JP4159702B2 - キャピラリーカラムへのゲル充填装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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に、試料が電気泳動する媒体となるゲルを充填するためのゲル充填装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気泳動装置は核酸、タンパク質、ぺプチド、糖などを分離分析するために使用されており、特に、ＤＮＡの塩基配列の解析には重要な役割を果たしている。
ヒト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電気泳動装置が提案されている。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。
【０００３】
内径が１０〜２００μｍのガラスキャピラリーカラム内に分子ふるい効果を有する支持体（分離媒体）を導入したキャピラリーゲル電気泳動では、分離媒体の分子ふるい効果により核酸やタンパク質などの分離を行なう。分離媒体としては、架橋されたポリアクリルアミドなど、キャピラリーカラム中でcross-linkゲルを重合させたものや、リニアポリアクリルアミドやハイドロキシエチルセルロースなど、予め重合させた高分子ポリマーをキャピラリーカラムに充填するものがある。
【０００４】
キャピラリー電気泳動装置の初期のものは１本のキャピラリーカラムを用いるものである。その場合にはキャピラリーカラムへのゲルの充填方法として、キャピラリーカラムの一端を容器内のゲルに浸し、その容器を密閉してその容器内を加圧することによりゲルをキャピラリーカラムに押し込んで充填している。他の方法として、キャピラリーカラムの一端をゲルに浸し、キャピラリーカラムの他端を減圧してゲルをキャピラリーカラムに吸引することにより充填することも行なわれている。
マルチキャピラリー電気泳動装置において、複数本のキャピラリーカラムは、試料注入側では二次元的に配列され、検出側では平面上に一列に配列された状態で電気泳動装置に装着される。その複数本のキャピラリーカラムは、操作性の観点から、ホルダによって配列が固定されたキャピラリーカセットとすることが好ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
キャピラリーカセットとした状態でキャピラリーカラムの１本ずつにゲルを充填することは非常に手間がかかり、また、現実的には不可能である。そこで、キャピラリーカセットを単位としてそれに含まれるすべてのキャピラリーカラムにゲル充填を簡便に行なえるようにすることが望まれている。
【０００６】
また、キャピラリーカラム内でゲルを重合させる種類の分離媒体では、キャピラリーカラムの内壁面の状態がゲルの重合状態に影響する。内壁面の状態が悪いとゲルの重合状態が悪くなり、電気泳動中にキャピラリーカラム内に気泡が発生する頻度が増加する。さらに、キャピラリーカラムの内壁面の状態が悪いと、cross-linkゲル、高分子ポリマーにかかわらず、キャピラリーカラムの試料注入側の端部からゲルがずり出す頻度が増加する。そのため、泳動結果の再現性が悪くなるという問題があった。
この問題を解決するには、キャピラリーカラム内に酸性溶液を導入するなどの前処理を施す必要があるが、キャピラリーカセットとした状態でキャピラリーカラムの１本ずつに前処理を施すことは非常に手間がかかり、また、現実的には不可能である。
【０００７】
そこで、本発明は、そのようなキャピラリーカセットに含まれるすべてのキャピラリーカラムへの前処理及びゲルの充填を簡便にできるとともに、キャピラリー電気泳動における泳動結果の再現性を向上させることができるゲル充填装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【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装着される複数のキャピラリーカラムの試料注入側の端部がホルダの保持部材を貫通して２次元的に配列されその保持部材との間に気密を保って固定されたキャピラリーカセットのキャピラリーカラムにゲルを充填するための装置である。
キャピラリーカラムへのゲル充填は吸引又は加圧のいずれによっても行なうことができる。ゲル充填の際、それぞれのキャピラリーカラムを１本ずつシールして吸引又は加圧を行なうのではなく、キャピラリーカラムを気密を保って固定しているホルダにより、そのキャピラリーカセットのすべてのキャピラリーカラムをシールし、同時にゲル充填を行なうようにする。
【０００９】
また、ガラスキャピラリーカラムの内壁面にはシラノール基（−ＳｉＯＨ）が多数存在する。それらのシラノール基の状態はキャピラリーカラムごとに異なる。シラノール基の状態はゲルの重合状態に大きく影響するので、キャピラリーカラムごとのシラノール基の状態の差は、ゲルの重合状態に差を生ずる。
そこで、本発明にかかる装置では、ゲルやポリマーを充填する前に、キャピラリーカラムに酸を導入して、キャピラリーカラムの内壁面のシラノール基の状態を整えて（以下、酸処理という）、シラノール基の状態をゲルの重合に対して適した状態にする。その結果、キャピラリーカラム内でのゲルの重合状態を安定させることができる。一方、酸はゲルの重合を阻害するので、キャピラリーカラムに酸処理を施した後、純水によりキャピラリーカラム内の洗浄を行なう。さらに、キャピラリーカラム内に水分が残留するとゲルの重合が阻害されたり、ゲル濃度が低下したりするので、不活性ガスによりキャピラリーカラム内の乾燥を行なう。
【００１０】
吸引によりゲル充填を行なう方式では、本発明は、上面に開口が設けられ、その開口にはキャピラリーカラムの試料注入側の端部を内側に入れてホルダによりその開口を密閉する密閉手段が設けられ、さらに気体出口が設けられたチャンバと、不活性ガスを供給する不活性ガス供給機構と、不活性ガス供給機構から不活性ガスが供給される不活性ガス供給口、酸性溶液を収容する酸性溶液容器、純水を収容する純水容器及びゲルを収容するゲル容器が配置され、キャピラリーカラムの試料注入側とは反対側の検出側の端部が不活性ガス供給口、酸性溶液容器、純水容器又はゲル容器のいずれかに挿入されるように、不活性ガス供給口、酸性溶液容器、純水容器及びゲル容器並びにキャピラリーカラムの検出側の端部を移動させる導入物質選択機構と、チャンバの気体出口に設けられた減圧手段と、を備えている。
【００１１】
まず、チャンバの開口をキャピラリーカセットのホルダを用いて密閉手段により密閉し、キャピラリーカセットの検出側を導入物質選択機構に固定し、酸性溶液容器、純水溶液、ゲル容器及び不活性ガス供給口を導入物質選択機構の所定の位置に配置する。
導入物質選択機構により、キャピラリーカセットの検出側のすべてのキャピラリーカラムの先端を酸性溶液容器に収容された酸性溶液に浸す。減圧手段によりチャンバ内を減圧してキャピラリーカラムに酸性溶液を吸入し、キャピラリーカラムの内壁面に酸処理を施す。
次に、導入物質選択機構により、キャピラリーカセットの検出側のすべてのキャピラリーカラムの先端を純水容器に収容された純水に浸す。減圧手段によりチャンバ内を減圧してキャピラリーカラムに純水を吸入し、キャピラリーカラム内の酸性溶液を排出する。
【００１２】
次に、導入物質選択機構により、キャピラリーカセットの検出側のすべてのキャピラリーカラムの先端を不活性ガス供給口に挿入して不活性ガス供給機構から供給される不活性ガスに接触させる。減圧手段によりチャンバ内を減圧してキャピラリーカラムに不活性ガスを吸入し、キャピラリーカラム内を乾燥させる。
次に、導入物質選択機構により、キャピラリーカセットの検出側のすべてのキャピラリーカラムの先端をゲル容器に収容されたゲルに浸す。減圧手段によりチャンバ内を減圧してキャピラリーカラムにゲルを吸入する。
【００１３】
加圧によりゲル充填を行なう方式では、本発明は、上面に開口が設けられ、その開口にはキャピラリーカラムの試料注入側の端部を内側に入れてホルダによりその開口を密閉する密閉手段が設けられ、さらに気体出入口が設けられたチャンバと、チャンバの開口がホルダにより密閉された状態でキャピラリーカラムの試料注入側の端部が浸される位置にゲルを収容し、チャンバの内部に着脱可能に配置されるゲル容器と、不活性ガスを供給する不活性ガス供給機構と、不活性ガス供給機構から不活性ガスが供給される不活性ガス供給口、酸性溶液を収容する酸性溶液容器、純水を収容する純水容器及びドレイン容器が配置され、キャピラリーカラムの試料注入側とは反対側の検出側の端部が不活性ガス供給口、酸性溶液容器、純水容器又はドレイン容器のいずれかに挿入されるように、不活性ガス供給口、酸性溶液容器、純水容器及びドレイン容器並びにキャピラリーカラムの検出側の端部を移動させる導入物質選択機構と、チャンバの気体出入口に設けられた加圧・減圧手段と、を備えている。
【００１４】
まず、ゲル容器をチャンバ内に配置していない状態で、チャンバの開口をキャピラリーカセットのホルダを用いて密閉手段により密閉し、キャピラリーカセットの検出側を導入物質選択機構に固定し、酸性溶液容器、純水溶液、不活性ガス供給口及びドレイン容器を導入物質選択機構の所定の位置に配置する。
導入物質選択機構により、キャピラリーカセットの検出側のすべてのキャピラリーカラムの先端を酸性溶液容器に収容された酸性溶液に浸す。加圧・減圧手段によりチャンバ内を減圧してキャピラリーカラムに酸性溶液を吸入し、キャピラリーカラムの内壁面に酸処理を施す。
次に、導入物質選択機構により、キャピラリーカセットの検出側のすべてのキャピラリーカラムの先端を純水容器に収容された純水に浸す。加圧・減圧手段によりチャンバ内を減圧してキャピラリーカラムに純水を吸入し、キャピラリーカラム内の酸性溶液を排出する。
【００１５】
次に、導入物質選択機構により、キャピラリーカセットの検出側のすべてのキャピラリーカラムの先端を不活性ガス供給口に挿入して不活性ガス供給機構から供給される不活性ガスに接触させる。加圧・減圧手段によりチャンバ内を減圧してキャピラリーカラムに不活性ガスを吸入し、キャピラリーカラム内を乾燥させる。
次に、チャンバの開口からホルダを一旦外し、チャンバ内にゲル容器を配置した後、チャンバの開口をホルダにより再度密閉する。導入物質選択機構により、キャピラリーカセットの検出側のすべてのキャピラリーカラムの先端をドレイン容器に挿入する。その後、加圧・減圧手段によりチャンバ内を加圧してキャピラリーカラムにゲルを注入する。検出側のキャピラリーカラム端からあふれ出す過剰量のゲルはドレイン容器によって受けられる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
ガラスキャピラリーカラムを繰返し使用していると、キャピラリーカラムの内壁面に、前の測定におけるゲルの残留物などの汚れが付着している場合がある。かかる場合、そのままキャピラリーカラム内でゲルの重合を行なうと、ゲルの重合状態が悪くなる。
そこで、キャピラリーカラムにゲルを充填する前に、キャピラリーカラムにアルカリ溶液を導入して、キャピラリーカラムの内壁面に付着している汚れを除去する（以下、アルカリ処理という）ことが好ましい。その結果、キャピラリーカラム内でのゲルの重合状態を安定させることができる。一方、アルカリ溶液もゲルの重合を阻害するので、アルカリ処理を施した後、純水によりキャピラリーカラム内の洗浄を行なう。キャピラリーカラム内に水分が残留するとゲルの重合が阻害されたり、ゲル濃度が低下したりするので、この場合も不活性ガスによりキャピラリーカラム内の乾燥を行なう。
【００１７】
そのため、吸引によりゲル充填を行なう方式では、本発明の導入物質選択機構は、アルカリ溶液を収容するアルカリ溶液容器をさらに備え、キャピラリーカラムの検出側の端部が不活性ガス供給口、酸性溶液容器、アルカリ溶液容器、純水容器又はゲル容器のいずれかに浸されるように、不活性ガス供給口、酸性溶液容器、アルカリ溶液容器、純水容器及びゲル容器並びにキャピラリーカラムの検出側の端部を移動させるものであることが好ましい。
【００１８】
また、加圧によりゲル充填を行なう方式では、本発明の導入物質選択機構は、アルカリ溶液を収容するアルカリ溶液容器をさらに備え、キャピラリーカラムの検出側の端部が不活性ガス供給口、酸性溶液容器、アルカリ溶液容器、純水容器又はドレイン容器のいずれかに浸されるように、不活性ガス供給口、酸性溶液容器、アルカリ溶液容器、純水容器及びドレイン容器並びにキャピラリーカラムの検出側の端部を移動させるものであることが好ましい。
【００１９】
吸引によりゲル充填を行なう方式又は加圧によりゲル充填を行なう方式のいずれにおいても、酸処理前又は酸処理後、かつゲル充填前に、導入物質選択機構により、キャピラリーカセットの検出側のすべてのキャピラリーカラムの先端をアルカリ溶液容器に収容されたアルカリ溶液に浸し、減圧手段又は加圧・減圧手段によりチャンバ内を減圧してキャピラリーカラムにアルカリ溶液を吸入し、キャピラリーカラムの内壁面にアルカリ処理を施す。
その後、キャピラリーカラムに純水を吸入してキャピラリーカラム内のアルカリ溶液を排出し、さらに不活性ガスを吸入してキャピラリーカラム内を乾燥させる。
そして、上記のゲル充填の動作と同様にして、加圧又は吸引によりゲルの充填を行なう。
アルカリ処理と酸処理をともに施す場合は、上記のアルカリ処理、酸処理、洗浄及び乾燥を行なった後、加圧又は吸引によりゲル充填を行なう。
【００２０】
チャンバを複数個備え、複数のチャンバで減圧手段又は加圧・減圧手段を共有し、異なるチャンバに装着されるキャピラリーカラムについて、導入物質選択機構の不活性ガス供給口、酸性溶液容器、アルカリ溶液容器、純水容器、ドレイン容器又はさらにゲル容器を共有することが好ましい。その結果、複数のキャピラリーカセットに同時に前処理及びゲルの充填を行なえるとともに、装置全体の構成を簡潔にすることができる。
不活性ガス供給機構、導入物質選択機構、及び減圧手段又は加圧・減圧手段の動作を自動で制御する制御部を備え、前処理及びゲルの充填における、キャピラリーカラム端を浸入させる溶液容器の交換、溶液容器へのキャピラリーカラム端の浸入、減圧手段又は加圧・減圧手段の動作及び不活性ガス供給機構の動作を制御部により制御して、前処理及びゲルの充填を自動で行なうことが好ましい。その結果、オペレータの省力化が図れる。
【００２１】
【実施例】
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、例えば３８４本のキャピラリーカラム４が配列され、試料注入側ホルダ６及び検出側ホルダ８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る。そのキャピラリーアレイの一端２ａが試料注入側となって試料注入側ホルダ６により１６×２４の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１０に収容された泳動用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（検出側の端部）２ｂはキャピラリーカラム４が一列に配列されており、リザーバ１２に収容されたバッファ液と接触する。キャピラリーアレイ端２ｂ側にはキャピラリーカラム４が一列に配列されて検出側ホルダ８により支持されている被検出部２ｃが設けられている。
【００２２】
キャピラリーカラム４は破損から守るために被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、その被膜が蛍光を発するものであるときは、被検出部２ｃではその被膜を除去しておく。キャピラリーカラム４として、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４の被膜は除去する必要がない。
各キャピラリーカラム４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。
【００２３】
試料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１４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。１６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４に励起光のビームを照射し、試料からの蛍光を検出するものであり、図示しない走査機構により、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１４からの励起光ビームが励起・受光光学系１６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１４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１８を経て励起・受光光学系１６に導かれている。
【００２４】
リザーバ１０にはバッファ液が収容され、試料注入側のキャピラリーアレイ端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アレイ端２ａのキャピラリーカラム端に泳動用電圧が印加される。リザーバ１２にはバッファ液が収容され、検出側のキャピラリーアレイ端２ｂ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アレイ端２ｂのキャピラリーカラム端に泳動用電圧が印加される。リザーバ１２のバッファ液には上側電極２２が浸されて接触し、リザーバ１０のバッファ液には下側電極２０が浸されて接触し、両電極２０，２２には高圧電源２４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。
【００２５】
図２、図３及び図４に本発明によるゲル充填装置に装着されるキャピラリーカセットの一例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と同じ役割をする部分には同じ符号を付す。
試料注入側ホルダ６は、被膜を有し、例えば外径３００μｍ、内径１００μｍの石英ガラスキャピラリーカラム４を２次元的に配列するための樹脂製のホルダ板６ａ，６ｂの間に、キャピラリーカラム４を穴で挟持して固定するシリコーンゴム製のゴム板２６が挾み込まれ、固定ネジ６ｃにより一体化されたものである。ホルダ板６ａ，６ｂ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４を通す穴が１６×２４箇所に設けられている。それらのホルダ板６ａ，６ｂの穴はキャピラリーカラム４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４は両ホルダ板６ａ，６ｂ及びその間に挾まれたゴム板２６を貫通し、ゴム板２６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６との間に気密を保って固定されている。
【００２６】
検出側のホルダ８は、密着して平面上に並べられたキャピラリーカラム４を下側からはホルダ板８ａにより、上側からはシリコーンゴム製のゴム板２８により挾むことによって固定している。ゴム板２８によりキャピラリーカラム４をホルダ板８ａに押しつけて固定するために、キャピラリーカラム４の配列の両側部でゴム板２８をホルダ板８ａに固定するホルダ板８ｂが設けられている。ホルダ板８ａと８ｂは固定ネジ８ｃにより固定されている。
【００２７】
キャピラリーカラム４の全長は約５００ｍｍであり、試料注入側の端部から約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８ａ，８ｂ及びゴム板２８にはキャピラリーカラム４の配列方向に沿った開口３０がそれぞれ開けられ、開口３０の重なった部分が被検出部２ｃとなっている。電気泳動の際の信号検出は、その開口３０を通して行なわれる。
また、本発明によるゲル充填装置には、後述のように、ホルダ６を案内する位置決めピン３２ａと、ホルダ６を固定するクランプ１１が設けられており、ホルダ６にはその位置決めピン３２ａが通る位置決め穴３２ｂと、そのクランプ１１と係合するように４隅の厚さが外方向に向かって薄くなるように傾斜した固定部６ｄが設けられている。
【００２８】
図５及び図６は、本発明によるゲル充填装置の一実施例を表す概略構成図であり、図５は装置全体を表す斜視図、図６はその装置の導入物質選択機構のリザーバステージ周辺を表す斜視図である。図７はその装置の流路構成を表す配管図である。
基板１上に、図２、図３及び図４に示す試料注入側ホルダ６が固定されて密閉空間を作る４つのチャンバ３と、そのチャンバ３内を加圧又は減圧する加圧・減圧手段を内部に備えるコントロールボックス５と、検出側ホルダ８を固定し、上下移動させる２つの検出側ホルダ昇降手段７と、リザーバを移動させるリザーバ移動機構９とが備えられている。
【００２９】
チャンバ３は、上部及び底部を閉じるためのアクリル板３ａ、３ｃ、及び側部を閉じるためのアクリルパイプ３ｂから構成されている。アクリルパイプ３ｂの両断面とアクリル板３ａ，３ｃとの間はシリコーンゴムパッキンを挾んでシールされている。アクリル板３ａには開口１３が設けられており、ここに試料注入側ホルダ６が装着される。その開口１３の周りには溝が掘られ、その溝には環状で断面が円形のシリコーンスポンジ１３ａが篏め込まれている。シリコーンスポンジ１３ａはアクリル板３ａの表面より約半分が出ており、アクリル板３ａとホルダ６との間をシールする。各アクリル板３ａ上にはホルダ６をアクリル板３ａに固定するための４個のクランプ１１がそれぞれ備えられており、ホルダ６の４隅の固定部６ｄと係合し、このクランプ１１を締めつけることにより、ホルダ６がスポンジ１３ａに押しつけられてチャンバ３の空間を密閉する。
【００３０】
検出側ホルダ昇降手段７は、検出側ホルダ昇降機構７ａ及び検出側ホルダ固定部材７ｂにより構成される。各チャンバ３に対応する位置に、検出側ホルダ８をそれぞれ固定するホルダ固定部材７ｂが４つ設けられている。隣り合う２つのホルダ固定部材７ｂ，７ｂが一体化され、それらのホルダ固定部材７ｂ，７ｂに共通のホルダ昇降機構７ａが備えられて、ホルダ昇降手段７を構成しており、そのようなホルダ昇降機構７ａが２台設けられている。各ホルダ固定部材７ｂは、ホルダ昇降機構７ａに設けられたレール７ｃに沿って上下に移動可能にホルダ昇降機構７ａに設置されている。ホルダ固定部材７ｂにホルダ８が固定されたとき、キャピラリーアレイ端２ｂは、ホルダ昇降機構７ａにより、ホルダ固定部材７ｂとともに上下移動させられる。
【００３１】
リザーバ移動機構９は、リザーバステージ移動機構９ａ及びリザーバステージ９ｂにより構成される。ホルダ昇降機構７ａ，７ａ間の基板１上に、リザーバステージ移動機構９ａによりホルダ昇降機構７ａ，７ａ方向に移動させられるリザーバステージ９ｂが配置されている。
リザーバステージ９ｂには、ドライチャンバ１５並びに図示しない酸性溶液リザーバ、アルカリ溶液リザーバ、清浄水リザーバ及びドレインリザーバを１組として、２組のリザーバがリザーバステージ９ｂの移動方向に１組ずつ並べられている。ドライチャンバ１５には窒素ガスライン１７を介して窒素ガスが供給され、酸性溶液リザーバには酸性溶液が収容され、アルカリ溶液リザーバにはアルカリ溶液が収容され、清浄水リザーバには純水が収容される。これらのリザーバはキャピラリーアレイ端２ｂより大きい幅寸法をもち、ホルダ固定部材７ｂの下降時には、いずれかのリザーバにキャピラリーアレイ端２ｂが挿入される。各リザーバは対向した位置のホルダ固定部材７ｂ，７ｂに固定されるキャピラリーアレイ端２ｂ，２ｂで共通である。
【００３２】
また、ドライチャンバ１５は、上面開口がカバーで被われており、そのカバーにキャピラリーアレイ端２ｂを挿入するためのスリットを設けて、大気と、供給される窒素ガスとの混合が抑制されている。ドライチャンバ１５には、図示しない窒素ガス供給機構から、窒素ガスライン１７に備えられたフィルタ１９及び二方電磁弁ＳＶ８を介して、電磁弁ＳＶ８の切換えにより窒素ガスが適宜供給される（図７参照）。フィルタ１９は例えば１０μｍ程度のものであり、配管やボンベなどからの塵や埃の混入を防いでいる。これは、ドライチャンバ１５内の窒素ガスをキャピラリーカラム４内に吸引した際にキャピラリーカラム４が目詰まりを起こすのを避けるためである。
【００３３】
本発明の導入物質選択機構は、検出側ホルダ昇降手段７、リザーバ移動機構９、ドライチャンバ１５、酸性溶液リザーバ、アルカリ溶液リザーバ、清浄水リザーバ及びドレインリザーバから構成される。
また、ホルダ固定部材７ｂ及びステージ９ｂの移動は、例えばホルダ昇降機構７ａ及びステージ移動機構９ａそれぞれに設けられたモータ及びベルトにより実現される。また、ホルダ固定部材７ｂ及びリザーバステージ９ｂの移動は、例えば窒素ガスライン１７の窒素ガス圧力を利用したエアシリンダにより実現してもよい。
【００３４】
次に、チャンバ３内を加圧・減圧するための流路構成を図５及び図７を参照して説明する。
４つのチャンバ３には、アクリルパイプ３ｂの側面（円筒面）にジョイント（気体出入口）２１がそれぞれ設けられている。各ジョイント２１からの流路は、基板１内に設けられたそれぞれの配管を介して、コントロールボックス５内に導かれ、コントロールボックス５内に設けられた三方電磁弁ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３又はＳＶ４のＮＯ（常開）側に接続されている。電磁弁ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３及びＳＶ４の残りのポートのうち、ＣＯＭ（共通）側はこれらの電磁弁に共通の流路２３に接続され、各電磁弁のＮＣ（常閉）側は一対のスピードコントローラＳＣ１及びＳＣ２、ＳＣ３及びＳＣ４、ＳＣ５及びＳＣ６又はＳＣ７及びＳＣ８を介してそれぞれ大気に開放されている。スピードコントローラはチャンバ３にキャピラリーカセットが装着されている場合と同じ大きさの流路抵抗になるように調整しておく。
【００３５】
流路２３は三方電磁弁ＳＶ６のＮＣ側に接続され、その電磁弁ＳＶ６を介してポンプ２７の排出側に接続され、また流路２３は三方電磁弁ＳＶ７のＮＯ側に接続され、その電磁弁ＳＶ７を介してポンプ２７の吸入側に接続されている。ポンプ２７は電磁弁ＳＶ６，ＳＶ７のそれぞれのＣＯＭ側に接続されている。電磁弁ＳＶ６のＮＯ側と電磁弁ＳＶ７のＮＣ側にはそれぞれサイレンサＳ２，Ｓ３が接続されてる。電磁弁ＳＶ６，ＳＶ７をＮＯ側にすることにより流路２３がポンプ２７により排気され、電磁弁ＳＶ６，７をＮＣ側にすることにより流路２３がポンプ２７により加圧される。
流路２３には電磁弁ＳＶ５を介してサイレンサＳ１が接続され、電磁弁ＳＶ５を開くことにより流路２３を大気に開放することができる。さらに流路２３には流路２３内の圧力を測定する連成計２５が接続されている。
コントロールボックス５には、ポンプ２７、電磁弁ＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３、ＳＶ４、ＳＶ５、ＳＶ６、ＳＶ７及びＳＶ８、検出側ホルダ昇降機構７ａ並びにリザーバステージ移動機構９ａの動作を制御する図示しないマイクロプロセッサが内蔵されている。
【００３６】
次に、動作について説明する。実施例では図２、図３及び図４に示す３８４本のキャピラリーカラム４を備えたキャピラリーカセットを用いた。
リザーバステージ９ｂの所定位置に、塩酸溶液を収容した酸溶液リザーバ、水酸化ナトリウム溶液を収容したアルカリ溶液リザーバ、純水を収容した清浄水リザーバ及び空のドレインリザーバを配置する。
検出側ホルダ昇降手段７のホルダ固定部材７ｂを上方位置にした状態で、検出側ホルダ８をホルダ固定部材７ｂに固定する。さらに、ホルダ６の４隅の固定部６ｄをアクリル板３ａ上に設けられた４個のクランプ１１によって固定し、クランプ１１を締め付けることによってホルダ６をシリコーンスポンジ１３ａに押し当て、アクリル板３ａに密着固定する。
【００３７】
まず、アルカリ処理を施すべく、リザーバステージ移動機構９ａにより、リザーバステージ９ｂを移動させて、アルカリ溶液リザーバをキャピラリーアレイ端２ｂの下方位置に移動させる。
ホルダ昇降機構７ａにより固定部材７ｂを下降させて、キャピラリーアレイ端２ｂを下方位置に移動させ、キャピラリーアレイ端２ｂをアルカリ溶液リザーバの水酸化ナトリウム溶液に浸す。
【００３８】
電磁弁ＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３、ＳＶ４のうち、キャピラリーカセット２のホルダ６を装着したチャンバ３に接続された電磁弁をＮＯ側に接続し、キャピラリーカセットを装着していないチャンバ３の電磁弁をＮＣ側に接続し、電磁弁ＳＶ６及びＳＶ７をＮＯ側に接続してポンプ２７を作動させ、チャンバ３内部を減圧する。
このとき、使用しないチャンバ３に接続された電磁弁ＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３又はＳＶ４をＮＣ側に接続してスピードコントローラＳＣ１及びＳＣ２、ＳＣ３及びＳＣ４、ＳＣ５及びＳＣ６又はＳＣ７及びＳＣ８を介して大気に開放する。これにより、スピードコントローラによりキャピラリーカセットを装着したチャンバ３と同等の配管抵抗が得られる。このような構成により、常に４個のチャンバ３にキャピラリーカセットを装着した時と同じ圧力が発生するようにしている。
【００３９】
チャンバ３内部を減圧することにより、キャピラリーアレイ２のキャピラリーカラム４内部が減圧され、キャピラリーアレイ端２ｂ側から水酸化ナトリウム溶液が吸引される。キャピラリーカラム４に水酸化ナトリウム溶液が導入され、水酸化ナトリウムとともにキャピラリーカラム４内の汚れが試料注入側からチャンバ３内に排出される。
所定時間経過後、ポンプ２７を停止し、電磁弁ＳＶ５を開けてチャンバ３内を大気に開放する。その後、ホルダ昇降機構７ａによりキャピラリーアレイ端２ｂを上方位置に移動させて、キャピラリーアレイ端２ｂをアルカリ溶液リザーバから引き抜く。
これらの動作にて、アルカリ処理を完了する。
【００４０】
次に、清浄水による洗浄を行なうべく、リザーバステージ移動機構９ａにより、リザーバステージ９ｂを移動させて、清浄水リザーバをキャピラリーアレイ端２ｂの下方位置に移動させる。
ホルダ昇降機構７ａにより固定部材７ｂを下降させて、キャピラリーアレイ端２ｂを下方位置に移動させ、キャピラリーアレイ端２ｂを清浄水リザーバの純水に浸す。
その後、アルカリ処理時と同様にして、チャンバ３内を減圧し、キャピラリーアレイ端２ｂ側から純水を吸引させる。キャピラリーカラム４に純水が導入され、キャピラリーカラム４内の水酸化ナトリウムが純水とともにチャンバ３内に排出される。
所定時間経過後、ポンプ２７を停止し、チャンバ３内を大気に開放する。その後、ホルダ昇降機構７ａにより、キャピラリーアレイ端２ｂを上方位置に移動させて、キャピラリーアレイ端２ｂを清浄水リザーバから引き抜く。
これらの動作にて、洗浄を完了する。
【００４１】
次に、乾燥を行なうべく、リザーバステージ移動機構９ａにより、リザーバステージ９ｂを移動させて、ドライチャンバ１５をキャピラリーアレイ端２ｂの下方位置に移動させる。
ホルダ昇降機構７ａにより固定部材７ｂを下降させて、キャピラリーアレイ端２ｂを下方位置に移動させ、キャピラリーアレイ端２ｂをスリットを介してドライチャンバ１５内に挿入する。
窒素ガスライン１７の電磁弁ＳＶ８を開き、フィルタ１９を介して、ドライチャンバ１５に窒素ガスを供給する。
その後、アルカリ処理時と同様にして、チャンバ３内を減圧し、キャピラリーアレイ端２ｂ側から窒素ガスを吸引させる。キャピラリーカラム４に窒素ガスが導入され、キャピラリーカラム４内が乾燥される。
所定時間経過後、ポンプ２７を停止し、チャンバ３内を大気に開放する。その後、窒素ガスライン１７の電磁弁ＳＶ８を閉じ、ホルダ昇降機構７ａにより、キャピラリーアレイ端２ｂを上方位置に移動させて、キャピラリーアレイ端２ｂをドライチャンバ１５から引き抜く。
これらの動作にて、乾燥を完了する。
【００４２】
次に、酸処理を施すべく、リザーバステージ移動機構９ａにより、リザーバステージ９ｂを移動させて、酸性溶液リザーバをキャピラリーアレイ端２ｂの下方位置に移動させる。
ホルダ昇降機構７ａにより固定部材７ｂを下降させて、キャピラリーアレイ端２ｂを下方位置に移動させ、キャピラリーアレイ端２ｂを酸性溶液リザーバの塩酸溶液に浸す。
その後、アルカリ処理時と同様にして、チャンバ３内を減圧し、キャピラリーアレイ端２ｂ側から塩酸溶液を吸引させる。キャピラリーカラム４に塩酸溶液が導入され、塩酸溶液によりキャピラリーカラム４の内壁面に存在するシラノール基の状態が整えられる。
所定時間経過後、ポンプ２７を停止し、チャンバ３内を大気に開放する。その後、ホルダ昇降機構７ａにより、キャピラリーアレイ端２ｂを上方位置に移動させて、キャピラリーアレイ端２ｂを塩酸溶液リザーバから引き抜く。
これらの動作にて、酸処理を完了する。
【００４３】
次に、上記のアルカリ処理後の洗浄と同様の動作を行ない、キャピラリーカラム４内から塩酸溶液を排出させた後、上記の洗浄後の乾燥と同様の動作を行ない、キャピラリーカラム４内を乾燥させる。
これらの動作の後、クランプ１１を緩めてホルダ６をアクリル板３ａから外し、チャンバ３内に溜った液をアスピレータ等で排出する。また、チャンバ３内部に図示しない容器を備えておき、溜った液をその容器ごとチャンバ３内から取り出すようにしてもよい。
次に、ゲルを収容した図示しないゲル容器をチャンバ３内部に配置する。その後、ホルダ６をアクリル板３ａに再度装着し、クランプ１１を締め付けてチャンバ３内を密閉する。このとき、ゲル容器のゲル中に試料注入側の全てのキャピラリーカラムの先端が浸かるように、ホルダ６から突出するキャピラリーカラムの長さ、及びゲルを収容したゲル容器の高さを調整しておく。
【００４４】
次に、ゲルの充填を行なうべく、リザーバステージ移動機構９ａにより、リザーバステージ９ｂを移動させて、ドレインリザーバをキャピラリーアレイ端２ｂの下方位置に移動させる。
ホルダ昇降機構７ａにより固定部材７ｂを下降させて、キャピラリーアレイ端２ｂを下方位置に移動させ、キャピラリーアレイ端２ｂをドレインリザーバ内に挿入する。
電磁弁ＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３、ＳＶ４のうち、キャピラリーカセット２のホルダ６を装着したチャンバ３に接続された電磁弁をＮＯ側に接続し、キャピラリーカセットを装着していないチャンバ３の電磁弁をＮＣ側に接続し、電磁弁ＳＶ６及びＳＶ７をＮＣ側に接続してポンプ２７を作動させ、チャンバ３内部を加圧する。このときも、チャンバ３内部減圧時と同様に、使用しないチャンバ３に接続された電磁弁ＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３又はＳＶ４をＮＣ側に接続してスピードコントローラＳＣ１及びＳＣ２、ＳＣ３及びＳＣ４、ＳＣ５及びＳＣ６又はＳＣ７及びＳＣ８を介して大気に開放する。これにより、スピードコントローラにより、ホルダ６を装着したチャンバ３と同等の配管抵抗が得られる。
【００４５】
チャンバ３内部を加圧することにより、ゲルをキャピラリーカラム内部に押し込む。キャピラリーカラム４にゲルが充填され、検出側からあふれ出す過剰量のゲルは、ドレインリザーバによって受ける。
所定時間経過後、ポンプ２７を停止し、チャンバ３内を大気に開放する。その後、ホルダ昇降機構７ａにより、キャピラリーアレイ端２ｂを上方位置に移動させて，キャピラリーアレイ端２ｂをドレインリザーバから引き抜く。
これらの動作にて、ゲルの充填を完了する。
【００４６】
この実施例では、ゲルの充填を加圧により圧入して行なっているが、ゲルを収容したゲル容器をリザーバステージ９ｂに配置して、減圧によりゲルを吸引して充填するようにしてもよい。
さらに、上記の酸処理、アルカリ処理、洗浄及び乾燥の動作は、ポンプ２７、電磁弁ＳＶ１〜ＳＶ７、検出側ホルダ昇降機構７ａ及びリザーバステージ移動機構９ａの動作を自動で制御して行なうことが好ましい。その結果、オペレータの省力化を図ることができる。
この実施例はポンプ内蔵タイプであるが、充填するゲルが高分子ポリマーなど粘性の高いものであり高圧を発生する必要がある場合には、圧力発生源を別途備えた高圧ボンベや真空ポンプとすることが好ましい。
【００４７】
【発明の効果】
マルチキャピラリー電気泳動装置に装着されるキャピラリーアレイを構成する複数本のキャピラリーカラムにゲル溶液を充填するとき、それぞれのキャピラリーカラムを直接密着固定するのではなく、複数本のキャピラリーカラムを気密性よく固定した試料注入側カセットホルダを用いて密着手段にシールしてゲルの充填を行なうので、複数本のキャピラリーカラムのゲル充填を同時に行なうことができる。また、簡便な装着と、装着した際の気密性を両立することができる。
複数本のキャピラリーカラムへのゲル溶液の充填を同時に行なうことができるため、マルチキャピラリー電気泳動の複数試料の泳動を同時に行なうことによる処理能力の向上という最大のメリットをその前処理であるゲル作成のプロセスで損なうことがない。
さらに、アルカリ溶液によりキャピラリーカラム内の汚れを除去したり、酸性溶液によりキャピラリーカラムの内壁面のシラノール基の状態を整えるようにしたので、ゲルの充填及びゲルの重合に関し、キャピラリーカラムの内壁面の状態を最適なものにすることができる。その結果、ゲル重合時の重合状態が向上し、泳動電圧印加時の気泡発生率が減少し、さらにゲルのずり出しが低減するので、泳動結果の再現性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によりゲルを充填されるキャピラリーカセットを装着す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である。
【図２】 本発明によりゲルを充填されるキャピラリーカセットの一例の正面図である。
【図３】 同キャピラリーカセットの左側面図である。
【図４】 同キャピラリーカセットの上面図である。
【図５】 一実施例の全体を表す概略構成図である。
【図６】 同実施例のの導入物質選択機構のリザーバステージ周辺を表す斜視図である。
【図７】 同実施例の流路構成を表す配管図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ キャピラリーカセット
２ｂ 検出側キャピラリーアレイ端
３ チャンバ
４ キャピラリーカラム
６ 試料注入側ホルダ
７ 検出側ホルダ昇降手段
８ 検出側ホルダ
７ａ 検出側ホルダ昇降機構
７ｂ 検出側ホルダ固定部材
９ リザーバ移動機構
９ａ リザーバステージ移動機構
９ リザーバステージ
１１ クランプ
１５ ドライチャンバ
２７ ポンプ

Claims (6)

1. マルチキャピラリー電気泳動装置に装着される複数のキャピラリーカラムに試料が電気泳動する媒体となるゲルを充填するためのゲル充填装置であって、
   それらのキャピラリーカラムは、その試料注入側の端部がホルダの保持部材を貫通して２次元的に配列され、その保持部材との間に気密を保って固定されてキャピラリーカセットを構成しており、
   このゲル充填装置は、上面に開口が設けられ、その開口には前記キャピラリーカラムの試料注入側の端部を内側に入れて前記ホルダによりその開口を密閉する密閉手段が設けられ、さらに気体出口が設けられたチャンバと、
   不活性ガスを供給する不活性ガス供給機構と、
   前記不活性ガス供給機構から不活性ガスが供給される不活性ガス供給口、酸性溶液を収容する酸性溶液容器、純水を収容する純水容器及びゲルを収容するゲル容器が配置され、前記キャピラリーカラムの試料注入側とは反対側の検出側の端部が前記不活性ガス供給口、前記酸性溶液容器、前記純水容器又は前記ゲル容器のいずれかに挿入されるように、前記不活性ガス供給口、前記酸性溶液容器、前記純水容器及び前記ゲル容器並びに前記キャピラリーカラムの検出側の端部を移動させる導入物質選択機構と、
   前記チャンバの気体出口に設けられた減圧手段と、を備えたことを特徴とするゲル充填装置。
2. 前記導入物質選択機構は、アルカリ溶液を収容するアルカリ溶液容器をさらに備え、前記キャピラリーカラムの検出側の端部が前記不活性ガス供給口、前記酸性溶液容器、前記アルカリ溶液容器、前記純水容器又は前記ゲル容器のいずれかに浸されるように、前記不活性ガス供給口、前記酸性溶液容器、前記アルカリ溶液容器、前記純水容器及び前記ゲル容器並びに前記キャピラリーカラムの検出側の端部を移動させる請求項１に記載のゲル充填装置。
3. マルチキャピラリー電気泳動装置に装着される複数のキャピラリーカラムに試料が電気泳動する媒体となるゲルを充填するためのゲル充填装置であって、
   それらのキャピラリーカラムは、その試料注入側の端部がホルダの保持部材を貫通して２次元的に配列され、その保持部材との間に気密を保って固定されてキャピラリーカセットを構成しており、
   このゲル充填装置は、上面に開口が設けられ、その開口には前記キャピラリーカラムの試料注入側の端部を内側に入れて前記ホルダによりその開口を密閉する密閉手段が設けられ、さらに気体出入口が設けられたチャンバと、
   前記チャンバの前記開口が前記ホルダにより密閉された状態で前記キャピラリーカラムの試料注入側の端部が浸される位置にゲルを収容し、前記チャンバの内部に着脱可能に配置されるゲル容器と、
   不活性ガスを供給する不活性ガス供給機構と、
   前記不活性ガス供給機構から不活性ガスが供給される不活性ガス供給口、酸性溶液を収容する酸性溶液容器、純水を収容する純水容器及びドレイン容器が配置され、前記キャピラリーカラムの試料注入側とは反対側の検出側の端部が前記不活性ガス供給口、前記酸性溶液容器、前記純水容器又はドレイン容器のいずれかに挿入されるように、前記不活性ガス供給口、前記酸性溶液容器、前記純水容器及び前記ドレイン容器並びに前記キャピラリーカラムの検出側の端部を移動させる導入物質選択機構と、
   前記チャンバの気体出入口に設けられた加圧・減圧手段と、を備えたことを特徴とするゲル充填装置。
4. 前記導入物質選択機構は、アルカリ溶液を収容するアルカリ溶液容器をさらに備え、前記キャピラリーカラムの検出側の端部が前記不活性ガス供給口、前記酸性溶液容器、前記アルカリ溶液容器、前記純水容器又は前記ドレイン容器のいずれかに浸されるように、前記不活性ガス供給口、前記酸性溶液容器、前記アルカリ溶液容器、前記純水容器及び前記ドレイン容器並びに前記キャピラリーカラムの検出側の端部を移動させる請求項３に記載のゲル充填装置。
5. 前記チャンバを複数個備え、複数のチャンバで前記減圧手段又は前記加圧・減圧手段を共有し、異なるチャンバに装着されるキャピラリーカラムについて、前記導入物質選択機構の前記不活性ガス供給口、前記酸性溶液容器、前記アルカリ溶液容器、前記純水容器、前記ドレイン容器又はさらに前記ゲル容器を共有する請求項１から４のいずれかに記載のゲル充填装置。
6. 前記不活性ガス供給機構、前記導入物質選択機構、及び前記減圧手段又は前記加圧・減圧手段の動作を自動で制御する制御部を備えた請求項１から５のいずれかに記載のゲル充填装置。

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