JP3967814B2

JP3967814B2 - キャピラリーカセット

Info

Publication number: JP3967814B2
Application number: JP05148998A
Authority: JP
Inventors: 良英林崎; 林太郎山本
Original assignee: Shimadzu Corp; Japan Science and Technology Agency; RIKEN Institute of Physical and Chemical Research; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Current assignee: Shimadzu Corp; Japan Science and Technology Agency; RIKEN Institute of Physical and Chemical Research; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Priority date: 1998-02-16
Filing date: 1998-02-16
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2018-02-16
Also published as: JPH11230938A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数本のキャピラリーカラムが配列され、それぞれのキャピラリーカラムに試料が注入されて、全てのキャピラリーカラムで同時に電気泳動されるマルチキャピラリーアレイ泳動部、及びマルチキャピラリーアレイ泳動部でキャピラリーに光を照射し、その照射された部分の試料による吸光度や試料からの蛍光を測定する光学的測定部を備えたマルチキャピラリー電気泳動装置に関し、特にそのマルチキャピラリーアレイ泳動部を構成するキャピラリーカセットに関するものである。
このようなマルチキャピラリー電気泳動装置は、タンパク質の分離やＤＮＡの塩基配列決定に用いられている。ＤＮＡの塩基配列決定のためのマルチキャピラリー電気泳動装置では、サンガー反応を用い、プライマー又はターミネータを蛍光物質で標識したＤＮＡフラグメント（断片）試料を電気泳動させ、泳動途中でＤＮＡフラグメント試料からの蛍光を検出して塩基配列を決定する。
【０００２】
【従来の技術】
人ゲノムのような長大な塩基配列をもつＤＮＡの塩基配列決定には、高感度で、高速で、かつ大処理能力をもったＤＮＡシーケンサが必要となる。その１つの方法として、平板状のスラブゲルを用いたものに代わってゲルを充填したキャピラリーカラムを複数本配列したマルチキャピラリーＤＮＡシーケンサが提案されている。キャピラリーカラムは、スラブゲルに比べて、試料の取扱いや注入が容易であるだけでなく、高速に泳動させて高感度で検出できる。つまり、スラブゲルで高電圧を印加すれば、ジュール熱の影響によりバンドが広がったり、温度勾配が生じるなどの問題が生じるが、キャピラリーカラムではそのような問題は少なく、高電圧を印加して高速泳動をさせても、バンドの広がりが少なく高感度検出ができるのである。
複数本のキャピラリーカラムは、インジェクション側では二次元的に、ディテクション側では平面上に一列に配列されて、それぞれ形状の異なるカセットホルダに固定される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
複数本のキャピラリーカラムを用いて電気泳動をさせる場合、電気泳動装置本体へのキャピラリーカラムの着脱が容易であることが望ましく、そのためにはホルダを用いてカセット化することが望ましい。また、昨今の環境問題を鑑み、キャピラリーカラムを使用後廃棄する際、ホルダから簡単に分離できることも好ましい。
また、キャピラリーカラム内へのゲルの充填には、加圧又は減圧による工程が必須であるため、インジェクション側でのキャピラリーカラムのホルダへの固定には気密性が必要となる。
本発明は、キャピラリーカラムをホルダから分離することが容易で、かつ、インジェクション側ではキャピラリーカラムとホルダとの間に十分な気密性を持ったキャピラリーカセットを提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、マルチキャピラリー電気泳動装置において使用される複数本のキャピラリーカラムをインジェクション側でホルダにより二次元的に配列して固定し、ディテクション側で平面上に一列に配列したキャピラリーカセットにおいて、そのホルダはゴム板を備え、複数本のキャピラリーカラムの端部が１本ずつそのゴム板に差し込まれ、そのゴム板の弾性力によって固定されるようにしたものである。
インジェクション側のホルダでキャピラリーカラムをそのゴム板に挿入して固定することにより、そのゴム板とキャピラリーカラム間の気密性を保持することができ、キャピラリー内へのゲル充填時の加圧又は吸引に対するシール機能を果たすことができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明では、キャピラリーカラムのディテクション側には、平面上に一列に配列された複数本のキャピラリーカラムの少なくとも一面側からゴム板を介して押さえて固定する他のホルダを備えていることが好ましい。このように、ディテクション側での固定をゴム板を介して押しつけるものとすることにより、キャピラリーカラムをディテクション側のホルダーから取り外すことが容易になり、使用後の廃棄の際にキャピラリーカラムとホルダーを分離したり、不良のキャピラリーカラムを交換したりする操作が容易になる。
【０００６】
さらに、ディテクション側のホルダは、平面上に一列に配列された複数本のキャピラリーカラムをそのゴム板を介して固定する手段として、両側部で固定するとともに、中間部の２ヶ所以上でも押しつけて固定する締め付け手段を備えていることが好ましい。中間部の２ヶ所以上でもキャピラリーカラムを押しつけることができるようにすることにより、平面上の配列を維持することが容易になる。
【０００７】
【実施例】
本発明のマルチキャピラリーカセットが適用されるマルチキャピラリー電気泳動装置の一例の概略斜視図を図１に示す。
キャピラリーカセット２は複数本のキャピラリーカラム１０２が配列され、ホルダ４、６により固定されてキャピラリーアレイを構成したものであり、そのキャピラリーアレイの一端２ａがインジェクション（試料注入）側となってホルダー４により二次元的に配列されて固定されており、試料注入後に泳動用のリザーバ６２のバッファ液と接触する。そのキャピラリーアレイの終端２ｂはキャピラリーカラム１０２が平面上で一列に配列されており、先端でリザーバ５６のバッファ液と接触する。キャピラリーアレイの終端側にはキャピラリーカラム１０２が一列に配列されてホルダー６により支持されている被検出部２ｃが設けられている。キャピラリーカラム１０２は破損から守られるように皮膜により被覆されている。泳動してきた試料を検出するのに蛍光検出法が用いられる場合、その皮膜が蛍光を発するものであるときは、被検出部２ｃではその皮膜を除去しておく。キャピラリーカラム１０２として、透明で、かつ無蛍光材質の被膜により被覆されているものを使用すれば、被検出部２ｃでもキャピラリーカラムの１０２の被膜は除去する必要がない。キャピラリーカセット２には多数のキャピラリーカラム、例えば３８４本のキャピラリーカラムが配列されている。
各キャピラリーカラム１０２には異なる試料がそれぞれ注入され、同時に電気泳動がなされる。
【０００８】
試料自体又は試料を標識した蛍光物質を励起するための励起光源８として、例えばアルゴンガスレーザ装置が設けられている。１０は励起・受光光学系であり、被検出部２ｃのキャピラリーカラム１０２に励起光を照射し、試料からの蛍光を検出するものであり、走査機構（図示略）により、被検出部２ｃでのキャピラリーカセットの配列面に平行で泳動方向に直交する走査方向に走査される。励起光源８からの励起光ビームが励起・受光光学系１０の走査によってもずれないようにするために、ここでは一例として励起光源８からのレーザビームがカップラーにより結合された光ファイバ９を経て励起・受光光学系１０に導かれている。
【０００９】
下側のリザーバ６２には泳動用バッファ液が入れられ、キャピラリーアレイの下端２ａがそのバッファ液に浸され、そのバッファ液を通してキャピラリーカセット２の下端２ａのキャピラリー端に泳動用電圧が印加される。上側のリザーバ５６のバッファ液には上側電極５４が浸されて接触し、下側のリザーバ６２のバッファ液には下側電極５８が浸されて接触し、両電極５４，５８には高圧電源６０から泳動電圧が印加される。その電源電圧は例えば３０ｋＶで、電流容量は１０〜３０ｍＡである。
泳動される試料はタンパク質試料や、蛍光物質で標識されたＤＮＡフラグメント試料などである。
【００１０】
図２、図３及び図４に一実施例のキャピラリーカセットの概略構成図を示す。図２は正面図、図３は左側面図、図４は上面図である。図１と同一の役割をする部分には同一符号を付す。
インジェクション側のホルダ４は、皮膜を有し、外径３００μｍ、内径１００μｍの石英ガラスキャピラリーカラム１０２を２次元的に配列するための樹脂製のホルダ板４ａ、４ｂの間に、キャピラリーカラム１０２を挟持して固定する厚さ５ｍｍのシリコーンゴム製のゴム板１４が挾み込まれ、固定ネジ４ｃにより一体化されたものである。両ホルダ板４ａ，４ｂには、試料導入に使用する３８４穴マイクロプレートの各穴の位置に対応して、３８４個のキャピラリーカラム１０２を通す穴が４.５ｍｍピッチの１６×２４の２次元に設けられている。ホルダ板４ａ，４ｂの穴はキャピラリーカラム１０２の外径よりも大きく設定されている。キャピラリーカラム１０２は両ホルダ板４ａ、４ｂ及びその間に挾まれたゴム板１４を貫通し、ゴム板１４の穴内にゴムの弾性により挟持されることにより、ホルダ４との間に気密を保って固定されている。ホルダ板４ａの一端にはキャリア取付け具２０が設けられている。
【００１１】
ディテクション側のホルダ６は、密着して平面上に並べられたキャピラリーカラム１０２を下側からはホルダ板６ａにより、上側からは厚さ２ｍｍのシリコーン製のゴム板１６により挾むことによって固定している。ゴム板１６によりキャピラリーカラム１０２をホルダ板６ａに押しつけて固定するために、キャピラリーカラム１０２の配列の両側部でゴム板１６をホルダ板６ａに固定するホルダ板６ｂが設けられている。
【００１２】
ホルダ６において３８４本のキャピラリーカラム１０２を一列に並べると、密着させて並べても幅が約１２ｃｍとなるため、ゴム板１６は両端部を固定すると中央部で外側に向かって湾曲し、そのためホルダ６の中央付近でゴム板１６がキャピラリーカラム１０２を保持する力が弱くなる。そこで、ゴム板１６がホルダ板６ｂによりホルダ板６ａに固定されている両端部間でゴム板１６がホルダ板６ａから離れる方向に浮き上がらないように、ホルダ板６ｂの内側（ゴム板１６との対向側）にはキャピラリーカラム１０２の配列方向に延びる２本の溝１７ａが設けられ、その溝１７ａにはゴム板１６をホルダ板６ａの方向に押すクランプバー１８ｂが数個所、例えば両側にそれぞれ３か所ずつの合計６ヵ所の位置に嵌め込まれ、各クランプバー１８ｂにはホルダ板６ｂに螺合してホルダ板６ｂの外側に突出したクランプねじ１８ａが設けられている。そのクランプねじ１８ａを調節することにより、ゴム板１６を介してキャピラリーカラム１０２を押しつける締め付け力を調節できるようになっている。
【００１３】
キャピラリーカラム１０２の全長は約５００ｍｍであり、インジェクション端から約４００ｍｍの位置に被検出部２ｃが設けられている。被検出部２ｃに検出用ウィンドウを形成するために、ホルダ板６ａ，６ｂ及びゴム板１６にはキャピラリーカラム１０２の配列方向に沿った長穴１７ｂが開けられて被検出部２ｃとなっている。電気泳動の際の信号検出は、その長穴１７ｂを通して行なわれる。
【００１４】
ホルダ４へキャピラリーカラム１０２を固定するには、ホルダ板４ａ、４ｂの間にゴム板１６を挟み込み、ホルダ板４ｂの開いている穴に沿って、ゲージ２２の注射針（外径０.７２ｍｍ、内径０.４１ｍｍ）でゴム板１４を貫通させた後、その注射針内にキャピラリーカラム１０２を差し込み、注射針のみを引き抜く。これにより、キャピラリーカラム１０２はゴム板１４を貫通し、ゴムの弾性力により挟持された状態でゴム板１４に支持されて固定される。その後、キャピラリーカラム１０２を所定の長さに切断する。この動作をホルダ板４ｂの穴の位置を変えながら繰り返すことにより、キャピラリーカラム１０２はホルダ４に２次元に配列されて固定される。
【００１５】
この実施例では、ホルダ４でもホルダ６でも、キャピラリーカラム１０２は接着剤を用いないで固定されている。そのため、キャピラリーカラム１０２はホルダ４，６から分離することが容易であり、また、不良のキャピラリーカラムを取り替えることもできる。
【００１６】
キャピラリーカセットの持ち運びにはキャリアを使用するのが好都合である。図５に一例としてのキャリアを備えたキャピラリーカセットを示す。（Ａ）は正面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は上面図である。
Ｌ字形のキャリアパイプ２２の一端は固定ネジ２４によりホルダ４のキャリア取付け具２０に固定され、キャリアパイプ２２の他端にはホルダ固定部２６が設けられており、ホルダ６は固定ネジ２８によってホルダ固定部２６に固定される。キャリアパイプ２２によりホルダ４、６が固定される。
【００１７】
図５の実施例では、キャリア２２は着脱可能になっており、キャピラリーカセットを持ち運びする際にはキャリア２２を取り付けてホルダ４、６を固定し、キャピラリーカセットを電気泳動装置に装着する際に取り外すことができる。しかし、キャリアと一体になったキャピラリーカセットを作成し、キャリアを備えたままで電気泳動装置に装着するようにしたものであってもよい。
【００１８】
ディテクション側のホルダ６において、ホルダ板６ｂをホルダ板６ａに対して必要以上の力で締め付けると、キャピラリーカラムとゴム板の厚みのためにホルダ板６ｂが湾曲する。それを防ぐために、ゴム板の厚さに合わせてホルダ板６ａ，６ｂの固定部ではホルダ板６ｂに溝を設けたり、ホルダ板６ａと６ｂの間にスペーサを挿入することが好ましい。また、ホルダ板６ｂを予め湾曲する方向と反対側に反らして作成しておくことも好ましい。これらはホルダ板６ｂが湾曲するのを防ぐ上で有効であり、クランプ１８を介してゴム板１６を押す力を維持し、ゴム板１６の中央付近の保持力を維持する上で有効である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明のキャピラリーカセットでは、インジェクション側のホルダでキャピラリーカラムをゴム板に差し込んで固定するようにしたので、キャピラリーカラムのインジェクション側の端部を気密を保って保持することができ、キャピラリー内へのゲル充填時の加圧又は吸引に対するシール機能を満たすことができる。また、キャピラリーカラムは接着剤などで固定されていないので、キャピラリーカラムの廃棄などの際にキャピラリーカラムをホルダから容易に抜き取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるマルチキャピラリー電気泳動装置の一例を示す概略斜視図である。
【図２】一実施例のキャピラリーカセットの正面図である。
【図３】同実施例のキャピラリーカセットの左側面図である。
【図４】同実施例のキャピラリーカセットの上面図である。
【図５】同実施例にキャリアを装着した図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は上面図である。
【符号の説明】
４、６ホルダ
４ａ、４ｂホルダ板
６ａ、６ｂホルダ板
１４、１６ゴム板
１８クランプ
１４ｃ、１６ｃ固定ネジ
１０２キャピラリーカラム

Claims

マルチキャピラリー電気泳動装置において使用される複数本のキャピラリーカラムをインジェクション側でホルダにより二次元的に配列して固定し、ディテクション側で平面上に一列に配列したキャピラリーカセットにおいて、
前記ホルダはゴム板を備え、前記複数本のキャピラリーカラムの端部が１本ずつそのゴム板に差し込まれ、そのゴム板の弾性力によって固定されていることを特徴とするキャピラリーカセット。
前記複数本のキャピラリーカラムのディテクション側には、平面上に一列に配列された前記複数本のキャピラリーカラムの少なくとも一面側からゴム板を介して押さえて固定する他のホルダを備えた請求項１に記載のキャピラリーカセット。
ディテクション側のホルダは、平面上に一列に配列された複数本のキャピラリーカラムを前記ゴム板を介して固定する手段として、キャピラリーカラム配列の両側部で固定するとともに、中間部の２ヶ所以上でも押しつけて固定する締め付け手段を備えている請求項２に記載のキャピラリーカセット。