎｍ以上、好ましくは５０μｍ以
下１ｎｍ以上とするのが良い。
電極３，３間の距離と同じ）は、電界強度に大きく影響
するが、誘導泳動対象とする物質の大きさによって適宜
決定するものであり一概には言えない。その大きさがマ
イクロメーターサイズの物質では、好ましくはその物質
が持つ直径の１００倍以下１倍以上、更に好ましくは１
０倍以下１倍以上の広さとするのが良い。また、タンパ
ク質、遺伝子等の生体分子の場合、例えばペプチド鎖、
タンパク質等では、通常１０μｍ以下１ｎｍ以上、好ま
しくは５μｍ以下１ｎｍ以上であり、ヌクレオチド鎖
（ポリヌクレオチド、オリゴグクレオチド）等の場合、
通常１００μｍ以下１ｎｍ以上、好ましくは５０μｍ以
下１ｎｍ以上とするのが良い。
【００３１】一般には、深いほど分子をトラップする部
分が増大し、更には特にField-Flowfractionationの場
合には、溝の部分での流速が抑えられ捕集能力（捕集
率）が向上する。しかしながら、深すぎると、誘電泳動
によって電極上にトラップした分子を測定する必要があ
る場合、トラップされていた分子が溝部分から放出され
難いか、放出されない場合が生じる。従って、溝の深さ
は、好ましくは溝の広さの１０倍以下１／１０００倍以
上、更に好ましくは１倍以下１／１０００倍以上であ
る。
分が増大し、更には特にField-Flowfractionationの場
合には、溝の部分での流速が抑えられ捕集能力（捕集
率）が向上する。しかしながら、深すぎると、誘電泳動
によって電極上にトラップした分子を測定する必要があ
る場合、トラップされていた分子が溝部分から放出され
難いか、放出されない場合が生じる。従って、溝の深さ
は、好ましくは溝の広さの１０倍以下１／１０００倍以
上、更に好ましくは１倍以下１／１０００倍以上であ
る。
【００３２】溝の深さは、図２及び図３(Ａ)に示すよう
な等方性エッチングにより形成すれば、電極幅以上に掘
ると電極３を保持している凸状物２が全て削り取られる
ので、電極３が剥離する。従って、この方法で溝を形成
する場合は、溝の深さは、最大電極幅部分の１／２以下
となる。
な等方性エッチングにより形成すれば、電極幅以上に掘
ると電極３を保持している凸状物２が全て削り取られる
ので、電極３が剥離する。従って、この方法で溝を形成
する場合は、溝の深さは、最大電極幅部分の１／２以下
となる。
【００３３】図３（Ｂ）に示すように、シリコンウェハ
ーの異方性エッチングにより形成する場合は、５５度の
角度で深さ方向のみにエッチングが進む。従って、この
方法でエッチングする場合は、深さ方向の最大距離は、
（電極間の距離÷２）×１．４２（ｔａｎ５５度）とな
る。図３（Ｃ）に示すように、ＲＩＥやＬＩＧＡ等によ
り形成する場合は、ほぼ垂直にエッチングが進む。従っ
て、これらの方法でエッチングする場合は、溝の深さ
は、前述した範囲、即ち、好ましくは溝の深さの１０倍
以下１／１０００倍以上、更に好ましくは１倍以下１／
１０００倍以上である。
ーの異方性エッチングにより形成する場合は、５５度の
角度で深さ方向のみにエッチングが進む。従って、この
方法でエッチングする場合は、深さ方向の最大距離は、
（電極間の距離÷２）×１．４２（ｔａｎ５５度）とな
る。図３（Ｃ）に示すように、ＲＩＥやＬＩＧＡ等によ
り形成する場合は、ほぼ垂直にエッチングが進む。従っ
て、これらの方法でエッチングする場合は、溝の深さ
は、前述した範囲、即ち、好ましくは溝の深さの１０倍
以下１／１０００倍以上、更に好ましくは１倍以下１／
１０００倍以上である。
【００３４】溝の間隔（＝電極自体の幅）は、正の誘電
泳動による分離に限定すれば、分離対象によって左右さ
れない。微細加工技術の加工精度から、通常は５０μｍ
以下１ｎｍ以上、好ましくは１０μｍ以下１ｎｍ以上で
ある。
泳動による分離に限定すれば、分離対象によって左右さ
れない。微細加工技術の加工精度から、通常は５０μｍ
以下１ｎｍ以上、好ましくは１０μｍ以下１ｎｍ以上で
ある。
【００３５】図３（Ａ）に示す等方性エッチングは、ガ
ラス基板若しくはプラスチック基板をエッチングするこ
とにより形成される。等方性エッチングは、基板上の壁
体２上で電極３を支持し、隣接する溝４，４は同壁体２
で隔離されるように形成される場合や、基板上の凸状物
２で電極３を支持し、隣接する溝（連通溝）４，４は連
通するように形成される場合等、エッチングの程度によ
り種々の形状が形成される。
ラス基板若しくはプラスチック基板をエッチングするこ
とにより形成される。等方性エッチングは、基板上の壁
体２上で電極３を支持し、隣接する溝４，４は同壁体２
で隔離されるように形成される場合や、基板上の凸状物
２で電極３を支持し、隣接する溝（連通溝）４，４は連
通するように形成される場合等、エッチングの程度によ
り種々の形状が形成される。
【００３６】図３（Ｂ）に示す異方性エッチングは、シ
リコン基板をエッチングすることにより形成される。こ
の場合は、基板上の壁体２′上で電極３を支持し、隣接
する溝４′，４′は同壁体２′で隔離されるようになっ
ている。図３（Ｃ）に示すＲＩＥは、シリコンやＳｉＯ
２基板等をエッチングすることにより形成され、また、
ＬＩＧＡは、ポリマー、セラミック、プラスチック基板
等をエッチングすることにより形成される。これらの場
合は、基板上の壁体２”上で電極３を支持し、隣接する
溝４”，４”は同壁体２”で隔離されるようになってい
る。
リコン基板をエッチングすることにより形成される。こ
の場合は、基板上の壁体２′上で電極３を支持し、隣接
する溝４′，４′は同壁体２′で隔離されるようになっ
ている。図３（Ｃ）に示すＲＩＥは、シリコンやＳｉＯ
２基板等をエッチングすることにより形成され、また、
ＬＩＧＡは、ポリマー、セラミック、プラスチック基板
等をエッチングすることにより形成される。これらの場
合は、基板上の壁体２”上で電極３を支持し、隣接する
溝４”，４”は同壁体２”で隔離されるようになってい
る。
【００３７】図２及び図３（Ａ）に示す等方性エッチン
グでは、一般には、溝又は連通溝４は断面が半円若しく
は半楕円形のような形状に形成される。図３（Ｂ）に示
す異方性エッチングで溝を形成すると、一般には、溝
４′は断面略台形を通って最終的に略Ｖ字形にエッチン
グされる。また、図３（Ｃ）に示すＲＩＥやＬＩＧＡ等
で溝を形成すると、一般には、ほぼ断面方形にエッチン
グされる。従って、エッチングの仕方及び「電極より低
い部位」の形成の仕方によって、種々の断面形状のもの
が形成されるが、本発明においては「電極より低い部
位」（連通溝、溝、凹部等）の形状は特に限定されな
い。
グでは、一般には、溝又は連通溝４は断面が半円若しく
は半楕円形のような形状に形成される。図３（Ｂ）に示
す異方性エッチングで溝を形成すると、一般には、溝
４′は断面略台形を通って最終的に略Ｖ字形にエッチン
グされる。また、図３（Ｃ）に示すＲＩＥやＬＩＧＡ等
で溝を形成すると、一般には、ほぼ断面方形にエッチン
グされる。従って、エッチングの仕方及び「電極より低
い部位」の形成の仕方によって、種々の断面形状のもの
が形成されるが、本発明においては「電極より低い部
位」（連通溝、溝、凹部等）の形状は特に限定されな
い。
【００３８】図３（Ａ）の壁体又は凸状物２は、中央部
が括れた形状に形成され、図３（Ｂ）の壁体２′は、台
形に形成され、また、図３（Ｃ）の壁体２”は、方形に
形成されているが、壁体又は凸状物２、壁体２′及び壁
体２”は、電極３を支持し得るならどのような形状でも
良く、特に限定されない。
が括れた形状に形成され、図３（Ｂ）の壁体２′は、台
形に形成され、また、図３（Ｃ）の壁体２”は、方形に
形成されているが、壁体又は凸状物２、壁体２′及び壁
体２”は、電極３を支持し得るならどのような形状でも
良く、特に限定されない。
【００３９】本発明に使用する電極３は、例えばアルミ
ニウム、金等の導電性の材質からなり、その構造は、誘
電泳動力、即ち、水平及び垂直方向に不均一電界を生じ
得るものであればよく、例えば、インターデジタル形状
〔J. Phys. D:Appl. Phys. 258, 81-88,(1992)、Biochi
m. Biophys. Acta., 964, 221-230,(1988)等〕が挙げら
れる。
ニウム、金等の導電性の材質からなり、その構造は、誘
電泳動力、即ち、水平及び垂直方向に不均一電界を生じ
得るものであればよく、例えば、インターデジタル形状
〔J. Phys. D:Appl. Phys. 258, 81-88,(1992)、Biochi
m. Biophys. Acta., 964, 221-230,(1988)等〕が挙げら
れる。
【００４０】より具体的には、図４に示すように、
（Ａ）直線状の帯状部６の上下に対向して三角形の外方
突出部７ａを間隔付けて多数形成した形状、（Ｂ）直線
状の帯状部６の上下に対向して四角形の外方突出部７ｂ
を間隔付けて多数形成した形状、（Ｃ）直線状の帯状部
６の上下に対向して台形の外方突出部７ｃを間隔付けて
多数形成した形状、（Ｄ）上下に正弦波形であり、同正
弦波の凸部８と凹部９（凹部９と凸部８）とが上下に対
向して直線状に多数連設された形状、（Ｄ）上下に鋸歯
形であり、同鋸歯の凸部８′と凹部９′（凹部９′と凸
部８′）とが上下に対向して直線状に多数連設された形
状が好ましい。しかしながら、誘電泳動に使用し得る電
極であれば、どのようなものでも使用することが出来、
特に限定されない。
（Ａ）直線状の帯状部６の上下に対向して三角形の外方
突出部７ａを間隔付けて多数形成した形状、（Ｂ）直線
状の帯状部６の上下に対向して四角形の外方突出部７ｂ
を間隔付けて多数形成した形状、（Ｃ）直線状の帯状部
６の上下に対向して台形の外方突出部７ｃを間隔付けて
多数形成した形状、（Ｄ）上下に正弦波形であり、同正
弦波の凸部８と凹部９（凹部９と凸部８）とが上下に対
向して直線状に多数連設された形状、（Ｄ）上下に鋸歯
形であり、同鋸歯の凸部８′と凹部９′（凹部９′と凸
部８′）とが上下に対向して直線状に多数連設された形
状が好ましい。しかしながら、誘電泳動に使用し得る電
極であれば、どのようなものでも使用することが出来、
特に限定されない。
【００４１】このような電極は、通常、例えばガラス、
プラスチック、石英、シリコン等の非導電性の材質から
なる基板上に、それ自体公知の微細加工技術〔Biochim.
Biophys. Acta., 964, 221-230等〕を用いて、１対以
上の上記した如き形状の電極を櫛歯状に設けることによ
り作製される。また、対向（隣接）する電極３間の距離
は、強電界強度の不均一交流電界を形成し得るものであ
れば特に限定されず、目的の分子の種類により適宜設定
すべきものである。
プラスチック、石英、シリコン等の非導電性の材質から
なる基板上に、それ自体公知の微細加工技術〔Biochim.
Biophys. Acta., 964, 221-230等〕を用いて、１対以
上の上記した如き形状の電極を櫛歯状に設けることによ
り作製される。また、対向（隣接）する電極３間の距離
は、強電界強度の不均一交流電界を形成し得るものであ
れば特に限定されず、目的の分子の種類により適宜設定
すべきものである。
【００４２】電極３の厚さは、従来と同様で良く、具体
的には、通常０．５ｎｍ以上、好ましくは０．５ｎｍ〜
１ｎｍ、更に好ましくは１ｎｍ〜１０００ｎｍである。
的には、通常０．５ｎｍ以上、好ましくは０．５ｎｍ〜
１ｎｍ、更に好ましくは１ｎｍ〜１０００ｎｍである。
【００４３】電極３は、厚さ以外は、従来と同様で良
く、電極上への種々の物質の吸着防止のため、有機薄膜
を電極にコーティングしても差し支えない。
く、電極上への種々の物質の吸着防止のため、有機薄膜
を電極にコーティングしても差し支えない。
【００４４】上記本発明の誘電泳動装置を製造するに
は、誘電泳動電極及び流路のような「電極よりも低い部
位」（連通溝４、溝４′、凹部等）以外は、従来と同様
に形成すれば良い。
は、誘電泳動電極及び流路のような「電極よりも低い部
位」（連通溝４、溝４′、凹部等）以外は、従来と同様
に形成すれば良い。
【００４５】「電極よりも低い部位」を形成するには、
例えば適当な刃物等を使用して掘削する方法や例えばシ
ンクロトロン放射光を用いるＬＩＧＡ（Lithographile
Galvanoformung Abformung）法等の物理的手段、例えば
基板に対するエッチング液を用いて基板を掘削するエッ
チング等の化学的手段、又は、高周波電源によりプラズ
マとした反応性ガスを用いるエッチング［反応性イオン
エッチング：ReactiveIon Etching（RIE）］等の物理的
及び化学的手段、等により電極間の基板を掘削して形成
すればよい。尚、上記した如き手段を適宜組み合わせて
基板の掘削を行っても良い
例えば適当な刃物等を使用して掘削する方法や例えばシ
ンクロトロン放射光を用いるＬＩＧＡ（Lithographile
Galvanoformung Abformung）法等の物理的手段、例えば
基板に対するエッチング液を用いて基板を掘削するエッ
チング等の化学的手段、又は、高周波電源によりプラズ
マとした反応性ガスを用いるエッチング［反応性イオン
エッチング：ReactiveIon Etching（RIE）］等の物理的
及び化学的手段、等により電極間の基板を掘削して形成
すればよい。尚、上記した如き手段を適宜組み合わせて
基板の掘削を行っても良い
【００４６】エッチング液は、基板の材質に応じて公知
のエッチング液を選択すれば良く、また基板の一部に電
極よりも低い部分を形成する場合は、掘削したくない部
分を適当にマスキングしてエッチングすれば良い。
のエッチング液を選択すれば良く、また基板の一部に電
極よりも低い部分を形成する場合は、掘削したくない部
分を適当にマスキングしてエッチングすれば良い。
【００４７】本発明の誘電泳動装置を使用して、本発明
の分離方法を実施するには、分離方法自体は従来と同じ
ように行えばよい。
の分離方法を実施するには、分離方法自体は従来と同じ
ように行えばよい。
【００４８】即ち、上記した如き電極（電極基板）を用
いて形成させた不均一電界内に、分離すべき物質を含む
液体、例えば２種以上の物質（分子若しくは粒子）が溶
解若しくは懸濁している液体を存在させて、当該物質に
働く誘電泳動力の差によって分離すれば良い。
いて形成させた不均一電界内に、分離すべき物質を含む
液体、例えば２種以上の物質（分子若しくは粒子）が溶
解若しくは懸濁している液体を存在させて、当該物質に
働く誘電泳動力の差によって分離すれば良い。
【００４９】一般には、基板上の流路内に水平及び垂直
方向に不均一な電界を形成させ、入口から分離すべき物
質を含む液体を流して、当該物質に働く誘電泳動力の差
によって分離すれば良い。しかしながら、流れを生じさ
せることなく、電極の特定部分に保持される成分と保持
されない成分とに分離しても勿論良い。
方向に不均一な電界を形成させ、入口から分離すべき物
質を含む液体を流して、当該物質に働く誘電泳動力の差
によって分離すれば良い。しかしながら、流れを生じさ
せることなく、電極の特定部分に保持される成分と保持
されない成分とに分離しても勿論良い。
【００５０】物質（分子、粒子）に働く誘電泳動力の差
によって分離するには、電極の特定部分に保持される分
子等と保持されない分子等とに分離したり、より強い誘
電泳動力を受ける分子等は弱い誘電泳動力を受ける分子
等よりも遅延して移動するため、移動時間に差が生じる
ことを利用して分離したりすれば良い。
によって分離するには、電極の特定部分に保持される分
子等と保持されない分子等とに分離したり、より強い誘
電泳動力を受ける分子等は弱い誘電泳動力を受ける分子
等よりも遅延して移動するため、移動時間に差が生じる
ことを利用して分離したりすれば良い。
【００５１】図５の矢印で示すように、本発明の装置の
流路に電極の長さ方向と交差する方向から分離すべき物
質を含む液体を流すと、連通溝４の中の流速は流路部分
に比べて遅くなり、連通溝４の中に入った分子にかかる
流体の抗力Ｆｖを減らすことが出来る。また、電極３，
３間に連通溝４を形成したことによって、電界の影響範
囲が広くなることと、トラップされた分子がストックさ
れる場所が広がることから、捕集率が向上したものと思
われる。
流路に電極の長さ方向と交差する方向から分離すべき物
質を含む液体を流すと、連通溝４の中の流速は流路部分
に比べて遅くなり、連通溝４の中に入った分子にかかる
流体の抗力Ｆｖを減らすことが出来る。また、電極３，
３間に連通溝４を形成したことによって、電界の影響範
囲が広くなることと、トラップされた分子がストックさ
れる場所が広がることから、捕集率が向上したものと思
われる。
【００５２】本発明の測定方法は、本発明の分離方法を
利用する以外は、上記した如きそれ自体公知の方法に準
じて実施すればよく、使用される試薬類も、それ自体公
知の試薬類の中から適宜選択すればよい。
利用する以外は、上記した如きそれ自体公知の方法に準
じて実施すればよく、使用される試薬類も、それ自体公
知の試薬類の中から適宜選択すればよい。
【００５３】以下に実施例及び参考例を挙げ、本発明を
更に具体的に説明するが、本発明はこれらにより何等限
定されるものではない。
更に具体的に説明するが、本発明はこれらにより何等限
定されるものではない。
【００５４】
【実施例】参考例 １：誘電泳動電極基板の作製 最小ギャップ7μm 、電極ピッチ20μm、電極数2016（10
08対）の多段電極列を設計し、それに基づいて、電極作
製用のフォトマスクを作製した。
08対）の多段電極列を設計し、それに基づいて、電極作
製用のフォトマスクを作製した。
【００５５】即ち、アルミ蒸着したガラス基板にレジス
トを塗布して、電子ビーム描画装置にて上記設計通りの
電極パターンを描画した後、レジストを現像し、アルミ
をエッチングすることによってフォトマスクを作製し
た。
トを塗布して、電子ビーム描画装置にて上記設計通りの
電極パターンを描画した後、レジストを現像し、アルミ
をエッチングすることによってフォトマスクを作製し
た。
【００５６】電極基板の作製は、図解フォトファブリケ
ーション、橋本貴夫著、総合電子出版、（1985）に記載
の方法に準じて以下の如く行った。
ーション、橋本貴夫著、総合電子出版、（1985）に記載
の方法に準じて以下の如く行った。
【００５７】即ち、上記の如くして作製したフォトマス
クと、レジストを塗布したアルミ蒸着ガラス基板を密着
させたのち、水銀ランプで電極パターンを露光した。露
光後の電極用ガラス基板はレジストの現像、アルミ面の
エッチングに続き、アルミ面に残ったレジストを除去す
ることによって電極基板を作製した。
クと、レジストを塗布したアルミ蒸着ガラス基板を密着
させたのち、水銀ランプで電極パターンを露光した。露
光後の電極用ガラス基板はレジストの現像、アルミ面の
エッチングに続き、アルミ面に残ったレジストを除去す
ることによって電極基板を作製した。
【００５８】実施例 １：エッチングにより基板に「電
極よりも低い部位」を形成 図６に示すように、参考例１に記載のようにして作製し
た誘導泳動電極のガラス基板１をエッチングして、基板
１の電極３対向部に連通溝４を形成した。
極よりも低い部位」を形成 図６に示すように、参考例１に記載のようにして作製し
た誘導泳動電極のガラス基板１をエッチングして、基板
１の電極３対向部に連通溝４を形成した。
【００５９】エッチング液として、フッ化ナトリウム硫
酸（ＮＨ４Ｆ３％、Ｈ２ＳＯ４ 、Ｈ２Ｏ）を使用し
た。フッ化ナトリウム硫酸は、ガラス、アルミの両方を
溶かす性質を有するが、ガラスをエッチングする速度
は、アルミをエッチングする速度に比べて非常に早いの
で、アルミ電極をマスクとしてアルミ電極以外のガラス
部分をエッチングすることが出来る。
酸（ＮＨ４Ｆ３％、Ｈ２ＳＯ４ 、Ｈ２Ｏ）を使用し
た。フッ化ナトリウム硫酸は、ガラス、アルミの両方を
溶かす性質を有するが、ガラスをエッチングする速度
は、アルミをエッチングする速度に比べて非常に早いの
で、アルミ電極をマスクとしてアルミ電極以外のガラス
部分をエッチングすることが出来る。
【００６０】電極のアルミの厚さを４０ｎｍとすると、
深さ３μｍ以上エッチングすると、エッチング液を純水
で洗浄する時に、電極が水流によって折れ曲がる様子が
観察されるが、２５０ｎｍの厚さで行うと電極が折れ曲
がる現象は観察されなかった。
深さ３μｍ以上エッチングすると、エッチング液を純水
で洗浄する時に、電極が水流によって折れ曲がる様子が
観察されるが、２５０ｎｍの厚さで行うと電極が折れ曲
がる現象は観察されなかった。
【００６１】上記のようにエッチングして、エッチング
時間（ｓｅｃ．）と電極間に形成される連通溝の深さ
（μｍ）との関係を測定した。結果は、図７に示すよう
に、エッチング時間と形成される溝の深さとは、比例関
係を示した。尚、溝の深さは、電極をガラス切りで切断
し、断面を顕微鏡で観察して測定した。 参考例 ２ 流路を有する電極基板の作製 不均一電界中に分子を移動させることによる分子の分離
を行うため、実施例１で作製した電極基板上にシリコン
ゴムを用いて流路を作製した。
時間（ｓｅｃ．）と電極間に形成される連通溝の深さ
（μｍ）との関係を測定した。結果は、図７に示すよう
に、エッチング時間と形成される溝の深さとは、比例関
係を示した。尚、溝の深さは、電極をガラス切りで切断
し、断面を顕微鏡で観察して測定した。 参考例 ２ 流路を有する電極基板の作製 不均一電界中に分子を移動させることによる分子の分離
を行うため、実施例１で作製した電極基板上にシリコン
ゴムを用いて流路を作製した。
【００６２】電極上に分子が溶解した溶液を送流するた
めのシリコンゴム流路は、深さ25μm、幅400μmで、電
極基板上の電極が配置されている領域を通るように設計
した。
めのシリコンゴム流路は、深さ25μm、幅400μmで、電
極基板上の電極が配置されている領域を通るように設計
した。
【００６３】作製は、図解フォトファブリケーション、
橋本貴夫著、総合電子出版、1985に記載の方法に準じて
行った。先ず、ガラス板上に厚さ25μmのシート状ネガ
レジストを貼り付けた後、流路作製用に設計したフォト
マスクを用いて露光した後、ネガレジストの現像を行っ
た。このネガレジスト基板を鋳型として未硬化のシリコ
ンゴムを流し込んだ後、硬化させることによって、電極
が配置されている部分に高さ25μmの凹面を持つシリコ
ンゴムを作製した。
橋本貴夫著、総合電子出版、1985に記載の方法に準じて
行った。先ず、ガラス板上に厚さ25μmのシート状ネガ
レジストを貼り付けた後、流路作製用に設計したフォト
マスクを用いて露光した後、ネガレジストの現像を行っ
た。このネガレジスト基板を鋳型として未硬化のシリコ
ンゴムを流し込んだ後、硬化させることによって、電極
が配置されている部分に高さ25μmの凹面を持つシリコ
ンゴムを作製した。
【００６４】電極基板とシリコンゴム流路を、電極基板
上の電極が配置されている領域にシリコンゴム凹面があ
うように２液硬化型シリコンゴムで接着し、流路上流部
に、溶液注入用のシリンジを差し込み、該電極基板に、
電極上を分子が溶解している溶液を送流させる装置を付
加した。
上の電極が配置されている領域にシリコンゴム凹面があ
うように２液硬化型シリコンゴムで接着し、流路上流部
に、溶液注入用のシリンジを差し込み、該電極基板に、
電極上を分子が溶解している溶液を送流させる装置を付
加した。
【００６５】実施例 ２ 牛血清アルブミン（ＢＳＡ）
タンパクについての捕集率の測定 実施例１のようにして、深さ２μｍ又は４μｍの連通溝
を形成した電極を作製し、参考例２に記載のように流路
を形成して、本発明の誘導泳動クロマトグラフィー装置
を作製し、下記のようにしてこの装置の捕集率を測定し
た。尚、比較のため、連通溝を形成しない以外は同様に
して作製した誘導泳動クロマトグラフィー装置について
も捕集率を測定した。
タンパクについての捕集率の測定 実施例１のようにして、深さ２μｍ又は４μｍの連通溝
を形成した電極を作製し、参考例２に記載のように流路
を形成して、本発明の誘導泳動クロマトグラフィー装置
を作製し、下記のようにしてこの装置の捕集率を測定し
た。尚、比較のため、連通溝を形成しない以外は同様に
して作製した誘導泳動クロマトグラフィー装置について
も捕集率を測定した。
【００６６】（試料）サンプルとして、ＦＩＴＣ標識さ
れたＢＳＡ（分子量約６５ｋＤ）６０μｇ／ｍｌを用い
た。
れたＢＳＡ（分子量約６５ｋＤ）６０μｇ／ｍｌを用い
た。
【００６７】（操作）タンパク分子の電極基板や流路へ
の吸着を防止するため、ブロックＡ（雪印乳業（株）社
製）を用いて流路表面をブロッキングした後、ＦＩＴＣ
標識ＢＳＡを誘導泳動クロマトグラフィーに供した。
の吸着を防止するため、ブロックＡ（雪印乳業（株）社
製）を用いて流路表面をブロッキングした後、ＦＩＴＣ
標識ＢＳＡを誘導泳動クロマトグラフィーに供した。
【００６８】使用したサンプルの平均流速は５５６μｍ
／ｓｅｃ．であり、電界印加は測定開始から３０〜１２
０秒の間に行った。この時の印加する電界強度は、２．
１４Ｍｖ／ｍ、２．５Ｍｖ／ｍ、２．８６Ｍｖ／ｍの３
種類について捕集率を測定した。
／ｓｅｃ．であり、電界印加は測定開始から３０〜１２
０秒の間に行った。この時の印加する電界強度は、２．
１４Ｍｖ／ｍ、２．５Ｍｖ／ｍ、２．８６Ｍｖ／ｍの３
種類について捕集率を測定した。
【００６９】捕集率の測定は、次式により求めた。
【００７０】捕集率（％）＝［（Ｉ０-Ｉｍｉｎ）×１
００］／（Ｉ０-Ｉｂａｃｋ） 式中、Ｉ０は、電界印加前の蛍光強度の定常値を表し、
Ｉｍｉｎは、電界印加中の蛍光強度の最小値を表し、Ｉ
ｂａｃｋは、バックグラウンドを表す。 （結果）結果を図８に示す。尚、図８中、−△―は深さ
４μｍ、−□−は深さ２μｍ、−◇―は深さ０μｍの誘
導泳動クロマトグラフィー装置を使用した結果を表す。
００］／（Ｉ０-Ｉｂａｃｋ） 式中、Ｉ０は、電界印加前の蛍光強度の定常値を表し、
Ｉｍｉｎは、電界印加中の蛍光強度の最小値を表し、Ｉ
ｂａｃｋは、バックグラウンドを表す。 （結果）結果を図８に示す。尚、図８中、−△―は深さ
４μｍ、−□−は深さ２μｍ、−◇―は深さ０μｍの誘
導泳動クロマトグラフィー装置を使用した結果を表す。
【００７１】図８の結果から明らかなように、溝の深さ
が深いほど捕集率（％）が向上し、２．８６Ｍｖ／ｍで
は、４μｍの連通溝を持つ本発明の装置は、持たない従
来の装置の捕集率２８％と比べて４０％であり、捕集率
が約４３％向上すること、言い換えれば、このように本
発明の装置を使用することにより目的物質の捕集能力が
著しく向上することが判る。
が深いほど捕集率（％）が向上し、２．８６Ｍｖ／ｍで
は、４μｍの連通溝を持つ本発明の装置は、持たない従
来の装置の捕集率２８％と比べて４０％であり、捕集率
が約４３％向上すること、言い換えれば、このように本
発明の装置を使用することにより目的物質の捕集能力が
著しく向上することが判る。
【００７２】実施例 ３：５００ｂｐＤＮＡについての
捕集率の測定 インターカーレーター蛍光色素ＹＯＹＯ―１（モレキュ
ラープローブ社）で標識した５００ｂｐＤＮＡを試料と
して使用し、実施例２と同様にして、溝の深さ０μｍ、
２μｍ及び４μｍの誘導泳動クロマトグラフィー装置に
より捕集率（％）を測定した。
捕集率の測定 インターカーレーター蛍光色素ＹＯＹＯ―１（モレキュ
ラープローブ社）で標識した５００ｂｐＤＮＡを試料と
して使用し、実施例２と同様にして、溝の深さ０μｍ、
２μｍ及び４μｍの誘導泳動クロマトグラフィー装置に
より捕集率（％）を測定した。
【００７３】結果を図９に示す。尚、図９中、−△―は
深さ４μｍ、−□−は深さ２μｍ、−◇―は深さ０μｍ
の連通溝を有する誘導泳動クロマトグラフィー装置を使
用した結果を表す。
深さ４μｍ、−□−は深さ２μｍ、−◇―は深さ０μｍ
の連通溝を有する誘導泳動クロマトグラフィー装置を使
用した結果を表す。
【００７４】図９の結果から明らかなように、この場合
でも１．５Ｍｖ／ｍ以上の電界強度において、深さ４μ
ｍの連通溝を形成した本発明の装置は、連通溝を有しな
い従来の装置より、約２０％程度捕集率（％）が向上し
た。
でも１．５Ｍｖ／ｍ以上の電界強度において、深さ４μ
ｍの連通溝を形成した本発明の装置は、連通溝を有しな
い従来の装置より、約２０％程度捕集率（％）が向上し
た。
【００７５】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、対向
する電極間に電極よりも低い部位を設けるという従来全
く行われていなかったことを行うことによって、誘導泳
動による物質の分離に極めて重要な役割を有する捕集率
が著しく向上するという絶大な効果を奏するものであ
り、それゆえ極めて画期的な発明である。
する電極間に電極よりも低い部位を設けるという従来全
く行われていなかったことを行うことによって、誘導泳
動による物質の分離に極めて重要な役割を有する捕集率
が著しく向上するという絶大な効果を奏するものであ
り、それゆえ極めて画期的な発明である。
【図１】誘電泳動の原理を示す図である。
【図２】本発明の実施例を示す平面図（Ａ）と断面図
（Ｂ）である。
（Ｂ）である。
【図３】等方性エッチング（Ａ）、異方性エッチング
（Ｂ）、及びＲＩＥ若しくはＬＩＧＡ（Ｃ）により形成
した本発明の「電極よりも低い部位」の例を示す断面図
である。
（Ｂ）、及びＲＩＥ若しくはＬＩＧＡ（Ｃ）により形成
した本発明の「電極よりも低い部位」の例を示す断面図
である。
【図４】本発明に使用する電極の例を示す平面図であ
る。
る。
【図５】本発明の誘導泳動クロマトグラフィー装置の断
面図である。
面図である。
【図６】本発明の方法により基板に「電極よりも低い部
位」を形成する例を示す断面図である。
位」を形成する例を示す断面図である。
【図７】実施例１で測定したエッチング時間と溝の深さ
との関係を示すグラフである。
との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の誘導泳動クロマトグラフィー装置と従
来の誘導泳動クロマトグラフィー装置を使用して、牛血
清アルブミン（ＢＳＡ）タンパクについて捕集率を測定
したグラフである。
来の誘導泳動クロマトグラフィー装置を使用して、牛血
清アルブミン（ＢＳＡ）タンパクについて捕集率を測定
したグラフである。
【図９】本発明の誘導泳動クロマトグラフィー装置と従
来の誘導泳動クロマトグラフィー装置を使用して、５０
０ｂｐＤＮＡについて捕集率を測定したグラフである。
来の誘導泳動クロマトグラフィー装置を使用して、５０
０ｂｐＤＮＡについて捕集率を測定したグラフである。
１：基板 ２：凸状物（支柱） ２′：凸状物（壁体） ３：電極 ４：電極よりも低い部位（連通溝） ４′：電極よりも低い部位（溝） ５：電極間の最小ギャップ
Claims (7)
- 【請求項１】基板上に電極を設けた誘電泳動装置におい
て、対向する前記電極間に、不均一電界領域の増加を実
現する構造を形成したことを特徴とする誘電泳動装置。 - 【請求項２】基板上に電極を設けた誘電泳動装置におい
て、対向する前記電極間に該電極よりも低い部位を形成
したことを特徴とする誘電泳動装置。 - 【請求項３】前記電極を前記基板上の凸状物で保持し
て、前記対向する前記電極間に該電極よりも低い部位を
形成する請求項２に記載の誘電泳動装置。 - 【請求項４】物理的又は／及び化学的手段により電極間
の基板を掘削して、対向する前記電極間に該電極よりも
低い部位を形成したことを特徴とする請求項１〜３のい
ずれか１項に記載の誘電泳動装置の製造方法。 - 【請求項５】前記化学的手段が、誘電泳動装置の基板に
対するエッチング液を用いるエッチングである請求項４
に記載の誘電泳動装置の製造方法。 - 【請求項６】誘電泳動電極により形成された不均一電界
内に、分離すべき物質を含む液体を存在させ、該物質に
働く誘電泳動力の差によって分離を行う物質の分離方法
において、対向する電極間に形成した電極よりも低い部
位により、不均一電界領域の増加を実現することによっ
て、物質の捕集能力を向上させたことを特徴とする物質
の分離方法。 - 【請求項７】誘電泳動電極により形成された不均一電界
内に、分離すべき物質を含む液体を流し、該物質に働く
誘電泳動力と流体抗力の相互作用によって分離を行う物
質の分離方法において、対向する電極間に形成した電極
よりも低い部位により、不均一電界領域の増加と流体抗
力の低減を実現することによって、物質の捕集能力を向
上させる請求項６に記載の分離方法。
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|---|---|---|---|
| JP2000112337A JP4587112B2 (ja) | 2000-04-13 | 2000-04-13 | 誘電泳動装置及び物質の分離方法 |
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| EP06008220A EP1716926A3 (en) | 2000-04-13 | 2001-04-12 | Electrode for dielectrophoretic apparatus, dielectrophoretic apparatus, method for manufacturing the same, and method for separating substances using the electrode or dielectrophoretic apparatus |
| CA002343873A CA2343873A1 (en) | 2000-04-12 | 2001-04-12 | Electrode for dielectrophoretic apparatus, dielectrophoretic apparatus, methdo for manufacturing the same, and method for separating substances using the elctrode or dielectrophoretic apparatus |
| AT01109169T ATE370793T1 (de) | 2000-04-13 | 2001-04-12 | Elektroden-bau für dielektrophoretische anordnung und dielektrophoretische trennung |
| ES01109169T ES2288154T3 (es) | 2000-04-13 | 2001-04-12 | Construccion de electrodos para aparato dielectroforetico y separacion por dielectroforesis. |
| DE60130052T DE60130052T2 (de) | 2000-04-13 | 2001-04-12 | Elektroden-Bau für dielektrophoretische Anordnung und dielektrophoretische Trennung |
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| US11/064,828 US20050139473A1 (en) | 2000-04-13 | 2005-02-25 | Electrode for dielectrophoretic apparatus, dielectrophoretic apparatus, method for manufacturing the same, and method for separating substances using the electrode or dielectrophoretic apparatus |
| US12/588,268 US20100126865A1 (en) | 2000-04-13 | 2009-10-09 | Electrode for dielectrophoretic apparatus, dielectrophoretic apparatus, method for manufacturing the same, and method for separating substances using the electrode or dielectrophoretic apparatus |
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| JP2000112337A JP4587112B2 (ja) | 2000-04-13 | 2000-04-13 | 誘電泳動装置及び物質の分離方法 |
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| JP2001296274A true JP2001296274A (ja) | 2001-10-26 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2003200081A (ja) * | 2002-01-10 | 2003-07-15 | Japan Science & Technology Corp | 誘電泳動フィルター装置及び誘電泳動による懸濁微粒子除去方法 |
| JP2004045358A (ja) * | 2001-08-03 | 2004-02-12 | Nec Corp | 分離装置および分離装置の製造方法 |
| JP2004243238A (ja) * | 2003-02-14 | 2004-09-02 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 粒子の選別法 |
| WO2005121767A1 (ja) * | 2004-05-25 | 2005-12-22 | Fluid Incorporated | マイクロ流体デバイス及びこれを用いる分析分取装置 |
| JP2006518847A (ja) * | 2003-02-12 | 2006-08-17 | イギリス国 | 粒子集合装置 |
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| CN107267382A (zh) * | 2017-07-26 | 2017-10-20 | 南方科技大学 | 一种基于介电电泳的微流控芯片及其制备方法和应用 |
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| WO2019182186A1 (ko) * | 2018-03-23 | 2019-09-26 | 한국과학기술연구원 | 수직 나노갭 유전영동 전극, 이의 제조방법 및 이를 이용한 입자 포집 및 분리 방법 |
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| WO2000000293A1 (de) * | 1998-06-26 | 2000-01-06 | Evotec Biosystems Ag | Elektrodenanordnungen zur erzeugung funktioneller feldbarrieren in mikrosystemen |
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| JP2001252065A (ja) * | 2000-03-15 | 2001-09-18 | Tokai Rika Co Ltd | 粒子移動／固定装置 |
-
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| 鷲津正夫 他: "誘電泳動による生体分子のハンドリング技術と分離分析への応用", 電子情報通信学会論文誌Ｃ, vol. 83, no. 1, JPN6010009580, January 2000 (2000-01-01), pages 1 - 8, ISSN: 0001700958 * |
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