JP4377764B2 - 電気泳動装置及び分析方法 - Google Patents

Description

本発明は核酸やタンパク質等を分離分析する電気泳動装置に関し、例えば、キャピラリ電気泳動装置におけるサンプルプレートの保管技術に関する。

サンプルプレートを使用して長時間の自動連続分析を行う電気泳動装置が提案されている。
自動連続分析が可能な電気泳動装置では、多数のサンプルプレートが保管される。

したがって、連続運転中に、待機しているサンプルは常温中に長時間放置される。サンプルを常温中に長時間、放置すると、蛍光色素の劣化、希釈媒体、例えばホルムアミドの加水分解が起り、分析性能が悪化する場合がある。

また、自動連続分析中に、分析結果を緊急に必要とするサンプルが導入される場合がある。更に、自動連続分析中に、分析不要となるサンプルが生じることがある。このような場合、既に保管されているサンプルプレートの配列順を変更しなければならない。

特開2003-344357号公報（第３図）

本発明の目的は、電気泳動装置において、サンプルの劣化を防止し、且つ、効率的に分析を行うことに関する。

本発明は、複数のサンプルプレートを冷凍保管し、あるサンプルプレートを分析している際に、別のサンプルプレートを待機装置にて保管することに関する。これにより、複数の複数のサンプルプレートを冷却保管し、効率的に分析することができる。

本発明によると、分析の効率化及び高信頼性を図ることができる。

以下、上記及びその他の本発明の新規な特徴と利益を、図面を参酌して説明する。ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。

図１は、本例の電気泳動装置の概略図である。図１Ａに示すように、本例の電気泳動装置は、単数もしくは複数本のキャピラリ１０２を含むキャピラリアレイ１０１、キャピラリにポリマーを注入するためのポンプ機構１１１、キャピラリ内のサンプルを光学的に検出するための光検出部１０８、キャピラリに高電圧を加えるための高圧電源１１８、高圧電源から発せられる電流を検出するための第１電流計１１９、陽極側電極に流れる電流を検出するための第２電流計１２０、キャピラリを恒温に保つための恒温槽１２１、キャピラリ陰極端に様々な容器を搬送するための搬送機１２５、及び、サンプルプレート保管装置１４０を有する。

キャピラリアレイ１０１は、９６本のキャピラリ１０２、ロードヘッダ１０３、検出部１０４、キャピラリヘッド１０５、及び、キャピラリヘッドの反対側のキャピラリ陰極端１０６を含む。キャピラリアレイ１０１は交換可能な部材であり、測定手法を変更する場合、キャピラリに破損や品質の劣化が見られたとき、交換する。

キャピラリ１０２は、内径が数十〜数百ミクロン、外径が数百ミクロンのガラス管で構成され、表面はポリイミドでコーティングされている。キャピラリ１０２の内部は、電気泳動時に泳動速度差を与えるための分離媒体が充填される。分離媒体は流動性と、非流動性の双方が存在するが、本実施例では流動性のポリマーを用いる。

キャピラリ１０２は、キャピラリヘッド１０５により一つに束ねられている。図１Ｂに示すように、キャピラリ陰極端１０６は、金属製の中空電極１０７に挿入されており、キャピラリの先端は中空電極１０７から突出している。中空電極１０７はロードヘッダ１０３に装着されている。

光学検出部１０８は、検出部１０４、光源１０９及び光学検出器１１０を有する。検出部１０４では、キャピラリ１０２のポリイミド被膜が除去されている。電気泳動により分離されたキャピラリ中のサンプルを検出するときは、光源１０９からのレーザ光は、キャピラリの検出部１０４を照射する。検出部１０４からの発光は光学検出器１１０によって検出される。光学検出器１１０によって検出された光によって、試料を分析する。

ポンプ機構１１１は、シリンジ１１２、ブロック１１３、逆止弁１１４、ポリマー容器１１５、及び、陽極バッファ容器１１６を有する。陽極バッファ容器１１６には、電極１１７が配置されている。

そのシリンジ１１２を操作することにより、ポリマー容器１１５内のポリマーが、キャピラリ１０２に充填され、又は詰め替えられる。キャピラリ中のポリマー詰め替えは、測定の性能を向上するために測定ごとに実施される。

恒温槽１２１は、断熱材によって覆われ、加熱冷却機構１２２及びファン１２３によって、キャピラリアレイ１０１の温度を均一かつ一定に保つ。

搬送機１２５は、移動ステージ１２６を移動させるための３つの電動モータとリニアアクチュエータを備えており、移動ステージ１２６を上下、左右、および奥行き方向の３軸に移動可能である。移動ステージ１２６は、電動のグリップ１２７を有し、少なくとも１つ以上の容器を載せることができる。従って、移動ステージ１２６は、バッファ容器１２８、洗浄容器１２９、廃液容器１３０及びサンプルプレート１３１を必要に応じて、キャピラリ陰極端まで搬送できる。

サンプルプレート保管装置１４０は、冷却槽１４１と測定前サンプルプレートの待機装置１４２を有する。冷却槽１４１には、冷却機構１４３が設けられ、測定前サンプルプレートの待機装置１４２には加熱機構１４４が設けられている。図示のように、複数のサンプルプレート１３１が冷却槽１４１内に保管され、分析直前に、搬送機１２５によって待機装置１４２に移動される。待機装置１４２では、加熱機構１４４によってサンプルプレート１３１が加熱される。

装置本体１は、制御用コンピュータ２と通信ケーブル３によって接続されている。操作者は、制御用コンピュータ２により、装置の保有する機能の制御し、装置内の検出器で検出されるデータを授受できる。

電気泳動装置による分析では、後に、図５を参照して説明するように、先ず、予備泳動が行われる。予備泳動とは電気泳動による本来の分析工程に先立って、キャピラリ内のポリマーの状態を分析に適した状態にするためのものである。予備泳動では陽極電極１１７と陰極側電極１０７に間に通常数〜数十キロボルト程度の電圧が数〜数十分間加えられる。

電気泳動とは、陽極電極１１７と陰極側電極１０７に間に高圧電源１１８の高圧電圧を印加し、陰極及び陽極バッファ間で発生した電界の作用によりキャピラリ中のサンプルに移動度を与え、サンプルの性質に依存する移動度の差によりサンプルを分離することである。分離されたサンプルは検出部１０４に到達したものから順に光学的に検出される。例えば、サンプルがＤＮＡの場合は、その塩基長により移動度に差が生じる。従って、塩基長の短いＤＮＡは移動速度が速いから、先に検出部を通過する。通常、泳動時間の一番長いサンプルに合わせて測定時間及び電圧印加時間が設定される。

図２を参照して、本例によるサンプルプレート保管装置の例を説明する。サンプルプレート保管装置は、冷却槽２０１と測定前サンプルプレートの待機装置２１４を有する。冷却槽２０１は、断熱材からなるケーシング２０２、ペルチェ素子等からなる電気的な冷却源２０３、冷却源２０３に接続された熱伝導率が高い熱伝導板２０４、上方と下方に設けられた空気循環用のファン２０５ａ、２０５ｂ、２つのサンプルプレート搬入口２０６ａ、２０６ｂ、及び、サンプル検出器２０７を有する。冷却槽２０１の内部には、モータ２０８、４つの回転可能な歯車２０９、歯車に装着されたベルト又はチェーン２１０、ベルト２１０に等ピッチにて装着された支持軸２１１、及び、支持軸に回転可能に装着されたサンプルプレート積載用のラック２１２を有する。２つのサンプルプレート搬入口２０６ａ、２０６ｂのうち、側面に設けられた搬入口２０６ａは、操作者がサンプルプレート２３０を出し入れするときに使用するためのものであり、底面に設けられた搬入口２０６ｂは、搬送機１２５によってサンプルプレート２３０を出し入れするときに使用するためのものである。

ラック２１２は、観覧車と同様に、支持軸２１１に吊り下げられて支持されており、自重により回転する。したがって、ラック２１２に積載されたサンプルプレート２３０は、常に、水平に保持されている。

測定前サンプルプレートの待機装置２１４は、断熱材からなるケーシング２１５、加熱機構２１６、空気循環用のファン２１７、２つのサンプルプレート搬入口２１８ａ、２１８ｂ、サンプル検出器２１９、及び、フィルム取り外し機構２２０を有する。２つのサンプルプレート搬入口２１８ａ、２１８ｂのうち、側面に設けられた搬入口２１８ａは、操作者がサンプルプレート２３０を出し入れするときに使用するためのものであり、底面に設けられた搬入口２１８ｂは、搬送機１２５によってサンプルプレート２３０を出し入れするときに使用するためのものである。

サンプルプレート２３０にはサンプルを収容するために多数のウェルが設けられている。ウェルにサンプルを導入すると、通常、その上には、透明なフィルムが貼られ、サンプルの蒸発やゴミの混入等を防止する。

本例では、冷却槽２０１のラック２１２には、フィルム貼付後のサンプルプレート２３０が積載される。更に、本例では、サンプルプレート２３０に、サンプルプレート２３０を識別するために識別記号が付される。サンプル検出器２０７、２１９は、サンプルプレート２３０の識別記号を読み取り、それを、制御用コンピュータ２に送信する。制御用コンピュータ２は、サンプルプレート２３０を識別記号によって管理する。識別記号はバーコードであってよく、サンプル検出器２０７、２１９はバーコード読み取り装置であってよい。制御用コンピュータ２は、識別記号の情報を解析し、それを表示する機能を有する。

サンプルプレート２３０は、市販されているマイクロタイタプレートであってよい。各社は様々な形のマイクロタイタプレートを販売している。マイクロタイタプレートには、サンプルを収容するためのウェルが設けられているが、９６穴（８×１２＝９６穴）と、３８４穴（１６×２４＝３８４穴）の２種類がある。

３８４穴サンプルプレートの大きさは、高さ約１ｃｍ、縦約１３ｃｍ、幅約８ｃｍであり、９６穴サンプルプレートの大きさは、高さ約２ｃｍ、縦幅約１３ｃｍ、横幅約８ｃｍである。冷却槽内の横の寸法を１０ｃｍ、縦の寸法を３０ｃｍ、高さを１．５ｍとする。サンプルプレート積載用のラック２１２を３ｃｍ間隔で設けると、約１００枚のサンプルプレート２３０を保管することができる。

冷却槽２０１内は冷却源２０３によって冷却され、サンプルプレート２３０に保持されたサンプル液は、冷凍される。分析対象のサンプルプレート２３０が配置されたラック２１２は、先ず、冷凍槽２０１内にて最下端に配置される。

次に、搬送機１２５によって、移動ステージ１２６は、冷凍槽２０１の下方に配置される。冷凍槽２０１の下側の搬入口２０６ｂが開かれる。搬送機１２５によって、移動ステージ１２６は上方に移動する。移動ステージ１２６は、開かれた搬入口２０６ｂを介して冷却槽２０１内に挿入される。移動ステージ１２６に設けられたグリップ１２７は、最下端のラック上に配置されたサンプルプレートを掴む。

搬送機１２５によって、移動ステージ１２６は下方に移動し、更に、待機装置２１４の下方に搬送される。冷凍槽２０１の搬入口２０６ｂは閉じる。待機装置２１４の下側の搬送口２１８ｂが開かれる。搬送機１２５によって、移動ステージ１２６は上方に移動する。移動ステージ１２６は、開かれた搬入口２１８ｂを介して待機装置２１４内に挿入される。グリップ１２７が開かれ、サンプルプレートは、待機装置２１４内に配置される。搬送機１２５によって、移動ステージ１２６は下方に移動し、搬入口２１８ｂは閉じる。

待機装置２１４内にて、冷凍されたサンプル液は、加熱機構２１６によって解凍される。サンプルプレート２３０の表面に結露が生じた場合、空気循環用のファン２１７によって生成された空気循環によって、除去される。

尚、加熱機構２１６によって、サンプル液を、例えば、約８０℃に加熱してよい。それにより、サンプル液内のDNAはディネーチャ処理される、即ち、２重螺旋を１本鎖にすることができる。こうして、加熱機構２１６は、解凍機能ばかりでなく分析処理機能を提供することができる。

測定前サンプルプレートの待機装置２１４にて、サンプルプレート２３０のサンプルを保護していたフィルムは、フィルム取り外し機構２２０によって除去される。フィルム取り外し機構２２０は、例えば、フィルムに穴を開けるニードルを有する。サンプルプレート２３０は、搬送機１２５によって、待機装置２１４の搬入口２１８ｂから取り出され、キャピラリ陰極端に搬送される。サンプルプレート２３０のフィルムに開けられた穴に、キャピラリの電極部が挿入され、キャピラリ１０２内へのサンプル導入の準備を行う。

図３を参照して、サンプルプレートの情報を表示する方法を説明する。図３は、制御用コンピュータ２に設けられた表示装置に表示された画面の例を示す。図３Ａに示すように、画面３００Ａには、冷却槽を模式的に示す冷却槽モデル３０１、測定前サンプルプレートの待機装置を模式的に示す待機装置モデル３０２、ラックを模式的に示すラックモデル３０３、３０４、更に、サンプルプレートを模式的に示すサンプルプレートモデル３０５が描かれている。これらのモデルは、実際の冷却槽及び測定前サンプルプレートの待機装置の状態を表す。従って、ラックモデル３０３、３０４の数は、実際のラックの数に等しい。また、ラックモデル上のサンプルプレートモデル３０５の数は、実際のサンプルプレートの数に等しい。ラックモデル上に、サンプルプレートモデルが描かれていない場合には、そのラックは実際にも空である。

サンプルプレート３０５をクリックすると、そのサンプルプレートに関する情報３０６が表示される。情報３０６には、サンプルプレート番号、サンプルの種類、分析内容（キャピラリ長、泳動電圧、泳動温度）、保管時間、分析（要／不要）、分析状態（済／未）、緊急分析（レベル）、再分析（要／不要）、挿入順序、分析順序、等が含まれる。

画面３００Ａ上の「分析順序表示」ボタン３０７をクリックすると、図３Ｂの画面３００Ｂが表示される。画面３００Ｂでは、サンプルプレートモデル３０５に分析順序を表す数字が表示される。また、画面３００Ｂには、分析順序を示すスケジュール表３０８が表示される。このスケジュール表３０８には、分析順序、分析開始時刻、分析終了時刻が含まれる。通常、電気泳動に要する時間は、分析の種類によって決まっている。従って、分析順序が与えられれば、全てのサンプルプレートの分析の開始時刻と終了時刻を求めることができる。分析順序の決め方は後に説明する。画面３００Ｂ上の「戻る」ボタン３０９をクリックすると、図３Ａの画面３００Ａが表示される。

本例によると、操作者は、一旦連続分析を開始すると、どのサンプルプレート及び分析が、何時始まり、何時終わるかを知ることができ、常時装置を監視する必要が無い。操作者は、必要な時刻に装置を監視するのみで、複数の装置を制御することができる。また、各画面は、切替可能であり、操作者は、必要な情報を、常時得ることができる。

尚、図３の画面は、制御用コンピュータ２に設けられた表示装置ばかりでなく、冷却槽に装着された小型の表示装置にも表示される。このような小型の表示装置は、例えば、冷却槽のサンプルプレート搬入口２０６ａに設けられる。

図４を参照して、分析用サンプルプレートを作製する方法を説明する。ステップＳ４０１にて、血液など分析対象の生体試料を準備する。ステップＳ４０２にて、細胞の染色体よりDNAを抽出する。ステップＳ４０３にて、抽出されたDNAを酵素により細分化し、分析対象の標本を作製する。ステップＳ４０４にて、PCR反応を用いて作製サンプルを増幅させる。ステップＳ４０５にて、試料に標識用の蛍光物質を取り付ける。ステップＳ４０６にて、作製されたDNAサンプルを、純水やホルムアミド等を用いて希釈する。ステップＳ４０７にて、それぞれの目的応じて、マイクロタイタプレートを選択し、分注作業を行う。即ち、各ウェルにサンプルを導入する。ステップＳ４０８にて、電気泳動装置に挿入するためのサンプルプレートの準備をする。サンプルプレートにフィルムを貼付する。

次に、図１を参照して、電気泳動を開始前の準備について説明する。操作者は測定を開始する前に、分離媒体となるポリマーが入ったポリマー容器１１５、バッファ液の入った陽極バッファ容器１１６、バッファ液の入った陰極バッファ容器１２８、キャピラリ洗浄用の純水が入った洗浄用容器１２９、キャピラリ中のポリマーを排出するための廃液容器１３０、及び、これから測定するサンプルを入れたサンプルプレート１３１を用意する。陽極バッファ容器１１６には、電極（ＧＮＤ）１１７及び連通管の双方を十分に漬す程度のバッファで満たす。また、陰極バッファ容器１２８には、中空電極１０７とキャピラリ陰極端１０６が十分に浸る程度のバッファを満たす。

バッファの液量が足りない、又はバッファ容器が空の状態で測定を開始すると、高電圧印加時に高電位の陰電極と電位の低い他の部分の間で放電が起こる危険がある。さらに陽極バッファ容器１１６と陰極バッファ容器１２８の双方のバッファレベルは同等であることが望ましい。それは、液面の高低差による圧力でキャピラリ内のポリマーが移動することを防止するためである。また、電気泳動に利用される流路、あるいはその流路にポリマーを搬送するために使用される流路はすべて測定開始前にポリマーで満たされておく必要がある。通常、電気泳動装置を連続運転する場合、これらの流路はポリマーで満たされている。また、キャピラリアレイの交換、流路内の洗浄等の後に、流路をポリマーで再置換するときは、操作者が、装置のポンプ機構を操作するか手動でシリンジを操作する。ポリマーの充填又は再置換を行ったときは、操作者は、流路内に気泡の残留や異物の混入がないことを、目視にて確認する。最後に、操作者は、所定の設定事項を制御用コンピュータに入力し、測定を開始する。

図５を参照して、分析開始から分析終了までの処理の手順を説明する。尚、同時に図１を参照する。電気泳動装置は、制御コンピュータ２からの命令により分析を開始する。ステップＳ５０１にて、搬送機１２５によって、廃液容器１３０をキャピラリ陰極端１０６に搬送する。ステップＳ５０２にて、ポンプ機構１１１によって、キャピラリにポリマーを注入する。ステップＳ５０３にて、搬送機１２５によって、廃液容器１３０を元に位置に戻し、洗浄容器１２９をキャピラリ陰極端１０６に搬送する。キャピラリ陰極端１０６を洗浄容器１２９内の純水に浸し、洗浄を行う。ステップＳ５０４にて、搬送機１２５によって、洗浄容器１２９を元の位置に戻し、バッファ容器１２８をキャピラリ陰極端１０６に搬送する。ステップＳ５０５にて、予備泳動を行う。上述のように、予備泳動では、陽極電極１１７と陰極側電極１０７に間に数〜数十キロボルト程度の電圧が数〜数十分間加えられる。

ステップＳ５０６にて、搬送機１２５によって、バッファ容器１２８を元の位置に戻し、洗浄容器１２９をキャピラリ陰極端１０６に搬送する。洗浄容器１２９内の純水によって、キャピラリ陰極端１０６を洗浄する。ステップＳ５０７にて、搬送機１２５によって、洗浄容器１２９を元の位置に戻し、サンプルプレート１３１をキャピラリ陰極端１０６に搬送する。ステップＳ５０８にて、サンプル液中のサンプルをキャピラリ内に導入する。キャピラリ陰極電極１０７をサンプル液に浸し、数キロボルト程度の電圧を加える。それにより、サンプル液から陽極側電極１１７の間で電界が発生する。この電界によりサンプル液中のサンプルがキャピラリ内に導入される。

ステップＳ５０９にて、搬送機１２５によって、サンプルプレート１３１を元の位置に戻し、洗浄容器１２９をキャピラリ陰極端１０６に搬送する。キャピラリ陰極端１０６を洗浄する。ステップＳ５１０にて、搬送機１２５によって、洗浄容器１２９を元の位置に戻し、バッファ容器１２８をキャピラリ陰極端１０６に搬送する。ステップＳ５１１にて、電気泳動を行う。電気泳動では、上述のように、陽極電極１１７と陰極側電極１０７に間に高圧電源１１８の高圧電圧を印加する。電圧印加開始から所定の時間が経過し、予定していたデータを取り終えたら電圧印加を停止し、電気泳動を終了する。以上が一連の測定シーケンスである。

次に、図６を参照して本例による電気泳動装置により多数のサンプルプレートを連続的に分析する手順を説明する。尚、同時に図２を参照する。本例によると、多数のサンプルプレートの分析処理は、サンプルプレートに関する情報に基づいて、連続的且つ自動的に効率良く実行される。

ステップＳ６０１にて、操作者は、分析対象である複数のサンプルプレート２３０を冷却槽２０１に挿入する。操作者は、冷却槽２０１の搬入口２０６ａを介して、サンプルプレート２３０をラック２１２上に配置する。操作者は、各サンプルプレート２３０の種類及び分析の種類等を決定し、制御用コンピュータ２を用いて、分析フローに組み込む。ステップＳ６０２にて、制御用コンピュータ２は、サンプルプレート２３０の情報を参照し、分析順序を決定する。分析順序を決定するシーケンスの例は、後に、図７、図８及び図１０を参照して説明する。ステップＳ６０３にて、搬送機１２５によって、決定した分析順序に従い、サンプルプレート２３０を冷却槽２０１から待機装置２１４に搬送する。ステップＳ６０４にて、サンプルの解凍及び加熱処理を行う。更に、フィルム取り外し機構２２０によって、サンプルプレートに装着されたフィルムを除去する。ステップＳ６０５にて、搬送機１２５によって、待機装置１４２に配置されたサンプルプレート２３０をキャピラリ陰極端に搬送し、分析処理を行う。この分析処理は図５を参照して説明した。分析処理が終了すると、搬送機１２５によって、サンプルプレート２３０をキャピラリ陰極端から待機装置１４２に搬送する。

ステップＳ６０６にて、搬送機１２５によって、分析が終了したサンプルプレート２３０を待機装置２１４から冷却槽２０１へ返却する。ステップＳ６０７にて、待機装置２１４に、分析が終了していない新たなサンプルプレート２３０があるか否かを判定する。新たなサンプルプレート２３０がある場合には、ステップＳ６０４に戻り、分析処理を行う。新たなサンプルプレート２３０がない場合には、ステップＳ６０８に進む。

ステップＳ６０８にて、冷却槽２０１に、分析処理の順番が決まっていないサンプルプレート２３０があるか否かを判定する。順番が決まっていないサンプルプレート２３０がある場合には、ステップＳ６０２に戻り、分析処理の順序を決める。順番が決まっていないサンプルプレート２３０がない場合には、終了する。

ステップＳ６０９にて、分析が終了したサンプルプレート２３０に対して、自動的に分析結果の処理を行う。ステップＳ６１０にて、分析結果に基づいて、必要なサンプルには再分析の指示を出し、また同一条件で作製されたサンプルの分析を中止する指示を行う。ステップＳ６１０の処理の例は図９を参照して説明する。

ステップＳ６１１では、緊急分析又は割り込みサンプル処理を行う。本例では、操作者の都合により、いつでも緊急サンプル又は割り込みサンプルを挿入することが可能である。緊急サンプル又は割り込みサンプルを挿入する場合には、ステップＳ６０２に戻り、分析処理の順序を再決定する。緊急分析又は割り込みサンプル処理の詳細は後に、図８を参照して説明する。

図７を参照して、複数のサンプルプレート２３０の分析順序を決定する方法を説明する。ステップＳ７０１にて、冷却槽１４１に保管されたサンプルプレート中に、緊急または割込み分析を要するサンプルプレートがあるか否かを判定する。緊急または割込み分析を要するサンプルプレートが有る場合には、ステップＳ７０８に進む。ステップＳ７０８の詳細は図８を参照して説明する。ステップＳ７０２にて、冷却槽１４１に保管されたサンプルプレート中に、再分析を要するサンプルプレートがあるか否かを判定する。再分析を要するサンプルプレートが有る場合には、ステップＳ７０９に進む。ステップＳ７０９の詳細は図１０を参照して説明する。

ステップＳ７０３にて、冷却槽１４１に保管されたサンプルプレート中に、分析を中止する必要があるサンプルプレートを検出する。分析を中止する必要があるサンプルプレートが有る場合には、それに分析中止を指示する。

ステップＳ７０４にて、全サンプルの保管時間を比較する。サンプルの保管時間は、サンプルプレートを冷却槽１４１に保管するときに記録される。

ステップＳ７０５にて、全サンプルに対するキャピラリ長を比較する。サンプルに対するキャピラリ長は、サンプルプレートを冷却槽１４１に保管するときに記録される。

ステップＳ７０６にて、全サンプルの泳動温度を比較する。サンプルに対する泳動温度は、サンプルプレートを冷却槽１４１に保管するときに記録される。

ステップＳ７０７にて、分析開始サンプルプレートを決定する。ステップＳ７０４〜Ｓ７０６にて得られた保管時間、キャピラリ長、及び、泳動温度に基づいて、最初に分析するサンプルプレートを決定する。

先ず、保管時間に基づいて、分析開始サンプルプレートを決定する場合を説明する。サンプルを長時間保管するとサンプルの変化又は劣化の可能性がある。従って、サンプルの変化又は劣化を回避するために、既に長時間保管されているものは、先に分析を行う。

次に、キャピラリ長に基づいて、分析開始サンプルプレートを決定する場合を説明する。キャピラリ長が同一であるサンプルに対しては、キャピラリアレイを交換する必要が無いため、分析を連続的に行ったほうがよい。キャピラリ長が短いサンプルは、キャピラリ長が長いサンプルより分析時間が短い。従って、キャピラリ長が短いサンプルを先に分析し、キャピラリ長が長いサンプルを後に分析するほうがよい。例えば、キャピラリ長が３６ｃｍのサンプルと、キャピラリ長が５０ｃｍのサンプルがある場合、キャピラリ長が３６ｃｍのサンプルを優先的に処理するほうがよい。

最後に、泳動温度に基づいて、分析開始サンプルプレートを決定する場合を説明する。泳動温度を制御する恒温槽は、目的の泳動温度に達するまでに、数十分の時間を要する。従って、泳動温度が同一のサンプルに対して、分析を連続的に行ったようがよい。恒温槽では、高温側から低温側への温度変更するほうが、その逆より早い。従って、泳動温度が高いサンプルを先に分析し、泳動温度が低いサンプルを後に分析するほうがよい。例えば、泳動温度が６０℃のサンプルと５０℃のサンプルがある場合、最初に、恒温槽１２１を６０℃に設定して、泳動温度が６０℃のサンプルの分析を行い、それが終了すると、恒温槽１２１を５０℃に設定して、泳動温度が５０℃のサンプルの分析を行う。

ここでは、分析開始サンプルプレートを決定する条件として、保管時間、キャピラリ長、及び、泳動温度を使用した。この条件には、他に、泳動電圧等がある。これらの条件は、一例であり、操作者によって任意に指定することができる。

図８を参照して、図７のステップＳ７０８の緊急分析又は割込み分析のフローを説明する。操作者は、緊急分析又は割込み分析用のサンプルプレートに対して、緊急レベルを３段階に分けて指示をする。緊急度の高いものからレベル１、２、３とする。サンプルプレートに対する緊急度のレベルは、制御用コンピュータ２に記録される。緊急度のレベルを入力した後に、緊急分析又は割込み分析用サンプルプレートを冷却槽１４１に挿入する。尚、冷却槽１４１に挿入する代わりに、待機装置１４２に挿入してもよい。

ステップＳ８０１にて、緊急分析又は割込み分析用のサンプルプレートが、緊急レベル１であるか否かを判定する。緊急レベル１の場合、ステップＳ８０４にて、現在実行している電気泳動分析を中止する。ステップＳ８０５にて、中止したサンプルプレートに対して、再分析の指示を付与し、それを冷却槽１４１に戻す。

緊急レベル１でない場合、ステップＳ８０２に進み、緊急分析又は割込み分析用サンプルプレートが、緊急レベル２であるか否かを判定する。緊急レベル２の場合、ステップＳ８０６にて、現在実行している電気泳動分析が、サンプルの注入前であるか否かを判定する。サンプルをキャピラリに注入する前であれば、例えば、ポリマー注入、又は、予備泳動の段階であり、未だ電気泳動は実行されていない。従って、ステップＳ８０４に進み、現在実行している電気泳動分析を中止する。サンプルをキャピラリに注入した後であれば、ステップＳ８０７に進み、現在実行している電気泳動分析を完了させる。

緊急レベル２でない場合、ステップＳ８０３に進み、緊急分析又は割込み分析の対象となるサンプルが、緊急レベル３であるか否かを判定する。緊急レベル３である場合には、ステップＳ８０７に進み、現在実行している電気泳動分析を完了させる。緊急レベル３でない場合には、ステップＳ８０１に戻る。

ステップＳ８０８にて、緊急分析又は割込み分析用のサンプルプレートが複数個ある場合に、保管時間を比較する。ステップＳ８０９にて、緊急分析又は割込み分析用のサンプルプレートが複数個ある場合に、冷却槽１４１に挿入された順番を比較する。ステップＳ８１０にて分析開始サンプルを決定する。保管時間に基づいて分析開始サンプルを決定してもよく、又は、サンプルプレートの挿入順序に従って分析開始サンプルを決定してもよい。

図９を参照して、図６のステップＳ６１０の分析結果の判断処理を説明する。電気泳動によって得られる蛍光の検出信号は、ＤＮＡの塩基配列を表す。通常、蛍光の検出信号は、分離した塩基数に依存する鋭角な山形に現れる。塩基数が少ないほど、山形の信号の半値幅は狭く、塩基数が多いほど半値幅は広い。しかしながら、試料の前処理の失敗や、分離媒体の劣化等により、図９Ａに示すように、信号幅が広がる。そのため、装置性能に比べて、塩基配列の分離能が得られない。分析結果の信号の半値幅が、塩基数に対する装置性能値より大きい場合、そのサンプルは、再分析の必要があると判断し、分離媒体や緩衝液を交換するように、図３に示す装置画面操作者に指示を出す。

また、図９Ｂに示すように、蛍光の検出信号が得られない場合は、サンプル自身に問題があると判断する。この場合、同一条件で作製したサンプル（ＰＣＲ処理、希釈媒体、蛍光体の付加）の分析を中止する。

図１０を参照して図７のステップＳ７０９の再分析の順序の決定フローを説明する。ステップＳ１００１にて、現在実行しているサンプルプルプレートの電気泳動を完了させる。ステップＳ１００２にて、再分析が必要な全サンプルプレートの保管時間を比較する。ステップＳ１００３にて、再分析が必要な全サンプルプレートに対するキャピラリ長を比較する。

ステップＳ１００４にて、分析開始サンプルを決定する。サンプルの保管時間に基づいて、分析順序を決定する場合、サンプルの保管時間が長いものは、先に分析を行う。キャピラリ長に基づいて、分析順序を決定する場合、キャピラリ長が短いサンプルを先に分析し、キャピラリ長が長いサンプルを後に分析する。キャピラリ長が同一であるサンプルに対しては、分析を連続的に行う。

図１１を参照して、第２の例を説明する。ここでは、図２の第１の例と異なる点を説明する。本例では、サンプルプレート保管装置の冷却槽２０１冷却源としてヒートポンプを用いる。

冷却槽２０１は、断熱材からなるケーシング２０２、ケーシング２０２内に配置された冷却器１１０１、ケーシング２０２外に配置された圧縮器１１０２及び放熱器１１０３を有する。冷却器１１０１、圧縮器１１０２及び放熱器１１０３は接続され、ヒートポンプ式の冷却機構が構成される。

DNAサンプルの希釈液としてホルムアミドを用いた場合、冷却槽２０１内の温度をマイナス１５〜マイナス２５℃に保つことが望ましい。本例のヒートポンプ式の冷却機構によって、冷却槽２０１内に保管されたサンプルプレート２３０をマイナス数十℃に保つことができる。

冷却槽２０１と待機装置２１４の間には、搬入口１１０５が設けられ、そこに、搬入ロボット１１０４が設けられている。搬入ロボット１１０４は、冷却槽２０１内に保管されたサンプルプレート２３０を待機装置に搬送する。

図１１Ｂに示すように、搬入ロボット１１０４は、固定台１１０４a、固定台に回転可能に装着された回転軸１１０４ｂ、及び、回転軸に装着されたアーム１１０４ｃを有する。アーム１１０４ｃは伸縮可能な爪１１０４ｄを有する。爪１１０４ｄによってサンプルプレート２３０を掴み、それを水平に保持した状態にて、回転軸１１０４ｂが、１８０度回転する。それにより、爪１１０４ｄによって保持されたサンプルプレート２３０は、冷却槽２０１から待機装置２１４に搬送される。

本例のサンプル保管装置では、加熱機構２１６(図２)は省略されている。サンプルプレート２３０は、常温の待機装置２１４にて、例えば、１０分放置される。それにより、サンプルプレート２３０のウェル内のサンプルは解凍され、分析可能な状態になる。

図１２を参照して、本発明による電気泳動装置の第３の例を説明する。ここでは、図１１の第２の例と異なる点を説明する。本例では、冷却槽２０１内のラックは、観覧車式ではなく、固定的に設けられている。その代わりに、サンプルプレート２３０を搬送するための搬入ロボットが設けられている。

冷却槽２０１の内部には、垂直方向に等ピッチに設けられたラック１２０１、ラック上のサンプルプレートを搬送する搬入ロボット１２０４を有する。ラック１２０１は、例えば、２列に配置されている。

搬入ロボット１２０４は、水平方向に移動可能な可動台１２０４a、可動台に回転可能に装着された回転軸１２０４ｂ、及び、回転軸に可動に装着されたアーム１２０４ｃを有する。アーム１２０４ｃは伸縮可能な爪１２０４ｄを有する。

先ず、可動台１２０４aが水平方向に移動し、分析対象のサンプルプレートが保管されたラック列の前に配置される。下端に配置されていたアーム１２０４ｃは、垂直方向上方に移動し、分析対象のサンプルプレートが保管されたラックの高さにて停止する。爪１２０４ｄによってサンプルプレート２３０を掴み、それを水平に保持した状態にて、回転軸１２０４ｂが、１８０度回転する。次に、アーム１２０４ｃが垂直方向下方に移動し、下端にて停止する。可動台１２０４aが水平方向に移動し、待機装置２１２の前にて停止する。爪１１０４ｄによって保持されたサンプルプレート２３０は、待機装置２１４に搬送される。

分析が終了したサンプルプレートを待機装置２１４から冷却槽２０１内のラックに搬送する場合は、この逆の動作をすればよい。

以上、本発明による例を説明したが本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者に理解されよう。

電気泳動装置の概略図である。 電気泳動装置の第１の例のサンプルプレート保管装置の概略図である。 サンプルプレートの情報を表示する画面の例を示す図である。 分析前サンプルプレートの作製手順を示す図である。 分析開始から分析終了までの作製手順を示す図である。 電気泳動装置を用いた自動連続分析フローを示す図である。 分析順序を決定する処理を示す図である。 緊急及び割込み分析に対する分析順序を決定する処理を示す図である。 分析結果の判断処理を説明するための説明図である。 再分析に対する分析順序を決定する処理を示す図である。 第２の例のサンプルプレート保管装置の概略図である。 第３の例のサンプルプレート保管装置の概略図である。

符号の説明

１…装置本体、２…制御用コンピュータ、３…通信ケーブル、１０１…キャピラリアレイ、１０２…キャピラリ、１０３…ロードヘッダ、１０４…検出部、１０５…キャピラリヘッド、１０６…キャピラリ陰極端、１０７…中空電極、１０８…光学検出部、１０９…光源、１１０…光学検出器、１１１…ポンプ機構、１１２…シリンジ、１１３…ブロック、１１４…逆止弁、１１５…ポリマー容器、１１６…陽極バッファ容器、１１７…電極、１１８…高圧電源、１１９，１２０…電流計、１２１…恒温槽、１２２…加熱冷却機構、１２３…ファン、１２５…搬送機、１２６…移動ステージ、１２７…グリップ、１２８…バッファ容器、１２９…洗浄容器、１３０…廃液容器、１３１…サンプルプレート、１４０…サンプルプレート保管装置、１４１…冷却槽、１４２…測定前サンプルプレートの待機装置、１４３…冷却機構、１４４…加熱機構、２０１…冷却槽、２０２…ケーシング、２０３…冷却源、２０４…熱伝導板、２０５ａ、２０５ｂ…ファン、２０６ａ、２０６ｂ…搬入口、２０７…サンプル検出器、２０８…モータ、２０９…歯車、２１０…ベルト又はチェーン、２１１…支持軸、２１２…ラック、２１４…測定前サンプルプレートの待機装置、２１５…ケーシング、２１６…加熱機構、２１７…ファン、２１８ａ、２１８ｂ…搬入口、２１９…サンプル検出器、２２０…フィルム取り外し機構、２３０…サンプルプレート、３０１、３０２、３０３、３０４、３０５…モデル、３０６…情報、３０７…ボタン、３０８…スケジュール表、３０９…ボタン、１１０１…冷却器、１１０２…圧縮器、１１０３…放熱器、１１０４…搬入ロボット、１１０４a…固定台、１１０４ｂ…回転軸、１１０４ｃ…アーム、１１０４ｄ…爪、１１０５…搬入口、１２０１…ラック、１２０４…搬入ロボット、１２０４a…可動台、１２０４ｂ…回転軸、１２０４ｃ…アーム、１２０４ｄ…爪

Claims (20)

1. 電気泳動法によってサンプルプレートに収容された試料を分析する電気泳動分析部と、複数のサンプルプレートを積載できる冷凍保管槽と、該冷凍保管槽のサンプルプレートを上記電気泳動分析部に搬送する前に一時的に保管する待機装置と、サンプルプレートを搬送する搬送装置と、を有し、電気泳動分析部においてサンプルプレートを分析している際に、別のサンプルプレートを待機装置にて保管することを特徴とする電気泳動装置。
2. 請求項１において、上記待機装置が、サンプルプレートを加熱することを特徴とする電気泳動装置。
3. 請求項１において、上記待機装置が、空気循環によりサンプルプレートの結露を除去することを特徴とする電気泳動装置。
4. 請求項１において、上記待機装置が、サンプルプレート上のフィルムを取り外すことを特徴とする電気泳動装置。
5. 請求項１記載の電気泳動装置において、サンプルプレートに付加された識別記号を読み取るためのサンプル検出器を有することを特徴とする電気泳動装置。
6. 請求項１記載の電気泳動装置において、上記冷凍保管槽及び上記待機装置に保管されたサンプルプレートの情報及び状態を画像表示する表示装置を有することを特徴とする電気泳動装置。
7. 電気泳動法によってサンプルプレートに収容された試料を分析する電気泳動分析部と、
   複数のサンプルプレートを冷凍して保管できる冷凍保管槽と、
   上記冷凍保管槽のサンプルプレートを上記電気泳動分析部に搬送する前に一時的に保管する待機装置と、
   上記冷凍保管槽に保管されたサンプルプレートを上記待機装置に搬送する搬送装置と、
   人がサンプルプレートを上記待機装置に挿入するための搬入口と、
   上記冷凍保管槽に保管されているサンプルプレートの識別記号を読み取る第１のサンプル検出器と、
   上記待機装置に保管されているサンプルプレートの識別記号を読み取る第２のサンプル検出器と、
   サンプルプレートの情報に基づいてサンプルプレートの分析順序を決定する制御装置と、を有することを特徴とする電気泳動装置。
8. 請求項７記載の電気泳動装置において、サンプルプレートの分析順序を表示する表示手段を備えることを特徴とする電気泳動装置。
9. 請求項７記載の電気泳動装置において、上記制御装置は、サンプルの条件に基づいて分析順序を決定することを特徴とする電気泳動装置。
10. 請求項７記載の電気泳動装置において、上記制御装置は、サンプルの条件が同一であるサンプルプレートが連続して分析されるように分析順序を決定することを特徴とする電気泳動装置。
11. 請求項７記載の電気泳動装置において、上記制御装置は、サンプルの保管時間、キャピラリ長、電気泳動温度の少なくとも１つに基づいて分析順序を決定することを特徴とする電気泳動装置。
12. 請求項７記載の電気泳動装置において、上記制御装置は、上記冷凍保管槽に保管されたサンプルプレート中に緊急分析用のサンプルプレートが存在するとき、該緊急分析用のサンプルプレートを優先するように再度分析順序を決定することを特徴とする電気泳動装置。
13. 請求項７記載の電気泳動装置において、上記制御装置は、上記電気泳動分析部によって得られた分析結果に基づいて、再分析を行う必要があるサンプルプレートを決定することを特徴とする電気泳動装置。
14. 請求項７記載の電気泳動装置において、上記制御装置は、上記電気泳動分析部によって得られた分析結果に基づいて、分析結果が不良であるサンプルと同一の条件を有するサンプルプレートに対して分析の中止を行うことを特徴とする電気泳動装置。
15. 保管された複数のサンプルプレートを電気泳動装置により分析する分析方法であって、
    保管されたサンプルプレートの保管時間を比較する保管時間比較ステップと、
    保管されたサンプルプレートに対して、分析に使用するキャピラリ長を比較するキャピ
    ラリ長比較ステップと、
    複数の保管されたサンプルプレートに対して、分析に使用する電気泳動温度を比較する
    電気泳動温度比較ステップと、
    上記保管時間比較ステップ、上記キャピラリ長比較ステップ、及び、上記電気泳動温度
    比較ステップによる比較結果の少なくとも１つに基づいて、サンプルプレートの分析順序
    を決定する分析順序決定ステップと、
    上記分析順序に基づいて保管されたサンプルプレートを上記電気泳動装置に搬入する搬
    入ステップと、を含む方法。
16. 請求項１５記載の分析方法において、
    上記分析順序決定ステップは、上記保管時間が長いサンプルプレートを優先するようにサ
    ンプルプレートの分析順序を決定することを特徴とする方法。
17. 請求項１５記載の分析方法において、
    上記分析順序決定ステップは、上記キャピラリ長が短いサンプルのサンプルプレートは上
    記キャピラリ長が長いサンプルのサンプルプレートより優先し、上記キャピラリ長が同一
    であるサンプルプレートは連続するようにサンプルプレートの分析順序を決定することを
    特徴とする方法。
18. 請求項１５記載の分析方法において、
    上記分析順序決定ステップは、上記電気泳動温度が高いサンプルのサンプルプレートは上
    記電気泳動温度が低いサンプルのサンプルプレートより優先し、上記電気泳動温度が同一
    であるサンプルプレートは連続するようにサンプルプレートの分析順序を決定することを
    特徴とする方法。
19. 請求項１５記載の分析方法において、
    上記分析順序決定ステップは、該緊急分析を要するサンプルプレートを優先しサンプルプ
    レートの分析順序を決定することを特徴とする電気泳動方法。
20. 請求項１５記載の分析方法において、
    上記分析順序決定ステップは、保管されたサンプルプレートの中に分析を中止する必要が
    あるものがあった場合には、該分析を中止する必要があるサンプルプレートを除外してサ
    ンプルプレートの分析順序を決定することを特徴とする方法。

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