JP3896739B2 - キャピラリー電気泳動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＤＮＡ、ＲＮＡ、蛋白質等の分離分析装置に関する。特に、ＤＮＡ、ＲＮＡの塩基配列決定、あるいは個体の塩基配列の多様性に基づく多型性の計測に有効なキャピラリー電気泳動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＮＡ、ＲＮＡ等の分析技術は、遺伝子解析や遺伝子診断を含む医学、生物学の分野でますます重要になってきている。特に最近では、ゲノム解析計画に関連して、高速、高スループットのＤＮＡ解析装置の開発が進んでいる。キャピラリー電気泳動は、スラブゲル電気泳動と比較して、電気抵抗の高さ、及び放熱効果の高さにより、大きな電界を印加できるため、高速、高分離が可能な方法である（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、６２、９００（１９９０）（従来技術１））。
【０００３】
図１６に示すように、１本のキャピラリーを用いる電気泳動装置が知られている（従来技術２：ＷＯ９５／２１３７８）。従来技術２に記載の図１に関する以下の説明がある。核酸断片は、電気泳動分離媒体として、流動性のポリマー溶液が充填されたキャピラリー１３４内で電気泳動分離される。電気泳動の間、キャピラリーの温度は、試料の変性の程度、及び断片の泳動速度の双方に影響を与える重要なパラメータである。上昇させた温度を、キャピラリーに分離媒体を導入する間に、分離媒体の粘度を減少させるために使用でき、これにより充填時間を減少できる。温度制御手段１３０が、泳動分離媒体が充填されたキャピラリー１３４を予め定められた温度に保持するために使用される。分解能及び泳動時間はキャピラリーの長さにより部分的に決定されるため、温度制御手段はキャピラリーの３０から３５ｃｍの長さ部分を収納する。キャピラリーの温度は、絶縁された圧力板を使用して、熱的に制御された表面にキャピラリーを接触させることにより、制御される。
【０００４】
泳動分離媒体が充填されたキャピラリー１３４に試料が導入される。キャピラリー１３４の試料注入端１４２と陰極１５０とを、オートサンプラー１６６に配置された試料容器１２６に収納された試料１５８に浸漬し、キャピラリー１３４の試料溶出端１３８と陽極１４６とを、電極槽１１８に収納された電気泳動用緩衝液１５４に浸漬して、電界注入により試料をキャピラリーに導入する。陽極１４６及び陰極１５０に接続された電力供給手段１２２により、注入電圧をキャピラリーに印加する。注入電圧及び注入時間は計算機１７４により制御される。キャピラリーへの試料注入の後、電気泳動分離が実行される。
【０００５】
オートサンプラー１６６は、キャピラリー１３４の試料注入端１４２と陰極１５０との位置を、試料１５８を収納する容器１２６から電気泳動用緩衝液１８２を収納する容器１７０へ変更する。陽極１４６及び陰極１５０に接続された電力供給手段１２２により、キャピラリー１３４に電圧が印加され、試料成分はそのサイズに応じて電気泳動してキャピラリーを通過する。電気泳動媒体のサイフォニング（ｓｉｐｈｏｎｉｎｇ）による断片泳動の異常を避けるために、電気泳動分離の間、容器１７０及び容器１１８内の緩衝液の液面を同じにすることが重要である。
【０００６】
断片は分離された後に検出手段１６２により検出される。検出器として、（１）放出光を分光的に分離する手段（回折格子、プリズム等）、（２）光の照射に感応する複数の検出素子のアレイ（ダイオードアレイ、ＣＣＤ、光電増倍管等）、（３）励起光源（白熱管、アークランプ、レーザ、レーザダイオード等）、（４）励起光及び放出光の双方の指向付け条件付けを可能とする光学系を使用する、分光アレイ蛍光検出器が使用される。
【０００７】
次の試料の電気泳動分離に先立って、キャピラリー内を新しい電気泳動媒体に置き換える。キャピラリー内を新しい電気泳動媒体に置き換える２つの方法の記載がある。１つの方法では以下の手順により電気泳動媒体に置き換える。ポンプ１０４からの正圧を、新しい電気泳動媒体を収納する容器１０８に印加して、容器１０８からＴ字管（ｔｅｅ）１１１に押し出す。この時、バルブ１１２は閉鎖されいるので、新しい電気泳動媒体は主として試料注入端１４２の方向に流れる。試料注入端１４２とＴ字管１１１との間でキャピラリーが新しい電気泳動媒体で充填された後に、バルブ１１２は開放され、新しい電気泳動媒体は容器１０８から緩衝溶液を収納する容器１１８に流れる。この結果、試料注入端１４２と試料溶出端１３８との間でキャピラリーが新しい電気泳動媒体で完全に充填される。試料溶出端１３８とＴ字管１１１との間のキャピラリーの長さは、試料注入端１４２とＴ字管１１１との間のキャピラリーの長さよりも短いので、バルブ１１２が開放され容器１０８に圧力が印加されると、新しい電気泳動媒体は主として試料溶出端１３８の方向に流れる。試料注入端１４２と試料溶出端１３８との間でキャピラリーが新しい電気泳動媒体で充填された後に、試料注入端１４２と試料溶出端１３８との間を接続し、電極１４６、１５０の間に電流路を形成するように、バルブ１１２が開放される。以上が、従来技術２に記載の図１に関する説明である。
【０００８】
なお、１本のキャピラリーを用いるＤＮＡの電気泳動装置がパーキン・エルマー社から製品化されている（製品名ＡＢＩ Ｐｒｉｓｍ ３１０）。また、９６本のキャピラリーをアレイ化し、複数の試料を同時に分析できる高スループット装置が、パーキン・エルマー社から製品化されている（製品名ＡＢＩ Ｐｒｉｓｍ ３７００）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ゲノム解析では、大きなサイズのＤＮＡを細かくランダムに断片化したＤＮＡ断片を解読し、解読結果ををつなぎ合せて元のＤＮＡを解読している。１回の電気泳動で解読できるＤＮＡ長が長いほど全体の解析の効率及び速度が大となる。従って、キャピラリー電気泳動装置では、長いＤＮＡを解読できるように有効長を長くしたキャピラリーを使用している。例えば、ＡＢＩ Ｐｒｉｓｍ ３１０、ＡＢＩ Ｐｒｉｓｍ ３７００では、電気泳動の分離有効長を５０ｃｍとして、パーキン・エルマー社から製品化されているポリマー溶液ＰＯＰ６を用いて標準条件（２００Ｖ／ｃｍ、５０°Ｃ）で電気泳動すると、約２時間で６００塩基長を解読できる。
【００１０】
キャピラリー電気泳動装置の高速化、高スループット化、長解読塩基長化に伴い、現在世界規模で進められているヒトゲノムの全塩基配列決定は２００１年にはほぼ終了すると予測されている。ゲノム全体の塩基配列が分った後は、長いＤＮＡを解読する必要性が少なくなる。今後はゲノム上の特定の領域を狙い撃ちして解読する必要が出てくる。
【００１１】
例えば、ゲノム上に存在する１塩基多型を複数の個人毎に調べ、疾病や薬剤反応性との関連を調べることが国のプロジェクトとして大規模に進められつつある。１塩基多型に限らず、特定の配列と病気や様々な表現型とを関連づけることは今後の医療や新しい産業にとって重要である。ゲノムだけでなく、各個人の各臓器、各状態での発現状態をｃＤＮＡの塩基配列決定によって調べることも可能である。 様々な個人、様々な疾病、様々な臓器、…のように非常に多数の試料を分析する必要があるため、装置の解析スループットを飛躍的に向上させる必要がある。これらのＤＮＡ解析では、長い塩基長を解読する必要がなく、比較的短い塩基長をより高速に、より高スループットに解読することが要求される。
【００１２】
しかし、市販されている製品では、比較的短いＤＮＡを大量に解析するための装置構成について考慮がなされておらず、５０ｃｍという長い分離有効長が使用されていた。ポリマー溶液にＰＯＰ６を用いて標準条件（２００Ｖ／ｃｍ、５０°Ｃ）で電気泳動すると、約５０分間で２００塩基長を解読できる。ポリマー溶液の充填や予備泳動に１５分間の時間を要するので、６５分間のサイクルでシリアルに複数の試料を電気泳動できる。ＡＢＩ Ｐｒｉｓｍ ３７００で９６本のキャピラリーを同時に用いても、２４時間で２１２７試料を解析するのが上限であった。
【００１３】
本発明の目的は、短い分離有効長のキャピラリー電気泳動を安定して実行でき、高スループットで超高速の電気泳動が可能であり、核酸、蛋白質等の分離分析、核酸の塩基配列決定、更に個体の塩基配列の多様性に基づく多型性解析の計測に適用可能な高性能なキャピラリー電気泳動装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
以下の説明で使用する、用語、記号の定義を次に示す。「試料注入端」は試料を導入するキャピラリーの一方の端を意味する。「試料溶出端」は試料が溶出するキャピラリーの他方の端を意味する。「泳動分離部」は試料注入端２０と蛍光検出位置１９の間の区間のキャピラリーの部分を意味する。「試料溶出部２」は蛍光検出位置１９と試料溶出端２１の間の区間のキャピラリーの部分を意味する。「泳動分離有効長Ｌ１」は泳動分離部１のキャピラリーの長さを意味する。「試料溶出長Ｌ２」は試料溶出部２のキャピラリーの長さを意味する。「キャピラリーの全長」は（Ｌ１＋Ｌ２）である。「基準水平面Ｗ」は水平の基準面を意味する。「Ｅ１」は基準水平面Ｗから試料注入端２０までの高さを示す。「Ｅ２」は基準水平面Ｗから試料溶出端２１までの高さを示す。「Ｄ」は蛍光検出位置１９の基準水平面Ｗからの高さを示す。「Ｔ」はキャピラリーの最も位置が高くなる点の基準水平面Ｗからの高さをす。「Ｂ１」は基準水平面Ｗから陰極緩衝液２３の液面までの高さを示す。「Ｂ２」は基準水平面Ｗから陽極緩衝液２４の液面までの高さを示す。「Ｓ」は耐圧バルブ４がポンプブロック１１又は接続管３を密封する位置の基準水平面から高さを示す。
【００１５】
本発明では、従来技術２のキャピラリー電気泳動装置と同等の部品とポリマー溶液を用い、短い有効長のキャピラリーをアレイ化した電気泳動装置を提供する。発明者は、短い有効長のキャピラリーで高速泳動分析を実現するための構成を種々検討した結果、以下の構成を見出した。
【００１６】
ポリマー溶液が充填された複数のキャピラリーの試料注入端を鉛直下方に向け、試料溶出端を鉛直上方に向け、各キャピラリーの軸が鉛直線と平行になるように配置する。試料注入端を鉛直下方に向ける理由は、従来技術２と同等の理由であり、試料注入端をオートサンプラーの作動により陰極緩衝液及び試料溶液に浸漬できるようにするためである。
【００１７】
試料注入端と試料溶出端の間に蛍光検出位置を設ける。即ち、試料注入端から導入された試料が、キャピラリー内を電気泳動によって鉛直上方に泳動している状態で、各キャピラリーにレーザを照射し、同時に蛍光検出を行なう。このような配置によりキャピラリーの泳動分離の有効長を１０ｃｍ以下にできる。
【００１８】
各キャピラリーの試料溶出端をポリマー溶液を充填したポリマー溶液保持容器に接続する。ポリマー溶液保持容器には、内部のポリマー溶液に圧力を印加できるポンプが接続されている。また、ポリマー溶液保持容器には、ポリマー溶液が充填された１本の接続管の一端が接続され、接続管の他端には耐圧バルブが設置されている。接続管の内径はキャピラリーの内径よりも大とする。
【００１９】
各キャピラリーの試料注入端を陰極緩衝液に浸漬し、接続管の耐圧バルブの付いた端を陽極緩衝液に浸漬する。耐圧バルブを開状態にすれば、陰極緩衝液、各キャピラリー内のポリマー溶液、ポリマー溶液保持容器内のポリマー溶液、接続管内のポリマー溶液、陽極緩衝液は電気的に接続し、流路を形成する。電気泳動時には、両緩衝液の液面の高さを等しくすることにより、各キャピラリー内に於けるポリマー溶液の流れを防止できる。
【００２０】
電気泳動の手順は従来技術２と同等である。耐圧バルブを開状態とし、陰極緩衝液槽、複数の試料溶液槽をもつマイクロタイタープレートが保持されたオートサンプラーを作動させ、各キャピラリーの試料注入端をそれぞれ異なる試料溶液に浸漬する。各試料溶液と陽極緩衝液の間に一定電圧を一定時間印加することにより、各キャピラリー内に各試料を電気泳動的に注入する。試料注入後、オートサンプラーを作動させ、各試料注入端を陰極緩衝液に浸漬する。陰極緩衝液と陽極緩衝液の間に一定電圧を印加して電気泳動を開始する。
【００２１】
各キャピラリーの蛍光検出位置にレーザを照射し、通過する試料の発光蛍光をそれぞれ検出し、コンピュータにより解析を行なう。電気泳動終了後、次の試料群の電気泳動を行なうため、各キャピラリー内のポリマー溶液の交換を行なう。耐圧バルブを閉状態とし、ポンプを作動させてポリマー溶液保持容器内のポリマー溶液に圧力を印加する。これにより、ポリマー溶液は試料溶出端から試料注入端に向かって各キャピラリー内に充填され、内部のポリマー溶液を交換できる。ポリマー溶液充填後、耐圧バルブを開状態にし、次の試料群の注入、電気泳動を繰り返す。
【００２２】
本発明の代表的な構成を図２を参照して簡単に説明すると次の通りである。複数のキャピラリーを鉛直線と平行に等間隔に平面上に配置し、陰極緩衝液２３に浸漬される試料注入端２０を鉛直下方に向け、陰極緩衝液２３及び試料溶液との接続を容易にする。試料溶出端２１はポンプブロック１１、接続管３を介して陽極緩衝液２４に接続される。両緩衝液２３、２４の液面の高さを揃えて、キャピラリー内の分離媒体の移動を防止する。試料注入端２０から導入された試料は、電気泳動により試料溶出端２１に向かって鉛直上方にキャピラリー内を移動し、蛍光検出位置１９を通過して検出される。分離有効長を１０ｃｍ以下とし、高スループットを可能とするキャピラリー電気泳動装置を実現できる。
【００２３】
比較的短いＤＮＡを大量に解析するＤＮＡ解析では、ゲノム上の目的とする領域だけを増幅して塩基配列決定する。解析すべき領域を小さく絞り込むことができれば、それだけ配列決定すべき塩基長も短くて良くなる。特定の位置に存在することが予め分かっている１塩基多型の解析であれば１０塩基長の配列決定で可能な場合もある。多くの用途の場合、１００塩基長の塩基配列決定ができれば十分である。
【００２４】
例えば、電気泳動の分離有効長を１０ｃｍとし、ポリマー溶液にＰＯＰ６を用いて標準条件（２００Ｖ／ｃｍ、５０°Ｃ）で電気泳動すると、約１０分間で２００塩基長を解読できる。ポリマー溶液の充填や予備泳動に５分間の時間を要するとしても、１５分間のサイクルでシリアルに複数の試料を電気泳動できる。キャピラリーを９６本アレイ化してパラレルに電気泳動すれば、１時間に３８４試料、２４時間に９２１６試料もの分析が可能になり、従来技術のＤＮＡ解析のスループットをはるかに上回る。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１の第１の装置の全体の構成例を示す斜視図である。実施例１では、ポリマー溶液を分離媒体に用い、有効長の短い複数のキャピラリーをアレイ化して同時に電気泳動できる装置を示す。図２は、本発明の実施例１の第１の装置の正面図（図１の左側から見た図）であり、各キャピラリーが配列する平面に対して垂直方向から見た図である。図３は、本発明の実施例１の第１の装置の側面図（図２の右側から見た図）であり、各キャピラリーが配列する平面に対して側方向から見た図である。図４は、本発明の実施例１の第１の装置の蛍光検出位置に於ける断面図である。
【００２６】
図１に示すように、各キャピラリーの軸は鉛直方向と平行かつ同一平面上に互いに等間隔に配列される。各キャピラリーの長手方向の中間部分は石英セル１８に収納され、各キャピラリーの軸が配列する面に平行にレーザビーム１０が照射される。レーザビーム１０が照射される各キャピラリーの位置（蛍光検出位置１９）を境目として、各キャピラリーは、泳動分離部１と試料溶出部２に分けられる。
【００２７】
泳動分離部１の下端（試料注入端２０）は、陰極緩衝液２３が収納される陰極緩衝液槽５に浸漬される。試料溶出部２の上端（試料溶出端２１）は、各キャピラリーに電気泳動分離媒体であるポリマー溶液を充填する際に使用され、ポリマー溶液２５が充填される内部空間をもつポンプブロック１１に接続される。陽極緩衝液２４が収納される陽極緩衝液槽６とポンプブロック１１は、ポリマー溶液２７が充填された接続管３により接続される。更に、ポンプブロック１１には、ポリマー溶液の充填に使用するガスタイトシリンジ１２が接続される。接続管３の先端に、各キャピラリーにポリマー溶液を充填する際に使用される耐圧バルブ４が接続されている。
【００２８】
レーザビーム１０が照射される各キャピラリーの位置（蛍光検出位置）を泳動する試料から発する蛍光を、第一カメラレンズ１３で平行光束とし、レーザ光カットフィルター１４を通し、透過型回折格子１５を通して波長分散させ、第２カメラレンズ１６で結像させ、２次元ＣＣＤカメラ１７で検出する。波長分散させる方向は蛍光検出位置が並ぶ直線方向と垂直であるため、各キャピラリーからの蛍光の波長分散像は互いに干渉せず、各キャピラリーを泳動する試料から発する蛍光を同時に検出できる。蛍光信号はコンピュータ（図示せず）に転送され、解析される。
【００２９】
格子状に等間隔で並ぶ試料溶液槽（穴）８をもつマイクロタイタープレート７の各試料溶液槽８に異なる試料溶液が収納される。陰極緩衝液槽５、マイクロタイタープレート７が上面に設置されるオートサンプラー９は水平保持板４２に固定される。石英セル１８、ポンプブロック１１は、鉛直保持板４３に固定され、鉛直保持板４３は鉛直方向と平行に水平保持板４２に固定される。水平保持板４２の面が基準面となる。
【００３０】
キャピラリーは溶融石英製で、外径３６０μｍ、内径５０μｍ、全長２０ｃｍである。各試料注入端２０を鉛直下方に向けほぼ揃え、各試料溶出端２１を鉛直上方に向けほぼ揃え、等間隔（間隔９ｍｍ）で並べる。
【００３１】
本発明では、アレイ化するキャピラリーの本数や配列間隔に制限はないが、キャピラリーの試料注入端の配列間隔とマイクロタイタープレート７の穴（試料溶液槽８）の配置を適合させておくと実用上便利である。
【００３２】
一般に試料調製では、１２×８＝９６穴のマイクロタイタープレートや２４×１６＝３８４穴のマイクロタイタープレートを用いて、複数の試料が一括処理される。従って、これらのマイクロタイタープレートから直接キャピラリーに試料注入できれば大変都合が良い。そのために、キャピラリーの試料注入端の配列間隔を、マイクロタイタープレートの穴（試料溶液槽）の配列間隔と同じくする。
【００３３】
実施例１では、１２本のキャピラリーの試料注入端の配列間隔を、９６穴のマイクロタイタープレートの穴の配列間隔９ｍｍと同じにする。なお、３８４穴のマイクロタイタープレートを用いる場合は、試料注入端の配列間隔を４．５ｍｍとする。以下に示す各図では、簡単のため５本のキャピラリーのみを示す。
【００３４】
格子状に９ｍｍ間隔で並ぶ１２×８＝９６個の各試料溶液槽（穴）８に異なる試料溶液が収納される。１２個の試料溶液槽８が配列する方向を試料注入端２０が配列する方向と平行にする。図１では、簡単のためにマイクロタイタープレート７の格子状に並ぶ試料溶液槽８は５×５＝２５個のみ示す。
【００３５】
オートサンプラー９は、２軸の駆動機構を持つ駆動ステージで構成され、水平方向、鉛直方向の２方向に移動できる。オートサンプラー９を２方向に駆動して、各試料注入端２０を１２個の試料溶液槽８内の試料溶液に浸漬させて、各キャピラリーの料注入端２０に試料を注入した後、料注入端２０を陰極緩衝液槽５の陰極緩衝液２３に浸漬できる。電気泳動の開始に先立って、高さが調整して水平保持板４２に固定された陽極緩衝液槽６内の陽極緩衝液２４の液面と、陰極緩衝液槽５内の陰極緩衝液２３の液面とが同じ高さとなるように、駆動ステージの高さを調整する。陽極緩衝液槽６は陽極緩衝液槽台４４上に設置され、陽極緩衝液槽台４４は水平保持板４２に固定されている。
【００３６】
図２、図３に示すように、試料注入端２０、試料溶出端２１は、それぞれ９ｍｍ間隔でキャピラリーの軸と垂直な同一直線上に並ぶ。試料注入端２０から１０ｃｍの距離、試料溶出端２１から１０ｃｍの距離で、各キャピラリーに検出窓を予め設け、蛍光検出位置１９とする。検出窓はキャピラリーの外面を覆うポリイミド被覆を熱により除去して作製する。蛍光検出位置１９は、各キャピラリーの軸と垂直な、同一の直線上に９ｍｍ間隔で並ぶ。試料注入端２０、蛍光検出位置１９、試料溶出端２１はそれぞれ、ほぼ等間隔（９ｍｍ間隔）で同一平面上に並ぶ。泳動分離有効長Ｌ１＝１０ｃｍ、試料溶出長Ｌ２＝１０ｃｍとする。Ｌ１≦Ｌ２として、電気泳動分離に要する時間を短縮すると共に、装置全体の大きさを小さくできる。
【００３７】
図４は、レーザビーム１０を含み、各キャピラリーの軸に垂直な断面図を示す。蛍光検出位置１９の近傍は石英セル１８に収納されている。蛍光励起用のレーザビーム１０を、レンズ（図示せず）で５０μｍ程度に集光し、キャピラリーが配列する平面の側方向より、蛍光検出位置１９が配列する直線に沿って照射する。
【００３８】
石英セル１８内にグリセリン溶液３５を充填し、蛍光検出位置１９のキャピラリーの外面でのレーザビーム１０の反射を押さえる。グリセリン溶液３５の屈折率は石英の屈折率とほぼ等しい。キャピラリーを透過したレーザビームはキャピラリーの凹レンズ作用により広がるので、集光レンズ３４を用いて再集光する（Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ ２０、５３９−５４６（１９９９）（従来技術３））。
【００３９】
キャピラリーの蛍光検出位置１９の間には集光レンズ３４が３個ずつ配置され、各集光レンズ３４の中心軸が蛍光検出位置１９が並ぶ直線、及びレーザビームの照射軸と一致するようにする。集光レンズ３４の材質は、集光レンズ３４がグリセリン溶液に浸漬されているので、集光作用を持たせるために石英よりも高い屈折率の材質を用いる。以上の構成により、レーザビームの強度を減衰させずに、各蛍光検出位置１９にレーザ照射できる。試料注入端２０から導入された試料は電気泳動により試料溶出端２１に向かって鉛直上方に移動し、移動途中でレーザ照射を受け、蛍光を発する。
【００４０】
図２、図３に示すように、試料溶出端２１は、ポリマー溶液２５で充填された内部空間をもつアクリル製のポンプブロック１１の内部空間に配置される。ポンプブロック１１に、各キャピラリー、接続管３、ガスタイトシリンジ１２を耐圧接続することにより、各キャピラリーにポリマー溶液２５を導入する手段が構成される。ポンプブロック１１には、各キャピラリーの試料溶出端２１と試料注入端２０を結ぶ方向で上記の内部空間に貫通する第１の細孔と、上記の内部空間とガスタイトシリンジ１２とを結ぶ第２の細孔が形成されている。各試料溶出端２１の位置を結ぶ線は第２の細孔の中心軸を通る。
【００４１】
ここで、耐圧接続とは、ポンプブロック１１内のポリマー溶液２５に高圧力を印加した際に、ポリマー溶液２５が各接続部分からポンプブロック１１の外部に漏れないことを意味する。
【００４２】
接続管３、ガスタイトシリンジ１２内にはそれぞれポリマー溶液２６、２７が充填されている。ポンプブロック１１、接続管３、ガスタイトシリンジ１２内に殆ど空気が混入しないようにする。
【００４３】
図２、図３に示すように、試料溶出端２１は接続治具２２によりポンプブロック１１に耐圧接続される。接続治具２２は、キャピラリーがちょうど貫通できる小さな穴を中心にもち、先が円錐状に尖ったプラスチック製のオスネジである。ポンプブロック１１には、接続治具２２と適合するテーパー状のメスネジ穴が形成されている。メスネジ穴の先はポンプブロック１１内のポリマー溶液２５が充填される内部空間に通じている。
【００４４】
キャピラリーを試料溶出端２１から接続治具２２の中心穴を貫通させた後、テーパー状のメスネジ穴を貫通させ、オスネジをテーパー状のメスネジ穴に締め付けると、オスネジの先端が変形する。この結果、接続治具２２とキャピラリーの間の隙間、及び、接続治具２２とポンプブロック１１の間の隙間は密封される。この密封はネジにより固定されているため、ポンプブロック１１内が数十気圧の高圧状態になっても、ポリマー溶液２５がこれらの隙間から漏れ出ることがない。
【００４５】
接続管３は耐圧性のチューブで、自由に屈曲できる四ふっ化エチレン樹脂等の材質からなる。ポンプブロック１１と反対側の接続管３の先端を下方に伸ばし、陽極緩衝液槽６内の陽極緩衝液２４に浸漬する。接続管３の先端には耐圧バルブ４が接続されている。耐圧バルブ４を閉状態にすると接続管３の先端が封印される。封印される位置は陽極緩衝液内にある。陽極緩衝液槽６は陽極緩衝液槽台４４上に設置されており、陰極緩衝液２３の液面と陽極緩衝液２４の液面の高さが等しくなるように設置する。
【００４６】
耐圧バルブ４を閉状態とし、ガスタイトシリンジ１２のピストンを外部モーター（図示せず）を用いて、図１に示す矢印の方向に駆動すると、ポリマー溶液２５、２６、２７の圧力が高くなる。この結果、ポリマー溶液２５はキャピラリー内で試料溶出端２１から試料注入端２０に向かって充填される。
【００４７】
キャピラリーの温度を制御するために、キャピラリーが配列する平面に垂直な方向（図２の手前方向）から各キャピラリーに対して、予め所定の温度に制御された空気を吹き付ける（図１では温度調節された空気を吹き付けるための装置は図示せず）。
【００４８】
実際の電気泳動の手順を以下に説明する。ゲノム上の特定の位置に既に存在が分かっている一塩基多型と各種疾病との相関を統計的に調べることを目的とする。８種類の疾病につき１２人の患者から血液を採取し、ゲノムを抽出する。各試料につき、一塩基多型の位置を含む近傍の領域の２００塩基長だけを増幅し、ＤＮＡシーケンス反応を行ない、１２×８の試料溶液槽８を持つマイクロタイタープレート７の１２×８個の試料溶液槽８内に保持する。
【００４９】
ＤＮＡシーケンス反応はパーキン・エルマー社から販売されているＢｉｇＤｙｅ Ｔｅｒｍｉｎａｔｏｒ Ｃｙｃｌｅ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ＦＳ Ｒｅａｄｙ Ｒｅａｃｔｉｏｎ Ｋｉｔを用いる。ポリマー溶液、緩衝液はそれぞれ同社から販売されているＰＯＰ６、３１０ Ｇｅｎｅｔｉｃ Ａｎａｌｙｚｅｒ Ｂｕｆｆｅｒ ｗｉｔｈ ＥＤＴＡを用いる。
【００５０】
各キャピラリーに吹き付ける空気の温度を５０°Ｃに設定し、各キャピラリーの温度を５０°Ｃに制御する。
【００５１】
耐圧バルブ４を閉状態とし、ガスタイトシリンジ１２のピストンを駆動して、ポンプブロック１１内のポリマー溶液２５に２５気圧の圧力を印加し、各キャピラリー内にポリマー溶液を充填する。高圧力状態を５分間保持した後、ピストンの駆動を停止し、耐圧バルブ４を開状態に戻して高圧力状態を開放する。この結果、各キャピラリーで、各キャピラリーの内部体積の約２倍量のポリマー溶液が置換される。
【００５２】
各試料注入端２０を陰極緩衝液２３に浸漬し、陰極緩衝液２３を負の高圧、陽極緩衝液２４をアースとして、キャピラリーの両端に４ｋＶの高電圧を５分間印加して予備泳動を行なう。接続管３の内断面積はキャピラリーの内断面積と比較して十分大きいため、両緩衝液に印加された電圧はそのままキャピラリーの両端に印加される。キャピラリーの全長は２０ｃｍであり、電界強度は２００Ｖ／ｃｍである。
【００５３】
予備泳動終了後、オートサンプラー９を駆動させ、マイクロタイタープレート７の１２個の試料溶液槽８の試料溶液に各試料注入端２０がそれぞれ浸漬される。各試料溶液を負の高圧、陽極緩衝液２４をアースとして、キャピラリーの両端に０．８ｋＶの高電圧を３０秒間印加して試料注入を行なう。この時、電界強度は４０Ｖ／ｃｍになる。
【００５４】
試料注入後再び、オートサンプラー９を駆動し、試料注入端２０を陰極緩衝液２３に浸漬し、陰極緩衝液２３を負の高圧、陽極緩衝液２４をアースとして、キャピラリーの両端に０．５ｋＶの高電圧を５分間印加して初期泳動を行なう。この後、印加電圧を４ｋＶに上昇させて電気泳動を開始する。
【００５５】
レーザビーム１０としてＡｒイオンレーザ（４８８ｎｍ及び５１５ｎｍを発振、出力２０ｍＷ）を用い、Ａｒイオンレーザを各キャピラリーの蛍光検出位置１９に照射する。コンピュータにより２次元ＣＣＤカメラ１７を制御し、各キャピラリーを泳動する試料から発する蛍光を、０．１秒のサンプリング間隔で連続的に検出して、記録する。電気泳動を１０分間継続した後、蛍光検出及び電圧印加を停止する。電気泳動結果は、コンピュータで解析し、表示、記録する。
【００５６】
引き続き、次の１２個の試料の分析を行なうため、上記と同様のポリマー溶液の充填、予備泳動、試料注入、初期泳動、電気泳動の手順を繰り返す。一回のサイクルで、１２個の試料を２０分間で電気泳動できるため、９６個の試料の電気泳動は１６０分間で終了する。
【００５７】
実施例１では、特定のサイズのキャピラリーを使用したが、これ以外のサイズのキャピラリーを用いても同様の効果を得られる。また、キャピラリーを１２本使用する例を示したが、１本以上の任意の本数でも実施例１と同様の構成が可能であり、同様の効果が得られる。
【００５８】
また、分離媒体にポリマー溶液としてＰＯＰ６を用いているが、これ以外の種類のポリマー溶液を用いても良い。架橋ゲルを分離媒体に用いて、実施例１と同等の装置構成で電気泳動分離してももちろん良い。ポリマーを含まない溶液をキャピラリーに充填して電気泳動を行っても良い。
【００５９】
実施例１の装置構成の特徴は、以下の（条件１）〜（条件５）を同時に満足する点にある。（条件１）ポリマー溶液又は水溶液をキャピラリーに充填して電気泳動を行なう。（条件２）陽極緩衝液槽内の陽極緩衝液の液面の高さと、陰極緩衝液槽内の陰極緩衝液の液面の高さとがほぼ同じ等しい。（条件３）キャピラリーの試料注入端がほぼ鉛直下方を向いている。（条件４）キャピラリーの試料注入端より注入された試料は電気泳動により少なくとも最初はキャピラリー内を鉛直上方に移動する。（条件５）試料がキャピラリー内を鉛直上方に移動中にレーザ照射を受け、蛍光が検出される。
【００６０】
先に定義した、Ｗ、Ｅ１、Ｅ２、Ｄ、Ｔ（図２、図３に示す例では、Ｔ＝Ｅ２である）、Ｂ１、Ｂ２、Ｓを用いると、（条件２）は（数１）、（条件５）は（数２）となる。
【００６１】
【数１】
Ｂ１＝Ｂ２ …（数１）
【００６２】
【数２】
Ｔ−Ｅ１＞Ｌ１ …（数２）試料溶出端が蛍光検出位置より高い位置にある条件は（数３）、試料溶出端が最高位置である条件は（数４）、耐圧バルブが接続管を密閉する位置が陽極緩衝液内にある条件は（数５）となる。
【００６３】
【数３】
Ｅ２＞Ｄ …（数３）
【００６４】
【数４】
Ｔ＝Ｅ２ …（数４）
【００６５】
【数５】
Ｓ＜Ｂ２ …（数５）
実施例１の第１の装置では、中央に配置されたキャピラリーに関する集光効率及び分光精度と比較して、両端部に配置されたキャピラリーに関する集光効率及び分光精度が、低下する難点がある。また、レーザビームを一括照射するために図４に示す石英セルが必要になり、装置がやや複雑になる。
【００６６】
図５は、本発明の実施例１の第２の装置の全体の構成例を示す斜視図である。実施例１の第２の装置では、実施例１の第１の装置の構成に於いて、レーザ照射系、及び蛍光検出系を変更する。図５に示すように、キャピラリー毎にレーザ照射系、及び蛍光検出系をパラレルに設置すれば、各キャピラリーからの蛍光を同一条件で計測することが可能になり、石英セルが不要になる。また、図５に示す構成では、キャピラリーの配列間隔が任意で広くなっても良いし、キャピラリーが任意の複数の本数でも良い。
【００６７】
図６は、本発明の実施例１の第２の装置の光学系の構成例を示す断面図（キャピラリーが配列する平面に垂直で、１本のキャピラリー軸を含む断面図）であり、単一のレーザ照射系、及び蛍光検出系を表わしている。鉛直上方から入射したレーザビーム１０はダイクロイックミラー３６で反射し、対物レンズ３７で集光され、キャピラリーの蛍光検出位置１９に照射される。
【００６８】
蛍光検出位置１９から発光する蛍光は、対物レンズ３７で集光され、平行光束にされ、ダイクロイックミラー３６を透過し、レーザ光カットフィルター１４を透過した後、結像型の回折格子３８で反射し、反射光は波長分散を受けながら一次元ＣＣＤカメラ３９上に結像する。一次元ＣＣＤカメラ３９の画素が配列する方向と波長分散の方向とを一致させる。レーザビーム照射系、及び蛍光検出系をキャピラリー１本につき１個を対応させて、蛍光検出位置１９が配列する直線と平行に、同一間隔（９ｍｍ）で並べる。１個のレーザビーム系、及び蛍光検出系の、蛍光検出位置が配列する直線方向での幅を９ｍｍ以下にする。
【００６９】
実施例１の第２の装置では、レーザビームがキャピラリーの本数と同じだけ、即ち、１２本のレーザビームが必要であるが、１２個のレーザ光源を用いても良いし、１本のレーザビームを１２本に分割して使用しても良い。また、図１と同様にして、１本のレーザビームを用いて全キャピラリーを一括照射して、蛍光検出を、図５に示すようにキャピラリー毎に行なう構成としても良い。
【００７０】
図７は、本発明の実施例１の第３の装置の側面図である。図１〜図３、図５に示す構成では、耐圧バルブ４が接続管３の先端に配置されていたが、図１〜図３、図５に示す構成に代えて、図７に示すように、耐圧バルブ４をポンプブロック１１と接続管３の接続部分に設置する。図７に示す構成により、接続管３に耐圧性能を持たせる必要がなくなり、簡便な装置構成にできる。
【００７１】
（実施例２）
図８は、本発明の実施例２の第１の装置の構成例を示す側面図（図３と同じ方向から見た図）である。キャピラリーサイズ、複数のキャピラリーとポンプブロック１１の配置は図１〜図３と同じであり、（数２）から（数４）は満足されている。図８に示すように、接続管３を用いず、耐圧バルブ４を用いて、ポンプブロック１１と陽極緩衝液槽６を直接接続している。この結果、陽極緩衝液２４の液面は陰極緩衝液２３の液面より高くなり、（数１）の条件が満足されていない。 この条件で、陽極緩衝液２４の液面と陰極緩衝液２３の液面が大気圧に曝される状態にしていると、陽極緩衝液２４、ポンプブロック内のポリマー溶液２５、キャピラリー内のポリマー溶液、陰極緩衝液２３で形成される閉流路の中を、各溶液が高い方から低い方に落下してしまう。キャピラリー内では試料溶出端２１から試料注入端２０に向かってポリマー溶液が移動する。試料注入端２０に向かうポリマー溶液の移動は、電気泳動分離性能に悪影響を与えるため、この移動を回避することが必要である。
【００７２】
図８に示す構成では、陽極緩衝液槽６を密閉することで溶液の落下を防止している。溶液が落下すると陽極緩衝液槽６内の空気が膨張して圧力が陰極緩衝液２３の液面近傍の常圧よりも低下することを利用している。従って、陽極緩衝液槽６内の初期の空気体積が小さいほど落下防止効果が大きい。しかし、どんなに初期の空気体積を小さくしても、電気泳動に伴い、陽電極からガスが発生し、陽極緩衝液槽６内の空気（気体）体積が増大してしまう。
【００７３】
図９は、本発明の実施例２の第２の装置の構成例を示す側面図ある。図９に示す例では、図８に示す構成の陽極緩衝液槽６内の空気を積極的に除去する。密閉された陽極緩衝液槽６に空気抜き用の穴を設け、四ふっ化エチレン樹脂膜フィルター２８、吸引チューブ２９を介して、ポンプ（図示せず）を用いて吸引する。
【００７４】
四ふっ化エチレン樹脂膜フィルター２８は気体を通し、液体を通さない性質があるため、陽極緩衝液そのものは除去しないで、電気泳動により発生したガスだけを選択的に除去できる。四ふっ化エチレン樹脂膜以外でも同様の性質を有する高分子膜（ガス透過膜）を用いても良い。圧力変化に対する液体の体積変化は無視できるので、上記の構成により溶液落下を抑止できる。
【００７５】
試料注入端が置かれる陰極緩衝液槽５を密閉しても同様の溶液落下防止効果があり、四ふっ化エチレン樹脂膜フィルターを用いて、陰極緩衝液槽５内の気体除去を行なえば更に効果がある。更に、陽極緩衝液槽１６の密閉と同時に行なっても良い。
【００７６】
図１０は、本発明の実施例２の第３の装置の構成例を示す側面図である。図１０に示す構成では、図８に示す装置構成で、陰極緩衝液２３の液面に常圧（大気圧）以上の高圧力を印加している。試料注入端が置かれる陰極緩衝液槽５とその近傍を密閉容器内に配置して、あるいは図１０に示すように装置全体を密閉された加圧容器４０内に配置しても良い。
【００７７】
陰極緩衝液槽５とその近傍が置かれる加圧容器４０内に加圧チューブ４１を介してポンプ（図示せず）を用いて、空気を送り込むことにより、加圧容器４０内の圧力を高め、陰極緩衝液２３の液面に大気圧以上の圧力を印加する。大気圧以上の圧力は、陰極緩衝液２３、キャピラリー内のポリマー溶液、ポンプブロック１１の内のポリマー溶液２５、陽極緩衝液２４に到達し、これらの溶液全体が高圧力状態になる。この結果、溶液内のガスの発生が押さえらると同時に、溶液の落下がより効率的に阻止でき、安定して高分解能の電気泳動が可能になる。レーザ照射系、及び蛍光検出系の構成は実施例１と同等で良い。
【００７８】
（実施例３）
ポリマー溶液を用いたキャピラリー電気泳動では、キャピラリーの発熱や環境温度の変動によって、キャピラリーそのもののが温度変化し、内部のポリマー溶液の体積が増減し得る。この結果、ポリマー溶液がキャピラリー内を移動し、電気泳動分離性能が劣化することがある。従って、キャピラリーを温度調節することは、電気泳動分離性能の劣化の防止に非常に有効である。また、所定の温度に調節することによって、分離能、速度といった電気泳動分離性能を最大限に発揮させることができる。
【００７９】
実施例１では、温度調節された空気をキャピラリーに吹き付けて、キャピラリーの温度調節を行なっている。空気流による温度調節はキャピラリーの位置によって空気の温度や風速にばらつきが生じるためその制御が困難である。実施例３では実施例１異なる他の温度調節について説明する。
【００８０】
図１１は、本発明の実施例３の第１の装置の構成例を示す側面図（図３と同じ方向から見た図）である。図１１は、図１〜図３の構成に、実施例１とは異なるキャピラリーの温度調節の構成を加えた。
【００８１】
キャピラリーの泳動分離部１、試料溶出部２を、それぞれ２枚の熱伝導性の高い温度調節板３０で挟み、温度調節板３０とキャピラリーを接触させる。温度調節板３０にはヒーター及びクーラーが接続しており（図示せず）、温度調節板３０及び温度調節板３０と接触する部分のキャピラリーを所定の温度に制御する。
【００８２】
キャピラリーの全長（Ｌ１＋Ｌ２）に対して、キャピラリーの温度調節される領域の長さの割合（温度調節カバー率）が高いほど、電気泳動分離の安定性、分解能も高くなる。図１１に示す構成では、泳動分離部１と試料溶出部２を分けて温度調節板３０で挟んでいる。
【００８３】
蛍光検出位置１９の近傍は、温度調節板３０で挟むと蛍光計測が実行できなくなるため、図１１に示す構成では、蛍光検出位置１９の近傍の部分を温度調節できない。また、試料注入端２０の近傍も、陰極緩衝液２３や試料溶液に浸漬する必要から、試料注入端２０から少なくとも数ｃｍの区間は温度調節できない。泳動分離有効長Ｌ１が小さくなると、温度調節カバー率が低下し、電気泳動分離性能の低下を招くことがあり得る。
【００８４】
図１２は、本発明の実施例３の第２の装置の構成例を示す側面図（図３と同じ方向から見た図）である。図１２に示す構成では、図１１の構成と異なる温度調節の構成を採用している。図１２に示す例では、キャピラリーのサイズ、複数のキャピラリーの配置は、図１〜図３の構成と同じでである。陰極緩衝液槽を深い槽にして、陰極緩衝液を温度調節できる温度調節型陰極緩衝液槽３１にする。
【００８５】
温度調節型陰極緩衝液槽３１内の温度調節型陰極緩衝液３２は、内蔵しているヒーター兼クーラー３３により循環され温度調節される。キャピラリーの泳動分離部１の全体、及び試料溶出部２の一部を温度調節型陰極緩衝液３２に浸漬し、浸漬している部分のキャピラリーを温度調節する。この時、キャピラリーの蛍光検出位置１９は、温度調節型陰極緩衝液３２に完全に浸漬している。
【００８６】
図１２に示す構成を用いれば、短い泳動分離有効長Ｌ１であっても、温度調節カバー率を高くすることができ、高分離性能の電気泳動を安定して実行できる。温度調節型陰極緩衝液３２の液面と陽極緩衝液２４の液面の高さを揃えるため、図３に示す構成と比較して、接続管３の長さを短くして、陽極緩衝液槽６の高さを高い位置に置く。
【００８７】
キャピラリーの蛍光検出位置１９が、温度調節型陰極緩衝液３２内にあるため（Ｂ１＞Ｄ）、蛍光計測は温度調節型陰極緩衝液３２及び温度調節型陰極緩衝液槽３１の壁を通して行なう。温度調節型陰極緩衝液槽３１の壁の材質は、無色透明であり可能な限り蛍光を発しない材質、例えば、石英ガラスが望ましい。
【００８８】
実施例３の第２の装置に於ける、レーザ照射系、及び蛍光検出系の基本的な構成は図５、図６と同等で良い。図６の構成と異なり、対物レンズ３７と蛍光検出位置１９の間に温度調節型陰極緩衝液槽３１の壁、温度調節型陰極緩衝液３２が存在するため、対物レンズ３７の位置を調節して焦点を合わせる必要がある。
【００８９】
なお、図１２に示す温度調節型陰極緩衝液３２を収納する温度調節型陰極緩衝液槽３１を、図８、図９、図１０に示す構成に適用して、図１２に示す構成と同様に、短い泳動分離有効長Ｌ１であっても、温度調節カバー率を高くでき、高分離性能の電気泳動を安定して実行できる。温度調節型陰極緩衝液槽３１を用いるこれらの構成では、温度調節型陰極緩衝液３２の液面と陽極緩衝液２４の液面の高さを揃える必要がなく、電気泳動分離する試料の変更毎に、ポリマー溶液の劣化や異なる試料の混在を避けるために行なう、複数のキャピラリー内のポリマー溶液の交換の際に必要なポリマー溶液の量が少ないという利点がある。
【００９０】
以上説明した実施例１〜実施例３では、複数のキャピラリーを互いに平行に、同一間隔で、同一平面上に等間隔で配置している。以上説明した実施例１〜実施例３で、１本のキャピラリーを用いる構成としも良いことは言うまでもない。
【００９１】
（実施例４）
図１３は、本発明の実施例４の装置の構成例を示す正面図（図２と同じ方向から見た図）である。キャピラリーの配列間隔を試料注入端２０と蛍光検出位置１９で変化させる。キャピラリーのサイズ、キャピラリーの本数は、実施例１と同等である。但し、簡単のために、図２と同様に、キャピラリーは５本のみ示している。各蛍光検出位置１９をレーザビーム１０上の同一線上に揃え、互いに密着するように揃え、各キャピラリーの軸が鉛直線とほぼ平行になるように並べる。
【００９２】
キャピラリーの蛍光検出位置１９に於ける配列ピッチは０．３６ｍｍ、配列全幅は５．４ｍｍである。各キャピラリーの試料注入端２０は、配列ピッチ４．５ｍｍ、配列全幅４９．５ｍｍで同一線上に並べる。各キャピラリーの泳動分離部１及び蛍光検出位置１９近傍の試料溶出部２は、図１３の紙面に平行な平面上に乗るように配置する。従って、図１３を紙面上で右側から見た図は図３とほぼ同一になる。
【００９３】
各キャピラリーの試料溶出端２１は、接続治具２２’を用いてポンプブロック１１と耐圧接続される。接続治具２２’は、キャピラリー１２本ががちょうど貫通できる小さな穴を中心にもち、先が円錐状に尖ったプラスチック製のオスネジである。１２本のキャピラリーを試料溶出端２１からオスネジの穴に所定長挿入し、オスネジの穴の内壁と各キャピラリーの間の隙間をアラルダイト等の接着剤で充填して硬化する。この結果、オスネジの穴の内壁と各キャピラリーの間の隙間は密封される。
【００９４】
ポンプブロック１１には、オスネジと適合するようにテーパー状になったメスネジ穴が開いており、メスネジ穴の先はポンプブロック１１内のポリマー溶液２５が充填される内部空間に通じている。１２本のキャピラリーを試料溶出端２１からテーパー状のメスネジ穴に貫通させた状態で、オスネジをテーパー状のメスネジ穴に締め付けると、オスネジの先端が変形する。この結果、接続治具２２’とポンプブロック１１の間の隙間が密封される。
【００９５】
各キャピラリーの蛍光検出位置１９から試料注入端２０までの区間は、全て同一平面上に配置されているため、図１１に示す構成と同様にして温度調節ができる。即ち、１２本のキャピラリーを同時に２枚の温度調節板で挟み、１２本のキャピラリーの温度調節を実行できる。
【００９６】
各キャピラリーの泳動分離部１は同一平面上に配置されているため、中央に配置されているキャピラリーの分離有効長は両端に配置されているキャピラリーのやや短くなる。４．５ｍｍの配列ピッチは、試料溶液槽が３２×２４の格子状に並ぶ３８４穴のマイクロタイタープレートの配列ピッチと等しい。従って、１２本のキャピラリーの試料注入端２０を、マイクロタイタープレートのそれぞれ異なる試料溶液槽に一度に挿入し、同時に試料注入できる。
【００９７】
図１３に示す構成では、図２の構成と異なり、各キャピラリーの蛍光検出位置１９が密着して配列しているため、レーザ照射及び蛍光検出が容易かつ効率的になる。
【００９８】
図１４は、本発明の実施例４の装置に於ける蛍光検出装置の光学系の構成例を示す断面図（蛍光検出位置１９を含み、キャピラリーの軸に垂直な断面図）である。レーザビーム１０をレンズ（図示せず）で集光した後、各キャピラリーが配列する平面の側面方向より、蛍光検出位置１９が並ぶ線に沿って照射して、１２本全てのキャピラリーの蛍光検出位置１９を同時にレーザ照射できる（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、６８、２６９９−２７０４（１９９６）（従来技術４））。
【００９９】
各キャピラリーを泳動する試料から発する蛍光の検出は、各キャピラリーが配列する平面に対して垂直方向より同時に行なう。蛍光検出は、図１に示す構成と同様の構成で実行されるが、蛍光検出位置１９が密着しているため、各キャピラリーからの蛍光を効率良く検出できる。
【０１００】
また、レーザ照射法として以下の手法を用いても良い。蛍光検出位置１９の配列した線方向にレーザビームをシリンドリカルレンズを用いて拡大し、１２本のキャピラリーを同時に照射する（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、６６、１４２４−１４３１（１９９４）（従来技術５））。更に、レーザビームをレンズで集光し、ビームを走査して各キャピラリーの蛍光検出位置１９を順番に照射する（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、６４、２１４９−２１５４（１９９２）従来技術６）。
【０１０１】
（実施例５）
図１５は、本発明の実施例５の装置の構成例を示す側面図（図３と同じ方向から見た図）である。実施例５の構成では、実施例１〜実施例４に示す、各キャピラリーの全領域が鉛直線と平行に配置される構成とは異なるキャピラリーの配置をとる。
【０１０２】
キャピラリーは、外径３６０μｍ、内径５０μｍ、全長６０ｃｍであり、キャピラリーの試料注入端２０から１０ｃｍ（試料溶出端４から５０ｃｍ）の位置に検出窓を設け、蛍光検出位置１９とする（Ｌ１＝１０ｃｍ、Ｌ２＝５０ｃｍ）。Ｌ１＜Ｌ２であることが、実施例５の装置の構成の特徴である。
【０１０３】
このキャピラリー１本を、キャピラリーの試料注入端２０を鉛直下方に向け、泳動分離部１、蛍光検出位置１９近傍の試料溶出部２の一部のキャピラリーの軸が、鉛直線とほぼ平行になるように配置する。キャピラリーの試料溶出部２の中腹が上方に凸のループをなし、キャピラリーの最も位置が高くなる点（頂点）の基準水平面Ｗからの高さがＴとなるように配置する。
【０１０４】
キャピラリーの試料溶出端２１は、図２に示す構成と同様にして、接続治具２２を用いてポンプブロック１１に耐圧接続される。ポンプブロック１１にはガスタイトシリンジ１２が耐圧接続され、陽極緩衝液槽６とは耐圧バルブ４を介して接続されている。
【０１０５】
試料溶出長Ｌ２が十分に大きいため、陰極緩衝液２３と陽極緩衝液２４の液面の高さが揃うように、ポンプブロック１１、陽極緩衝液槽６の高さを調節できる。この結果、（数１）に示す条件が満足され、ポリマー溶液のキャピラリー内での移動が防止できる。実施例５の構成では、（数１）、（数２）、（数５）に示す各条件が満足される。実施例５では１本のキャピラリーを扱ったが、実施例５の構成に於いて、複数のキャピラリーを不等間隔、又は等間隔で配列しても良い。
【０１０６】
【発明の効果】
本発明の装置の構成によれば、従来技術より短い分離有効長のキャピラリー電気泳動が安定して可能になり、超高速の電気泳動を実行でき、複数のキャピラリーをアレイ化して高スループットで高性能な電気泳動も可能となる。
【０１０７】
キャピラリーに充填されたポリマー溶液を安定した状態に保持して、試料注入端から導入された試料がキャピラリー内を鉛直下方から上方に向かって移動中にレーザ照射し、試料から発する蛍光を検出する構成により、短い分離有効長の電気泳動が可能となる。
【０１０８】
キャピラリー電気泳動の分離有効長を１０ｃｍ以下に短くして、２００塩基長を１０分程度で配列決定でき超高速の電気泳動が可能になり、複数のキャピラリーをアレイ化して超ハイスループットも実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の第１の装置の全体の構成例を示す斜視図。
【図２】本発明の実施例１の第１の装置の正面図。
【図３】本発明の実施例１の第１の装置の側面図。
【図４】本発明の実施例１の第１の装置の蛍光検出位置に於ける断面図。
【図５】本発明の実施例１の第２の装置の全体の構成例を示す斜視図。
【図６】本発明の実施例１の第２の装置の光学系の構成例を示す断面図。
【図７】本発明の実施例１の第３の装置の側面図。
【図８】本発明の実施例２の第１の装置の構成例を示す側面図。
【図９】本発明の実施例２の第２の装置の構成例を示す側面図。
【図１０】本発明の実施例２の第３の装置の構成例を示す側面図。
【図１１】本発明の実施例３の第１の装置の構成例を示す側面図。
【図１２】本発明の実施例３の第２の装置の構成例を示す側面図。
【図１３】本発明の実施例４の装置の構成例を示す正面図。
【図１４】本発明の実施例４の装置の光学系の構成例を示す図。
【図１５】本発明の実施例５の装置の構成例を示す側面図。
【図１６】１本のキャピラリーを用いる従来技術の電気泳動装置の構成を説明する図。
【符号の説明】
１…泳動分離部、２…試料溶出部、３…接続管、４…耐圧バルブ、５…陰極緩衝液槽、６…陽極緩衝液槽、７…マイクロタイタープレート、８…試料溶液槽、９…オートサンプラー、１０…レーザビーム、１１…ポンプブロック、１２…ガスタイトシリンジ、１３…第一カメラレンズ、１４…レーザ光カットフィルター、１５…透過型回折格子、１６…第２カメラレンズ、１７…２次元ＣＣＤカメラ、１８…石英セル、１９…蛍光検出位置、２０…試料注入端、２１…試料溶出端、２２、２２’…接続治具、２３…陰極緩衝液、２４…陽極緩衝液、２５…ポンプブロック内のポリマー溶液、２６…ガスタイトシリンジ内のポリマー溶液、２７…接続管内のポリマー溶液、２８…四ふっ化エチレン樹脂膜フィルター、２９…吸引チューブ、３０…温度調節板、３１…温度調節型陰極緩衝液槽、３２…温度調節型陰極緩衝液、３３…ヒーター兼クーラー、３４…集光レンズ、３５…グリセリン溶液、３６…ダイクロイックミラー、３７…対物レンズ、３８…結像型の回折格子、３９…一次元ＣＣＤカメラ、４０…加圧容器、４１…加圧チューブ、４２…水平保持板、４３…鉛直保持板、４４…陽極緩衝液槽台。

Claims (10)

1. 少なくとも一部がキャピラリーであり、前記キャピラリーの両端の間に電圧印加して標識された試料を電気泳動により分離するための泳動路と、
   前記キャピラリーに光を照射する照射部と、
   前記電気泳動で分離される前記試料の標識を検出する検出部と、
   前記泳動路の一方の端部と他方の端部とを、前記電気泳動の際に各々浸漬させる第１の緩衝液槽と第２の緩衝液槽とを有し、
   前記キャピラリーは、前記キャピラリーの鉛直方向での基準水平面からの最高位置の高さをT、前記キャピラリーの試料注入端の基準水平面からの高さをE1、前記試料注入端と前記光が前記キャピラリー上に照射される標識検出位置との間の区間のキャピラリー長をL1とするとき、T-E1>L1の関係を満足し、かつ前記電気泳動の際はポリマー溶液で充填され、
   前記第１の緩衝液槽と前記第２の緩衝液槽とは、前記電気泳動の際に液面の高さが実質的に同一であることを特徴とするキャピラリー電気泳動システム。
2. 少なくとも一部がキャピラリーであり、前記キャピラリーの両端の間に電圧印加して標識された試料を電気泳動により分離するための泳動路と、
   前記キャピラリーに光を照射する照射部と、
   前記電気泳動で分離される前記試料の標識を検出する検出部と、
   前記泳動路の一方の端部と他方の端部とを、前記電気泳動の際に各々浸漬させる第１の緩衝液槽と第２の緩衝液槽とを有し、
   前記キャピラリーは、前記光を照射される標識検出位置を有し、前記標識検出位置における前記試料の泳動方向は実質的に鉛直上向であり、
   前記キャピラリーは前記電気泳動の際はポリマー溶液で充填され、
   前記第１の緩衝液槽と前記前記第２の緩衝液槽とは、液面の高さが前記電気泳動の際に実質的に同一であることを特徴とするキャピラリー電気泳動システム。
3. 前記試料注入端は実質的に鉛直下向きであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のキャピラリー電気泳動システム。
4. 前記標識検出位置から前記キャピラリーの試料溶出端までのキャピラリー長をL2としたとき、前記キャピラリーはＬ１≦Ｌ２の関係を満たすことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のキャピラリー電気泳動システム。
5. 前記キャピラリーの試料溶出端の前記基準水平面からの高さをE2とし、前記標識検出位置の前記基準水平面からの高さをDとしたとき、前記キャピラリーはE2≦Dの関係を満たすことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のキャピラリー電気泳動システム。
6. 前記ポリマー溶液の前記キャピラリーへの導入及び除去を行うポリマー溶液制御手段をさらに有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のキャピラリー電気泳動システム。
7. 前記キャピラリーは複数であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のキャピラリー電気泳動システム。
8. 前記照射部と前記検出部は前記キャピラリーの各々に対応して設置される請求項７に記載のキャピラリー電気泳動システム。
9. 前記キャピラリーは、前記標識検出位置が実質的に一の直線上にあるように設置される請求項７に記載のキャピラリー電気泳動システム。
10. 電気泳動分離媒体を納め、標識された試料を両端への電圧印加による電気泳動で分離するための複数のキャピラリーと、
    前記キャピラリーに光を照射する照射部と、
    前記電気泳動で分離される前記試料の標識を検出する検出部とを有し、
    複数の前記キャピラリーは、各々試料注入端と試料溶出端と前記光を照射される標識検出位置とを有し、前記試料注入端と前記試料溶出端と前記標識検出位置との各々の位置において実質的に一の直線上に実質的に同じ間隔で配置されるものであり、
    前記試料は、前記標識検出位置における泳動方向が実質的に鉛直上向であることを特徴とするキャピラリー電気泳動システム。

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