JP6098471B2 - Capillary electrophoresis device - Google Patents
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Description
本発明は、キャピラリ管内に試料を導入して電気泳動させるためのキャピラリ電気泳動装置に関するものである。 The present invention relates to a capillary electrophoresis apparatus for introducing a sample into a capillary tube for electrophoresis.
キャピラリ電気泳動(CE)は、微量の生体試料を高効率かつ高分離能で迅速に分離分析する方法として、DNAフラグメント解析、サンガー法シーケンス解析をはじめとする遺伝子解析分野の他、糖タンパク質などの分子構造解析や、抗体医薬品、低分子イオン成分などに関する幅広い応用分野で必要不可欠な技術となっている。このようなキャピラリ電気泳動を用いて分析を行うための装置としては、種々のキャピラリ電気泳動装置が提案されている(例えば、下記特許文献1参照)。
Capillary electrophoresis (CE) is a method for rapidly separating and analyzing a very small amount of biological sample with high efficiency and high resolution. In addition to DNA fragment analysis and Sanger method sequence analysis, It is an indispensable technology in a wide range of application fields related to molecular structure analysis, antibody drugs, and low molecular ion components. As an apparatus for performing analysis using such capillary electrophoresis, various capillary electrophoresis apparatuses have been proposed (for example, see
図9は、従来のキャピラリ電気泳動装置の構成例を示した概略図である。このキャピラリ電気泳動装置は、複数(例えば8本)のキャピラリ管101の他に、検出器102、温調部103、ポリマーボトル104、ポリマー充填用ポンプ105、チェックバルブ106、バッファバルブ107、陽極側リザーバ108、陰極側リザーバ109、陽電極110、陰電極111、高圧電源112、試料注入用陰電極113、シリンジ114、廃液ボトル115、オートサンプラ116及び制御部117などを備えている。
FIG. 9 is a schematic view showing a configuration example of a conventional capillary electrophoresis apparatus. The capillary electrophoresis apparatus includes a plurality of (for example, eight)
各キャピラリ管101の一端は、試料を注入させるための試料注入端101aを構成している。また、各キャピラリ管101の他端は、結束されることにより結束端101bを構成している。検出器102は、複数のキャピラリ管101に対して結束端101b側に設けられており、試料注入端101aから検出器102内のキャピラリ管101上に形成された検出窓(図示せず)までの長さ(分離有効長)は、例えば50cmである。
One end of each
複数のキャピラリ管101は、試料注入端101aの近傍、及び、結束端101bの近傍を除く部分が、湾曲された状態で温調部103内に収容されている。これにより、分析中は、キャピラリ管101を加熱しながら、キャピラリ管101内において試料を電気泳動させることができる。
The plurality of
温調部103内の温度は、分離能、泳動速度、1本鎖DNAの変性状態のコントロールなどに関して重要なパラメータである。そのため、温調部103は、空気循環式のオーブンや、熱的に制御された表面にキャピラリ管101を接触させる方式などを用いて、室温から70℃程度の範囲で精度よく温度を制御することができるように構成されている。
The temperature in the
ポリマーボトル104には、分離ポリマーが収容されている。ポリマー充填用ポンプ105の吸入口には、ポリマー吸入管121の一端部が接続されており、当該ポリマー吸入管121の他端部はポリマーボトル104内に挿入されている。ポリマー吸入管121には、チェックバルブ106が介装されており、ポリマー充填用ポンプ105側からポリマーボトル104側への分離ポリマーの逆流を防止することができるようになっている。
The
ポリマー充填用ポンプ105の吐出口には、ポリマー供給管122の一端部が接続されており、当該ポリマー供給管122の他端部はキャピラリ管101の結束端101bに臨んでいる。また、キャピラリ管101の結束端101bには、陽極側接続管123の一端部が臨んでおり、当該陽極側接続管123の他端部は、バッファ液が貯留された陽極側リザーバ108内に挿入されている。陽極側接続管123には、バッファバルブ107が介装されている。陽極側リザーバ108内には、陽電極110がバッファ液に浸漬された状態で配置されている。
One end of the
このキャピラリ電気泳動装置では、分析に先立って、各キャピラリ管101、ポリマー供給管122及び陽極側接続管123に分離ポリマーが充填される。具体的には、まず、ポリマー充填用ポンプ105が駆動されることにより、ポリマーボトル104から分離ポリマーが吸入される。このとき、バッファバルブ107を開状態とすることにより、ポリマー吸入管121、ポリマー供給管122及び陽極側接続管123の全長にわたって分離ポリマーが充填される。
In this capillary electrophoresis apparatus, prior to analysis, each
ポリマー充填用ポンプ105により一旦吸入された分離ポリマーは、チェックバルブ106によりポリマーボトル104内には逆流せず、各キャピラリ管101内にも背圧によりほとんど充填されない。その結果、吸入された分離ポリマーは陽極側リザーバ108内に排出される。
The separated polymer once sucked by the
次に、ポリマー充填用ポンプ105が再度駆動されることにより、ポリマーボトル104から分離ポリマーが吸入される。このとき、バッファバルブ107を閉状態とすることにより、各キャピラリ管101内が新しい分離ポリマーで置換される。各キャピラリ管101の試料注入端101aから排出される分離ポリマーは、バッファ液が貯留された陰極側リザーバ109内に流入する。陰極側リザーバ109内には、陰電極111がバッファ液に浸漬された状態で配置されている。
Next, the
一般に、分離ポリマーには高粘度ポリマーマトリックス及びDNA変性剤が含まれている。そのため、これらがポリマー充填用ポンプ105内で固着又は析出しないように、ポリマー充填後はシール部材(図示せず)に水をトラップさせた上で、定期的に交換する必要がある。このような作業は、ポリマー充填用ポンプ105にそれぞれ接続されたシリンジ114及び廃液ボトル115を用いて、マニュアル作業により行うことができる。
In general, the separation polymer includes a high viscosity polymer matrix and a DNA denaturant. Therefore, it is necessary to periodically replace the polymer after filling the polymer with a sealing member (not shown) trapped so that they do not stick or deposit in the
各キャピラリ管101内に試料を注入する際には、オートサンプラ116を動作させることにより、複数の試料容器130内に、それぞれキャピラリ管101の試料注入端101aを挿入させる。各キャピラリ管101の試料注入端101aには、試料注入用陰電極113が設けられている。各キャピラリ管101の試料注入用陰電極113を試料容器130内の試料に浸漬させた状態で、当該試料注入用陰電極113と陽極側リザーバ108内の陽電極110との間に高圧電源112を用いて電圧を印加することにより、各キャピラリ管101内に試料を注入することができる。
When a sample is injected into each
試料注入時に高圧電源112により印加される電圧や、電圧を印加する時間などは、制御部117により制御される。各キャピラリ管101内への試料の注入が終了すると、オートサンプラ116を動作させることにより、各キャピラリ管101の試料注入端101aを陰極側リザーバ109内のバッファ液に浸漬させる。この状態で、陰極側リザーバ109内の陰電極111と陽極側リザーバ108内の陽電極110との間に高圧電源112を用いて電圧を印加することにより、試料の電気泳動分離を開始させることができる。
The
分離したDNA断片は、鎖長の順に検出器102を通過し、陽極側リザーバ108内のバッファ液中に排出される。検出器102は、例えば各キャピラリ管101に対して一定かつ均一な強度で励起光を照射する励起光学系と、各キャピラリ管101側から集光した蛍光を分光する分光光学系とを備えている。励起光源としては、レーザダイオード(LD)、LD励起固体レーザを使用することができる。また、分光光学系における分光手段としては、反射型又は透過型の回折格子、プリズムなどを使用することができる。受光素子としては、裏面入射型CCDエリアイメージセンサ、エリアスキャンCMOSイメージセンサなどを使用することができる。
The separated DNA fragments pass through the
近年、新たな分子標的薬の標的遺伝子変異の探索や、疾患関連遺伝子マーカの探索、さらにはiPS細胞の臨床応用に向けた安全性評価などを目的として、全ゲノムの網羅的解析を次世代シーケンサ(NGS)で行う動きが活発になっている。これに伴い、キャピラリ電気泳動装置を用いたサンガー法によるシーケンスは、NGSを補完する手段及び個別遺伝子型のルーチン検査としての棲み分けがなされていくものと考えられる。 In recent years, the next-generation sequencer has performed comprehensive analysis of the entire genome for the purpose of searching for target gene mutations of new molecular target drugs, searching for disease-related gene markers, and safety evaluation for clinical application of iPS cells. (NGS) is active. In connection with this, it is thought that the sequence by the Sanger method using a capillary electrophoresis apparatus will be divided as a means for complementing NGS and a routine examination of individual genotypes.
例えば、癌や遺伝子疾患関連の既知の遺伝子変異解析、あるいは微生物や病原体の系統解析には、比較的短いDNA塩基長をより迅速に高スループットで解析することが求められている。また、ルーチン検査の現場では、処理能力に加えて簡便な操作性、メンテナンス性が求められている。 For example, known genetic mutation analysis related to cancer and genetic diseases, or phylogenetic analysis of microorganisms and pathogens is required to analyze a relatively short DNA base length more quickly and with high throughput. Further, in the routine inspection field, simple operability and maintenance are required in addition to processing capability.
このような流れの中で、上述のような従来のキャピラリ電気泳動装置においては、例えば分離有効長が50cm、分離ポリマーとしては市販のPOP7(アプライドバイオシステムズ社製)を用いた標準条件で電気泳動を行った場合に、平均して125分で850塩基のシーケンス解読を行うことができる。また、高速モードでは、約40分で500塩基のシーケンス解読を行うことができる。しかしながら、このような場合でも、8本のキャピラリ管を用いて1日に約280試料を解析するのが上限であり、より高速かつ高スループットでの解析を可能にすることができるようなキャピラリ電気泳動装置が望まれる。 In such a flow, in the conventional capillary electrophoresis apparatus as described above, for example, an effective separation length is 50 cm, and electrophoresis is performed under standard conditions using a commercially available POP7 (manufactured by Applied Biosystems) as a separation polymer. 850 base sequencing can be performed in 125 minutes on average. In the high-speed mode, 500 base sequences can be decoded in about 40 minutes. However, even in such a case, the upper limit is to analyze about 280 samples per day using eight capillary tubes, and the capillary electricity that enables analysis at higher speed and higher throughput. An electrophoresis apparatus is desired.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、より高速かつ高スループットでの解析を可能にすることができるキャピラリ電気泳動装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a capillary electrophoresis apparatus that enables analysis at higher speed and higher throughput.
本発明に係るキャピラリ電気泳動装置は、試料を吸入するための試料吸入管と、前記試料吸入管内に試料を吸入するために駆動されるポンプと、水平方向に直線状に配置され、前記試料吸入管内に吸入された試料が導入されるキャピラリ管と、前記キャピラリ管の陰極側端部、前記試料吸入管及び前記ポンプがそれぞれ接続され、それらの合流部に内部空間が形成された陰極側ブロックとを備えたことを特徴とする。 A capillary electrophoresis apparatus according to the present invention includes a sample inhalation tube for inhaling a sample, a pump driven to inhale the sample into the sample inhalation tube, and a linearly arranged in the horizontal direction. A capillary tube into which the sample sucked into the tube is introduced, a cathode side end of the capillary tube, the sample suction tube, and the pump are connected to each other, and a cathode side block in which an internal space is formed at the junction thereof; It is provided with.
このような構成によれば、ポンプを用いて試料吸入管内に試料を吸入し、その試料を水平方向に直線状に配置されたキャピラリ管に導入することができる。このように、試料吸入管を介して試料を吸入するため、キャピラリ管を湾曲させて端部を試料に浸漬させる必要がない。その結果、キャピラリ管を湾曲させることにより損なわれる分離能を補うために、キャピラリ管を長くする必要がなく、キャピラリ管を短く形成することができるため、より高速かつ高スループットでの解析を可能にすることができる。また、電気的注入時に試料容器ごとに電極を浸漬する必要がないため、電極が試料で汚染されることがなく、電極とキャピラリ管の間に試料が残る心配がない。
また、ポンプを用いて試料吸入管内に吸入した試料を陰極側ブロックの内部空間に引き込み、当該内部空間からキャピラリ管の陰極側端部に試料を導入することができる。これにより、陰極側ブロックを介して、確実かつ安定してキャピラリ管内に試料を導入することができる。
According to such a configuration, the sample can be sucked into the sample suction tube using the pump, and the sample can be introduced into the capillary tube linearly arranged in the horizontal direction. Thus, since the sample is sucked through the sample suction tube, it is not necessary to bend the capillary tube and immerse the end portion in the sample. As a result, it is not necessary to lengthen the capillary tube in order to compensate for the resolution that is impaired by bending the capillary tube, and the capillary tube can be shortened, enabling faster and higher throughput analysis. can do. Further, since it is not necessary to immerse the electrode for each sample container at the time of electrical injection, the electrode is not contaminated with the sample, and there is no fear that the sample remains between the electrode and the capillary tube.
Further, the sample sucked into the sample suction tube using the pump can be drawn into the internal space of the cathode side block, and the sample can be introduced from the internal space to the cathode side end of the capillary tube. As a result, the sample can be reliably and stably introduced into the capillary tube through the cathode side block.
前記陰極側ブロックには、複数の前記キャピラリ管と、各キャピラリ管に対応する複数の前記試料吸入管とが接続されており、各キャピラリ管に対応する複数の前記内部空間が形成されていてもよい。 A plurality of the capillary tubes and a plurality of sample suction tubes corresponding to the capillary tubes are connected to the cathode side block, and a plurality of the internal spaces corresponding to the capillary tubes are formed. Good.
このような構成によれば、複数の試料吸入管内に試料を一度に吸入し、それらの試料を陰極側ブロック内の別々の内部空間に引き込んだ後、各内部空間に対応する複数のキャピラリ管の陰極側端部に試料を導入することができる。これにより、それぞれ短い複数のキャピラリ管に一度に試料を導入して電気泳動させることができるため、さらに高速かつ高スループットでの解析を可能にすることができる。 According to such a configuration, the samples are sucked into the plurality of sample suction tubes at once, and the samples are drawn into the separate internal spaces in the cathode side block, and then the plurality of capillary tubes corresponding to the respective internal spaces. A sample can be introduced into the cathode side end. Thereby, since it is possible to introduce a sample into a plurality of short capillary tubes at a time for electrophoresis, it is possible to perform analysis at higher speed and higher throughput.
前記キャピラリ電気泳動装置は、バッファ液を貯留することができるバッファ液貯留部を有する陰極側リザーバと、前記陰極側リザーバ内のバッファ液に浸漬される陰電極とをさらに備えていてもよい。 The capillary electrophoresis apparatus may further include a cathode-side reservoir having a buffer solution storage unit capable of storing a buffer solution, and a negative electrode immersed in the buffer solution in the cathode-side reservoir.
このような構成によれば、試料吸入管を介して陰極側ブロックの内部空間に試料を吸入させた後、試料吸入管を陰極側リザーバ内のバッファ液に浸漬させ、陰極側リザーバ内の陰電極に電圧を印加させるだけで、キャピラリ管の陰極側端部に試料を容易に導入することができる。 According to such a configuration, after the sample is sucked into the internal space of the cathode side block via the sample suction tube, the sample suction tube is immersed in the buffer solution in the cathode side reservoir, and the negative electrode in the cathode side reservoir is obtained. The sample can be easily introduced into the end of the capillary tube on the cathode side simply by applying a voltage.
前記キャピラリ電気泳動装置は、バッファ液を貯留することができるバッファ液貯留部を有し、当該バッファ液貯留部が前記陰極側ブロックの内部空間に連通する陰極側リザーバと、前記陰極側リザーバ内のバッファ液に浸漬される陰電極とをさらに備えていてもよい。この場合、前記試料吸入管を介して前記陰極側ブロックの内部空間に試料が吸入される際に、前記陰極側リザーバ内のバッファ液も吸入された後、前記陰極側リザーバ内の陰電極に電圧が印加されることにより、前記キャピラリ管に陰極側端部から試料が導入されてもよい。 The capillary electrophoresis apparatus has a buffer liquid storage section that can store a buffer liquid, and the buffer liquid storage section communicates with the internal space of the cathode side block; And a negative electrode immersed in the buffer solution. In this case, when the sample is sucked into the internal space of the cathode side block via the sample suction tube, the buffer solution in the cathode side reservoir is also sucked, and then the negative electrode in the cathode side reservoir is charged with voltage. May be applied to the capillary tube from the cathode side end.
このような構成によれば、試料吸入管を介して陰極側ブロックの内部空間に試料を吸入させる際に、陰極側リザーバ内のバッファ液も吸入させることができる。その後に陰極側リザーバ内の陰電極に電圧を印加させれば、キャピラリ管に陰極側端部から試料を導入させることができ、試料を導入する際の時間を短縮することができるため、さらに高速かつ高スループットでの解析を可能にすることができる。また、試料吸入流路の流路幅がバッファ連通流路の流路幅より十分小さければ、キャピラリ端の試料を全量導入することができるため、定量性を向上させることができる。 According to such a configuration, when the sample is sucked into the internal space of the cathode side block via the sample suction tube, the buffer liquid in the cathode side reservoir can also be sucked. If a voltage is subsequently applied to the negative electrode in the cathode reservoir, the sample can be introduced into the capillary tube from the cathode end, and the time for introducing the sample can be shortened. In addition, analysis at high throughput can be made possible. In addition, if the channel width of the sample suction channel is sufficiently smaller than the channel width of the buffer communication channel, the entire sample at the end of the capillary can be introduced, so that the quantitativeness can be improved.
前記キャピラリ電気泳動装置は、バッファ液貯留部内にバッファ液を貯留することができ、前記キャピラリ管の陽極側端部との間を連通する内部空間が形成された陽極側リザーバブロックと、前記陽極側リザーバブロックの内部空間を介して、前記キャピラリ管に陽極側端部から分離ポリマーを加圧充填するポリマー充填機構とをさらに備えていてもよい。 The capillary electrophoresis apparatus can store a buffer solution in a buffer solution storage unit, and has an anode side reservoir block in which an internal space communicating with the anode side end of the capillary tube is formed, and the anode side A polymer filling mechanism that pressurizes and fills the separated polymer from the end on the anode side into the capillary tube through the internal space of the reservoir block may be further provided.
このような構成によれば、陽極側リザーバブロックの内部空間を介して、キャピラリ管に陽極側端部から分離ポリマーを充填することができる。分離ポリマーを充填した後は、陽極側リザーバブロックのバッファ液と分離ポリマーが接触しているため、そのまま電気泳動を行うことができる。 According to such a configuration, it is possible to fill the capillary tube with the separation polymer from the anode side end portion through the internal space of the anode side reservoir block. After filling the separation polymer, the buffer solution in the anode reservoir block and the separation polymer are in contact with each other, so that the electrophoresis can be performed as it is.
前記ポリマー充填機構には、前記陽極側リザーバブロック内に挿入されるポリマー充填用ニードルが含まれていてもよい。この場合、前記陽極側リザーバブロックにおける前記バッファ液貯留部と前記内部空間との境界部には、前記ポリマー充填用ニードルの先端を挿入及び封止可能な接続ポートが形成されていてもよい。 The polymer filling mechanism may include a polymer filling needle inserted into the anode reservoir block. In this case, a connection port into which the tip of the polymer filling needle can be inserted and sealed may be formed at a boundary portion between the buffer liquid storage portion and the internal space in the anode side reservoir block.
このような構成によれば、陽極側リザーバブロックの接続ポートにポリマー充填用ニードルの先端を挿入し、当該ポリマー充填用ニードルの先端から、陽極側リザーバブロックの内部空間を介して、キャピラリ管に分離ポリマーを充填することができる。これにより、気泡を除去する作業を行うことなく、キャピラリ管に分離ポリマーを容易に加圧注入することができる。 According to such a configuration, the tip of the polymer filling needle is inserted into the connection port of the anode side reservoir block, and the capillary filling tube is separated from the tip of the polymer filling needle through the internal space of the anode side reservoir block. The polymer can be filled. Thereby, the separated polymer can be easily injected under pressure into the capillary tube without performing the work of removing bubbles.
前記キャピラリ電気泳動装置は、前記陽極側リザーバブロックの内部空間を介して、前記キャピラリ管に陽極側端部から洗浄水を供給する洗浄水供給機構をさらに備えていてもよい。 The capillary electrophoresis apparatus may further include a cleaning water supply mechanism that supplies cleaning water from the anode side end to the capillary tube via an internal space of the anode side reservoir block.
このような構成によれば、陽極側リザーバブロックの内部空間を介して、キャピラリ管に陽極側端部から洗浄水を供給するだけで、キャピラリ管内を容易に洗浄することができる。さらに、陽極側リザーバブロックの内部空間、及び、当該内部空間に連通するバッファ液貯留部も洗浄水で洗浄することが可能であり、洗浄後はキャピラリ管の陽極側端部を洗浄水に接した状態にしておくことができるため、当該陽極側端部が乾燥するのを防止することができる。また、このような処理を自動で行うことにより、メンテナンス性を向上することができる。 According to such a configuration, the inside of the capillary tube can be easily cleaned simply by supplying cleaning water from the anode side end to the capillary tube through the internal space of the anode side reservoir block. Furthermore, the internal space of the anode-side reservoir block and the buffer liquid storage portion communicating with the internal space can be cleaned with cleaning water, and after cleaning, the anode-side end of the capillary tube is in contact with the cleaning water. Since it can be made into a state, it can prevent that the said anode side edge part dries. Further, by performing such a process automatically, the maintainability can be improved.
前記洗浄水供給機構には、その先端を前記接続ポートに挿入可能な洗浄水供給用ニードルが含まれていてもよい。 The washing water supply mechanism may include a washing water supply needle whose tip can be inserted into the connection port.
このような構成によれば、陽極側リザーバブロックの接続ポートに洗浄水供給用ニードルの先端を挿入し、当該洗浄水供給用ニードルの先端から、陽極側リザーバブロックの内部空間を介して、キャピラリ管に洗浄水を供給することができる。これにより、キャピラリ管に洗浄水を容易に加圧注入することができる。 According to such a configuration, the tip of the cleaning water supply needle is inserted into the connection port of the anode side reservoir block, and the capillary tube is inserted from the tip of the cleaning water supply needle through the internal space of the anode side reservoir block. Wash water can be supplied. As a result, the washing water can be easily injected under pressure into the capillary tube.
前記キャピラリ電気泳動装置は、前記キャピラリ管が延びる方向に沿って直線状に設けられ、内部に前記キャピラリ管を収容して温調することができる温調部をさらに備えていてもよい。この場合、前記温調部を前記キャピラリ管が延びる方向に対して交差する方向に移動させることにより、前記キャピラリ管を前記温調部の外部に取り出すことができてもよい。 The capillary electrophoresis apparatus may further include a temperature adjustment unit that is provided in a straight line along a direction in which the capillary tube extends, and that can adjust the temperature by accommodating the capillary tube therein. In this case, the capillary tube may be taken out of the temperature control unit by moving the temperature control unit in a direction intersecting the direction in which the capillary tube extends.
このような構成によれば、水平方向に直線状に配置されたキャピラリ管を、同じ方向に沿って直線状に設けられた温調部により、キャピラリ管の両端のフィッティングを除いたほぼ全領域を均一に温調することができる。また、温調部をキャピラリ管が延びる方向に対して交差する方向に移動させるだけで、キャピラリ管を温調部の外部に容易に取り出すことができるため、メンテナンス性を向上することができる。 According to such a configuration, the capillary tube arranged in a straight line in the horizontal direction is arranged so that almost the entire region excluding the fittings at both ends of the capillary tube is removed by the temperature control unit provided in a straight line along the same direction. The temperature can be adjusted uniformly. In addition, since the capillary tube can be easily taken out of the temperature control unit simply by moving the temperature control unit in a direction intersecting the direction in which the capillary tube extends, the maintainability can be improved.
本発明によれば、キャピラリ管を湾曲させることにより損なわれる分離能を補うために、キャピラリ管を長くする必要がなく、キャピラリ管を短く形成することができるため、より高速かつ高スループットでの解析を可能にすることができる。また、キャピラリ管を直接試料容器に挿入しないため、電極が試料で汚染されることがない。キャピラリ管の両端の接続部を除いて全領域が均一に温調されるため、短いキャピラリ管であっても最大限の分離能を得ることができる。さらに、分析終了後はキャピラリ管内を容易に水洗浄できるため、操作性、メンテナンス性に優れる。 According to the present invention, it is not necessary to lengthen the capillary tube in order to compensate for the resolution that is impaired by bending the capillary tube, and the capillary tube can be formed short, so that analysis can be performed at higher speed and higher throughput. Can be made possible. Further, since the capillary tube is not directly inserted into the sample container, the electrode is not contaminated with the sample. Since the temperature of the entire region is uniformly controlled except for the connecting portions at both ends of the capillary tube, the maximum separation performance can be obtained even with a short capillary tube. Furthermore, since the inside of the capillary tube can be easily washed with water after the analysis is completed, it is excellent in operability and maintainability.
図1は、本発明の一実施形態に係るキャピラリ電気泳動装置の構成例を示した斜視図である。また、図2は、図1のキャピラリ電気泳動装置の概略図である。 FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of a capillary electrophoresis apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of the capillary electrophoresis apparatus of FIG.
このキャピラリ電気泳動装置は、複数(例えば8本)のキャピラリ管1の他に、陰極側ブロック2、陽極側リザーバブロック3、試料吸入管4、ポンプ5、陰極側リザーバ6、陰電極7、陽電極8、ポリマー充填用ニードル9、ポリマーカートリッジ10、洗浄水供給用ニードル11、リンスポート12、洗浄水タンク13、洗浄水ポンプ14、駆動機構15、電磁切替バルブ16、開閉バルブ17、ドレン18、オートサンプラ19及び温調部20などを備えている。
This capillary electrophoresis apparatus includes a plurality of (for example, eight)
複数のキャピラリ管1は、束ねられた状態で水平方向に直線状に配置されている。各キャピラリ管1の一端部(陰極側端部)は、陰極側ブロック2に接続されており、他端部(陽極側端部)は、陽極側リザーバブロック3に接続されている。試料吸入管4は、キャピラリ管1と同じ数だけ設けられており、それぞれの一端部が陰極側ブロック2に接続されている。また、ポンプ5も、配管51を介して陰極側ブロック2に接続されている。
The plurality of
各試料吸入管4は、試料を吸入するためのものであり、当該試料吸入管4に陰極側ブロック2及び配管51を介して接続されたポンプ5を駆動させることにより、各試料吸入管4内に試料を吸入することができるようになっている。各試料吸入管4内に吸入された試料は、陰極側ブロック2を介して接続された各キャピラリ管1の陰極側端部から、各キャピラリ管1内に導入される。
Each
陰極側リザーバ6は、バッファ液を貯留することができるバッファ液貯留部61を有しており、当該バッファ液貯留部61内のバッファ液に陰電極7が浸漬された状態で配置されている。また、陽極側リザーバブロック3は、バッファ液を貯留することができるバッファ液貯留部31を有しており、当該バッファ液貯留部31内のバッファ液に陽電極8が浸漬された状態で配置されている。陰極側リザーバ6及び陽極側リザーバブロック3は、いずれも例えば樹脂などの絶縁材料により形成されている。
The cathode-side reservoir 6 has a
ポリマー充填用ニードル9は、ポリマーカートリッジ10に接続されている。ポリマー充填用ニードル9が陽極側リザーバブロック3内に挿入された状態で、ポリマーカートリッジ10内の分離ポリマーがポリマー充填用ニードル9に供給されることにより、当該ポリマー充填用ニードル9の先端から陽極側リザーバブロック3を介してキャピラリ管1内に分離ポリマーが充填される。ポリマー充填用ニードル9及びポリマーカートリッジ10は、キャピラリ管1に陽極側端部から分離ポリマーを加圧充填するためのポリマー充填機構を構成している。
The
洗浄水供給用ニードル11は、配管52を介してポンプ5に接続されている。リンスポート12には、洗浄水タンク13内に収容されている洗浄水が洗浄水ポンプ14により供給される。このリンスポート12に洗浄水供給用ニードル11を挿入した状態でポンプ5を駆動させることにより、洗浄水供給用ニードル11及び配管52内に洗浄水を吸入することができる。
The washing
その後、洗浄水供給用ニードル11が陽極側リザーバブロック3内に挿入された状態で、ポンプ5が駆動されることにより、洗浄水供給用ニードル11及び配管52内の洗浄水が、洗浄水供給用ニードル11の先端から陽極側リザーバブロック3を介してキャピラリ管1内に供給される。洗浄水供給用ニードル11、リンスポート12、洗浄水タンク13及び洗浄水ポンプ14は、キャピラリ管1に陽極側端部から洗浄水を供給する洗浄水供給機構を構成している。
Thereafter, the
駆動機構15は、ポリマー充填用ニードル9又は洗浄水供給用ニードル11を移動させる際に駆動される。この駆動機構15により、ポリマー充填用ニードル9及び洗浄水供給用ニードル11のいずれか一方を陽極側リザーバブロック3内に挿入させたり、リンスポート12内に挿入させたりすることができる。
The
配管51及び配管52は、電磁切替バルブ16において合流し、共通の配管53を介してポンプ5に接続されている。この電磁切替バルブ16を切り替えることにより、ポンプ5が配管51を介して陰極側ブロック2に連通した状態と、ポンプ5が配管52を介して洗浄水供給用ニードル11に連通した状態とに切り替えることができる。開閉バルブ17は配管53に設けられている。
The
ドレン18は、廃液を貯めるためのものであり、この例では陰極側リザーバ6と並べて設けられている。陰極側リザーバ6及びドレン18は、複数の試料容器30とともにオートサンプラ19により保持される。したがって、オートサンプラ19を水平方向及び上下方向に移動させることにより、試料吸入管4を試料容器30、陰極側リザーバ6又はドレン18のいずれかに挿入することができる。
The
温調部20は、キャピラリ管1が延びる方向に沿って直線状に設けられている。この例では、温調部20は一側面が開放された断面U字状に形成されており、温調部20をキャピラリ管1が延びる方向に対して直交する水平方向に移動させることにより、開放された一側面を介して、温調部20の内部にキャピラリ管1を収容したり、温調部20の外部にキャピラリ管1を取り出したりすることができる。
The
ただし、温調部20は、内部にキャピラリ管1を収容可能な形状であれば、断面U字状の形状に限らず、他の形状であってもよい。また、温調部20を移動させる方向は、キャピラリ管1が延びる方向に対して直交する水平方向に限らず、キャピラリ管1が延びる方向に対して交差する他の方向であってもよい。
However, the
以下では、図1及び図2の他、適宜別の図面を参照しながら、本実施形態に係るキャピラリ電気泳動装置の具体的な構造及び動作について詳細に説明する。キャピラリ電気泳動装置の動作は、例えばCPU(Central Processing Unit)を含む制御部(図示せず)により制御されるようになっており、CPUがプログラムを実行することにより、以下に説明するような動作を自動で行うことができる。 Hereinafter, the specific structure and operation of the capillary electrophoresis apparatus according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2 as well as other drawings as appropriate. The operation of the capillary electrophoresis apparatus is controlled by, for example, a control unit (not shown) including a CPU (Central Processing Unit), and the operation described below is executed by the CPU executing a program. Can be performed automatically.
<キャピラリ集合体の取り付け、温調及び洗浄>
図3は、キャピラリ集合体の構成例を示した平面図である。本実施形態では、複数(例えば8本)のキャピラリ管1が陽極側端部で結束されることにより、キャピラリ集合体として構成されている。各キャピラリ管1は、互いに所定の間隔を隔てて平行に延びるように直線状に配置される。
<Attachment, temperature control and cleaning of capillary assembly>
FIG. 3 is a plan view showing a configuration example of the capillary assembly. In the present embodiment, a plurality of (for example, eight)
複数のキャピラリ管1は、それらの陽極側端部が結束されて、例えばPEEK製のメイルナット1aに取り付けられている。このメイルナット1aは、キャピラリ管1の陽極側端部を陽極側リザーバブロック3に取り付けるための陽極側取付部を構成している。図2に示すように、陽極側リザーバブロック3の側面にはメイルナット1aを取り付けるための取付孔3aが形成されており、当該取付孔3aにメイルナット1aをねじ込むことにより取り付けることができる。
The plurality of
複数のキャピラリ管1の陰極側端部には、例えばPEEK製のフィッティング1bが取り付けられている。各キャピラリ管1の陰極側端部に取り付けられたフィッティング1bが互いに連結されており、この例では8連フィッティングとして構成されている。各フィッティング1bの先端部は、円錐形状のテーパ面により形成されている。図2に示すように、陰極側ブロック2の側面には各フィッティング1bを取り付けるための複数の取付孔2aが形成されており、当該取付孔2aに各フィッティング1bを圧入することにより取り付けることができる。
For example,
各キャピラリ管1の陽極側端部は、メイルナット1aよりも少し突出した状態でメイルナット1aに固定されている。同様に、各キャピラリ管1の陰極側端部は、各フィッティング1bよりも少し突出した状態で各フィッティング1bに固定されている。メイルナット1aに対する各キャピラリ管1の陽極側端部の突出量は同じであることが好ましく、各フィッティング1bに対する各キャピラリ管1の陰極側端部の突出量は同じであることが好ましい。
The end on the anode side of each
各キャピラリ管1における中央よりも陽極側には、検出時に光を入射させるための検出窓1cが設けられている。各キャピラリ管1の陰極側端部から検出窓1cまでの長さ(分離有効長)は、例えば10cm以下である。この例では、各キャピラリ管1の内径が50μm、分離有効長が85mmに設定されている。ただし、各キャピラリ管1の形状は、このような形状に限られるものではない。また、キャピラリ管1は8本に限らず、7本以下でも、9本以上でもよく、複数本ではなく1本であってもよい。
A
図2に示すように、陽極側リザーバブロック3には、バッファ液貯留部31と各キャピラリ管1の陽極側端部との間を連通する内部空間3bが形成されている。この内部空間3bは、断面L字状に形成されており、一端部が取付孔3aに連通するとともに、他端部(上端部)がバッファ液貯留部31の底部に連通している。バッファ液貯留部31の底部には、当該バッファ液貯留部31と内部空間3bとの境界部に、例えば円錐形状の接続ポート3cが形成されている。当該接続ポート3cには、ポリマー充填用ニードル9の先端や、洗浄水供給用ニードル11の先端を挿入(圧入)可能となっている。
As shown in FIG. 2, the anode-
また、陰極側ブロック2には、各キャピラリ管1の陰極側端部、各試料吸入管4及びポンプ5(配管51)の合流部に、内部空間2bが形成されている。当該内部空間2bは、各キャピラリ管1に対応付けて複数設けられており、それぞれ上下方向に延びるように形成され、下端部が各試料吸入管4に連通するとともに、上端部が合流して配管51に連通している。各キャピラリ管1の取付孔2aは、上下方向に延びる各内部空間2bの途中に連通しており、各取付孔2aに取り付けられた各フィッティング1bの先端から突出する各キャピラリ管1の陰極側端部が、各内部空間2bに若干張り出した状態となる(図2参照)。
In the
各キャピラリ管1は、メイルナット1aとフィッティング1bとの間の部分が、温調部20により温調される。温調部20には、ヒータ(図示せず)が備えられており、当該ヒータの駆動により、温調部20の内部に収容されているキャピラリ管1を温調することができる。
Each
本実施形態では、水平方向に直線状に配置されたキャピラリ管1を、同じ方向に沿って直線状に設けられた温調部20により、キャピラリ管の両端のメイルナット1a及びフィッティング1bを除いたほぼ全領域を均一に温調することができる。また、温調部20をキャピラリ管1が延びる方向に対して交差する方向に移動させるだけで、キャピラリ管1を温調部20の外部に容易に取り出すことができるため、メンテナンス性を向上することができる。
In this embodiment, the
各キャピラリ管1は、以下の手順で水洗浄される。まず、洗浄水ポンプ14を駆動させることにより、洗浄水タンク13内の洗浄水をリンスポート12に供給し、その一部を外部にオーバーフローさせる。そして、駆動機構15により洗浄水供給用ニードル11をリンスポート12内の洗浄水に浸漬させ、電磁切替バルブ16により配管52及び配管53を連通させた状態でポンプ5を駆動させることにより、洗浄水をポンプ5側に吸入する。
Each
その後、電磁切替バルブ16を閉じるとともに、開閉バルブ17を開いた状態でポンプ5を駆動させることにより、洗浄水を外部に排水する。このような動作を繰り返すことにより、洗浄水供給用ニードル11からポンプ5までの流路内の気泡を完全に除去することができる。
Thereafter, the
次いで、駆動機構15により洗浄水供給用ニードル11を陽極側リザーバブロック3の接続ポート3cに圧入させ、ポンプ5を駆動させることにより、陽極側リザーバブロック3の内部空間3bを介して、各キャピラリ管1に陽極側端部から洗浄水を供給する。各キャピラリ管1内に供給された洗浄水は、陰極側端部から陰極側ブロック2を介して各試料吸入管4に導かれ、各試料吸入管4からドレン18内に排水される。
Next, the cleaning
<キャピラリ集合体へのポリマー充填>
各キャピラリ管1には、以下の手順で分離ポリマーが充填される。まず、陽極側リザーバブロック3のバッファ液貯留部31及び陰極側リザーバ6のバッファ液貯留部61に、それぞれバッファ液を貯留させる。そして、ポリマー充填用ニードル9をリンスポート12に挿入し、ポリマーカートリッジ10からポリマー充填用ニードル9に分離ポリマーを供給する。これにより、ポリマー充填用ニードル9の先端から所定量の分離ポリマーが排出される。
<Polymer assembly filling polymer>
Each
その後、駆動機構15によりポリマー充填用ニードル9を陽極側リザーバブロック3の接続ポート3cに圧入させ、ポリマーカートリッジ10からポリマー充填用ニードル9に分離ポリマーを供給することにより、陽極側リザーバブロック3の内部空間3bを介して、各キャピラリ管1に陽極側端部から分離ポリマーを充填する。このとき、各キャピラリ管1の陰極側端部から流出した分離ポリマーは、陰極側ブロック2を介して各試料吸入管4に導かれ、各試料吸入管4からドレン18内に排液される。
Thereafter, the
分離ポリマーを各キャピラリ管1に所定時間充填した後、駆動機構15によりポリマー充填用ニードル9を陽極側リザーバブロック3の接続ポート3cから抜脱し、接続ポート3cを開放する。その後、電磁切替バルブ48により配管51及び配管53を連通させた状態でポンプ5を駆動させることにより、ドレン18内の洗浄水をポンプ5側に吸入する。
After the separated polymer is filled in each
これにより、陰極側ブロック2の内部空間2bに溜まっている分離ポリマーを除去することができる。ただし、このような構成に限らず、分離ポリマーを各キャピラリ管1に充填しているときに、同時にポンプ5を駆動させて、ドレン18内の洗浄水をポンプ5側に吸入するような構成であってもよい。
Thereby, the separation polymer accumulated in the
図4A及び図4Bは、陽極側リザーバブロック3の接続ポート3cに対してポリマー充填用ニードル9を着脱する際の態様を示した断面図であり、図4Aは接続ポート3cにポリマー充填用ニードル9が接続された状態、図4Bは接続ポート3cが開放された状態をそれぞれ示している。
4A and 4B are cross-sectional views showing a mode when the
図4Aに示すように、接続ポート3cにポリマー充填用ニードル9が接続された場合には、ポリマー充填用ニードル9のテーパ状の先端部が、同じくテーパ状の接続ポート3cに圧入されて内部空間3bに臨んだ状態となる。この状態でポリマー充填用ニードル9から分離ポリマーを供給することにより、分離ポリマーをバッファ液貯留部31に流入させることなく内部空間3bに供給することができる。
As shown in FIG. 4A, when the
その後、図4Bに示すように、ポリマー充填用ニードル9を陽極側リザーバブロック3の接続ポート3cから抜脱し、接続ポート3cを開放した場合には、図中にハッチングで示すように、内部空間3bに分離ポリマーが残った状態となる。
Thereafter, as shown in FIG. 4B, when the
本実施形態では、陽極側リザーバブロック3の内部空間3bを介して、キャピラリ管1に陽極側端部から分離ポリマーを充填することができる。分離ポリマーを充填した後は、陽極側リザーバブロック3のバッファ液と分離ポリマーが接触しているため、そのまま電気泳動を行うことができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、陽極側リザーバブロック3の接続ポート3cにポリマー充填用ニードル9の先端を挿入し、当該ポリマー充填用ニードル9の先端から、陽極側リザーバブロック3の内部空間3bを介して、キャピラリ管1に分離ポリマーを充填することができる。これにより、気泡を除去する作業を行うことなく、キャピラリ管1に分離ポリマーを容易に加圧注入することができる。
In the present embodiment, the tip of the
<キャピラリ集合体への試料導入>
各キャピラリ管1には、以下の手順で試料が導入される。まず、電磁切替バルブ16により配管51及び配管53を連通させるとともに、オートサンプラ19によりドレン18を下方に移動させ、試料吸入管4をドレン18から離す。この状態でポンプ5を駆動させることにより、陰極側ブロック2の内部空間2bにエアギャップ(例えば5μL)を吸入する。
<Sample introduction to capillary assembly>
A sample is introduced into each
図5は、各キャピラリ管1に試料を導入する際の態様を示した斜視図である。エアギャップの吸入後、オートサンプラ19により各試料吸入管4を試料容器30内の試料に浸漬させ、この状態でポンプ5を駆動させることにより、各試料吸入管4を介して陰極側ブロック2の内部空間2bに試料を所定量だけ吸入する。このとき、例えば1μL/secで5秒間だけ試料を吸入することにより、5μLの試料を陰極側ブロック2の内部空間2bに吸入することができる。
FIG. 5 is a perspective view showing an aspect when a sample is introduced into each
そして、オートサンプラ19により各試料吸入管4を陰極側リザーバ6内のバッファ液に浸漬させ、陰電極7と陽電極8との間に電圧を印加することにより、内部空間2bから各キャピラリ管1の陰極側端部に試料を導入する。このとき、試料導入用電圧として、例えば電場強度230V/cmで10秒間だけ陰電極7と陽電極8との間に電圧を印加することにより、各キャピラリ管1に陰極側端部から良好に試料を導入することができる。
Then, each
試料導入後は、陰電極7と陽電極8との間の印加電圧を停止させると同時に、オートサンプラ19により陰極側リザーバ6を下方に移動させ、試料吸入管4を陰極側リザーバ6から離す。この状態でポンプ5を駆動させることにより、陰極側ブロック2の内部空間2bにエアギャップ(例えば10μL)を吸入する。
After the introduction of the sample, the applied voltage between the
次いで、オートサンプラ19により各試料吸入管4を陰極側リザーバ6内のバッファ液に浸漬させ、ポンプ5を駆動させることにより、バッファ液を所定量だけ吸入する。このとき、例えば1μL/secで10秒間だけバッファ液を吸入することにより、10μLのバッファ液を陰極側ブロック2の内部空間2bに吸入することができる。
Next, each
本実施形態では、ポンプ5を用いて試料吸入管4内に試料を吸入し、その試料を水平方向に直線状に配置されたキャピラリ管1に導入することができる。このように、試料吸入管4を介して試料を吸入するため、キャピラリ管1を湾曲させて端部を試料に浸漬させる必要がない。その結果、キャピラリ管1を湾曲させることにより損なわれる分離能を補うために、キャピラリ管1を長くする必要がなく、キャピラリ管1を短く形成することができるため、より高速かつ高スループットでの解析を可能にすることができる。
In the present embodiment, a sample can be sucked into the
例えば各キャピラリ管1の内径を50μm、分離有効長を85mmとした場合、本実施形態に係るキャピラリ電気泳動装置では、約10分で300塩基長を解読することができる。15分サイクルで8本のキャピラリ管1を使用すると、1時間で32試料、24時間で768試料の解析が可能であり、図9に示すような従来のキャピラリ電気泳動装置(1日の解析の上限は約280試料)と比較して、高スループットでの解析が可能である。
For example, when each
さらに、本実施形態では、ポンプ5を用いて試料吸入管4内に吸入した試料を陰極側ブロック2の内部空間2bに引き込み、当該内部空間2bからキャピラリ管1の陰極側端部に試料を導入することができる。これにより、陰極側ブロック2を介して、確実かつ安定してキャピラリ管1内に試料を導入することができる。
Furthermore, in this embodiment, the sample sucked into the
特に、各キャピラリ管1に対応する複数の内部空間2bが陰極側ブロック2内に形成されているため、複数の試料吸入管4内に試料を一度に吸入し、それらの試料を陰極側ブロック2内の別々の内部空間2bに引き込んだ後、各内部空間2bに対応する複数のキャピラリ管1の陰極側端部に試料を導入することができる。これにより、それぞれ短い複数のキャピラリ管1に一度に試料を導入して電気泳動させることができるため、さらに高速かつ高スループットでの解析を可能にすることができる。
In particular, since a plurality of
また、本実施形態では、試料吸入管4を介して陰極側ブロック2の内部空間2bに試料を吸入させた後、試料吸入管4を陰極側リザーバ6内のバッファ液に浸漬させ、陰極側リザーバ6内の陰電極7に電圧を印加させるだけで、キャピラリ管1の陰極側端部に試料を容易に導入することができる。
In the present embodiment, the sample is sucked into the
キャピラリ管1の陽極側端部は、陽極側リザーバブロック3のバッファ液貯留部31に貯留されているバッファ液に対して、常に接した状態となる。したがって、キャピラリ管1に試料を導入させる際や、電気泳動を行う際には、陽極側リザーバブロック3内のバッファ液に浸漬されている陽電極8に電圧を印加するだけでよく、キャピラリ管1の陽極側端部をバッファ液に浸漬させるための作業を別途行う必要がない。
The anode side end of the
<電気泳動、検出>
各キャピラリ管1に導入された試料は、陰電極7と陽電極8との間に電圧を印加することにより、電気泳動分離が行われる。このとき、分離用電圧として、例えば電場強度230V/cmで陰電極7と陽電極8との間に電圧を印加することにより、各キャピラリ管1内の試料を良好に電気泳動させることができる。電気泳動により分離されたDNAフラグメントは、検出部21で蛍光検出される。
<Electrophoresis, detection>
The sample introduced into each
図6は、検出部21の構成例を示した図である。この例では、励起光として波長505nmのレーザ光が使用され、パウェルレンズ21aを介して検出窓1cから各キャピラリ管1に均一な励起光が照射される。各キャピラリ管1からの光(蛍光)は、コリメートレンズ21bにより平行光とされ、フィルタ21cを通過した後、集光レンズ21dに入射する。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of the
集光レンズ21dにより集光された光は、スリット板21eに形成されたスリットを通過し、ミラー21fで反射された後、回折格子21gに入射する。回折格子21gは、例えば反射型トロイダル回折格子であり、当該回折格子21gに入射した光は、波長分散及び各キャピラリ管1の位置分散として分光され、受光部21hで受光される。受光部21hは、例えばエリアスキャンCMOSイメージセンサにより構成することができる。受光部21hから出力される信号(蛍光信号)は、パーソナルコンピュータに送られ、データ解析が行われる。
The light condensed by the
<分析終了、洗浄>
分析終了後は、以下の手順で陰極側ブロック2及び各キャピラリ管1が自動で洗浄される。まず、電磁切替バルブ16により配管51及び配管53を連通させた状態で、オートサンプラ19により各試料吸入管4をドレン18内の洗浄水に浸漬させ、ポンプ5を駆動させる。これにより、ドレン18内の洗浄水が、各試料吸入管4及び陰極側ブロック2の内部空間2bを通ってポンプ5側へと送られ、開状態の開閉バルブ17を介して外部に排水される。
<End of analysis, washing>
After the analysis is completed, the
その後、駆動機構15によりポリマー充填用ニードル9を陽極側リザーバブロック3の接続ポート3cに圧入させ、ポリマーカートリッジ10からポリマー充填用ニードル9に分離ポリマーを供給することにより、陽極側リザーバブロック3の内部空間3bを介して、各キャピラリ管1に陽極側端部から分離ポリマーを充填する。このとき、各キャピラリ管1の陰極側端部から流出した分離ポリマーは、各試料吸入管4から吸入される洗浄水とともに、内部空間2bを通ってポンプ5側へと送られ、開状態の開閉バルブ17を介して外部に排液される。
Thereafter, the
分離ポリマーを各キャピラリ管1に所定時間充填した後、駆動機構15によりポリマー充填用ニードル9を陽極側リザーバブロック3の接続ポート3cから抜脱し、次の試料導入処理へと移行する。一連の分析プログラムが終了した場合は、駆動機構15により洗浄水供給用ニードル11をリンスポート12内の洗浄水に浸漬させ、電磁切替バルブ16により配管52及び配管53を連通させた状態でポンプ5を駆動させることにより、洗浄水をポンプ5側に吸入する。
After the separated polymers are filled into the
その後、駆動機構15により洗浄水供給用ニードル11を陽極側リザーバブロック3の接続ポート3cに圧入させ、ポンプ5を駆動させることにより、陽極側リザーバブロック3の内部空間3bを介して、各キャピラリ管1に陽極側端部から洗浄水を供給する。各キャピラリ管1内に供給された洗浄水は、陰極側端部から陰極側ブロック2を介して各試料吸入管4に導かれ、各試料吸入管4からドレン18内に排水される。
Thereafter, the
陽極側リザーバブロック3のバッファ液貯留部31内のバッファ液は、洗浄水供給用ニードル11により吸入された後、リンスポート12内に排水され、洗浄水供給用ニードル11の外表面もリンスポート12内で洗浄される。また、ポリマー充填用ニードル9もリンスポート12内で洗浄される。
The buffer liquid in the
本実施形態では、陽極側リザーバブロック3の内部空間3bを介して、キャピラリ管1に陽極側端部から洗浄水を供給するだけで、キャピラリ管1内を容易に洗浄することができる。さらに、陽極側リザーバブロック3の内部空間3b、及び、当該内部空間3bに連通するバッファ液貯留部31も洗浄水で洗浄することが可能であり、洗浄後はキャピラリ管1の陽極側端部を洗浄水に接した状態にしておくことができるため、当該陽極側端部が乾燥するのを防止することができる。また、このような処理を自動で行うことにより、メンテナンス性を向上することができる。
In the present embodiment, the inside of the
また、本実施形態では、陽極側リザーバブロック3の接続ポート3cに洗浄水供給用ニードル11の先端を挿入し、当該洗浄水供給用ニードル11の先端から、陽極側リザーバブロック3の内部空間3bを介して、キャピラリ管1に洗浄水を供給することができる。これにより、キャピラリ管1に洗浄水を容易に加圧注入することができる。
In the present embodiment, the tip of the cleaning
図7は、本発明の別の実施形態に係るキャピラリ電気泳動装置の構成例を示した概略図である。また、図8は、図7のキャピラリ電気泳動装置において各キャピラリ管1に試料を導入する際の態様を示した斜視図である。本実施形態では、陰極側リザーバ6及び陰極側ブロック2の構成のみが上記実施形態とは異なり、他の構成については上記実施形態と同様であるため、同様の構成については、図に同一符号を付して詳細な説明を省略する。
FIG. 7 is a schematic view showing a configuration example of a capillary electrophoresis apparatus according to another embodiment of the present invention. FIG. 8 is a perspective view showing a mode when a sample is introduced into each
本実施形態における陰極側リザーバ6は、オートサンプラ19に保持された構成ではなく、陰極側ブロック2に接続された構成となっている。具体的には、陰極側リザーバ6のバッファ液貯留部61が、キャピラリ管1と同数の接続管62を介して、陰極側ブロック2の各内部空間2bに連通している。各接続管62は、陰極側ブロック2に対して、各キャピラリ管1の延長線上に各内部空間2bを挟んで接続されている。
The cathode-side reservoir 6 in the present embodiment is not configured to be held by the
この場合、試料吸入管4を介して陰極側ブロック2の内部空間2bに試料が吸入される際には、陰極側リザーバ6のバッファ液貯留部61内のバッファ液も吸入された後、陰極側リザーバ6内の陰電極7に電圧が印加される。これにより、各キャピラリ管1に陰極側端部から試料を導入させることができ、試料を導入する際の時間を短縮することができるため、高速かつ高スループットでの解析を可能にすることができる。
In this case, when the sample is sucked into the
本発明の応用分野としては、ゲノム上の目的遺伝子や遺伝子変異を解析すべき領域だけをPCR(Polymerase Chain Reaction)法により増幅し、比較的短い塩基配列を高精度に読み取ることにより遺伝子型を解析する、SBT(Sequencing Based Typing)と呼ばれる分野を挙げることができる。分子標的薬の対象となる癌遺伝子変異を検査して治療、投薬計画を立てる個別医療の例としては、大腸癌のK−ras遺伝子(exon2、codon12と13)、BRAF遺伝子(exon15 V600E)、肺癌のEGFR遺伝子(exon18、19、21)、消化管間質腫瘍のc−kit遺伝子(exon9、11)などがある。これらは全て、本発明に係るキャピラリ電気泳動装置の解読長で検査可能である。
As an application field of the present invention, only the region of the genome where the target gene or gene mutation should be analyzed is amplified by PCR (Polymerase Chain Reaction) method, and the genotype is analyzed by reading a relatively short base sequence with high accuracy. A field called SBT (Sequencing Based Typing) can be mentioned. Examples of individual medical treatments for examining cancer gene mutations targeted for molecular targeted drugs and making treatment plans are K-ras genes (exon2, codon12 and 13) for colon cancer, BRAF gene (exon15 V600E), lung cancer EGFR gene (
1 キャピラリ管
2 陰極側ブロック
2b 内部空間
3 陽極側リザーバブロック
3b 内部空間
3c 接続ポート
4 試料吸入管
5 ポンプ
6 陰極側リザーバ
7 陰電極
8 陽電極
9 ポリマー充填用ニードル
10 ポリマーカートリッジ
11 洗浄水供給用ニードル
12 リンスポート
13 洗浄水タンク
14 洗浄水ポンプ
15 駆動機構
16 電磁切替バルブ
17 開閉バルブ
18 ドレン
19 オートサンプラ
20 温調部
21 検出部
30 試料容器
31 バッファ液貯留部
48 電磁切替バルブ
51〜53 配管
61 バッファ液貯留部
62 接続管
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記試料吸入管内に試料を吸入するために駆動されるポンプと、
水平方向に直線状に配置され、前記試料吸入管内に吸入された試料が導入されるキャピラリ管と、
前記キャピラリ管の陰極側端部、前記試料吸入管及び前記ポンプがそれぞれ接続され、それらの合流部に内部空間が形成された陰極側ブロックとを備えたことを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。 A sample inhalation tube for inhaling the sample;
A pump driven to inhale the sample into the sample inhalation tube;
A capillary tube that is linearly arranged in the horizontal direction and into which the sample sucked into the sample suction tube is introduced ;
A capillary electrophoresis apparatus comprising: a cathode side end of the capillary tube; the sample suction tube; and the pump are connected to each other, and a cathode side block in which an internal space is formed at a junction thereof.
前記陰極側リザーバ内のバッファ液に浸漬される陰電極とをさらに備え、
前記試料吸入管を介して前記陰極側ブロックの内部空間に試料が吸入された後、前記試料吸入管が前記陰極側リザーバ内のバッファ液に浸漬された状態で、前記陰極側リザーバ内の陰電極に電圧が印加されることにより、前記キャピラリ管に陰極側端部から試料が導入されることを特徴とする請求項1又は2に記載のキャピラリ電気泳動装置。 A cathode-side reservoir having a buffer solution reservoir capable of storing a buffer solution;
A negative electrode immersed in a buffer solution in the cathode-side reservoir,
After the sample is sucked into the internal space of the cathode side block through the sample suction tube, the negative electrode in the cathode side reservoir is immersed in the buffer solution in the cathode side reservoir after the sample is sucked into the buffer solution in the cathode side reservoir. capillary electrophoresis apparatus according when a voltage is applied, to claim 1 or 2, characterized in that the sample from the cathode side end portion is introduced into the capillary tube.
前記陰極側リザーバ内のバッファ液に浸漬される陰電極とをさらに備え、
前記試料吸入管を介して前記陰極側ブロックの内部空間に試料が吸入される際に、前記陰極側リザーバ内のバッファ液も吸入された後、前記陰極側リザーバ内の陰電極に電圧が印加されることにより、前記キャピラリ管に陰極側端部から試料が導入されることを特徴とする請求項1又は2に記載のキャピラリ電気泳動装置。 A cathode-side reservoir having a buffer solution reservoir capable of storing a buffer solution, the buffer solution reservoir communicating with the internal space of the cathode block;
A negative electrode immersed in a buffer solution in the cathode-side reservoir,
When a sample is inhaled into the internal space of the cathode side block via the sample inhalation tube, the buffer solution in the cathode side reservoir is also inhaled, and then a voltage is applied to the negative electrode in the cathode side reservoir. the Rukoto, capillary electrophoresis apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the sample is introduced from the cathode side end portion in the capillary tube.
前記陽極側リザーバブロックの内部空間を介して、前記キャピラリ管に陽極側端部から分離ポリマーを加圧充填するポリマー充填機構とをさらに備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のキャピラリ電気泳動装置。 An anode side reservoir block in which an internal space communicating with the anode side end of the capillary tube is formed, the buffer solution can be stored in the buffer solution storage unit;
Through the interior space of the anode-side reservoir block, to any one of claims 1 to 4, characterized in that the separated polymer further comprising a polymer filler mechanism is pressure filled from the anode side end portion to the capillary tube The capillary electrophoresis apparatus described.
前記陽極側リザーバブロックにおける前記バッファ液貯留部と前記内部空間との境界部には、前記ポリマー充填用ニードルの先端を挿入及び封止可能な接続ポートが形成されていることを特徴とする請求項5に記載のキャピラリ電気泳動装置。 The polymer filling mechanism includes a polymer filling needle inserted into the anode side reservoir block,
The connection port in which a tip of the polymer filling needle can be inserted and sealed is formed at a boundary portion between the buffer liquid storage portion and the internal space in the anode side reservoir block. 5. A capillary electrophoresis apparatus according to 5.
前記温調部を前記キャピラリ管が延びる方向に対して交差する方向に移動させることにより、前記キャピラリ管を前記温調部の外部に取り出すことができることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のキャピラリ電気泳動装置。 A linear temperature adjustment unit is provided along the direction in which the capillary tube extends, and further includes a temperature adjustment unit that can accommodate and adjust the temperature of the capillary tube therein.
By moving the temperature control unit in a direction intersecting the direction in which the capillary tube extends, claim 1-8, characterized in that it is possible to take out the capillary tube to the outside of the temperature control unit Capillary electrophoresis apparatus according to claim 1.
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