JP6451433B2

JP6451433B2 - キャピラリ電気泳動装置

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Publication number: JP6451433B2
Application number: JP2015056131A
Authority: JP
Inventors: 昭博荒井
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2015-03-19
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2019-01-16
Anticipated expiration: 2035-03-19
Also published as: JP2016176768A

Description

本発明はＤＮＡ塩基配列解析装置や、他の生物化学分野での解析装置として使用されるキャピラリ電気泳動装置に関するものである。

キャピラリ電気泳動装置では、キャピラリの一方の端面（注入端）から混合サンプルを注入し、電気泳動分離したサンプル成分をキャピラリ他端側で検出する。その際、サンプルに内部標準試料を添加することにより、サンプル成分の定量や移動時間の規格化が行われている。

そのような内部標準試料をサンプルに添加する方法として、あらかじめサンプル容器に内部標準試料を混合比が一定になるように分注しておくか、キャピラリ注入端に微細加工したリザーバを設けてサンプルと内部標準試料をそれぞれ一定の割合で分注する例がある。

内部標準試料をサンプルに添加する方法としてあらかじめ個々のサンプル全てに内部標準試料を一定量分注する操作は煩雑であり、時間がかかる上に消耗品のコストアップになる。

キャピラリ注入端に微細加工したリザーバを設けてサンプルと内部標準試料を混合する方法は、自動化すれば利便性が向上するが、そのようなリザーバは再利用するためには冗長な洗浄工程が必要となる。キャピラリを複数本装着したキャピラリ電気泳動装置になると、リザーバは構成がより複雑になり、再利用するための洗浄工程がより煩雑になる。

また、キャピラリ注入端にサンプルと内部標準試料を順に注入すると、キャピラ両端間の圧力差で注入する場合も、電気的に注入する場合も、正確な混合比を得ることができない。

本発明は簡単な構造で、サンプルと内部標準試料を正確な混合比でキャピラリに注入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ものである。

本発明は、電気泳動分離されたサンプル成分を検出するキャピラリ電気泳動装置であり、一端がサンプル溶液に浸されるサンプル吸引管、一端が内部標準試料溶液に浸される内部標準試料吸入流路、及び一端が吸引ポンプに接続される吸引配管を備えている。本発明のキャピラリ電気泳動装置は、さらに、キャピラリのサンプル注入端側に配置されたカソードブロックを備えている。そのカソードブロックは、前記サンプル吸引管の他端、前記内部標準試料吸入流路の他端及び前記吸引配管の他端を保持するとともに、前記サンプル吸引管の他端と前記内部標準試料吸入流路の他端を前記キャピラリのサンプル注入端を経て前記吸引配管の他端に連通する内部流路をもっている。

本発明では、サンプルと内部標準試料をそれぞれセットすれば、吸引ポンプの吸引により所定の混合比で混合され、キャピラリ注入端に移動させることができる。移動後はキャピラリ注入端をカソード電極とともにカソードリザーバに挿入し、均一な組成の混合溶液を電気的にキャピラリ端に注入できる。

本発明によれば、あらかじめ個々のサンプル全てに内部標準試料を分注しておく必要がなくなる。さらにカソードブロックの内部流路をキャピラリ本数に応じて多連にしておけば、複数サンプルの内部標準試料との同時混合が可能であり、カソードブロック内の洗浄は、水を通液することにより容易に行うことができる。

一実施形態におけるカソードブロック部分を示す正面断面図である。同カソードブロックの内部流路を拡大して示す概略正面断面図である。一実施例におけるキャピラリカセットを示す図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は長手方向に沿った断面図、（Ｃ）は底面図である。同キャピラリカセットの斜視図である。同キャピラリカセットの分解斜視図である。同キャピラリカセットにおいてキャピラリ配列基板にキャピラリが固着された状態を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）はキャピラリ配列基板のＶ溝配列に沿った断面図である。一実施例のマルチキャピラリ電気泳動装置を示す概略構成図である。同実施例に使用されるキャピラリカセットおける励起光学系ユニットと蛍光受光ユニットの位置決め部を示す斜視図である。

一実施形態では、カソードブロックの内部流路におけるサンプル吸引管の他端と内部標準試料吸入流路の他端との合流位置は、吸引ポンプより吸引される液の流れ方向に対してサンプル注入端よりも上流側に位置しており、その合流位置とサンプル注入端との間の距離はその間の流路でサンプルと内部標準試料が混合されるように設定されている。合流位置とサンプル注入端との間に距離を設けることにより、その距離の流路でサンプルと内部標準試料がより均一に混合される。

他の実施形態では、サンプル吸引管の内径と長さ、及び内部標準試料吸入流路の内径と長さは、サンプルと内部標準試料との混合比に対応して設定されている。

一実施形態の主要部を図１と図２に示す。キャピラリ１４のサンプル注入端２０側にカソードブロック６０を介してサンプル吸引管６４、内部標準試料吸入流路６５、及び吸引配管６６が配置されている。サンプル吸引管６４はその一端がサンプル溶液に浸され、内部標準試料吸入流路６５はその一端が内部標準試料溶液に浸され、吸引配管６６はその一端が吸引ポンプ１１２（図７参照。）に接続される。ここでは、サンプル溶液と内部標準試料溶液がサンプル注入端２０よりも下方に配置されているため、サンプル吸引管６４と内部標準試料吸入流路６５のそれぞれの一端は鉛直下向きに配置されている。

サンプル注入端２０、サンプル吸引管６４の他端、内部標準試料吸入流路６５の他端及び吸引配管６６の他端はそれぞれのコネクタによりカソードブロック６０に接続され、カソードブロック６０は内部流路６２により連通している。内部流路６２はサンプル吸引管６４の他端と内部標準試料吸入流路６５の他端をサンプル注入端２０を経て吸引配管６６の他端に連通する流路形状をもっている。

カソードブロック６０内の内部流路６２によりサンプル吸引管６４と内部標準試料吸入流路６５が吸引配管６６を介して吸引ポンプと接続され、サンプル吸引管６４の先端が開口部を上向きにセットされたサンプル容器に挿入され、内部標準試料吸入流路６５の先端が開口部を上向きにセットされた内部標準試料の液溜めに挿入された状態で、吸引ポンプが作動する。吸引ポンプの定流量吸引により、サンプル吸引管６４を介してサンプルが吸い上げられ、吸入流路６５を介して内部標準試料が吸い上げられて、カソードブロック６０内に同時に流入する。カソードブロック６０内の内部流路６２では、サンプル吸入管６４と内部標準試料吸入流路６５のそれぞれの管径と長さにより規定された混合比でサンプルと内部標準試料が混合され、カソードブロック６０に保持されたキャピラリ端２０を混合溶液が接触しながら通過する。サンプル吸引管６４の先端をサンプル容器から外してカソードリザーバに挿入し、そのカソードリザーバとキャピラリ１４の他端が浸されたアノードリザーバとの間に所定の電圧を一定時間印加してサンプルをキャピラリ１４に注入する。注入後、吸引ポンプへの定流量吸引によりサンプル吸引管を介して泳動バッファを吸引し、カソードブロックの内部流路を泳動バッファで吸引置換することにより、内部流路に残留しているサンプルや内部標準試料が遅れて過剰に吸引されることを防止する。さらに、ポンプ停止前に泳動電圧を印加することにより、キャピラリ内へ注入したサンプルプラグの拡散を最小限にすることができる。

サンプル吸引管６４の長さをＬ_S、内径をＤ_Sとし、内部標準試料吸入流路６５の長さをＬ_M、内径をＤ_Mとする。吸引ポンプ１１２によりサンプル吸引管６４と内部標準試料吸入流路６５からそれぞれサンプルと内部標準試料を同時に吸引する。サンプルが吸引されるときの体積流量をＱ_S、内部標準試料が吸引されるときの体積流量をＱ_Mとするとき、吸引されるサンプルと内部標準試料の合計体積流量Ｑは、
Ｑ＝Ｑ_S＋Ｑ_M （１）
である。サンプルと内部標準試料がサンプル吸引管６４と内部標準試料吸入流路６５それぞれから吸引される平均流速をそれぞれＵ_SとＵ_Mとすると、サンプルと内部標準試料それぞれの体積流量Ｑ_SとＱ_Mは、
Ｑ_S＝πＤ_S ²／４・Ｕ_S （２）
Ｑ_M＝πＤ_M ²／４・Ｕ_M （３）
である。

一方、円管内の層流における圧力損失ΔＰは、ポアズイユ式により、
ΔＰ＝８μＵＬ／(Ｄ／２)² （４）
(μ:粘度、Ｌ:円管の長さ、Ｄ：円管の内径)
と表されるから、

となる。

長さＬ_Sと内径Ｄ_Sのサンプル吸引管６４を用いるとき、所望の混合比Ｑ_S／Ｑ_Mを得るためには内部標準試料吸入流路６５の長さＬ_Mと内径Ｄ_Mを規定すればよい。内部標準試料吸入流路６５の長さＬ_Mと内径Ｄ_Mの組み合わせは上式（５），（６）から求めることができる。

例えば、サンプル吸引管６４の内径を０.２５ｍｍ、長さを６０ｍｍとすると、サンプルと内部標準試料の混合比Ｑ_S／Ｑ_Mを２：１にしようとするとき、内部標準試料吸入流路６５の長さＬ_Mｓと内径Ｄ_Mの組合わせの例として以下のものが可能である。

内部流路６２におけるサンプル吸引管６４の他端と内部標準試料吸入流路６５の他端との合流位置１７は、吸引ポンプにより吸引される液の流れ方向に対してサンプル注入端２０よりも上流側に位置している。その合流位置１７とサンプル注入端２０との間の距離Ｏ_Sはその間の流路でサンプルと内部標準試料が混合されるように設定されている。この実施例では、内部流路６２の内径はサンプル吸引管６４の内径と同じ０.２５ｍｍとしたとき、合流位置１７とサンプル注入端２０との間の距離Ｌ_OSは例えば０.５〜１０ｍｍとするのが適当である。

本発明のキャピラリ電気泳動装置はキャピラリを１本だけ取り付けて電気泳動処理を行う装置と複数本のキャピラリを取り付けて電気泳動処理を行う装置の両方を含む。一実施例のキャピラリ電気泳動装置は、複数本のキャピラリを取り付けて電気泳動処理を行う装置であり、さらにキャピラリを容易に着脱できるようにするために複数のキャピラリをキャピラリカセットに保持させ、キャピラリカセット単位でキャピラリを着脱できるようにしたものである。

まず、図３から図６によりキャピラリカセットの一例を説明する。

キャピラリカセット２はカセット筐体４の一端６と他端８の間の位置に測定用の光が透過する検出部１０をもっている。カセット筐体４は樹脂製であり、成型又は機械加工により作製されたものである。

キャピラリ束１２は複数本のキャピラリ１４を含んでいる。キャピラリ束１２に含まれるキャピラリ１４の本数は特に限定されるものではなく、例えば４本又は８本というように、一度に分析しようとする試料の数に応じて決めることができる。この実施例では、キャピラリ束１２に含まれるキャピラリ１４の本数は４本であるとして説明する。キャピラリ１４はカセット筐体４の両端間にわたって配置されている。

キャピラリ束１２に含まれる全てのキャピラリ１４の一端（図３では左側）は１つに束ねられてカセット筐体の一端６から突出し、耐熱性樹脂製、例えばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）製のチューブ１６に通されて耐熱性エポキシ樹脂接着剤で接着されることによりバンドル加工されている。バンドル加工されたキャピラリ束１２のその一端には、流路へ接続するためのフィッティング１８が取りつけられている。

キャピラリ束１２に含まれるキャピラリ１４の注入端２０は、後述のカソードブロック６０に挿入されたときに内部流路６２と合流できるように（図７参照。）、キャピラリ１４の長さ方向に対して垂直方向に切断されている。各キャピラリ１４の他端側にはカセット筐体４の他端８に固定するためにフィッティング２２が取りつけられている。キャピラリ１４の注入端２０はフィッティング２２によってカソードブロック６０に固定されている。

キャピラリ１４は特に限定されるものではないが、例えば外径が１８６±６〜３６３±１０μｍ、内径が５０±３μｍ、全長１４５ｍｍであり、注入端２０から検出窓部１４Ａ（または開口部２６）までの有効長が８５ｍｍである。チューブ１６のサイズも特に限定されるものではないが、例えば外径が１.６ｍｍ、内径が０.７５〜１.０ｍｍである。

検出部１０にはキャピラリ配列基板２４が接着剤により固着されている。キャピラリ配列基板２４は測定用の光を透過させる開口部２６をもち、その開口部２６内にキャピラリ束１２に含まれる全てのキャピラリ１４を等間隔に配置している。

キャピラリ配列基板２４の一例は図６に示されているものである。開口部２６は例えば幅１ｍｍのスリットであり、キャピラリ配列基板２４にはその開口部２６の長手方向に沿ってＶ溝２８が等間隔に配置されている。Ｖ溝２８の方向は、Ｖ溝２８にキャピラリ１４を嵌め込むとキャピラリ１４が開口部２６を横切ることになる方向である。そのＶ溝２８にキャピラリ１４が１本ずつ嵌め込まれて接着剤で基板２４に固着されていることにより、キャピラリ配列基板２４にキャピラリ１４が等間隔に配置されて固定されている。

キャピラリ１４は石英製のキャピラリチューブを保護用樹脂で被覆したものである。キャピラリ１４が開口部２６を横切っている部分ではその保護用樹脂被覆が除去されてキャピラリチューブが露出した検出窓部１４Ａとなっている。検出窓部１４Ａには測定用の光として励起光が照射され、キャピラリ１４の内径１４Ｂ内を通過する試料から発生した蛍光が検出窓部１４Ａから放出される。検出窓部１４Ａで励起光が照射される位置が開口部２６内にあるため、Ｖ溝２８−キャピラリ１４間で励起光又は蛍光が散乱するのを回避している。

図３に戻って説明を続けると、キャピラリカセット２の検出部１０には、キャピラリ配列基板２４を挟んでその上下に電気泳動装置の励起光学系ユニットと蛍光受光ユニットを位置決めするための位置決め部３０、３２が設けられている。位置決め部３０、３２は、この実施例のキャピラリカセット２ではカセット筐体４自体による開口部として構成されている。

位置決め部３０はキャピラリカセット２の下側に設けられ、キャピラリカセット２の下側から励起光学系ユニットを位置決めするために励起光照射部の端面形状に対応した円柱状又は側面がわずかに傾斜した円錐台状の開口部となっている。位置決め部３０の開口に嵌め込まれた励起光照射部の端面が位置決め部３０の開口の周方向に回転しないように固定するために、キャピラリカセット２の裏面には穴３４が開けられており、その穴３４に後述の励起光照射部の端面のピン８０が嵌め込まれることにより、キャピラリカセット２と励起光学系ユニットとの相対的な回転が阻止される。

位置決め部３２はキャピラリカセット２の上側に設けられ、キャピラリカセット２の上側から蛍光受光ユニットを位置決めするために蛍光受光部の端面形状に対応した円柱状又は側面がわずかに傾斜した円錐台状の開口部となっている。位置決め部３２の開口に嵌め込まれた蛍光受光部の端面が位置決め部３２の開口の周方向に回転しないように固定するために、キャピラリカセット２の表面には穴３６が開けられており、その穴３６（図４参照。）に後述の蛍光受光部の端面のピン８４が嵌め込まれることにより、キャピラリカセット２と蛍光受光ユニットとの相対的な回転が阻止される。

キャピラリ配列基板２４はその基板面に対して垂直方向に中心軸をもっており、位置決め部３０、３２の開口部の円柱又は円錐台も中心軸をもっている。それらの中心軸が一致するように、キャピラリ配列基板２４がカセット筐体４に固定されている。

図６に示されるキャピラリ配列基板２４は、Ｖ溝２８が設けられている側を表面側とすると、図５に示されるように、キャピラリ配列基板２４の裏面側がカセット筐体４の裏面側に当接するように固着されている。図３（Ｂ）、図５に示されるように、キャピラリ配列基板２４はカセット筐体４に固着された状態ではキャピラリ配列基板２４の表面側がカセット筐体４の裏面側を向いており、キャピラリ１４はそのキャピラリ配列基板２４を介してカセット筐体４の裏面側に配置されている。

図７は一実施例のキャピラリカセット２が装着された状態の一実施例のマルチキャピラリ電気泳動装置を表わしている。

キャピラリカセット２を装着する装着装置は、上面が開放可能のアルミブロックからなりキャピラリカセット２を水平方向に乗せて保持する載置台４０と、載置台４０にキャピラリカセット２を載置した状態でキャピラリカセット２を密閉状態に覆う蓋４２から構成されている。

載置台４０は、その下面に接触して配置されたヒートブロック４４とともに温度調整機構の一部を構成している。載置台４０には温度センサ４６が取りつけられ、温度制御装置４８が温度センサ４６の検出信号を取り込んで、載置台４０の温度が所定の温度で一定になるようにヒートブロック４４に組み込まれたヒータへの通電を制御する。蓋４２は断熱材で被われており、キャピラリカセット２内のキャピラリ１４が外部の温度変化の影響を受けることを防いでいる。温度制御装置４８は単独で構成してもよく、又はマルチキャピラリ電気泳動装置の動作を制御する制御用のコンピュータにより実現してもよい。

キャピラリカセット２が載置台４０に載置された状態で、キャピラリカセット２の下方に励起光学系ユニット５０が固定されており、キャピラリカセット２の上方から蛍光受光ユニット５４を配置できるようになっている。

励起光学系ユニット５０の励起光照射部５１は端面にレンズホルダ５２を備えている。レンズホルダ５２はキャピラリカセット２の励起光学系ユニット用位置決め部３０に嵌め込まれる円筒形状又はわずかに傾斜した側面をもつ円錐台状をしている。キャピラリカセット２は、載置台４０に載置されたとき、位置決め部３０にレンズホルダ５２が嵌め込まれる位置に固定される。

レンズホルダ５２内には励起光をキャピラリ１４に集光して照射するロッドレンズ８２が配置されている。

蛍光受光ユニット５４は蛍光受光部５５の端面にレンズホルダ５６を備えている。レンズホルダ５６は載置台４０に載置されたキャピラリカセット２の蛍光受光ユニット用位置決め部３２に嵌め込まれる円筒形状又はわずかに傾斜した側面をもつ円錐台状をしている。

レンズホルダ５６内には、キャピラリ１４内を通るサンプルから発生する蛍光を受光する位置にロッドレンズ８６が配置されている。ロッドレンズ８６は受光した光を集光して放出する。ロッドレンズ８６から放出される光を受ける位置に光ファイバ８８の端面を保持するためのコネクタ１００が設けられている。コネクタ１００は光ファイバ８８の先端部の心材を保持し、光ファイバ８８の先端面をロッドレンズ８６から放出される光の集光位置に位置決めしている。このようなコネクタ１００によるレンズホルダ５６内の構造は、コネクタ１００により位置決めされた光ファイバ８８の先端面がピンホールとして作用するため、迷光等の影響を受けにくい。

ロッドレンズ８６と、コネクタ１００により保持された光ファイバ８８の端面との間には蛍光フィルタ１０２が配置されている。蛍光フィルタ１０２は励起光学系ユニットのレンズホルダ５２内のロッドレンズ８２から照射された励起光を除去し、キャピラリ１４を通るサンプルからの蛍光を透過させる波長特性をもったものである。蛍光フィルタ１０２はこのようにレンズホルダ５６内に配置した形態だけでなく、光ファイバ８８の先端が導かれるイメージ素子などの検出器側に配置した形態もとることができる。

キャピラリカセット２が載置台４０に載置された状態のキャピラリ１４の注入端２０側には、載置台４０にカソードブロック６０が設けられている。カソードブロック６０内にはサンプルと内部標準試料を吸引したり、泳動電圧を印加したりするための垂直方向の内部流路６２が設けられている。内部流路６２には、図１に示されているように、サンプル吸引管６４、内部標準試料吸入流路６５及び吸引配管６６が接続されている。カソードブロック６０にはキャピラリ１４の注入端２０を挿入して内部流路６２に接続する水平方向の穴が設けられている。キャピラリカセット２を載置台４０に載置する際にキャピラリ１４の注入端２０をカソードブロック６０のその穴に挿入することにより、キャピラリ１４が内部流路６２に接続される。

サンプル吸引管６４の先端はサンプル容器７６中のサンプル、カソードリザーバ７７中のバッファ液、又は洗浄容器７９中の洗浄液に浸される。内部標準試料吸入流路６５の先端は内部標準試料液溜め６７中の内部標準試料液に浸される。吸引配管６６は電磁弁１１０を介して吸引ポンプとしての計量ポンプ１１２に接続される。

カソードブロック６０はキャピラリ１４ごとに個別に配置されたものであってもよく、又はキャピラリ束に含まれるキャピラリの数だけ一体的に連結されたものであってもよい。複数のキャピラリのためのカソードブロック６０はキャピラリごとの内部流路をもち、内部標準試料吸入流路６５と吸引配管６６が共用されるように連結される。

キャピラリカセット２が載置台４０に載置された状態のキャピラリ１４の一端側のフィッティング１８は、アノードリザーバ７０につながる接続部７２に固定される。

カソードブロック６０の下方にはオートサンプラ７４が配置されており、オートサンプラ７４にはサンプルが入ったキュベット７６、バッファ液が入ったカソードリザーバ７７、洗浄液が入った洗浄液容器７９及び廃液用のドレイン容器８１が収容されている。オートサンプラ７４がキュベット７６、カソードリザーバ７７、洗浄液容器７９及び廃液用のドレイン容器８１を水平方向と垂直方向に移動させることにより、サンプル、バッファ液もしくは洗浄液が入った容器、又はドレイン容器にサンプル吸引管６４の先端が浸される。

アノードリザーバ７０からキャピラリ１４に泳動媒体を充填するために、泳動媒体送液ポンプ１１８につながるプローブ１１９を備えた泳動媒体充填機構が配置されている。泳動媒体充填機構は泳動媒体送液圧力を監視するための圧力センサ１２０を備えており、プローブ１１９をアノードリザーバ７０に挿入して泳動媒体をキャピラリ１４に充填する。

アノードリザーバ７０内の洗浄とキャピラリ１４内の洗浄は計量ポンプ１１２による洗浄液１１６の洗浄プローブ１２２への送液により行う。電磁弁１１４を閉じ電磁弁１１０を洗浄プローブ１２２方向につなぎ、洗浄プローブをアノードリザーバに挿入し使用済みの泳動バッファを吸引後、洗浄プローブを廃液ポート（図示せず）に移動し、計量ポンプで吐出する。次に電磁弁１１４を開き電磁弁１１０を閉じ、計量ポンプ１１２に洗浄液１１６を吸引した後、電磁弁１１４を閉じ電磁弁１１０をプローブ１２２方向につなぎ、プローブの洗浄を行う。さらに計量ポンプに洗浄液を吸引した後、アノードリザーバ内の洗浄および、キャピラリ１４内を洗浄する。

サンプルと内部標準試料をキャピラリ１４に注入するときと、注入されたサンプルと内部標準試料を電気泳動させるときにキャピラリ１４の両端間に泳動電圧を印加するためにカソード１２４とアノード１２６が設けられ、それらの電極間に高圧電源１２８が接続されている。

キャピラリカセット２に位置決めして固定される励起光学系ユニットと蛍光受光ユニットの位置決め部を図８に示す。

励起光学系ユニット５０は載置台４０に対して位置が固定されている。励起光学系ユニット５０は端面にレンズホルダ５２と、回転方向を規制するピン８０を備えている。キャピラリカセット２を載置台４０に載置するときに、励起光学系ユニット５０のレンズホルダ５２がキャピラリカセット２の励起光学系ユニット用位置決め部３０に嵌め込まれ、ピン８０がキャピラリカセット２の裏面の位置決め用の穴３４に嵌め込まれるように、キャピラリカセット２を励起光学系ユニット５０に対して位置決めする。

キャピラリカセット２が励起光学系ユニット５０に対して位置決めされた状態において、キャピラリカセット２内の各キャピラリ１４に励起光を照射するために、レンズホルダ５２には屈折率分布型ロッドレンズ（ＧＲＩＮレンズ）８２がキャピラリ１４の検出窓部に対向するように配置されている。ロッドレンズ８２は検出部１０におけるキャピラリ１４の配列に対応して一列に配列されている。ロッドレンズ８２は、例えばレンズ外径が１．８ｍｍであり、光源からのライン状に集光された光をそれぞれのキャピラリ１４の内径よりは大きく外径よりは小さいスポットとして照射する。

キャピラリカセット２が載置台４０に載置された状態で、キャピラリカセット２の上方から蛍光受光ユニット５４をキャピラリカセット２に取りつける。蛍光受光ユニット５４はその蛍光受光部５５の端面にレンズホルダ５６と、回転方向を規制するピン８４を備えている。キャピラリカセット２に蛍光受光ユニット５４を取りつけるときに、蛍光受光ユニット５４のレンズホルダ５６がキャピラリカセット２の蛍光受光ユニット用位置決め部３２に嵌め込まれ、ピン８４がキャピラリカセット２の位置決め用の穴３６に嵌め込まれるように、蛍光受光ユニット５４をキャピラリカセット２に対して位置決めする。

キャピラリカセット２が載置台４０に載置された状態で、各キャピラリ１４内を移動（泳動）する蛍光物質からの蛍光を受光するために、レンズホルダ５６にも屈折率分布型ロッドレンズ８６が配置されている。ロッドレンズ８６も検出部１０におけるキャピラリ１４の配列に対応して一列に配列されている。ロッドレンズ８６も、例えばレンズ外径が１．８ｍｍであり、キャピラリ１４からの蛍光をロッドレンズ８６の一端で受光する。各ロッドレンズ８６で受光された蛍光をイメージ素子へ伝送するために、ロッドレンズ８６の他端にはそれぞれの光ファイバ８８の端面が結合されている。

ロッドレンズ８２、８６としては屈折率分布型以外の球面／非球面レンズであってもよい。また、ロッドレンズに替えてレンズアレイを使用することもできる。

このように、キャピラリカセット２内のキャピラリ配列基板２４と上下のレンズホルダ５２、５６の光軸（中心軸）が一致するようにあらかじめ調整され、かつキャピラリカセット２に対するレンズホルダ５２、５６の回転方向も位置決めピン８０、８４で規定されているため、キャピラリカセット２に対してレンズホルダ５２、５６を相互に取りつけるだけで、キャピラリ１４に対して励起光学系ユニットと蛍光受光ユニットの配置が完了する。

図７のようにキャピラリカセット２が装着されたマルチキャピラリ電気泳動装置を用いて試料の分析を行う方法を説明する。

まず、キャピラリ１４に泳動媒体を充填する。泳動媒体はアノードリザーバ７０から圧入する。その後、サンプル吸引管６４の先端をキュベット７６内のサンプル液に浸し、内部標準試料吸入流路６５の先端を内部標準試料液溜め６７内の内部標準試料に浸し、吸引配管６６から吸引してサンプルと内部標準試料をカソードブロック６０の内部流路６２におけるキャピラリ注入端２０まで吸入する。サンプル吸引管６４の先端をカソードリザーバ７７内のバッファ液に浸し、そのバッファ液にカソード電極１２４を挿入し、アノードリザーバ７０をバッファ液に交換した後、アノードリザーバ７０にもアノード電極１２６を挿入、高圧電源１２８から両電極間に電圧を印加してサンプルと内部標準試料をキャピラリ注入端２０からキャピラリ１４内に導入する。

その後、サンプル吸引管６４に残ったサンプルを吸引配管６６から吸引して除去した後、両電極間に電圧を印加してサンプルと内部標準試料をキャピラリ１４のカソード側からアノード側に電気泳動させて分離する。検出部１０において励起光学系ユニット５０からキャピラリ１４に励起光を照射し、キャピラリ１４から発生した蛍光を蛍光受光ユニット５４で受光し、イメージ素子へ伝送して画像処理する。

実施例では、キャピラリ電気泳動装置全体についてカソードブロック以外の部分についても詳細に示したが、それらは一例にすぎない。本発明はキャピラリカセットを用いるものに限らず、キャピラリ単体として装着される電気泳動装置も含む。さらに、電気泳動を行う部分や、分離されたサンプル成分を検出する部分についても実施例のものに限定されない。

２キャピラリカセット
１０検出部
１４キャピラリ
１７内部流路におけるサンプル吸引管の他端と内部標準試料吸入流路の他端との合流位置
２０キャピラリのサンプル注入端
６０カソードブロック
６２内部流路
６４サンプル吸引管
６５内部標準試料吸入流路
６６吸引配管
１１２計量ポンプ

Claims

電気泳動分離されたサンプル成分を検出するキャピラリ電気泳動装置において、
一端がサンプル溶液に浸されるサンプル吸引管と、
一端が内部標準試料溶液に浸される内部標準試料吸入流路と、
一端が吸引ポンプに接続される吸引配管と、
前記キャピラリのサンプル注入端側に配置され、前記サンプル吸引管の他端、前記内部標準試料吸入流路の他端及び前記吸引配管の他端を保持するとともに、前記サンプル吸引管の他端と前記内部標準試料吸入流路の他端を前記キャピラリのサンプル注入端を経て前記吸引配管の他端に連通する内部流路をもつカソードブロックと、を備え、
前記吸引ポンプによる吸引により、サンプル及び内部標準試料溶液がそれぞれ前記サンプル吸引管及び前記内部標準試料吸入流路を介して前記内部流路に同時に吸入されるように構成されている、キャピラリ電気泳動装置。
前記内部流路における前記サンプル吸引管の他端と前記内部標準試料吸入流路の他端との合流位置は、前記吸引ポンプより吸引される液の流れ方向に対して前記サンプル注入端よりも上流側に位置しており、前記合流位置と前記サンプル注入端との間の距離はその間の流路でサンプルと内部標準試料が混合されるように設定されている請求項１に記載のキャピラリ電気泳動装置。
前記サンプル吸引管の内径と長さ、及び前記内部標準試料吸入流路の内径と長さは、サンプルと内部標準試料との混合比に対応して設定されている請求項１又は２に記載のキャピラリ電気泳動装置。