JP2003533695A - 電気泳動キャピラリーへの試料注入方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、キャピラリー（１）を試料中に浸漬し、キャピラリー（１）の両端間に電界を印加して試料をキャピラリー（１）内へ移動させる電気泳動キャピラリーへの試料注入方法に関する。本発明は、浸漬に先だって長さ方向に対して直交する方向の寸法がキャピラリー（１）の外径の約４倍未満の流路（４）を形成する部品（３）内に予め試料を導入しておき、キャピラリー（１）を試料中に浸漬するために流路（４）内にキャピラリー（１）を導入することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、電気泳動キャピラリーへの試料の注入技術に関するものである。

【０００２】 キャピラリー電気泳動法は、スループットの増大を可能とすると共に従来の電
気泳動技術よりも広範に自動操作できるという利点を有している。

【０００３】 但し、この技術は、特に試料の調製に際して多額の費用を要する。

【０００４】 現在用いられている主な注入技術では極めて大量の調製試料（例えば１０〜２
０μＬのＤＮＡ試料など）を必要とし、利用されるのはその僅かな一部分のみで
ある。

【０００５】 本発明の目的は係る欠点を軽減することにある。

【０００６】 本発明の他の目的は、一つ或いは一群のキャピラリー内への動電的な試料注入
を再現性及び効率よく実行可能とする技術を提供することにある。

【０００７】 例えばＤＮＡサンプルのような試料をキャピラリー内へ注入する技術として、
主に二つの異なる方法、即ち流体力学的注入法（落差法）と動電的注入法とが知
られている。

【０００８】 流体力学的注入法では、所定量の試料をキャピラリー内へ入れるのに専ら圧力
差を利用する。この技法は、大きな試料導入領域を必要とする限りではあまり満
足できないことが多く、従って良好な分解能を得ることはできなくなり、このた
め粘性の低いマトリクスの分離にのみ利用可能であって、複数のキャピラリーに
同時並行的に注入を実施することは困難である。

【０００９】 このような理由で、通常は、キャピラリー内で分子を移動させるためにキャピ
ラリー両端間に短時間の電位差を与える動電的注入法を用いることが好ましい。
この方法による試料の導入量は、注入量の完璧な制御はできないものの、電位差
を大きくするか、或いは印加時間を長くすることで増加させることができる。一
般的に、その分解能は流体力学的注入法によるものより良好である。

【００１０】 本発明は、キャピラリーを試料中に浸漬し、キャピラリーの両端間に電界を印
加して試料をキャピラリー内へ移動させる電気泳動キャピラリーへの試料注入方
法を提供するものであり、この方法は、長さ方向に対して直交する方向の寸法が
キャピラリーの外径の約４倍未満の流路を形成する部品内に予め試料を導入して
おくことと、キャピラリーを試料中に挿入するために前記流路内にキャピラリー
を導入することとを特徴とするものである。

【００１１】 本発明はまた、内部に試料を受け入れると共にキャピラリーが挿入される中空
部品と、キャピラリー内へ試料を移動させるためにキャピラリーの両端間に電界
を印可する手段とを備えた電気泳動キャピラリーへの試料注入装置を提供するも
のであり、この装置は、中空部品が流路を形成する部品であって該流路はその長
さ方向に対して直交する方向の寸法がキャピラリーの外径の約４倍未満であると
共にキャピラリーを受け入れ可能であることと、流路内への試料導入手段を有す
ることとを特徴とするものである。

【００１２】 このような方法あるいは装置により、調製すべき試料の必要量をかなり減少す
ることができる。即ち、使用する試料は流路を数ｍｍ程度に亘って満たす量で充
分となるので、調製した試料の全量を利用することができる。

【００１３】 さらに、このような流路はキャピラリーの正確な位置制御を可能とし、特に電
極に対する非常に正確なキャピラリーの位置決めを可能とし、それによって試料
を移動させるための電場を再現性よく形成することができる。

【００１４】 加えて、キャピラリーの入口において電場を極めて均一に形成できるようにな
り、それによって流路内の全ての分子に同じ移動速度を与えることができる。

【００１５】 このことにより、注入の再現性と効率を向上することができる。

【００１６】 本発明による試料注入装置は、有利には更に以下に列挙する特徴を単独又は幾
つかの適当な組合せで備えており、これらの特徴も本発明の目的の達成に寄与す
るものである。

【００１７】 ・流路形成部品が液溜部形成要素の内部に進入可能であり、流路を形成する部
品が液溜部形成要素内へ導入されたときに試料が毛細管現象又は圧力差により流
路内へ上昇するように構成されているもの。

【００１８】 ・液溜部形成要素が流路を形成する部品の導入を助長するフレア形状を有して
いるもの。

【００１９】 ・流路がキャピラリーの導入を容易にするフレア開口部によって延長されてい
るもの。

【００２０】 ・開口部が略円錐形状であるもの。

【００２１】 ・それぞれ流路を形成する複数の相補形状部品と協同動作する複数の液溜部形
成要素を備えたプレートを含むもの。

【００２２】 ・プレートを収容可能な少なくとも一つの容器と、該容器を一つの操作場所か
ら他の場所へ自動的に搬送可能な手段とを含むもの。

【００２３】 ・プレートが容器内の定位置にあるときに容器を閉鎖可能な蓋を更に備えたも
の。

【００２４】 ・容器と蓋との間にシールを形成するガスケット形成手段を含むもの。

【００２５】 ・それぞれ流路を形成する複数の相補形状部品が一枚の別のプレートに担持さ
れ、この別のプレートを、複数の液溜部形成要素を備えたプレートに対して自動
的に位置決めする手段を有するもの。

【００２６】 本発明は、以上のような試料注入装置を備えた電気泳動装置も提供する。

【００２７】 本発明のその他の特徴及び利点は添付図面を参照した以下の実施形態の説明か
ら明らかとなるが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。

【００２８】 図１は、キャピラリー１内へ試料を注入可能とする機構を示している。

【００２９】 この機構は、内底部が略円錐形状で、キャピラリー内へ注入すべき試料の液滴
を受け入れる液溜部２を備えている。この機構はまた、液溜部２内へ挿入可能な
部品３を備えており、この部品３は液溜部の内部に隙間無く入れ子状に進入可能
な形状となっている。

【００３０】 この部品３は、本実施形態においては管状の流路４を形成しており、この流路
は部品全長に亘って軸方向に延在し、その内部にキャピラリー１が受け入れられ
るようになっている。

【００３１】 より正確には、流路４は極めて小さい内径でキャピラリー１を受け入れるガラ
ス又は類似材料からなる管５によって構成されている。

【００３２】 部品３は、試料を管５内へ、次いでキャピラリー１内へと導入する側の端部に
電極６を担持している。

【００３３】 この電極６はリード線７によって給電され、このリード線は部品３の高さ方向
に沿って電極６と金属プレート８の間に延在し、金属プレート８自体は図示しな
い高圧電源に接続されている。

【００３４】 部品３は、金属プレート８を貫通している穴９に例えば螺合によって固定され
ている。

【００３５】 穴９の内側では、部品３は金属部品３ａ（電導体）によって終端されており、
この金属部品は貫通軸心開口３ｂを備え、この軸心開口は、キャピラリーの導入
を案内して管５内に配置できるように円錐状に拡がったフレア開口部となってい
る（軸心開口の内周面は例えばテフロン（商標）製である）。

【００３６】 キャピラリー１は、支持体を形成するプレート１０により担持されている。

【００３７】 以上に説明した装置は、以下に述べるようにして試料注入に用いられる。

【００３８】 まず液溜部２の内底部に試料の液滴Ｇ（即ち数μＬ、例えば１〜５μＬ）を置
き、次いで部品３を液溜部２内に挿入する。

【００３９】 すると、試料の液滴Ｇは毛細管現象或いは圧力によって管５内へと上昇する。
かくして、管５内に高さ数ｍｍ以上のサンプル柱を形成するには、数μＬの試料
からなる一滴の液滴で充分である。

【００４０】 その後、支持体を形成しているプレート１０を金属プレート８上へ持ち来すこ
とによってキャピラリー１を部品３内へ挿入する。

【００４１】 これによりキャピラリー１が試料液中に浸漬され、電極６から精度良く且つ再
現性のよい距離に位置付けられる。

【００４２】 電極６と、この電極６から遠い方のキャピラリー１の端部におけるもう一方の
電極（図示しない）との間に電界を印加することにより、キャピラリー１内への
分子の移動が引き起こされる。

【００４３】 一例として、キャピラリー１の長さは３５ｃｍ、内径は７５μｍ、外径は２０
０μｍである。

【００４４】 部品３及びプレート１０は例えばプレキシガラス（Prexigrass）製である。

【００４５】 液溜部２、部品３、および管５の高さは例えば２０ｍｍ〜２５ｍｍである。

【００４６】 金属プレート８は例えばステンレス鋼製である。

【００４７】 管５の内径は例えば６５０μｍであり、外径は１６００μｍである。

【００４８】 テフロン部の円錐形開口３ｂの内径は１０００μｍから４００μｍの範囲に亘
って変化する。

【００４９】 一例として、電極６はプラチナ製で内径４００μｍ及び外径７００μｍの環状
ディスク形のものであり、部品３の端縁部に嵌め込まれている。

【００５０】 勿論、これとは異なる電極の配置構成も可能である。

【００５１】 特に、電極６は液溜部２の内底部に担持させてもよい。この場合の電極は、金
属プレート８から液溜部の内底部まで達するワイヤ、例えばプラチナワイヤで構
成することが可能である。また管５をプラチナ製とし、電極として機能させても
よい。

【００５２】 別の変形例として、部品３を金属部品とし、電極６を構成してもよい。

【００５３】 いずれの場合も電極は流路４内にできるだけ均一な電場を形成できる形状とす
ることが有利である。

【００５４】 液溜部２は、多数の他の注入用液溜部と共に一枚のプレート１１に担持させる
ことが有利である。

【００５５】 一例として、プレート１１は８行×１２列に配置された９６個の液溜部を担持
するものとすることができる。

【００５６】 図２に示すように、プレート１１とそれによって担持された多数の液溜部２は
容器１２内に収容できるようにすることが好ましい。

【００５７】 容器１２はプレート１１をハンドリング可能とし、特に一つの操作場所から他
への搬送を可能とする。

【００５８】 この容器１２には、プレート１１の容器内における唯一可能な箇所への挿入を
確実にする鍵手段（止めピン１７）が設けられている。

【００５９】 容器１２には、試料が蒸発したり光に暴露されたりするのを防止するために蓋
１３が装着される。

【００６０】 この蓋１３と容器１２との間には、蒸発を最小限にするようにガスケット形成
手段が設けられている。

【００６１】 このようにそれぞれ容器１２内にプレート１１を入れて蓋１３で密閉してなる
ボックス１４を複数準備すれば、以下に述べるようにロボットによってプレート
１１を取り扱うことが可能となる。

【００６２】 一旦、プレート１１の各液溜部２が始めに満たされると、ロボット又は操作員
が内部にプレート１１を装填した容器１２の適正位置に蓋１３を装着し、これに
よって容器１２が密閉される。

【００６３】 その後、このようにして構成されたボックス１４は収納庫１５（図３）へ搬送
され、この収納庫に大量のボックス１４が貯蔵されるようになっている。

【００６４】 例えば、収納庫１５は常に４℃以下に維持された冷蔵室を含み、これにより貯
蔵試料の劣化を最小限にしている。

【００６５】 本発明による装置は試料の変性を可能とする加熱室を含むものとしてもよく、
この場合、例えば加熱室から冷蔵室へボックス１４をロボット搬送するようにし
て４℃以下への急速冷却に先だって９５℃までの加熱を行うことにより試料に変
性を起こすことが可能である。

【００６６】 この加熱室は、収納庫１５内の一部として設けてもよく、或いは独立した操作
ステーションとして構成してもよい。

【００６７】 プレート１１について電気泳動を実行する場合、ロボットがそのハンドリング
アーム１６によって収納庫１５の冷蔵室から対象とするプレート１１に対応した
ボックスを取り出す。

【００６８】 ロボットは取り出したボックスの蓋１３を取り外し、これを先に述べた金属プ
レート８と同形式の別のプレート、例えばプレート１１の個々の液溜部２に対応
するように全面に亘って分布配置された多数の電極支持部品３を担持した一枚の
プレート８、によって構成された蓋に取り替える。

【００６９】 その後、試料は毛細管現象によって各部品３の管５内へと上昇する。

【００７０】 このように試料が管５内に位置されると、容器１２、プレート１１、および多
数の電極支持部品３を担持している蓋（プレート８）によって形成される新たな
ボックスがロボットによってシーケンサーへと搬送される。

【００７１】 この新たなボックスはシーケンサー内部へその各キャピラリーの軸心と平行に
移動して挿入され、各キャピラリーが各部品３の管５の内部へ貫通軸心開口３ａ
の円錐形開口部によって案内されながら挿入される。

【００７２】 その後、全キャピラリーが同様の手法で電極６に対して位置決めされ、この位
置決めは、或るプレート１１から別のプレートへと再現性のあるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態を構成する装置の要部を示す模式断面図である。

【図２】 本発明の一実施形態を構成する装置のハンドリング用ボックスを示す分解斜視
図である。

【図３】 本発明の一実施形態を構成する装置の保管容器を自動ハンドリング装置と共に
示す模式斜視図である。

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｇ０１Ｎ 35/02 Ｇ０１Ｎ 27/26 ３３１Ｈ 35/10 ３３１Ｅ ３３１Ｇ ３１５Ｄ ３１５Ｋ ３０１Ｃ 35/06 Ａ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＣ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ， ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，Ｉ Ｎ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ， ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ジーベルト、ライナー フランス国、78450 ビレプロー、アベニ ュー・デュ・ランディ ５ Ｆターム(参考） 2G052 AA28 AB20 AD26 AD46 CA03 CA04 CA11 CA39 CA45 CA48 DA06 DA12 DA22 DA27 DA32 EB11 EB13 GA22 2G058 BB02 BB06 BB09 BB12 CA01 CA02 CB11 EB19 GA11

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャピラリー（１）を試料中に浸漬し、キャピラリー（１）
   の両端間に電界を印加して試料をキャピラリー（１）内へ移動させる電気泳動キ
   ャピラリーへの試料注入方法において、長さ方向に対して直交する方向の寸法が
   キャピラリー（１）の外径の約４倍未満の流路（４）を形成する部品（３）内に
   予め試料を導入しておくことと、キャピラリー（１）を試料中に浸漬するために
   前記流路（４）内にキャピラリー（１）を導入することとを特徴とする試料注入
   方法。
2. 【請求項２】 内部に試料を受け入れると共にキャピラリー（１）が挿入さ
   れる中空部品（３）と、キャピラリー（１）内へ試料を移動させるためにキャピ
   ラリー（１）の両端間に電界を印可する手段とを備えた電気泳動キャピラリーへ
   の試料注入装置において、中空部品（３）が流路（４）を形成する部品であって
   該流路はその長さ方向に対して直交する方向の寸法がキャピラリー（１）の外径
   の約４倍未満であると共にキャピラリー（１）を受け入れ可能であることと、流
   路（４）内への試料導入手段を有することとを特徴とする試料注入装置。
3. 【請求項３】 流路（４）内への試料導入手段が、流路（４）を形成する部
   品（３）を受け入れ可能な液溜部形成要素を備え、この液溜部形成要素の内底部
   が試料の液滴を受け入れるように構成されていることを特徴とする請求項２によ
   る装置。
4. 【請求項４】 流路形成部品（３）が液溜部形成要素の内部に進入可能であ
   り、流路（４）を形成する部品（３）が液溜部形成要素内へ導入されたときに試
   料が毛細管現象又は圧力差により流路（４）内へ上昇するように構成されている
   ことを特徴とする請求項３による装置。
5. 【請求項５】 液溜部形成要素が流路（４）を形成する部品（３）の導入を
   助長するフレア形状を有していることを特徴とする請求項４による装置。
6. 【請求項６】 流路がキャピラリーの導入を容易にするフレア開口部によっ
   て延長されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項による装置。
7. 【請求項７】 開口部が略円錐形状であることを特徴とする請求項６による
   装置。
8. 【請求項８】 それぞれ流路を形成する複数の相補形状部品と協同動作する
   複数の液溜部形成要素を備えたプレートを含むことを特徴とする請求項３単独又
   は請求項３と請求項４〜７のいずれか１項との組み合わせによる装置。
9. 【請求項９】 プレートを収容可能な少なくとも一つの容器と、該容器を一
   つの操作場所から他の場所へ自動的に搬送可能な手段とを含むことを特徴とする
   請求項８による装置。
10. 【請求項１０】 プレートが容器内の定位置にあるときに容器を閉鎖可能な
    蓋を更に備えたことを特徴とする請求項９による装置。
11. 【請求項１１】 容器と蓋との間にシールを形成するガスケット形成手段を
    含むことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 【請求項１２】 それぞれ流路を形成する複数の相補形状部品が一枚の別の
    プレートに担持され、この別のプレートを、複数の液溜部形成要素を備えたプレ
    ートに対して自動的に位置決めする手段を有することを特徴とする請求項８〜１
    ０のいずれか１項による装置。
13. 【請求項１３】 請求項２〜１２のいずれか１項による試料注入装置を備え
    たことを特徴とする電気泳動装置。