JP2000009690A - Solution filling apparatus for capillary electrophoresis - Google Patents

Solution filling apparatus for capillary electrophoresis

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JP2000009690A
JP2000009690A JP10176912A JP17691298A JP2000009690A JP 2000009690 A JP2000009690 A JP 2000009690A JP 10176912 A JP10176912 A JP 10176912A JP 17691298 A JP17691298 A JP 17691298A JP 2000009690 A JP2000009690 A JP 2000009690A
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JP
Japan
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solution
connection
capillary
pressure
solution tank
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Anazawa
隆 穴沢
Keiichi Nagai
啓一 永井
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means by which both an operation to fill a polymer solution into a plurality of capillaries and an operation to immerse tip parts of the capillaries into another solution are performed automatically. SOLUTION: Tip parts 52 of a plurality of capillaries 51 are passed through a plurality of conical connecting jigs 53 fixed to a holding implement 54. An airtight pressure-resistant block in which a plurality of conical holes complementary to the connecting jigs 53 are opened is filled with a polymer solution. The tip parts 52 are inserted into the holes. The connecting jigs 53 are made to collide with the holes in the pressure-resistant block. The connecting jigs 53 are deformed. The holes are sealed airtightly. The pressure at the inside of the pressure-resistant block is increased by a pump. The polymer solution is filled into the capillaries 51. The capillaries 51 are moved to a solution tank, and their tip parts 52 are immersed in an arbitrary solution.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、DNA、RNA または
蛋白質などの分離分析装置に関する。特にDNA、RNA の
塩基配列決定、あるいは個体の塩基配列の多様性に基づ
く制限酵素断片の多型性の計測に有効な手法に関する。
The present invention relates to an apparatus for separating and analyzing DNA, RNA or protein. In particular, the present invention relates to an effective method for determining the nucleotide sequence of DNA or RNA, or measuring the polymorphism of a restriction enzyme fragment based on the diversity of individual nucleotide sequences.

【0002】[0002]

【従来の技術】DNA、RNA等の分析技術は、遺伝子解析や
遺伝子診断を含む医学、生物学の分野でますます重要に
なってきている。特に最近では、ゲノム解析計画に関連
して、高速、高スループットのDNA解析装置の開発が進
んでいる。
2. Description of the Related Art Analysis techniques for DNA, RNA and the like are becoming increasingly important in the fields of medicine and biology, including genetic analysis and genetic diagnosis. Particularly in recent years, high-speed, high-throughput DNA analyzers have been developed in connection with the genome analysis plan.

【0003】DNA解析は、蛍光標識されたDNA試料をゲル
電気泳動によって分子量分離し、レーザ誘起蛍光検出に
より行う。ゲル電気泳動には、アクリルアミドを間隔
0.3 mm程度の2枚のガラス板の間に重合させた平
板ゲルが良く用いられている。平板ゲル上端に注入され
たDNA試料は平板ゲルの上下端に、上端を陰極、下端を
陽極とした電界を印加することで、負電荷を持つDNA試
料は分子量分離されながら下端方向に泳動される。一定
距離泳動された位置をレーザで平板ゲル側面よりすべて
の泳動路を一度に照射し、レーザ照射部を通過する蛍光
標識試料の分離成分を励起する。蛍光露光は一定時間間
隔で行い、連続周期計測を行う。この結果を解析するこ
とでDNA塩基配列を決定している。
[0003] DNA analysis is carried out by separating the molecular weight of a fluorescently labeled DNA sample by gel electrophoresis and detecting the laser-induced fluorescence. For gel electrophoresis, a flat gel obtained by polymerizing acrylamide between two glass plates with a space of about 0.3 mm is often used. The DNA sample injected into the upper end of the slab gel is applied to the upper and lower ends of the slab gel by applying an electric field with the upper end being the cathode and the lower end being the anode, so that the negatively charged DNA sample is migrated toward the lower end while being separated by molecular weight. . All the migration paths are illuminated at once from the side of the flat gel with the laser at the position where the electrophoresis has been carried out at a fixed distance, and the separation component of the fluorescently labeled sample passing through the laser irradiation part is excited. Fluorescence exposure is performed at fixed time intervals, and continuous cycle measurement is performed. By analyzing this result, the DNA base sequence is determined.

【0004】最近では平板ゲルに替わり、内径75μm程
度の溶融石英毛細管内に重合済のポリマ溶液を充填し、
ポリマ溶液を分離媒体としたキャピラリ電気泳動が実用
化され、パーキン・エルマー社から製品化(Perkin Elm
er ABI Prism 310 Genetic Analyzer)されている(以
下ABI 310と呼ぶ)。キャピラリの一端より注入されたD
NA試料はキャピラリの両端に、試料注入端を陰極、他端
を陽極とした電界を印加することで、負電荷を持つDNA
試料は分子量分離されながらキャピラリ中を試料注入端
から試料溶出端(他端)に向かって泳動され、平板ゲル
電気泳動と同様の分析を行う。キャピラリ電気泳動は、
スラブゲル電気泳動と比較して、電気抵抗の高さ、およ
び放熱効果の高さにより、大きな電界を加えられるた
め、高速、高分離が可能な方法である(Analytical Che
mistry 62,900(1990))。
Recently, instead of a flat gel, a polymerized polymer solution is filled in a fused quartz capillary tube having an inner diameter of about 75 μm,
Capillary electrophoresis using a polymer solution as a separation medium has been commercialized and commercialized from Perkin Elmer (Perkin Elm)
er ABI Prism 310 Genetic Analyzer) (hereinafter referred to as ABI 310). D injected from one end of the capillary
For NA samples, DNA with negative charge is applied to both ends of the capillary by applying an electric field with the sample injection end as the cathode and the other end as the anode.
The sample is electrophoresed in the capillary from the sample injection end to the sample elution end (the other end) while being subjected to molecular weight separation, and the same analysis as in flat plate gel electrophoresis is performed. Capillary electrophoresis
Compared to slab gel electrophoresis, a high electric field can be applied due to the high electric resistance and high heat dissipation effect, so this method is capable of high speed and high separation (Analytical Che
mistry 62, 900 (1990)).

【0005】ABI 310では1本のキャピラリ管を用い、そ
の溶出端近傍のキャピラリ中をレーザ照射し、蛍光検出
するオンカラム計測を行っている。キャピラリ外表面全
体はポリイミドコーティングがなされているので、検出
位置のコーティングを除去してガラスが露出した窓にし
てある(米国特許5312535(May17,1994))。この位置
にレーザを照射し、電気泳動によってキャピラリ内部を
泳動する蛍光標識試料の分離成分がビームを通過する際
に励起され、その発光蛍光を連続周期計測、解析するこ
とでDNA塩基配列を決定している。
The ABI 310 uses one capillary tube, irradiates the inside of the capillary near the elution end with a laser, and performs on-column measurement for fluorescence detection. Since the entire outer surface of the capillary is coated with polyimide, the coating at the detection position is removed to form a window with exposed glass (US Pat. No. 5,312,535 (May 17, 1994)). This position is irradiated with a laser, and the separated components of the fluorescently labeled sample that migrates inside the capillary by electrophoresis are excited when passing through the beam, and the emission fluorescence is measured and analyzed in a continuous cycle to determine the DNA base sequence. ing.

【0006】ポリマ溶液を分離媒体とするキャピラリ電
気泳動では、分離媒体の劣化や異なる試料の混在を避け
るため、一回の電気泳動ごとにキャピラリ内部のポリマ
溶液を交換しなければならない。ABI 310では、一つの
試料の電気泳動分析が終了するごとにキャピラリ内部の
ポリマ溶液を再充填できるため、同一のキャピラリを繰
り返し利用して多数の試料を順次自動分析することがで
きる。以下にABI 310のポリマ溶液充填方法、および電
気泳動計測法を説明する。
[0006] In capillary electrophoresis using a polymer solution as a separation medium, the polymer solution inside the capillary must be exchanged for each electrophoresis in order to avoid deterioration of the separation medium and mixing of different samples. In the ABI 310, the polymer solution inside the capillary can be refilled every time the electrophoretic analysis of one sample is completed, so that a large number of samples can be sequentially and automatically analyzed using the same capillary repeatedly. The method of filling the ABI 310 with a polymer solution and the method of measuring electrophoresis will be described below.

【0007】ポリマ溶液は粘性が水の100倍以上もある
粘性流体である上、キャピラリは内径が75μm以下の毛
細管であるため、ポリマ溶液をキャピラリに充填するた
めに、ポリマ溶液に浸されたキャピラリの一端に10気圧
以上の高圧力を印加している。キャピラリの試料溶出端
を、ポリマ溶液で満たされたガスタイトシリンジと、ポ
リマ溶液で満たされたアクリル製の耐圧ブロックを介し
て耐圧接続する。耐圧ブロックは耐圧バルブを介して陽
極緩衝液槽とも接続可能である。
[0007] The polymer solution is a viscous fluid having a viscosity of more than 100 times that of water, and the capillary is a capillary having an inner diameter of 75 µm or less. Therefore, the capillary immersed in the polymer solution is used to fill the capillary with the polymer solution. A high pressure of 10 atm or more is applied to one end of the. The sample elution end of the capillary is pressure-resistant connected to a gas tight syringe filled with a polymer solution via an acrylic pressure block filled with the polymer solution. The pressure-resistant block can also be connected to the anode buffer tank via a pressure-resistant valve.

【0008】耐圧バルブを閉じた状態で、ガスタイトシ
リンジのピストン部を機械的に押すことで耐圧ブロック
内部の圧力を高め、ポリマ溶液を試料溶出端(陽極側)
から試料注入端(陰極側)に向かって充填する。充填完
了後、耐圧バルブを開けることでキャピラリ試料溶出端
を陽極緩衝液槽に電気的に接続させ、キャピラリ試料注
入端は陰極緩衝液槽に浸される。両緩衝液槽の間に電界
を印加することでキャピラリ電気泳動が行われる。試料
注入は、キャピラリ試料注入端を試料溶液に浸し、陽極
緩衝液槽と試料溶液の間に一定時間電界を印加すること
で行われる。電気泳動計測終了後、耐圧ブロックの耐圧
バルブが再び閉じられ、上記と同様のポリマ充填、試料
注入、電気泳動計測のサイクルを繰り返す。
With the pressure-resistant valve closed, the pressure inside the pressure-resistant block is increased by mechanically pushing the piston of the gas-tight syringe, and the polymer solution is eluted from the sample (on the anode side).
From the sample injection end (cathode side). After completion of filling, the capillary sample elution end is electrically connected to the anode buffer solution tank by opening the pressure-resistant valve, and the capillary sample injection end is immersed in the cathode buffer solution tank. Capillary electrophoresis is performed by applying an electric field between both buffer tanks. The sample injection is performed by immersing the capillary sample injection end in the sample solution and applying an electric field between the anode buffer solution tank and the sample solution for a certain period of time. After the electrophoresis measurement, the pressure-resistant valve of the pressure-resistant block is closed again, and the same cycle of polymer filling, sample injection, and electrophoresis measurement as described above is repeated.

【0009】本サイクルを実行する間、キャピラリ試料
溶出端は終始耐圧ブロックに耐圧接続されている。耐圧
接続はプラスチック製のフェラルと呼ばれる接続治具を
介して行われる。フェラルは先が円錐状に尖ったオスネ
ジで、中心にキャピラリがちょうど貫通できる程度の小
さな穴が開いている。耐圧ブロックの接続部は、フェラ
ルと適合するようにテーパー状になったメスネジ穴が開
いており、その先は耐圧ブロック内部のポリマと通じて
いる。
During the execution of this cycle, the capillary sample elution end is connected to the pressure-resistant block from the beginning to the end. The pressure-resistant connection is performed via a connection jig called a plastic ferrule. The ferrule is a male screw with a pointed cone, with a small hole in the center just enough to allow the capillary to penetrate. The connection part of the pressure-resistant block has a female screw hole which is tapered so as to be compatible with the ferrule, and the end thereof communicates with the polymer inside the pressure-resistant block.

【0010】フェラルにキャピラリを貫通させた状態
で、このネジを締め付けると、フェラルの先端が耐圧ブ
ロックのテーパーに衝突し、フェラルの先端が変形す
る。このことにより、フェラルとキャピラリの間の隙
間、およびフェラルと耐圧ブロックの間の隙間は密封さ
れる。この密封はネジ機構により固定されているため、
耐圧ブロックの内部が数十気圧の高圧状態にあってもポ
リマ溶液が漏れることはなく、耐圧接続を形成する。以
上説明したように、ABI 310では同一のキャピラリを交
換することなく繰り返し利用して、多数の試料を順次、
自動的に計測できるため、低いコストかつ低い労力でDN
A分析ができる。
When this screw is tightened with the capillary penetrating the ferrule, the tip of the ferrule collides with the taper of the pressure-resistant block, and the tip of the ferrule is deformed. Thus, the gap between the ferrule and the capillary and the gap between the ferrule and the pressure-resistant block are sealed. Because this seal is fixed by the screw mechanism,
Even if the inside of the pressure-resistant block is in a high pressure state of several tens of atmospheres, the polymer solution does not leak and a pressure-resistant connection is formed. As described above, the ABI 310 repeatedly uses the same capillary without exchanging it, and sequentially samples a large number of samples.
Automatic measurement allows DN with low cost and low labor
A Can analyze.

【0011】しかし、ABI 310は一度に計測できるキャ
ピラリが一本だけなので、スループットが低い。本装置
を高スループットな自動分析装置にするためには、多数
のキャピラリを同時に計測できるキャピラリアレイ装置
に発展させなければならない。キャピラリアレイ装置は
主に次の二つの開発例がある。
However, the ABI 310 has a low throughput because only one capillary can be measured at a time. In order to make this apparatus a high-throughput automatic analyzer, it must be developed into a capillary array apparatus that can simultaneously measure many capillaries. The capillary array device mainly has the following two development examples.

【0012】一つの開発例はキャピラリアレイスキャン
方式(ネイチャー(Nature),359,167(1992))で、
複数のキャピラリを1本づつ順番にレーザ照射し、オン
カラム蛍光計測するものである。この装置ではレーザビ
ームがキャピラリ中で最も絞られる位置と蛍光計測器に
入射する光源位置が一致する共焦点構造がとられてお
り、1本づつのキャピラリを独立に計測できる。レーザ
照射および蛍光受光光学系は固定し、キャピラリアレイ
を保持したステージを1次元方向に往復動作することで
各キャピラリを順番にレーザ照射している。
One development example is a capillary array scan method (Nature, 359, 167 (1992)).
A plurality of capillaries are irradiated with laser one by one in order, and on-column fluorescence measurement is performed. This device has a confocal structure in which the position where the laser beam is most converged in the capillary and the position of the light source incident on the fluorescence measurement device are taken, and each capillary can be measured independently. The laser irradiation and the fluorescence receiving optical system are fixed, and the stage holding the capillary array reciprocates in a one-dimensional direction, thereby sequentially irradiating each capillary with laser.

【0013】本方式では蛍光計測をキャピラリ1本づつ
順番に行うため、1本あたりの蛍光露光時間が通常のオ
ンカラム計測と比較して減ってしまう。n本のキャピラ
リアレイを扱った場合、1本あたりの蛍光露光時間は最
大で1/n、実際には試料の分離成分が通過しないキャピ
ラリのガラス部分もスキャンされるので1/n以下になっ
てしまう。この結果、蛍光検出感度が低下する問題が生
じる。また、試料の分離成分電気泳動パターンの隣り合
うピークの時間間隔は高速分析になるほど小さくなる
が、この時間間隔に対して、1回のスキャンに要する時
間が無視できないほど大きくなると分離成分電気泳動パ
ターンの分離能が低下する問題が生じる。さらに、本装
置ではスキャンのためのステージ可動部を有しており、
故障が多発する構造となっている。
In the present method, since the fluorescence measurement is performed one by one in order of the capillaries, the fluorescence exposure time for one capillary is reduced as compared with the ordinary on-column measurement. When n capillary arrays are used, the maximum fluorescence exposure time per line is 1 / n, and the glass part of the capillary through which the sample separation component does not actually pass is also scanned. I will. As a result, there arises a problem that the fluorescence detection sensitivity is reduced. In addition, the time interval between adjacent peaks in the separated component electrophoresis pattern of the sample becomes smaller as the analysis speed increases, but if the time required for one scan becomes too large to be ignored, the separated component electrophoresis pattern A problem arises in that the separation power of the polymer decreases. Furthermore, this apparatus has a stage movable section for scanning,
It has a structure where failures occur frequently.

【0014】もう一つの開発例はキャピラリアレイシー
スフロー方式(Nature,361,565−566(1993)、特開
平6−138037)である。この装置では平面上に配列した
キャピラリアレイの試料注入端は陰極緩衝液槽に浸し、
試料溶出端は陽極緩衝液槽および蛍光計測部分であるセ
ル中に浸し、電気泳動によって分子量分離された試料成
分をそのまま緩衝液中に溶出させ、このキャピラリの存
在しない緩衝液部分をレーザ照射することで溶出された
試料成分の蛍光検出を行っている。この際、セル中の緩
衝液を泳動方向にゆっくり流すことによって、異なるキ
ャピラリゲルから溶出された分離成分が緩衝液中で互い
に混合したり、あるいは1本のキャピラリゲル中で分離
されていた2つの成分が緩衝液中で混合したりしないよ
うにしている。
Another development example is a capillary array sheath flow method (Nature, 361, 565-566 (1993), Japanese Patent Laid-Open No. 6-138037). In this device, the sample injection end of the capillary array arranged on a plane is immersed in the cathode buffer solution tank,
The sample elution end shall be immersed in the anode buffer tank and the cell which is the fluorescence measurement part, and the sample components separated by electrophoresis will be eluted into the buffer as it is, and the buffer part without this capillary will be irradiated with laser. The fluorescence detection of the sample component eluted in is performed. At this time, by slowly flowing the buffer solution in the cell in the electrophoresis direction, the separated components eluted from different capillary gels are mixed with each other in the buffer solution, or two components separated in one capillary gel are separated. The components are not mixed in the buffer.

【0015】このように、キャピラリから溶出した試料
成分を緩衝液によってさや状に包み込んで流すことをシ
ースフロー、緩衝液を流しているセルをシースフローセ
ルと呼んでいる。レーザはキャピラリの存在しない緩衝
液部分を照射するので、キャピラリ表面でのレーザビー
ム散乱の問題は回避され、複数のキャピラリから溶出さ
れた成分を一括励起し、同時蛍光分析することが可能に
なっている。したがって、本方式はキャピラリアレイス
キャン方式と比較して、蛍光検出感度が高く、より多く
のキャピラリを同時計測することができる。
The flow of the sample component eluted from the capillary in a sheath-like manner with a buffer solution is called a sheath flow, and the cell in which the buffer solution flows is called a sheath flow cell. Since the laser irradiates the buffer portion where there is no capillary, the problem of laser beam scattering on the capillary surface is avoided, and the components eluted from multiple capillaries can be excited collectively, enabling simultaneous fluorescence analysis. I have. Therefore, this method has higher fluorescence detection sensitivity and can measure more capillaries simultaneously than the capillary array scanning method.

【0016】つまり、ポリマ充填装置とキャピラリアレ
イシースフロー方式を組み合わせることができれば、最
も低コスト、高感度、高スループットなDNA分析装置が
できる。
That is, if the polymer filling device and the capillary array sheath flow method can be combined, a DNA analyzer with the lowest cost, high sensitivity, and high throughput can be obtained.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】一般に、ポリマ溶液を
用いたキャピラリ電気泳動では、一つの電気泳動分析と
次の電気泳動分析の間で、キャピラリの内表面をポリマ
溶液以外の試薬により洗浄する必要がある(アナリティ
カル ケミストリ(Analytical Chemistry) 67,1913
(1995))。これを怠ると、時間とともにキャピラリの
内表面の電荷状態が変化し、これが電気浸透流を増大さ
せ、電気泳動の分離性能が低下する場合があるからであ
る。
Generally, in capillary electrophoresis using a polymer solution, it is necessary to wash the inner surface of the capillary with a reagent other than the polymer solution between one electrophoresis analysis and the next electrophoresis analysis. (Analytical Chemistry 67, 1913)
(1995)). If this is neglected, the state of charge on the inner surface of the capillary changes with time, and this may increase the electroosmotic flow and reduce the electrophoretic separation performance.

【0018】しかし、ABI 310ではキャピラリ試料溶出
端は終始耐圧ブロックに耐圧接続されており、キャピラ
リ内部は終始ポリマ溶液で満たされているため、以上の
ようなキャピラリ内表面の洗浄が不可能である。また、
ABI 310ではキャピラリ試料溶出端は終始耐圧ブロック
に耐圧接続されているため、試料溶出端を任意の緩衝液
に浸して電気泳動を行うこともできない。いずれの場合
も耐圧接続の着脱が必要であるが、ABI 310で用いられ
ているキャピラリの耐圧ブロックへの耐圧接続手段は、
ネジ固定式のフェラルであるため、その着脱を機械が自
動的に行うのは困難である。
However, in the ABI 310, the elution end of the capillary sample is pressure-resistant connected to the pressure-resistant block from beginning to end, and the inside of the capillary is always filled with the polymer solution. . Also,
In the ABI 310, the elution end of the capillary sample is always pressure-resistant connected to the pressure-resistant block, so that it is not possible to perform electrophoresis by immersing the elution end of the sample in an arbitrary buffer. In either case, it is necessary to attach and detach the pressure-resistant connection, but the pressure-resistant connection means to the pressure-resistant block of the capillary used in ABI 310 is:
Since it is a screw-fixed ferrule, it is difficult for the machine to automatically attach and detach it.

【0019】一方、ABI 310のポリマ充填装置をそのま
まキャピラリアレイシースフロー方式に適用することは
以下の理由で不可能である。ABI 310では、キャピラリ
の試料溶出端をポリマ溶液に浸し、この部分を10気圧以
上の高圧力にすることにより、ポリマ溶液をキャピラリ
の試料溶出端から試料注入端の方向へ充填している。シ
ースフロー方式では、キャピラリの試料溶出端は緩衝液
で満たされたシースフローセル中に固定されている。
On the other hand, it is impossible to apply the polymer filling device of ABI 310 directly to the capillary array sheath flow system for the following reasons. In the ABI 310, the sample elution end of the capillary is immersed in the polymer solution, and this part is set to a high pressure of 10 atm or more, so that the polymer solution is filled in the direction from the sample elution end to the sample injection end of the capillary. In the sheath flow method, the sample elution end of the capillary is fixed in a sheath flow cell filled with a buffer solution.

【0020】したがって、ABI 310のポリマ充填方式を
採用するためには、シースフローセル中の緩衝液を充填
すべきポリマ溶液に置換した後、シースフローセル内部
に10気圧以上の高圧力を印加しなければならない。現存
するシースフローセルはそのような耐圧性能はないた
め、このポリマ充填方式は実現不可能である。仮に耐圧
性能を有するシースフローセルがあったとしても、ポリ
マ溶液充填を行う度に、シースフローセル内部の緩衝液
をポリマ溶液に置換し、充填後再び緩衝液に戻す操作が
必要になる。これは時間を多く要する操作であり、キャ
ピラリ電気泳動の特長である高速性と逆行するものであ
る。また、ポリマ溶液、緩衝溶液を大量に浪費すること
になり、コストが高くなる。
Therefore, in order to adopt the polymer filling method of ABI 310, after replacing the buffer solution in the sheath flow cell with the polymer solution to be filled, a high pressure of 10 atm or more must be applied to the inside of the sheath flow cell. No. Since existing sheath flow cells do not have such pressure resistance, this polymer filling method is not feasible. Even if there is a sheath flow cell having pressure resistance, it is necessary to replace the buffer inside the sheath flow cell with the polymer solution every time the polymer solution is filled, and to return the buffer to the buffer after filling. This is an operation that requires a lot of time, and is contrary to the high speed characteristic of capillary electrophoresis. In addition, a large amount of the polymer solution and the buffer solution are wasted, which increases the cost.

【0021】ABI 310のポリマ充填装置を用いて、キャ
ピラリアレイの逆方向からポリマ溶液を充填することは
原理的に可能である。すなわち、キャピラリアレイの試
料注入端からシースフローセル中に配置された試料溶出
端に向かってポリマを充填することは、シースフローセ
ルに耐圧性能が不要なので、可能である。平面上に配列
されたキャピラリアレイの試料注入端の配列間隔と等し
い間隔で耐圧ブロックにメスネジ穴を直線上に開け、各
キャピラリの試料注入端をそれぞれネジ固定式のフェラ
ルを介して耐圧ブロックの各メスネジ穴に耐圧接続す
る。この際、耐圧接続するフェラルの数はキャピラリア
レイ中のキャピラリの本数と同じだけ必要になる。耐圧
ブロックを介して各キャピラリと接続しているガスタイ
トシリンジのピストン部を機械的に押すことで耐圧ブロ
ック内部の圧力を高め、ポリマ溶液を各キャピラリの試
料注入端から試料溶出端に向かって充填できる。しか
し、この手法は次の二つ問題点を内包する。
It is possible in principle to fill the polymer solution from the reverse direction of the capillary array using the polymer filling device of ABI 310. That is, it is possible to fill the polymer from the sample injection end of the capillary array to the sample elution end arranged in the sheath flow cell, since the sheath flow cell does not require pressure resistance. A female screw hole is made in the pressure-resistant block in a straight line at an interval equal to the arrangement interval of the sample injection ends of the capillary array arranged on a plane, and the sample injection end of each capillary is connected to each of the pressure-resistant blocks via a screw-type ferrule. Connect with pressure to the female screw hole. At this time, the number of ferrules to be connected with pressure is required to be the same as the number of capillaries in the capillary array. The pressure inside the pressure-resistant block is increased by mechanically pressing the piston of the gas tight syringe connected to each capillary via the pressure-resistant block, and the polymer solution is filled from the sample injection end of each capillary to the sample elution end. it can. However, this method has the following two problems.

【0022】キャピラリ電気泳動分析を行うためには、
ポリマ溶液充填後、キャピラリ試料注入端を試料溶液に
浸して試料注入を行い、続いてキャピラリ試料注入端を
陰極緩衝液槽に浸して電気泳動を行う。つまり、各キャ
ピラリの試料注入端の耐圧ブロックへの着脱が必要であ
る。ABI 310で用いられているキャピラリの耐圧ブロッ
クへの耐圧接続手段は、ネジ固定式のフェラルであるた
め、その着脱を機械が自動的に行うのは困難である。キ
ャピラリアレイ中のキャピラリ本数に相当する数のネジ
固定式のフェラルを同時に着脱することを考えると、そ
の自動化はさらに困難である。
In order to perform a capillary electrophoresis analysis,
After filling the polymer solution, the capillary sample injection end is immersed in the sample solution to perform sample injection, and then the capillary sample injection end is immersed in the cathode buffer bath to perform electrophoresis. That is, it is necessary to attach / detach the sample injection end of each capillary to / from the pressure-resistant block. Since the means for connecting the pressure-resistant block of the capillary used in the ABI 310 to the pressure-resistant block is a screw-fixed ferrule, it is difficult for the machine to automatically attach and detach it. Considering simultaneous attachment and detachment of screw-type ferrules corresponding to the number of capillaries in the capillary array, its automation is more difficult.

【0023】もう一つの問題点は、耐圧接続手段がネジ
固定式のフェラルであるため、耐圧ブロックに直線上に
開けるメスネジ穴の配列間隔が大きくなることである。
平面上に配列したキャピラリアレイの試料注入端の配列
間隔は、これと等しいので、やはり大きくなる。一方、
平面上に配列したキャピラリアレイの試料溶出端の配列
間隔は、シースフローセル内部での高感度蛍光検出を行
う必要上できるだけ小さくなっている。
Another problem is that, since the pressure-resistant connecting means is a screw-fixed ferrule, the arrangement interval of the female screw holes formed in the pressure-resistant block in a straight line becomes large.
Since the arrangement interval between the sample injection ends of the capillary array arranged on a plane is equal to this, the arrangement interval is also large. on the other hand,
The arrangement interval of the sample elution ends of the capillary array arranged on a plane is as small as possible in order to perform high-sensitivity fluorescence detection inside the sheath flow cell.

【0024】つまり、キャピラリアレイの配列間隔は試
料溶出端から試料注入端に行くのに従って広がる。この
広がりの程度が大きいほど、キャピラリアレイ中の各キ
ャピラリの全長は、中心に配置されたキャピラリから端
に配置されたキャピラリに行くのに従って長くなってし
まう。
That is, the arrangement interval of the capillary array increases from the sample elution end to the sample injection end. The greater the extent of this spread, the longer the overall length of each capillary in the capillary array will be from the centrally located capillary to the end located capillary.

【0025】ABI 310で使用されているフェラルの径は
約10 mmあるので、仮に耐圧ブロックに10 mm間隔で直線
上にメスネジ穴を開けた場合、48本のキャピラリアレイ
の試料注入端の全幅は480 mmにも及んでしまう。これに
対してキャピラリアレイの試料溶出端の配列間隔は0.4
mm程度であるから、その全幅は19 mm程度で十分に小さ
い。キャピラリアレイの中心に配置されたキャピラリの
全長を240 mmとすると、両端に配置されたキャピラリの
全長はその約√2倍で、340 mmにもなってしまう。つま
り、同じキャピラリアレイの中でありながら、各キャピ
ラリごとに異なる電気泳動条件で分析することになり、
非常に不便である。また、480 mmにも及ぶ巨大な耐圧ブ
ロックを作製することも困難である。
Since the diameter of the ferrule used in the ABI 310 is about 10 mm, if a female screw hole is formed on the pressure-resistant block in a straight line at intervals of 10 mm, the total width of the sample injection end of the 48 capillary arrays is Up to 480 mm. In contrast, the spacing between the sample elution ends of the capillary array was 0.4
Since it is about mm, the total width is about 19 mm, which is sufficiently small. If the total length of the capillary arranged at the center of the capillary array is 240 mm, the total length of the capillaries arranged at both ends is about √2 times as large as 340 mm. In other words, even though they are in the same capillary array, they are analyzed under different electrophoresis conditions for each capillary,
Very inconvenient. It is also difficult to manufacture a huge pressure-resistant block as large as 480 mm.

【0026】本発明の目的は、上記の二つの問題を解決
し、キャピラリアレイの試料注入端を自動的に耐圧ブロ
ックへ着脱することを可能にし、しかも試料注入端の配
列間隔を短くすることによってキャピラリアレイ中の各
キャピラリの全長の差を小さくできるようにするための
ポリマ溶液充填装置を提供することである。
An object of the present invention is to solve the above two problems, to enable the sample injection end of the capillary array to be automatically attached to and detached from the pressure-resistant block, and to reduce the arrangement interval between the sample injection ends. An object of the present invention is to provide a polymer solution filling apparatus for reducing the difference in the total length of each capillary in a capillary array.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】本発明の充填装置は、キ
ャピラリの耐圧ブロックへの耐圧接続手段に、接続治具
(フェラル)と耐圧ブロックの間のネジ機構を用いな
い。接続治具は先が円錐状に尖っており、中心にキャピ
ラリがちょうど貫通できる程度の小さな穴が開いてい
る。耐圧ブロックの接続部は、接続治具の先の円錐状に
尖った部分と適合するようなテーパー状の穴が開いてお
り、耐圧ブロック内部のポリマ溶液とつながっている。
接続治具を耐圧ブロックの接続部の穴に機械的に押し当
てられるように、接続治具に押し当て治具を結合する。
The filling device of the present invention does not use a screw mechanism between the connection jig (ferrule) and the pressure-resistant block for the pressure-resistant connection means of the capillary to the pressure-resistant block. The connection jig has a pointed conical tip, and has a small hole in the center just enough to allow the capillary to penetrate. The connection portion of the pressure-resistant block has a tapered hole that matches the conically pointed portion of the connection jig, and is connected to the polymer solution inside the pressure-resistant block.
The pressing jig is connected to the connection jig so that the connection jig can be mechanically pressed against the hole of the connection portion of the pressure-resistant block.

【0028】この結合手段は、着脱の必要がないので、
ネジ機構を用いたものでも接着剤を用いたものでもよ
い。接続治具にキャピラリを貫通させた状態で、押し当
て治具を用いて接続治具に荷重を加えて耐圧ブロックの
接続部の穴へ押し当てると、接続治具の先端が耐圧ブロ
ックのテーパーに衝突し、接続治具の先端が変形する。
これにより、キャピラリと接続治具の間の隙間、および
接続治具と耐圧ブロックの間の隙間を密封し、耐圧接続
が形成される。押し当て治具は、例えば直線駆動機構を
もつモーターがよい。モーターを制御するだけで接続治
具に荷重を加えたり、逆に接続治具を引き戻したりする
ことができる。
Since this connecting means does not need to be attached or detached,
It may be one using a screw mechanism or one using an adhesive. When a capillary is passed through the connection jig and a load is applied to the connection jig using a pressing jig and the connection jig is pressed against the hole of the connection part of the pressure-resistant block, the tip of the connection jig becomes the taper of the pressure-resistant block. The collision causes the tip of the connection jig to be deformed.
Thereby, the gap between the capillary and the connection jig and the gap between the connection jig and the pressure-resistant block are sealed, and a pressure-resistant connection is formed. The pressing jig may be, for example, a motor having a linear drive mechanism. By simply controlling the motor, a load can be applied to the connection jig, and conversely, the connection jig can be pulled back.

【0029】つまり、キャピラリと耐圧ブロックを耐圧
接続させたり、接続を解除してキャピラリの試料注入端
を他の溶液槽に浸すことも自動的にできるようになる。
また、多数の接続治具を一つの押し当て治具と結合させ
ておけば、これらを一括して制御できるので、多数のキ
ャピラリを扱うキャピラリアレイに対しても、同様の方
法で耐圧ブロックへの着脱を自動的に行うことができ
る。
That is, it is also possible to automatically connect the capillary and the pressure-resistant block to each other with pressure or disconnect the connection so that the sample injection end of the capillary is immersed in another solution tank.
Also, if a large number of connection jigs are combined with one pressing jig, they can be controlled collectively, so even for a capillary array that handles a large number of capillaries, the same method can be applied to the pressure-resistant block. The attachment and detachment can be performed automatically.

【0030】さらに、本発明では接続治具および耐圧ブ
ロックにネジ機構が必要ないため、ABI 310の場合と比
較して接続治具と耐圧ブロックの接続部の穴を非常に小
さくすることができる。したがって、一つの押し当て治
具に直線上に結合した多数の接続治具と、耐圧ブロック
上に直線上に開けられた多数の接続部の穴を、非常に小
さな配列間隔で配列させることができる。つまり、平面
上に並んだキャピラリアレイの試料注入端の配列間隔を
非常に小さくしながら、各キャピラリをこれらの治具を
用いて耐圧ブロックに耐圧接続することができる。例え
ば、接続治具の径を2 mm、48本のキャピラリアレイの試
料注入端の配列間隔を3 mmとすれば、試料注入端の全幅
は144 mmと小さくなる。キャピラリアレイの中心に配置
されたキャピラリの全長を240 mmとすると、両端に配置
されたキャピラリの全長は251 mmとなり、同じキャピラ
リアレイの中でキャピラリの長さの差は4%以下にな
り、ほぼ同一の電気泳動条件で分析が可能になる。
Further, according to the present invention, since a screw mechanism is not required for the connection jig and the pressure-resistant block, the hole at the connection portion between the connection jig and the pressure-resistant block can be made very small as compared with the case of the ABI 310. Therefore, a large number of connection jigs linearly coupled to one pressing jig and a large number of connection portion holes formed linearly on the pressure-resistant block can be arranged at very small arrangement intervals. . In other words, each capillary can be pressure-resistant connected to a pressure-resistant block using these jigs while the arrangement interval between the sample injection ends of the capillary array arranged on a plane is extremely small. For example, if the diameter of the connection jig is 2 mm and the arrangement interval between the sample injection ends of the 48 capillary arrays is 3 mm, the overall width of the sample injection end is reduced to 144 mm. Assuming that the total length of the capillaries arranged at the center of the capillary array is 240 mm, the total length of the capillaries arranged at both ends is 251 mm, and the difference in capillary length in the same capillary array is less than 4%. Analysis can be performed under the same electrophoresis conditions.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】(実施例1)本発明によるポリマ
溶液充填装置を、パーキン・エルマー社の製品ABI 310
と同様のオンカラム蛍光検出のシングルキャピラリ電気
泳動装置に適用する。
(Embodiment 1) A polymer solution filling apparatus according to the present invention is manufactured by using Perkin Elmer's product ABI 310.
The present invention is applied to a single capillary electrophoresis apparatus for on-column fluorescence detection similar to the above.

【0032】電気泳動緩衝液は3.5 M(モル/リット
ル)のウレアを含む1×TBE(89 mM(ミリモル/リット
ル)トリス ヒドロキシメチル アミノメタン(tris(hy
droxymethyl)aminomethane)、89mMホウ酸(boric aci
d)、2mMエチレンジアミンテトラアセティック アシド
(ethylenediaminetetraacetic acid:EDTA)を用い
る。電気泳動分離媒体のポリマ溶液は、6%T、0%Cのリ
ニア・ポリアクリルアミドを3.5 Mのウレアを含む1×TB
E中に溶かしたものを用いる。このポリマ溶液の粘性は
μ=4900 CP=4.9 N・sec/m2である(Analytical Chem
istry 67,1913(1995))。
The electrophoresis buffer was 1 × TBE (89 mM (mmol / liter) containing 3.5 M (mol / liter) of urea).
droxymethyl) aminomethane), 89mM boric acid (boric aci
d), use 2 mM ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA). The polymer solution of the electrophoresis separation medium is 6% T, 0% C linear polyacrylamide, 1 × TB containing 3.5 M urea.
Use the one dissolved in E. The viscosity of this polymer solution is μ = 4900 CP = 4.9 N · sec / m 2 (Analytical Chem.
istry 67, 1913 (1995)).

【0033】外径R=0.375 mm、内径r=0.075 mm、全長
L=350 mmのキャピラリ(ポリマイクロ社)の一端から1
00 mmの位置のポリイミド被覆を幅10 mmにわたって除去
し、蛍光検出位置とする。電気泳動時は、蛍光検出位置
に遠い方のキャピラリ端を試料注入端とし、蛍光検出位
置に近い方のキャピラリ端を試料溶出端とする。したが
ってキャピラリ電気泳動の有効長はl=250 mmである。
Outer diameter R = 0.375 mm, inner diameter r = 0.0075 mm, overall length
1 from one end of L = 350 mm capillary (Polymicro)
The polyimide coating at the position of 00 mm is removed over a width of 10 mm, and is used as a fluorescence detection position. During electrophoresis, the capillary end farther from the fluorescence detection position is the sample injection end, and the capillary end closer to the fluorescence detection position is the sample elution end. Therefore, the effective length of capillary electrophoresis is l = 250 mm.

【0034】図1に示したように、キャピラリ1の蛍光
検出位置を蛍光検出器のキャピラリホルダー2に設置
し、キャピラリ中央部分を逆U字型に温調板3上に固定す
る。キャピラリの右下端が試料注入端4で、左下端が試
料溶出端5で、両端の高さを揃える。キャピラリは両端
を含めて、ポリマ充填、試料注入、電気泳動の全工程を
通じて、動かないように固定される。温調板3は、キャ
ピラリの試料注入端4から50mmの位置から、蛍光検出位
置から50 mm試料注入端側の位置までの範囲の電気泳動
時のキャピラリ温度を任意に制御できる。ここでは、全
工程を通じて温調板3を40℃に設定する。
As shown in FIG. 1, the fluorescence detection position of the capillary 1 is set on the capillary holder 2 of the fluorescence detector, and the central portion of the capillary is fixed on the temperature control plate 3 in an inverted U shape. The lower right end of the capillary is the sample injection end 4, and the lower left end is the sample elution end 5. The capillaries, including both ends, are immobilized throughout the polymer filling, sample injection, and electrophoresis steps. The temperature control plate 3 can arbitrarily control the capillary temperature during electrophoresis from a position 50 mm from the sample injection end 4 of the capillary to a position from the fluorescence detection position to a position 50 mm from the sample injection end. Here, the temperature control plate 3 is set to 40 ° C. throughout the entire process.

【0035】蛍光検出は、レーザをキャピラリの蛍光検
出位置に図1の紙面後方より紙面に垂直に照射し、発光
蛍光を紙面後方より蛍光検出器により受光する。レーザ
は488 nmおよび514.5 nmのアルゴンイオンレーザを使用
する。蛍光検出器では、蛍光を回折格子で波長分散させ
て、多種の蛍光をCCDカメラで一括検出する。キャピラ
リの試料注入端4には試料注入装置6を設置し、試料溶出
端5にはポリマ溶液充填装置7を設置する。
In the fluorescence detection, a laser is applied to the fluorescence detection position of the capillary vertically from the rear of the paper of FIG. 1 to the paper, and the emitted fluorescent light is received by the fluorescence detector from the rear of the paper. The laser uses 488 nm and 514.5 nm argon ion lasers. In a fluorescence detector, fluorescence is wavelength-dispersed by a diffraction grating, and various types of fluorescence are detected at once by a CCD camera. A sample injection device 6 is installed at the sample injection end 4 of the capillary, and a polymer solution filling device 7 is installed at the sample elution end 5.

【0036】図2にポリマ溶液充填装置7の構成図を示
す。接続治具8は、材質がPEEK(ポリエーテルエー
テルケトン)で、底面の径が10 mm、高さ20 mmの円錐形
で、中心に径0.5 mmの穴を開ける。接続治具8をキャピ
ラリホルダー2より50 mm下方の空間中に保持するため
に、接続治具8を保持具9に接着剤により結合する。保持
具9は材質がアルミニウムで、キャピラリが貫通できる
ように、接続治具8の穴と同軸の位置に径5 mmの穴を開
ける。キャピラリ1の試料溶出端5を保持具9および接続
治具8の穴を貫通させ、キャピラリ1の端部が接続治具8
の先端から20 mm出る状態にする。耐圧ブロック10は、
材質がアクリルで、底面の径が20 mm、高さ40 mmの円柱
で、中心に径1 mmの穴を貫通させ、さらに上面の中心に
接続治具と同一形状の円錐状の穴を開ける。底面の中心
には容量1 mlのガスタイトシリンジ11を耐圧接続する。
FIG. 2 shows a configuration diagram of the polymer solution filling device 7. The connecting jig 8 is made of PEEK (polyetheretherketone), has a conical shape with a bottom surface diameter of 10 mm and a height of 20 mm, and has a hole of 0.5 mm diameter at the center. In order to hold the connection jig 8 in a space 50 mm below the capillary holder 2, the connection jig 8 is connected to the holder 9 by an adhesive. The holder 9 is made of aluminum, and a hole having a diameter of 5 mm is formed at a position coaxial with the hole of the connection jig 8 so that the capillary can pass therethrough. The sample elution end 5 of the capillary 1 is passed through the holes of the holder 9 and the connection jig 8, and the end of the capillary 1 is connected to the connection jig 8.
20 mm from the tip of The pressure-resistant block 10
It is a cylinder made of acrylic, with a bottom diameter of 20 mm and a height of 40 mm. A 1 mm diameter hole penetrates the center, and a conical hole with the same shape as the connection jig is opened in the center of the top surface. A gas tight syringe 11 having a capacity of 1 ml is pressure-resistant connected to the center of the bottom surface.

【0037】ガスタイトシリンジ11の内部および耐圧ブ
ロック10の径1 mmの穴にはポリマ溶液12(6%Tリニア・
ポリアクリルアミド)を満たす。耐圧ブロック10および
ガスタイトシリンジ11は、ガスタイトシリンジ11のピス
トン13をXZステージ14に結合することにより、図2の左
右(X方向)、上下方向(Z方向)に移動可能とする。
The inside of the gas tight syringe 11 and the hole of 1 mm in diameter of the pressure-resistant block 10 are filled with the polymer solution 12 (6% T linear
Polyacrylamide). The pressure-resistant block 10 and the gas tight syringe 11 are movable in the left and right direction (X direction) and the vertical direction (Z direction) in FIG. 2 by connecting the piston 13 of the gas tight syringe 11 to the XZ stage 14.

【0038】XZステージ14のZ軸方向への可動ステージ
には荷重センサーが内蔵されており、Z軸方向へ加わる
荷重を計測することができる。キャピラリ1の試料溶出
端5の直下に耐圧ブロック10の中心が来るようにXZステ
ージ14のX軸を動かす。続いてZ軸の上方移動により耐圧
ブロック10およびガスタイトシリンジ11をキャピラリ溶
出端および接続治具の方向へ近づける。キャピラリ1の
試料溶出端5は、耐圧ブロック10のテーパー状の穴に誘
導され、図2のようにポリマ溶液12で満たされた径1 mm
の穴の中へ挿入される。さらにZ軸が上方移動を続ける
と、接続治具8と耐圧ブロック10のテーパー状の穴が衝
突する。
The movable stage of the XZ stage 14 in the Z-axis direction has a built-in load sensor, and can measure the load applied in the Z-axis direction. The X axis of the XZ stage 14 is moved so that the center of the pressure-resistant block 10 is located immediately below the sample elution end 5 of the capillary 1. Subsequently, the pressure block 10 and the gas tight syringe 11 are moved closer to the capillary elution end and the connecting jig by moving the Z axis upward. The sample elution end 5 of the capillary 1 is guided to the tapered hole of the pressure-resistant block 10 and is filled with the polymer solution 12 as shown in FIG.
Is inserted into the hole. When the Z-axis continues to move upward, the connection jig 8 and the tapered hole of the pressure-resistant block 10 collide.

【0039】このときの衝突の様子を図3に示す。図3
(a)の衝突前の状態から、図3(b)の衝突後の状態に
移行すると、接続治具8の先端部分が変形して潰れ、耐
圧ブロック10のポリマ溶液12で満たされた径1 mmの穴と
接続治具8の間の隙間と、キャピラリ1と接続治具8の間
の隙間が密封される。このことにより、キャピラリの試
料溶出端5が耐圧ブロック10に耐圧接続される。Z軸が上
昇するのに従い、ガスタイトシリンジ11、耐圧ブロック
10、接続治具8に加わる荷重が増加し、荷重が4kg重に到
達した時点でZ軸の上昇を止める。ここでは、XZステー
ジ14のZ軸の上昇によって荷重を加えているが、別の直
線移動機構によって接続治具8を下方に移動させてもよ
い。
FIG. 3 shows a state of the collision at this time. FIG.
When the state before the collision shown in FIG. 3A is shifted to the state after the collision shown in FIG. 3B, the tip of the connecting jig 8 is deformed and crushed, and the diameter 1 of the pressure-resistant block 10 filled with the polymer solution 12 is reduced. The gap between the mm hole and the connection jig 8 and the gap between the capillary 1 and the connection jig 8 are sealed. As a result, the sample elution end 5 of the capillary is connected to the pressure-resistant block 10 with pressure. As the Z axis rises, gas tight syringe 11 and pressure block
10. When the load applied to the connection jig 8 increases and the load reaches 4 kg weight, the elevation of the Z axis is stopped. Here, the load is applied by raising the Z axis of the XZ stage 14, but the connecting jig 8 may be moved downward by another linear moving mechanism.

【0040】このとき、ガスタイトシリンジ11内部のポ
リマ溶液12には、P=荷重/シリンジ内断面積=4 kg重
/0.16 cm2=25 kg重/cm2=2.5×106 N/m2の高圧力が
印加され、キャピラリ1の試料溶出端5から試料注入端4
に向かってポリマ溶液12の充填が開始される。Z軸を止
めたままにすると、ポリマ溶液12の充填に伴ってガスタ
イトシリンジ11のピストン13と耐圧ブロック10の相対距
離が変化しないので、内部圧力が低下する。そこで、ピ
ストン13に加わる荷重が常に4 kg重になるように、荷重
センサーの信号をフィードバックさせてZ軸を少しずつ
上昇させる。このときポリマ溶液12の充填速度は、キャ
ピラリ全体が既にポリマ溶液12で満たされている状態を
考えると、Q=(π・r4・P)/(8・μ・L)=1.1×10
-12 m3/secである。キャピラリ1の内部体積は、V=π
・r2・L=1.5×10-9 m3であるから、内部体積相当分の
ポリマ溶液充填時間はV/Q=1364 sec=23 minである。
そこで、ポリマ溶液充填時間は、余裕を持って30分間と
する。
At this time, the polymer solution 12 in the gas-tight syringe 11 has a load of P = load / internal cross-sectional area of the syringe = 4 kg / 0.16 cm 2 = 25 kg / cm 2 = 2.5 × 10 6 N / m 2 . High pressure is applied and the sample elution end 5 of the capillary 1 moves to the sample injection end 4
, The filling of the polymer solution 12 is started. If the Z-axis is kept stopped, the internal pressure decreases because the relative distance between the piston 13 of the gas tight syringe 11 and the pressure-resistant block 10 does not change with the filling of the polymer solution 12. Therefore, the signal of the load sensor is fed back so that the Z-axis is gradually raised so that the load applied to the piston 13 is always 4 kg. At this time, the filling speed of the polymer solution 12 is Q = (π · r4 · P) / (8 · μ · L) = 1.1 × 10, considering that the entire capillary is already filled with the polymer solution 12.
-12 m 3 / sec. The internal volume of the capillary 1 is V = π
Since r 2 · L = 1.5 × 10 −9 m 3 , the filling time of the polymer solution corresponding to the internal volume is V / Q = 1364 sec = 23 min.
Therefore, the filling time of the polymer solution is set to 30 minutes with a margin.

【0041】30分経過後、XZステージ14のZ軸を下降さ
せ、内部圧力を緩和させてポリマ溶液充填を終了させ
る。さらにZ軸を下降させてガスタイトシリンジ11およ
び耐圧ブロック10を、キャピラリ1および接続治具8から
引き離す。続いて、陽極緩衝液槽15が固定されたXZステ
ージ16を制御することで、陽極緩衝液槽15をキャピラリ
試料溶出端5の直下に移動し、試料溶出端5を緩衝液17
(1×TBE)中に浸す。
After a lapse of 30 minutes, the Z axis of the XZ stage 14 is lowered, the internal pressure is relaxed, and the filling of the polymer solution is completed. Further, the Z-axis is lowered to separate the gas tight syringe 11 and the pressure-resistant block 10 from the capillary 1 and the connection jig 8. Subsequently, by controlling the XZ stage 16 to which the anode buffer solution tank 15 is fixed, the anode buffer solution solution 15 is moved directly below the capillary sample elution end 5 and the sample elution end 5 is moved to the buffer solution 17.
Soak in (1 × TBE).

【0042】図4に試料注入装置6の構成図を示す。陰
極緩衝液槽18と試料トレー19をXZステージ20上に設置す
る。試料トレー19上には、試料チューブ21から試料チュ
ーブ24を設置し、各試料チューブにはそれぞれ異なる試
料25から試料28を入れる。各試料は、異なる鋳型DNAを
用いたDNA配列決定試料で、パーキン・エルマー社より
製品化されているDNA配列決定試料調製キット(ABI Pri
sm dRhodamine Terminator Cycle Sequencing Ready Re
action Kit With AmpliTaq DNA Polymerase, FS)によ
り調製する。生成物は一塩基ずつ長さの異なるDNA断片
群で、各断片は末端の塩基種に対応して4種の異なる蛍
光体で標識される。
FIG. 4 shows a configuration diagram of the sample injection device 6. The cathode buffer solution tank 18 and the sample tray 19 are set on the XZ stage 20. The sample tubes 21 to 24 are set on the sample tray 19, and different sample 25 to sample 28 are put in each sample tube. Each sample is a DNA sequencing sample using a different template DNA, and is a DNA sequencing sample preparation kit (ABI Pri
sm dRhodamine Terminator Cycle Sequencing Ready Re
Prepare with Action Kit With AmpliTaq DNA Polymerase (FS). The product is a group of DNA fragments that differ in length by one base, and each fragment is labeled with four different fluorophores corresponding to the terminal base type.

【0043】XZステージ20を動かすことで、陰極緩衝液
槽18をキャピラリ試料注入端4の直下に移動し、試料注
入端4を緩衝液29(1×TBE)中に浸す。ポリマ溶液充填
装置7によってポリマ溶液12がキャピラリ1の試料溶出端
5から試料注入端4へ向かって充填されている最中、キャ
ピラリ1の試料注入端4は終始緩衝液29中に浸し、試料注
入端4より溶出されるポリマ溶液12を陰極緩衝液29中に
溶出する。
By moving the XZ stage 20, the cathode buffer solution tank 18 is moved immediately below the capillary sample injection end 4, and the sample injection end 4 is immersed in the buffer solution 29 (1 × TBE). The polymer solution filling device 7 causes the polymer solution 12 to elute the sample elution end of the capillary 1.
During the filling from 5 to the sample injection end 4, the sample injection end 4 of the capillary 1 is immersed in the buffer solution 29 all the time, and the polymer solution 12 eluted from the sample injection end 4 is placed in the cathode buffer solution 29. Elute.

【0044】ポリマ溶液充填が終了し、試料溶出端5が
陽極緩衝液17中に浸された後、陽極緩衝液17と陰極緩衝
液29の間に7 kVの高電圧を10分間印加して予備電気泳動
を行う(電界強度200 V/cm)。予備電気泳動終了後、X
Zステージ20を動かすことで、試料トレー19上の試料チ
ューブ21をキャピラリ試料注入端4の直下に移動し、試
料注入端4を試料25中に浸す。
After the filling of the polymer solution is completed and the sample elution end 5 is immersed in the anodic buffer solution 17, a high voltage of 7 kV is applied between the anodic buffer solution 17 and the cathodic buffer solution 10 for 10 minutes for preliminary Perform electrophoresis (electric field strength 200 V / cm). After preliminary electrophoresis, X
By moving the Z stage 20, the sample tube 21 on the sample tray 19 is moved directly below the capillary sample injection end 4, and the sample injection end 4 is immersed in the sample 25.

【0045】陰極を試料25中に浸し、陽極緩衝液17との
間に1.4 kVの高電圧を10秒間印加して試料注入を行う
(電界強度40 V/cm)。再びXZステージ20を動かし、陰
極緩衝液槽18をキャピラリ試料注入端4の直下に移動
し、試料注入端4を緩衝液29(1×TBE)中に浸す。陽極
緩衝液17と陰極緩衝液29の間に7 kVの高電圧を印加して
電気泳動を開始する(電界強度200 V/cm)。
The cathode is immersed in the sample 25, and a high voltage of 1.4 kV is applied to the anode buffer 17 for 10 seconds to inject the sample (electric field intensity 40 V / cm). The XZ stage 20 is moved again, and the cathode buffer solution tank 18 is moved immediately below the capillary sample injection end 4, and the sample injection end 4 is immersed in the buffer solution 29 (1 × TBE). Electrophoresis is started by applying a high voltage of 7 kV between the anode buffer solution 17 and the cathode buffer solution 29 (electric field strength 200 V / cm).

【0046】電気泳動開始と同時に、蛍光検出器による
計測を開始する。CCDカメラにより、キャピラリの蛍光
計測位置の発光蛍光を露光時間0.4秒、間隔0.7秒で連続
計測する。発光蛍光を回折格子で分光してからCCDカメ
ラで一括計測するので、試料中の4種の蛍光体の発光を
独立に同時計測できる。4種の蛍光強度の時間経過をコ
ンピュータで解析することにより、試料25の鋳型DNAの
塩基配列を決定する。
At the same time as the start of the electrophoresis, the measurement by the fluorescence detector is started. Using a CCD camera, the emission fluorescence at the fluorescence measurement position of the capillary is continuously measured at an exposure time of 0.4 seconds and an interval of 0.7 seconds. Since the emission fluorescence is spectrally separated by a diffraction grating and collectively measured by a CCD camera, the luminescence of four phosphors in the sample can be measured independently and simultaneously. The base sequence of the template DNA of the sample 25 is determined by analyzing the time course of the four fluorescence intensities using a computer.

【0047】電気泳動開始から2時間経過後、電気泳動
および蛍光計測を停止し、試料25の電気泳動分析を終了
する。引き続き試料26の電気泳動分析を行うため、以上
に説明したポリマ溶液充填、予備電気泳動、試料注入
(ここでは試料26を注入)、電気泳動および蛍光計測、
コンピュータ解析のサイクルを行う。このサイクルをコ
ンピュータ制御のもとで自動的に繰り返すことにより、
任意の数の試料の電気泳動分析を無人で行うことができ
る。本実施の形態では、試料トレー19に4種の試料チュ
ーブを配置しているが、試料チューブの数がいくつであ
っても、同じアルゴリズムで連続計測できる。
Two hours after the start of the electrophoresis, the electrophoresis and the fluorescence measurement are stopped, and the electrophoretic analysis of the sample 25 is completed. In order to perform the electrophoretic analysis of the sample 26 subsequently, the above-described polymer solution filling, preliminary electrophoresis, sample injection (here, the sample 26 is injected), electrophoresis and fluorescence measurement,
Perform computer analysis cycle. By automatically repeating this cycle under computer control,
Electrophoretic analysis of any number of samples can be performed unattended. In the present embodiment, four types of sample tubes are arranged on the sample tray 19, but continuous measurement can be performed by the same algorithm regardless of the number of sample tubes.

【0048】一つの電気泳動計測と次の電気泳動計測の
間で、キャピラリ内表面の洗浄が必要な場合は、ポリマ
充填装置内に、XZステージ、ガスタイトシリンジ、およ
び耐圧ブロックの組み合わせをもう一つ準備する。ガス
タイトシリンジおよび耐圧ブロックの径1 mmの穴の内部
に洗浄液を満たしておく。ポリマ溶液の充填を行う際の
XZステージ14の移動手段と同様の方法でこのXZステージ
を操作すれば、ガスタイトシリンジ内部の洗浄液がキャ
ピラリ内部に充填され、洗浄が遂行される。
If it is necessary to clean the inner surface of the capillary between one electrophoresis measurement and the next electrophoresis measurement, another combination of an XZ stage, a gas tight syringe and a pressure-resistant block must be installed in the polymer filling device. Prepare one. The inside of the 1 mm diameter hole of the gas tight syringe and pressure block is filled with the cleaning liquid. When filling polymer solution
If the XZ stage is operated in the same manner as the moving means of the XZ stage 14, the cleaning liquid in the gas tight syringe is filled in the capillary, and the cleaning is performed.

【0049】本実施例では、接続治具8は円錐形状であ
り、耐圧ブロック10はこれと適合する円錐形状の穴が開
けられているが、これらは他の形状、材質であっても同
様の効果が得られる。接続治具の材質は耐圧ブロックの
材質と比較して弾性率の大きい、圧縮性の高い材質であ
ることが望ましい。
In the present embodiment, the connecting jig 8 has a conical shape, and the pressure-resistant block 10 is formed with a conical hole that is compatible with the conical hole. The effect is obtained. The material of the connection jig is desirably a material having a large elastic modulus and a high compressibility as compared with the material of the pressure-resistant block.

【0050】図5はその一例を示す図で、図3と対応し
ている。図5(a)は接続治具30と耐圧ブロック31の衝
突前の図で、図5(b)はこれらの衝突後の図である。
接続治具30は材質がシリコンで、径が10 mm、高さが5 m
mの円柱形状で、中心には径0.5 mmの穴を開ける。耐圧
ブロック31は、材質がアクリルで、底面の径が20 mm、
高さ40 mmの円柱で、中心に径1 mmの穴を開ける。キャ
ピラリ1の試料溶出端5を接続治具30の穴を貫通させた
後、耐圧ブロック31の穴に挿入する。接続治具30の上面
は、図2の場合と同様に、保持具9により保持されてい
る。
FIG. 5 is a diagram showing an example of this, and corresponds to FIG. FIG. 5A is a view before the collision between the connection jig 30 and the pressure-resistant block 31, and FIG. 5B is a view after the collision.
The connection jig 30 is made of silicon and has a diameter of 10 mm and a height of 5 m.
It has a cylindrical shape of m and a hole with a diameter of 0.5 mm in the center. The pressure-resistant block 31 is made of acrylic material, has a bottom diameter of 20 mm,
Drill a 1 mm diameter hole in the center with a 40 mm high cylinder. After the sample elution end 5 of the capillary 1 is made to penetrate the hole of the connection jig 30, it is inserted into the hole of the pressure-resistant block 31. The upper surface of the connection jig 30 is held by the holder 9 as in the case of FIG.

【0051】直線駆動機構により接続治具30と耐圧ブロ
ック31の間の相対距離を近づけると、接続治具30は耐圧
ブロック31に衝突し、変形する。その結果、接続治具30
の円柱形状は、高さが小さく、底面が大きくなり、中心
に開けられた穴が小さくなる。このことにより、キャピ
ラリ1と接続治具30の穴の間の隙間は密封され、接続治
具30と耐圧ブロック31の穴の間の隙間も密封される。し
たがって、キャピラリ1と耐圧ブロック31の耐圧接続が
形成される。
When the relative distance between the connection jig 30 and the pressure-resistant block 31 is reduced by the linear drive mechanism, the connection jig 30 collides with the pressure-resistant block 31 and is deformed. As a result, the connection jig 30
Has a small height, a large bottom surface, and a small hole in the center. Thereby, the gap between the capillary 1 and the hole of the connection jig 30 is sealed, and the gap between the connection jig 30 and the hole of the pressure-resistant block 31 is also sealed. Therefore, a pressure-resistant connection between the capillary 1 and the pressure-resistant block 31 is formed.

【0052】この耐圧接続は、接続治具30の変形による
中心に開けられた穴が小さくなろうとする力が大きい程
強固になる。図5では、接続治具30は変形により底面が
大きくなる方向に広がっているが、この方向への変形を
抑えられれば中心に開けられた穴が小さくなる力を大き
くすることができる。
This pressure-resistant connection becomes stronger as the force for reducing the hole formed in the center due to the deformation of the connection jig 30 becomes larger. In FIG. 5, the connecting jig 30 is expanded in the direction in which the bottom surface is enlarged by deformation. However, if the deformation in this direction can be suppressed, the force for reducing the hole formed in the center can be increased.

【0053】図6は、この目的のための耐圧ブロック32
と接続治具30の衝突の前後を示した図である。耐圧ブロ
ック32の上面には接続治具30がちょうど納まる凹みが形
成されているため、底面が大きくなる方向への変形を抑
えられ、接続治具30の穴が小さくなりやすくなる。この
ため、キャピラリ1を耐圧ブロック32により強固に耐圧
接続できる。
FIG. 6 shows a breakdown voltage block 32 for this purpose.
FIG. 5 is a diagram showing before and after a collision between the connector jig and the connection jig 30. Since a recess is formed in the upper surface of the pressure-resistant block 32 to just fit the connection jig 30, deformation in the direction in which the bottom surface is increased is suppressed, and the hole of the connection jig 30 is easily reduced. Therefore, the capillary 1 can be connected to the pressure-resistant block 32 with high pressure.

【0054】(実施例2)本発明のポリマ溶液充填装置
を48本のキャピラリアレイを用いたシースフロー方式の
電気泳動分析装置に適用する。
Example 2 The polymer solution filling apparatus of the present invention is applied to a sheath flow type electrophoresis analyzer using 48 capillary arrays.

【0055】電気泳動緩衝液は1×TBE(89 mM tris(hy
droxymethyl)aminomethane、89 mMboric acid、2 mM e
thylenediaminetetraacetic acid (EDTA))を用い
る。電気泳動分離媒体のポリマ溶液は、1.5%の分子量
8,000,000のPEO(poly(ethylene oxide))と1.4%
の分子量600,000のPEOを3.5 Mのウレアを含む1×TBE中
に溶かしたものを用いる(ここでは米国アルドリッチ・
シグマ社製を使用)。このポリマ溶液の粘性はμ=1200
CP=1.2 N・sec/m2である(Analytical Chemistry 6
7,1913(1995))。
The electrophoresis buffer was 1 × TBE (89 mM tris (hy
droxymethyl) aminomethane, 89 mMboric acid, 2 mM e
thylenediaminetetraacetic acid (EDTA)). 1.5% molecular weight polymer solution in electrophoretic separation medium
8,000,000 PEO (poly (ethylene oxide)) and 1.4%
Of PEO with a molecular weight of 600,000 dissolved in 1 × TBE containing 3.5 M urea (Aldrich, USA)
Use Sigma). The viscosity of this polymer solution is μ = 1200
A CP = 1.2 N · sec / m 2 (Analytical Chemistry 6
7, 1913 (1995)).

【0056】外径R=0.200 mm、内径r=0.075 mm、全長
L=550 mmのキャピラリ(ポリマイクロ社)48本を同一
平面上に、以下の条件を満たすように配列する。各キャ
ピラリの一方の端から100 mmまでの範囲を互いに並行に
し、配列間隔3 mmで全幅141mmに配列する。この際、各
キャピラリの先端を結ぶ線が各キャピラリの軸と直角に
なるように、先端を揃える。一方、各キャピラリの逆側
の端から100 mmまでの範囲を互いに並行にし、配列間隔
0.2 mmで全幅18.8 mmに配列する。この際、各キャピラ
リの先端は揃わなくても良く、各キャピラリの全体が同
一平面上にあることを優先する。
Outer diameter R = 0.200 mm, inner diameter r = 0.0075 mm, overall length
Forty-eight capillaries of L = 550 mm (Polymicro) are arranged on the same plane so as to satisfy the following conditions. A range from one end of each capillary to 100 mm is parallel to each other, and arranged at an arrangement interval of 3 mm and a total width of 141 mm. At this time, the ends are aligned so that the line connecting the ends of the capillaries is perpendicular to the axis of each capillary. On the other hand, the range up to 100 mm from the opposite end of each capillary is
It is arranged in a total width of 18.8 mm with 0.2 mm. At this time, the ends of the capillaries do not have to be aligned, and priority is given to the whole of each capillary being on the same plane.

【0057】両端の配列間隔が保たれるように粘着テー
プをキャピラリアレイ上の数ヵ所に張り付ける。キャピ
ラリアレイの配列間隔が0.2 mmである部分の中央を、各
キャピラリの軸に垂直に全キャピラリを切断し、先端を
揃える。この際、キャピラリアレイの中央に配置された
キャピラリの全長がL=500 mmになるようにする。キャ
ピラリアレイの配列間隔が3 mmである側の端を試料注入
端、配列間隔が0.2 mmである側の端を試料溶出端
とする。キャピラリの全長はキャピラリアレイ中の中央
から両端に向かうに従ってわずかに長くなる。中央に配
置されたキャピラリの全長が500 mmであるのに対
して、両端に配置されたキャピラリの全長は500.8 mmに
なり、その差は1%以下である。したがって、48本のキ
ャピラリすべてについてほぼ同じ電気泳動条件で分析す
ることができる。
Adhesive tapes are stuck to several places on the capillary array so that the arrangement interval at both ends is maintained. Cut all capillaries perpendicular to the axis of each capillary at the center of the portion where the array interval of the capillary array is 0.2 mm, and align the tips. At this time, the total length of the capillary arranged at the center of the capillary array is set to L = 500 mm. The end on the side where the array interval of the capillary array is 3 mm is the sample injection end, and the end on the side where the array interval is 0.2 mm is the sample elution end. The total length of the capillary becomes slightly longer from the center to both ends in the capillary array. The total length of the capillaries arranged at both ends is 500.8 mm, while the total length of the capillaries arranged at the center is 500 mm, and the difference is 1% or less. Therefore, all the 48 capillaries can be analyzed under almost the same electrophoresis conditions.

【0058】キャピラリアレイの試料溶出端を石英ガラ
ス製のシースフローセル中に配置する。シースフローセ
ル内部では、電気泳動緩衝液を、キャピラリの電気泳動
方向に向かって(試料注入端から試料溶出端に向かう方
向)、およそ0.1 mm/secの速度で流す。シースフロー
セルは電気泳動時には陽極緩衝液槽を兼ねる。試料溶出
端およびシースフローの向きは鉛直方向でも水平方向で
もかまわないが、ここでは鉛直下方の向きとする。シー
スフローセル内部で、試料溶出端から0.3 mm緩衝液流の
下流で、キャピラリの存在しない位置を、キャピラリの
軸に対して垂直で、かつキャピラリが配列している平面
と並行にレーザを照射する(特開平6−138037)。レー
ザは488 nmおよび514.5 nmのアルゴンイオンレーザを使
用する。
The sample elution end of the capillary array is placed in a sheath flow cell made of quartz glass. Inside the sheath flow cell, the electrophoresis buffer flows at a speed of about 0.1 mm / sec in the direction of electrophoresis of the capillary (the direction from the sample injection end to the sample elution end). The sheath flow cell doubles as an anode buffer tank during electrophoresis. The direction of the sample elution end and the sheath flow may be vertical or horizontal, but in this case, the direction is vertically downward. Inside the sheath flow cell, a laser is irradiated at a position where no capillary exists, downstream of the sample elution end from the sample elution end, in a direction perpendicular to the capillary axis and parallel to the plane where the capillaries are arranged ( JP-A-6-138037). The laser uses 488 nm and 514.5 nm argon ion lasers.

【0059】各キャピラリ中を試料注入端から試料溶出
端に向かって電気泳動された試料成分は、試料溶出端か
らシースフローセル内部の緩衝液中に溶出され、緩衝液
流の下流方向へ流される。流された試料成分がレーザビ
ームを横切る際、試料成分に標識された蛍光体が励起さ
れ、蛍光を発光する。異なるキャピラリから溶出された
試料成分は、緩衝液流が層流を形成しているため、緩衝
液中で互いに混合することはない。
The sample components electrophoresed in each capillary from the sample injection end to the sample elution end are eluted from the sample elution end into the buffer inside the sheath flow cell, and flow downstream of the buffer flow. When the flowed sample component traverses the laser beam, the fluorescent substance labeled on the sample component is excited and emits fluorescence. The sample components eluted from the different capillaries do not mix with each other in the buffer, since the buffer flow forms a laminar flow.

【0060】発光蛍光は、キャピラリが配列している平
面に対して垂直な方向からCCDカメラによって2次元像と
して受光される。CCDカメラの直前に像分割システムを
配置することで、4種の異なる蛍光体からの発光を同時
に検出できるようにする。像分割システムは、像をキャ
ピラリの軸方向に4つに分割し、各像が異なる4種の光学
フィルターを透過して結像されるようにしている(特開
平2−269936)。以上の蛍光検出装置により、各キャピ
ラリから溶出された試料成分は互いに独立に、一括して
蛍光検出される。
The emitted fluorescent light is received as a two-dimensional image by the CCD camera from a direction perpendicular to the plane on which the capillaries are arranged. By placing an image splitting system immediately before the CCD camera, it is possible to simultaneously detect light emission from four different phosphors. The image dividing system divides an image into four in the axial direction of the capillary so that each image passes through four different types of optical filters and is formed (JP-A-2-269936). With the above-described fluorescence detection device, the sample components eluted from each capillary are detected independently and collectively by fluorescence.

【0061】一方、48本のキャピラリ51の試料注入端52
はそれぞれ、図7に示したように、48個の接続治具53に
設置される。試料注入端52の向きは、水平方向であって
も鉛直方向であってもよいが、ここでは鉛直下方に向け
る。接続治具53は、テフロン製で、底面の径が2 mm、高
さ3 mmの円錐形状であり、中心に0.22 mmの穴が貫通し
てある。接続治具の穴の底面側には、径0.5 mmのテーパ
ーが形成されている。保持具54は、アルミ製で短冊形状
をしており、長辺方向に48個の径0.5 mmの穴が直線上に
配列間隔3 mmで貫通している。48個の接続治具53は、接
続治具の穴と保持具の穴が同軸になるように、配列間隔
3 mmで保持具上に保持されている。48本のキャピラリ51
の試料注入端52を、配列間隔を保ったまま保持具54およ
び接続治具53の各穴を貫通させる。保持具54は、鉛直方
向に移動可能なZステージに接続して固定する。Zステー
ジには荷重センサーが内蔵されており、Z方向へ加わる
荷重を計測することができる。
On the other hand, the sample injection end 52 of the 48 capillaries 51
Are installed in 48 connection jigs 53 as shown in FIG. The direction of the sample injection end 52 may be a horizontal direction or a vertical direction, but here, it is directed vertically downward. The connection jig 53 is made of Teflon, has a conical shape with a bottom surface diameter of 2 mm and a height of 3 mm, and has a 0.22 mm hole at the center thereof. A 0.5 mm diameter taper is formed on the bottom side of the hole of the connection jig. The holder 54 is made of aluminum and has a strip shape, and 48 holes of 0.5 mm in diameter penetrate the straight line at an arrangement interval of 3 mm in the long side direction. The 48 connection jigs 53 are arranged at intervals so that the holes of the connection jig and the holes of the holder are coaxial.
It is held on a holder at 3 mm. 48 capillaries 51
The sample injection end 52 is passed through each hole of the holder 54 and the connection jig 53 while keeping the arrangement interval. The holder 54 is connected to and fixed to a Z stage movable in the vertical direction. The Z stage has a built-in load sensor that can measure the load applied in the Z direction.

【0062】キャピラリアレイ55の試料注入端52下方に
はポリマ溶液充填ユニット56、陰極緩衝液槽57、試料槽
58〜61が順番に保持されたYZステージ62がある。Z軸は
各ユニットの鉛直方向への移動で、各ユニットを試料注
入端52に近づけたり、遠ざけたりできる。Y軸は図7の
紙面に垂直方向の移動で、望みのユニットを試料注入端
52の直下に移動できる。
Below the sample injection end 52 of the capillary array 55, a polymer solution filling unit 56, a cathode buffer solution tank 57, and a sample tank
There is an YZ stage 62 in which 58 to 61 are held in order. The Z axis is a vertical movement of each unit, and each unit can be moved closer to or farther from the sample injection end 52. The Y axis moves in the direction perpendicular to the plane of the paper in Fig. 7, and the desired unit is moved to the sample injection end.
You can move directly under 52.

【0063】図8はYZステージ62を鉛直上方より見た図
で、紙面の上下方向がY軸方向である。ポリマ溶液充填
ユニット56は耐圧ブロック63、ガスタイトシリンジ64、
Yステージ65からなる。耐圧ブロック63、ガスタイトシ
リンジ64の内部はキャピラリ51に充填すべきポリマ溶液
66が満たされている。Yステージ65には荷重センサーが
内蔵されており、Y方向へ加わる荷重を計測することが
できる。耐圧ブロック63の上面には、48本のキャピラリ
51の試料注入端52および48個の接続治具53と耐圧接続す
るため、48個のテーパー状の穴が直線状に配列間隔3 mm
で開けられ、耐圧ブロック63内部のポリマ溶液66と通じ
ている。ガスタイトシリンジ64は耐圧ブロック63と中央
部分で耐圧接続し、内部のポリマ溶液66が互いに通じて
いる。
FIG. 8 is a view of the YZ stage 62 viewed from above vertically, and the vertical direction of the drawing is the Y-axis direction. The polymer solution filling unit 56 includes a pressure-resistant block 63, a gas tight syringe 64,
It consists of a Y stage 65. The inside of the pressure-resistant block 63 and the gas tight syringe 64 is a polymer solution to be filled in the capillary 51.
66 is satisfied. The Y stage 65 has a built-in load sensor, and can measure a load applied in the Y direction. On the upper surface of the pressure-resistant block 63, there are 48 capillaries.
48 tapered holes are arranged linearly at an interval of 3 mm for pressure-resistant connection with 51 sample injection ends 52 and 48 connection jigs 53
And is in communication with the polymer solution 66 inside the pressure-resistant block 63. The gas tight syringe 64 is pressure-tightly connected to the pressure-resistant block 63 at the central portion, and the polymer solutions 66 inside communicate with each other.

【0064】Yステージ65はガスタイトシリンジ64のピ
ストン67に固定しており、図8の紙面の上下方向に移動
することでピストン67を駆動することができる。陰極緩
衝液槽57は横幅が150 mmあり、48本のキャピラリ51の試
料注入端52を同時に浸すことができる。試料槽57〜61は
4つ装着され、各試料槽に48種の異なる試料が載せてあ
る。各試料槽上に48個の径1 mmの穴が直線上に配列間隔
3 mmで開けられ、各穴に48種の試料が保持されている。
各試料は、実施例1と同様の方法により、異なる鋳型DN
Aから調製したDNA配列決定試料である。
The Y stage 65 is fixed to the piston 67 of the gas tight syringe 64, and can move the piston 67 by moving the piston 67 up and down on the plane of FIG. The cathode buffer solution tank 57 has a width of 150 mm, and can simultaneously immerse the sample injection ends 52 of the 48 capillaries 51. Sample tanks 57-61
Four are mounted, and each sample tank holds 48 different samples. 48 holes of 1 mm in diameter are arranged in a straight line on each sample tank
Drilled at 3 mm, each hole holds 48 samples.
Each sample was prepared using a different template DN in the same manner as in Example 1.
A DNA sequencing sample prepared from A.

【0065】YZステージ62のY軸を動かすことにより、
キャピラリアレイの48個の試料注入端の直下にそれぞれ
耐圧ブロック63の48個の穴が来るようにする。YZステー
ジ62のZ軸を上昇させ、接続治具53が耐圧ブロック63と
接触する直前でZ軸の上昇を止める。このときの両者の
接触部分の拡大図を図9に示す。各試料注入端52は耐圧
ブロック63のテーパー状の穴に誘導され、耐圧ブロック
63内部のポリマ溶液66中に挿入されている。次に、接続
治具53および保持具54が固定されているZステージを下
降させ、耐圧ブロック63全体に加わる荷重が10 kg重に
達したところで下降を止め、その状態を保持する。この
とき、各位置での試料注入端52、接続治具53、耐圧ブロ
ック63のテーパー状の穴の間で、実施例1の図3と同様
の機構により、耐圧接続が形成される。
By moving the Y axis of the YZ stage 62,
The 48 holes of the pressure-resistant block 63 are arranged directly below the 48 sample injection ends of the capillary array. The Z-axis of the YZ stage 62 is raised, and the rise of the Z-axis is stopped immediately before the connection jig 53 comes into contact with the pressure-resistant block 63. FIG. 9 shows an enlarged view of the contact portion between the two at this time. Each sample injection end 52 is guided to the tapered hole of the pressure-resistant block 63,
63 is inserted into the polymer solution 66 inside. Next, the Z stage to which the connection jig 53 and the holder 54 are fixed is lowered, and when the load applied to the entire pressure-resistant block 63 reaches 10 kg weight, the lowering is stopped and the state is maintained. At this time, a pressure-resistant connection is formed between the sample injection end 52, the connecting jig 53, and the tapered hole of the pressure-resistant block 63 at each position by a mechanism similar to that of FIG.

【0066】ガスタイトシリンジ64のピストン67に接続
しているYステージ65を移動させ、ガスタイトシリンジ6
4および耐圧ブロック63内部のポリマ溶液66の圧力を高
める。Yステージ65がピストン67に加える荷重が4 kg重
に達したところでYステージ65の移動を止める。このと
き、ガスタイトシリンジ64内部のポリマ溶液66には、P
=荷重/シリンジ内断面積=4 kg重/0.16 cm2=25 kg
重/cm2=2.5×106 N/m2の高圧力が印加され、48本の
キャピラリ51の試料溶出端52から試料注入端に向かって
ポリマ溶液66の充填が開始される。
The Y stage 65 connected to the piston 67 of the gas tight syringe 64 is moved, and the gas tight syringe 6 is moved.
4 and the pressure of the polymer solution 66 inside the pressure-resistant block 63 is increased. When the load applied to the piston 67 by the Y stage 65 reaches 4 kg weight, the movement of the Y stage 65 is stopped. At this time, the polymer solution 66 inside the gas tight syringe 64 contains P
= Load / Syringe internal cross-sectional area = 4 kg weight / 0.16 cm 2 = 25 kg
Weight / High pressure cm 2 = 2.5 × 10 6 N / m 2 is applied, filling the polymer solution 66 is started toward the sample injection end of the sample elution end 52 of 48 capillaries 51.

【0067】Yステージ65を止めたままにすると、ポリ
マ溶液66の充填に伴ってガスタイトシリンジ64のピスト
ン67と耐圧ブロック63の相対距離が変化しないので、内
部圧力が低下する。そこで、ピストン67に加わる荷重が
常に4 kg重になるように、荷重センサーの信号をフィー
ドバックさせてYステージ65を少しずつ移動させる。
When the Y stage 65 is kept stopped, the internal distance decreases because the relative distance between the piston 67 of the gas tight syringe 64 and the pressure-resistant block 63 does not change with the filling of the polymer solution 66. Therefore, the signal of the load sensor is fed back so that the Y stage 65 is moved little by little so that the load applied to the piston 67 always becomes 4 kg.

【0068】このとき各キャピラリ51内部のポリマ溶液
66の充填速度は、キャピラリ全体が既にポリマ溶液66で
満たされている状態を考えると、Q=(π・r4・P)/
(8・μ・L)=3.2×10-12 m3/secである。各キャピラ
リの内部体積は、V=π・r2・L=2.2×10-9 m3であるか
ら、内部体積相当分のポリマ溶液充填時間はV/Q=688s
ec=11 minである。
At this time, the polymer solution inside each capillary 51
The filling rate of 66 is Q = (π · r4 · P) /, considering the state that the entire capillary is already filled with the polymer solution 66.
(8 μL) = 3.2 × 10 −12 m 3 / sec. Since the internal volume of each capillary is V = π · r 2 · L = 2.2 × 10 −9 m 3 , the polymer solution filling time corresponding to the internal volume is V / Q = 688 s
ec = 11 min.

【0069】そこで、ポリマ溶液充填時間は、余裕を持
って15分間とする。ポリマ溶液66の充填中、各キャピラ
リ51の試料溶出端からシースフローセル内部の緩衝液中
にポリマ溶液が排出されるが、これは緩衝液流に流され
て廃棄されるので、ポリマ溶液がシースフローセル内部
に滞って蛍光計測を阻害することはない。15分経過後、
Yステージ65を逆方向に移動させ、ガスタイトシリンジ
と耐圧ブロックの内部圧力を緩和させてポリマ溶液充填
を終了させる。
Therefore, the filling time of the polymer solution is set to 15 minutes with a margin. During the filling of the polymer solution 66, the polymer solution is discharged from the sample eluting end of each capillary 51 into the buffer solution inside the sheath flow cell, but this is flowed into the buffer solution stream and discarded. There is no stagnation inside and the fluorescence measurement is not hindered. After 15 minutes,
The Y stage 65 is moved in the opposite direction to reduce the internal pressure of the gas tight syringe and the pressure-resistant block, thereby completing the filling of the polymer solution.

【0070】接続治具53および保持具54が固定されてい
るZステージを上昇させて耐圧ブロック63に加えられて
いた荷重を緩和して図9の状態に戻し、各キャピラリ51
の試料注入端52、接続治具53、耐圧ブロック63のテーパ
ー状の穴の間で形成されていた耐圧接続を解除する。次
にYZステージ62のZ軸を下降させ、耐圧ブロック63を各
キャピラリ51の試料注入端52および接続治具53から引き
離す。
The Z stage to which the connection jig 53 and the holding jig 54 are fixed is lifted to reduce the load applied to the pressure-resistant block 63 and return to the state shown in FIG.
The pressure-resistant connection formed between the sample injection end 52, the connection jig 53, and the tapered hole of the pressure-resistant block 63 is released. Next, the Z axis of the YZ stage 62 is lowered, and the pressure-resistant block 63 is separated from the sample injection end 52 of each capillary 51 and the connection jig 53.

【0071】YZステージ62のY軸を動かすことにより、
キャピラリアレイ55の試料注入端52の直下に陰極緩衝液
槽57が来るようにする。YZステージ62のZ軸を上昇さ
せ、48個のキャピラリ51の試料注入端52すべてが緩衝液
68中に浸った状態でZ軸の上昇を止める。このときの状
態の拡大図を図10に示す。各キャピラリ51に設置され
た接続治具53は緩衝液68中に浸らないようにする。次
に、シースフローセル中の陽極緩衝液と陰極緩衝液68の
間に10 kVの高電圧を10分間印加して予備電気泳動を行
う(電界強度200 V/cm)。予備電気泳動終了後、YZス
テージ62のZ軸を下降させ、陰極緩衝液槽57をキャピラ
リアレイ55の試料注入端52から引き離す。
By moving the Y axis of the YZ stage 62,
The cathode buffer solution tank 57 is provided immediately below the sample injection end 52 of the capillary array 55. Raise the Z-axis of the YZ stage 62 so that all the sample injection ends 52 of the 48 capillaries 51 have buffer solution.
Stop raising the Z axis while immersed in 68. FIG. 10 shows an enlarged view of this state. The connection jigs 53 installed in the capillaries 51 are not immersed in the buffer solution 68. Next, a high voltage of 10 kV is applied between the anode buffer solution and the cathode buffer solution 68 in the sheath flow cell for 10 minutes to perform preliminary electrophoresis (electric field intensity: 200 V / cm). After the preliminary electrophoresis, the Z axis of the YZ stage 62 is lowered, and the cathode buffer tank 57 is separated from the sample injection end 52 of the capillary array 55.

【0072】YZステージ62のY軸を動かすことで、キャ
ピラリアレイ55の試料注入端52の直下に試料槽58が来る
ようにする。YZステージ62のZ軸を上昇させ、48個のキ
ャピラリ51の試料注入端52が試料槽58上の48個の穴に保
持された48種の試料69中に挿入された状態でZ軸の上昇
を止める。このときの状態の拡大図を図11に示す。試
料槽58上の48個の穴に保持された48種の試料69中には、
キャピラリ51が挿入されたのと逆の方向から、それぞれ
白金電極70が挿入されている。これらの電極を陰極と
し、48種の試料溶液69と陽極緩衝液の間に2 kVの高電圧
を10秒間印加して試料注入を行う(電界強度40 V/c
m)。48種の試料69はそれぞれ48本のキャピラリ51に一
括して注入される。YZステージ62のZ軸を下降させ、試
料槽58をキャピラリアレイ55の試料注入端52から引き離
す。
By moving the Y-axis of the YZ stage 62, the sample tank 58 is positioned directly below the sample injection end 52 of the capillary array 55. The Z-axis of the YZ stage 62 is raised, and the Z-axis is raised with the sample injection ends 52 of the 48 capillaries 51 inserted into the 48 types of samples 69 held in the 48 holes on the sample tank 58. Stop. An enlarged view of this state is shown in FIG. In 48 kinds of samples 69 held in 48 holes on the sample tank 58,
A platinum electrode 70 is inserted from the opposite direction to the insertion of the capillary 51. Using these electrodes as cathodes, a high voltage of 2 kV is applied for 10 seconds between the 48 kinds of sample solutions 69 and the anode buffer to perform sample injection (electric field strength of 40 V / c).
m). Forty-eight kinds of samples 69 are collectively injected into 48 capillaries 51, respectively. The Z axis of the YZ stage 62 is lowered, and the sample tank 58 is separated from the sample injection end 52 of the capillary array 55.

【0073】YZステージ62のY軸を動かすことにより、
再びキャピラリアレイ55の試料注入端52の直下に陰極緩
衝液槽57が来るようにする。YZステージ62のZ軸を上昇
させ、図10と同様に、48個のキャピラリ51の試料注入
端52すべてが緩衝液68中に浸った状態にする。陽極緩衝
液と陰極緩衝液68の間に10 kVの高電圧を印加して電気
泳動を開始する(電界強度200 V/cm)。
By moving the Y axis of the YZ stage 62,
The cathode buffer tank 57 is again positioned immediately below the sample injection end 52 of the capillary array 55. The Z-axis of the YZ stage 62 is raised so that all the sample injection ends 52 of the 48 capillaries 51 are immersed in the buffer solution 68 as in FIG. A high voltage of 10 kV is applied between the anode buffer and the cathode buffer 68 to start electrophoresis (electric field intensity 200 V / cm).

【0074】電気泳動開始と同時に、蛍光検出器による
計測を開始する。CCDカメラにより、シースフロー部分
の48点の蛍光計測位置からの発光蛍光を、一括して、露
光時間0.4秒、間隔0.7秒で連続計測する。発光蛍光を像
分割システムによりCCDカメラで計測するので、試料中
の4種の蛍光体の発光を独立に同時計測できる。4種の蛍
光強度の時間経過をコンピュータで解析することによ
り、48種の鋳型DNAの塩基配列を決定する。
At the same time as the start of the electrophoresis, the measurement by the fluorescence detector is started. Using a CCD camera, the emission fluorescence from 48 fluorescence measurement positions in the sheath flow portion is continuously measured at a time with an exposure time of 0.4 seconds and an interval of 0.7 seconds. Emission fluorescence is measured by a CCD camera using an image division system, so the emission of four phosphors in a sample can be measured independently and simultaneously. The nucleotide sequences of 48 template DNAs are determined by analyzing the time course of the four fluorescence intensities using a computer.

【0075】電気泳動開始から2時間経過後、電気泳動
および蛍光計測を停止し、試料槽58上の48種の試料の電
気泳動分析を終了する。引き続き試料槽59上の48種の試
料の電気泳動分析を行うため、以上に説明したポリマ溶
液充填、予備電気泳動、試料注入(ここでは試料槽59上
の48種の試料を注入)、電気泳動および蛍光計測、コン
ピュータ解析のサイクルを行う。このサイクルをコンピ
ュータ制御のもとで自動的に繰り返すことにより、任意
の数の試料槽の電気泳動分析を無人で行うことができ
る。本実施の形態では、YZステージ62に4種の試料槽57
〜61を配置しているが、試料槽の数がいくつであって
も、同じアルゴリズムで連続計測できる。
Two hours after the start of the electrophoresis, the electrophoresis and the fluorescence measurement are stopped, and the electrophoretic analysis of the 48 kinds of samples in the sample tank 58 is completed. To perform the electrophoretic analysis of the 48 kinds of samples on the sample tank 59 continuously, the above-described polymer solution filling, preliminary electrophoresis, sample injection (here, 48 kinds of samples on the sample tank 59 are injected), electrophoresis And cycle of fluorescence measurement and computer analysis. By automatically repeating this cycle under computer control, electrophoresis analysis of an arbitrary number of sample tanks can be performed unattended. In the present embodiment, the four types of sample tanks 57 are mounted on the YZ stage 62.
Although ~ 61 are arranged, continuous measurement can be performed by the same algorithm regardless of the number of sample vessels.

【0076】本実施の形態では、複数のキャピラリと1
個の耐圧ブロックが対応しているが、複数の耐圧ブロッ
クを対応させてもよい。
In this embodiment, a plurality of capillaries and one
Although a plurality of withstand voltage blocks correspond, a plurality of withstand voltage blocks may correspond.

【0077】本実施の形態では、複数のキャピラリの試
料注入端、接続治具、耐圧ブロックのテーパー状の穴を
それぞれ同じ配列間隔で直線上に配列させているが、こ
れらを2次元状に配列させてもよい。この場合、格子状
に規則正しく配列させることが望ましい。
In the present embodiment, the sample injection ends of a plurality of capillaries, the connecting jig, and the tapered holes of the pressure-resistant block are arranged linearly at the same arrangement interval, but these are arranged two-dimensionally. May be. In this case, it is desirable to arrange them regularly in a grid pattern.

【0078】本実施の形態では耐圧ブロック内部の圧力
を高める手段としてガスタイトシリンジを用いている
が、他の種類のポンプ、例えば液体クロマトグラフィー
用のポンプ等を使用してもよい。
In this embodiment, a gas tight syringe is used as a means for increasing the pressure inside the pressure-resistant block. However, other types of pumps, such as a pump for liquid chromatography, may be used.

【0079】[0079]

【発明の効果】本発明で提案した溶液充填装置は、高感
度、高スループットなDNA分析装置であるシースフロー
方式のキャピラリアレイ電気泳動装置と組み合わせるこ
とができ、それにより複数の電気泳動分析を自動的に繰
り返し運転できるようになり、大規模な分析に適した労
力の大幅削減と一層の高スループット化を達成できる。
また、本溶液充填装置は複数種類の溶液を充填したり、
キャピラリの両端を任意の緩衝液に浸すことができるの
で、より広範な電気泳動条件を設定できる。
The solution filling apparatus proposed in the present invention can be combined with a sheath flow type capillary array electrophoresis apparatus which is a high-sensitivity, high-throughput DNA analysis apparatus, thereby automatically performing a plurality of electrophoresis analyses. The operation can be repeated repeatedly, so that the labor required for large-scale analysis can be significantly reduced and the throughput can be further increased.
In addition, this solution filling device fills multiple types of solutions,
Since both ends of the capillary can be immersed in an arbitrary buffer, a wider range of electrophoresis conditions can be set.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】オンカラム蛍光検出のシングルキャピラリ電気
泳動装置の概略図。
FIG. 1 is a schematic diagram of a single capillary electrophoresis apparatus for on-column fluorescence detection.

【図2】ポリマ溶液充填装置の構成を示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing a configuration of a polymer solution filling apparatus.

【図3】接続治具によるキャピラリと耐圧ブロックの耐
圧接続を示す断面図。
FIG. 3 is a sectional view showing a pressure-resistant connection between a capillary and a pressure-resistant block by a connection jig.

【図4】試料注入装置の構成を示す断面図。FIG. 4 is a sectional view showing a configuration of a sample injection device.

【図5】接続治具によるキャピラリと耐圧ブロックの耐
圧接続を示す断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a pressure-resistant connection between a capillary and a pressure-resistant block by a connection jig.

【図6】接続治具によるキャピラリと耐圧ブロックの耐
圧接続を示す断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a pressure-resistant connection between a capillary and a pressure-resistant block by a connection jig.

【図7】キャピラリアレイの試料注入端近傍の構成を示
す概略断面図。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a configuration near a sample injection end of a capillary array.

【図8】キャピラリアレイのポリマ溶液充填および試料
注入装置を示す平面図。
FIG. 8 is a plan view showing a polymer solution filling and sample injection device for a capillary array.

【図9】キャピラリアレイのポリマ溶液充填時の試料注
入端近傍の拡大断面図。
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view near the sample injection end when the capillary array is filled with a polymer solution.

【図10】キャピラリアレイの電気泳動時の試料注入端
近傍の拡大断面図。
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view near the sample injection end during electrophoresis of a capillary array.

【図11】キャピラリアレイの試料注入時の試料注入端
近傍の拡大断面図。
FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view near the sample injection end when a sample is injected into the capillary array.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…キャピラリ、2…蛍光検出器のキャピラリホルダー、
3…温調板、4…試料注入端、5…試料溶出端、6…試料注
入装置、7…ポリマ溶液充填装置、8…接続治具、9…保
持具、10…耐圧ブロック、11…ガスタイトシリンジ、12
…ポリマ溶液、13…ピストン、14…XZステージ、15…陽
極緩衝液槽、16…XZステージ、17…陽極緩衝液、18…陰
極緩衝液槽、19…試料トレー、20…XZステージ、21…試
料チューブ、22…試料チューブ、23…試料チューブ、24
…試料チューブ、25…試料、256…試料、27…試料、28
…試料、29…陰極緩衝液、30…接続治具、31…耐圧ブロ
ック、32…耐圧ブロック、51…キャピラリ、52…試料注
入端、53…接続治具、54…保持具、55…キャピラリアレ
イ、56…ポリマ溶液充填ユニット、57…陰極緩衝液槽、
58…試料槽、59…試料槽、60…試料槽、61…試料槽、62
…YZステージ、63…耐圧ブロック、64…ガスタイトシリ
ンジ、65…Yステージ、66…ポリマ溶液、67…ピスト
ン、68…陰極緩衝液、69…試料、70…白金電極。
1 ... capillary, 2 ... fluorescence detector capillary holder,
3 ... temperature control plate, 4 ... sample injection end, 5 ... sample elution end, 6 ... sample injection device, 7 ... polymer solution filling device, 8 ... connection jig, 9 ... holding fixture, 10 ... pressure resistant block, 11 ... gas Tight syringe, 12
... Polymer solution, 13 ... Piston, 14 ... XZ stage, 15 ... Anode buffer solution, 16 ... XZ stage, 17 ... Anode buffer solution, 18 ... Cathode buffer solution, 19 ... Sample tray, 20 ... XZ stage, 21 ... Sample tube, 22… Sample tube, 23… Sample tube, 24
… Sample tube, 25… sample, 256… sample, 27… sample, 28
... sample, 29 ... cathode buffer, 30 ... connection jig, 31 ... pressure-resistant block, 32 ... pressure-resistant block, 51 ... capillary, 52 ... sample injection end, 53 ... connection jig, 54 ... holder, 55 ... capillary array , 56… Polymer solution filling unit, 57… Cathode buffer tank,
58… Sample tank, 59… Sample tank, 60… Sample tank, 61… Sample tank, 62
... YZ stage, 63 ... pressure block, 64 ... gas tight syringe, 65 ... Y stage, 66 ... polymer solution, 67 ... piston, 68 ... cathode buffer, 69 ... sample, 70 ... platinum electrode.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】キャピラリに溶液を充填する溶液充填装置
において、内部の溶液に圧力を加える加圧手段、溶液が
充填されるキャピラリ、および加圧手段とキャピラリが
接続することにより密閉容器になる溶液槽を有し、溶液
槽内部に溶液が満たされ、溶液槽のキャピラリ接続部に
は少なくともキャピラリの外径より大きな第1の穴が開
けられ、キャピラリが溶液槽に接続するとキャピラリの
一端が第1の穴を貫通して溶液槽内部の溶液に浸され、
加圧手段が溶液槽に接続することにより加圧手段内部の
溶液と溶液槽内部の溶液が接続し、加圧手段と溶液槽の
接続が、溶液槽内部の溶液に高圧力を印加した時に接続
部から外部に溶液が漏れない耐圧密閉接続であり、キャ
ピラリと溶液槽の接続が、溶液槽内部の溶液に高圧力を
印加した時に接続部から外部に溶液が漏れない耐圧密閉
接続であり、キャピラリと溶液槽の耐圧密閉接続および
耐圧密閉接続解除を機械的に行い、キャピラリと溶液槽
の耐圧密閉接続手段が、少なくとも一部が第1の穴の最
小部分より大きな圧縮可能な接続治具を有し、接続治具
には少なくともキャピラリの外径より大きな第2の穴が
開けられ、キャピラリの一端が第2の穴を貫通した後に
第1の穴を貫通して溶液槽内部の溶液に浸され、接続治
具を溶液槽の接続部に押し当てることにより接続治具を
圧縮変形させ、キャピラリと第2の穴の間の隙間を密封
し、同時に溶液槽の接続部の第1の穴を密封する手段で
あり、接続治具の圧縮変形手段が、直線駆動機構により
接続治具と溶液槽の接続部の相対距離を減少し、接続治
具と溶液槽の接続部を衝突させて接続治具に負荷を加え
る手段であり、キャピラリと溶液槽の耐圧密閉接続解除
手段が、直線駆動機構により接続治具と溶液槽の接続部
の相対距離を増大し、接続治具に加えられている負荷を
取り除く手段であることを特徴とする溶液充填装置。
1. A solution filling apparatus for filling a capillary with a solution, a pressurizing means for applying pressure to an internal solution, a capillary filled with the solution, and a solution which becomes a closed container when the pressurizing means and the capillary are connected. A solution tank is filled with the solution, a first hole larger than at least the outer diameter of the capillary is formed in a capillary connection portion of the solution tank, and when the capillary is connected to the solution tank, one end of the capillary is in the first position. Immersed in the solution inside the solution tank through the hole of
The solution inside the pressurizing means and the solution inside the solution tank are connected by connecting the pressurizing means to the solution tank, and the connection between the pressurizing means and the solution tank is connected when a high pressure is applied to the solution inside the solution tank. The connection between the capillary and the solution tank is a pressure-resistant sealed connection in which the solution does not leak from the connection part to the outside when a high pressure is applied to the solution inside the solution tank. The pressure tight sealing connection and the pressure tight sealing disconnection of the solution tank and the pressure tight sealing connection are mechanically performed, and the pressure tight sealing connection means of the capillary and the solution tank has a compressible connecting jig at least partially larger than the minimum portion of the first hole. Then, a second hole larger than at least the outer diameter of the capillary is formed in the connection jig, and one end of the capillary penetrates the second hole and then penetrates the first hole and is immersed in the solution in the solution tank. Connect the connection jig to the solution tank Is a means for compressively deforming the connection jig by pressing against the gap, sealing the gap between the capillary and the second hole, and simultaneously sealing the first hole of the connection portion of the solution tank. Deformation means is a means for reducing the relative distance between the connection jig and the connection part of the solution tank by a linear drive mechanism, colliding the connection part of the connection jig and the connection part of the solution tank, and applying a load to the connection jig. Solution, wherein the pressure-tight closed connection releasing means of the solution tank is a means for increasing the relative distance between the connection jig and the connection part of the solution tank by a linear drive mechanism and removing the load applied to the connection jig. Filling device.
【請求項2】Nを任意の自然数とし、N本キャピラリに溶
液を充填する溶液充填装置において、内部の溶液に圧力
を加える加圧手段、溶液が充填されるN本のキャピラ
リ、および加圧手段とN本のキャピラリが接続すること
により密閉容器になる溶液槽を有し、溶液槽内部に溶液
が満たされ、溶液槽のN本のキャピラリが接続するN個の
接続部には少なくともキャピラリの外径より大きな第1
の穴がN個開けられ、N本のキャピラリが溶液槽に接続す
るとN本のキャピラリの一端がそれぞれN個の第1の穴を
貫通して溶液槽内部の溶液に浸され、加圧手段が溶液槽
に接続することにより加圧手段内部の溶液と溶液槽内部
の溶液が接続し、加圧手段と溶液槽の接続が、溶液槽内
部の溶液に高圧力を印加した時に接続部から外部に溶液
が漏れない耐圧密閉接続であり、N本のキャピラリと溶
液槽の接続が、溶液槽内部の溶液に高圧力を印加した時
にN個の接続部から外部に溶液が漏れない耐圧密閉接続
であり、N本のキャピラリと溶液槽の耐圧密閉接続およ
び耐圧密閉接続解除を機械的に行い、N本のキャピラリ
と溶液槽の耐圧密閉接続手段が、少なくとも一部が第1
の穴の最小部分より大きな圧縮可能な接続治具をN個有
し、N個の接続治具には少なくともキャピラリの外径よ
り大きな第2の穴がそれぞれ開けられ、N本のキャピラ
リの一端がそれぞれN個の第2の穴を貫通した後にそれ
ぞれN個の第1の穴を貫通して溶液槽内部の溶液に浸さ
れ、N個の接続治具を溶液槽のN個の接続部に押し当てる
ことによりN個の接続治具を圧縮変形させ、N本のキャピ
ラリとそれぞれが貫通した第2の穴の間の隙間を密封
し、同時に溶液槽のN個の接続部の第1の穴を密封する
手段であり、N個の接続治具の圧縮変形手段が、直線駆
動機構によりN個の接続治具と溶液槽のN個の接続部の相
対距離を減少し、N個の接続治具と溶液槽のN個の接続部
を衝突させてN個の接続治具に負荷を加える手段であ
り、N本のキャピラリと溶液槽の耐圧密閉接続解除手段
が、直線駆動機構によりN個の接続治具と溶液槽のN個の
接続部の相対距離を増大し、N個の接続治具に加えられ
ている負荷を取り除く手段であることを特徴とする溶液
充填装置。
2. A solution filling apparatus for filling N-capillaries with a solution in which N is an arbitrary natural number, a pressurizing means for applying pressure to an internal solution, an N-capillary filled with the solution, and a pressurizing means. And a solution tank that becomes a closed container by connecting the N capillaries, the solution tank is filled with the solution, and the N connections of the solution tank to which the N capillaries connect are at least outside the capillaries. First larger than diameter
When N capillaries are opened and N capillaries are connected to the solution tank, one end of each of the N capillaries is immersed in the solution inside the solution tank through each of the N first holes, and the pressurizing means is provided. By connecting to the solution tank, the solution inside the pressurizing means and the solution inside the solution tank are connected, and the connection between the pressurizing means and the solution tank is connected to the outside when a high pressure is applied to the solution inside the solution tank. It is a pressure tight connection that does not leak the solution, and the connection between the N capillaries and the solution tank is a pressure tight connection that does not leak the solution from the N connections to the outside when high pressure is applied to the solution inside the solution tank. The pressure-tight sealing connection between the N capillaries and the solution tank and the pressure-tight sealing disconnection are mechanically performed, and the pressure-tight sealing connection means between the N capillaries and the solution tank is at least partially connected to the first.
Has a number N of compressible connection jigs larger than the minimum part of the holes, each of the N connection jigs has at least a second hole larger than the outer diameter of the capillary, and one end of the N capillaries is formed. After penetrating each of the N second holes, each is penetrated through the N first holes and dipped in the solution in the solution tank, and the N connection jigs are pushed into the N connection portions of the solution tank. The N connection jigs are compressed and deformed by contact, and the gap between the N capillaries and the second holes respectively penetrated is sealed, and at the same time, the first holes of the N connection portions of the solution tank are closed. The sealing means, the compression deformation means of the N connection jigs, the linear drive mechanism reduces the relative distance between the N connection jigs and the N connection portions of the solution tank, and the N connection jigs This is a means for applying a load to the N connection jigs by colliding the N connection parts of the solution tank with the N connection jigs. The closed connection release means is means for increasing the relative distance between the N connection jigs and the N connection portions of the solution tank by a linear drive mechanism and removing the load applied to the N connection jigs. A solution filling device.
【請求項3】請求項1または2に記載の溶液充填装置に
おいて、接続治具が円柱形状であり、第2の穴がその中
心軸に開けられており、接続治具の溶液槽の接続部の第
1の穴に対向する底面の少なくとも一部が溶液槽の接続
部と衝突して接続治具が圧縮変形することを特徴とする
溶液充填装置。
3. The solution filling apparatus according to claim 1, wherein the connecting jig has a cylindrical shape, and a second hole is formed in a center axis of the connecting jig. A solution filling device, wherein at least a part of the bottom surface facing the first hole collides with a connecting portion of the solution tank to compress and deform the connecting jig.
【請求項4】請求項1または2に記載の溶液充填装置に
おいて、接続治具が円柱形状であり、第2の穴がその中
心軸に開けられており、接続治具の頂点が溶液槽の接続
部の第1の穴に対向しており、第1の穴には接続治具の
円柱形状と適合するテーパーが形成され、接続治具の側
面の少なくとも一部が第1の穴のテーパー部分と衝突し
て接続治具が圧縮変形することを特徴とする溶液充填装
置。
4. The solution filling apparatus according to claim 1, wherein the connecting jig has a cylindrical shape, a second hole is formed in a center axis of the connecting jig, and a vertex of the connecting jig is formed in the solution tank. The first hole of the connecting portion is opposed to the first hole, and the first hole is formed with a taper that matches the cylindrical shape of the connecting jig, and at least a part of the side surface of the connecting jig has a tapered portion of the first hole. A solution filling device, wherein the connection jig is compressed and deformed by collision with the solution.
【請求項5】請求項1または2に記載の溶液充填装置に
おいて、溶液槽が複数あり、各溶液槽には同じ溶液また
は異なる溶液が満たされ、各キャピラリと各溶液槽の耐
圧密閉接続およびその解除ができ、各キャピラリに各溶
液を充填できることを特徴とする溶液充填装置。
5. A solution filling apparatus according to claim 1, wherein a plurality of solution tanks are provided, each solution tank is filled with the same solution or a different solution, and each capillary and each solution tank are pressure-tightly sealed and connected. A solution filling device, which can be released and each capillary can be filled with each solution.
【請求項6】請求項1または2に記載の溶液充填装置に
おいて、各キャピラリを電気泳動に用い、各キャピラリ
に各溶液を充填する方向と各キャピラリに導入された試
料が泳動する方向が一致することを特徴とする溶液充填
装置。
6. The solution filling apparatus according to claim 1, wherein each capillary is used for electrophoresis, and a direction in which each solution is filled in each capillary and a direction in which a sample introduced into each capillary migrates. A solution filling apparatus characterized by the above-mentioned.
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