JP3967814B2 - キャピラリーカセット - Google Patents
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Description
【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 (3)
- 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。
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