JP2015001457A - 電気泳動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャピラリの端部をサンプル収容部に浸漬させることなくキャピラリへのサンプルの導入や電気泳動を実行することのできる電気泳動装置を提供する。【解決手段】電気泳動装置は、キャピラリと、液を吸入する吸入ポンプと、端が鉛直下向きに配置された吸入管と、キャピラリの一端を保持し、吸入ポンプと吸入管との間を連通させる吸入流路を内部に有し、その流路に吸入管を接続させる接続ブロックと、サンプルを収容し、吸入管の先端を挿入することができるように上方が開口したサンプル収容部と、吸入管の先端をサンプル収容部に挿入させる吸入管アクセス機構と、キャピラリの両端に電圧を印加する電圧印加機構と、を備えている。【選択図】 図１

Description

本発明は、キャピラリを泳動流路として電気泳動分析を行なう電気泳動装置に関するものである。

キャピラリ電気泳動装置は、一般に内径が１００μｍ以下の溶融シリカキャピラリ内に分離媒体（緩衝溶液又は篩い分けポリマー溶液を含む緩衝溶液）を充填し、キャピラリの一端にサンプルを導入した後、キャピラリの両端間に高電圧を印加することでサンプルをキャピラリ内で分離させるものである。キャピラリにおける分離性能の安定化のため、キャピラリ周辺は厳密な温度調整が図られる。キャピラリにおいて分離された分析対象成分は蛍光その他の光学的又は電気化学的手法によりキャピラリの他端側で検出される。

キャピラリへのサンプルの導入は、キャピラリの一端側からの加圧による注入や他端側での減圧による導入のほか、キャピラリ内に高粘度の分離媒体が充填されている場合などは、キャピラリの一端部にサンプルを接液させた状態でキャピラリの両端間に高電圧を印加することによりサンプルを電気的にキャピラリ内に導入する電気的注入法が用いられる（例えば、特許文献１参照。）。

キャピラリへのサンプルの電気的な注入方法は、分離媒体を充填したキャピラリの一端（検出端）を緩衝溶液の収容した緩衝溶液リザーバ（アノードリザーバ）に接続するとともにキャピラリの他端（注入端）を直接サンプル収容部に浸漬し、アノードリザーバとサンプル収容部のそれぞれに電極を浸漬させた状態で両電極間に一定時間電圧を印加することで、所定量のサンプルをキャピラリ内に導入する。

キャピラリにサンプルを導入した後は、キャピラリの注入端を緩衝溶液の収容したリザーバ（カソードリザーバ）に浸漬させ、アノードリザーバとカソードリザーバのそれぞれに電極を浸漬させた状態で両電極間に電圧を印加することで、サンプルの電気泳動を行なう。

特開２０００−１３１２７８号公報

上記のように、電気的導入法を用いてキャピラリにサンプルを導入するためには、キャピラリの注入端と電極をサンプル収容部に浸漬させる必要があった。特に、複数のキャピラリを用いたマルチキャピラリの場合、キャピラリと同数の電極を複数のキャピラリと同時にサンプル収容部に浸漬させることになり、サンプルの付着する外表面積が大きくなり、サンプル収容部外へのサンプルの持ち出しによるコンタミネーションの原因となる。コンタミネーションを防止するために、キャピラリへのサンプルの導入後や分析の終了後にキャピラリの注入端と電極をそれぞれ洗浄する必要があり、それらを洗浄するための機構を装置に設ける必要があった。

また、キャピラリは光学的な検出を行なうための可視部分を除いてポリイミドなどの保護膜により被膜されているが、注入端がサンプル収容部に浸漬されたり洗浄されたりすることによりその被膜が損傷することがあった。

そこで、本発明は、キャピラリの端部をサンプル収容部に浸漬させることなくキャピラリへのサンプルの導入処理や電気泳動処理を実行することができる電気泳動装置を提供することを目的とするものである。

本発明にかかる電気泳動装置は、キャピラリと、液を吸入する吸入ポンプと、端が鉛直下向きに配置された吸入管と、キャピラリの一端を保持し、吸入ポンプと吸入管との間を連通させる吸入流路を内部に有し、その流路に吸入管を接続させる接続ブロックと、サンプルを収容し、吸入管の先端を挿入することができるように上方が開口したサンプル収容部と、吸入管の先端をサンプル収容部に挿入させる吸入管アクセス機構と、キャピラリの両端に電圧を印加する電圧印加機構と、を備えたものである。

上記構成では、吸入ポンプと吸入管が吸入流路を介して連通されているので、吸入管の先端から液の吸入を行なうことができる。サンプル収容部は上方が開口して吸入管の先端を挿入することができ、吸入管の先端をサンプル収容部に挿入させる吸入管アクセス機構が設けられているので、吸入管の先端からサンプルを吸入し、キャピラリの端部近傍にサンプルを配置することができる。

従来のように、キャピラリの注入端をサンプル収容部に浸漬させる方式では、注入端が下向きになるようにキャピラリを湾曲させる必要があり、分離能の低下を見込んだキャピラリ長さが必要になる。キャピラリが長くなると結果的に検出時間が長くなるという問題がある。検出時間を短縮するためにキャピラリの両端にかける電場の強度を上げると、ジュール熱の増大に伴なってサンプルバンドが広がってしまうという問題がある。また、キャピラリを湾曲させると、キャピラリに温度制御が行なうことのできない部分が存在してしまい、キャピラリの全体を均一に温度制御することが困難になる。キャピラリの温度を上げて泳動時間の短縮を図る場合、キャピラリの注入端等の温度制御ができない領域が混在することによって分離媒体粘度がキャピラリの長さ方向に対して不均一になり、それによって分離能が低下する。

上記問題に対し、本発明の電気泳動装置では、キャピラリの端部をサンプル収容部に浸漬させることなくキャピラリの端部近傍にサンプルを配置することができるので、キャピラリを直線形状にして水平に配置することができる。キャピラリを直線形状にすることで、湾曲による分離能の低下を見込む必要がないため、キャピラリを必要最小限の長さにすることができ、分離の高速化を図ることができる。キャピラリを直線形状にして水平に配置することで、キャピラリ全体の均一な温度制御が可能になる。

本発明の電気泳動装置の第１の好ましい実施形態は、緩衝溶液を収容し、吸入管の先端を挿入することができるように上方が開口したカソードリザーバと、キャピラリの他端を保持し、緩衝溶液を収容する凹部を備え、該凹部にキャピラリを連通させるアノードリザーバと、をさらに備え、吸入流路はキャピラリの端部を横切るように設けられており、吸入管アクセス機構は吸入管の先端をカソードリザーバにも挿入させることができるように構成されているものである。その場合の電圧印加機構は、カソードリザーバとアノードリザーバとの間に、サンプルをキャピラリに導入するためのサンプル導入電圧及びサンプルの電気泳動を行なうための泳動電圧を印加するものである。

上記第１の実施形態の構成により、キャピラリ内に分離媒体が充填されている状態で、吸入管の先端をサンプル収容部内に挿入して吸入ポンプによりサンプルを吸入流路内に吸入してキャピラリの端部に接液させるサンプル吸入処理、サンプル吸入処理の後、吸入管の先端をカソードリザーバに挿入し電圧印加機構によりカソードリザーバとアノードリザーバとの間にサンプル導入電圧を印加するサンプル導入処理、サンプル導入処理の後、吸入管の先端をカソードリザーバに挿入し、吸入ポンプで該カソードリザーバの緩衝溶液を吸入流路内に吸入してキャピラリの端部に接液させる緩衝溶液吸入処理、及び緩衝溶液吸入処理の後、カソードリザーバとアノードリザーバとの間に泳動電圧を印加する電気泳動処理を実行することができる。これにより、キャピラリの端部や電極をサンプルに浸漬させることなくキャピラリへのサンプルの導入と電気泳動分析を実行することができる。

上記第１の実施形態において、吸入ポンプ、吸入管アクセス機構及び電圧印加機構の動作を制御する制御部をさらに備え、該制御部は、キャピラリ内に分離媒体が充填されている状態において、吸入管の先端をサンプル収容部内に挿入し、サンプルを吸入ポンプにより吸入流路内に吸入してキャピラリの端部に接液させるサンプル吸入処理を実行するサンプル吸入手段、サンプル吸入処理の後、吸入管の先端をカソードリザーバに挿入し電圧印加機構によりカソードリザーバとアノードリザーバとの間にサンプル導入電圧を印加するサンプル導入処理を実行するサンプル導入手段、サンプル導入処理の後、吸入管の先端をカソードリザーバに挿入し、吸入ポンプで該カソードリザーバの緩衝溶液を吸入流路内に吸入してキャピラリの端部に接液させる緩衝溶液吸入処理を実行する緩衝溶液吸入手段、及び緩衝溶液吸入処理の後、カソードリザーバとアノードリザーバとの間に泳動電圧を印加する電気泳動処理を実行する電気泳動手段を備えていることが好ましい。そうすれば、キャピラリへのサンプルの導入や電気泳動に必要な処理を自動化することができる。

さらに、ノズルの先端から分離媒体を吐出する分離媒体供給部とアノードリザーバに設けられ、分離媒体供給部のノズルをキャピラリの他端に液密を保って接続する接続ポートと、ノズルの接続ポートへの接続と離脱を行なうノズル駆動機構と、をさらに備え、制御部は、分離媒体供給部の動作も制御し、サンプル吸入処理の前にノズルを接続ポートに接続してノズルの先端から分離媒体を吐出することによりキャピラリへの分離媒体の充填を行なう分離媒体充填手段をさらに有することが好ましい。そうすれば、キャピラリへの分離媒体の充填も自動化することができる。
ここで、「液密」とは、一定の圧力で液漏れが起こらない状態をいう。

本発明の電気泳動装置の第２の好ましい実施形態は、緩衝溶液を収容するカソードリザーバと、キャピラリの他端を保持し、緩衝溶液を収容する凹部を備え、該凹部にキャピラリを連通させるアノードリザーバと、をさらに備え、接続ブロックはキャピラリの一端をカソードリザーバと連通させるとともに吸入流路と交差する連通流路をさらに備えているものである。その場合、電圧印加機構はカソードリザーバとアノードリザーバとの間に、サンプルをキャピラリ内で泳動させるための泳動電圧を印加するものである。

上記第２の実施形態の構成により、キャピラリ内に分離媒体が充填されている状態において、吸入管の先端をサンプル収容部内に挿入し、吸入ポンプでサンプルとカソードリザーバの緩衝溶液を同時に吸入することによりサンプルを連通流路と吸入流路との交差部分に配置するサンプル吸入処理、及びサンプル吸入処理の後、電圧印加機構によりカソードリザーバとアノードリザーバとの間に泳動電圧を印加する電気泳動処理を実行することができる。これにより、キャピラリの端部や電極をサンプルに浸漬させることなくキャピラリへのサンプルの導入と電気泳動分析を実行することができる。

上記第２の実施形態では、カソードリザーバは連通流路を介してキャピラリと連通しているので、吸入管の先端をカソードリザーバに浸漬させる必要がなく、カソードリザーバとアノードリザーバとの間に泳動電圧を印加することで連通流路と吸入流路との交差部分に配置されたサンプルの全量をキャピラリに導入し、電気泳動を行なうことができる。
キャピラリの端部に接するサンプルを電気的にキャピラリ内へ導入する場合、キャピラリに導入されるサンプル量は印加電圧の大きさと時間によって決定される。しかし、サンプル中の成分ごとに電気的移動度が異なるため、キャピラリに導入されたサンプル中の各成分の量的関係はキャピラリに導入される前のサンプル本来の組成とは異なっている。そのため、かかるサンプル導入方法では、サンプル中の各成分の定量を行なうことは原理的に困難である。これに対し、この実施形態では、連通流路と吸入流路との交差部分に配置したサンプルの全量をキャピラリに導入して電気泳動を行なうことができるので、サンプル中の各成分の定量を行なうこともできる。

上記第２の実施形態では、吸入ポンプ、吸入管アクセス機構及び電圧印加機構の動作を制御する制御部をさらに備え、該制御部は、キャピラリ内に分離媒体が充填されている状態において、吸入管の先端をサンプル収容部内に挿入し、吸入ポンプでサンプルとカソードリザーバの緩衝溶液を同時に吸入することによりサンプルを連通流路と吸入流路との交差部分に配置するサンプル吸入処理を実行するサンプル吸入手段、及びサンプル吸入処理の後、電圧印加機構によりカソードリザーバとアノードリザーバとの間に泳動電圧を印加する電気泳動処理を実行する電気泳動手段を備えていることが好ましい。そうすれば、電気泳動に至る一連の処理を自動化することができる。

さらに、ノズルの先端から分離媒体を吐出する分離媒体供給部と、アノードリザーバに設けられ、分離媒体供給部のノズルをキャピラリの他端に液密を保って接続する接続ポートと、ノズルの接続ポートへの接続と離脱を行なうノズル駆動機構と、をさらに備え、制御部は、分離媒体供給部の動作も制御し、サンプル吸入処理の前にノズルを接続ポートに接続してノズルの先端から分離媒体を吐出することによりキャピラリへの分離媒体の充填を行なう分離媒体充填手段をさらに有するものである。これにより、キャピラリへの分離媒体の充填も自動化することができる。

本発明にかかる電気泳動装置における吸入管アクセス機構の一例は、サンプル収容部を水平面内方向と鉛直方向へ移動させる移動機構により構成されているものである。

本発明にかかる電気泳動装置では、吸入ポンプと吸入管が吸入流路を介して連通されているので、吸入管の先端からサンプルを吸入し、キャピラリの端部近傍にサンプルを配置することができる。キャピラリの両端に電圧を印加する電圧印加部が設けられているので、キャピラリの端部をサンプル収容部に浸漬させることなくキャピラリへのサンプル導入処理や電気泳動処理を行なうことができる。これにより、キャピラリの端部の被膜の損傷を防止することができ、キャピラリの端部を洗浄するための機構も不要になる。

電気泳動装置の一実施例を概略的に示す構成図である。 同実施例の接続ブロックの内部構造を模式的に示す断面図である。 同実施例の信号系統を示すブロック図である。 同実施例の動作の一例を示すフローチャートである。 同実施例の各処理時の状態を概略的に示す図である。 同実施例の電気泳動装置により得られた泳動波形の一例である。 電気泳動装置の他の実施例を概略的に示す構成図である。 同実施例の接続ブロックの内部構造を模式的に示す断面図である。 同実施例の信号系統を示すブロック図である。 同実施例の動作の一例を示すフローチャートである。 同実施例の各処理時の状態を概略的に示す図である。 同実施例の接続ブロック内の電場の状態を示す図であり、（Ａ）は吸入流路の断面積と連通流路の断面積とを同じにした場合、（Ｂ）は吸入流路の断面積を連通流路の断面積よりも小さくした場合である。 同実施例の電気泳動装置により得られた泳動波形の一例である。

図１を用いて電気泳動装置の第１の実施例について説明する。

複数のキャピラリ２が水平方向に並んで配置されている。すべてのキャピラリ２の一端（注入端）は水平方向に配列された状態で接続ブロック４に保持されており、他端（検出端）は一箇所に収束して共通のアノードリザーバ２４に保持されている。キャピラリ２の途中に検出部２２が設けられており、各キャピラリ２は接続ブロック４から検出部２２までの区間が互いに平行に並んだ直線形状となっており、検出部２２において同時にすべてのキャピラリ２内の光学的な検出を行なうことができるようになっている。

接続ブロック４は、キャピラリ２と同数の吸入管２０の基端を下面で保持するとともに流路６をなす配管の一端を上面で保持している。吸入管２０の先端は鉛直下向きに配置されている。各吸入管２０はキャピラリ２のそれぞれと対応して設けられており、互いに対応するキャピラリ２と吸入管２０との間が接続ブロック４の内部において連通している。すべての吸入管２０は接続ブロック４の内部において流路６とも連通している。

液の吸入と吐出を行なうシリンジポンプ１０が吸入ポンプとして設けられている。シリンジポンプ１０の吸入・吐出口は流路切換バルブ１６へ通じる流路８とドレインに通じる流路９の双方に接続されている。流路８は流路切換バルブ１６の共通ポートに接続されている。流路切換バルブ１６の２つの選択ポートには接続ブロック４へ通じる流路６と吸入吐出ノズル１４へ通じる流路１２がそれぞれ接続されており、共通ポートに接続されている流路８を、流路６と接続するか、配管１２と接続するか又はいずれの流路ともしないかのいずれかの状態に選択的に切り換えることができる。流路９上に該流路の開閉を行なう開閉バルブ１８が設けられている。

流路切換バルブ１６と開閉バルブ１８は、シリンジポンプ１０が流路６、流路９及び流路１２のいずれか一つの流路と接続されるように切り換えられる。シリンジポンプ１０が流路６と接続されるとシリンジポンプ１０から吸入管２０までの間が連通され、シリンジポンプ１０によって吸入管２０の先端から液や空気の吸入を行なうことができるようになる。以下においては、シリンジポンプ１０から吸入管２０までが連通されて構成された流路を吸入ラインと定義する。

シリンジポンプ１０が流路１２と接続されると、シリンジポンプ１０によって吸入吐出ノズル１４の先端から液の吸入と吐出を行なうことができるようになる。吸入吐出ノズル１４は図示には示されていない駆動機構によって水平面内方向と鉛直方向への移動が可能である。

シリンジポンプ１０が流路９と接続されると、シリンジポンプ１０内に吸入した液をドレインへ廃液することができるようになる。シリンジポンプ１０は必要に応じてドレインに接続され、吸入した液の廃液が行なわれる。

図２の断面模式図を用いて接続ブロック４の内部構造について説明する。
キャピラリ２は接続ブロック４の側面において端部が内部に挿入された状態で固定部材５２によって固定されている。流路６をなす配管は固定部材５４によって接続ブロック４の上面に固定され、吸入管２０は固定部材５６によって接続ブロック４の下面に固定されている。接続ブロック４の内部には、接続ブロック４内に挿入されている各キャピラリ２の端部をそれぞれ横切りながら流路６と各吸入管２０との間をそれぞれ接続する複数の吸入流路５０が設けられている。

接続ブロック４としては、例えば内部にＴ字状の流路が形成されたポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂からなる３方分岐ブロックを用いることができる。キャピラリ２は接続ブロック４内のＴ字状流路の交差部分にまで端部２ａがくるように接続ブロック４の側面側から挿入されている。流路６をなす配管と吸入管２０はともに、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなるチューブによって構成されている。

図１に戻って説明を続けると、キャピラリ２の検出端が保持されているアノードリザーバ２４は緩衝溶液を収容する凹部を有し、その凹部がキャピラリ２の検出端と連通している。図示は省略されているが、アノードリザーバ２４の凹部とキャピラリ２の検出端との連通部分に、分離媒体供給ノズル２６の先端を挿入することによって該ノズル２６をキャピラリ２に液密を保って接続する接続ポートが設けられている。分離媒体供給ノズル２６は分離媒体注入シリンジ２８に接続されており、先端から分離媒体を吐出することができる。分離媒体供給ノズル２６は図示されていない駆動機構によって少なくともアノードリザーバ２４の上方における鉛直方向への移動を行なうようになっている。

複数のサンプルウエル３２（サンプル収容部）を備えたサンプルプレート３０がカソードリザーバ３４、吸入ライン洗浄ポート３６とともに移動テーブル３８上に配置されている。サンプルウエル３２はサンプルを個別に収容する上面の開口した凹部である。サンプルウエル３２は一列に配置された吸入管２０の先端部に対応するように列をなして配置されており、すべての吸入管２０をそれぞれ別個のサンプルウエル３２に同時に挿入することができるようになっている。

カソードリザーバ３４はすべての吸入管２０の先端を同時に上方から挿入することができるように上面の開口した容器であり、内部に緩衝溶液を収容している。吸入ライン洗浄ポート３６もすべての吸入管２０の先端を同時に上方から挿入することができるように上面の開口した容器であり、内部に洗浄水を収容している。

移動テーブル３８は、実行される処理に応じて水平方向と鉛直方向に反応ウエル３２、カソードリザーバ３４及び吸入ライン洗浄ポート３６を移動させ、これらに吸入管２０の先端を挿入させる。

吸引吐出ノズル１４を洗浄するためのノズル洗浄ポート４０も設けられている。ノズル洗浄ポート４０内にも洗浄水が収容されている。

アノードリザーバ２４にはアノード電極４４が挿入されるようになっており、カソードリザーバ３４にはカソード電極４２が挿入されるようになっている。カソード電極４２とアノード電極４４は電圧印加機構の一部をなし、両電極間に電圧を印加するようになっている。カソード電極４２とアノード電極４４は常時アノードリザーバ２４やカソードリザーバ３４に挿入されていてもよいし、必要に応じてその都度アノードリザーバ２４やカソードリザーバ３４に挿入されるようになっていてもよい。

図３を用いてこの実施例の制御系統について説明する。

シリンジポンプ１０、流路切換バルブ１６と開閉バルブ１８（以下、バルブ１６，１８）、分離媒体注入シリンジ２８、吸入吐出ノズル１４を駆動する駆動機構１４ａ、分離媒体供給ノズル２６を駆動する駆動機構２６ａ、移動テーブル３８を駆動するテーブル駆動機構５８及び電圧印加機構６０の動作は制御部６２により制御されている。

制御部６２は、電気泳動分析に必要な処理を実行するためのプログラムとして、分離媒体充填手段６２ａ、サンプル吸入手段６２ｂ、サンプル導入手段６２ｃ、緩衝溶液吸入手段６２ｄ及び電気泳動手段６２ｅを備えている。

分離媒体充填手段６２ａはキャピラリ２に分離媒体を充填する分離媒体充填処理を実行するように構成されたものである。
サンプル吸入手段６２ｂは吸入管２０の先端からサンプルを吸入するサンプル吸入処理を実行するように構成されたものである。
サンプル導入手段６２ｃは吸入管２０の先端から吸入したサンプルをキャピラリ２内に導入するサンプル導入処理を実行するように構成されたものである。
緩衝溶液吸入手段６２ｄは吸入管２０の先端から緩衝溶液を吸入する緩衝溶液吸入処理を実行するように構成されたものである。
電気泳動手段６２ｅはキャピラリ２内に導入したサンプルをキャピラリ内で泳動させる電気泳動処理を実行するように構成されたものである。

図１とともに図４のフローチャート及び図５を用いてこの実施例の電気泳動装置により実行される処理について順に説明する。

［分離媒体充填処理（図４のステップＳ１、図５（Ａ））］
分離媒体充填処理が実行される前の段階では、アノードリザーバ２４に緩衝溶液は収容されていない。この状態で、分離媒体供給ノズル２６の先端をアノードリザーバ２４の接続ポートに挿入してキャピラリ２と分離媒体注入シリンジ２８の間を連通させ、分離媒体注入シリンジ２８によりキャピラリ２内に分離媒体を加圧充填する。

キャピラリ２への分離媒体の加圧充填は、吸入管２０の先端を吸入ライン洗浄ポート３６の洗浄水に浸漬させ、シリンジポンプ１０により洗浄水を吸入しながら実行することが好ましい。これにより、接続ブロック４内におけるキャピラリ２の端部から溢れ出た分離媒体が洗浄水で流され、キャピラリ２の端部における分離媒体の状態が整えられる。

ここで、シリンジポンプ１０と吸入吐出ノズル１４との間を連通させ、カソードリザーバ３４内の緩衝溶液を吸入吐出ノズル１４の先端から吸入し、吸入した緩衝溶液をアノードリザーバ２４に供給する。

［サンプル吸入処理（図４のステップＳ２、図５（Ｂ））］
吸入ラインを構成し、吸入管２０の先端をサンプルウエル３２に挿入し、キャピラリ２の端部２ａまでサンプルが到達するように設定された所定量のサンプルをシリンジポンプ１０により吸入する。吸入ライン内に洗浄水が存在する場合には、吸入管２０の先端をサンプルウエル３２に挿入する前に吸入管２０の先端からエアーを吸入しておくことが好ましい。そうすることで、吸入ライン内の洗浄水とサンプルとの間にエアーギャップが形成され、拡散によって洗浄水とサンプルが吸入ライン内で混じり合うことを防止できる。

［サンプル導入処理（図４のステップＳ３、図５（Ｃ））］
吸入管２０の先端をカソードリザーバ３４内の緩衝溶液に浸漬させる。アノードリザーバ２４ではアノード電極４４が緩衝溶液に浸漬され、カソードリザーバ３４ではカソード電極４２が緩衝溶液に浸漬された状態にし、カソード電極４２とアノード電極４４との間にサンプル導入電圧（例えば２３０Ｖ／ｃｍを１０秒間）を印加し、一定量のサンプルをキャピラリ２内に導入する。

［緩衝溶液吸入処理（図４のステップＳ４、図５（Ｄ））］
吸入管２０の先端をカソードリザーバ３４内の緩衝溶液に浸漬させた状態でシリンジポンプ１０により所定量の緩衝溶液を吸入し、キャピラリ２の端部に緩衝溶液を接液させる。吸入ラインにサンプルが残存している状態で緩衝溶液を吸入すると、拡散によって残存していたサンプルがキャピラリ２の端部側へ移動し、電気泳動分析の結果に影響を与えることがある。そのため、緩衝溶液の吸入前に、吸入管２０をカソードリザーバ３４から一旦引き抜き、一定量のエアーを吸入することが好ましい。そうすれば、吸入ラインに残存するサンプルと緩衝溶液との間にエアーギャップが形成され、残存サンプルのキャピラリ２の端部側への拡散を防止することができる。

［電気泳動処理（図４のステップＳ５、図５（Ｅ））］
吸入管２０の先端をカソードリザーバ３４内の緩衝溶液に浸漬させた状態でカソード電極４２とアノード電極４４との間に泳動電圧（例えば２３０Ｖ／ｃｍ）を印加し、サンプルの電気泳動分析を行なう。

［吸入ラインの洗浄処理（図４のステップＳ６）］
電気泳動処理が終了した後、吸入管２０の先端を吸入ライン洗浄ポート３６内の洗浄水に浸漬させ、シリンジポンプ１０によって洗浄水を吸入することで吸入ラインの洗浄を行なう。シリンジポンプ１０内に吸入された液はドレインへ廃液される。

図６はこの実施例の電気泳動装置で得られた泳動波形である。この泳動波形の取得にあたり、キャピラリ２として外径が３６３μｍ、内径が５０μｍ、長さが１７０ｍｍ（接続ブロック４から検出部２２までの有効長さは８５ｍｍ）の寸法をもち、内面に電気浸透流を抑制するコーティングが施されているものを使用した。分離媒体としては直鎖状アクリルアミドポリマーを含む緩衝溶液を用い、緩衝溶液としてＴＴＥバッファ液を使用した。サンプルとして、鋳型ｐＵＣ１８／プライマーＭ１３−４７／ＢｉｇＤｙｅ３．１を用いた。

図６の泳動波形は検出部で泳動分離されたＤＮＡサンプルに励起光を照射し、その蛍光を検出したものであり、横軸は励起光で走査したときの走査番号（スキャン数）を表し、時間に対応している。縦軸は蛍光強度（信号強度）である。グラフは４種類の塩基Ａ（アデニン）、Ｇ（グアニン）、Ｃ（シトシン）及びＴ（チミン）に対応して４つの波形を含んでいる。この結果から、泳動分離された各ピークの蛍光検出の信号強度は大きく、良好な分離状態を示していることがわかる。

次に、図７を用いて電気泳動装置の第２の実施例について説明する。なお、上記第１の実施例と同じ構成部分についての説明は省略する。

この実施例では、図１に示した第１の実施例の接続ブロック４に代わり、接続ブロック４とは異なる内部構造を有する配管接続ブロック６４を備えている。配管接続ブロック６４は、第１の実施例の接続ブロック４と同様にキャピラリ２の一端、流路６をなす配管の一端、吸入管２０の基端を保持し、さらにキャピラリ２の一端を保持している側面とは反対側の側面でキャピラリ２と同数の配管６６の一端を保持している。配管６６はキャピラリ２に対応して設けられており、配管６６の他端は共通のカソードリザーバ６８に通じている。

カソードリザーバ６８は第１の実施例におけるカソードリザーバ３４の代わりをなすものであり、緩衝溶液を収容するとともにその緩衝溶液にカソード電極４２が浸漬される。したがって、移動テーブル３８上には、サンプルプレート３０と吸入ライン洗浄ポート３６のみが配置され、カソードリザーバ６８は接続ブロック６４とともにその位置が固定されている。

図８を用いて接続ブロック６４の内部構造について説明する。

キャピラリ２は接続ブロック６４の一側面において端部が内部に挿入された状態で固定部材５２によって固定されている。流路６をなす配管は固定部材５４によって接続ブロック６４の上面に固定され、吸入管２０は固定部材５６によって接続ブロック６４の下面に固定されている。カソードリザーバ６８に通じる配管６６は固定部材７０によって接続ブロック６４のキャピラリ２とは反対側の側面に固定されている。

接続ブロック６４の内部には、接続ブロック６４内に挿入されているキャピラリ２とそのキャピラリ２に対応する配管６６との間を連通させる複数の連通流路７４と、連通流路７４と交差しながら流路６と各吸入管２０との間をそれぞれ接続する複数の吸入流路７２が設けられている。接続ブロック６４としては、例えば内部に十字状の流路が形成されたポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂からなる４方分岐ブロックを用いることができる。

接続ブロック６４の構造により、シリンジポンプ１０から吸入管２０までの間が連通して吸入ラインが構成されたときにシリンジポンプ１０とカソードリザーバ６８との間も連通した状態となる。このため、シリンジポンプ１０によって吸入管２０の先端からサンプルを吸入するとカソードリザーバ６８の緩衝溶液も同時に吸入され、接続ブロック６４内の吸入流路７２と連通流路７４との交差部分において、吸入管２０の先端から吸入されたサンプルとカソードリザーバ６８から吸入された緩衝溶液とが接液する。

この実施例の制御系統について図９を用いて説明する。

シリンジポンプ１０、バルブ１６，１８、分離媒体注入シリンジ２８、吸入吐出ノズル駆動機構１４ａ、分離媒体供給ノズル駆動機構２６ａ、テーブル駆動機構５８及び電圧印加機構６０の動作は制御部７６により制御されている。制御部７６は、電気泳動分析に必要な処理を実行するためのプログラムとして、分離媒体充填手段７６ａ、サンプル吸入手段７６ｂ及び電気泳動手段７６ｃを備えている。

分離媒体充填手段７６ａはキャピラリへの分離媒体充填処理を実行するように構成されたものである。
サンプル吸入手段７６ｂはサンプルウエルからサンプルを吸入するサンプル吸入処理を実行するように構成されたものである。
電気泳動手段７６ｃは電気泳動処理を実行するように構成されたものである。

図７とともに図１０のフローチャート及び図１１を用いてこの実施例の電気泳動装置により実行される各処理について順に説明する。

［分離媒体充填処理（図１０のステップＳ１、図１１（Ａ））］
分離媒体充填処理が実行される前の段階では、アノードリザーバ２４に緩衝溶液は収容されていない。この状態で、分離媒体供給ノズル２６の先端をアノードリザーバ２４の接続ポートに挿入してキャピラリ２と分離媒体注入シリンジ２８の間を連通させ、分離媒体注入シリンジ２８によりキャピラリ２内に分離媒体を加圧充填する。

キャピラリ２への分離媒体の加圧充填は、吸入管２０の先端を吸入ライン洗浄ポート３６の洗浄水に浸漬させ、シリンジポンプ１０により洗浄水を吸入しながら実行することが好ましい。これにより、接続ブロック４内におけるキャピラリ２の端部から溢れ出た分離媒体が洗浄水で流され、キャピラリ２の端部における分離媒体の状態が整えられる。

ここで、シリンジポンプ１０と吸入吐出ノズル１４との間を連通させ、カソードリザーバ３４内の緩衝溶液を吸入吐出ノズル１４の先端から吸入し、吸入した緩衝溶液をアノードリザーバ２４に供給する。

［サンプル吸入処理（図１０のステップＳ２、図１１（Ｂ））］
吸入ラインを構成し、吸入管２０の先端をサンプルウエル３２に挿入し、シリンジポンプ１０によりサンプルとカソードリザーバ６８内の緩衝溶液を同時に吸入する。シリンジポンプ１０による吸入量は、接続ブロック６４内の吸入流路７２と連通流路７４との交差部分に所定量のサンプルが配置されるように設定された吸入量である。

［電気泳動処理（図１０のステップＳ３、図１１（Ｃ））］
カソードリザーバ６８内の緩衝溶液に浸漬させたカソード電極４２とアノードリザーバ２４内の緩衝溶液に浸漬させたアノード電極４４との間に泳動電圧（例えば２３０Ｖ／ｃｍ）を印加する。これにより、接続ブロック６４内の吸入流路７２と連通流路７４との交差部分に配置されたサンプルの全量がキャピラリ２に導入され、そのまま電気泳動分析が行なわれる。

［吸入ラインの洗浄処理（図１０のステップＳ４）］
電気泳動処理が終了した後、吸入管２０の先端を吸入ライン洗浄ポート３６内の洗浄水に浸漬させ、シリンジポンプ１０によって洗浄水を吸入することで吸入ラインの洗浄を行なう。シリンジポンプ１０内に吸入された液はドレインへ廃液される。

図１３は第２の実施例の電気泳動装置で得られた泳動波形である。この泳動波形の取得にあたり、キャピラリ２として外径が３６３μｍ、内径が５０μｍ、長さが１７０ｍｍ（接続ブロック６４から検出部２２までの有効長さは８５ｍｍ）の寸法をもち、内面に電気浸透流を抑制するコーティングが施されているものを使用した。分離媒体としては直鎖状アクリルアミドポリマーを含む緩衝溶液を用い、緩衝溶液としてＴＴＥバッファ液を使用した。サンプルとして、鋳型ｐＵＣ１８／プライマーＭ１３−４７／ＢｉｇＤｙｅ３．１を用いた。

図１３の泳動波形は検出部で泳動分離されたＤＮＡサンプルに励起光を照射し、１つの塩基Ｇ（グアニン）に対応した蛍光を検出したものであり、横軸は励起光で走査したときの走査番号（スキャン数）を表し、時間に対応している。縦軸は蛍光強度（信号強度）である。この結果から、泳動分離された各ピークの蛍光検出の信号強度は大きく、良好な分離状態を示していることがわかる。

上記第２の実施例において、吸入流路７２の断面積（流路幅）は連通流路７４の断面積（流路幅）の１／５〜１／３程度であることが好ましい。図１２は電気泳動処理時に形成される電場の状態を電気力線により示したものである。吸入流路７２の断面積が連通流路７４の断面積と同程度の大きさである場合、（Ａ）に示されているように、電気泳動処理の際に連通流路７４内に発生する電場が吸入流路７２との交差部分において吸入流路７２側へ膨らみ、交差部分の上下（吸入流路７２）にあるサンプルを引き込んでキャピラリ２に導入してしまうため、検出信号のベースラインの上昇や、移動度の遅い成分の分離能の低下といった問題の原因となる。これに対し、図の（Ｂ）に示されているように、吸入流路７２の断面積を連通流路７４の断面積の１／５〜１／３程度にしておくことで、連通流路７４内に発生する電場の吸入流路７２側への膨らみを抑制し、交差部分の上下のサンプルの引き込みを防止することができる。

２ キャピラリ
２ａ キャピラリ端部
４，６４ 接続ブロック
６，８，９，１２ 流路
１０ シリンジポンプ
１４ 吸入吐出ノズル
１４ａ 吸入吐出ノズル駆動機構
１６ 流路切換バルブ
１８ 開閉バルブ
２０ 吸入管
２２ 検出部
２４ アノードリザーバ
２６ 分離媒体供給ノズル
２６ａ 分離媒体供給ノズル駆動機構
２８ 分離媒体注入シリンジ
３０ サンプルプレート
３２ サンプルウエル
３４ カソードリザーバ
３６ 吸入ライン洗浄ポート
３８ 移動テーブル
４０ ノズル洗浄ポート
４２ カソード電極
４４ アノード電極
５０，７２ 吸入流路
５２，５４，５６，７０ 固定部材
５８ テーブル駆動機構
６０ 電圧印加機構
６２，７６ 制御部
６２ａ，７６ａ 分離媒体充填手段
６２ｂ，７６ｂ サンプル吸入手段
６２ｃ サンプル導入手段
６２ｄ 緩衝溶液吸入手段
６２ｅ，７６ｃ 電気泳動手段

Claims (9)

1. キャピラリと、
   液を吸入する吸入ポンプと、
   端が鉛直下向きに配置された吸入管と、
   前記キャピラリの一端を保持し、前記吸入ポンプと前記吸入管との間を連通させる吸入流路を内部に有し、その流路に前記吸入管を接続させる接続ブロックと、
   サンプルを収容し、前記吸入管の先端を挿入することができるように上方が開口したサンプル収容部と、
   前記吸入管の先端を前記サンプル収容部に挿入させる吸入管アクセス機構と、
   前記キャピラリの両端に電圧を印加する電圧印加機構と、を備えた電気泳動装置。
2. 前記キャピラリは直線形状を有し、水平に配置されている請求項１に記載の電気泳動装置。
3. 緩衝溶液を収容し、前記吸入管の先端を挿入することができるように上方が開口したカソードリザーバと、
   前記キャピラリの他端を保持し、緩衝溶液を収容する凹部を備え、該凹部に前記キャピラリを連通させるアノードリザーバと、をさらに備え、
   前記吸入流路は前記キャピラリの端部を横切るように設けられており、
   前記吸入管アクセス機構は前記吸入管の先端を前記カソードリザーバにも挿入させることができるように構成されており、
   前記電圧印加機構は、前記カソードリザーバと前記アノードリザーバとの間に、サンプルをキャピラリに導入するためのサンプル導入電圧及びサンプルの電気泳動を行なうための泳動電圧を印加するものである請求項１又は２に記載の電気泳動装置。
4. 前記吸入ポンプ、前記吸入管アクセス機構及び前記電圧印加機構の動作を制御する制御部をさらに備え、該制御部は、前記キャピラリ内に分離媒体が充填されている状態において、前記吸入管の先端を前記サンプル収容部内に挿入し、サンプルを前記吸入ポンプにより前記吸入流路内に吸入して前記キャピラリの端部に接液させるサンプル吸入処理を実行するサンプル吸入手段、前記サンプル吸入処理の後、前記吸入管の先端を前記カソードリザーバに挿入し前記電圧印加機構により前記カソードリザーバと前記アノードリザーバとの間にサンプル導入電圧を印加するサンプル導入処理を実行するサンプル導入手段、サンプル導入処理の後、前記吸入管の先端を前記カソードリザーバに挿入し、前記吸入ポンプで該カソードリザーバの緩衝溶液を前記吸入流路内に吸入して前記キャピラリの端部に接液させる緩衝溶液吸入処理を実行する緩衝溶液吸入手段、及び前記緩衝溶液吸入処理の後、前記カソードリザーバと前記アノードリザーバとの間に泳動電圧を印加する電気泳動処理を実行する電気泳動手段を備えている請求項３に記載の電気泳動装置。
5. ノズルの先端から分離媒体を吐出する分離媒体供給部と、
   前記アノードリザーバに設けられ、前記分離媒体供給部の前記ノズルを前記キャピラリの前記他端に液密を保って接続する接続ポートと、
   前記ノズルの前記接続ポートへの接続と離脱を行なうノズル駆動機構と、をさらに備え、
   前記制御部は、前記分離媒体供給部の動作も制御し、前記サンプル吸入処理の前に前記ノズルを前記接続ポートに接続して前記ノズルの先端から分離媒体を吐出することにより前記キャピラリへの分離媒体の充填を行なう分離媒体充填手段をさらに有するものである請求項４に記載の電気泳動装置。
6. 緩衝溶液を収容するカソードリザーバと、
   前記キャピラリの他端を保持し、緩衝溶液を収容する凹部を備え、該凹部に前記キャピラリを連通させるアノードリザーバと、をさらに備え、
   前記接続ブロックは前記キャピラリの前記一端を前記カソードリザーバと連通させるとともに前記吸入流路と交差する連通流路をさらに備え、
   前記電圧印加機構は前記カソードリザーバと前記アノードリザーバとの間に、サンプルを前記キャピラリ内で泳動させるための泳動電圧を印加するものである請求項１又は２に記載の電気泳動装置。
7. 前記吸入ポンプ、前記吸入管アクセス機構及び前記電圧印加機構の動作を制御する制御部をさらに備え、該制御部は、前記キャピラリ内に分離媒体が充填されている状態において、前記吸入管の先端を前記サンプル収容部内に挿入し、前記吸入ポンプでサンプルと前記カソードリザーバの緩衝溶液を同時に吸入することによりサンプルを前記連通流路と前記吸入流路との交差部分に配置するサンプル吸入処理を実行するサンプル吸入手段、及び前記サンプル吸入処理の後、前記電圧印加機構により前記カソードリザーバと前記アノードリザーバとの間に泳動電圧を印加する電気泳動処理を実行する電気泳動手段を備えている請求項６に記載の電気泳動装置。
8. ノズルの先端から分離媒体を吐出する分離媒体供給部と、
   前記アノードリザーバに設けられ、前記分離媒体供給部の前記ノズルを前記キャピラリの前記他端に液密を保って接続する接続ポートと、
   前記ノズルの前記接続ポートへの接続と離脱を行なうノズル駆動機構と、をさらに備え、
   前記制御部は、前記分離媒体供給部の動作も制御し、前記サンプル吸入処理の前に前記ノズルを前記接続ポートに接続して前記ノズルの先端から分離媒体を吐出することにより前記キャピラリへの分離媒体の充填を行なう分離媒体充填手段をさらに有するものである請求項７に記載の電気泳動装置。
9. 前記吸入管アクセス機構は、前記サンプル収容部を水平面内方向と鉛直方向へ移動させる移動機構により構成されている請求項１から８のいずれか一項に記載の電気泳動装置。

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