JP2002504681A

JP2002504681A - キャピラリー電気泳動装置および方法

Info

Publication number: JP2002504681A
Application number: JP2000532710A
Authority: JP
Inventors: イレナエヌメレンコワ; マキシムブレフノフ
Original assignee: テトラゲンエスエー
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1999-02-19
Publication date: 2002-02-12
Also published as: AU3269299A; AU751105B2; EP1058841A1; WO1999042819A1; RU2217737C2; CA2320112A1; US6103083A

Abstract

(57)【要約】【課題】核酸の配列を決定するために使用される。【解決手段】本発明は、各キャピラリーの平面との交差点によって湾曲する輪郭が形成されるために平面と交差するように配置された複数のキャピラリーを持つ電気泳動装置に関する。本発明はまた、電気泳動装置を使用する方法と電気泳動装置を製造する方法に関する。

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ー電気泳動装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】

（発明の背景）分子生物学における最近の進歩は、遺伝子がクローン化でき、特性化できる速
度を大いに加速し、その結果有機体の完全なゲノム配列の決定はその到達し得る
ゴールに迫っている。従って、バクテリア、酵母および線虫を含む各種有機体に
対する大規模なゲノム配列努力が、すでに広範囲のゲノム配列情報を生み出して
いる。最近、ヒトゲノムの全配列を得る意欲的なプロジェクトであるヒトゲノム
プロジェクトが開始された。ヒトゲノムプロジェクトは表現型上で重要な方法で
、自分自身を顕示する人間間の対立する相違点を同定し、特徴付けることを目指
したプロジェクトであるヒトゲノム多様性プロジェクトとも呼ばれる更に意欲的
なプロジェクトへの道を開いている。例えばある突然変異は、鎌状赤血球貧血ま
たは腫瘍性疾患のような衰弱性疾患の源であろう。

【０００３】良好に開発されたクローン化技術により、情報がクローン化DNA から抽出でき
る速度は、有機体のゲノム配列決定における限界要素となった。従って、自動化
配列の進歩は、モデル有機体のゲノムを配列するために必要なコストと時間を低
減するであろう。

【０００４】例えば、ヒトゲノム中の30億のヌクレオチドを10年のスパンにわたって配列す
るためには、自動化配列デバイスは毎年3 億個の塩基の配列速度を達成すること
が必要である。同時に、これらの自動化システムを使用して得られた配列情報は
、正確、かつ信頼性があり、および高度に十分熟練した人を伴うことを必要とせ
ずに有効でなければならない。更に、自動化配列デバイスを操作し、維持するコ
ストは、最小化されなければならない。

【０００５】過去において、スラブゲル電気泳動がDNA を配列するために使用された（米国
特許No.4,811,218およびヨーロッパ特許 0533302A1参照）。しかしながらこのよ
うな技術は、ゲノム配列努力の意味において極端に制限されている。最近キャピ
ラリー電気泳動が、ゲノム配列への実行可能な対策として現れてきた。キャピラ
リー電気泳動では、配列されるために核酸上で行われる配列反応の検出可能産物
は、溶解性セルローズ誘導体、またはポリアクリルアミドのような分離剤を含む
小径のキャピラリー管に加えられる。高電圧が管に沿って印加され、それによっ
て核酸をキャピラリー管の長さに沿って移動させる。従来の配列技術におけるよ
うに、異なる長さの核酸の異なる移動速度が配列決定を可能にしている。キャピ
ラリー管を通した核酸移動は、レーザー励起蛍光のような技術を使用し、キャピ
ラリー管中の検出領域に達することで検出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】

キャピラリー電気泳動が異なる長さの核酸の高解像度および迅速な配列決定を
可能にする一方、色々な技術的ハードルが、ゲノム配列努力へのこの技術の適用
の中に存在している。現行方法における1 つの重要な制限は、多数のキャピラリ
ーから同時に配列情報を得ることは困難であるということである。

【０００７】 Huang らは、図1 に示すように、デバイスの中で多重キャピラリーが並んで配
列され、レーザーおよび蛍光によって順次走査されるデバイスが光電子増倍管を
使用して検出されることを示している（Huang ら、Anal. Chem. 64: 967-972 (1
992)参照）。しかしながら、Huang のデバイスの有効性は、キャピラリー壁から
の光散乱および分離剤とキャピラリー間の中間面があるために低減される。更に
、Huang デバイスにおいて、キャピラリーがその上に載置される全ステージは、
光照明および集光装置の直下で前後に直線的に並進され、その結果キャピラリー
にストレスを生じて、正確な位置制御に困難を来す。

【０００８】 Dovichi らは、キャピラリーの多重列がシースフローキュベット中の異なるレ
ベルで停止するデバイスを示している（WO94/29712を参照）。シース流体は、キ
ュベットを通して個々のサンプル流を出す。しかしながらDovichi らのデバイス
は、泡がキュベット中に形成しないことを確実にするために泡除去システムを必
要とする。バックグラウンド信号を低減するために、Dovichi のデバイスは、高
度に純化されたシース流体の使用を必要とする。加えて、信号検出に必要な感度
を達成するために、Dovichi 設計は、キャピラリーの末端に非常に接近してレー
ザーを置くことを必要とする。最後に、Dovichi システムでは、使用の度にシス
テムを調整し、キャピラリーを変更することは困難である。

【０００９】上記の理由により、高度に訓練された人による僅かの注意を要しながら、高い
スループットを達成する検出システムを必要とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

（発明の概要） 1 つの実施形態で、本発明は複数のキャピラリーを含む電気泳動装置であり、
ここで複数のキャピラリーの各々は平面と交差し、および複数のキャピラリーの
各々の平面との交差点によって湾曲する輪郭が形成されるように複数のキャピラ
リーは平面と交差して配置される。好都合なことに、このような複数のキャピラ
リーは実質的に円筒配列を形成することができる。

【００１１】本発明の他の態様は、複数のキャピラリーおよび1 つのキャピラリーガイドを
有する電気泳動装置を持つ。キャピラリーガイドは内面および外面を持つ実質的
に円筒形のシェルを形成し、および第一端部近傍にキャピラリー入力および第二
端部近傍にキャピラリー出力を有する。キャピラリーは次いで、キャピラリーガ
イドの内面および外面の少なくとも何れかの一部分に沿って露出できる。

【００１２】電気泳動装置を製作する方法もまた提供される。本発明のこのような実施形態
の1 つにおいて、キャピラリー電気泳動装置を製作する方法は、複数のキャピラ
リーを実質的に円筒形配列に配置し、および複数のキャピラリーの少なくとも1
つに隣接して、集光レンズを載置する工程を有する。

【００１３】本発明の他の態様は、電気泳動を実施する方法を有する。このような方法の1
つは、キャピラリー配列を回転し、回転配列中のキャピラリーを照明し、および
前記キャピラリー中の物質によって放射される光を検出する工程を有する。電気
泳動を実施する代わりの方法は、キャピラリーの配列を通り越して照明器を回転
し、およびキャピラリー中の物質によって放射される光を検出する工程を有する
。

【００１４】追加の電気泳動装置は、キャピラリーをマイクロタイタープレート中の凹部と
整列させるグリッドを含むものである。このグリッドは好都合なことにこの装置
内に開口部を持つ基体を有し、この開口部はその中にキャピラリーを受入れる大
きさで、かつ基体がマイクロタイタープレート上に置かれる時、開口部がマイク
ロタイタープレート中の凹部と整列するように構成されている。

【００１５】

【発明の実施の形態】

（発明の詳細な説明）本発明の好ましい実施形態が、添付図面を参照して記述される。ここで同じ数
字は、全体を通して同じ要素を指す。ここに与えられた記述中に使用される用語
は、本発明のある特定の好ましい実施形態の詳細な記述と関連して利用されるこ
ともあるが、それはその最も広い意味において解釈されるように意図している。
このことは、ここに使用されるある特別な用語に対して以下で更に強調される。
何か限定的な方法で読者に解釈されるように意図された用語は何れも、本明細書
においてはそのように明白に、かつ特定して規定される。

【００１６】本発明の1 つの態様によれば、電気泳動装置は複数のキャピラリーの新規配置
を含む。図解するために、図2 は本発明の1 つの態様によるキャピラリー配置の
端部断面を示す。この図に示されるように、各キャピラリー10は、図2 において
、キャピラリー伸長方向を横断し、図2 が描かれている紙面に平行である平面と
交差する。交差点が接続された時、それらは交差平面において湾曲する輪郭12を
形成する。以下に詳記する有利な実施形態では、湾曲する輪郭は実質的に閉鎖し
ている。対照的に、図1 に示されるような先行技術の多重キャピラリー電気泳動
機械は、開放直線的輪郭16のみが、それらのそれぞれの交差点を同様に規定され
た平面とリンクさせることによって作られている。1 つの有利な実施形態では、
形成された実質的に閉鎖する輪郭は、実質的に円形である。この特定の配置が、
図2 に示されている。以下に説明するように、このような閉鎖する輪郭を形成す
るキャピラリー配置は、先行技術の直線配置に対して顕著な利点を提供する。特
に、高スループット電気泳動スクリーニング用に速度および簡素化における改善
を行わせる回転装置の種々な形式が案出できる、ということがこのような構成の
利点の1 つである。これらの回転構成の２つが、図3 および図4 を参照して以下
に記述される。図3 の実施形態では、照明および集光用光路は、キャピラリー配
列の内側で回転する。図4 の実施形態では、キャピラリー配列は照明および集光
用静止式光路を通り越して回転する。

【００１７】図3 を参照して、図2 に示されたキャピラリー配置を組込んだ第一電気泳動装
置が示されている。図示されたキャピラリー配置は、様々な生物学的分光学応用
における励起蛍光用に一般に使用される約50ミリワットのアルゴンイオンレーザ
ーを好都合に有する光源30を含む。光源30は、それぞれ、32および34と示される
第一および第二部分反射鏡を通して光31を伝達する。鏡32、34を通過した後レー
ザー光は、図2 の配置において複数のキャピラリーを支持する実質的に円筒形の
キャピラリーガイド20（図3 で断面で図示する）の内側に置かれた照明器36に導
かれる。従ってこの実施形態では、照明器36は光を発生せず、それをキャピラリ
ー10に向けるのみである。照明器36と共に内部に光源30を持つシステムがまた利
用されるけれども、これは好ましい構成である。

【００１８】各キャピラリー10は、一方の端部の下部キャピラリー入力22を経由してガイド
20内に伸長する。各キャピラリー10は他方の端部のキャピラリー出力24を通りガ
イド20を出る。図3 の実施形態では、入力22および出力24は、ガイド20の上部お
よび下部を通して開けられた孔を有する。ガイド20の内面26に沿って、キャピラ
リーがガイド20の開放内側領域28に露出される。キャピラリーは光学的膠または
他の機械的固定具により、または膠も固定具もなしでガイドの内面26上で、溝す
なわち窪み部内の所定場所に保持される。勿論キャピラリーはそれぞれの端部で
、緩衝材とサンプル材料および内部ポリマーを通して種の移動を生じさせる電位
に接続される。本発明の実施形態のこれらの態様を、図9 −18を参照して以下に
より詳細に記述する。

【００１９】照明器36は、レーザー光31をガイド20の内側のキャピラリーの露出部分に向け
る。図5 を参照して以下に詳細に説明されるように、ある有利な実施形態では、
円筒形配列中の各キャピラリー10が順番にレーザー光31に露光されるように、照
明器はガイド20の内側で回転する。照明器は更に、キャピラリー内部の物質から
放射されたレーザー励起蛍光からの光を、例えばレーザー光31を導くために使用
される同じレンズシステムによって集光する。この放射光38の一部は、部分反射
鏡34の1 つによって検出器40に送られる。この検出器は、配列中の各キャピラリ
ー10に対する放射プロフィールを時間の関数として作るために、データをホスト
コンピュータシステム42に出力する。ある有利な実施形態では、照明器は配列の
周囲を0.5 乃至2 秒毎に一回、好ましくは1 秒毎に一回転し、それは例えばDNA
配列の間、一般的な蛍光帯域に対して約5 乃至20の放射測定点を作り出す。

【００２０】図3 にも見られるように、本発明の電気泳動装置は更に同期検出器44を有する
。この検出器は、例えばキャピラリー表面およびインターフェースによって散乱
させられるレーザー30の励起周波数で光に感応するように構成された光ダイオー
ドでもよい。この散乱光の強さはビームがキャピラリー壁上に直接集中される時
、最高値に達し、ビームがキャピラリー間にある時、最小になる。この信号はデ
ータ抽出およびキャピラリー照明の同期を確実にするために使用できると共に、
数百または数千本のキャピラリーからデータを収集するために実施されなければ
ならない光学機械／キャピラリー整列の量を最小にする。ある実施形態では、第
一キャピラリー配列と最終キャピラリー配列との間に、より大きな空間を有する
ことが有利である。このようにして作られた同期検出器からの信号間は、通常よ
りも長い期間検出できると共に、第一キャピラリー配列を認識するために使用で
きる。当業者であれば、適当な帯域通過および／または帯域阻止フィルターが、
同期ビーム45および集光された放射光ビーム38中で使用されることを認識できる
。

【００２１】静止式光路および回転式キャピラリーガイド20を持つ更なる実施形態が、図4
に示されている。この実施形態では、ガイド20の内側領域28は照明器を含まず、
およびキャピラリー10はガイド20の内側表面よりもむしろ外側表面に確保される
。図3 に関して上記したと同様な性質の光源46が、ガイドの外側表面のキャピラ
リー10を照明するためにガイド20の外側に設けられる。更に、ホストコンピュー
タ42に結合された検出器48もまたガイド20の外側に設けられている。図7 を参照
して以下にも記述するように、この実施形態では、同期チャンネルが検出器アセ
ンブリー48の一部として設けられている。図4 の実施形態では、ガイド20および
取り付けられたキャピラリー配列は回転し、一方、光源および集光装置は静止し
たままである。この実施形態でキャピラリー配列は、毎秒略0.5 乃至2 回、好ま
しくは毎秒略一回転する。図4 の構成は、図3 の実施形態では必要としない移動
キャピラリーを必要とするけれども、光路は静止したままであり、それによって
光システムを簡素化する。特に、ビームを回転鏡の中心部分と正確に整列する必
要がないので、光ビームの正確な収束はこの実施形態ではより容易である。

【００２２】湾曲する輪郭キャピラリー配列構成の直線配列に対する利点が認識され、およ
び与えられた配列中のキャピラリー数の増加で、利点が実質的に増加することが
分かる。回転速度は配列中のキャピラリーの数に無関係に一定であるので、真に
多数のキャピラリーを走査することに関連する機械的問題は大いに低減される。
更に、キャピラリー配列は閉鎖する輪郭を規定する（図2 に関して上記したよう
に）という事実は、最終キャピラリーの走査に続いて直ちにスキャナーを第一キ
ャピラリーに近づけるということである。これは、配列の反対側への帰路が各通
過後に形成されなければならない開放形輪郭直線状配列では不可能である。この
ことは、開放形輪郭直線状キャピラリー配列に比較して、全体的にキャピラリー
と光ビーム光学機械間の与えられた距離に亘って、平均相対速度における約50%
の減少に帰着する。

【００２３】例えば、各キャピラリー10の中心間に1 ミリメータで、図4 に示した本発明に
よる1000本のキャピラリー電気泳動デバイスは、直径約37cmの円筒型キャピラリ
ー配列である、約1 Ｈｚ回転式キャピラリーガイドを有する。同様な直線配列に
対しては配列巾は、1 メートルにも及び、キャピラリーに対するビーム光学部品
の直線速度は少なくとも平均で毎秒2 メートルを必要とする。この直線走査移動
は配列の両端での方向を変更するので、更に大きな加速度を持つ。希望するキャ
ピラリーの数がこの例の1000本配列を超えて増加するにつれ、直線配列に対する
円筒形配列の容量増加の相対的容易さがより一層言明される。

【００２４】図5 を参照して、図3 の照明器36の1 つの有利な実施形態の詳細図が示されて
いる。照明器36はキャピラリーガイド20の一端部から伸長する支持アーム54によ
って、キャピラリーガイド20の内部に保持されるモータ52の軸に取付けられた架
台50を有する。架台は少なくとも一端部56がキャピラリーガイド20の内側表面26
に殆ど接近して伸長する長さを持つ。架台50は、水平から約45°傾斜する中央配
置の鏡58用の載置表面を備える。

【００２５】架台50の一端部56に、当該技術分野で周知の多くの形式のどの1 つでも取り得
る従来の複合顕微鏡60がある。図5 において、この顕微鏡は対物レンズ62、接眼
レンズ64および焦点調節ネジ66を有するように示されている。この顕微鏡60は、
近傍のキャピラリー10の内側領域にレーザー光を収束し、またキャピラリー10内
部の物質によって放射された光を当該技術分野で周知の方法で集光する。架台は
、架台50に対して回転安定性を与えるために、その上に更に重量および位置調節
ができるカウンターウエイト68を取り付ける。

【００２６】図6 は、図3 の検出器40のより詳細な図である。この検出器は、実質的に光の
入らない囲い72の小さな開口部を通して放射光ビーム38を収束するレンズ70を有
する。囲いの内部には、キャピラリーの照明領域によって放射された異なる波長
の光を直線単一ライン電荷結合素子（CCD ）76上に伝達するスペクトル分光器74
がある。本発明での使用に適するプリズムまたは回折格子を含むスペクトル分光
器は当業者には良く知られている。こうして、各塩基に対して異なる蛍光染料を
使用するDNA 配列に対して、CCD は各染料の近似放射波長に対応する領域に分割
されることができる。

【００２７】蛍光を照明し、および検出する装置の構成は、図4 の回転式キャピラリー配列
とは幾分異なるということが認識できる。本装置の1 つの有利な実施形態が図7
に示されている。図7 に示されるように、光源46は上記のものに類似するレーザ
ー光源78を含む。この実施形態では、レーザー光は有利にも光ファイバーを通し
てキャピラリー配列に導かれる。光源46もまた、適当な焦点対物レンズ79を有す
る。検出器／同期チャンネル48は、図3 および5 の照明器36の顕微鏡60に類似の
顕微鏡61を含む。照明光ビームと光焦点対物レンズの軸間の角度は約45°である
ことが好都合である。

【００２８】同期チャンネルは、集光の少量を光ダイオード81の方へ向け、および図3 を参
照して上記したものに類似の方法で動作する部分反射鏡80（銀被覆なしガラスプ
レートが適切であることが分かった）によって作られる。検出器48は、更に蛍光
励起周波数で光を濾過するために鏡80の後方に除去フィルター82を持つ。図6 を
参照して上記したようなスペクトル分光器83およびCCD 配列84が、更に設けられ
る。

【００２９】単一ライン電荷結合素子85のより詳細な図が、図8 に示されている。この図に
示されるように、素子85はピクセル86の直線配列を有する。各ピクセルへの入射
光子から生じる捕捉電荷は、周期的に読み出される。図8 のピクセルは表示のた
めのみであり、それらの数と大きさは変化するということが認識されるだろう。
この配列は、異なる蛍光染料からの光が直線CCD 配列の異なる部分を照明するよ
うに、スペクトル分光器74、83（図6 と図7 ）に対して位置を定められる。例え
ば、４つの染料DNA 配列方式において、配列は、それぞれ使用される４つの染料
の1 つの尖頭放射波長に及ぶように選択された隣接する４つの領域88、90、92、
94に分割できる。このシステムにより、単一CCD 配列はフィルターを使用せずに
異なる波長の多重染料放射を区別するために使用できる。

【００３０】先行技術のキャピラリー電気泳動装置では、一般的な光検出器は光電子増倍管
であった。これらのデバイスがCCD よりも好まれた1 つの理由は、出力が入射光
強度のリアルタイムで連続する読み出しである、ということである。対照的にCC
D 要素は与えられた照明の期間の電荷を収集しなければならず、これに続いて、
その間収集電荷が読み込まれるピクセル読み出し操作が行われなければならない
が、入射光強度は同時には測定されない。このデータ読み出し操作用に取られる
時間は、キャピラリーが何れか1 つの個々のCCD ピクセルによって走査できる速
度を制限する。本発明のある実施形態では、読み出しは照明ビームがキャピラリ
ー間にあるときに実施される。読み出し操作のためにキャピラリー間に略１本の
キャピラリー幅の空間を残すことが適切であることが判明した。キャピラリー照
明の間の時間は強度データを読み取るために使用されるので、走査速度への影響
は低減される。

【００３１】ホストコンピュータ42はCCD 配列からこの強度データを受取り、およびキャピ
ラリーを通過する物質に関して使用者に情報を与えるために検出された光を説明
する。1 つの特定の例では、DNA は4 スペクトルチャンネル方法によって配列さ
れ、ここで各停止塩基は異なる波長で蛍光を発する染料に結合される。この技術
はまた以下により詳細に記述され、および現在色々な電気泳動プロトコルで実施
されている。この例では、ホストコンピュータ42は、各キャピラリー用の４つの
分離データファイルを作れる。各ファイルは、配列の４つのセグメントのそれぞ
れの1 つのピクセルに対して測定された強度の加重和である各測定により、略1
秒間隔でなされる一連の強度測定を含む。これらのデータセットは、各種の方法
で処理できる。スペクトル混信は隣接キャピラリーからの測定を相関することに
より除去でき、および時間または周波数領域の低域濾波が実施される。易動度シ
フト補正はまた、尖頭値検出および塩基同定に先立って実施できる。このプロセ
スは、与えられたキャピラリーを通して試験されたDNA サンプル用の印刷された
4 文字フォーマットの塩基配列に帰着することが好ましい。

【００３２】上記の検出システムに加えて、電気泳動装置は図9 および10に詳細に示される
電気泳動部分を有する。この電気泳動部分は上部緩衝室、下部緩衝室、上部緩衝
室と下部緩衝室間に伸長する複数のキャピラリー、および上部緩衝室と下部緩衝
室に接続された電圧源162 を有する。ある実施形態では、この電気泳動部分は更
に、上部緩衝室と下部緩衝室に配置されたキャピラリーの一部を支持するキャピ
ラリーガイドを有する。加えて、ある実施形態では電気泳動装置の電気泳動部分
は更に、キャピラリーをデバイスから外さずにキャピラリーおよび上部緩衝室を
緩衝剤／分離剤で充填し、および再充填する充填／再充填システムを有する。あ
る実施形態では電気泳動部分は、電気泳動が実施される温度が調節でき維持でき
るように、システムの他の部分から熱的に隔離されている。

【００３３】本発明の２つの実施形態が、図9 および10に図示されている。しかしながら、
本電気泳動システムの構成部分の物理的配置は、デバイスの動作に影響を与える
ことなく図9 および10に示されたものから変更される。従って当業者は、このよ
うな変更が本発明の範囲内にあると認識される。

【００３４】図4 に関連して上記したように、本発明は光路が静止したままであり、一方キ
ャピラリーガイドは回転する実施形態を含む。図9 に示したこのような実施形態
の1 つは、ここで“静止式光路実施形態”と称する。図3 を参照して先に議論し
た他の実施形態では、光路は回転し、一方キャピラリーガイドは静止したままで
ある。図10に示したこのような実施形態の1 つは、ここで“回転式光路実施形態
”と称する。図10において照明器はキャピラリーガイド20の内部にあり、従って
この図には示されていない。

【００３５】図9 および10に示されるように、上部緩衝室100 は1 つ以上の下部緩衝室102
の上に配置される。複数のキャピラリー10は、上部緩衝室100 と下部緩衝室102
間に配置される。図9 および10に示されるように、キャピラリーガイド20は上部
緩衝室100 と下部緩衝室102 間に配置される。キャピラリーガイド20は、上部緩
衝室100 と下部緩衝室102 間に配置されたキャピラリー10の一部に対する支持を
設ける。加えて、キャピラリーガイド20は上記のように密接した輪郭構成でキャ
ピラリー10を固定する。キャピラリーガイド20は、上部緩衝室100 の周辺よりも
小さい周辺を持つ円筒状管であることが好ましい。キャピラリー10は、光学的膠
、スプリング輪または当業者に周知の他の確保デバイスによってキャピラリーガ
イドに確保される。

【００３６】図10の回転光路実施形態において、キャピラリー10の各々の部分は、図3 の断
面に示されたようにキャピラリーガイド20の内部を通過する。静止光路実施形態
では、少なくともキャピラリー10の各々の一部分は、キャピラリーガイド20の外
部に配置される。

【００３７】図9 の静止光路実施形態では、上部緩衝室100 、キャピラリーガイド20、キャ
ピラリー10および下部緩衝室102 は架台174 上に載置される。架台174 は、駆動
軸／ギヤボックス177 に結合されたモータ176 によって駆動される。モータ176
が起動されると、架台174 は回転する。ここで議論したように、モータは毎分約
0.5 乃至2 回転の速度で架台を回転される。モータは毎分1 回転の速度で架台を
回転することが好ましい。

【００３８】架台174 が回転するにつれ、キャピラリーガイド20の外部にあるキャピラリー
10は、固定架台178 に載置された照明器46の前部を順次通過する。各キャピラリ
ーが照明器46前を順次通過するにつて、キャピラリーはレーザー光に露出され、
そしてキャピラリーの照明された部分を通過するサンプルから放射された光が検
出される。

【００３９】図10の回転光路実施形態において、図3 の光源30、同期チャンネル44および検
出器40は総て１個の光の入らない囲い103 の内部に設けられている。この実施形
態では、キャピラリーガイド20は所定場所に固定され、および照明器36はキャピ
ラリーガイドの中心空洞内部で回転する。キャピラリー10は、キャピラリーガイ
ド20の中心空洞内部に置かれた回転照明器36によって順次レーザー光に露出され
る。

【００４０】図9 および図10に示されるように電源162 は、上部緩衝室100 および下部緩衝
室102 に電気的に接続されている。当業者は、上部緩衝室100 および下部緩衝室
102 が色々な方法で電源162 に電気的に接続できるということを認識される。例
えば図9 の静止式光路実施形態では、電源162 は回転架台174 直下の接点180 お
よび182 を経て下部緩衝室102 に電気的に接続される。接点182 の1 つの端部は
、下部緩衝室102 内部の導体に電気的に接続される。

【００４１】図10の回転式光路実施形態では、下部緩衝室102 は電源162 に直接接続される
。

【００４２】上部緩衝室100 の構造が、図11、12および13により詳細に示されている。上部
緩衝室100 は、キャピラリー10の上側部分を受入れるためにその中に1 つ以上の
開口部106 を持つハウジング104 を有する。

【００４３】図11は、図9 の静止式光路実施形態の上部緩衝室100 の底部を描写する。図11
に示されるように、この実施形態では開口部106 は上部緩衝室100 の下側表面に
位置される。スピンドル112 は、上部緩衝室100 を接点184 および186 を通して
電圧源162 に電気的に接続するために、上部緩衝室100 の中心を通過する。スピ
ンドル112 は、ギヤ192 および194 を通してモータ176 に機械的に接続される。

【００４４】図12は、図10の回転式光路実施形態の上部緩衝室の上面図である。図13は、図
12の上部緩衝室の断面である。図12および13に示されるように、図10の回転式光
路実施形態において開口部106 は、上部緩衝室100 の上側表面に位置される。

【００４５】上部緩衝室100 は、実質的に密接した輪郭でキャピラリー10を配列する各種の
構成を有する。上部緩衝室100 は、環状形であることが好ましい。ある実施形態
では開口部106 の内部は、下記するようにキャピラリー10を上部緩衝室100 に確
保するアダプター受入れるためにネジ切りされる。

【００４６】図13、14および15に示すように、上部緩衝室100 の内部は電気泳動緩衝剤／分
離剤を受入れるために、そこを通るチャンネル108 を備える。チャンネル108 は
上部緩衝室100 の周辺を通過するが、下記するように充填／再充填システムを備
えたそれらの実施形態において、仕切り110 （図13に図示される）によって遮断
される。仕切り110 は、充填または再充填の間、電気泳動緩衝剤／分離剤が希望
する経路に沿って流れるように導く。図15の断面に示されるように、上部緩衝室
のチャンネル108 はその中の開口部106 と流体連通する。

【００４７】上部緩衝室100 を電圧源162 に接続する接続用コネクター112 は、上部緩衝室
100 の外部に位置される。静止式光路実施形態では、コネクター112 は図11に示
すように、上部緩衝室100 を通してモータから伸長するスピンドルでも良い。回
転式光路実施形態では、コネクター112 は、図12および13に示すように上部緩衝
室100 の側部に置かれる。

【００４８】図13、14および15に示すように、電気導体114 はチャンネル108 の下側表面に
置かれ、上部チャンバー100 の全周に沿って置かれる。図10の回転式光路実施形
態のように、チャンネル108 に仕切り110 を持つある実施形態では、図13に示す
ように電気導体114 は仕切り110 を通過し、およびコネクター112 に確保され、
それによってコネクターに取り付けられた電圧源162 からの電位差が上部チャン
バー100 の緩衝剤の両端に印加される。あるいは図9 の静止式光路実施形態のよ
うに、チャンネル108 に仕切り110 を持つある実施形態では、電圧源162 からの
電位差がスピンドル112 を通して印加される。仕切り110 を欠くそれらの実施形
態では、電気導体は上部緩衝室100 の内部表面上のコネクターまたはスピンドル
112 に確保される。

【００４９】図9 および10に示すように、キャピラリー10の束は、上部緩衝室100 の開口部
106 を通過する。キャピラリー10は、Polymicro, Phoenix, AZから得られる、50
μｍまたは100 μｍの内径を持つ溶融シリカキャピラリーのようなキャピラリー
電気泳動用に通常使用される如何なるキャピラリーでも良い。上部緩衝室100 に
入れるキャピラリー10の束の数は、各実行において評価されるべきサンプルの数
に依存して変えられる。上部緩衝室100 に取り付けられた複数のキャピラリー10
の束があることが好ましい。各束中のキャピラリー10の数は、各実行において評
価されるべきサンプルの数に依存して変えられる。各束中に少なくとも50本のキ
ャピラリーがあることが好ましい。

【００５０】キャピラリー10の束は、図16に示すアダプターのようなアダプター116 を経て
上部緩衝室100 に接続される。図16のアダプター116 は、ストッパー部118 と挿
入部120 を有する。ストッパー部118 は挿入部120 よりも広く、それによってス
トッパー部118 と挿入部120 間の接合部に肩部122 を形成する。肩部122 は、ア
ダプター116 のストッパー部118 が上部緩衝室100 に挿入されることを防止する
。チャンネル124 は、ストッパー部118 と挿入部120 を通過する。挿入部120 の
外部は、上部緩衝室100 中の開口部106 のネジ部にそれがネジ込まれるようにネ
ジ切りされても良く、それによってアダプター116 を上部緩衝室100 に確保する
。キャピラリー10の束は、アダプター116 の挿入部120 が上部緩衝室100 内の開
口部106 の1 つに挿入された時、キャピラリー10の端部は上部緩衝室100 内のチ
ャンネル108 中の緩衝液と接触するように、アダプター116 内のチャンネル124
を通過する。キャピラリー10は光学的膠を使用してアダプター116 に確保される
か、または代わりにアダプターの内側がその中でキャピラリーが所定場所に確保
される溝またはチャンネルを持っても良い。

【００５１】図9 および10に描かれた実施形態は、キャピラリー10をデバイスから取り外す
ことなしにキャピラリー10および上部緩衝室100 を電気泳動緩衝剤／分離剤で充
填しまたは再充填する充填／再充填システムを有する。図9 および10に示したよ
うに、充填／再充填システムを備えたそれらの実施形態では、上部緩衝室100 は
緩衝剤／分離剤を導入する少なくとも1 つの入口ポート126 および緩衝剤／分離
剤を除去する少なくとも1 つの出口ポート128 を持つ。ある実施形態では、入口
ポートおよび出口ポートの両方として機能する1 個のポートがある。あるいは入
口ポートおよび出口ポートは別個でも良い。更にある実施形態では、複数の入口
ポートおよび出口ポートがある。入口ポート126 および出口ポート128 は、入口
ポート126 および出口ポート128 が上部緩衝室100 中のチャンネル108 と流体連
通するように、上部緩衝室100 中の開口部106 と接続される。

【００５２】以下により詳細に記述するように、キャピラリー10および上部緩衝室100 を緩
衝剤／分離剤で充填または再充填することが望まれる時、緩衝剤／分離剤は入口
ポート126 を経て導入される。キャピラリー管10を再充填する前に、先の電気泳
動実行で使用された緩衝剤／分離剤は、入口ポート126 を通して緩衝剤／分離剤
またはすすぎ溶液を導入し、および出口ポート128 を通してそれらの溶液を排出
することによって、上部緩衝室100 およびキャピラリー管10から洗い流される。

【００５３】図10の回転式光路実施形態において、入口ポートは入口容器130 および入口ポ
ート間に配置された配管132 を経て緩衝剤／分離剤を含む入口容器と流体連通し
ている。出口ポート128 はまた、出口容器131 および出口ポート128 間に配置さ
れた配管132 を経て上部緩衝室100 から排出される流体を受け取る出口容器131
と流体連通している。図10の回転式光路実施形態において、入口ポート126 はデ
バイスの動作期間を含めて常時入口容器130 からの配管132 に接続されている。
あるいはもし希望するならば、入口ポート126 は、上部緩衝室100 の充填または
再充填の間のみ入口容器130 からの配管132 に接続されても良い。同様にこの実
施形態では、出口ポート128 は、デバイスの動作期間を含めて常時出口容器131
からの配管に接続されている。あるいはもし希望するならば、出口ポート128 は
上部緩衝室100 の充填／再充填の間のみ出口容器131 からの配管に接続されても
良い。

【００５４】図9 の静止式光路実施形態では、入口ポート126 はデバイスの動作の間、入口
容器130 からの配管に接続されていない。その代わりに、入口ポート126 は、上
部緩衝室100 の充填／再充填の間入口容器130 からの配管に接続され、一方架台
174 は回転しない。同様にこの実施形態では、出口ポート128 はデバイスの動作
の間、出口容器131 からの配管に接続されていない。その代わりに出口ポート12
8 は、上部緩衝室100 の充填／再充填の間出口容器131 からの配管に接続され、
一方架台174 は回転しない。

【００５５】図9 および10に示されるように、高圧ポンプ134 がそれぞれの入口ポート126
と入口容器130 間に配置される。電磁弁136 が、入口ポート126 と入口容器130
間に配置される。電磁弁136 は、また出口ポート128 と出口容器131 間にも配置
される。電磁弁136 が開放位置にある時、入口ポート126 と流体連通している入
口容器130 内の流体は、高圧ポンプ134 によって入口容器130 から上部緩衝室10
0 内のチャンネル108 へ、およびキャピラリー10へ汲み出される。出口ポート12
8 に接続された電磁弁136 が開放している時、流体は出口ポート128 から出口ポ
ート128 に接続された出口容器131 に排出される。

【００５６】上部緩衝室100 およびキャピラリー10を流体で充填することが希望される時、
入口ポート126 に接続された電磁弁136 （および／または入口ポートそれ自身）
は開放され、および高圧ポンプ134 が駆動される。流体は入口ポート126 に接続
された入口容器130 から上部緩衝室100 のチャンネル108 へ、およびキャピラリ
ー管10へ汲み上げられる。もし、上部緩衝室100 のチャンネル108 およびキャピ
ラリー10内に既にある電気泳動緩衝剤／分離剤を空にする、または洗い流すこと
が希望されるならば、入口ポート126 および出口ポート128 に接続された電磁弁
136 （および／または入口ポートおよび出口ポートそれら自身）は開放され、お
よび流体は入口ポート126 に接続された容器130 から入口ポート126 を通し汲み
上げられ、および出口ポート128 およびキャピラリー管10の下端部を通して外へ
汲み出される。上部緩衝室100 のチャンネル108 およびキャピラリー管10は、次
いで出口ポート128 に接続された電磁弁136 （および／または出口ポートそれ自
身）を閉鎖することによって上部緩衝室100 のチャンネル108 およびキャピラリ
ー10の内部が流体で充填され尽くすまで、流体を入口ポート126 に接続された容
器130 から入口ポート126 に汲み上げながら、流体で再充填される。もし望むな
らば、上部緩衝室のチャンネルおよびキャピラリー管を空にし再充填することは
、キャピラリーをコンピュータの制御下に置けるということである。

【００５７】図9 および10に示されるように、キャピラリー10はキャピラリーガイド20から
（サンプルの電気泳動の間）下部緩衝室102 の中に、または（サンプル装填の間
）標準の96個の凹部または384 個の凹部マイクロタイタープレートの中に伸長す
る。電気泳動の間およびサンプル装填の間、キャピラリー10の下部部分は、図9
、10、17および18に示される構造を持つグリッド140 を通過する。図18の断面に
最も良く示されるように、グリッド140 はキャピラリー10を受入れる大きさの複
数の開口部144 をその中に持つ基体188 を有する。例えば、開口部144 は直径0.
5mm で良い。開口部144 は、96個の凹部または384 個の凹部の標準マイクロタイ
タープレート148 の凹部146 上にその整列するように配置される。基体は、その
間に隔離部150 を持つ一対の金属プレート142 を有する。隔離部はその中に開口
部152 を持ち、および隔離部150 の開口部152 が金属プレート142 の開口部144
と整列するように、金属プレート142 間に配置される。隔離部150 は、ゴムのよ
うな非導電性の弾性材料から作られていることが好ましい。金属プレート142 は
、グリッド140 の隅に取付けられたネジ154 を使用して互いに固定される。基体
188 は、金属プレート中の開口部144 および152 および隔離部を金属プレート14
2 の凹部を整列させるために、マイクロタイタープレート148 と接触する肩部19
0 を持つ。図18に示されるようにサンプルの装填の間、キャピラリー10は、それ
らがマイクロタイタープレート148 の凹部146 中のサンプルと接触するように、
金属プレート142 の開口部144 と隔離部150 の開口部152 を通して通過する。

【００５８】図9 、10および17に示されるように、電気泳動の間グリッド140 は、キャピラ
リーの下部端部が下部緩衝室の緩衝液と接触するように下部緩衝室102 の上に置
かれる。下部緩衝室102 は、緩衝剤を受入れるためにその中に空洞158 を持つ矩
形状のベース156 でよい。導体160 は、矩形状ベース156 の周辺に沿って延びる
。導体160 は、電圧源162 に接続されている。図9 の静止式光路実施形態では、
導体160 は下部緩衝室102 の底部上の接点（図示せず）を通して電圧源162 と接
続できる。接点は、電圧源162 に電気的に接続される。図10の回転式光路実施形
態では、導体160 は下部緩衝室102 の側部上の接点（図示せず）を通して電圧源
162 と接続できる。

【００５９】こうして、下部緩衝室102 と上部緩衝室100 間に電位差が印加された時、キャ
ピラリー10の下部端部に装填されたサンプルがキャピラリー10の下部端部からキ
ャピラリーの上部端部へ移動するように、上部緩衝室100 のチャンネル108 が電
気泳動／分離緩衝剤で充填された時、下部緩衝室102 と上部緩衝室100 間に連続
する電気回路が存在する。

【００６０】複数のDNA サンプルの配列を得るための本発明の使用が、以下に記述される。

【００６１】上部緩衝室100 のチャンネル108 およびキャピラリー10は、上記したように適
切な電気泳動緩衝剤／分離剤で充填される。電気泳動緩衝剤および分離剤の両方
共、溶解性セルローズ誘導体の溶液を有することが好ましい。電気泳動緩衝剤と
して、および分離剤として共に使用される溶解性セルローズ誘導体の溶液は、7M
尿素、1X TBEおよび2.7%ヒドロキシプロピルメチルセルローズを含むことがより
好ましい。あるいは、分離剤は、Swerdlowら著のAnal. Chem. 1991年63：2835−
2841、WO94/29712およびHuang ら著のAnal. Chem. 1992年64：967 −972 に記載
されたもののような、ポリアクリルアミドゲルを含んでも良い。

【００６２】 DNA 配列反応は、Huang ら著のAnal. Chem. 1992年64：967 −992 、Quesada
ら著のBiotechniques 1991年10：616 −625 、Swerdlowら著のAnal. Chem. 1991
年63：2835−2841に記載されたもののような従来の技術を使用して実施される。
例えば、配列決定用基質を発生するために使用されるDNA 配列技術は、Swerdlow
ら著のAnal. Chem. 1991年63：2835−2841に記載された4 スペクトルチャンネル
、2 スペクトルチャンネルまたは1 スペクトルチャンネル技術を含む。

【００６３】 4 スペクトルチャンネルを使用されることが好ましい。簡単に述べれば、この
技術では配列されるべき各DNA サンプルに対する4 標識化反応は、サンプル中の
DNA に対して混成できるプライマー上で実施される。4 標識化反応の各々におい
て、異なる蛍光パターンを持つ異なる蛍光標識はプライマーを標識化するために
使用される。蛍光標識は、FAM 、JOE 、TAMRA およびROX を含むDNA 配列に対し
て、従来採用されている如何なる蛍光標識をも含まれる。

【００６４】各標識化プライマー用の反応生成物がDNA 配列中に見出された４つのヌクレオ
チドの1 つで停止するように、次いで分離した伸長およびジデオキシヌクレオチ
ド停止反応が、４つの混成プライマーの各々に対して実施される。配列化反応の
生成物は脱塩され、一纏めにされ、96個または384 個の凹部マイクロタイタープ
レートのサンプル凹部中に置かれる。あるいは、もし望むならば、各配列化反応
の生成物はそれぞれマイクロタイタープレートの分離した凹部中に置かれる。

【００６５】グリッド140 は、キャピラリー管10の下部端部が凹部146 中の配列反応生成物
と接触するように、マイクロタイタープレート148 に確保される。図18に示され
るように、導体プレート170 がグリッド140 の下部金属プレート142 とマイクロ
タイタープレート148 間に配置される。導体プレート170 は、凹部146 のサンプ
ル溶液中に伸長する短いプラチナリード172 をその下に備える。マイクロタイタ
ープレート148 の凹部中の配列反応生成物は、導体プレートに10−20秒間8kV の
電圧を印加することによりキャピラリー10中に注入される。

【００６６】あるいは、サンプル装填時にグリッド140 および導体プレート170 を使用する
よりも、むしろ金属製マイクロタイタープレートが使用される。この処理におい
ては、電圧はサンプル装填中マイクロタイタープレートに印加される。

【００６７】サンプルの注入に続き、キャピラリー10の下部端部が緩衝液と接触するように
、グリッド140 は1X TBE、1.2%ヒドロキシプロピルメチルセルローズを含む下部
緩衝室102 の上に置かれる。電気泳動は、電圧12kVで2 時間行われる。サンプル
は、キャピラリー管の検出領域を通過する時読み込まれる。電気泳動システムが
熱的に絶縁されているこれらの実施形態で、電気泳動の温度は30℃と80℃の間に
維持される。温度は、50℃に維持されることが好ましい。温度調節は、温度調節
器166 に接続されたコンピュータ42によって制御される。

【００６８】上の例はDNA 配列化に本発明を使用することを記述しているが、本デバイスは
他の応用分野の多方面にもまた使用される、ということが認識される。例えば、
本デバイスはDNA 以外の多糖類を含む高分子を配列するためにも使用される。

【００６９】本デバイスはまた遺伝病のような特別な表現型を与えると知られている対立遺
伝子の変化を、被験者が含むか否かを決定するために使用できる。この応用にお
いて、DNA サンプルは被験者から得られる。DNA は変質され、および対象の表現
型を与えると知られている対立遺伝子の変化に隣接する領域において混成するこ
とが知られているプライマーに、混成される。拡張および停止反応は、被験者が
対象の対立遺伝子を担うか否かを決定するために、上記のように実施される。本
デバイスを使用して、一個の患者からのDNA サンプルは、複数の対立遺伝子の変
化を分析するために使用される。加えて、本デバイスは、被験者が対象とする1
個以上の対立遺伝子の変化を担っているか否かを決定するために、多くの被験者
からのDNA サンプルを分析するために使用される。

【００７０】本デバイスはまた、蛍光体を含む生物学的反応のミニ配列化、遺伝子型化、鑑
別遺伝子表現分析または迅速スペクトル分析用に使用される。

【００７１】文章中で前記事項がたとえ如何に詳細に見えていても、本発明は多くの方法で
実施できる。また上述したように本発明のある特徴または態様を記述した時の特
別の用語の使用は、このような用語の最も広範囲の適正な意味が意図されておら
ず、または用語はその用語が関連する本発明の特徴または態様の如何なる特定の
特性を含むと限定されるようにここで再規定されている、ということを意味して
いるように解されるべきではない。こうして本発明はある好ましい実施形態につ
いて記述されたが、ここの開示に鑑みて技術分野において当業者にとって自明で
ある他の実施形態はまた、本発明の範囲内である。従って本発明の範囲は添付特
許請求の範囲、およびそれと均等なものを参照してのみ規定されることを意図し
ている。

【図面の簡単な説明】

【図１】ある先行技術デバイスによって提供されたキャピラリーの開放直線
配列の切断端面図である。

【図２】本発明によるキャピラリーの円筒配列の切断端面図である。

【図３】本発明による電気泳動装置第一実施形態のブロック図である。

【図４】本発明による電気泳動装置第二実施形態のブロック図である。

【図５】図3 の照明器の詳細図である。

【図６】図3 の検出器の詳細図である。

【図７】図4 の検出器／同期チャンネルの詳細図である。

【図８】図6 および図7 の単一ライン電荷結合素子の正面図である。

【図９】本発明の電気泳動装置の静止式光路実施形態の切断図である。

【図１０】本発明の電気泳動装置の回転式光路実施形態の切断図である。

【図１１】図9 の静止式光路実施形態の上部緩衝室の底部を示す。

【図１２】図10の回転式光路実施形態の上部緩衝室の上面図である。

【図１３】図12の上部緩衝室の断面図である。

【図１４】線14−14に沿う図11の上部緩衝室の断面図である。

【図１５】線15−15に沿う図11の上部緩衝室の断面図である。

【図１６】キャピラリーを上部緩衝室へ接続するアダプターの断面図である
。

【図１７】下部緩衝室およびグリッドの斜視図である。

【図１８】マイクロタイタープレート上に置かれた図13のグリッドの断面図
である。

【符号の説明】

１０キャピラリー１２輪郭２０キャピラリーガイド２２キャピラリー入力２４キャピラリー出力３６照明器４４同期検出器７０レンズ７４スペクトル分光器７６電荷結合素子８１発光ダイオード１００上部緩衝室１０２下部緩衝室１２４チャンネル１２６入口ポート１２８出口ポート１３６電磁弁

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年５月２４日（２０００．５．２４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】 Dovichi らは、キャピラリーの多重列がシースフローキュベット中の異なるレベ
ルで停止するデバイスを示している（WO94/29712を参照）。シース流体は、キュ
ベットを通して個々のサンプル流を出す。しかしながらDovichi らのデバイスは
、泡がキュベット中に形成しないことを確実にするために泡除去システムを必要
とする。バックグラウンド信号を低減するために、Dovichi のデバイスは、高度
に純化されたシース流体の使用を必要とする。加えて、信号検出に必要な感度を
達成するために、Dovichi 設計は、キャピラリーの末端に非常に接近してレーザ
ーを置くことを必要とする。最後に、Dovichi システムでは、使用の度にシステ
ムを調整し、キャピラリーを変更することは困難である。二次元電気泳動を実施するデバイスは米国特許No.4,375,401に記述されているが
、このデバイスはDNA 配列技術での使用に適していない。別の電気泳動デバイス
が、米国特許No.5,483,075に記述されている。しかしながら、このデバイスは多
くの欠点を持つ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のキャピラリーを備え、この複数のキャピラリーの各々は
平面と交差し、前記複数のキャピラリーは湾曲する輪郭が前記複数のキャピラリ
ーの各々の前記平面との交差点によって形成されるように前記平面と交差して配
置され、内側表面および外側表面を持つキャピラリーガイドを備え、このキャピラリー
ガイドは第一端部に近接するキャピラリー入力および第二端部に近接するキャピ
ラリー出力を含み、前記キャピラリーは前記外側表面の一部に沿って露出され、
および前記キャピラリーガイドの外側に置かれたキャピラリー照明器を有する電気泳
動装置。
【請求項２】前記キャピラリー内部の物質によって放射される光を集光する
ために前記キャピラリーガイドの外側に集光レンズを更に有する、請求項１の電気泳動装置。
【請求項３】前記照明器は光を前記キャピラリーの内部部分に収束する1 つ
以上のレンズを有する、請求項１の電気泳動装置。
【請求項４】前記キャピラリー照明器は静止架台上に載置され、および前記
キャピラリーガイドは前記複数のキャピラリーの各々を順次照明するために前記
照明器を通り越して回転する、請求項１の電気泳動装置。
【請求項５】更に前記キャピラリーを流体で充填または再充填する充填／再
充填システムを有する、請求項１の装置。
【請求項６】前記キャピラリーは、前記充填／再充填システムにより前記装
置から前記キャピラリーを取り外すことなしに流体で充填または再充填される、請求項５の電気泳動装置。
【請求項７】内側および外側表面、および第一および第二端部を持つキャピ
ラリーガイドを有し、前記キャピラリーガイドは一方の端部にキャピラリー入力を、他方の端部にキャ
ピラリー出力を含み、並びに前記キャピラリーは前記キャピラリーガイドの前記
外側表面の少なくとも一部に沿って露出される、請求項５の電気泳動装置。
【請求項８】前記キャピラリーガイドの1 つの端部を実質的に囲む上部緩衝
室を更に有し、ここで前記上部緩衝室は、その周辺に沿って走るチャンネル、および前記出力端部が前記チャンネル内の
緩衝剤と接触できるように前記キャピラリーの前記出力端部を受入れるためにそ
の中に1 つ以上の開口部を持つハウジングと、前記チャンネルに沿って延びる電気導体、および電圧を前記キャピラリーの前記出力端部に印加するために前記導体に電気的に
接続されたコネクターを更に有する、請求項７の電気泳動装置。
【請求項９】前記充填／再充填システムは、流体を前記キャピラリーに供給
するために前記キャピラリーおよび前記チャンネルと流体連通する1 つ以上の入
口ポートを有する、請求項８の装置。
【請求項１０】前記充填／再充填システムは、流体を前記上部緩衝室内の前
記チャンネルから除去するために、前記上部緩衝室内の前記チャンネルと流体連
通する1 つ以上の出口ポートを更に有する、請求項９の装置。
【請求項１１】前記充填／再充填システムは、前記入口および出口ポートを
通して流体の流れを調節する前記入口ポートおよび前記出口ポートに接続された
電磁弁を更に有する、請求項１０の装置。
【請求項１２】前記充填／再充填システムは更に前記流体を含み、前記キャ
ピラリーおよび前記チャンネルと流体連通する1 つ以上の容器、および前記流体
を前記容器から前記キャピラリーおよび前記チャンネルへ転送するポンプを有す
る、請求項１１の装置。
【請求項１３】前記ポンプは高圧ポンプを有する、請求項１２の装置。
【請求項１４】更に前記キャピラリーが前記下部緩衝室内で緩衝剤と接触で
きるように置かれている下部緩衝室を有する、請求項１２の装置。
【請求項１５】複数のキャピラリーおよび前記キャピラリーを流体で充填ま
たは再充填する充填／再充填システムを有していると共に、前記複数のキャピラ
リーの各々は平面と交差し、前記複数のキャピラリーは湾曲する輪郭が前記複数
のキャピラリーの各々の前記平面との交差点によって形成されるように前記平面
と交差して配置されている、電気泳動装置。
【請求項１６】前記湾曲する輪郭は実質的に閉鎖している、請求項１５の装置。
【請求項１７】前記湾曲する輪郭は少なくとも円の一部を形成する、請求項１５の装置。
【請求項１８】前記キャピラリーは、更にそれらが実質的にキャピラリーの
円筒状配列を形成するように前記平面に直角に交差するように配置されている、請求項１７の装置。
【請求項１９】前記キャピラリーは、前記充填／再充填システムにより前記
装置から前記キャピラリーを取り外すことなしに流体で充填または再充填される
、請求項１５の装置。
【請求項２０】内側および外側表面を持つキャピラリーガイドを有している
と共に、前記キャピラリーガイドは第一端部近傍にキャピラリー入力を、および第二端部
近傍にキャピラリー出力を持ち、並びに前記キャピラリーは前記内側表面の一部
に沿って露出されている、請求項１５の装置。
【請求項２１】前記キャピラリーガイドの内側に置かれたキャピラリー照明
器を更に有する、請求項２０の電気泳動装置。
【請求項２２】前記キャピラリー内部の物質によって放射される光を集光す
るために前記キャピラリーガイドの内側に集光レンズを更に有する、請求項２１の電気泳動装置。
【請求項２３】前記照明器は、前記キャピラリーの内部部分に光を収束する
1 つ以上のレンズを有する、請求項２１の電気泳動装置。
【請求項２４】前記キャピラリー照明器は、前記複数のキャピラリーの各々
を順次照明するために回転式架台上に載置されている、請求項２１の電気泳動装置。
【請求項２５】複数のキャピラリーと、前記キャピラリーを照明する光源、および前記キャピラリー内部の物質によって放射される光を検出する集光器を有し、
ここで前記集光器はスペクトル分光器および少なくとも1 つの単一ライン電荷結
合素子を有する、電気泳動装置。
【請求項２６】前記スペクトル分光器は回折格子を有する、請求項２５の電気泳動装置。
【請求項２７】更に前記キャピラリーを流体で充填または再充填する充填／
再充填システムを有する、請求項２５の装置。
【請求項２８】前記キャピラリーは、前記充填／再充填システムにより前記
装置から前記キャピラリーを取り外すことなしに流体で充填または再充填される
、請求項２７の電気泳動装置。
【請求項２９】1 つ以上の染料で標識化された１組の核酸断片を生起し、こ
こで上記の組の各部材中の断片はDNA 中に生じる４つのヌクレオチドの1 つで特
に停止し、標識化された核酸の上記の組の1 つ以上の部材を、前記キャピラリーを流体で
充填または再充填する充填／再充填システムを有する電気泳動装置内で配列に配
置された複数のキャピラリー管の1 本以上に導入し、ここで前記複数のキャピラ
リーの各々は平面と交差し、および前記複数のキャピラリーは湾曲する輪郭が前
記複数のキャピラリーの各々の前記平面との交差点によって形成されるように前
記平面と交差して配置され、前記標識化された断片を大きさで分離し、前記断片を照明し、および 1 つ以上の前記染料で放射された光を検出する工程を有する、複数の核酸線維を配列する方法。
【請求項３０】前記光を単一ライン電荷結合素子に導く工程を有する、請求項２９の方法。
【請求項３１】前記断片を照明する前記工程は前記配列の内部の周囲に光ビ
ームを掃引する工程を有する、請求項２９の方法。
【請求項３２】前記断片を照明する前記工程は光ビームを通り越して前記配
列の外部を掃引する工程を有する、請求項２９の方法。
【請求項３３】前記導入工程は、前記装置から前記キャピラリーを取り外す
ことなしに、標識化された核酸の上記の組の1 つ以上の部材を、前記キャピラリ
ーを流体で充填または再充填する充填／再充填システムを有する電気泳動装置内
で配列に配置された複数のキャピラリー管の1 本以上に導入することを有し、ここで前記複数のキャピラリーの各々は平面と交差し、および前記複数のキャ
ピラリーは湾曲する輪郭が前記複数のキャピラリーの各々の前記平面との交差点
によって形成されるように前記平面と交差して配置される、請求項２９の方法。
【請求項３４】複数のキャピラリーを、前記複数のキャピラリーの各々が平
面と交差し、前記複数のキャピラリーは湾曲する輪郭が前記複数のキャピラリー
の各々の前記平面との交差点によって形成されるように前記平面と交差して配置
されるように配置し、集光レンズを前記複数のキャピラリーの少なくとも1 つの近傍に載置し、およ
び前記キャピラリーが流体で充填または再充填できるように充填／再充填システ
ムを前記キャピラリーに接続する工程を有する、キャピラリー電気泳動装置を製造する方法。
【請求項３５】前記配置工程は前記複数のキャピラリーをキャピラリーガイ
ドに載置し、前記キャピラリーガイドを回転式架台に載置する工程を有する、請求項３４の方法。
【請求項３６】集光レンズを載置する前記工程は集光レンズを回転式架台上
に載置することを有する、請求項３４の方法。
【請求項３７】前記接続工程は、前記キャピラリーを前記装置から取り外す
ことなしに前記キャピラリーが流体で充填または再充填できるように、充填／再
充填システムを前記キャピラリーに接続する工程を有する、請求項３７の方法。
【請求項３８】サンプル入力端部およびサンプル出力端部を持つ複数のキャ
ピラリーを有するキャピラリー配列は、ここで前記複数のキャピラリーの各々は
平面と交差し、および前記複数のキャピラリーは湾曲する輪郭が前記複数のキャ
ピラリーの各々の前記平面との交差点によって形成されるように前記平面と交差
して配置され、前記キャピラリー配列上に光を導くように構成された光源と、前記キャピラリー配列内部の回転式架台上に載置された照明器と、ここで前記
照明器は前記キャピラリーの個々の上に前記光源からの光を収束するように構成
され、前記照明器は更に前記キャピラリーの個々の内部にある物質によって放射
される光を前記キャピラリー配列の外部に導くように構成され、前記キャピラリーの内部にある前記物質によって放射される前記光を受取り、
および前記光をスペクトル分離後に放射するように構成されたスペクトル分光器
、およびその上の第一位置において前記スペクトル分光器によって放射された第一波長
の光を受光し、およびその上の第二位置において前記スペクトル分光器によって
放射された第二波長の光を受光するように置かれた少なくとも1 つの単一ライン
電荷結合素子を有する、電気泳動装置。
【請求項３９】内側および外側表面、および第一および第二端部を持つキャ
ピラリーガイドを有し、ここで前記キャピラリーガイドは一方の端部にキャピラリー入力を、他方の端部
にキャピラリー出力を含み、並びに前記キャピラリーは前記キャピラリーガイド
の前記内側表面の少なくとも一部に沿って露出される、請求項３８の電気泳動装置。
【請求項４０】前記キャピラリーガイドの1 つの端部を実質的に囲む上部緩
衝室を更に有すると共に前記上部緩衝室は、その周辺に沿って走るチャンネルと、前記出力端部が前記チャンネル内の緩衝
剤と接触できるように前記キャピラリーの前記出力端部を受入れるためにその中
に1 つ以上の開口部を持つハウジングと、前記チャンネルに沿って延びる電気導体、および電圧を前記キャピラリーの前記出力端部に印加するために前記導体に電気的に
接続されたコネクターを有する、請求項３９の電気泳動装置。
【請求項４１】更に前記キャピラリーを流体で充填または再充填する充填／
再充填システムを有する、請求項４０の装置。
【請求項４２】前記充填／再充填システムは流体を前記キャピラリーに供給
するために前記キャピラリーおよび前記チャンネルと流体連通する1 つ以上の入
口ポートを有する、請求項４１の装置。
【請求項４３】前記キャピラリーは、前記充填／再充填システムにより前記
装置から前記キャピラリーを取り外すことなしに流体で充填または再充填される
、請求項４１の電気泳動装置。
【請求項４４】前記充填／再充填システムは流体を前記上部緩衝室内の前記
チャンネルから除去するために、前記上部緩衝室内の前記チャンネルと流体連通
する1 つ以上の出口ポートを更に有する、請求項４２の装置。
【請求項４５】前記充填／再充填システムは前記入口および出口ポートを通
して流体の流れを調節する前記入口ポートおよび前記出口ポートに接続された電
磁弁を更に有する、請求項４３の装置。
【請求項４６】前記充填／再充填システムは更に前記流体を含む1 つ以上の
容器と、前記キャピラリーおよび前記チャンネルと流体連通する前記容器、および前記流体を前記容器から前記キャピラリーおよび前記チャンネルへ転送するポ
ンプを有する、請求項４５の装置。
【請求項４７】前記ポンプは高圧ポンプを有する、請求項４６の装置。
【請求項４８】更に前記キャピラリーの前記サンプル入力端部は前記下部緩
衝室内で緩衝剤と接触できるように置かれている下部緩衝室を有する、請求項４６の装置。
【請求項４９】サンプル入力端部およびサンプル出力端部を持つ回転式キャ
ピラリー配列は、ここで前記複数のキャピラリーの各々が平面と交差し、および
前記複数のキャピラリーは湾曲する輪郭が前記複数のキャピラリーの各々の前記
平面との交差点によって形成されるように前記平面と交差して配置され、前記キャピラリー配列上に光を導くように構成された光源、前記キャピラリーの内部にある前記物質によって放射される前記光を受取り、
および前記光をスペクトル分離後に放射するように構成されたスペクトル分光器
、およびその上の第一位置において前記スペクトル分光器によって放射された第一波長
の光を受光し、その上の第二位置において前記スペクトル分光器によって放射さ
れた第二波長の光を受光するように置かれた少なくとも1 つの単一ライン電荷結
合素子を有する、電気泳動装置。
【請求項５０】更に、内側および外側表面、および第一および第二端部を持
つキャピラリーガイドを有し、ここで前記キャピラリーガイドは一方の端部にキ
ャピラリー入力を、他方の端部にキャピラリー出力を持ち、および、前記キャピ
ラリーは前記キャピラリーガイドの前記外側表面の少なくとも一部に沿って露出
されている、請求項４９の電気泳動装置。
【請求項５１】サンプル入力端部およびサンプル出力端部を持つ複数のキャ
ピラリーと、光源と、前記光源から前記キャピラリーに光を導くように構成された回転式照明器と、前記複数のキャピラリー内部の物質によって放射された光を検出するように構
成された検出器、および前記キャピラリーを流体で充填または再充填する充填／再充填システムを有す
る、電気泳動装置。
【請求項５２】前記キャピラリーは、前記充填／再充填システムにより前記
装置から前記キャピラリーを取り外すことなしに流体で充填または再充填される
、請求項５１の電気泳動装置。
【請求項５３】サンプル入力端部およびサンプル出力端部を持つ複数の回転
式キャピラリーと、光源と、前記光源から前記キャピラリーに光を導くように構成された照明器、および前記複数のキャピラリー内部の物質によって放射された光を検出するように構
成された検出器を有する、電気泳動装置。
【請求項５４】更に前記キャピラリーを流体で充填または再充填する充填／
再充填システムを有する、請求項５３の装置。
【請求項５５】前記キャピラリーは、前記充填／再充填システムにより前記
装置から前記キャピラリーを取り外すことなしに流体で充填または再充填される
、請求項５４の電気泳動装置。
【請求項５６】キャピラリー配列を回転し、前記回転配列中のキャピラリーを照明し、および前記キャピラリー中の物質によって放射される光を検出する工程を有する、電気泳動を実施する方法。
【請求項５７】前記回転工程はキャピラリー配列を回転することを有し、ここで前記キャピラリーの各々は平面と交差し、および前記キャピラリーは湾曲
する輪郭が前記キャピラリーの各々の前記平面との交差点によって形成されるよ
うに前記平面と交差して配置される、請求項５６の方法。
【請求項５８】照明器を装置内のキャピラリー配列を通り越して回転し、前記キャピラリー中の物質によって放射される光を検出し、および前記キャピラリーを前記装置上の充填／再充填システムを使用して流体で充填
／再充填する工程を有する、電気泳動を実施する方法。
【請求項５９】キャピラリー配列を通り越して照明器を回転する前記工程は
、キャピラリー配列を通り越して照明器を回転することを有し、ここで前記キャピラリーの各々は平面と交差し、および前記キャピラリーは湾曲
する輪郭が前記キャピラリーの各々の前記平面との交差点によって形成されるよ
うに前記平面と交差して配置される、請求項５８の方法。
【請求項６０】前記充填／再充填工程は、前記キャピラリーを前記装置から
取り外すことなしに、前記装置の充填／再充填システムを使用して前記キャピラ
リーを流体で充填／再充填することを有する、請求項５８の方法。
【請求項６１】キャピラリーを受入れる大きさで、かつ基体がマイクロタイ
タープレート上に置かれた時、開口部がマイクロタイタープレート中の凹部と整
列するように構成されている開口部をその中に持つ基体を有する、キャピラリーをマイクロタイタープレート中の凹部と整列するグリッド。
【請求項６２】1 つ以上の染料で標識化された一組の核酸断片を発生し、こ
こで上記の組の各部材中の断片はDNA 中に生じる４つのヌクレオチドの1 つで停
止し、標識化された核酸の上記の組の1 つ以上の部材を、複数のキャピラリーおよび
内側表面および外側表面を持つキャピラリーガイドを有する電気泳動装置内の複
数のキャピラリー管の1 本以上に導入し、ここで、前記複数のキャピラリーの各
々は平面と交差しおよび前記複数のキャピラリーは湾曲する輪郭が前記複数のキ
ャピラリーの各々の前記平面との交差点によって形成されるように前記平面と交
差して配置され、および前記キャピラリーガイドは第一端部近傍にキャピラリー
入力をおよび第二端部近傍にキャピラリー出力を持ち、並びに、前記キャピラリ
ーは前記外側表面の一部に沿って露出されており、前記標識化された断片を大きさで分離し、光ビームを通り越して前記複数のキャピラリー管の外部を掃引することによっ
て前記断片を照明し、および 1 つ以上の前記染料で放射された光を検出する工程を有する、複数の核酸線維を配列する方法。
【請求項６３】光を検出する工程は前記光を単一ライン電荷結合素子に導く
工程を有する、請求項６２の方法。