JP3209592B2 - 分離分取装置及び分離分取方法 - Google Patents

分離分取装置及び分離分取方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はDNA、蛋白などの生体物
質の分離・分取装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】DNAあるいは蛋白質の分離にはゲル電気
泳動が用いられていた。そして分離成分の分取には目的
物の含まれるゲル部分を切り取り、そこからDNAを抽出
する方法などが用いられている。最近、Applied Biosys
tems Inc.他からゲルから溶出してくる試料を液流を用
いて運搬し、液体クロマトグラフのフラクションコレク
ターと類似の方法を用いて分取する装置が市販されはじ
めている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらは比較
的多量の試料の分画に適しているが、微量試料の分画に
は不向きである。すなわち、多量の溶液で稀釈されてサ
ンプリングされるので濃縮などの手間が必要であるこ
と、ゲル溶出からサンプリング部までの距離が長く、吸
着による損失あるいは吸着物の脱離による汚染などの問
題が生じやすい難点があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では泳動路の途中に試料分画セルを挿入す
る。試料分画セルは泳動電流路を閉塞しないように底部
が解放されている。また、試料分画セルは、分離試料を
分画分取できるように複数のセルでアレーを構成し、泳
動路を横切る方向に移動できるようになっている。分離
された試料の分取タイミングは試料の通過をモニターす
る検出器からの信号に基づいて、あるいは泳動時間に基
づいて決定される。
【0005】本発明の別の解決手段によると、分離され
た試料、例えばゲル分離部から溶出した試料を微量の溶
媒と共に試料分画セル中に噴霧することによってサンプ
リングする。
【0006】
【作用】電気泳動路中にセルアレーを挿入し、それを電
気泳動路中に一時に1個のセルが位置するように位置づ
けて泳動路を横切る方向に動かすことにより泳動分離試
料を実時間で分画分取できる。分画用セルアレーが分離
部に直結しているため、吸着による損失および分離能の
低下を防止することができる。
【0007】また、ゲルから溶出する試料を溶媒液をゲ
ルキャピラリー管を中心にシースフロー状に流して噴霧
器に導入し、霧化させることにより、管壁への吸着損失
を防ぎ、あまり大きく稀釈することなくサンプリングで
きる。
【0008】
【実施例】〔実施例1〕 図1は本発明による分画装置の1例である。分画しよう
とするDNA断片試料を通常のバッファー液6が入った上
部バッファー槽中のキャピラリーゲル上部11に注入す
る。DNA断片は末端に蛍光標識オリゴマーなどをライゲ
ーションにより付加し、蛍光標識しておく。電極9およ
び10の間に電圧をかけ、DNA試料を電気泳動させる。電
気泳動部はキャピラリー管でできていて内部はアガロー
スあるいはポリアクリルアミドゲルが充填されており、
内径0.2〜1mmのものを目的に応じて選択使用できる。
内径0.2mm、長さ15cmのポリアクリルアミドゲルを充填
したキャピラリー管を使用するときには電極間に500V
〜1kV程度の電圧をかけ、内径1mm、長さ10cmのアガ
ロースゲルを充填したキャピラリー管を使用するときは
電極間に100V程度の電圧をかける。ゲル中で試料はそ
のサイズに応じて分離されるが、その様子は蛍光検出器
14を用いてモニターできる。
【0009】分離された試料は上部セル保持板4の細孔
13を通って分画セル3内に入る。分画セルの直径は1〜
5mmでゲル管の5倍程度の大きさであり、容積は40〜10
0μlである。分画セル3に流入したDNA断片は、拡散に
より広がると同時に受ける電界は面積比分だけ小さくな
り(1/25)、DNA断片はこの領域に長時間滞留する。蛍
光モニターでDNA断片の通過を知り、検出部から分画部
までの泳動時間を考慮した時間遅らせて分画セルカート
リッジ2をモーター15により移動させる。分画セルは上
部セル保持板4及び下部セル保持板5で挟まれており、
これによりDNA断片は分画セル内に保持されることにな
る。分画セルの形状は直線状アレー、円盤状アレーなど
任意の形状を取り得る。各分画セルの下部には0.1mm径
の細孔があり、更に分画セルカートリッジを支えるセル
保持板5にも細孔12が空いており、泳動電流路を形成し
ている。分画セルはプラスチック、例えばポリプロピレ
ンで作られ、上下のセル保持板4、5はテフロン、ポリ
イミド樹脂などで作られる。
【0010】分画セルの底部に細孔を設けただけでDNA
の流失はほとんど無視できる程度であるが、細孔の代わ
りに底部にゲルや分子ふるい膜分画フィルターを設けて
DNAの流失を防いでも良く、特に細孔を設けた上で更に
ゲルや分子ふるい膜分画フィルターを設けるようにする
と、ゲルや分子ふるい膜分画フィルターの微小領域にDN
Aを濃縮してトラップすることが可能になるので有利で
ある。
【0011】分画セルカートリッジの移動は蛍光モニタ
ーの信号に基づいて行っても良いし、一定時間毎に移動
して分画することもできる。これらの動作はコントロー
ラー16によって制御される。通常分画セルの径は2mmな
ので、50ケ程度のセルを並べることができる。更に多く
のセルが必要なときには2次元的にセルを並べて前後左
右方向に移動させながら分画することもできる。
【0012】なお、図では詳細を省略してあるが、分画
セルカートリッジ2は各分画セルの密閉性を保ったま
ま、バッファー液7、8の入った槽から取り出せるよう
になっており、DNA断片の分取が終了して外部に取り出
したあと、分画セルカートリッジ2の分画セル3に直接
微量のDNAプローブ等を注入して分析に供することがで
きる。 〔実施例2〕図2は本発明による分画装置の他の実施例
の構成図である。この実施例においてはシースフローを
併用しており、分取部の構成は実施例1のものとほぼ同
じである。実施例1では下部バッファー槽中に電極10を
設置したが、本実施例では図のようにシースフロー液槽
17中に設置しても良い。
【0013】ゲル電気泳動分離部1から溶出したDNA断
片は、シースフロー液(組成は電気泳動用バッファー
液)と共に上部セル保持板4の細孔13を通過し分画セル
3に入る。分画セル中にはバッファー液があらかじめ満
ちているが、試料を含んだシースフロー液と置換されて
いく。シースフロー液の流量は、加圧器からシースフロ
ー液槽17に印加する圧力によって制御できるが、通常10
μl/分程度である。分画セルの容積は40〜100μlであ
る。シースフロー液は分画セルを通過しバッファ液槽7
側へ抜けでるが、出口孔となる細孔12は図示のように流
入孔である細孔13とずらした位置にあり、直接流出する
ことはなく、DNA断片は分画セル内に滞留する。さら
に、分画セル内にシースフロー液が流入する際には、セ
ル内は乱流状態になるため、DNA断片のセル外への流失
が少なく、より効果的な分取ができる。この実施例では
蛍光検出器14を分画セルの直前のゲルのない部分に取り
付けることができるので、実時間分取には都合が良い。
細孔12、13は0.1〜0.2mmの径とし、シースフロー液の線
速度を速めている。なお、実施例1と同様に分画セルの
出口側細孔部に分子ふるい膜等を取り付け、下部を吸引
しても良い。 〔実施例3〕図3は、本発明の別の実施例の構成図であ
る。内径0.2〜1mmのキャピラリー管にアガロースある
いはポリアクリルアミドゲルを充填したゲル電気泳動分
離部1で分離されたDNA断片を、シースフロー液槽17か
ら供給されるシースフロー液(組成は電気泳動用バッフ
ァー液)中に溶出させる。そのDNA断片を霧化器18でシ
ースフロー液と共に噴霧し、分画セル20中に分取する。
分画セル20は、前述の実施例と同様に直径1〜5mm、容
積40〜100μlとし、ポリプロピレン等のプラスチックで
作ることができるが、底部に細孔を設ける必要はない。
また、この実施例では分画セルアレー中にあらかじめバ
ッファー液を入れておく必要はなく、高濃度のDNA断片
を分取することができる。
【0014】噴霧法としてはシースフローを内径0.1mm
のニッケル管等に導き、先端を加熱噴霧する方法、先端
に電界をかけて電界噴霧する方法あるいはプリンターの
インクジェットのように圧電素子を用いて管の容積を減
少させて噴出させる方法等があるが、いずれの方法も使
用することができる。ここではインクジェット法を採用
し、DNA断片を溶出したシースフローを圧電素子を取り
付けた管径0.1mmの細管に流量10μl/分で導き、圧電素
子に数百kHzの電気信号を数十〜数百ボルトの電圧で印
加してDNA断片を分画セルアレー20中に分取した。
【0015】図3には図示していないが、前述の実施例
と同様に、DNA断片の通過をモニターする検出器を試料
流路に設け、その検出器からのモニター信号に基づきコ
ントローラによって分画セルカートリッジを駆動するモ
ータ15を制御するように構成してもよいことはもちろん
である。また、本実施例の分離部は電気泳動を利用する
ものに限られるものではなく、微量の試料を分離する液
体クロマトグラフのようなものであってもよい。その場
合にはシースフローは必要なく、液体クロマトグラフか
らの溶出液をそのまま霧化器18に導入すればよい。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば分離部とサンプリング部
が直結しているので、システムがコンパクトになる上、
吸着等による試料の損失を少なくすることができる。ま
た、微量の試料を多量の溶液で希釈することなく高濃度
の状態で分画することができる。そして、試料を分画セ
ルの中に直接分取するので、その分画セル中に微量の試
薬を注入して分析などの次の処理を簡便に行うことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の分離・分取装置の第1の実施例の構
成図。
【図2】 本発明の分離・分取装置の第2の実施例の構
成図。
【図3】 本発明の分離・分取装置の第3の実施例の構
成図。
【符号の説明】
1 ゲル電気泳動分離部 2 分画セルカートリッジ 3 分画セル 4 上部セル保持板 5 下部セル保持板 6 上部バッファー液 7 下部バッファー液 8 バッファー液 9,10 電極 11 試料保持部 12 泳動路終端部細孔 13 分画セル入口細孔 14 光検出器 15 モータ駆動部 16 コントローラ 17 シースフロー液槽 18 霧化器 19 保持板 20 開口型分画セル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−8594(JP,A) 特開 平6−341974(JP,A) 特開 昭63−191054(JP,A) 特開 平2−234060(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 27/447 B01D 59/42

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試料を分離するキャピラリーゲル電気泳
    動部と、 分離された前記試料を分取する、複数の分画セルを有す
    る分取部と、 分離された前記試料を、シースフローを用いて前記分取
    部に移動させる手段とを有することを特徴とする分離分
    取装置。
  2. 【請求項2】 前記分画セルの底部に細孔を有すること
    を特徴とする請求項1記載の分離分取装置。
  3. 【請求項3】 前記分画セルの底部に分子ふるい膜を有
    することを特徴とする請求項1記載の分離分取装置。
  4. 【請求項4】 前記試料の通路上に設けられ通過する前
    記試料を検出する検出部と、前記検出部からの検出信号
    により前記検出部を通過する前記試料をモニタするモニ
    タ手段と、前記分画セルを前記電気泳動路を横切る方向
    に移動させる移動手段とを具備し、前記移動手段は、前
    記モニタ手段からの試料通過信号を用いて前記分画セル
    を移動させることを特徴とする請求項1記載の分離分取
    装置。
  5. 【請求項5】 キャピラリーゲル電気泳動部にて試料を
    分離し、 分離された前記試料を、シースフローを用いて移動さ
    せ、 前記移動した前記試料を、複数の分画セルを有する分取
    部にて、分取することを特徴とする分離分取方法。
  6. 【請求項6】 前記試料の通路上に設けられた検出部に
    て、通過する前記試料を検出し、前記検出部から前記分
    画セルまでの泳動時間を考慮した時間遅らせて、前記分
    画セルを移動させることを特徴とする請求項5記載の分
    離分取方法。
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