JP3325257B2 - Capillary electrophoresis device - Google Patents

Capillary electrophoresis device

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JP3325257B2
JP3325257B2 JP2000110740A JP2000110740A JP3325257B2 JP 3325257 B2 JP3325257 B2 JP 3325257B2 JP 2000110740 A JP2000110740 A JP 2000110740A JP 2000110740 A JP2000110740 A JP 2000110740A JP 3325257 B2 JP3325257 B2 JP 3325257B2
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sample
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fluorescence
holder
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秀記 神原
政男 釜堀
邦男 原田
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はDNA、RNA、タ
ンパク質などの生体関連物質の電気泳動分析に適した装
置に関し、特に、分離媒体として流動ゲルあるいは流動
性ポリマーなどの流動性分離媒体を用いた蛍光検出機能
を有する電気泳動分離装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus suitable for electrophoretic analysis of biological substances such as DNA, RNA, and protein, and more particularly, to an apparatus using a fluid separation medium such as a fluid gel or a fluid polymer as a separation medium. The present invention relates to an electrophoretic separation device having a fluorescence detection function.

【0002】[0002]

【従来の技術】DNA分析技術は実時間蛍光検出装置の
実用化により、格段の進歩を遂げた。従来、DNA分析
には平板型のゲル電気泳動装置が用いられていたが、ゲ
ノム分析など高速高スループット装置の需要が高まり、
キャピラリーにゲルあるいは流動性ポリマーを充填し分
析管として用いる、いわゆるキャピラリーゲル電気泳動
装置が普及してきた。そして分離媒体として流動ゲルあ
るいは流動性ポリマーを使用する様になり、ゲルを必要
に応じて自動的に詰め替える全自動キャピラリーゲル電
気泳動装置が開発され実用化されている。
2. Description of the Related Art DNA analysis technology has made remarkable progress with the practical use of a real-time fluorescence detector. Conventionally, plate-type gel electrophoresis devices have been used for DNA analysis, but demand for high-speed and high-throughput devices such as genomic analysis has increased.
A so-called capillary gel electrophoresis apparatus, in which a capillary is filled with a gel or a flowable polymer and used as an analysis tube, has become widespread. Then, a fluid gel or a fluid polymer has been used as a separation medium, and a fully automatic capillary gel electrophoresis apparatus for automatically refilling the gel as necessary has been developed and put into practical use.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】これらの装置は第二世
代のDNA蛍光分析装置あるいはDNAシーケンサーと
して世の中に受け入れられているが、キャピラリーを用
いた分析管自身は小さいにも拘わらず装置が大きく、価
格が高いなど問題点もある。一方、ゲノムプロジェクト
の進展に伴って、DNA解析をますます大規模に行い、
データーベースをより完全なものにしていく方向と、D
NA解析を気軽に行い、その結果を医学、環境、工学等
に活用する機運とが高まりつつある。現在前者向けの装
置システムの開発は進んでいるが、簡便で安価な装置の
開発はほとんど進展してない。本発明は、このような電
気泳動装置の現状に鑑み、今後のニーズにあった簡便で
安価なDNA分析に適したキャピラリー電気泳動装置を
提供することを目的とする。
Although these devices have been accepted in the world as second-generation DNA fluorescence analyzers or DNA sequencers, the analyzer tubes using capillaries are large in spite of their small size. There are also problems such as high prices. On the other hand, with the progress of the genome project, DNA analysis has been performed on a large scale,
The direction to make the database more complete and D
There is a growing trend to easily perform NA analysis and use the results in medicine, the environment, engineering, and so on. Currently, the development of the former system is progressing, but the development of simple and inexpensive devices has hardly progressed. An object of the present invention is to provide a capillary electrophoresis apparatus suitable for simple and inexpensive DNA analysis that meets future needs in view of the current state of such electrophoresis apparatuses.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
には小型で高感度な励起光照射及び蛍光検出システムが
必要である。また、キャピラリーなどの脱着が簡単で調
整の不要な装置構成とし、できる限り余分な部分を排除
した構造とする必要がある。そのために、本発明では、
キャピラリー管からなる泳動・分析部をバッファー槽付
きホルダーに固定し基盤上にはめ込むと同時に、小型レ
ーザー及び蛍光検出器を同じ基盤に固定して光路調整の
必要性を極力排除した。このバッファー液槽付きホルダ
ーにはレーザー光集光用のレンズを固定し、無調整でキ
ャピラリーの中心にレーザー光が当たるようにした。
In order to achieve the above object, a small and highly sensitive excitation light irradiation and fluorescence detection system is required. In addition, it is necessary to adopt a device configuration in which the capillaries and the like can be easily attached and detached and do not require adjustment, and have a structure in which extra parts are eliminated as much as possible. Therefore, in the present invention,
The electrophoresis / analysis unit consisting of a capillary tube was fixed to a holder with a buffer tank and fitted on the substrate. At the same time, the small laser and the fluorescence detector were fixed on the same substrate to eliminate the need for optical path adjustment as much as possible. A lens for condensing laser light was fixed to the holder with a buffer solution tank, and the laser light was applied to the center of the capillary without any adjustment.

【0005】また、流動ゲルや流動性ポリマーなどの流
動性分離媒体をキャピラリーに注入するための注入デバ
イスとキャピラリーとの間の距離を短くし、圧力損失を
極力少なくして簡単なポンプあるいは手動注入器でキャ
ピラリー内の流動性分離媒体を交換できる構造とした。
バッファー槽に接しているキャピラリー端はゲル注入時
にはゲル注入側へとバルブを切り替えることが通常行わ
れるが、小型で簡便にするために、キャピラリー末端と
流動性分離媒体注入側を連結し、キャピラリーの末端近
傍側に細孔を設けたり、多孔質材料でキャピラリーと流
動性分離媒体注入用の細管をつないで簡略化する構造を
採用した。
[0005] Further, the distance between the capillary and an injection device for injecting a fluid separation medium such as a fluid gel or a fluid polymer into the capillary is shortened, the pressure loss is minimized, and a simple pump or manual pump is used. The structure was such that the fluid separation medium in the capillary could be replaced by a vessel.
At the time of gel injection, the valve at the capillary end in contact with the buffer tank is usually switched to the gel injection side.However, for the sake of compactness and simplicity, the capillary end is connected to the fluid separation medium injection side, and the capillary end is connected. A structure was adopted in which a pore was provided near the end, or a structure was used in which a capillary was connected to a capillary for injecting a fluid separation medium with a porous material to simplify the process.

【0006】蛍光検出は回転フィルターを用いて行う
が、これを小型にするために、蛍光をまず集光し、小さ
な断面の蛍光ビームとしたところでフィルターを通過さ
せる構造とした。また、回転フィルターは簡単なモータ
ーで低速回転させるが、発光素子と光検出ダイオードを
用いてフィルターの回転位置をモニターすることで複数
(例えば4種)のフィルターを透過した蛍光の検出時間
及びタイミングを調整するようにした。
[0006] Fluorescence detection is performed using a rotating filter. To reduce the size of the filter, the structure is such that fluorescence is first condensed and then passed through the filter when the fluorescence beam has a small cross section. The rotation filter is rotated at a low speed by a simple motor. By monitoring the rotation position of the filter using a light-emitting element and a light detection diode, the detection time and timing of the fluorescence transmitted through a plurality of (for example, four) filters are determined. I adjusted it.

【0007】キャピラリーを複数本用いた場合には照射
レーザー光を回転フィルターに同期してスキャンし、各
キャピラリーから得られる蛍光信号を時間分割により蛍
光体ごとの信号として検出する。あるいは、全てのキャ
ピラリーを側面から同時に照射し、各キャピラリー内を
泳動するDNAバンドに基づく蛍光像をレンズにより結
像させ、それぞれの結像点からの信号を時間分割により
検出したり、CCDカメラにより受光することにより検
出することで簡便なシステムを実現する。
When a plurality of capillaries are used, an irradiation laser beam is scanned in synchronization with a rotary filter, and a fluorescence signal obtained from each capillary is detected as a signal for each phosphor by time division. Alternatively, all capillaries are simultaneously irradiated from the side, a fluorescent image based on the DNA band migrating in each capillary is formed by a lens, and signals from the respective image points are detected by time division, or a CCD camera is used. A simple system is realized by detecting by receiving light.

【0008】すなわち、本発明によるキャピラリー電気
泳動装置は、蛍光励起光源と蛍光検出部とを備えキャピ
ラリーホルダー取り付け部を有する本体と、水平方向に
保持された分離用キャピラリーとキャピラリーの端部を
浸すバッファー液を入れる一対のバッファー槽とを備
え、キャピラリーを保持した状態で本体のキャピラリー
ホルダー取り付け部に対して脱着可能なキャピラリーホ
ルダーとを含み、本体のキャピラリーホルダー取り付け
部にキャピラリーホルダーを装着した状態で蛍光励起光
源からの励起光をキャピラリーに照射し、キャピラリー
内の試料から発生された蛍光を蛍光検出部で検出するこ
とを特徴とする。
That is, a capillary electrophoresis apparatus according to the present invention comprises a main body having a fluorescence excitation light source and a fluorescence detection section and having a capillary holder mounting section, a separation capillary held horizontally and a buffer for immersing the end of the capillary. It has a pair of buffer tanks for storing liquids, includes a capillary holder that can be attached to and detached from the capillary holder mounting part of the main body while holding the capillary, and emits fluorescence with the capillary holder attached to the capillary holder mounting part of the main body The capillary is irradiated with excitation light from an excitation light source, and the fluorescence generated from a sample in the capillary is detected by a fluorescence detection unit.

【0009】キャピラリーホルダーには励起光収束用レ
ンズ及び/又は蛍光集光用光学レンズを具備することが
できる。このような構造を採用することで、キャピラリ
ーを保持したキャピラリーホルダーを装置本体に装着す
るだけで、励起光照射光学系や蛍光検出光学系の調整を
行うことなく、電気泳動分析を行うことができる。蛍光
検出部は、透過波長帯域の異なる複数のバンドパスフィ
ルターを装着した回転ホイール、回転ホイールの後方に
位置する1個の光電子増倍管、例えば発光ダイオードと
フォトダイオードからなる回転ホイールの回転位置検出
器などで構成することができ、1個の光電子増倍管で複
数の蛍光を識別して検出することができる。例えば、D
NAなどを標識した複数の蛍光標識からの発光波長を前
記回転ホイールのバンドパスフィルターを通して選別受
光することで識別して検出することが可能である。蛍光
識別は、回折格子あるいはプリズムによる波長分散を用
いて行うこともできる。
[0009] The capillary holder can be provided with a lens for converging excitation light and / or an optical lens for condensing fluorescence. By adopting such a structure, the electrophoretic analysis can be performed without adjusting the excitation light irradiation optical system and the fluorescence detection optical system only by attaching the capillary holder holding the capillary to the apparatus main body. . The fluorescence detection unit detects a rotational position of a rotating wheel equipped with a plurality of bandpass filters having different transmission wavelength bands, a single photomultiplier tube located behind the rotating wheel, for example, a rotating wheel including a light emitting diode and a photodiode. A single photomultiplier tube can identify and detect a plurality of fluorescences. For example, D
Emission wavelengths from a plurality of fluorescent labels labeled with NA or the like can be identified and detected by selectively receiving light through a band-pass filter of the rotating wheel. Fluorescence identification can also be performed using wavelength dispersion by a diffraction grating or a prism.

【0010】本発明によるキャピラリー電気泳動装置
は、また、蛍光励起光源と、複数種類の光学フィルター
が円周方向及び半径方向にそれぞれ分離して配置された
回転フィルター及び光学フィルターを通過した光を検出
する光検出器を有する蛍光検出部とを備え、キャピラリ
ーホルダー取り付け部を有する本体と、水平方向に保持
された複数本の分離用キャピラリーとキャピラリーの端
部が浸漬されるバッファー液を入れる一対のバッファー
槽とを備え、複数本のキャピラリーを保持した状態で本
体のキャピラリーホルダー取り付け部に対して脱着可能
なキャピラリーホルダーとを含み、本体のキャピラリー
ホルダー取り付け部にキャピラリーホルダーを装着した
状態で蛍光励起光源からの励起光を複数本のキャピラリ
ーに同時に照射し、蛍光検出部において、複数本のキャ
ピラリー内の試料から発生された蛍光を回転フィルター
の異なる半径方向位置にキャピラリー毎に分離して結像
させ、各キャピラリーから発生した蛍光を円周方向に分
離して配置された複数の光学フィルターにより波長分離
して検出することを特徴とする。
[0010] The capillary electrophoresis apparatus according to the present invention also detects light passing through a fluorescence excitation light source, a rotary filter in which a plurality of types of optical filters are separately arranged in a circumferential direction and a radial direction, and an optical filter. A main body having a capillary holder mounting part, a plurality of separation capillaries held in a horizontal direction, and a pair of buffers for containing a buffer solution into which the ends of the capillaries are immersed. And a capillary holder that holds the plurality of capillaries and that can be attached to and detached from the capillary holder mounting part of the main body.The fluorescence excitation light source with the capillary holder mounted on the capillary holder mounting part of the main body Simultaneously irradiate multiple capillaries with the excitation light of In the light detection unit, the fluorescence generated from the sample in the plurality of capillaries is separated and imaged for each capillary at different radial positions of the rotating filter, and the fluorescence generated from each capillary is separated in the circumferential direction. It is characterized in that wavelengths are separated and detected by a plurality of arranged optical filters.

【0011】本発明によるキャピラリー電気泳動装置
は、一つの態様によると、キャピラリーの一端は、バッ
ファー槽内に設置された、多孔質性の壁部を有し流動性
分離媒体注入手段と接続部される管部材と連通し、管部
材の多孔質性の壁部はイオンを通過させるが流動性分離
媒体の通過に対しては高い抵抗を示し、該管部材を介し
て流動性分離媒体注入手段からキャピラリーに流動性分
離媒体を注入する機能を有する。流動性分離媒体として
は、流動ゲルあるいは流動性ポリマーを用いることがで
きる。
According to one aspect of the capillary electrophoresis apparatus according to the present invention, one end of the capillary has a porous wall portion provided in a buffer tank and is connected to a fluid separation medium injection means. The porous wall of the pipe member allows ions to pass therethrough, but exhibits high resistance to the passage of the fluid separation medium, and the fluid separation medium injection means through the pipe member. It has the function of injecting a fluid separation medium into the capillary. As a fluid separation medium, a fluid gel or a fluid polymer can be used.

【0012】本発明によるキャピラリー電気泳動装置
は、他の態様によると、キャピラリーの一端は治具によ
りキャピラリーホルダーに固定されており、該キャピラ
リーの一端を浸すバッファー液を入れるバッファー槽に
は流動性分離媒体注入手段との接続部を備え治具の方向
に可動な管部材が配置され、管部材の先端をキャピラリ
ーの一端を囲むようにして治具に密着させることにより
キャピラリー内に流動性分離媒体を加圧注入する機能を
有する。キャピラリー内に流動性分離媒体を加圧注入し
た後、管部材を治具から離すと、キャピラリー端をバッ
ファー槽内のバッファー液に浸すことができる。したが
って、その状態で通電して電気泳動を行うことができ
る。
According to another aspect of the capillary electrophoresis apparatus according to the present invention, one end of the capillary is fixed to a capillary holder by a jig, and a buffer tank containing a buffer solution for immersing the one end of the capillary is provided with a fluid separation. A movable pipe member is arranged in the direction of the jig provided with a connection portion with the medium injection means, and the fluid separation medium is pressurized in the capillary by bringing the tip of the pipe member into close contact with the jig so as to surround one end of the capillary. Has the ability to inject. After the fluid separation medium is injected under pressure into the capillary, the capillary member can be immersed in the buffer solution in the buffer tank by separating the tube member from the jig. Therefore, electrophoresis can be performed by applying a current in this state.

【0013】また、本発明のキャピラリー電気泳動装置
は、試料液を保持した凹部をキャピラリー末端に対向さ
せてバッファー槽内に配置される試料保持部材と、試料
保持部材をキャピラリー末端に向けて移動させる移動手
段とを備え、試料液をキャピラリー末端に接触せしめ電
界によりキャピラリー中に注入する機能を有する。複数
の試料保持部材を備えたカートリッジを装着すると、カ
ートリッジを移動して各試料保持部材の保持する試料を
順次キャピラリー末端から導入することで、複数の試料
を効率よく分析することができる。カートリッジの移
動、キャピラリー末端への試料保持部材の移動・離脱、
試料注入電界の印加等を自動化することで、複数の試料
を自動分析することも可能である。
Further, in the capillary electrophoresis apparatus of the present invention, the sample holding member arranged in the buffer tank with the concave portion holding the sample liquid facing the capillary end, and the sample holding member are moved toward the capillary end. And a function of bringing the sample solution into contact with the end of the capillary and injecting it into the capillary by an electric field. When a cartridge provided with a plurality of sample holding members is mounted, the plurality of samples can be analyzed efficiently by moving the cartridge and sequentially introducing the samples held by each sample holding member from the end of the capillary. Movement of the cartridge, movement and detachment of the sample holding member to the end of the capillary,
By automating the application of a sample injection electric field and the like, a plurality of samples can be automatically analyzed.

【0014】本発明によると、小型、安価簡便なDNA
分析装置(DNAチェッカー)として用いることのでき
るキャピラリー電気泳動装置が提供される。すなわち、
本発明によると、従来装置が大きく高価であったDNA
分析装置の基本性能を保持して容積で40分の一、重量
20分の一、価格で約10分の一を実現し、どの様な施
設においても置き場所に苦労することなく使える簡易型
DNA分析装置が提供される。
According to the present invention, a small, inexpensive and simple DNA
Provided is a capillary electrophoresis device that can be used as an analysis device (DNA checker). That is,
According to the present invention, the DNA was conventionally large and expensive.
Simplified DNA that retains the basic performance of the analyzer and achieves 1/40 in volume, 1/20 in weight, and 1/10 in price, and can be used in any facility without having to worry about the location. An analyzer is provided.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 〔実施の形態1〕DNA分析にはゲル電気泳動が広く用
いられている。最近実用化されているキャピラリーゲル
電気泳動装置は取り扱いが簡単である、消耗するサンプ
ル量が少ない、高速泳動が可能である、などの特徴をも
ち、平板ゲルに代わる第二世代のDNA分析装置として
注目されている(例えば、Analytical Chemistry Jan 1
(1999), 31A-37A 参照)。特に、架橋ゲルの代わりに流
動ゲルを使用することにより、分離媒体交換が簡便にな
り、測定の全自動化が達成されて急速に普及してきてい
る。しかし、装置全体が大がかりであるため、キャピラ
リー使用の特徴を活かした小型装置の開発が望まれてい
る。これを実現するためには、小型レーザーの搭載と簡
便で高感度な検出器の採用、レーザー光照射時のレーザ
ー光収束位置とキャピラリー中心位置との光学調整の簡
略化と、分離媒体交換システムの簡便化がキーポイント
になっている。ここでは、レーザー、検出器、及びキャ
ピラリーホルダーをひとつの基盤上に配置・固定した小
型装置を開示する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [Embodiment 1] Gel electrophoresis is widely used for DNA analysis. Capillary gel electrophoresis devices that have been put into practical use recently have features such as easy handling, small amount of consumable sample, and high-speed electrophoresis. (For example, Analytical Chemistry Jan 1
(1999), 31A-37A). In particular, by using a fluid gel instead of a crosslinked gel, exchange of the separation medium is simplified, and full automation of the measurement is achieved, and it is rapidly spreading. However, since the whole apparatus is large-scale, development of a small apparatus utilizing the characteristics of using a capillary is desired. In order to achieve this, a small laser is mounted, a simple and highly sensitive detector is adopted, the optical adjustment of the laser beam convergence position and the capillary center position at the time of laser irradiation is simplified, and a separation medium exchange system is installed. Simplification is key. Here, a small device in which a laser, a detector, and a capillary holder are arranged and fixed on one base is disclosed.

【0016】図1は、本発明による電気泳動装置の一例
を示す一部破断斜視図である。この装置は、光学部品を
効率良く配置するために、電気泳動を行うキャピラリー
1が装着されたバッファー槽付きキャピラリーホルダー
2とレーザー3を装置本体の基盤4の上部に配置し、複
数種類(図示の例では4種類)の色分離フィルター5を
配置したフィルター付き回転板6と光電子増倍管7を含
む蛍光検出部を装置本体の基盤4の下部に配置した。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing an example of an electrophoresis apparatus according to the present invention. In this apparatus, in order to efficiently arrange optical components, a capillary holder 2 with a buffer tank equipped with a capillary 1 for performing electrophoresis and a laser 3 are arranged on an upper portion of a base 4 of the apparatus main body, and a plurality of types (shown in FIG. A fluorescence detecting unit including a rotating plate 6 with a filter on which color separation filters 5 (in the example, four types) are disposed and a photomultiplier tube 7 is disposed under the base 4 of the apparatus main body.

【0017】レーザー3から出射されたレーザー光は反
射ミラー8で反射され照射レンズ9で集光されてキャピ
ラリー1内に照射される。レーザー光照射によってキャ
ピラリー1内から発生された蛍光は集光レンズ10で効
率良く集光され、励起光除去フィルター11及び反射ミ
ラー12を介して結合レンズ13で光電子増倍管7に入
射される。異なる種類(以下では4種類の例で説明す
る)の蛍光体の色分離は、光電子増倍管7の直前に配置
された4種類の色分離フィルター5を具備したフィルタ
ー付き回転板6で行う。フィルター付き回転板6は、回
転モーター14により回転しており、キャピラリー1内
から発せられた蛍光を時間的に分離検出することを可能
にする。なお、4種類の色分離フィルター5の区別はフ
ィルター付き回転板6に設けられて位置検出用切込み1
5,16をフィルター位置検出器17,18で検出する
ことにより行う。もちろん、他の配置でも良い。
The laser light emitted from the laser 3 is reflected by the reflection mirror 8, condensed by the irradiation lens 9, and irradiated into the capillary 1. Fluorescence generated from the inside of the capillary 1 by laser light irradiation is efficiently condensed by the condensing lens 10 and is incident on the photomultiplier tube 7 by the coupling lens 13 via the excitation light removing filter 11 and the reflecting mirror 12. Color separation of phosphors of different types (described below with four types of examples) is performed by a filter-equipped rotating plate 6 having four types of color separation filters 5 disposed immediately before a photomultiplier tube 7. The filter-equipped rotary plate 6 is rotated by a rotary motor 14 and enables temporally separating and detecting fluorescence emitted from the inside of the capillary 1. Note that the four types of color separation filters 5 are distinguished from each other by the position detecting cuts 1 provided on the rotating plate 6 with filters.
5 and 16 are detected by the filter position detectors 17 and 18. Of course, other arrangements may be used.

【0018】試料の電気泳動は、バッファー槽19,2
0内の電極22,23に高圧電源21から電圧を印加す
ることにより行う。蛍光検出は光電子増倍管用の高圧電
源24を用いて光電子増倍管7に電圧を印加し、検出す
る蛍光を電圧に変化して取り出す。なお、高圧電源2
1,24の制御、フィルター位置検出器17,18の検
出信号の信号処理、及び光電子増倍管7からの信号の処
理はコンピュータ25で行う。
The electrophoresis of the sample is performed in buffer tanks 19 and 2.
This is performed by applying a voltage from the high-voltage power supply 21 to the electrodes 22 and 23 in 0. In the fluorescence detection, a voltage is applied to the photomultiplier tube 7 using a high-voltage power supply 24 for the photomultiplier tube, and the detected fluorescence is converted into a voltage and extracted. In addition, the high voltage power supply 2
The control of 1 and 24, the signal processing of the detection signals of the filter position detectors 17 and 18, and the processing of the signal from the photomultiplier tube 7 are performed by the computer 25.

【0019】本装置は、コストを下げ小型化を達成する
ために、ペン型レーザー(例えば、半導体レーザーある
いは半導体励起YAGレーザー)3を光源に使用し、光
電子増倍管7とフィルター付き回転板6の組み合わせで
蛍光検出を行っている。これらに加え、キャピラリー1
をバッファー槽付きキャピラリーホルダー2に固定し、
装置本体の基盤4にはめ込むことで全体を構成してい
る。
The present apparatus uses a pen-type laser (for example, a semiconductor laser or a semiconductor-excited YAG laser) 3 as a light source, and uses a photomultiplier tube 7 and a filter-equipped rotating plate 6 in order to reduce costs and achieve miniaturization. Fluorescence detection is performed with the combination of. In addition to these, Capillary 1
Is fixed to the capillary holder 2 with a buffer tank,
The whole is configured by fitting it into the base 4 of the apparatus main body.

【0020】バッファー槽付きキャピラリーホルダー2
は、電気泳動を行うためのキャピラリー1及びバッファ
ー槽19,20からなる電気泳動部と、レーザー光収束
用の照射レンズ9、及び蛍光集光用の集光レンズ10か
らなる光学部から構成されている。バッファー槽19,
20内には電極22,23が設置されている。バッファ
ー槽付きキャピラリーホルダー2は、位置決めピン等で
位置決めして基盤4の所定の位置にワンタッチではめ込
むだけで、レーザー3から出射されたレーザー光を的確
にキャピラリー1の中心部に照射し、キャピラリー1内
からの蛍光を効率良く集光できるように設計されてい
る。電極22,23は、バッファー槽付きキャピラリー
ホルダー2を装置本体の基盤4の所定位置に装着したと
き、ピンとソケットのはめあい結合などによって装置本
体側のコネクタに接続されるようになっている。
Capillary holder 2 with buffer tank
Is composed of an electrophoresis section comprising a capillary 1 for performing electrophoresis and buffer vessels 19 and 20, an optical section comprising an irradiation lens 9 for converging laser light, and a condenser lens 10 for condensing fluorescence. I have. Buffer tank 19,
Electrodes 22 and 23 are provided in 20. The capillary holder 2 with a buffer tank is positioned with a positioning pin or the like, and fitted into a predetermined position of the base 4 with a single touch, thereby irradiating the laser beam emitted from the laser 3 to the center of the capillary 1 accurately. It is designed to efficiently collect fluorescent light from inside. When the capillary holder 2 with a buffer tank is mounted at a predetermined position on the base 4 of the apparatus main body, the electrodes 22 and 23 are connected to a connector on the apparatus main body side by fitting a pin and a socket.

【0021】レーザー光照射により得られる蛍光は照射
光の入射方向と別の方向(この例では90°の角をなす
方向)から検出される。そのため、散乱光などが背景光
として入りにくい構成になっている。これら光学検出部
品及び電気泳動部の占める基板上の面積は小さく、B5
番あるいはA4番相当の基盤に全て固定することができ
る。電源類は電気泳動用と光電子増倍管用の高電圧モジ
ュールを2個搭載すれば良く、A4番相当の基盤の床面
積で高さ約8cmの収納箱に十分収まる大きさである。
すなわち、装置容量は5リットル程度であり、現在の市
販品の約60分の1である。
Fluorescence obtained by laser light irradiation is detected from a direction different from the incident direction of the irradiation light (in this example, a direction forming an angle of 90 °). Therefore, the configuration is such that scattered light or the like hardly enters as background light. The area on the substrate occupied by these optical detection components and the electrophoresis section is small, and B5
No. or A4 size can be fixed to all bases. The power supplies need only be equipped with two high voltage modules for electrophoresis and photomultiplier tubes, and are large enough to fit in a storage box of about 8 cm in height with a floor area of the A4 size base.
That is, the capacity of the apparatus is about 5 liters, which is about 1/60 that of the current commercially available product.

【0022】図2は、バッファー槽付きキャピラリーホ
ルダー2のキャピラリー1への流動性ポリマー又は流動
ゲル(流動性分離媒体)の注入デバイス、及び試料注入
デバイスを示す概念図である。キャピラリー1の両側は
キャピラリー固定用シールピン31,32の中心に固定
されている。流動性分離媒体は注入器33に結合した流
動性分離媒体注入ノズル付きコネクター34よりキャピ
ラリー1に圧入されるが、コネクター34とキャピラリ
ー1との結合はバッファー槽20内で行う。流動性分離
媒体注入ノズル付きコネクター34はバッファー槽20
の壁にネジ結合されており、図3(a)に示すように、
流動性分離媒体注入ノズル付きコネクター34をねじ込
んでノズル先端部をキャピラリー1を固定しているキャ
ピラリー固定用シールピン31と密着させることで、キ
ャピラリー1に流動性分離媒体を導入できるようにす
る。キャピラリー1に流動性分離媒体を導入後、図3
(b)に示すように、流動性分離媒体注入ノズル付きコ
ネクター34のノズルをキャピラリー固定用シールピン
31から離すとキャピラリー1はバッファー槽20内の
バッファー液と接触し、電気を通電できる状態となる。
流動性分離媒体の圧入はキャピラリー1の長さが短いた
めに特別なポンプは不要で手動でも行える。なお、流動
性分離媒体注入ノズル付きコネクター34はコネクタ本
体をキャピラリーホルダー2に固定し、キャピラリー固
定用シールピン31と対向する先端のノズル部のみがコ
ネクタ本体に対してネジで前後するような構造にしても
よい。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a device for injecting a fluid polymer or a fluid gel (fluid separation medium) into the capillary 1 of the capillary holder 2 with a buffer tank, and a sample injecting device. Both sides of the capillary 1 are fixed to the centers of the capillary fixing seal pins 31 and 32. The fluid separation medium is pressed into the capillary 1 from the connector 34 with a fluid separation medium injection nozzle connected to the injector 33, and the connection between the connector 34 and the capillary 1 is performed in the buffer tank 20. The connector 34 with a fluid separation medium injection nozzle is connected to the buffer tank 20.
3A, and is screwed to the wall as shown in FIG.
The fluid separation medium can be introduced into the capillary 1 by screwing the connector 34 with a fluid separation medium injection nozzle and bringing the nozzle tip into close contact with the capillary fixing seal pin 31 fixing the capillary 1. After introducing the fluid separation medium into the capillary 1, FIG.
As shown in (b), when the nozzle of the connector 34 with a fluid separation medium injection nozzle is separated from the seal pin 31 for fixing the capillary, the capillary 1 comes into contact with the buffer solution in the buffer tank 20 and becomes in a state where electricity can be supplied.
Since the length of the capillary 1 is short, the injection of the fluid separation medium can be performed manually without a special pump. The connector 34 with a fluid separation medium injection nozzle has a structure in which the connector main body is fixed to the capillary holder 2 and only the nozzle portion at the tip end opposed to the capillary fixing seal pin 31 is screwed back and forth with respect to the connector main body. Is also good.

【0023】試料注入は、試料注入具37を用いて、試
料カートリッジホルダー35をバッファー槽19の所定
の位置にはめ込んで行なう。その際、バッファー槽19
は密閉状態となり、バッファー液が外部に漏れない構造
になっている。試料カートリッジホルダー35は、試料
ホルダー36及び連続試料注入用試料ホルダーカートリ
ッジ38から構成されている。
The sample is injected by inserting the sample cartridge holder 35 into a predetermined position of the buffer tank 19 using a sample injection tool 37. At that time, the buffer tank 19
Is in a sealed state, and has a structure in which the buffer solution does not leak outside. The sample cartridge holder 35 includes a sample holder 36 and a sample holder cartridge 38 for continuous sample injection.

【0024】試料注入方法の概略を図4に示す。予め試
料ホルダー36内のキャピラリー状の試料保持部39に
試料を保持し、バッファー槽付きキャピラリーホルダー
2に付属する試料注入具37を用いて試料ホルダー36
を流動性ポリマーあるいは流動ゲルの充填された泳動分
離用キャピラリー1に沿って移動し、キャピラリー1の
末端と接触せしめ電界により注入する。電界印加は、例
えばキャピラリー状の試料保持部39の底部に露出する
電極を設け、その電極と反対側のバッファー槽20内の
電極23との間に電圧を印加することにより行うことが
できる。試料の注入後試料ホルダー36を元に戻し、バ
ッファー槽19にバッファー液を注入して、泳動分離・
計測する。
FIG. 4 shows an outline of the sample injection method. The sample is held in the capillary sample holder 39 in the sample holder 36 in advance, and the sample holder 36 is attached using the sample injector 37 attached to the capillary holder 2 with a buffer tank.
Is moved along the capillary 1 for electrophoresis separation filled with a fluid polymer or a fluid gel, and brought into contact with the end of the capillary 1 to be injected by an electric field. The electric field can be applied, for example, by providing an exposed electrode at the bottom of the capillary-shaped sample holding unit 39 and applying a voltage between the electrode and the electrode 23 in the buffer tank 20 on the opposite side. After the sample is injected, the sample holder 36 is returned to the original position, and the buffer solution is injected into the buffer tank 19, and the sample is subjected to electrophoresis separation.
measure.

【0025】なお、試料注入前からバッファー槽19に
バッファー液を満たしておいて試料注入することも、試
料注入時に試料とキャピラリーの間にだけ電界がかかる
ようにしておけば可能である。これは例えば、直径がキ
ャピラリー1の直径より大きなキャピラリー状の試料保
持部39の途中までキャピラリー1の末端を挿入し、電
極22と電極23の間に印加した電圧による電界が、試
料保持部39に挿入されたキャピラリー1の周囲のバッ
ファー液を通して試料液とキャピラリー1の末端の間に
印加されるようにすることで可能である。さらに、試料
注入を自動的に行えるようにすることで全自動の分析が
可能である。そのためには、例えば図2に示したよう
に、複数個の連続試料注入用試料ホルダーカートッリッ
ジ38を有する試料ホルダー36を用意し、測定毎に自
動的に移動し電界を印加して試料注入できるように構成
すればよい。
It is also possible to fill the buffer tank 19 with a buffer solution before the sample is injected and to inject the sample, if an electric field is applied only between the sample and the capillary at the time of sample injection. This is because, for example, the end of the capillary 1 is inserted halfway into a capillary-shaped sample holder 39 whose diameter is larger than the diameter of the capillary 1, and an electric field due to a voltage applied between the electrodes 22 and 23 is applied to the sample holder 39. This is possible by applying a buffer solution around the inserted capillary 1 so as to be applied between the sample solution and the end of the capillary 1. Furthermore, by enabling sample injection to be performed automatically, fully automatic analysis is possible. For this purpose, as shown in FIG. 2, for example, a sample holder 36 having a plurality of sample holder cartridges 38 for continuous sample injection is prepared, automatically moved for each measurement, and an electric field is applied to sample injection. What is necessary is just to comprise so that it can be performed.

【0026】この例の装置の場合、はキャピラリー1の
長さは約20cmであり、キャピラリー1は基盤4と平
行にしてほぼ水平に置かれる。この構成では実効泳動
長、すなわちサンプル注入部と計測用の窓の距離は15
cmである。キャピラリーの全長を短くできる構成なの
で泳動用の高圧電源21も小型のものでよく、100V
/cmの電界強度を得るには出力2KVの電源でよい。
In the case of the apparatus of this example, the length of the capillary 1 is about 20 cm, and the capillary 1 is placed almost horizontally in parallel with the base 4. In this configuration, the effective migration length, that is, the distance between the sample injection part and the measurement window is 15
cm. Since the configuration is such that the total length of the capillary can be shortened, the high-voltage power supply 21 for electrophoresis may be small and 100 V
In order to obtain an electric field strength of / cm, a power supply with an output of 2 KV is sufficient.

【0027】〔実施の形態2〕図5は、本発明によるバ
ッファー槽付きキャピラリーホルダーの他の例を示す概
略図である。実施の形態1では短いキャピラリーを直線
状に保持した例を示したが、長いキャピラリーを用いる
場合には、図5に示す長いキャピラリー用のホルダー5
0を使用する。このホルダーは、キャピラリーの両端近
傍の構造、レーザー光照射のための光学系及び蛍光集光
のための光学系などは図1に示した短いキャピラリー用
のホルダー2と同じであるが、中間部にキャピラリーの
ループ51を保持できる構造を有する。この場合、半径
5cmのループを作ることにより全長50cmの分離用
キャピラリーの使用が可能である。キャピラリーの重な
る部分には、放熱不充分に起因する発熱による分離能低
下などのトラブルを防止するために、放熱シート52を
間に挟んだ。
Embodiment 2 FIG. 5 is a schematic view showing another example of a capillary holder with a buffer tank according to the present invention. Embodiment 1 shows an example in which short capillaries are held in a straight line. However, when a long capillary is used, a long capillary holder 5 shown in FIG.
Use 0. This holder has the same structure near both ends of the capillary, an optical system for irradiating laser light, an optical system for condensing fluorescence, etc. as the holder 2 for the short capillary shown in FIG. It has a structure that can hold the capillary loop 51. In this case, it is possible to use a separation capillary having a total length of 50 cm by forming a loop having a radius of 5 cm. In order to prevent troubles such as a decrease in separation ability due to heat generation due to insufficient heat dissipation, a heat dissipation sheet 52 is interposed between overlapping portions of the capillaries.

【0028】〔実施の形態3〕本実施の形態は、流動性
分離媒体電気泳動路を複数個持つマルチキャピラリーの
例である。一般にキャピラリーの本数が増えれば、キャ
ピラリーの数だけ蛍光を計測すべき点が増える。その場
合、励起用のレーザー光をスキャンして位置を識別しな
がら蛍光計測をしたり、全ての泳動路を同時に照射して
エリアセンサーやラインセンサーで蛍光を検出する方法
が報告されている。しかし、これらの検出装置は高価で
あり、簡便で安価な装置には不向きである。ここで提示
するのはレーザー光照射されるべきキャピラリー部位を
平面状に保持し、側面からレーザー光で全てのキャピラ
リーの照射部位を同時に照射する方式である。この側面
照射方式を用いたキャピラリーアレイ装置は本発明者の
一部がすでに報告しているものであるが、その場合、位
置分離検出をするための検出器としてエリアセンサーを
用いていた。本発明ではすでに述べた安価な光電子増倍
管を用いて蛍光検出を行なう。複数の光電子増倍管を用
いた場合、製作費が高くなり安価な装置を作りにくい。
そこで、1本の光電子増倍管と回転フィルターを用いた
例を開示する。本実施の形態の電気泳動装置の全体構成
は前例とほぼ同じであるが、検出部に工夫が施されてい
る。すなわち、複数の発光点の像を作り、フィルターと
スリットを組み合わせて各発光点からの信号を時間的に
区別して検出する方式を採用する。
[Embodiment 3] The present embodiment is an example of a multi-capillary having a plurality of electrophoresis paths for a fluid separation medium. Generally, as the number of capillaries increases, the number of points at which fluorescence must be measured increases by the number of capillaries. In this case, a method has been reported in which fluorescence is measured while identifying a position by scanning a laser beam for excitation, or fluorescence is detected by an area sensor or a line sensor by simultaneously irradiating all migration paths. However, these detection devices are expensive and are not suitable for simple and inexpensive devices. The method presented here is a method in which a capillary portion to be irradiated with laser light is held in a planar shape, and a laser beam is applied from the side to all the irradiated portions of all capillaries simultaneously. Although a part of the present inventor has already reported a capillary array device using this side irradiation method, in that case, an area sensor was used as a detector for detecting position separation. In the present invention, fluorescence detection is performed using the inexpensive photomultiplier tube described above. When a plurality of photomultiplier tubes are used, the production cost increases and it is difficult to produce an inexpensive device.
Therefore, an example using one photomultiplier tube and a rotating filter will be disclosed. The overall configuration of the electrophoresis apparatus according to the present embodiment is almost the same as the previous example, but the detection unit is devised. That is, a method of forming images of a plurality of light emitting points, combining filters and slits, and detecting signals from the respective light emitting points in a time-dependent manner is adopted.

【0029】図6は、本実施の形態による電気泳動装置
の概略図である。ここではキャピラリーが3本の場合に
ついて説明するが、さらに本数が多くなっても同じであ
る。本実施の形態では、3本の電気泳動を行うキャピラ
リー1が装着されたバッファー槽付きキャピラリーホル
ダー2とレーザー3は基盤4の上部に配置し、4種類で
かつ各3枚、すなわち合計12枚の色分離フィルター5
を配置したフィルター付き回転板6と光電子増倍管7は
基盤4の下部に配置してある。レーザー3から出射され
たレーザー光は反射ミラー8で反射され照射レンズ9で
集光されて3本全てのキャピラリー1を同時に照射す
る。さらに、キャピラリー内から発生された蛍光は集光
レンズ10で集光され、励起光除去フィルター11及び
反射ミラー12を介して結合レンズ13で3つの分離し
た像としてフィルター付き回転板6に配置された色分離
フィルター5上あるいはその近傍に結像し、光電子増倍
管7に入射される。フィルター付き回転板6の前には固
定スリット61が配置されており、余分な光を遮断す
る。
FIG. 6 is a schematic diagram of the electrophoresis apparatus according to the present embodiment. Here, a case in which the number of capillaries is three will be described, but the same is true even when the number of capillaries is further increased. In this embodiment, a capillary holder 2 with a buffer tank equipped with three capillaries 1 for performing electrophoresis and a laser 3 are arranged on an upper portion of a base 4, and four kinds of three capillaries, that is, a total of 12 pieces are provided. Color separation filter 5
The filter-equipped rotating plate 6 and the photomultiplier tube 7 are disposed below the base 4. The laser light emitted from the laser 3 is reflected by the reflection mirror 8 and condensed by the irradiation lens 9 to simultaneously irradiate all three capillaries 1. Further, the fluorescent light generated from the inside of the capillary is condensed by the condensing lens 10 and disposed on the filter-equipped rotating plate 6 as three separated images by the coupling lens 13 via the excitation light removing filter 11 and the reflecting mirror 12. An image is formed on or near the color separation filter 5 and is incident on the photomultiplier 7. A fixed slit 61 is disposed in front of the filter-equipped rotating plate 6 to block excess light.

【0030】固定スリット61を通過した光は色分離フ
ィルター5を通過して蛍光の波長選別が行なわれる。色
分離フィルター5は、キャピラリーの本数に応じて図7
に示すように分割されている。図示した例の場合、キャ
ピラリーの本数が3本であるため、1種類の色分離フィ
ルター5−1a,5−1b,5−1cは円周方向にずら
して回転軸71の中心から距離の異なる3つの位置に配
置してある。同様に、他の3種類の色分離フィルター5
−2a,5−2b,5−2c、及び5−3a,5−3
b,5−3c、及び5−4a,5−4b,5−4cも円
周方向にずらすと共に回転軸71の中心からそれぞれ距
離の異なる3位置に配置してある。3本のキャピラリー
からの蛍光像の結像位置72の回転軸71の中心からの
距離は、各色分離フィルター5の回転軸71の中心から
の距離と同じである。その結果、3本のキャピラリーか
らの蛍光像をフィルター付き回転板6により、時分割す
ることにより実質分離することができ、一つの光電子増
倍管7を用いて検出することができる。
The light passing through the fixed slit 61 passes through the color separation filter 5 and is subjected to fluorescence wavelength selection. The color separation filter 5 is provided according to the number of capillaries as shown in FIG.
Are divided as shown. In the case of the illustrated example, since the number of capillaries is three, one type of color separation filters 5-1a, 5-1b, and 5-1c are shifted in the circumferential direction and have different distances from the center of the rotating shaft 71. It is located in two positions. Similarly, the other three types of color separation filters 5
-2a, 5-2b, 5-2c, and 5-3a, 5-3
b, 5-3c and 5-4a, 5-4b, 5-4c are also shifted in the circumferential direction and are arranged at three different positions from the center of the rotating shaft 71, respectively. The distance from the center of the rotation axis 71 of the imaging position 72 of the fluorescent image from the three capillaries is the same as the distance from the center of the rotation axis 71 of each color separation filter 5. As a result, the fluorescence images from the three capillaries can be substantially separated by time-sharing by the rotating plate with filter 6, and can be detected using one photomultiplier tube 7.

【0031】なお、4種類の色分離フィルター5−1,
5−2,5−3,5−4の区別は、フィルター付き回転
板6に設けられた位置検出用切込み15−1,15−
2,15−3,15−4,16をフィルター位置検出器
17,18で検出することにより行う。蛍光検出は光電
子増倍管用の高圧電源24を用いて光電子増倍管7に電
圧を印加し、検出する蛍光を電圧に変化して取り出す。
また、電気泳動用高圧電源21や光電子増倍管用高圧電
源24の制御、フィルター位置検出器17,18からの
信号の処理、及び光電子増倍管7からの信号の処理はコ
ンピュータ25で行う。色分離フィルター5は使用する
蛍光体に対応して4種類の異なる透過波長帯を持つもの
が具備されているので、4種類の蛍光体で標識されたD
NAあるいはたんぱく質などの試料を3本のキャピラリ
ーで同時に分析することができる。ここでは、キャピラ
リー3本の例を示したが、さらに多くのキャピラリー分
離部を具備したシステムにも本発明は適用できる。
The four types of color separation filters 5-1, 5-1
5-2, 5-3, and 5-4 are distinguished by the position detecting cuts 15-1, 15- provided in the rotating plate 6 with the filter.
2, 15-3, 15-4, and 16 are detected by the filter position detectors 17 and 18, respectively. In the fluorescence detection, a voltage is applied to the photomultiplier tube 7 using a high-voltage power supply 24 for the photomultiplier tube, and the detected fluorescence is converted into a voltage and extracted.
The computer 25 controls the high-voltage power supply 21 for electrophoresis and the high-voltage power supply 24 for photomultiplier tubes, processes signals from the filter position detectors 17 and 18, and processes signals from the photomultiplier tube 7. Since the color separation filter 5 is provided with four kinds of different transmission wavelength bands corresponding to the phosphors to be used, D labeled with four kinds of phosphors is used.
Samples such as NA or protein can be analyzed simultaneously with three capillaries. Here, an example of three capillaries is shown, but the present invention can be applied to a system having more capillary separation units.

【0032】〔実施の形態4〕次に、流動性分離媒体の
注入を簡便化した実施の形態について説明する。流動性
ポリマー又は流動ゲル等の流動性分離媒体を用いるこれ
までのキャピラリーゲル電気泳動では、キャピラリーと
流動性分離媒体注入側との接続を切り替えて流動性分離
媒体の注入、及び電気泳動を行なっていた。すなわち、
キャピラリーへの流動性分離媒体圧入の時は流動性分離
媒体注入部とキャピラリーを結合し、キャピラリーを泳
動用バッファー液から分離した状態にして流動性分離媒
体を加圧注入していた。また、分離測定時には流動性分
離媒体注入部とキャピラリーを遮断し、キャピラリーの
末端と泳動用バッファー液が接触するようにして電気泳
動用に通電し、電気泳動を行なっていた。これは流路切
り替えバルブを切り替えたり、前述したように流動性分
離媒体注入部とキャピラリーの間を密閉したり、隙間を
設けたりすることで行なっていたが、いずれの場合も切
り替え用の部品が必要である。しかし、高耐圧性の切り
替え部品は高価であった。ここでは、流路切り替えバル
ブを用いることなく流動性分離媒体の注入と電気泳動電
圧の通電を行うことのできる安価でかつ簡便な方法を開
示する。
[Embodiment 4] Next, an embodiment in which the injection of a fluid separation medium is simplified will be described. In conventional capillary gel electrophoresis using a fluid separation medium such as a fluid polymer or a fluid gel, the connection between the capillary and the fluid separation medium injection side is switched to inject the fluid separation medium and perform electrophoresis. Was. That is,
At the time of pressurizing the fluid separation medium into the capillary, the fluid separation medium injection part and the capillary were connected, and the fluid separation medium was pressure-injected with the capillary separated from the electrophoresis buffer solution. Further, at the time of separation measurement, the capillary was shut off from the fluid separation medium injection portion, and the electrophoresis was carried out by applying a current for electrophoresis so that the end of the capillary was in contact with the buffer solution for electrophoresis. This was performed by switching the flow path switching valve, sealing the space between the fluid separation medium injection part and the capillary, and providing a gap as described above. is necessary. However, high withstand voltage switching components are expensive. Here, an inexpensive and simple method capable of injecting a fluid separation medium and supplying an electrophoretic voltage without using a flow path switching valve is disclosed.

【0033】流動性分離媒体の注入に際しては、加圧が
必要であるため流動性分離媒体の注入部とキャピラリー
の間を密閉状態にしなければならない。そのため、キャ
ピラリー末端と泳動用バッファー液の間は電気的に絶縁
状態になる。一方、電気泳動を行なうにはキャピラリー
の末端は泳動用バッファー液と電気的に接触し、通電状
態にすることが必要である。この両方の要求を満足する
ものとして、本実施の形態ではキャピラリーと流動性分
離媒体注入部の間に多孔質のパイプを設ける。
When the fluid separation medium is injected, pressurization is required, so that the space between the injection section of the fluid separation medium and the capillary must be sealed. As a result, the capillary terminal and the buffer solution for electrophoresis are electrically insulated. On the other hand, in order to perform electrophoresis, it is necessary that the end of the capillary be in electrical contact with the buffer solution for electrophoresis and be in an energized state. In order to satisfy both of these requirements, a porous pipe is provided between the capillary and the fluid separation medium inlet in the present embodiment.

【0034】図8に、本実施の形態の流動性分離媒体注
入部の一例の概要を示す。バッファー槽付きキャピラリ
ーホルダー2に設置されたキャピラリー1の末端はキャ
ピラリー固定用シールピン31の中心に固定されてい
る。流動性分離媒体は、バッファー槽20内で流動性分
離媒体注入ノズル付きコネクター34とキャピラリー1
を結合することで、圧入によりコネクター34を通して
キャピラリー1に注入される。流動性分離媒体注入ノズ
ル付きコネクター34の先端には多孔質でできた流動性
分離媒体注入部コネクター80が取り付けられており、
キャピラリー1を固定しているキャピラリー固定用シー
ルピン31と密着し、キャピラリー1に流動性分離媒体
を導入できるようにする。
FIG. 8 shows an outline of an example of the fluid separation medium injection section of the present embodiment. The end of the capillary 1 installed in the capillary holder 2 with a buffer tank is fixed to the center of the capillary fixing seal pin 31. The fluid separation medium is connected to the connector 34 with the fluid separation medium injection nozzle and the capillary 1 in the buffer tank 20.
Is injected into the capillary 1 through the connector 34 by press-fitting. At the tip of the connector 34 with a fluid separation medium injection nozzle, a fluid separation medium injection section connector 80 made of porous material is attached.
It is in close contact with the capillary fixing seal pin 31 that fixes the capillary 1 so that a fluid separation medium can be introduced into the capillary 1.

【0035】多孔質でできた流動性分離媒体注入部コネ
クター80は泳動用のバッファー槽20内のバッファー
液と接触しており、バッファー液中のイオンは多孔質の
壁を通過できる。そのため、バッファー槽20内の電極
23に泳動用高電圧を印加することにより、キャピラリ
ー1の両端に電圧が印加され電気泳動が可能である。一
方、流動性分離媒体を加圧注入する場合には、多孔質で
できた流動性分離媒体注入部コネクター80は多孔質の
壁部を通しての流動性分離媒体の通過、流出に対して大
きな抵抗となり、流動性分離媒体の外部への漏れ出しは
ほとんど無く、キャピラリー1への流動性分離媒体の注
入を支障無く行なうことができる。流動性分離媒体のキ
ャピラリー1への注入後は通常の手順に従ってキャピラ
リー1の他端から試料を注入し、電極22,23から泳
動電圧を印加して電気泳動分離、検出を行なう。これに
より、切り替えバルブ等の機能を具備することなく、所
定の電気泳動の操作を簡便に行なうことができる。
The connector 80 for the injection part of the fluid separation medium made of porous material is in contact with the buffer solution in the buffer tank 20 for electrophoresis, and the ions in the buffer solution can pass through the porous wall. Therefore, by applying a high voltage for electrophoresis to the electrode 23 in the buffer tank 20, a voltage is applied to both ends of the capillary 1 to enable electrophoresis. On the other hand, when the fluid separation medium is injected under pressure, the porous fluid separation medium injection connector 80 has a large resistance to the passage and outflow of the fluid separation medium through the porous wall. In addition, the fluid separation medium hardly leaks outside, and the fluid separation medium can be injected into the capillary 1 without any trouble. After the fluid separation medium is injected into the capillary 1, a sample is injected from the other end of the capillary 1 according to a usual procedure, and electrophoresis separation and detection are performed by applying a migration voltage from the electrodes 22 and 23. Accordingly, a predetermined electrophoresis operation can be easily performed without having a function such as a switching valve.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上述べた様に本発明によれば、小型レ
ーザー光源、検出器、キャピラリー分離部などを一つの
基板に固定すること、光電子増倍管と小型回転フィルタ
ーを組み合わせた検出部を用いること、及び簡略化され
たキャピラリーホルダーと流動性分離媒体注入デバイス
を用いることにより、小型で安価なDNA分析装置を実
現することができる。この装置の容積は従来のキャピラ
リーゲル電気泳動装置の約3%であり、価格も数分の一
から十分の一である。このようなハンディーな装置は実
験室あるいは臨床現場において利用することができるほ
か、教育現場などで幅広く使用できるものである。
As described above, according to the present invention, a small laser light source, a detector, a capillary separation unit and the like are fixed on one substrate, and a detection unit combining a photomultiplier tube and a small rotary filter is provided. By using the same and using a simplified capillary holder and a fluid separation medium injection device, a small and inexpensive DNA analyzer can be realized. The volume of this device is about 3% of the conventional capillary gel electrophoresis device, and the price is a fraction to one tenth. Such a handy device can be used in a laboratory or a clinical site, and can be widely used in an educational site or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による電気泳動装置の一例を示す一部破
断斜視図。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing an example of an electrophoresis apparatus according to the present invention.

【図2】流動性分離媒体注入部及び試料注入部を装着し
た装置の一例の概略断面図。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an example of an apparatus equipped with a fluid separation medium injection section and a sample injection section.

【図3】流動性分離媒体注入部の一例の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of an example of a fluid separation medium injection section.

【図4】試料注入部の断面詳細図。FIG. 4 is a detailed sectional view of a sample injection section.

【図5】長いキャピラリーをループ状にして装着した装
置の概念図。
FIG. 5 is a conceptual diagram of a device in which a long capillary is mounted in a loop shape.

【図6】複数キャピラリーを装着した装置の概念図。FIG. 6 is a conceptual diagram of an apparatus equipped with a plurality of capillaries.

【図7】色分離とキャピラリー識別を可能とする色分離
フィルターの一例を示す図。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a color separation filter that enables color separation and capillary identification.

【図8】多孔質のパイプを通して流動性分離媒体を注入
する装置の注入部概念図。
FIG. 8 is a conceptual diagram of an injection part of an apparatus for injecting a fluid separation medium through a porous pipe.

【符号の説明】 1…キャピラリー、2…バッファー槽付きキャピラリー
ホルダー、3…レーザー、4…基盤、5;5−1a,5
−1b,5−1c;5−2a,5−2b,5−2c;5
−3a,5−3b,5−3c;5−4a,5−4b,5
−4c…色分離フィルター、6…フィルター付き回転
板、7…光電子増倍管、8…反射ミラー、9…照射レン
ズ、10…集光レンズ、11…励起光除去フィルター、
12…反射ミラー、13…結合レンズ、14…回転モー
ター、15,16…位置検出用切込み、17,18…フ
ィルター位置検出器、19,20…バッファー槽、21
…高圧電源、22,23…電極、24…光電子増倍管用
の高圧電源、25…コンピュータ、31,32…キャピ
ラリー固定用シールピン、33…注入器、34…流動性
分離媒体注入ノズル付きコネクター、35…試料カート
リッジホルダー、36…試料ホルダー、37…試料注入
具、38…連続試料注入用試料ホルダーカートッリッ
ジ、39…試料保持部、50…長いキャピラリー用のホ
ルダー、51…キャピラリーのループ、52…放熱シー
ト、61…固定スリット、71…回転軸、72…キャピ
ラリーからの蛍光像の結像位置、80…多孔質でできた
流動性分離媒体注入部コネクター
[Description of Signs] 1 ... Capillary, 2 ... Capillary holder with buffer tank, 3 ... Laser, 4 ... Base, 5; 5-1a, 5
-1b, 5-1c; 5-2a, 5-2b, 5-2c; 5
-3a, 5-3b, 5-3c; 5-4a, 5-4b, 5
-4c: color separation filter, 6: rotating plate with filter, 7: photomultiplier tube, 8: reflection mirror, 9: irradiation lens, 10: condenser lens, 11: excitation light removal filter,
12: Reflecting mirror, 13: Coupling lens, 14: Rotating motor, 15, 16: Cut for position detection, 17, 18: Filter position detector, 19, 20: Buffer tank, 21
... high-voltage power supply, 22, 23 ... electrode, 24 ... high-voltage power supply for photomultiplier tube, 25 ... computer, 31, 32 ... seal pin for fixing capillary, 33 ... injector, 34 ... connector with fluid separation medium injection nozzle, 35 ... sample cartridge holder, 36 ... sample holder, 37 ... sample injection tool, 38 ... sample holder cartridge for continuous sample injection, 39 ... sample holder, 50 ... long capillary holder, 51 ... capillary loop, 52 ... Heat radiating sheet, 61: fixed slit, 71: rotating shaft, 72: imaging position of the fluorescent image from the capillary, 80: connector for injection of fluid separation medium made of porous material

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−93711(JP,A) 特表 平11−502618(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 27/447 G01N 21/64 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-5-93711 (JP, A) JP-A-11-502618 (JP, A) (58) Fields studied (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 27/447 G01N 21/64

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 蛍光励起光源と、複数種類の光学フィル
ターが円周方向及び半径方向にそれぞれ分離して配置さ
れた回転フィルター及び前記光学フィルターを通過した
光を検出する光検出器を有する蛍光検出部とを備え、キ
ャピラリーホルダー取り付け部を有する本体と、 水平方向に保持された複数本の分離用キャピラリーと前
記キャピラリーの端部が浸漬されるバッファー液を入れ
る一対のバッファー槽とを備え、前記複数本のキャピラ
リーを保持した状態で前記本体のキャピラリーホルダー
取り付け部に対して脱着可能なキャピラリーホルダーと
を含み、 前記本体のキャピラリーホルダー取り付け部に前記キャ
ピラリーホルダーを装着した状態で前記蛍光励起光源か
らの励起光を前記複数本のキャピラリーに同時に照射
し、前記蛍光検出部において、前記複数本のキャピラリ
ー内の試料から発生された蛍光を前記回転フィルターの
異なる半径方向位置にキャピラリー毎に分離して結像さ
せ、各キャピラリーから発生した蛍光を前記円周方向に
分離して配置された複数の光学フィルターにより波長分
離して検出することを特徴とするキャピラリー電気泳動
装置。
1. A fluorescence detector comprising: a fluorescence excitation light source; a rotary filter in which a plurality of types of optical filters are separately arranged in a circumferential direction and a radial direction; and a photodetector for detecting light passing through the optical filter. And a main body having a capillary holder mounting portion, a plurality of separation capillaries held in a horizontal direction, and a pair of buffer tanks for storing a buffer solution into which the ends of the capillaries are immersed. A capillary holder which is detachable from a capillary holder mounting portion of the main body while holding the capillary of the book, wherein excitation from the fluorescence excitation light source is performed with the capillary holder mounted on the capillary holder mounting portion of the main body. Simultaneously irradiating the plurality of capillaries with light to detect the fluorescence In, the fluorescence generated from the sample in the plurality of capillaries is separated for each capillary at different radial positions of the rotating filter and imaged, and the fluorescence generated from each capillary is separated in the circumferential direction. A capillary electrophoresis device wherein wavelengths are separated by a plurality of optical filters and detected.
【請求項2】 請求項1記載のキャピラリー電気泳動装
置において、前記キャピラリーの一端は、前記バッファ
ー槽内に設置された、多孔質性の壁部を有し流動性分離
媒体注入手段と接続される管部材と連通し、前記管部材
の多孔質性の壁部はイオンを通過させるが流動性分離媒
体の通過に対しては高い抵抗を示し、該管部材を介して
前記流動性分離媒体注入手段から前記キャピラリーに前
記流動性分離媒体を注入する機能を有することを特徴と
するキャピラリー電気泳動装置。
2. The method of claim 1 Symbol placement capillary electrophoresis device, one end of the capillary, the installed in the buffer tank is connected to the flowable separation medium injection means has a wall portion of the porous And the porous wall of the tube member allows ions to pass therethrough but exhibits high resistance to the passage of the flowable separation medium, and the flowable medium is injected through the tube member. A capillary electrophoresis apparatus having a function of injecting the fluid separation medium from the means into the capillary.
【請求項3】 請求項1記載のキャピラリー電気泳動装
置において、前記キャピラリーの一端は治具により前記
キャピラリーホルダーに固定されており、該キャピラリ
ーの一端を浸すバッファー液を入れるバッファー槽には
流動性分離媒体注入手段との接続部を備え前記治具の方
向に可動な管部材が配置され、前記管部材の先端を前記
キャピラリーの一端を囲むようにして前記治具に密着さ
せることにより前記キャピラリー内に流動性分離媒体を
加圧注入する機能を有することを特徴とするキャピラリ
ー電気泳動装置。
3. A capillary electrophoresis apparatus according to claim 1 Symbol mounting, one end of the capillary is fixed in the capillary holder by the jig, the buffer tank to put buffer solution immersing one end of the capillary flowable A movable pipe member is provided in the direction of the jig, which has a connection portion with the separation medium injection means, and flows into the capillary by bringing the tip of the pipe member into close contact with the jig so as to surround one end of the capillary. A capillary electrophoresis device having a function of injecting a pressure-separated medium into a medium.
【請求項4】 請求項1〜のいずれか1項記載のキャ
ピラリー電気泳動装置において、試料液を保持した凹部
をキャピラリー末端に対向させてバッファー槽内に配置
される試料保持部材と、前記試料保持部材を前記キャピ
ラリー末端に向けて移動させる移動手段とを備え、試料
液を前記キャピラリー末端に接触せしめ電界により前記
キャピラリー中に注入する機能を有することを特徴とす
るキャピラリー電気泳動装置。
4. A capillary electrophoresis apparatus of any one of claims 1 to 3, and the sample holding member which is arranged in the buffer tank by a recess holding the sample solution to face the ends of the capillary, the sample Moving means for moving a holding member toward the end of the capillary, and having a function of bringing a sample solution into contact with the end of the capillary and injecting the sample liquid into the capillary by an electric field.
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