KR20090027650A - 전기영동의 전처리 방법, 분석용 기판 및 전기영동용 전처리 장치 - Google Patents

전기영동의 전처리 방법, 분석용 기판 및 전기영동용 전처리 장치 Download PDF

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Abstract

샘플 레저부아(8)에 시료(14)를 공급((a)참조.)하고, 전극(20)에 의해 전압을 인가하여 시료를 분리 매체가 충전된 캐필러리(6)안에 도입한다 ((b)참조.). 샘플 레저부아(8)에 시료(14)보다도 비중이 큰 치환용 액(16)을 공급하고, 샘플 레저부아(8)에 잔류한 시료(14)를 치환용 액(16)으로 치환한다((c)참조.).
샘플 레저부아, 시료, 치환용 액, 전극, 캐필러리

Description

전기영동의 전처리 방법, 분석용 기판 및 전기영동용 전처리 장치{METHOD FOR PRETREATMENT OF ELECTROPHORESIS, SUBSTRATE FOR ANALYSIS, AND PRETREATMENT APPARATUS FOR ELECTROPHORESIS}
본 발명은, 생화학, 분자생물학, 임상 등의 분야에 있어서, 극히 미량의 단백질이나 핵산, 약물 등을 분석하는 방법에 관한 것으로, 특히 마이크로칩이나 캐필러리 플레이트 등의 분석용 기판을 사용한 전기영동분석에 관한 것이다.
극히 미량의 단백질이나 핵산 등을 분석할 경우, 종래부터 전기영동장치가 이용되고 있다. 그 대표적인 것으로서 캐필러리 튜브를 사용한 캐필러리 전기영동장치를 들 수 있다. 그러나, 캐필러리 튜브를 사용한 장치는 취급이 번잡하기 때문에, 장치의 취급을 용이하게 하고, 분석의 고속화와 장치의 소형화를 실현하기 위해, 기판 내부에 캐필러리를 형성한 마이크로칩이나, 복수의 캐필러리를 한 장의 플레이트에 형성한 캐필러리 플레이트 등의 분석용 기판이 제안되어, 사용되고 있다(특허문헌 1,2참조.).
이러한 분석용 기판은, 내부에 형성된 캐필러리가 전기영동용의 분리 유로 또는 액체크로마토그래피용의 칼럼으로서 이용된다. 캐필러리의 양단부는 기판표면 에 개구되고 있으며, 일단의 개구부는 시료주입용의 레저부아가 되고 있다.
분석용 기판을 사용한 전기영동에서는, 분석의 전처리로서 시료도입공정이 있다. 그 하나인 일렉트로카이네틱(electrokinetic) 주입법에서는, 캐필러리 내가 분리 매체로 충족된 상태에서 레저부아로 시료가 주입되고, 전극으로 전압이 인가되어 캐필러리내로 시료가 도입된 후, 레저부아가 세정되고, 레저부아에 버퍼 액이 충전된다. 그 후에 전극으로 전압이 인가되어 시료의 전기영동분석이 행해진다.
[특허문헌 1] 일본국 공개특허공보 특개 2002-310990호
[특허문헌 2] 일본국 공개특허공보 특개 2003-166975호
[발명의 개시]
[발명이 해결하고자 하는 과제]
이 시료 도입 후의 세정으로 캐필러리에 충전되어 있는 분리 매체의 레저부아에 면하고 있는 단면을 흐뜨리면, 밴드의 형성에 영향을 미치고, 분리 성능의 악화를 초래한다는 문제가 있었다. 거기에서, 분석전의 레저부아 세정은, 캐필러리의 단면을 흐뜨리지 않도록, 레저부아내에서 노즐에 의해 버퍼 액 등의 액체를 흡입·토출을 반복해서 행하는 등의 방법이 이용되고 있지만, 캐필러리의 레저부아측 단면을 흐뜨리지 않고 충분히 세정을 행하는 것은 곤란했다. 캐필러리의 레저부아측 단면을 흐뜨리지 않을 정도의 세정으로는, 캐필러리의 레저부아측 단면 근방에 시료가 잔류하게 된다. 캐필러리의 레저부아측 단면에 시료가 접하고 있으면, 전기영동분석시에 레저부아의 잔류 시료가 캐필러리 내로 도입되게 되어, 이것이 신호의 백그라운드가 되어 나타난다는 문제가 있었다.
그래서 본 발명은, 분석용 기판을 사용한 전기영동분석에 있어서, 레저부아로부터 캐필러리로 시료를 도입한 후, 캐필러리의 레저부아측 단면을 흐뜨리지 않고, 캐필러리의 레저부아측 단면 근방에 잔류한 시료를 제거하는 것을 목적으로 하는 것이다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
본 발명에 따른 전기영동분석의 전처리 방법은, 시료를 분리하기 위한 캐필러리와, 캐필러리의 단부에 배치되어, 시료를 캐필러리 내로 도입하기 위한 레저부아가 형성된 분석용 기판을 사용하여 전기영동분석을 행하기 위한 전처리 방법으로서, 레저부아에 시료를 공급하고, 전압을 인가하여 시료를 캐필러리 내로 도입하는 시료도입공정 후, 시료의 전기영동 분리공정을 시작할 때까지, 시료보다도 비중이 큰 치환용 액을 레저부아에 도입하고, 레저부아에 잔류한 시료를 그 레저부아로부터 배제하는 시료치환 공정을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 시료도입공정에 있어서 레저부아로의 시료공급에 앞서 레저부아에 버퍼 액을 공급할 경우에는, 시료는 버퍼 액보다도 비중이 큰 액체를 용매로 하는 시료용액으로서 레저부아에 공급하는 것이 바람직하다.
분석용 기판이 레저부아의 측면으로부터 용액을 공급하는 용액공급 유로를 구비하고 있는 경우에는, 본 발명의 전처리 방법에 있어서의 시료도입공정으로 그 시료용액을 용액공급 유로를 통해 도입하도록 해도 되고, 시료치환 공정으로 치환용 액을 그 용액공급 유로를 통해 도입하도록 해도 된다.
본 발명의 분석용 기판은, 시료를 분리하기 위한 캐필러리와, 캐필러리의 단부에 배치되어, 시료를 캐필러리 내로 도입하기 위한 레저부아가 형성된 분석용 기판으로서, 레저부아의 측면으로부터 용액을 공급하는 용액공급 유로를 구비하고 있는 것이다.
본 발명의 전기영동용 전처리 장치는, 시료를 분리하기 위한 캐필러리와, 상기 캐필러리의 단부에 배치되어, 시료를 캐필러리 내로 도입하기 위한 레저부아가 형성된 분석용 기판을 지지하는 기판 지지부와, 시료를 분석용 기판의 레저부아에 공급하는 시료 공급부와, 버퍼 액을 분석용 기판의 레저부아에 공급하는 버퍼 액 공급부와, 시료 공급부에 의해 레저부아에 공급된 시료를 캐필러리 내로 도입하도록 전압을 인가하는 전극을 포함하는 시료도입기구와, 시료도입기구에 의해 시료가 캐필러리 내로 도입된 후에, 레저부아에 시료보다도 비중이 큰 치환용 액을 공급하는 치환용 액 공급부를 구비하고 있는 것이다.
본 발명의 전기영동용 전처리 장치에 있어서 사용하는데 적합한 시료의 일례는, 버퍼 액 공급부에 의해 공급되는 버퍼 액보다도 비중이 큰 액체를 용매로 하는 시료용액으로서, 시료 공급부는, 버퍼 액 공급부가 버퍼 액을 레저부아에 공급한 후에 상기 시료용액을 레저부아에 공급하도록 되어 있는 것이 바람직하다.
기판 지지부에 지지되는 분석용 기판이 레저부아의 측면으로부터 용액을 공급하는 용액공급 유로를 구비하고 있는 경우에는, 시료 공급부는 시료용액을 용액공급 유로를 통해 레저부아에 공급하도록 되어 있어도 되고, 또한 치환용 액 공급부가 치환용 액을 그 용액공급 유로를 통해 레저부아에 공급하도록 되어 있어도 된다.
[발명의 효과]
본 발명의 전처리 방법에서는, 레저부아에 시료를 공급하고, 전압을 인가하여 시료를 캐필러리 내로 도입하는 시료도입공정 후, 시료의 전기영동 분리공정을 시작할 때까지, 시료보다도 비중이 큰 치환용 액을 레저부아에 도입하고, 레저부아에 잔류한 시료를 그 레저부아로부터 배제하는 시료치환 공정을 포함하도록 했기 때문에, 캐필러리의 레저부아측 단면을 흐뜨리지 않고 레저부아에 잔류한 시료를 레저부아로부터 배제할 수 있고, 이것에 의해 분리 성능의 악화를 초래하지 않고, 신호의 백그라운드를 개선할 수 있다.
또한 시료도입공정에 있어서 레저부아로의 시료공급에 앞서 레저부아에 버퍼 액을 공급하고, 그 시료는 버퍼 액보다도 비중이 큰 액체를 용매로 하는 시료용액으로서 레저부아에 공급하도록 하면, 시료의 건조를 방지하면서 캐필러리로의 시료도입을 행할 수 있다. 이 방법으로는, 시료용액을 캐필러리에 도입한 후, 레저부아에 버퍼 액이 충전되어 있는 상태가 되지만, 시료용액보다도 비중이 큰 치환용 액을 도입하는 것으로, 비중의 차이를 이용하여 레저부아에 잔류한 시료용액을 치환용 액으로 치환할 수 있고, 레저부아의 버퍼 액을 바꾸지 않고 시료용액의 치환을 행할 수 있다. 따라서, 버퍼 액을 폐기할 필요가 없으며, 버퍼 액의 소비량을 억제할 수도 있다.
또한, 상기 전처리 방법에 있어서, 분석용 기판으로서 레저부아의 측면으로부터 용액을 공급하는 용액공급 유로를 구비하고 있는 것을 사용하고, 시료도입공정으로 시료용액을 용액공급 유로를 통해 도입하도록 하면, 시료용액을 레저부아의 윗쪽으로부터 도입하는 경우에 비하여, 시료용액이 미량이더라도 용이하게 캐필러리 단면에 접액 할 수 있다. 그 결과, 사용 시료량을 저감 할 수 있으며, 희소한 시료의 분석에는 특히 유효하다.
또한 그러한 용액공급 유로를 구비한 분석용 기판을 사용하고, 시료치환 공정으로 치환용 액을 용액공급 유로를 통해 도입하도록 하면, 레저부아, 특히 레저부아 저부에 잔류한 시료용액을 보다 확실하게 치환용 액으로 치환할 수 있다.
본 발명의 전기영동용 전처리 장치는, 시료용액이나 버퍼 액 등의 액체를 분석자가 준비하는 것만으로, 기판 지지부에 지지된 분석용 기판에 대하여 본 발명의 전처리 방법을 자동으로 실행하도록 되어 있기 때문에, 캐필러리의 레저부아측 단면을 흐뜨리지 않고, 캐필러리에 시료를 도입한 후 레저부아에 잔류한 시료용액을 치환용 액으로 치환할 수 있다. 이에 따라 캐필러리로의 시료 도입후의 잔류 시료를 캐필러리 단면 근방으로부터 확실하게 제거할 수 있기 때문에, 분석중에 새로운 시료가 캐필러리로 도입되는 것을 방지할 수 있어, 분석 정밀도를 향상시킬 수 있다.
캐필러리 플레이트를 사용한 전기영동방법에 있어서의 일렉트로카이네틱법에 의해 시료를 주입하는 전처리 방법의 일 실시예를 설명한다.
도 1a는 캐필러리 플레이트의 일 예를 나타내는 평면도 및 그 캐필러리 플레이트의 2점 쇄선으로 둘러싸인 영역을 상세하게 나타내는 확대도, 도 1b는 도 1a의 캐필러리 플레이트의 캐소드 단부의 사시도, 도 1c는 그 캐소드 단부의 1개의 샘플 레저부아를 나타내는 확대 단면도다.
도 1a에 나타내는 바와 같이, 이 실시예에 있어서 분석용 기판으로서 이용되고 있는 캐필러리 플레이트(2)는, 내부에 시료를 분리하기 위한 분리 유로로서 캐필러리(6)가 복수형성되어 있다. 각각의 캐필러리(6)의 일단(캐소드측)에 시료를 주입하기 위한 주입부로서 샘플 레저부아(8)가 형성되어 있다. 또한 각각의 캐필러리(6)의 타단측(애노드측)은 캐필러리 플레이트(2)의 표면에 형성된 공통의 레저부아(10)에 접속되어 있다.
캐필러리 플레이트(2)의 캐소드단에는 샘플 레저부아(8)보다도 큰 용량을 갖는 버퍼 레저부아(12)가 형성되어 있다. 모든 샘플 레저부아(8)는 버퍼 레저부아(12)의 저부에 배치되어 있다. 도 1c에 나타내는 바와 같이, 캐필러리(6)는 샘플 레저부아(8)의 저부 부근의 측벽에 접속되어 있다.
도 2는 도 1a부터 도 1c에 나타낸 캐필러리 플레이트를 사용한 전기영동분석에 있어서의 전처리의 순서를 설명하기 위해 캐필러리 플레이트의 캐소드 단측의 1개의 샘플 레저부아를 나타내는 확대 공정 단면도다.
캐필러리 플레이트(2)를 사용한 전기영동분석의 전처리로서, 샘플 레저부아(8)에 시료(14)를 공급한다((a)참조.). 이 때, 캐필러리(6) 안에는 이미 분리 매체가 충전되어 있다. 전극(20)에 의해 전압을 인가하여 캐필러리(6)안에 시료를 도입한다((b)참조.). 14a는 시료가 도입된 분리 매체 단부를 나타내고 있다. 샘플 레저부아(8)에 시료(14)보다도 비중이 큰 치환용 액(16)을 공급하고, 샘플 레저부 아(8)에 잔류한 시료(14)를 치환용 액(16)으로 치환한다((c)참조.). 치환용 액(16)으로서는, 예를 들면 에틸렌글리콜, 10배 농도 TTE(TRIS-TAPS-EDTA) 및 물을 8:1:1의 비율로 혼합한 용액이다. 치환용 액(16)의 공급량은, 샘플 레저부아(8)에 잔류한 시료(14)를 캐필러리(6)의 단면근방으로부터 제거하는 정도의 양이 필요하지만, 전기영동후의 세정후의 처리를 쉽게 하기 위해, 샘플 레저부아(8)를 채우는 데 충분한 액량인 것이 바람직하다.
그 후에 버퍼 레저부아(12)에 버퍼 액(18)을 공급하고((d)참조.), 전압을 인가하여, 분리 매체의 단부(14a)에 도입된 시료의 분리를 행한다. 반복 사용하는 캐필러리 플레이트의 경우에는, 그 후의 세정을 쉽게 하기 위해, 이 때에 공급하는 버퍼 액(18)은, 비중을 높이지 않은 일반적인 버퍼 액으로 하는 것이 바람직하다.
도 2에 나타낸 전처리 방법에서는, (c)에 나타내는 바와 같이, 시료를 캐필러리(6) 안에 도입한 후, 시료(14)보다도 비중이 큰 치환용 액(16)을 샘플 레저부아(8)에 공급하는 것으로, 캐필러리(6) 안의 분리 매체의 단면을 흐뜨리지 않고 샘플 레저부아(8)에 잔류한 시료(14)를 치환용 액(16)으로 치환할 수 있다.
종래에서는 샘플 레저부아(8)에 잔류한 시료(14)는 노즐에 의해 세정하여 제거하고 있었지만, 노즐에 의한 세정으로는 샘플 레저부아(8)에 잔류한 시료(14)를 완전히 제거하는 것이 곤란하기 때문에, 샘플 레저부아(8)의 저부, 특히 캐필러리(6)의 단면 근방에 시료(14)가 잔류하면, 분석에 영향을 줄 우려가 있었다.
그것에 대하여, 이 실시예에 나타낸 전처리 방법은, 샘플 레저부아(8), 특히 샘플 레저부아(8)의 저부에 잔류한 시료(14)를 제거할 수 있기 때문에, 캐필러 리(6)의 단면 근방에 시료(14)가 존재하지 않게 되고, 전기영동분석중에 잔류 시료(14)가 캐필러리(6) 안으로 도입되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 이 실시예의 전처리 방법에 있어서, 샘플 레저부아(8) 저부에 잔류한 시료(14)를 보다 확실하게 치환하기 위해, 치환용 액(16)을 샘플 레저부아(8)에 공급할 때, 노즐을 사용하여 흡입과 토출을 반복하는 피페팅(pipetting) 동작을 보조적으로 행하도록 해도 된다.
도 3은 전처리 방법의 다른 실시예를 나타내는 단면공정도다.
이 실시예의 전처리 방법에서는, 샘플 레저부아(8)에 시료(14)를 공급하고 ((a)참조.), 전극(20)에 의해 전압을 인가하여 시료를 분리 매체가 충전된 캐필러리(6)의 단부에 도입한((b)참조.) 후, 버퍼 액(18)을 버퍼 레저부아(12)에 공급한다((c)참조.). 그 후에 시료(14) 및 버퍼 액(18)보다도 비중이 큰 치환용 액(16)을 샘플 레저부아(8)에 공급하고, 샘플 레저부아(8)에 잔류한 시료(14)를 치환용 액(16)으로 치환한다((d)참조.).
도 3에 나타낸 전처리 방법에서는, 도 2에 나타낸 전처리 방법과는 달리, 시료를 분리 매체가 충전된 캐필러리(6) 안에 도입한 후, 치환용 액(16)에 앞서 버퍼 액(18)을 버퍼 레저부아(12)에 공급하고, 샘플 레저부아(8) 및 버퍼 레저부아(12)를 버퍼 액(18)으로 채우도록 하고 있다. 시료(14) 및 버퍼 액(18)보다도 비중이 큰 치환용 액(16)을 샘플 레저부아(8)에 공급하는 것으로, 샘플 레저부아(8)에 잔류한 시료(14)는 비중의 차이에 의해 치환용 액(16)에 의해 치환되고, 치환용 액(16) 위에 배치된다. 이와 같이, 버퍼 액(18)으로 버퍼 레저부아(12)를 채운 후 에 치환용 액(16)을 샘플 레저부아(8)에 공급해도, 샘플 레저부아(8)에 잔류한 시료(14)를 치환용 액(16)으로 치환할 수 있고, 캐필러리(6)에 충전된 분리 매체의 단면을 흐뜨리지 않고 캐필러리(6)의 단면 근방으로부터 잔류 시료(14)를 제거할 수 있다.
또한, 이 실시예의 전처리 방법에 있어서도, 샘플 레저부아(8), 특히 샘플 레저부아(8)의 저부에 잔류한 시료(14)를 보다 확실하게 치환하기 위해, 노즐을 사용하여 흡입과 토출을 반복하는 피페팅 동작을 보조적으로 행하도록 해도 된다.
다음에 전처리 방법의 또 다른 실시예를 설명한다. 도 4는 전처리 방법의 또 다른 실시예를 나타내는 단면공정도다.
캐필러리(6)에 분리 매체가 충전된 상태에서, 처음에 버퍼 액(18)을 샘플 레저부아(8) 및 버퍼 레저부아(12)에 공급하고, 사전 런(preliminary run)을 행한다((a)참조.). 사전 런은 시료를 주입하지 않은 상태에서 통전을 행하고, 캐필러리 내의 분리 매체 안의 불순물 이온을 제거하는 조작이다. 그 후에 시료(14)로서 버퍼 액(18)보다도 비중이 큰 액체를 용매로 하는 시료용액을 샘플 레저부아(8)에 공급한다((b)참조.). 시료(14)는 버퍼 액(18)보다도 비중이 높기 때문에, 버퍼 액(18)을 침투하여 샘플 레저부아(8)에 충전된다. 이 상태에서 전극(20)에 의해 전압을 인가하여 분리 매체의 단부에 시료를 도입한다((c)참조.). 그 후에 샘플 레저부아(8)에 시료(14)보다도 비중이 큰 치환용 액(16)을 공급하고, 샘플 레저부아(8)에 잔류한 시료(14)를 치환용 액(16)으로 치환한다((d)참조.).
이 실시예의 전처리 방법에서는, 샘플 레저부아(8) 및 버퍼 레저부아(12)를 버퍼 액(18)으로 채운 상태에서, 버퍼 액(18)보다도 비중이 큰 액체를 용매로 하는 시료(14)를 샘플 레저부아(8)에 공급하도록 했기 때문에, 시료(14)의 건조를 방지하면서 캐필러리(6)로의 도입을 행할 수 있다. 이 방법으로도, 샘플 레저부아(8)에 잔류한 시료(14)를 치환용 액(16)으로 치환하도록 하고 있기 때문에, 캐필러리(6)에 충전된 분리 매체의 단면을 흐뜨리지 않고 캐필러리(6)의 단면근방으로부터 시료(14)를 제거할 수 있다.
종래에서는 이와 같이 샘플 레저부아(8) 및 버퍼 레저부아(12)를 버퍼 액(18)으로 채운 상태에서, 버퍼 액(18)보다도 비중이 큰 액체를 용매로 하는 시료(14)를 샘플 레저부아(8)에 공급하는 경우에도, 캐필러리(6)에 시료를 도입한 후에 샘플 레저부아(8)에 잔류한 시료(14)를 제거하기 위해서는, 버퍼 액(18)을 일단 샘플 레저부아(8) 및 버퍼 레저부아(12)로부터 배제하고, 세정후에 다시 버퍼 액(18)을 보충할 필요가 있었다. 이에 대하여 이 실시예의 전처리 방법에서는, 버퍼 액(18)을 교체하지 않고 샘플 레저부아(8)에 잔류한 시료(14)를 치환하여 캐필러리(6)의 단면 근방으로부터 제거할 수 있기 때문에, 버퍼 액(18)의 소비량을 저감할 수 있다.
이 실시예의 전처리 방법에 있어서도, 샘플 레저부아(8), 특히 샘플 레저부아(8)의 저부에 잔류한 시료(14)를 보다 확실하게 제거하기 위해, 노즐을 사용해서 흡입과 토출을 반복하는 피페팅 동작을 보조적으로 행하도록 해도 된다.
도 2 내지 도 4에 나타낸 전처리 방법은, 도 1에 나타낸 캐필러리 플레이트(2) 뿐만 아니라, 예를 들면 1개의 기판에 1개의 캐필러리가 형성된 마이크로칩 등 여러 가지의 분석용 기판에 대하여 적용할 수 있다.
도 5에 본 발명의 전처리 방법에 적합한 분석용 기판의 일 예를 도시한다. 도 5는 일 실시예의 분석용 기판의 캐소드 단측의 확대 단면도다.
이 분석용 기판은, 시료를 분리하기 위한 캐필러리(6)와, 캐필러리(6)의 캐소드 단측의 단부에 접속된 샘플 레저부아(8) 및 복수의 샘플 레저부아(8)에 공통의 버퍼 레저부아(12)가 형성되어 있다. 캐필러리(6)에는 분리 매체가 충전되어 사용된다. 그리고, 캐필러리(6)와는 다른 위치에 용액을 샘플 레저부아(8)의 측면으로부터 공급할 수 있는 용액공급 유로(19)가 형성되어 있다.
도 6은 도 5의 분석용 기판을 사용하여 전기영동분석을 행할 때의 전처리 방법의 일 예를 나타내는 확대 공정 단면도다.
이 전처리 방법에서는, 캐필러리(6)에 분리 매체를 충전한 후, 처음에 샘플 레저부아(8) 및 버퍼 레저부아(12)에 버퍼 액(18)을 공급하고((a)참조.), 그 후에 버퍼 액(18)보다도 비중이 큰 액체를 용매로 하는 시료(14)를 용액공급 유로(19)로부터 샘플 레저부아(8)에 공급한다((b)참조.). 그 후에 전극(20)에 의해 전압을 인가하여 분리 매체의 단부에 시료를 도입한다((c)참조.). 시료(14)보다도 비중이 큰 치환용 액(16)을 용액공급 유로(19)로부터 도입하고, 샘플 레저부아(8)에 잔류한 시료(14)를 치환용 액(16)으로 치환한다((d)참조.).
이 전처리 방법에서는, 시료(14)를 용액공급 유로(19)를 통해 샘플 레저부아(8)의 측면으로부터 공급하므로, 시료(14)를 캐필러리(6)의 단면에 확실하게 접액시킬 수 있고, 시료(14)의 공급량을 적게 할 수 있다. 또한, 치환용 액(16)을 용 액공급 유로(19)를 통해 샘플 레저부아(8)의 저부 부근에 공급하는 것으로, 샘플 레저부아(8)에 잔류한 시료(14)를 저부측으로부터 윗쪽으로 밀어 올리고, 샘플 레저부아(8)의 저부에 잔류한 시료(14)도 확실하게 치환할 수 있다.
또한, 여기에서는 치환용 액(16)을 용액공급 유로(19)를 통해 공급하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 치환용 액(16)은 노즐로부터 토출하여 공급하고, 시료(14)만을 용액공급 유로(19)를 통해 공급하도록 해도 된다. 도 6의 분석용 기판을 사용할 경우에도, 도 2 또는 도 3의 실시예와 같이, 레저부아(8)에 버퍼 액(18)을 넣지 않은 상태에서 시료(14)를 공급해도 된다.
도 2, 도 3, 도 4 및 도 5에 나타낸 전처리 방법은, 장치를 사용하여 자동적으로 행하도록 해도 된다. 그러한 장치로서는, 전처리 전용 장치나 전처리 기능을 구비한 전기영동장치가 있다.
도 7은 전처리부터 전기영동분석까지를 행하는 전기영동 분석장치의 일 실시예를 나타내는 블럭도다.
이 전기영동 분석장치(22)는, 분석자에 의해 미리 소정의 위치에 준비된 시료를 분석용 기판(36)의 샘플 레저부아에 공급하는 시료 공급부(24)와, 버퍼 액을 송액하여 분석용 기판(36)의 버퍼 레저부아에 공급하는 버퍼 액 공급부(26)와, 시료 및 버퍼 액보다도 비중이 큰 액체(치환용 액)를 공급하는 치환용 액 공급부(28)와, 분석용 기판(36)의 캐필러리 내로의 시료의 도입 및 캐필러리 내로 도입된 시료의 전기영동분리를 행하기 위해, 전극을 통해 분석용 기판(36)의 레저부아에 전압을 인가하는 전압 인가부(30)와, 캐필러리에서 전기영동으로 분리된 시료성분을 검출하기 위한 형광 측정부(32)와, 시료 공급부(24), 버퍼 액 공급부(26), 치환용 액 공급부(28), 전압 인가부(30) 및 형광 측정부(32)의 동작을 제어하는 제어부(34)를 구비하고 있다.
또한 분석자가 모니터를 보면서 조작할 수 있도록, 제어부(34)는 PC(퍼스널 컴퓨터)(38)에 접속되어 있다.
시료 공급부(24), 버퍼 액 공급부(26) 및 치환용 액 공급부(28)는 각각 시료, 버퍼 액, 치환용 액을 저장하는 탱크와 그것들을 송액하는 송액 펌프 등을 구비하고 있다.
시료 공급부(24), 버퍼 액 공급부(26) 및 치환용 액 공급부(28)는, 가동성의 노즐에 접속되어 그 노즐이 소정의 위치로 이동하여 각각의 액체가 공급되도록 해도 되고, 예를 들면 도 5에 나타내는 바와 같은, 샘플 레저부아(8)의 측면에서 액체를 공급하는 용액공급 유로(19)를 구비한 분석용 기판이 이용되는 경우에는, 용액공급 유로(19)에 시료 공급부(24)가 접속되어 샘플 레저부아(8)의 측면에서 샘플 레저부아(8)에 시료가 공급되도록 되어도 된다. 또한 유로전환 밸브 등을 통해, 시료 공급부(24)와 치환용 액 공급부(28)를 용액공급 유로(19)에 접속시키고, 각각의 액체가 용액공급 유로(19)를 통해 샘플 레저부아(8)에 공급되도록 해도 된다.
제어부(34)는 예를 들면 이하의 동작을 행하도록 제어한다. 또한, 여기에서의 동작 시작 전에 분석용 기판의 캐필러리에는 이미 분리 매체가 충전되어 있다.
[제어 1]
우선 시료 공급부(24)에 의해 분석용 기판의 샘플 레저부아에 시료를 공급시 키고, 전압 인가부(30)에 의해 전극을 통해 전압을 인가시켜서 캐필러리 내로 시료의 일부를 도입시킨다. 그 후에 치환용 액 공급부(28)에 의해 치환용 액을 샘플 레저부아에 공급시킨다. 버퍼 액 공급부(26)에 의해 버퍼 액을 공급시켜, 전압인가부(26)에 의해 소정의 전극을 통해 전압을 인가하고, 캐필러리에 있어서 시료를 전기영동분리시킨다. 캐필러리에서 전기영동분리된 시료성분을 형광 측정부(32)에 의해 검출하고, PC(38)에 그 데이터를 송신한다.
[제어 2]
시료 공급부(24)에 의해 분석용 기판의 샘플 레저부아에 시료를 공급시키고, 전압 인가부(30)에 의해 전극을 통해 전압을 인가시켜서 캐필러리 내로 시료의 일부를 도입시킨다. 그 후에 버퍼 액 공급부(26)에 의해 버퍼 액을 공급시킨다. 분석용 기판의 버퍼 레저부아가 버퍼 액으로 채워진 상태에서, 치환용 액 공급부(28)에 의해 치환용 액을 샘플 레저부아에 공급시킨다. 전압 인가부(26)에 의해 소정의 전극을 통해 전압을 인가하고, 캐필러리에 있어서 시료를 전기영동분리시킨다. 캐필러리에서 전기영동분리된 시료성분을 형광 측정부(32)에 의해 검출하고, PC(38)에 그 데이터를 송신한다.
[제어 3]
이 제어 방법을 제어부(34)에 실행시키기 위해, 분석자가, 버퍼 액 공급부(26)로부터 공급되는 버퍼 액보다도 비중이 큰 액체를 용매로 하는 시료용액을 시료 공급부(24)에 보충해 둔다.
버퍼 액 공급부(26)에 의해 버퍼 액을 분석용 기판의 버퍼 레저부아에 공급 한다. 전압 인가부(30)에 의해 사전 런을 행한 후, 시료 공급부(24)에 의해 시료용액을 분석용 기판의 샘플 레저부아에 공급한다. 전압 인가부(30)에 의해 전극을 통해 전압을 인가시켜서 캐필러리내의 분리 매체의 단부에 시료를 도입시킨다. 치환용 액 공급부(28)에 의해 치환용 액을 샘플 레저부아에 공급시킨다. 전압 인가부(26)에 의해 소정의 전극을 통해 전압을 인가하고, 캐필러리에 있어서 시료를 전기영동분리시킨다. 캐필러리에서 전기영동분리된 시료성분을 형광 측정부(32)에 의해 검출하고, PC(38)에 그 데이터를 송신한다.
상기 [제어 1]∼[제어 3]에 기재한 제어 방법을 제어부(34)가 실행함으로써, 분석자가 시료, 버퍼 액 및 치환용 액을 소정의 위치에 준비하는 것만으로, 전기영동 분석장치가 전처리부터 분석까지를 행할 수 있다.
종래의 장치에서는, 분석용 기판의 캐필러리에 시료를 도입한 후에, 캐필러리내의 분리 매체의 샘플 레저부아에 면한 단면을 흐뜨리지 않고 충분한 세정을 행할 수 없었다. 그러나, 이 실시예의 장치는 치환용 액 공급부(28)를 구비하고, 시료를 캐필러리에 도입한 후에, 자동으로 치환 용액공급부(25)로부터 시료보다도 비중이 큰 치환용 액이 샘플 레저부아에 도입되도록 되어 있기 때문에, 캐필러리내의 분리 매체의 단면을 흐뜨리지 않고 샘플 레저부아로부터 잔류 시료를 제거하는 것이 가능하다.
또한, [제어 1]∼[제어 3]에 있어서, 치환용 액 공급부(28)등의 기구가 액체의 흡입 및 토출을 행할 수 있는 노즐을 구비하고 있는 경우에는, 치환용 액 공급부(28)로부터 치환용 액을 샘플 레저부아에 공급시킨 후에, 노즐을 사용하여 피페 팅 동작을 행하도록 해도 된다.
도 8, 도 9 및 도 10은, 도 7에 나타낸 전기영동 분석장치(22)의 형광 측정부(32)에 있어서의 측정 개시 시의 경과 시간과 신호 강도를 나타내는 그래프다. 이들의 그래프에 있어서의 가로축은 측정 시작부터의 경과 시간을 나타내고, 세로축은 신호 강도를 나타내고 있다.
이 측정에서는, 도 2의 구조를 갖는 1개 유로의 플레이트를 사용하여, 샘플 레저부아(8)의 용량을 3μL(마이크로 리터)로 했다. 시료로서, BigDye(상표） Terminator V3.1 Cycle Sequencing Kit(Applied Biosystems회사의 제품)을 사용하여 에탄올 정제한 반응 생성물을 50% 에틸렌글리콜을 포함하는 용해액에 용해한 것을 사용하고, 버퍼 액으로서, 50mM Tris/50mM TAPS/2mMEDATA를 사용했다. 치환용 액 공급부(28)로부터 공급되는 치환용 액의 조성은, 에틸렌글리콜:10배 농도 TTE:물=8:1:1이다.
이 측정의 전처리로서, 샘플 레저부아(8)에 시료를 공급하고, 전압을 인가하여 캐필러리(6)안에 시료를 도입했다. 도 8의 측정은, 시료를 캐필러리(6)에 도입한 후, 치환용 액을 샘플 레저부아에 공급하지 않고 버퍼 레저부아(12)에 버퍼 액을 공급한 후, 분석을 행했다. 도 9의 측정에서는, 시료를 캐필러리(6)에 도입한 후, 치환용 액 공급부(28)로부터 6μL의 치환용 액을 샘플 레저부아(8)에 도입하고, 샘플 레저부아(8)에 잔류한 시료의 치환을 행한 후, 버퍼 레저부아(12)에 버퍼 액을 공급하고, 분석을 행했다. 도 10의 측정에서는, 시료를 캐필러리(6)에 도입한 후, 치환용 액 공급부(28)로부터 6μL의 치환용 액을 샘플 레저부아(8)에 도입한 후, 또한 노즐을 사용하여 샘플 레저부아(8) 안에서 캐필러리(6)에 충전된 분리 매체의 단면을 흐뜨리지 않을 정도로 피페팅 동작을 행하고, 버퍼 레저부아(12)에 버퍼 액을 공급하여, 분석을 행했다.
도 8, 도 9, 도 10의 측정 결과에 의하면, 도 8의 측정에서는, 형광의 검출 신호가 검출되기 시작하고나서 신호 강도의 베이스라인이 안정되지 않는다. 이것은, 샘플 레저부아(8)에 잔류한 시료가 측정중에 캐필러리(6)에 도입된 것이 원인이다.
그것에 대하여, 도 9의 측정에서는, 형광의 검출 신호가 검출되기 시작하고 나서 신호 강도의 베이스라인이 안정되고 있다. 이것은 샘플 레저부아(8)의 시료가 치환용 액으로 치환되어 캐필러리(6)의 단면근방으로부터 제거되고, 측정중에 캐필러리(6)로 시료가 도입되기 어려워지게 된 것이 그 이유이다.
또한, 도 10의 측정에서는, 도 9의 측정보다도, 형광의 검출 신호가 검출되기 시작하고나서 신호 강도의 베이스라인이 더욱더 안정되고 있다. 이것으로부터, 시료를 캐필러리(6)안으로 도입한 후의 샘플 레저부아(8)에 치환용 액을 공급하고, 또한 피페팅 동작을 보조적으로 가하는 것으로, 샘플 레저부아(8), 특히 샘플 레저부아(8)의 저부에 잔류한 시료의 치환 효율을 더욱더 높일 수 있음을 알 수 있다.
[도면의 간단한 설명]
도 1a는 캐필러리 플레이트의 일 예를 나타내는 평면도와 그 평면도의 2점 쇄선으로 둘러싸인 영역을 상세하게 나타내는 확대도이다.
도 1b는 도 1a의 캐필러리 플레이트에 있어서의 캐소드 단부의 사시도이다.
도 1c는 도 1a의 캐필러리 플레이트에 있어서의 캐소드 단부의 1개의 샘플 레저부아를 나타내는 확대 단면도다.
도 2는 캐필러리 플레이트를 사용한 전기영동분석에 있어서의 전처리의 순서를 설명하기 위해 캐필러리 플레이트의 캐소드 단측의 1개의 샘플 레저부아를 나타내는 확대 공정 단면도다.
도 3은 캐필러리 플레이트(2)를 사용한 전기영동분석에 있어서의 전처리 방법의 다른 실시예를 나타내는 확대 단면공정도다.
도 4는 캐필러리 플레이트(2)를 사용한 전기영동분석에 있어서의 전처리 방법의 또 다른 실시예를 나타내는 확대 단면공정도다.
도 5는 일 실시예의 분석용 기판의 캐소드 단측의 확대 단면도다.
도 6은 도 5의 분석용 기판을 사용하여 전기영동분석을 행할 때의 전처리 방법의 일 예를 나타내는 확대 공정 단면도다.
도 7은 전처리부터 전기영동분석까지를 행하는 전기영동 분석장치의 일 실시예를 나타내는 블럭도다.
도 8은 전기영동 분석장치의 형광 측정부에 있어서의 측정 개시 시의 경과 시간과 신호 강도를 나타내는 그래프다.
도 9는 전기영동 분석장치의 형광 측정부에 있어서의 측정 개시 시의 경과 시간과 신호 강도를 나타내는 그래프다.
도 10은 전기영동 분석장치의 형광 측정부에 있어서의 측정 개시 시의 경과 시간과 신호 강도를 나타내는 그래프다.
[부호의 설명]
2 : 캐필러리 플레이트 6 : 캐필러리
8: 캐소드측 샘플 레저부아 10 : 애노드측 레저부아
12 : 캐소드측 버퍼 레저부아 14 : 시료
14a : 도입된 시료 16 : 치환용 액
18 : 버퍼 액 19 : 용액공급 유로
20 : 전극 22 : 전기영동 분석장치
24 : 시료 공급부 26 : 버퍼 액 공급부
28 : 치환용 액 공급부 30 : 전압 인가부
32 : 형광 측정부 34 : 제어부
36 : 분석용 기판

Claims (8)

  1. 시료를 분리하기 위한 캐필러리와, 상기 캐필러리의 단부에 배치되어, 시료를 상기 캐필러리 내로 도입하기 위한 레저부아가 형성된 분석용 기판을 사용해서 전기영동분석을 행하기 위한 전처리 방법으로서,
    상기 레저부아에 시료를 공급하고, 전압을 인가해서 상기 시료를 상기 캐필러리 내로 도입하는 시료도입공정 후, 시료의 전기영동 분리공정을 시작할 때까지, 상기 시료보다도 비중이 큰 치환용 액을 상기 레저부아에 도입하고, 상기 레저부아에 잔류한 시료를 레저부아로부터 배제하는 시료치환 공정을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전처리 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 시료도입공정에서는 상기 레저부아로의 시료공급에 앞서 상기 레저부아에 버퍼 액을 공급하고, 상기 시료는 상기 버퍼 액보다도 비중이 큰 액체를 용매로 하는 시료용액으로서 상기 레저부아에 공급하는 것을 특징으로 하는 전처리 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 분석용 기판은, 상기 레저부아의 측면으로부터 용액을 공급하는 용액공 급 유로를 구비하고 있고,
    상기 시료도입공정에 있어서, 상기 시료용액을 상기 용액공급 유로를 통해 도입하는 것을 특징으로 하는 전처리 방법.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 분석용 기판은, 상기 레저부아의 측면으로부터 용액을 공급하는 용액공급 유로를 구비하고 있고,
    상기 시료치환 공정에 있어서, 상기 치환용 액을 상기 용액공급 유로를 통해 도입하는 것을 특징으로 하는 전처리 방법.
  5. 시료를 분리하기 위한 캐필러리와, 상기 캐필러리의 단부에 배치되어, 시료를 상기 캐필러리 내로 도입하기 위한 레저부아가 형성된 분석용 기판으로서,
    상기 레저부아의 측면으로부터 용액을 공급하는 용액공급 유로를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 분석용 기판.
  6. 시료를 분리하기 위한 캐필러리와, 상기 캐필러리의 단부에 배치되어, 시료를 상기 캐필러리 내로 도입하기 위한 레저부아가 형성된 분석용 기판을 지지하는 기판 지지부와,
    시료를 상기 분석용 기판의 상기 레저부아에 공급하는 시료 공급부와,
    버퍼 액을 상기 분석용 기판의 상기 레저부아에 공급하는 버퍼 액 공급부와,
    상기 시료 공급부에 의해 상기 레저부아에 공급된 시료를 상기 캐필러리 내로 도입하도록 전압을 인가하는 전극을 포함하는 시료도입기구와,
    상기 시료도입기구에 의해 시료가 상기 캐필러리 내로 도입된 후에, 상기 레저부아에 상기 시료보다도 비중이 큰 치환용 액을 공급하는 치환용 액 공급부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 전기영동용 전처리 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 분석용 기판은 상기 레저부아의 측면으로부터 용액을 공급하는 용액공급 유로를 구비하고 있고,
    상기 시료 공급부는 상기 시료용액을 상기 용액공급 유로를 통해 상기 레저부아에 공급하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전기영동용 전처리 장치.
  8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 분석용 기판은 상기 레저부아의 측면으로부터 용액을 공급하는 용액공급 유로를 구비하고 있고,
    상기 치환용 액 공급부는 상기 치환용 액을 상기 용액공급 유로를 통해 상기 레저부아에 공급하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전기영동용 전처리 장치.
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