JP2001165904A - キャピラリ電気泳動装置およびキャピラリアレイアッセンブリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 共通電極に電気的に接続される電極とキャピ
ラリとの対を構成し、キャピラリアレイをセットする際
の煩雑さを排除する。 【解決手段】サンプルプレート５側のウエルのピッチに
合わせて設けた各キャピラリ２ａの近傍（ウエルのエリ
ア内）に設けた電極２３を共通電極部２４と電気的に接
触させて、キャピラリ２ａと電極２３と共通電極部２４
は一体化し、電気泳動装置へは共通電極部２４に電圧を
印加することで各キャピラリ用電極２３に電圧を印加す
ることを特徴とするものである。これにより、安価なマ
イクロタイタープレート等を使用し、同時に挿入、脱着
が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、キャピラリ電気泳
動装置およびキャピラリアレイ（複数のキャピラリであ
って、例えば脱着可能に加工を施したものをいう）に係
り、特に複数の毛細管または微細流路を泳動分離媒体と
して用いて、ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）などの生体試
料を分析するＤＮＡシーケンサ（ＤＮＡ塩基配列解析装
置）に用いるのに好適なキャピラリ電気泳動装置（以
下、電気泳動装置という）およびそれに用いるキャピラ
リに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】長大な塩基配列をもつＤＮＡの塩基配列
決定には、２枚のガラスプレートでゲルを挾みこみ、ガ
ラスプレートの両端に電圧を印加して試料であるＤＮＡ
を電気泳動させる従来の平板ゲル方式から石英の毛細管
（以下、キャピラリという）内にゲルを充填して、その
両端に電圧をかけて試料を電気泳動させるキャピラリ電
気泳動装置に移行している。

【０００３】キャピラリ電気泳動装置は、平板ゲル方式
に比べて、高速かつ高感度な分析が可能であり、また電
気泳動電流による自己発熱からのジュール熱の影響も受
けにくいため、電気泳動解析に良好な分解能を与えるこ
とができる。

【０００４】近年、１つの電気泳動装置で、単位時間当
たりの分析可能数を増やすため、複数のキャピラリをセ
ットし、複数の試料のＤＮＡ解析を同時に実行可能な電
気泳動装置が普及しつつある。

【０００５】これらの装置では、キャピラリへの試料の
導入、または電気泳動中に、キャピラリの試料導入側に
電圧を印加する方法として、サンプルをセットしてある
サンプルプレートや電気泳動用バッファ槽そのものを金
属など導体で構成するか、またはこれらに電極を内蔵さ
せるものが多い。

【０００６】特開平１０−２０６３８２号公報に記載さ
れている技術のように、各キャピラリの試料導入部分の
周囲を覆うような電極構造を電気泳動装置に持たせ、且
つ同時に電気泳動装置に各電極に接続した配線パターン
を介して高電圧を印加して電気泳動を行う方式もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のサンプルプレー
トや電気泳動用バッファ槽そのものを金属など導体で構
成する技術では、分析者は大量の試料のＤＮＡ解析に上
記のような各ＤＮＡ解析装置に固有な電圧印加構造をも
つサンプルプレートを大量に準備しなければならない。
このことは分析に関するランニングコストを増大させ、
且つ分析者への負担が大きくなるという問題があった。

【０００８】次に、電気泳動装置としては汎用のマイク
ロタイタープレートなどを使用できることが望ましい
が、このマイクロタイタープレートには勿論電気泳動装
置に接続できる電極部を備えていない。したがって、電
気泳動装置に電極を内蔵させる技術を用いることができ
ない。

【０００９】さらに、各キャピラリの試料導入部分の周
囲を覆うような電極構造部を持たせると共に、各電極構
造部に接続した配線パターンを有し、且つ高電圧を印加
する電気泳動装置では、キャピラリの交換作業が大変に
煩雑となる。

【００１０】さらに、キャピラリは寿命があり、用途に
よっては異なる長さのキャピラリをセットし直して分析
する必要がある。このとき、分析者は複数のキャピラリ
を１本、１本電気泳動装置にセットしなければならず、
非常に手間のかかるという問題点がある。

【００１１】また、この方式は、試料をキャピラリに導
入するために、予め筒状の電極をサンプルプレート内の
サンプルに接触させておき、後にサンプルプレートを駆
動し移動させて前記キャピラリを筒状の電極の内側に挿
入してサンプルに接触させるというものであり、外径が
数百μｍの複数のキャピラリを筒状の電極内に同時に挿
入するには、サンプルプレートの駆動部に非常な精度を
要求するか、または、筒状の電極に十分な余裕をもった
内径を持たせなければならない。

【００１２】電極の筒を細くして、前記駆動部に精度を
持たせた場合、筒状の電極内面とキャピラリ外面間の隙
間に毛細管現象によって、前回測定した試料が残留し、
精度のよい泳動分析ができなくなるという問題点があ
る。

【００１３】電極の筒を太くして、駆動部に精度を要求
しなければ、上記の毛細管現象による別試料の混入の可
能性も低下するが、電極が太いため、底部に行くに従
い、狭くなる逆円錐状のサンプルプレートのウェル底部
には電極の下端が届かないという問題点がある。

【００１４】前記電極が下端が届かないことにより、試
料やバッファ液と接触しなければ、原理的に試料の導入
や電気泳動は不可能である。したがって、前記試料やバ
ッファ液と接触させるようにし、且つ汎用のマイクロタ
イタープレートを使用するとするならば、試料やバッフ
ァ液の液面を上昇させるためには、最小試料量は大きく
設定しなければならないという問題点があった。

【００１５】本発明は、かかる従来技術の問題点を解決
するためになされたものであり、分析に関するランニン
グコストと分析者への負担を減じ、キャピラリの交換作
業およびセットを容易にし、精度のよい分析ができ、最
小試料量の設定が小さくできるキャピラリー電気泳動装
置を提供することを第一の目的とする。

【００１６】また、分析に関するランニングコストと分
析者への負担を減じ、キャピラリの交換作業およびセッ
トを容易にし、精度のよい分析ができ、最小試料量の設
定が小さくできるキャピラリアレイを提供することを第
二の目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、特許請
求の範囲に記載の発明によって達成される。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施態様によれば、電気
泳動路を形成する複数のキャピラリを有し、一端は試料
供給部を、他端は試料検出部を構成するキャピラリアレ
イと、前記試料供給部に、前記複数の各キャピラリと対
をなして設けられた複数の電極部材、前記複数の電極部
材と電気的に接続され、かつ前記キャピラリアレイに電
圧を印加する電源に接続された導電性部材、及び前記キ
ャピラリアレイ、電極部材ならびに導電性部材を保持す
るキャピラリアレイホルダとを有するキャピラリアッセ
ンブリと、前記各キャピラリと電極部材の対に対応した
位置に試料担持部を有するサンプル保持部と、前記サン
プル保持部を載置する試料移動台を具備したキャピラリ
電気泳動装置が提供される。

【００１９】また、本発明の実施態様によれば、電気泳
動路を形成する複数のキャピラリを有し、一端は試料供
給部を、他端は試料検出部を構成するキャピラリアレイ
と、前記試料供給部に、前記複数の各キャピラリと対を
なして設けられた複数の電極部材、前記複数の電極部材
と電気的に接続され、かつ前記キャピラリアレイに電圧
を印加する電源に接続された導電性部材、及び前記キャ
ピラリアレイ、電極部材ならびに導電部材を保持するキ
ャピラリアレイホルダを具備するキャピラリアレイアッ
センブリが提供される。

【００２０】請求項２に記載の第一の発明に係るキャピ
ラリー電気泳動装置の構成は、試料を収納する複数のウ
ェルを有するサンプルプレートと、電気泳動させるため
のバッファ液を収納するバッファタンクと、前記サンプ
ルプレートおよびバッファタンクを載置するオートサン
プラと、ゲルが充填され、前記ウェルに１本ずつ挿入し
試料と接触させて試料を吸引しおよびバッファ液と接触
させ電気泳動路を形成する複数のキャピラリと、前記複
数のキャピラリの近傍にそれぞれ設けられた複数の電極
部材と、前記複数の電極部材と電気的に接触する導電性
部材と、前記複数のキャピラリおよび前記複数の電極部
材ならびに前記導電性部材を一体として保持するキャピ
ラリアレイホルダと、前記キャピラリの始端部と終端部
の両端に電圧を印加させる電源部と、前記オートサンプ
ラと前記電源部とを制御する制御装置とを少なくとも具
備したことを特徴とするものである。

【００２１】上記構成のキャピラリ電気泳動装置を簡単
に説明する。分析者の負担を軽減するために、市販のマ
イクロタイタープレートを使用できる構成とし、サンプ
ルプレート、バッファ用容器には電極構造を持たせな
い。

【００２２】キャピラリに電圧を印加するための電極部
は、電気泳動装置から脱着可能にキャピラリアレイと一
体化してしたものである。このようにして、キャピラリ
のセット時の煩雑さを解消する。前記電極部は、キャピ
ラリ近傍に微小間隔、例えば、１ｍｍ程度の距離をおい
て、当該キャピラリと平行に配設した金属線を電極部と
したものである。

【００２３】また、前記キャピラリは、前記キャピラリ
の外形とほぼ同じ内径をもつ円筒形の電極内に当該キャ
ピラリを挿入して構成し、さらに前記電極とキャピラリ
を接着して別試料の混入する隙間を与えないようにする
ようにしたものである。さらに、前記キャピラリは、キ
ャピラリの外壁に金属薄膜または導電性材料を蒸着して
電極部としたものである。

【００２４】以上の手段により、汎用の安価なマイクロ
タイタープレート等をサンプルプレートとして使用が可
能となり、寿命があり且つ分析に応じて交換する必要の
あるキャピラリアレイを同時にセットできると共に煩雑
さを排除し、別試料の混入を防止して安定したＤＮＡ解
析が可能となるものである。

【００２５】以下、本発明の複数の実施例を説明する。
図１ないし図７を参照して、第一の発明に係るキャピラ
リー電気泳動装置および第二の発明に係るキャピラリー
アッセンブリの実施例を説明する。

【００２６】図１は、ＤＮＡシーケンサ用キャピラリ電
気泳動装置の説明図、図２は、図１の電気泳動装置にお
ける電極部の説明図、図３は、図２の電気泳動装置にお
ける電源部の接続説明図、図４は、図１の電気泳動装置
における他の電極部の説明図、図５は、図１の電気泳動
装置におけるさらに他の電極部の説明図、図６は、図１
の電気泳動装置におけるさらに他の電極部の説明図、図
７はキャピラリアッセンブリの説明図である。

【００２７】〔実施例１〕まず、第一の発明に係るＤＮ
Ａシーケンサ用に最適なキャピラリ電気泳動装置の全体
の構成を説明する。図１において、１はＤＮＡシーケン
サ用キャピラリ電気泳動装置（電気泳動装置という）、
２はキャピラリアレイ、２ａはキャピラリ、３は空気恒
温槽、５はサンプルプレート、６はバッファタンク、７
はＸＹＺ方向に移動自在なオートサンプラ、８はキャピ
ラリアレイを固定するアレイホルダ（以下、アレイホル
ダという）、９はゲルブロック、１０は電気泳動グラン
ド、１２はゲル充填用シリンジ、１３は光照射分析部、
４０は電源部、５０は制御計算機である。

【００２８】図１において、キャピラリアレイ２は２本
以上のキャピラリ２ａからなり、アレイホルダ８で固定
されて、電気泳動部を構成している。キャピラリアレイ
２の大部分が空気恒温槽３に格納されるようにセットさ
れている。空気恒温槽３は、その外周部を一部を除き断
熱材で覆うようにし、前記断熱材の除かれた一部には空
気恒温槽内の空気に接触させる加熱もしくは加熱・冷却
のいずれかの素子が設けられている。

【００２９】キャピラリアレイ２の先端の近くには、試
料をセットするサンプルプレート５が配設されている。
さらにサンプルプレート５の近傍には、キャピラリアレ
イ２へ電圧印加時の放電を防止し、試料を電気泳動する
ためのバッファ液を収容するバッファタンク６が配設さ
れている。サンプルプレート５は市販のマイクロタイタ
ープレートが用いられている。以下、サンプルプレート
５は、マイクロタイタープレートを指すこととする。前
記サンプルプレート５としては、アクリル樹脂等の合成
樹脂で構成され、平面形状は矩形であり、８×１２＝９
６個のウエル２１が行列状に設けられている。

【００３０】ウエル２１は、サンプルプレート５の上面
側から底部に向い、テーパ部が形成された断面形状を有
する。これにより、試料の注入・導入の際、その作業が
容易となる。

【００３１】サンプルプレート５およびバッファタンク
６はＸＹＺ方向に移動可能なオートサンプラ７上に載置
されている。オートサンプラ７は電気泳動装置１の匡体
底面に取り付けられ、制御計算機５０が、前後、左右方
向および上下方向に位置決めし、移動モータ（図示しな
い）が制御され、移動するようになっている。

【００３２】キャピラリアレイ２は、キャピラリ２ａの
１６本（８×２）が行列状に配置され、その内部には電
気泳動分離用のゲルが充填されている。キャピラリアレ
イ２のサンプルプレート５に対応する先端側は、アレイ
ホルダ８により固定され、キャピラリアレイ２の他の先
端側は、ゲルブロック９と接続されて固定されている。

【００３３】ゲルブロック９にはキャピラリアレイ２と
の接続部から、電気泳動グランド１０まで分離媒体であ
るゲル（ポリマー）が充填されており、電源部４０が電
気泳動グランド１０の接地極側と接続されている。前記
電気泳動グランド１０は、電気泳動装置１の匡体底面に
取付けられている。

【００３４】サンプルプレート５のウエル２１のピッチ
に応じたピッチでキャピラリ２ａをアレイホルダ８の配
列されている。一例として図示では８本である。そし
て、キャピラリ２ａが取り付けられているアレイホルダ
８は、当該キャピラリと、金属線電極、共通電極からな
る電極部（図示せず）とが一体的に構成されている。こ
の一体化電極構造については後述する。この電極部には
電源部４０の高圧側が接続されている。

【００３５】キャピラリアレイ２の泳動終端部の近くに
は、光分析部１３が配設されている。この光分析部１３
はキャピラリアレイ２の透明窓（図示しない）を介し
て、例えばキャピラリアレイ２中の試料を照射して励起
させるレーザ光源（図示しない）と、前記励起によって
発生した励起光を検出する光センサとから構成されてい
る。この光センサの信号から、制御計算機５０でＤＮＡ
の塩基配列を決定したり、ＤＮＡの種類を識別する。

【００３６】なお、電気泳動装置１には、一回の電気泳
動を行なう毎にゲルを交換するためのゲル充填用シリン
ジ１２，前記ゲル交換時の逆流を防止するための電磁弁
１１が設けられている。これらの動作も制御計算機５０
で制御される。また、図１においては、電源部４０およ
び制御計算機５０を外部設置としているが、電気泳動装
置１内に設置しても差し支えないことはいうまでもな
い。

【００３７】上記構成の電気泳動装置におけるアレイホ
ルダ８におけるキャピラリ、金属線電極、共通電極部か
らなる一体化構造電極部について図２を参照して説明す
る。図２は、一体化構造電極部を、アレイホルダ８を構
成する絶縁性部材２５ａと絶縁性部材２５ｂに分解し、
構造が明らかになるようにしたものである。一体化時に
は、アレイホルダ８を構成する絶縁性部材２５ｂと絶縁
性部材２５ａとを係合させた構造となっている。キャピ
ラリアレイに対応するサンプルプレート５のウエル２１
に対応して配置される。

【００３８】図２において、図１と同一符号は同一機
能、同等部分であるので煩瑣となるので省略し、新たな
符号のみを説明する。２３は金属線電極、２４は共通電
極部、２５ａ、２５ｂは絶縁性部材、２５ｃは、キャピ
ラリ２ａを貫通させる円形の貫通穴、２６は電源部４０
と接続される電極棒３０の挿入穴である。

【００３９】図２に示す如く、アレイホルダ８は、サン
プルプレート５との対応面を有し、且つ前記対応面上に
Ｌ形部を横設して形成される絶縁性部材２５ｂと、絶縁
性部材２５ｂの対応面上およびＬ形部とに係合する絶縁
性部材２５ａとからなり、両部材を一体化する構造とな
っている。なお、アレイホルダ８は、適宜な手段によ
り、図示で空気恒温槽３の壁面に取付けられる。以下の
各変形例においても同様である。

【００４０】絶縁性部材２５ｂには、サンプルプレート
５のウェル２１のピッチに応じたピッチで、サンプルプ
レート５との対応面を貫通してキャピラリが配設されて
いる。複数のキャピラリ２ａ（図示では例として二本）
と、複数キャピラリ２ａの近傍にキャピラリ２ａと平行
に配設され、サンプルプレート５との対応面を挿通して
いる複数の金属線電極２３と、サンプルプレート５との
対応面に直交する前記Ｌ形部の立上り面に定着させた共
通電極部２４が配設される。ここで、複数キャピラリ２
ａの近傍とは、複数キャピラリ２ａをウェル２１内に挿
入した時、ウェル２１内に同時に挿入されるような位置
をいう。そして、複数の金属線電極２３はすべて共通電
極部２４に電気的に接触する。この電極部材は、キャピ
ラリに接触してもよい。

【００４１】また、絶縁性部材２５ａには、絶縁性部材
２５ａと絶縁性部材２５ｂとを係合させた時、複数キャ
ピラリ２ａをそれぞれ挿通させるための貫通穴２５ｃが
複数のキャピラリ２ａのピッチに応じ、その数だけ穿設
される。

【００４２】このような絶縁性部材２５ａと絶縁性部材
２５ｂとを係合させ、相互に一体化構造としたときに
は、キャピラリ２ａ、金属線電極２３、共通電極部２４
は、相互に係合する絶縁性部材２５ｂと絶縁性部材２５
ａで外周面が覆われ、サンプルプレート５の方向側から
はキャピラリ２ａと前記金属線電極３のみが見られる。
なお、一体化構造とするときは、部材２５a、２５ｂの
係合面を適宜な手段、例えば一例として、接着材で接着
してもよい。

【００４３】さらに、前記一体化構造としたときには、
絶縁性部材２５ａの前記貫通穴２５ｃから複数のキャピ
ラリ２ａが外方に突設して延設され、電気泳動部の終端
部となっている。したがって、サンプルプレート５の反
対方向側からはキャピラリ２ａのみが見える構成となっ
ている。このように外周を絶縁性部材２５ａ、２５ｂで
覆うことによりキャピラリ２ａに印加される高電圧によ
るアーク放電を防止することができる。

【００４４】図３を参照して、アレイホルダの一体化構
造における電源部の電圧印加方法を説明する。図３
（ａ）は、図２の一体化構造部の背面図、図３（ｂ）
は、図２の一体化構造部の平面図であり、電源との接続
法も簡略化して示してある。図３において、３０は電源
部４０と接続される電極部（以下、電極棒という）であ
る。なお、図３（ａ）においては、一体化構造部を明確
にするため、電極棒３０の図示を省略した。

【００４５】絶縁性部材２５ｂ上のサンプルプレート５
と直交する面に設けた共通電極部２４には１個以上の挿
入穴２６が設けられている。挿入穴２６には電極棒３０
が挿入され、共通電極部２４と電気的に接続する。この
とき、図示を省略したが、電極棒３０は、共通電極部２
４と電気接触抵抗を小さくなるように、弾性部材で付勢
される。電極棒３０の共通電極部２４との当接面の他端
には、電源部４０の負の高圧側が印加され、電源部４０
の正側は電気泳動グランド１０の接地側と接続されてい
る。

【００４６】キャピラリアレイ２がウエル２１に挿入さ
れ、且つ挿入穴２６に挿入された電極棒３０を介して高
電圧が共通電極部２４に印加された時は、金属線電極３
が共通電極部２４に電気的に接触している。高電圧が印
加されるので、金属線電極３とキャピラリ２ａとが各サ
ンプルプレート５のウェル２１内の試料もしくはバッフ
ァ容器内のバッファ液に同時に接触し、キャピラリ２ａ
内への試料の導入もしくは電気泳動がなされるようにな
っている。

【００４７】図４を参照して、図２のアレイホルダにお
ける一体化構造電極部の変形例を説明する。図４におい
て、図２と同一符号は、同一機能、同一仕様の同等品で
あるので再度の説明は省略し、新たな番号のみを説明す
る。２４ａは共通電極部２４の延長電極部、１２７は電
気的接触部である。

【００４８】図４は、アレイホルダ８を、絶縁性部材２
５ｂと、それと係合する絶縁性部材２５ａに分解し一体
化構造が明らかになるようにしたものである。一体化時
には絶縁性部材２５ｂと絶縁性部材２５ａとを係合させ
た構造となっている。図４のキャピラリアレイ２はサン
プルプレート５のウエル２１に対応して配置される。

【００４９】図示するように、共通電極部２４は絶縁性
部材２５ｂ内のサンプルプレート５と対応する平面に配
設する。絶縁性部材２５ｂ内へ挿入させた金属線電極２
３は溶接等の適宜な手段による電気的接触部１２７によ
って共通電極部２４に接合させている。電極棒３０を貫
通するための貫通穴２６の近傍位置に共通電極部２４の
延長電極部２４ａを設ける。このようにして、キャピラ
リアレイ２及び金属線電極２３に電気的に接続された延
長電極部２４ａにより、高電圧印加部分が確保される。

【００５０】図５を参照して、図２のアレイホルダにお
ける一体化構造電極部の他の変形例を説明する。図５に
おいて、図２と同一符号は、同一機能、同一仕様の同等
品であるので再度の説明は省略し、新たな番号のみを説
明する。１２８は、キャピラリ２ａに蒸着させた白金蒸
着電極である。

【００５１】図５は、アレイホルダ８を、絶縁性部材２
５ｂとそれと係合する絶縁性部材２５ａに分解し、その
構造が明らかになるようにしたものであり、キャピラリ
アレイとサンプルプレート５は対応して配置される。こ
のアレイホルダ８を一体化する時には、絶縁性部材２５
ｂと絶縁性部材２５ａとを係合させた構造となってい
る。

【００５２】この変形例と図２との相違点は、各電極と
して、金属線電極ではなく、蒸着金属膜が電極２８とし
て使用されている点である。蒸着電極１２８はキャピラ
リ２ａの金属性管の試料側の端部から共通電極部２４に
対応する部分まで蒸着部を設けたものである。そして、
前記蒸着部で共通電極部２４と電気的に接触するように
なっている。

【００５３】また、図２における絶縁性部材２５ａを絶
縁性部材２５ｂに係合させ、キャピラリ２ａをアレイホ
ルダ８の外方へ突設させるための挿通穴は半円形２５ｄ
となっている。

【００５４】図６を参照して、図４のアレイホルダにお
ける一体化構造電極部の変形例を説明する。図６におい
て、図４と同一符号は、同一機能、同一仕様の同等品で
あるので再度の説明は省略して、新たな番号のみを説明
する。２９はステンレス製の円筒電極である。

【００５５】図６は、アレイホルダ８を、絶縁性部材２
５ｂとそれと係合する絶縁性部材２５ａに分解しその構
造が明らかになるようにしたものであり、キャピラリア
レイはサンプルプレート５と対応して配置される。アレ
イホルダ８の一体化時には、絶縁性部材２５ｂと絶縁性
部材２５ａとを係合させた構造となっている。この変形
例と図４との相違点は、各キャピラリ２ａ用の電極とし
て、金属線電極ではなく、キャピラリを挿入した円筒状
電極２９を使用している点である。

【００５６】円筒状電極２９は、各キャピラリ２ａの周
囲を取り巻く円筒管を、キャピラリ２ａの試料側先端か
ら共通電極部２４まで設け、共通電極部２４と当該円筒
状電極２９との電気接触部２７を設けたものである。本
変形例においては、円筒状電極２９とキャピラリ２ａの
隙間に別試料が残留しないように接着するなどして隙間
を埋めるように構成されている。

【００５７】上記各実施形態において用いられた絶縁性
部材２５ａ、２５ｂの形状は、上記に限定されることな
く、種々の形状をとっても差し支えない。

【００５８】〔実施例２〕次に、キャピラリアレイアッ
センブリの全体構成を説明する。図７を参照して、図６
に示すアレイホルダを用いたキャピラリアレイを構成を
説明する。

【００５９】アレイホルダ８には、図６で説明した如
く、各キャピラリ２ａの周囲を取り巻く円筒状電極２９
がキャピラリ２ａの試料側先端からサンプルプレート５
に対応する面に設けられた共通電極部２４（図７におい
ては外部からは見えない）に電気接触部１２７で接触す
るようになっている。

【００６０】図示するように、上記のようなキャピラリ
アレイ２と円筒状電極２９の１６本をサンプルプレート
５のウェル２１のピッチに応じて配列し、８本、２列に
配列されるようにアレイホルダ８の穴に絶縁性部材２５
を貫通させる。

【００６１】再度の説明は省略するが、図６で説明した
如く、絶縁性部材２５は、二つの絶縁性部材２５ａと絶
縁性部材２５ａ（図７では係合させているので区別され
て図示していない）を係合させている。

【００６２】また、共通電極部２４等を覆う絶縁性部材
２５の一部または複数の部位に開けられた貫通穴２６に
挿通される電極棒３０（図３参照）よってキャピラリア
レイ２の外部から共通電極部２４を介して電気泳動部に
高電圧を印加することができる。

【００６３】貫通させたキャピラリ２ａの先端および先
端部に設けられた円筒状電極２９がサンプルプレート５
の各ウェル２１またはバッファ槽６（いずれも図７にお
いては図示しない）に挿入されたとき、試料の導入や電
気泳動が行われる。各キャピラリ２ａの終端部は、光分
析部１３が取付けられている。そしてゲルブロック９と
接続される。

【００６４】上記のような、図７に示すユニット単位、
すなわちキャピラリ２ａを１６本を用いたキャピラリア
レイ２は、キャピラリ２ａのみならず、円筒電極２９や
共通電極部２４を含めて、電気泳動装置との脱着が一回
の操作ででき、ウエル内への挿入が容易である。そのた
め、キャピラリアレイの交換が容易であり、電極とキャ
ピラリが１つのアレイホルダで一体化しているため、電
極とキャピラリ間の配置精度に留意する必要がない。上
記においては、図６に示されるアレイホルダを用いたキ
ャピラリアレイについて説明したが、他のアレイホルダ
でも同様であることはいうまでもない。

【００６５】次に、上記構成の電気泳動装置の動作を図
７のキャピラリアレイを使用して説明する。電気泳動装
置の動作の準備として、サンプルプレート５の８×１２
＝９６個の各ウェル５ａにピペッテイングにより試料を
注入する。空気恒温槽３の蓋が閉じられ、その内部に取
り付けられているフアン２７、２８により空気循環流を
形成する。この時、空気恒温槽３は一部を除いて外面を
断熱材２６で覆い、前記断熱材が除かれた部位には加熱
・冷却可能の素子２２たとえばペルチエ素子を設け、内
面が良熱伝導部材２３で覆われているので、加熱・冷却
可能の素子２２からの伝熱が内面を速やかに伝わる。

【００６６】さらに、制御計算機５０でフアン２７、２
８を制御し、起動する。フアン２７、２８には、回転方
向から空気を吸い込み、径方向に空気を吹き出すフアン
を用いるので、風量の多い循環空気流が得られ、且つ空
気恒温槽２０が厚さが小となるので、外面の断熱部材２
６，加熱・冷却可能の素子２２、内面の良熱伝導部材２
３とが協動して空気恒温槽２０の内部の温度が均一化さ
れる。電気泳動装置１のキャピラリアレイ２は、全体が
一定の温度に保たれる。

【００６７】このような状態になつたのち、制御計算機
５０によりオートサンプラ７でマイクロタイタプレート
５を前後方向に移動し、マイクロタイタプレート５の各
ウェル２１がキャピラリアレイ２のキャピラリ２ａの真
下にくると停止する。次に、オートサンプラ７を上昇さ
せ、キャピラリ２ａがウェル２１の試料中に挿入される
位置で停止させる。

【００６８】次に、キャピラリアレイ２がウェル２１の
試料中に挿入する。このとき、前記キャピラリ２ａが１
６本および電極２９が１６本およびこれら電極２９が接
触する共通電極部２４が絶縁性部材２５ａ、２５ｂで周
囲が覆われ、一体化電極部となっているので対応する各
ウェル２１の試料中に、これらの各部材が容易、且つ同
時に挿入される。

【００６９】なお、図２に示すような金属線電極２３が
使用されている場合は、サンプルプレート５のウェル２
１内にキャピラリアレイ２が挿入されてない状態で、キ
ャピラリ２ａと接触させてはいけない。接触させると、
両者の隙間に毛細管現象によって別試料が残留し、精度
良い分析を妨げることになる。

【００７０】この挿入された状態で、制御計算機５０で
電源部４０を操作し、貫通穴２６に挿入される電極棒３
０（図３参照）を介して、電気泳動グランド１０‐ゲル
ブロック９‐キャピラリ２ａのゲル‐試料‐電極２９で
形成される回路に負の高電圧が印加することにより、ウ
ェル５ａ中の試料はキャピラリ２ａに導入される。ここ
で、負の高電圧を遮断する。

【００７１】再度、オートサンプラ７を移動し、キャピ
ラリ２ａの下端がバッフアタンク６に挿入される位置で
停止させる。次に、オートサンプラ７を上下方向に移動
し、前記キャピラリ２ａが前記バッフアタンク６中のバ
ッフア液に挿入され、電極２９もバッフア液に挿入され
る。この際の挿入も各部材が試料中への挿入と同じく、
同時且つ容易に行なわれる。

【００７２】その状態で、再度、電気泳動グランド１０
‐ゲルブロック９‐キャピラリ２ａ中のゲル‐試料‐バ
ッフア液‐電極２９間に負の高電圧を印加する。この高
電圧印加によりキャピラリ２ａに導入されている試料
は、電気泳動分離される。

【００７３】なお、測定毎にキャピラリアレイ２の内部
のゲルポリマーは、新しいゲルポリマーと置換される。
これは、電磁弁１１を閉じて、ゲル充填用シリンジ１２
を駆動することによって、シリンジ１２内のゲルポリマ
ーをキャピラリアレイ２に充填する。これらの制御は制
御計算機５０で行なわれる。

【００７４】光分析部１３は、外部と遮光されており、
試料励起用レーザ光（図示せず）が光分析部１３の位置
にあるキャピラリ２ａに導かれる。キャピラリ２ａの内
部を電気泳動するＤＮＡに結合した蛍光試薬から発する
蛍光を検出して、この検出信号からＤＮＡの解析が計算
機によつて行われる。また、本発明は、ＤＮＡなどの試
料の分離、分析などの他、試料台たとえば、マルチウエ
ルへの電気泳動法による供給にも適用できる。

【００７５】

【発明の効果】本発明の構成によれば、複数のキャピラ
リと電極を対として、試料台へのキャピラリアレイの試
料台とのアライメントが容易に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＤＮＡシーケンサ用キャピラリ電気泳動装置の
構成図である。

【図２】図１の電気泳動装置における電極部の説明図で
ある。

【図３】図２の電気泳動装置における電源部の接続説明
図である。

【図４】図１の電気泳動装置における他の電極部の説明
図である。

【図５】図１の電気泳動装置におけるさらに他の電極部
の説明図である。

【図６】図１の電気泳動装置におけるさらに他の電極部
の説明図である。

【図７】キャピラリアッセンブリの説明図である。

【符号の説明】

１…ＤＮＡシーケンサ用キャピラリ電気泳動装置、２…
キャピラリアレイ、２ａ…キャピラリ、３…空気恒温
槽、５…サンプルプレート、６…バッファタンク、７…
オートサンプラ、８…アレイホルダ、９…ゲルブロッ
ク、１０…電気泳動グランド、１２…ゲル充填用シリン
ジ、１３…光分析部、２３…金属線電極、２４…共通電
極部、２５ａ，２５ｂ…絶縁性部材、２６…挿入穴、１
２７…電気的接触部、１２８…蒸着電極、２９…円筒状
電極、３０…電極部、４０…電源部、５０…制御計算
機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１２Ｎ 15/00 Ａ (72)発明者 小島 正也 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 高橋 智 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 山下 裕巳 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 Ｆターム(参考） 2G058 AA09 CC09 CE01 GA11 4B024 AA11 AA19 CA01 HA19 4B029 AA07 AA23 FA15

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気泳動路を形成する複数のキャピラリ
   を有し、一端は試料供給部を、他端は試料検出部を構成
   するキャピラリアレイと、前記試料供給部に、前記複数
   の各キャピラリと対をなして設けられた複数の電極部
   材、前記複数の電極部材と電気的に接続され、かつ前記
   キャピラリアレイに電圧を印加する電源に接続された導
   電性部材、及び前記キャピラリアレイ、電極部材ならび
   に導電部材を保持するキャピラリアレイホルダを有する
   キャピラリアッセンブリと、前記各キャピラリと電極部
   材の対に対応した位置に試料担持部を有するサンプル保
   持部と、前記サンプル保持部を載置する試料移動台を具
   備したことを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
2. 【請求項２】 試料を収納する複数のウェルを有するサ
   ンプルプレートと、電気泳動させるためのバッファ液を
   収納するバッファタンクと、前記サンプルプレートおよ
   びバッファタンクを載置するオートサンプラと、前記ウ
   ェルまたはバッファタンクに挿入し電気泳動路を形成す
   る複数のキャピラリ、前記複数のキャピラリと対をなし
   て設けられた複数の電極部材、前記複数の電極部材及び
   電源に電気的に接続する導電性部材、前記複数のキャピ
   ラリ、前記複数の電極部材及び前記導電性部材を一体と
   して保持するキャピラリアレイホルダを有するキャピラ
   リアッセンブリと、前記キャピラリの始端部と終端部の
   両端に電圧を印加する電源部と、前記オートサンプラと
   前記電源部とを制御する制御装置とを具備したことを特
   徴とするキャピラリ電気泳動装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、 上記電極部材はキャピラリの外周に形成された蒸着金属
   膜であることを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
4. 【請求項４】 請求項１または２において、 前記電極部材は各キャピラリを被覆する金属筒であるこ
   とを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、 前記キャピラリの外周と金属筒との間隙が実質的に存在
   しないことを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
6. 【請求項６】 電気泳動路を形成する複数のキャピラリ
   を有し、一端は試料供給部を、他端は試料検出部を構成
   するキャピラリアレイと、前記試料供給部に、前記複数
   の各キャピラリと対をなして設けられた複数の電極部
   材、前記複数の電極部材と電気的に接続され、かつ前記
   キャピラリアレイに電圧を印加する電源に接続された導
   電性部材、及び前記キャピラリアレイ、電極部材ならび
   に導電部材を保持するキャピラリアレイホルダを具備す
   ることを特徴とするキャピラリアレイアッセンブリ。
7. 【請求項７】 各ウェルに挿入され電気泳動路を形成す
   る複数のキャピラリと、前記複数のキャピラリと対をな
   して設けられた複数の電極部材と、前記複数の電極部材
   と電気的に接続し得、かつ電源と電気的に接続され得る
   導電性部材と、前記複数のキャピラリおよび前記複数の
   電極部材ならびに前記導電性部材を一体として保持する
   キャピラリアレイホルダを具備することを特徴とするキ
   ャピラリアレイアッセンブリ。
8. 【請求項８】 請求項６又は７において、 前記電極部材は各キャピラリを挿入した金属筒であるこ
   とを特徴とするキャピラリアレイアッセンブリ。
9. 【請求項９】 請求項６又は７において、 前記電極部材は各キャピラリの外周に形成された蒸着金
   属膜であることを特徴とするキャピラリアレイアッセン
   ブリ。