JP5304549B2 - 電気泳動システム及び電気泳動方法 - Google Patents
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Description
本発明の第1の実施の形態に係る電気泳動システムは、図1に示すように電気泳動を行う分離流路16を有する電気泳動装置2と、電気泳動装置2の分離流路16に分離媒体(緩衝液)を圧送する圧送機構4と、分離媒体(緩衝液)中を電気泳動する複数の被測定物質(化学種)を分離するために、分離流路16中の複数の被測定物質を光学的に観察する光学測定系5と、光学測定系5の位置を電気泳動装置2に対し相対的に移動させ、分離流路16の有効泳動長の調節行うXYステージ6と、圧送機構4、光学測定系5及びXYステージ6のそれぞれの動作を制御し、分離流路16からの蛍光、反射光若しくは透過光のデータを解析する制御解析装置1とを備える。
図5のフローチャートを用いて、第1の実施の形態に係る電気泳動方法の一例について説明する。尚、以下に述べる電気泳動方法は、一例であり、特許請求の範囲に記載した趣旨の範囲内であれば、この変形例を含めて、これ以外の種々の電気泳動方法が実現可能であることは勿論である:
(イ)先ず、ステップS101において、予め設定された有効泳動長を構成するように、XYステージ制御手段301はXYステージ駆動回路64を介して第1ステージ611を第1の方向(X方向)に沿って、予め設定された距離移動し、電気泳動装置2に対し光学測定系5を相対的に移動移動させる。
図1及び図2に示す第1の実施の形態に係る電気泳動システムの構成は例示であり、固定された電気泳動装置2に対して、光学測定系5を移動させ有効泳動長の変更する手法に限定されるものではなく、図6及び図7に示すように、光学測定系5を固定し、電気泳動装置2が開口部をXYステージ6a(以下において「オープンXYステージ6a」という。)によって移動して有効泳動長の変更を行う構成としてもよい。
本発明の第3の実施の形態に係る電気泳動システムは、第1及び第2の実施の形態に係る電気泳動システムと同様に制御解析装置1、電気泳動装置2、圧送機構4、光学測定系5及びオープンXYステージ6aを備えるが、図8及び図9に示すように、光学測定系5が、電気泳動装置2の上方に配置されており、光学測定系5から下方へ光を出射してマイクロチップ(15,17)の分離流路16の光学的な検出を行う点が、第1及び第2の実施の形態に係る電気泳動システムとは異なる。
図8及び図9に示す第3の実施の形態に係る電気泳動システムの構成は例示であり、例えば、図10及び図11に示す本発明の第4の実施の形態に係る電気泳動システムのように、上蓋14に上部光学的経路をなす開口部18を設けず、透明材料からなる上蓋14の一部を上部光学的経路として用いて、光学測定系5による上方からの光が上蓋14を透過してマイクロチップ(15,17)及び分離流路16を照射するようにしてもよい。
図8〜図11に示す第3及び第4の実施の形態に係る電気泳動システム構成は例示であり、固定された電気泳動装置2に対して、光学測定系5を移動させ有効泳動長の変更を行う構成に限定されるものではない。
本発明の第6の実施の形態に係る電気泳動システムは、制御解析装置1、電気泳動装置2、圧送機構4及びXYステージ6を備えている点では第1〜第5の実施の形態に係る電気泳動システムと同様であるが、マイクロチップ(15,17)及び分離流路16から光学的経路形成手段22を介して出射する蛍光若しくは反射光を検出器55で検出する反射型の光学系でなく、図14に示すように、マイクロチップ(15,17)及び分離流路16に光を照射する照射光学系5aと、マイクロチップ(15,17)及び分離流路16からの蛍光若しくは透過光を測定する検出光学系5bとを備える透過型の光学測定系を有する点が、第1〜第5の実施の形態に係る電気泳動システムとは異なる。
図14及び図15に示す第6の実施の形態に係る電気泳動システムの構成は例示であり、例えば、図16に示すように、照射光学系5a及び検出光学系5bを固定し、照射光学系5a及び検出光学系5bの中間部に、オープンXYステージ6aの上に設置された電気泳動装置2を移動可能に配置するようにしてもよい。 即ち、図16に示す本発明の第7の実施の形態に係る電気泳動システムにおいては、オープンXYステージ6aの上に設置された電気泳動装置2の上方にマイクロチップ(15,17)の分離流路16に光を照射する照射光学系5aと、電気泳動装置2の下方にマイクロチップ(15,17)及び分離流路16からの蛍光若しくは透過光を測定する検出光学系5bを備える点が、第6の実施の形態に係る電気泳動システムとは異なる。
上記のように、本発明は第1〜第7の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
2…泳動装置
2…電気泳動装置
3…CPU
4…圧送機構
5…光学測定系
5a…照射光学系
5b…検出光学系
6…XYステージ
6a…XYステージ
11a,11b…電極
12i…導入用リザーバ
12o…排出用リザーバ
14…上蓋
15…カバープレート
16…分離流路
17…ベースプレート
18…上部光学的経路
21…保持基板
22…光学的経路形成手段
24…ヒータ駆動回路
31…ポンプ制御手段
41…ポンプ
42…ポンプ駆動回路
51…光源
52…励起フィルタ
53…ダイクロイックミラー
54…吸収フィルタ
54…直接バンドパスフィルタ
55…検出器
58…光源駆動回路
59…検出器駆動回路
60…泳動温度
64…XYステージ駆動回路
71…電圧源
72…電圧源駆動回路
81…入力装置
82…出力装置
83…表示装置
84…入出力制御部
85…光学データ記憶部
86…データ記憶装置
87…プログラム記憶装置
301…XYステージ制御手段
302…電圧源制御手段
303…ヒータ制御手段
304…ポンプ制御手段
305…検出器制御手段
306…光源制御手段
307…光学データ入力手段
308…流路判定手段
309…再処理命令手段
601,601c…ステージベース
602,602c…ステージベース光学窓
611,611c…第1ステージ
612,612c…第1ステージ光学窓
612c…第1ステージ光学窓
613a,613ac…第1ガイド
614,614c…第1の直線運動駆動源
615…送りねじ
621,621c…第2ステージ
622,622c…第2ステージ光学窓
623a,623ac…第2ガイド
624,624c…第2の直線運動駆動機構
Claims (13)
- 分離流路と該分離流路の両端に設けられた導入用液溜部及び排出用液溜部を有した透明材料からなるマイクロチップ、前記導入用液溜部に接続され前記分離流路に分離媒体を導入する導入用リザーバ、前記排出用液溜部に接続され前記分離流路から分離媒体を排出する排出用リザーバ、該導入用リザーバ及び排出用リザーバにそれぞれ挿入され、前記分離流路に電気泳動用の電圧を印加する一対の電極、前記マイクロチップを搭載し、前記分離流路の幅よりも広い幅を有し、前記分離流路の長手方向に伸延する光学的経路形成手段を少なくとも一部に有する保持基板を備えた電気泳動装置と、
前記保持基板の下方に配置され、前記光学的経路形成手段を介して前記分離流路に導入された前記分離媒体からの反射光若しくは透過光を測定する光学測定系
とを備え、
前記光学的経路形成手段は、前記光学測定系の光路に対して阻害がなく、前記分離流路の長手方向に沿って、前記光学測定系を電気泳動装置に対し相対的に移動させることにより、前記導入用リザーバの位置から前記光学測定系の分離流路における検出位置までの距離を連続的に変化させ、単一の分離流路に対し任意の複数の有効泳動長を選択可能としたことを特徴とする電気泳動システム。 - 前記光学的経路形成手段は、前記保持基板に設けられた開口部であることを特徴とする請求項1に記載の電気泳動システム。
- 前記光学的経路形成手段は、少なくとも一部が透明材料からなる前記保持基板の前記透明材料からなる部分の少なくとも一部に定義された領域であることを特徴とする請求項1に記載の電気泳動システム。
- 分離流路と該分離流路の両端に設けられた導入用液溜部及び排出用液溜部を有した透明材料からなるマイクロチップ、前記マイクロチップの上に配置され、前記導入用液溜部に接続され前記分離流路に分離媒体を導入する導入用リザーバ、前記マイクロチップの上に配置され、前記排出用液溜部に接続され前記分離流路から分離媒体を排出する排出用リザーバ、前記導入用リザーバ及び前記排出用リザーバにそれぞれ挿入され、前記分離流路に電気泳動用の電圧を印加する一対の電極、前記マイクロチップを搭載する保持基板を備えた電気泳動装置と、
前記保持基板の上方に配置され、上部光学的経路を介して前記分離流路に導入された前記分離媒体からの反射光若しくは透過光を測定する光学測定系
とを備え、
前記上部光学的経路は、前記光学測定系の光路に対して阻害がない光学的経路であり、前記分離流路の長手方向に沿って、前記光学測定系を電気泳動装置に対し前記上部光学的経路を相対的に移動させることにより、前記導入用リザーバの位置から前記光学測定系の分離流路における検出位置までの距離を連続的に変化させ、単一の分離流路に対し任意の複数の有効泳動長を選択可能としたことを特徴とする電気泳動システム。 - 前記導入用リザーバと前記排出用リザーバとを有し、前記マイクロチップの上を保護する上蓋を更に備え、
前記上部光学的経路が、前記上蓋に設けられた開口部によって実現されることを特徴とする請求項4に記載の電気泳動システム。 - 前記導入用リザーバと前記排出用リザーバとを有し、少なくとも一部が透明材料からなり、前記マイクロチップの上を保護する上蓋を更に備え、
前記上部光学的経路が、前記透明材料からなる部分の少なくとも一部に定義された領域によって実現されることを特徴とする請求項4に記載の電気泳動システム。 - 前記分離流路の長手方向に沿った第1の方向に前記光学測定系を電気泳動装置に対し相対的に移動させる第1の直線運動駆動機構と、
前記第1の方向に直交する第2の方向に前記光学測定系を電気泳動装置に対し相対的に移動させる第2の直線運動駆動機構
とを有するXYステージを更に備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の電気泳動システム。 - 前記XYステージの動作を制御するXYステージ制御手段と、
前記光学測定系の動作を制御する光源制御手段及び検出器制御手段と、
前記第2の方向に前記光学測定系を電気泳動装置に対し相対的に移動させながら、前記光学測定系を用いて、前記分離媒体が前記分離流路に注入される前の前記マイクロチップから発せられる蛍光強度の前記第2の方向移動距離依存性を取得し、該第2の方向移動距離依存性のデータから、前記分離流路の中心線の位置を決定する流路判定手段
とを有する制御解析装置を更に備えることを特徴とする請求項7に記載の電気泳動システム。 - 前記制御解析装置が、有効泳動長を自動的に変更し、前記有効泳動長の変更に合わせて分離媒体及び分離条件を決定するプログラムを格納したプログラム記憶装置を更に有することを特徴とする請求項8に記載の電気泳動システム。
- 前記制御解析装置が、前記プログラムに従い、前記導入用リザーバの位置から前記光学測定系の分離流路における検出位置までの距離を自動的に変更することを特徴とする請求項9に記載の電気泳動システム。
- 前記制御解析装置が、前記プログラムに従い、前記導入用リザーバの位置から前記光学測定系の分離流路における検出位置までの距離を自動的に変更するとともに、前記距離の変更に合わせて前記導入用リザーバに導入する分離媒体の種類の決定及び、前記電気泳動装置を用いた分離条件を決定することを特徴とする請求項9に記載の電気泳動システム。
- 分離流路と該分離流路の両端に設けられた導入用液溜部及び排出用液溜部を有した透明材料からなるマイクロチップ、前記導入用液溜部に接続され前記分離流路に分離媒体を導入する導入用リザーバ、前記排出用液溜部に接続され前記分離流路から分離媒体を排出する排出用リザーバ、該導入用リザーバ及び排出用リザーバにそれぞれ挿入され、前記分離流路に電気泳動用の電圧を印加する一対の電極、前記マイクロチップを搭載し、前記分離流路の幅よりも広い幅を有し、前記分離流路の長手方向に伸延する光学的経路形成手段を少なくとも一部に有する保持基板を備えた電気泳動装置と、前記保持基板の下方に配置され、前記光学的経路形成手段を介して前記分離流路に導入された前記分離媒体からの反射光若しくは透過光を測定する光学測定系と、有効泳動長を自動的に変更し、前記有効泳動長の変更に合わせて分離媒体及び分離条件を決定するプログラムを格納したプログラム記憶装置を有する制御解析装置を備える電気泳動システムを用いた電気泳動方法であって、
前記制御解析装置が、前記プログラムに従い、前記導入用リザーバの位置から前記光学測定系の分離流路における検出位置までの距離を自動的に変更し、単一の分離流路に対し任意の複数の有効泳動長を選択可能とするとともに、前記距離の変更に合わせて前記導入用リザーバに導入する分離媒体の種類の決定及び、前記電気泳動装置を用いた分離条件を決定することを特徴とする電気泳動方法。 - 分離流路と該分離流路の両端に設けられた導入用液溜部及び排出用液溜部を有した透明材料からなるマイクロチップ、前記マイクロチップの上に配置され、前記導入用液溜部に接続され前記分離流路に分離媒体を導入する導入用リザーバ、前記マイクロチップの上に配置され、前記排出用液溜部に接続され前記分離流路から分離媒体を排出する排出用リザーバ、前記導入用リザーバ及び前記排出用リザーバにそれぞれ挿入され、前記分離流路に電気泳動用の電圧を印加する一対の電極、前記マイクロチップを搭載する保持基板を備えた電気泳動装置と、前記保持基板の上方に配置され、上部光学的経路を介して前記分離流路に導入された前記分離媒体からの反射光若しくは透過光を測定する光学測定系と、有効泳動長を自動的に変更し、前記有効泳動長の変更に合わせて分離媒体及び分離条件を決定するプログラムを格納したプログラム記憶装置を有する制御解析装置を備える電気泳動システムを用いた電気泳動方法であって、
前記制御解析装置が、前記プログラムに従い、前記導入用リザーバの位置から前記光学測定系の分離流路における検出位置までの距離を自動的に変更し、単一の分離流路に対し任意の複数の有効泳動長を選択可能とするとともに、前記距離の変更に合わせて前記導入用リザーバに導入する分離媒体の種類の決定及び、前記電気泳動装置を用いた分離条件を決定することを特徴とする電気泳動方法。
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