JP2003227813A - キャピラリー電気泳動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度調整、試料注入の操作が容易で、迅速、
高精度なキャピラリー電気泳動装置を提供する。 【解決手段】 ４８本のキャピラリー９０の各端をキャ
ピラリー保持具９１及び９２に固定して、試料注入端９
０ａ、試料流出端９０ｂの両端を切断して揃え、試料流
出端９０ｂを９２とともに、シースフローセル８３の下
部に取り付ける。９２にはの外側に各々ダミーガラス棒
９３を９０の間隔と同じ間隔で取り付ける。シース液
は、シース液容器８０からチューブ８１を介し、シース
フローセル固定用保持具８２、フローセル８３、シース
フローセル固定用保持具８４を通り、チューブ８５を介
して廃液容器８６に流れ込む流路を流れ、９０から流出
する試料は９０ｂの近傍に照射されるレーザ光で励起さ
れ蛍光により検出される。 【効果】 キャピラリーを殆ど曲げる必要がなくシース
流中にノイズ成分が残留しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＤＮＡ、蛋白質等を
分離分析するキャピラリー電気泳動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＤＮＡ、蛋白質等の分析技術は、遺伝子
解析や遺伝子診断を含む医学、生物学の分野で重要で、
特に最近では、高スループットのＤＮＡ解析装置の開発
が進んでいる。これらの解析は主にゲル電気泳動によっ
て行なわれている。ゲル電気泳動は電気泳動の分離媒体
にゲル状物質を使う方法で、通常、レーザを泳動する試
料に照射して、試料を標識する蛍光標識から誘起された
蛍光を検出する。例えば、測定試料がＤＮＡの場合、蛍
光標識したＤＮＡを調製し、２枚のガラス板の間に形成
したアクリルアミドゲル（平板ゲル）の上端に蛍光標識
ＤＮＡ試料を注入する。その後、ゲルの両端に電界を印
加して試料ＤＮＡの各成分（断片）を分子量分離しなが
ら下端方向に泳動させ、各成分が一定距離だけ泳動した
上端から所定の位置をレーザで照射し、所定の位置を通
過する各成分からの蛍光を検出する。この結果を解析す
ることによりＤＮＡ塩基配列を決定したり、制限酵素断
片の多型性を識別できる。最近では平板ゲルに替わり、
石英毛細管（キャピラリー）内にゲルを重合させたキャ
ピラリーゲルが用いられるようになった。キャピラリー
ゲル電気泳動は、平板ゲル電気泳動と比較して大きな電
界を加えられるため、高速、高分離が可能な方法として
注目を集めている。通常、キャピラリーゲル電気泳動装
置では、１本のキャピラリー管を用い、その下端近傍の
キャピラリー中をレーザ照射し、蛍光検出するオンカラ
ム計測を行なっている（ぶんせき、３４２頁（１９９
５））。 また、スループットの向上を目的とし、キャ
ピラリー複数本をアレイ化して多くの試料を同時に分析
するキャピラリーアレイゲル電気泳動装置が報告されて
いる。第１の例では、複数のキャピラリーアレイを順次
移動させ、キャピラリーを１本ず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（Ａｎａｌｙｔ
ｉｃａｌ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、２１５、１６３
−１７０（１９９３））。第２の例では、特開平０６−
１３８０３７号公報に記載のように、シースフローを利
用した方式である。この装置ではキャピラリーアレイ下
端をシース液中に浸し、ゲル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シース液中に溶出させ、キ
ャピラリーの存在しない部分で試料成分からの蛍光を検
出する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】キャピラリーゲル電気
泳動では、上部に開口を有する電極槽（正極、負極）内
の電解液にキャピラリーの両端をそれぞれ直接挿入し、
電圧を印加する。同様に測定試料をキャピラリーゲル内
に注入する際にも、上部に開口を有するサンプルチュー
ブ等の容器内に測定試料液を入れ、キャピラリーの一端
を直接測定試料液に接触させ、他端との間に電圧を印加
する。つまり、試料注入端のキャピラリーは、電極槽内
の電解液またはサンプル容器内の測定試料液に対してほ
ぼ垂直上方に配置され、ほぼ垂直に挿入される。同様
に、キャピラリーの他端は、キャピラリーが途中で折り
曲げられ、電極槽内の電解液にほぼ垂直に挿入される配
置を採る。測定試料のキャピラリー内での移動方向は、
キャピラリーの注入端ではまず垂直上方に移動し、キャ
ピラリーの他端では逆に垂直下方に移動し、移動方向が
反転する。この配置により、キャピラリーそのものがピ
ペットの代わりになり、試料液のキャピラリーへの注入
が容易になる。しかし、キャピラリーを屈曲させるた
め、使用できるキャピラリーの長さがある程度必要であ
り、例えば、キャピラリー全長を２０ｃｍ以下にするこ
とが困難になり、高速の電気泳動に不適となるという問
題がある。また、キャピラリーを複数本並べて使用する
場合、キャピラリー群は３次元の空間配置にならざるを
得ず、キャピラリー群の温度調節には空気循環するしか
なく装置構造が大きくなるという問題がある。さらにゲ
ルキャピラリーの屈曲により、分離性能の低下の可能性
もある。また、一般にキャピラリーは褐色のポリイミド
で被覆されており、アルゴンレーザ光等を励起光とする
蛍光検出時等にポリイミドが蛍光を発し、背景光とな
り、測定感度が低下しやすいという問題がある。さら
に、シースフローを使ったキャピラリーアレイ装置で
は、シース液中のゴミまたは気泡がノイズになる可能性
があり、取り付け時、測定時に注意が必要である。本発
明の目的は、上記の問題を解決し、温度調整、試料注入
の操作が容易で、迅速、高精度なキャピラリー電気泳動
装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、各キャピ
ラリーの試料注入端の向きをほぼ垂直に保ち、キャピラ
リーの折り曲げ、特に折り返しのない構造とすることで
達成される。詳しくは、試料注入端のキャピラリーは電
極槽内の電解液またはサンプル容器内の測定試料液に、
ほぼ垂直上方から挿入されるような配置とし、さらに、
試料注入端を除くキャピラリーの任意の位置でのキャピ
ラリーの中心軸と、試料注入端のキャピラリーの中心軸
とが成す角度を±９０°以内、より好ましくは、キャピ
ラリーの試料注入端と試料流出端でのキャピラリーの中
心軸をほぼ平行とする構成とする。即ち、試料流出端の
位置を試料注入端より高い位置として、試料注入端が垂
直下方に向き、試料流出端が垂直上方に向いた配置とす
る。このような構成により、単一のキャピラリー、又は
複数のキャピラリーを大きく屈曲させることなく配置で
き、試料は下方から垂直上方に移動し、泳動分離でき
る。

【０００５】複数のキャピラリーの各一端（試料流出
端）をシースフローセル中に一直線状に配列させて終端
させ、シースフローセル中でキャピラリー内で分離泳動
された成分を計測する電気泳動装置においても、上述と
同様のキャピラリーの配置をとり、シースフローセルの
下部近傍にキャピラリーの試料流出端の終端面がセル上
方に面して配置され、シースフロー流がセルの下部から
セルの上部に向けて流れる構成とする。また、複数のキ
ャピラリーの長さ方向の大部分をほぼ垂直平面内に配置
し、各キャピラリーの試料注入端を下方に配置し、試料
を上方へ泳動させ、試料の泳動方向を反転させない構成
とする。さらに、キャピラリーの被覆を黒色にして、レ
ーザ光の散乱光又は反射光によるキャピラリーからの蛍
光の発生を防止し、背景光強度を小さくし高感度な検出
ができる。

【０００６】さらに詳細に本発明の特徴を説明すると、
本発明のキャピラリー電気泳動装置では、泳動媒体が充
填され、試料が注入される第１の端部と試料に含まれる
成分が流出する第２の端部を有する複数のキャピラリー
と、第２の端部が第１の所定の間隔で直線状に配置され
て終端するシースフローセルと、シースフロー液をシー
スフローセルの下部から上部に流す手段と、シースフロ
ーセル中でキャピラリー内を泳動して分離した成分を第
２の端部の近傍で検出する手段とを有し、シースフロー
液がシースフローセルの下部から上部に流れることを特
徴とする。さらにこのキャピラリー電気泳動装置におい
て、キャピラリーの長さの大部分がほぼ同一平面内に配
置すること、シースフローセルの内部に複数のキャピラ
リーの第２の端部の配列に隣接して、キャピラリーとほ
ぼ同寸法の外形を有する細管又は棒状体が、第１の所定
の間隔で複数配置されること、泳動媒体がアクリルアミ
ドゲル、ポリマー、ポリマーゲルの何れかであること、
第１の端部が第２の端部の下方に配置されること、第１
の端部の配列する第２の所定の間隔で直線状に配置さ
れ、第１の端部の配列と平行して配置される複数の試料
を各々分離して収納する容器を有すること、第１の端部
の配列する第２の所定の間隔で直線状に配置され、第１
の端部の配列と平行して配置される複数の試料を各々分
離して収納する容器を有する試料容器を具備し、試料容
器を移動する手段を有することに特徴がある。

【０００７】さらに、本発明のキャピラリー電気泳動装
置は、試料分離部がキャピラリーであるキャピラリー電
気泳動装置において、キャピラリーの試料注入端を除く
キャピラリーの位置でのキャピラリーの中心軸と、試料
注入端のキャピラリーの中心軸とが成す角度が±９０°
以内であること、キャピラリーの試料注入端と試料流出
端でのキャピラリーの中心軸の方向をほぼ平行とし、試
料の注入方向と試料のキャピラリーからの流出方向がほ
ぼ一致すること、キャピラリーの試料注入端でのキャピ
ラリーの中心軸の方向と試料流出端でのキャピラリーの
中心軸の方向とが交叉し、試料の注入方向と試料のキャ
ピラリーからの流出方向が交叉する（交叉する角度は１
８０°に近い方が複数のキャピラリーを小さい空間に収
納でき、温度制御を簡単な方法で行なうことができ、複
数のキャピラリーをほぼ同一温度に保持できる）ことに
特徴がある。

【０００８】

【発明の実施の形態】（実施例１）以下では、ゲルを充
填した複数のキャピラリー（即ち、キャピラリーアレ
イ）を使い、シースフローセル内で試料を標識する蛍光
体から蛍光を計測する方式で、ＤＮＡの塩基配列を決定
する装置及び方法について説明する。ＤＮＡシーケンシ
ング用の試料（蛍光標識されたＤＮＡ断片（蛍光標識Ｄ
ＮＡ断片））を調製する。１本の泳動路（ゲルキャピラ
リー）で蛍光標識ＤＮＡ断片の末端塩基種を識別するた
めに、末端塩基種が各々Ａ、Ｃ、Ｇ、ＴであるＡ、Ｃ、
Ｇ、Ｔ断片群を得るため互いに異なる蛍光体（蛍光体Ｆ
Ａ、ＦＣ、ＦＧ、ＦＴ）で標識する。そこでＡ、Ｃ、
Ｇ、Ｔ断片群毎に、蛍光極大波長が各々、約５５０ｎ
ｍ、約５２０ｎｍ、５７５ｎｍ、６０５ｎｍの蛍光体を
標識したプライマー（各々、プライマーＡ、プライマー
Ｃ、プライマーＧ、プライマーＴと略記）を使用する。
これら標識されたプライマーを使用し、周知のサンガー
（Ｓａｎｇｅｒ）らのジデオキシ法により、ＤＮＡポリ
メラーゼ反応を各々行ない、蛍光標識ＤＮＡ断片を調製
する。これらの４つの断片群は最終的に単一サンプルチ
ューブに入れて混合し、エタノール沈殿処理の後、脱イ
オン化ホルムアミド（１／１０量のトリス緩衝液を含
む）に溶解させ、試料液とした。ゲルキャピラリーへの
注入前に試料液９０℃で２分間加熱して熱変性させ、そ
の後すぐに氷冷し、キャピラリーの試料注入端への注入
操作に使用する。なお、蛍光標識をプライマーにではな
く、ターミネータに標識して試料を調製しても同様の処
理を行ない試料注入端への注入操作に使用する。

【０００９】次に、装置について説明する。図１はキャ
ピラリーアレイ、及び蛍光測定部となるシースフローセ
ル部の構成と配置を示す図である。内部にゲルを充填し
たキャピラリーを４８本用い（以下に図では簡単のため
に、その一部の本数のみを示す、また液体をシールする
ためのＯリング等の部品等は省略している。）、一端を
一直線状に揃えて並べたキャピラリーアレイを作製す
る。ここで使用するキャピラリーは種々の内外径のもの
が使用できるが、例えば、内径０．０７５ｍｍ、外径
０．２ｍｍ、長さ約２０ｃｍのものを使用し、周知の方
法でその内部にアクリルアミドゲルを充填して使用す
る。ゲル濃度は４％Ｔ（（アクリルアミド＋ビスアクリ
ルアミド）の全溶液量に対する比率）、５％Ｃ（ビスア
クリルアミドの（アクリルアミド＋ビスアクリルアミ
ド）に対する比率）とする。なお、キャピラリーはその
表面に折り曲げ時の破損を防ぐ等の目的でポリイミドコ
ーティングがされているが、ここでは、ポリイミドにカ
ーボンを混入させる等して黒色のコーティングをしたも
のを使用する。キャピラリー保持具９１及び９２には各
々２．２５ｍｍ間隔及び０．４ｍｍ間隔の取付溝を形成
してあり、キャピラリー同士の間隔を揃え、キャピラリ
ーアレイの取付等を容易にするために使う。まず、４８
本のキャピラリー９０を同一平面上に並べ、各端をキャ
ピラリー保持具９１及び９２に固定して、一端が２．２
５ｍｍ間隔、他端が０．４ｍｍ間隔に保持して、キャピ
ラリーの両端を切断して揃える。２．２５ｍｍ間隔に固
定されたキャピラリー端９０ａは試料注入側の端であ
り、反対側のキャピラリー端９０ｂは泳動分離された試
料断片が流出される試料流出側の端である。キャピラリ
ー端９０ｂはキャピラリー保持具９２とともに、シース
フローセルの下部に取り付けられる。キャピラリー保持
具９２には４８本のキャピラリー９０の外側に、各々６
本ずつダミーガラス棒９３をキャピラリー９０ｂの間隔
と同じ間隔で取り付けた。このダミーガラス棒９３はキ
ャピラリー９０のキャピラリー端９０ｂの個々の環境を
全て同じするために設けたもので、キャピラリー９０と
ほぼ同等の外径を持っていればよい。ここではキャピラ
リー９０と同じ寸法のキャピラリーを用い、その内部を
固形物で埋めて使用した。ダミーガラス棒９３の数はシ
ースフローセルの流路の断面の幅に依存し、幅全体にキ
ャピラリーが均一に存在するように調整する。このダミ
ーガラス棒９３により、キャピラリー端９０ｂの個々の
シースフローの環境が全て同じになり、キャピラリー９
０の１本目から４８本目までのキャピラリー端９０ｂで
安定した均一の流れを形成できる。

【００１０】シースフローセル部は、流路の断面が０．
２２ｍｍ×２４．２ｍｍである、石英ガラス製のシース
フローセル８３、その上下をシースフローセル固定用の
保持具８２、８４で固定したものである。保持具８２、
８４はシース用の液体（シース液）が流れるような空間
を有する。シース液にはアクリルアミドゲルを調製した
ものと同等の緩衝液を使用する。シース液は、シース液
容器８０からチューブ８１を介し、保持具８２、フロー
セル８３、保持具８４を通り、チューブ８５を介して廃
液容器８６に流れ込むという流路を流れる。シース液容
器８０を廃液容器８６より高く配置することで、流路を
シース液がサイホンの原理でゆっくりと安定に流れ、キ
ャピラリー端９０ｂの近傍にシースフローが形成され
る。キャピラリー９０のシースフローセル部への取付
は、キャピラリー端９０ｂの端面の乾燥によるダメージ
を可能な限り低減するため、シースフローセル内部をシ
ース液で満たした後に行う。キャピラリー端９０ａの端
面も乾燥によるダメージを可能な限り低減するため、キ
ャピラリーを切断した後は、緩衝液中に保持する。

【００１１】図２は図１に示すキャピラリーアレイを使
った電気泳動装置の構成図である。キャピラリー保持具
９２、キャピラリー９０、キャピラリー保持具９１、シ
ースフローセル８３等は平面内に配置され、シースフロ
ーセル８３の側が上部になるように垂直に立てて固定さ
れて、シースフローセル８３内をシース液は下から上方
に流れる。キャピラリー９０の下部には、１列に並んだ
キャピラリー端９０ａの間隔と同じ間隔に形成された４
８個のウエルを有する試料容器１００（各ウエルには測
定する試料液が収納される）、及び緩衝液が収納される
電極槽１０１、洗浄液が収納される洗浄液槽１０２が並
び、移動台１０３により上下、左右（試料容器１００、
及び電極槽１０１、洗浄液槽１０２が並ぶ方向、即ち複
数のキャピラリー９０が成す面とほぼ直交する方向）に
移動させ、キャピラリー端９０ａを目的によって試料
液、緩衝液、洗浄液に挿入、着脱できる（図２では、移
動台１０３の移動駆動系は省略してある）。試料容器１
００の４８個のウエル内に測定用の試料液をピペットで
注入する。電極槽１０１には緩衝液を、洗浄液槽１０２
には洗浄液として蒸留水を注入する。まず、移動台１０
３を移動駆動系（図２では、移動駆動系は省略してあ
る）により移動し、キャピラリー端９０ａを洗浄液槽１
０２の上部に置き、移動台１０３を上下させて洗浄液槽
１０２内に浸しキャピラリー端９０ａ端に付着している
可能性のあるゴミや緩衝液等を洗浄する。次いで、移動
台１０３を移動駆動系により移動し、キャピラリー端９
０ａを試料容器１００の上部に置き、移動台１０３を上
下させて試料容器１００内の試料液をキャピラリー端９
０ａに接触させ、試料液側に２５Ｖ／ｃｍの電界強度と
なる電圧−５００Ｖ、シースフローセル８３内のシース
液側を０Ｖにして電圧を印加し、キャピラリー端９０ａ
内に試料を注入する。なお、図２では正極、負極の電極
及び高電圧電源を省略している。試料容器１００の４８
穴のウエル毎に配置した白金電極、又は試料容器をステ
ンレスで作製して試料容器そのものを正極の電極とす
る。ステンレスで作製して保持具８４そのもの、又はシ
ースフローセル８３内の上部に配置した白金電極、又は
廃液容器８６内に配置した白金電極を負極の電極とす
る。

【００１２】キャピラリー端９０ａ内への試料注入後、
移動台１０３を移動駆動系により移動し、キャピラリー
端９０ａを電極槽１０１の上部に置き、移動台１０３を
上下させてキャピラリー端９０ａを電極槽１０１に移し
て緩衝液中に挿入する。電極槽１０１内の緩衝液中に保
持された白金電極に電圧を印加する。印加する電圧は最
初の５分間を２５Ｖ／ｃｍの電界強度となる電圧−５０
０Ｖで、次に１００Ｖ／ｃｍの電界強度となる電圧−２
０００Ｖとする。電気泳動の結果、ＤＮＡ断片が分子量
毎に分離してキャピラリー端９０ｂからシースフローセ
ル中に溶出する。この溶出されるＤＮＡ断片をシースフ
ロー状態で蛍光計測する。キャピラリー端９０ｂの近傍
にシースフローを形成するので、各キャピラリー端９０
ｂから溶出するＤＮＡ断片同士が混じらないで流れる。
この結果、４８試料を別々に各キャピラリーへ同時注入
して同時に電気泳動し、蛍光計測ができる。また、試料
の注入は、予め、試料容器１００に試料液を入れておけ
ば、従来の平板ゲルを使用する場合のようにさらにピペ
ッティングにより１試料ずつ手操作で行う必要が無くな
り、操作性を向上できる。次に、蛍光測定法について説
明する。試料を励起するための光源として、２種のレー
ザ装置（波長４８８ｎｍのアルゴンレーザ装置１０８、
波長５３２ｎｍのＹＡＧレーザ装置１０７）を使用し、
ミラー１０９とダイクロイックミラー１１０によりアル
ゴンレーザ光１１２とＹＡＧレーザ光１１１を同軸にし
て、１本のレーザ光１１３として、シースフローセル８
３に焦点距離が約８０ｍｍのレンズ（図示せず）で絞っ
て照射した。蛍光標識から生じる蛍光は、集光レンズ１
１４、４種の分光フィルタ１１５ａ〜ｄ、像分割プリズ
ム１１６、結像レンズ１１７により、２次元検出器１１
８に結像させ、電気泳動によって分離される各試料のＤ
ＮＡ断片からの蛍光強度の時間波形をデータ処理ユニッ
ト１１９で解析する構成である。

【００１３】蛍光像の検出について、蛍光検出、色分離
部の構成を示す図３により説明する。蛍光発光点２２０
から発する蛍光を、集光レンズ１１４により集光し、像
分割プリズム１１６により４つに分割し、結像レンズ１
１７により、各々結像（２２１ａ〜ｂ）させる。この
際、４種の分光フィルタ１１５ａ〜ｄを像分割プリズム
の前面、又は後面に配置することで、各々分割された光
が別々の波長成分となる。図３では、１つの蛍光発光点
２２０について説明したが、全ての発光点についても同
様にして、全ての蛍光発光点からの蛍光が各々同時に分
割され各々分割された光が別々の波長成分となる。以上
説明した蛍光像の検出では、レーザ光走査や検出器の機
械的走査をして蛍光検出する場合のように時間分割して
蛍光検出しないので、蛍光強度の測定間隔が長くなるこ
とは無く、高速に計測でき、リアルタイムで連続的に計
測できる。また、像分割プリズムの前に集光レンズを配
置するので蛍光の集光効率が向上し、検出感度が向上す
る。集光レンズの代わりに円筒レンズを使うこともで
き、１方向のみの光を集光するので通常の凸レンズを使
う場合に比べて効率は約半分になるが、使わない場合に
比べ大幅に検出感度を向上できる。また像分割プリズム
を使う場合、蛍光発光点の位置がずれると分割される像
の強度の比率が大きく変動する。平板ゲルを使う場合
は、ゲルの発熱等により、ゲルに入射したレーザ光の進
行方向が曲がって蛍光発光点の位置がずれ、測定精度が
低下しやすいという問題があるが、本実施例の場合、レ
ーザ光は水溶液中を通るのでレーザ光は曲がることなく
一定位置を照射するので従来に比べ測定精度が向上す
る。なお本実施例では、キャピラリーの被覆の色を黒色
にするので、レーザ光の散乱光又は反射光がキャピラリ
ーに照射されても殆ど蛍光を出さないため、背景光強度
が増大せず高感度な検出ができる。４種の分光フィルタ
１１５ａ〜ｄを、各々蛍光体ＦＡ、ＦＣ、ＦＧ、ＦＴか
らの蛍光を透過するように調整して、Ａ、Ｃ、Ｇ、Ｔ断
片群を識別して計測できる。但し実際には、蛍光体Ｆ
Ａ、ＦＣ、ＦＧ、ＦＴからの蛍光はブロードであり、４
種の蛍光体からの蛍光が重なり合っているので、この重
なりを補正して蛍光体ＦＡ、ＦＣ、ＦＧ、ＦＴ単独の蛍
光強度の時間波形が得られる。この時間波形は各々Ｔ、
Ｇ、Ａ、Ｃ断片の泳動スペクトルを与え、通常の方法に
よりＤＮＡの塩基配列が決定できる。

【００１４】なお、レーザ光１１３は、レンズにより絞
って照射するが、焦点距離が約８０ｍｍのレンズを使用
するので、キャピラリーアレイの幅（本実施例では約２
０ｍｍ）全体に渡って均一に照射できる。本実施例では
以下に説明する各種の変形例が可能である。レーザ光は
同軸にしないで照射できるが、同軸にした場合、２本の
レーザ光が同一個所を照射するので、各々のレーザで励
起されるＤＮＡ断片の泳動距離が一定になるので泳動時
間のずれがなくなり、解析精度が向上する。両方のレー
ザ光波長に吸収のある蛍光体の場合、同軸にすると、励
起光強度が増大することになり検出感度が向上する。な
お、１種のみのレーザでも測定は可能である。さらに、
２種の波長のレーザ光を使う場合、レーザ光は平行にず
らして照射してもよい。例えばＡｒレーザ光による水の
ラマン波長が別の波長のレーザで励起できる蛍光体から
の蛍光波長に近い場合に、水のラマン光強度がノイズと
なって測定感度が悪くなるが、２種の波長のレーザ光を
平行にずらし、別々の位置で蛍光強度を測定してこのよ
うなラマン光強度の影響を防止できる。

【００１５】本実施例での泳動条件（泳動電圧、時間、
ゲル濃度）、キャピラリーの数、長さ、太さ、キャピラ
リーアレイの上下端の間隔、試料容器の形状（ウエルの
数、間隔、材質を含む）等は種々変更可能である。本実
施例ではキャピラリー端９０ａは１列であるが、キャピ
ラリー端端９０ａの部分近傍のみを２列又はそれ以上の
列にすることもでき、この場合、試料容器の形状もキャ
ピラリー端端９０ａの列に合わせて変更すればよい。さ
らに、本実施例の装置は、ＤＮＡ塩基配列決定のみでな
く、ＤＮＡの制限酵素断片の多型性等のＤＮＡ断片一般
の検出・診断に使用できる。蛍光検出の際に、像分割プ
リズムを用いず分光フィルタを１色（１種類）のみとし
て１種類のみ蛍光体からの蛍光の計測に使用できる。レ
ーザ光の照射法も、本実施例に限定されず、レーザ光を
走査する照射法、レーザ光をキャピラリーアレイの幅以
上に拡げて照射する方法が可能であり、レーザ光と光電
子増倍管をペアにして同時に走査して、キャピラリーア
レイからの蛍光を検出できる。

【００１６】本実施例によれば、全てのキャピラリーが
同一平面上に配列されているため、平面状の温調パネル
で全てのキャピラリーを挟むことができ、容易に温度調
節が可能となり、キャピラリーの長手方向の大部分（９
０％以上）を温調できる。また、キャピラリーをほぼま
っすぐにして使用できるため、キャピラリー全長を短く
でき、キャピラリー内に作製したゲルに折り曲げ等の負
荷を与えずゲルの分離能の低下の可能性を考える必要が
なくなる。キャピラリー全長を１０ｃｍ以下にすること
も容易で、試料の高速計測が可能になる。さらに、シー
スフローを下方から上方に流すので、何らかの原因でシ
ースフロー内に気泡が発生した場合でも、気泡が上部に
抜けやすくなり、シース液中に水より重い大きなゴミ等
が混入した場合でも、セル内の下部に沈降し、ゴミ等が
シース液流れに乗ってレーザ光を遮ることがなく測定が
安定する。 （実施例２）ゲルを充填したキャピラリーアレイを使っ
た実施例２の構成の電気泳動装置について説明する。図
４はキャピラリーアレイ及び電気泳動部の実施例２の概
略構成を示す正面図、側面図である。内部にゲルを充填
したキャピラリーを８本用い、一端を一直線状に揃えて
並べたキャピラリーアレイを作製する。ここで使用する
キャピラリーは種々の内外径のものが使用できるが、例
えば、内径０．０７５ｍｍ、外径０．２ｍｍ、長さ約２
０ｃｍのものを使用し、実施例１と同様に、周知の方法
でその内部にアクリルアミドゲルを充填して使用する。
但し、キャピラリーの試料注入端から約１５ｃｍの位置
に蛍光測定用の窓を予め開けておく。窓はキャピラリー
のポリイミドコーティングを約３ｍｍから５ｍｍの長さ
だけレーザ光を通過させる部位及び蛍光を検出する部
位、あるいは全周に渡り除去して作成し、この部分にレ
ーザ光を照射してオンカラム計測により蛍光の検出を行
なう。即ち、レーザ光を複数のキャピラリーの各窓を通
して照射する。キャピラリー保持具６及び７には各々３
ｍｍ間隔及び０．２ｍｍ間隔の取付溝を形成してあり、
キャピラリー同士の間隔を揃え、キャピラリーアレイの
取付等を容易にするために使う。まず８本のキャピラリ
ー１の蛍光測定用の窓２の位置が揃うようにして、キャ
ピラリー１を同一平面上に並べ、キャピラリー保持具６
及び７に固定して、一端が３ｍｍ間隔、他端が０．２ｍ
ｍ間隔に配置して、各端を切断してほぼ揃える。３ｍｍ
間隔に固定されたキャピラリー端１ａは試料注入側の端
であり、反対側のキャピラリー端１ｂは泳動分離された
試料断片が流出される試料流出端である。キャピラリー
保持具６、キャピラリー１、キャピラリー保持具７等は
平面内に配置されており、キャピラリー保持具７側を電
極槽５の下部に取り付け、キャピラリーアレイを垂直に
立てて固定する。キャピラリー１の下部には、１列に並
んだキャピラリー端端１ａの間隔と同じ間隔に形成され
た８個のウエルを有する試料容器３（各ウエル４には測
定する試料液が収納される）、及び図示していないが実
施例１と同様に緩衝液が収納される電極槽等が移動台に
固定され、実施例１と同様にして動作する。実施例１と
同様にして各ウエル４に試料を注入し、電圧を印加する
と、試料は下方から電極槽５に向かって垂直上方へ泳動
していき、蛍光測定用の窓２で蛍光計測され、キャピラ
リー端１ｂから電極槽５内に流出される。蛍光計測は実
施例１と同様にしてレーザ光の照射及び蛍光検出を行な
う。即ち、実施例１では図２に示すシースフローセル８
３にレーザ光が照射されるが、本実施例では、レーザ光
を複数のキャピラリーの各窓を通して照射する。蛍光計
測は複数のキャピラリーの各窓を通して図２に示す蛍光
計測系、又は実施例１に説明した各種の蛍光計測系を使
用して行なう。レーザ光の照射法は実施例１で説明した
各種の方法が可能である。本実施例でも全てのキャピラ
リーが同一平面内に配置されるため、実施例１に記載し
たのと同様の効果がある。 （実施例３）ゲルを充填したキャピラリーアレイを使っ
た実施例３の構成の電気泳動装置について説明する。図
５はキャピラリーアレイ及び電気泳動部の実施例３概略
構成を示す正面図、側面図である。内部にゲルを充填し
たキャピラリーを８本用い、一端を一直線状に揃えて並
べたキャピラリーアレイを作製する。ここで使用するキ
ャピラリーは種々の内外径のものが使用できるが、例え
ば、内径０．０７５ｍｍ、外径０．２ｍｍ、長さ約２５
ｃｍのものを使用し、実施例１と同様に、周知の方法で
その内部にアクリルアミドゲルを充填して使用する。レ
ーザ光を照射してオンカラム計測により蛍光の検出を行
なために、実施例２と同様の条件で、キャピラリーの試
料注入端から約１５ｃｍの位置に窓２２を予め開けてお
く。キャピラリー保持具２６及び２７には各々３ｍｍ間
隔及び０．２ｍｍ間隔の取付溝を形成してあり、キャピ
ラリー同士の間隔を揃え、キャピラリーアレイの取付等
を容易にするために使う。まず８本のキャピラリー２１
の蛍光測定用の窓２２位置が揃うようにして、キャピラ
リー２１を同一平面上に並べ、キャピラリー保持具２６
及び２７に固定して、一端が３ｍｍ間隔、他端が０．２
ｍｍ間隔になるようにし、各端を切断してほぼ揃える。
３ｍｍ間隔に固定されたキャピラリー端２１ａは試料注
入側の端であり、反対側のキャピラリー端２１ｂは泳動
分離された試料断片が流出される試料流出端である。キ
ャピラリー保持具２７をキャピラリー端２１ｂと共に電
極槽２５の側面の下方に取り付け、キャピラリー２１は
キャピラリー端２１ａから蛍光測定用の窓２２までが同
一平面になるようにして垂直に立て、その後曲げて、キ
ャピラリー保持具２７をキャピラリー端２１ｂと共に電
極槽２５の側面の下方に取り付けて固定する。キャピラ
リー２１の下部には、１列に並んだキャピラリー端２１
ａの間隔と同じ間隔に形成された８個のウエルを有する
試料容器２３（各ウエルには測定する試料液が収納され
る）、及び図示していないが実施例１と同様に緩衝液が
収納される電極槽等が移動台に固定され、実施例１と同
様に動作する。実施例１、実施例２と同様にして各ウエ
ル２４に試料を注入し、電圧を印加すると、試料は下方
から電極槽２５に向かって垂直上方へ泳動していき、蛍
光測定用の窓２で蛍光計測され、その後移動方向が９０
度曲がってキャピラリー端２１ｂから電極槽２５内に流
出する。蛍光計測は実施例１、及びその変形例と同様に
レーザ照射及び蛍光検出ができる。本実施例についても
全てのキャピラリーが試料注入端から蛍光測定位置まで
同一平面内に配置されるため、実施例１に記載したのと
同様の効果がある。

【００１７】以上説明した、各実施例では各キャピラリ
ーに充填する泳動媒体としてアクリルアミドゲルを例に
とり説明したが、ポリマー、ポリマーゲルを充填しても
良いことは言うまでもない。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、温度調整、試料注入等
の操作が容易で、高感度で迅速な計測ができるキャピラ
リー電気泳動装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のキャピラリーアレイ、及び
蛍光測定部となるシースフローセル部の構成と配置を示
す図。

【図２】図１に示すキャピラリーアレイを使った電気泳
動装置の構成図。

【図３】本発明の実施例１の蛍光検出、色分離部の構成
を示す図。

【図４】本発明の実施例２のキャピラリーアレイ及び電
気泳動部の概略構成を示す正面図、側面図。

【図５】本発明の実施例３のキャピラリーアレイ及び電
気泳動部の概略構成を示す正面図、側面図。

【符号の説明】

１、２１…キャピラリー、１ａ、１ｂ、２１ａ、２１ｂ
…キャピラリー端、２、２２…蛍光測定用の窓、３、２
３、１００…試料容器、４、２４…ウエル、５、２５…
電極槽、６、７、２６、２７、９１、９２…キャピラリ
ー保持具、８０…シース液容器、８１、８５…チュー
ブ、８２、８４…シースフローセル固定用の保持具、８
３…シースフローセル、８６…廃液容器、９０…キャピ
ラリー、９０ａ、９０ｂ…キャピラリー端、９３…ダミ
ーガラス棒、１０１…電極槽、１０２…洗浄液槽、１０
３…移動台、１０７…ＹＡＧレーザ装置、１０８…アル
ゴンレーザ装置、１０９…ミラー、１１０…ダイクロイ
ックミラー、１１１…ＹＡＧレーザ光、１１２…アルゴ
ンレーザ光、１１３…レーザ光、１１４…集光レンズ、
１１５〜ｄ…分光フィルタ、１１６…像分割プリズム、
１１７…結像レンズ、１１８…２次元検出器、１１９…
データ処理ユニット、２２０…蛍光発光点、２２１ａ〜
ｄ…結像。

フロントページの続き (72)発明者 山田 尚志 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蛍光物質で標識された試料が注入される第
   １の端部と、前記試料が流出する第２の端部とを有する
   複数のキャピラリーと、 前記第１の端部の配列に対応して配列され、複数の前記
   試料を各々分離して収納するための容器と、 緩衝液を収めるセルと、 前記第2の端部の近傍で、前記緩衝液のシースフローを
   生じさせる手段と、 前記試料の蛍光を検出するための検出手段とを有し、 前記第１の端部が、前記検出手段で検出される部位より
   も低い部位に配置されることを特徴とするキャピラリー
   電気泳動装置。
2. 【請求項２】前記緩衝液を前記セルの下部から上部に流
   す手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載
   のキャピラリー電気泳動装置。
3. 【請求項３】前記検出手段は、前記セルの内部で生じる
   蛍光を検出するものであることを特徴とする請求項１に
   記載のキャピラリー電気泳動装置。