WO2012101705A1 - 電気泳動装置，キャピラリアレイ、及びキャピラリユニット - Google Patents

電気泳動装置，キャピラリアレイ、及びキャピラリユニット Download PDF

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基博 山崎
満 藤岡
高道 村松
誉人 五味
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株式会社 日立ハイテクノロジーズ
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    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/60—Construction of the column
    • G01N30/6091—Cartridges

Definitions

  • the present invention relates to a technique for separating and analyzing nucleic acids, proteins and the like by electrophoresis, for example, a capillary electrophoresis apparatus.
  • Electrophoresis using a capillary is used for the purpose of determining the base sequence and base length of DNA.
  • One of the light irradiation methods for a plurality of capillaries is a multi-focus method described in Patent Document 1.
  • this method one or both ends of a capillary array consisting of a plurality of capillaries arranged on a flat substrate are irradiated with laser light, and the laser light propagates to adjacent capillaries one after another and traverses the capillary array.
  • Light emission generated in the capillary array is detected by a photodetector.
  • a sample containing DNA labeled with a fluorescent dye is introduced into a capillary and irradiated with laser light so as to propagate through a plurality of capillaries arranged in a row.
  • the fluorescence-labeled DNA emits fluorescence by the laser beam irradiated to the capillary.
  • DNA analysis of the sample introduced into each capillary can be performed. The same applies to the analysis of proteins and the like.
  • the operation frequency is low, and in the case of about once or twice a week, the flow path in the pump is polymerized for several times. In other words, a large amount of polymer is consumed for cleaning as maintenance, and the running cost increases, and it is necessary to perform maintenance at all times in order to maintain performance.
  • the present invention irradiates the capillary at the end of a capillary array composed of a plurality of capillaries arranged on a plane with excitation light, and the excitation light propagates to adjacent capillaries one after another and crosses the capillary array, and is generated in the capillary array.
  • the plurality of capillaries are in a state in which a separation medium is sealed with respect to the electrophoresis apparatus,
  • Each device can be detached independently, and the capillary end on the cathode side of the device is connected to a resin member with an individual hole, and the capillary end on the anode side of the device is connected to a resin member with an individual hole.
  • a capillary array electrophoresis apparatus characterized in that both of the cathode and anode sides are connected to the apparatus perpendicular to the buffer solution surface.
  • the present invention provides an electrophoresis apparatus characterized in that it comprises a capillary array comprising a plurality of capillaries that can be detached from each other, and does not require a polymer refilling pump function.
  • the capillaries that can be detached from each of the above are filled with a polymer as a separation medium and stored in a state where both ends are sealed, and can be used by removing the cathode-side seal before each device installation. It becomes possible.
  • a capillary electrophoresis apparatus capable of selecting a capillary having an appropriate length and an appropriate separation medium for each sample when simultaneously analyzing a plurality of different types of samples.
  • an electrophoresis apparatus that irradiates laser light to the capillaries on both sides of a capillary array consisting of a plurality of capillaries arranged on a flat substrate and propagates one after another to adjacent capillaries, the number of samples is reduced. The required number of capillaries can be used accordingly. In addition, a capillary containing a new separation medium is attached for each use, and analysis can be performed.
  • ⁇ Maintenance is not required because the refilling pump for the polymer that is the separation medium is not used.
  • FIG. 6 is a schematic view of an external polymer refill mechanism according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an electrophoresis apparatus according to this example.
  • the configuration of the present apparatus will be described with reference to FIG.
  • This apparatus includes a detection unit 116 for optically detecting a sample, a thermostatic chamber 118 for maintaining the capillary at a constant temperature, a transporter 125 for transporting various containers to the capillary cathode end, and applying a high voltage to the capillary. And a first ammeter 105 for detecting current generated from the high-voltage power supply, a second ammeter 112 for detecting current flowing through the anode side electrode, and one or a plurality of capillary units 103.
  • the capillary array 117 is configured.
  • the capillary array 117 is an exchange member that includes four capillary units 103 that are independently removable, and includes a capillary 102 that is coated with polyimide, and includes a capillary cathode end 127, a detection unit 116, and a capillary anode end 106. Including a capillary head.
  • the capillary array is replaced and the length of the capillary is adjusted.
  • the capillary is damaged or quality is deteriorated, it is replaced with a new capillary array.
  • the capillary is composed of a glass tube with an inner diameter of several tens to several hundreds of microns and an outer diameter of several hundreds of microns, and the surface is coated with polyimide to improve the strength.
  • the light irradiation portion irradiated with the laser light has a structure in which the polyimide coating is removed so that internal light emission is likely to leak to the outside.
  • the inside of the capillary 102 is filled with a separation medium for giving a migration speed difference during electrophoresis. Although the separation medium has both fluidity and non-fluidity, a fluid polymer is used in this embodiment.
  • the detection unit 116 is a member that acquires information depending on the sample, and is irradiated with excitation light and emits light having a wavelength depending on the sample.
  • Each of the four capillary detection parts is attached to the capillary detection part attachment part 108, and the vicinity of the light irradiation part is fixed to the optical flat plane with an accuracy of several microns in height.
  • the optical system irradiation detection unit includes a light source 114 for irradiating the detection unit 116 and an optical detector 115 for detecting light emission in the detection unit 116.
  • a laser beam 109 is irradiated and continuously transmitted through all the light irradiation units.
  • information light fluorescence having a wavelength depending on the sample
  • This information light is detected by the optical detector 115 to analyze the sample.
  • the laser light irradiates all capillary detection units fixed to the capillary detection unit mounting unit 108, and the optical detector detects fluorescence emitted from all the capillaries.
  • the capillary cathode end 127 is fixed through a metal hollow electrode 126, and the capillary tip protrudes from the hollow electrode 126 by about 0.5 mm.
  • the hollow electrode 126 provided for each capillary is attached to a load header 129 attached to the apparatus for each capillary unit 103. Furthermore, all the hollow electrodes 126 are electrically connected to the high-voltage power supply 104 mounted on the apparatus main body via the load header 129, and operate as cathode electrodes when it is necessary to apply a voltage such as electrophoresis or sample introduction. To do.
  • the capillary anode end 106 opposite to the capillary cathode end 127 can be connected to the block 107 in an airtight manner.
  • the block 107 is filled with the anode buffer 110, and the capillary anode end 106 is connected to the anode buffer via the capillary head connection portion 113.
  • the block 107 is provided with a plurality of capillary head connecting portions, which are connected to each capillary and operate as an anode electrode by being immersed in an anode buffer.
  • the thermostat 118 is covered with a heat insulating material in order to keep the temperature inside the thermostat at a constant temperature, and the temperature is controlled by a heating / cooling mechanism. Further, the fan 119 circulates and stirs the air in the thermostatic chamber, and keeps the temperature of the capillary array 117 uniform and constant in position.
  • the transfer machine 125 includes three electric motors and a linear actuator, and is movable in three axes in the vertical direction, the horizontal direction, and the depth direction. Further, at least one or more containers can be placed on the moving stage 130 of the transporter 125. Further, the moving stage 130 is provided with an electric grip 131, and each container can be grasped and released. Therefore, the buffer container 121, the cleaning container 122, the waste liquid container 123, and the sample container 124 can be conveyed to the cathode end as necessary. Note that unnecessary containers are stored in a predetermined container in the apparatus.
  • the apparatus main body 101 is used in a state of being connected to the control computer 128 with a communication cable.
  • the operator can control the functions possessed by the device by the control computer 128 and can exchange data detected by the detector in the device.
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of the capillary unit of the present apparatus, and an example will be described.
  • the capillary unit is composed of a single capillary and is composed of a capillary anode end 106, a detection unit 116, and a capillary cathode end 127.
  • a polymer as a separation medium is enclosed in the capillary.
  • FIG. 3 shows a detailed cross section of the end of the capillary anode.
  • the capillary is fixed to the capillary head 201 using an adhesive 203.
  • the capillary head is an insulating resin material.
  • a polymer 204 as a separation medium is preliminarily injected and sealed with an anode sealing material 202 and is not in contact with the outside air during capillary storage. It is made of a material, and electrical continuity with the outside is ensured. Therefore, when immersed in the anode buffer, conduction between the anode electrode and the polymer inside the capillary can be established. That is, electrophoresis can be performed with the polymer fixed without introducing bubbles into the capillary.
  • the material of the anode sealing material is a conductive resin, and a material that is stable under high voltage is desired.
  • the anode sealing material can be removed before use, and the apparatus itself can perform electrophoresis by directly connecting the capillary head to the block 107 on the apparatus side.
  • FIG. 4 shows the detection unit 116 of the capillary unit.
  • a quartz glass tube is covered with a polymer thin film, but in the detection part, the polymer film is removed and the quartz is exposed.
  • the inner diameter / outer diameter of the quartz tube is 50/320 ⁇ m, and the outer diameter of the capillary including the polymer thin film is 363 ⁇ m.
  • the capillary is fixed to the reference base 206 in such a way as to protect the coating removal portion 207.
  • the detection part of each capillary is attached to the capillary detection part attaching part 108 using the reference base as an attachment reference, and constitutes a detection part composed of a plurality of capillaries. Details are shown in FIG.
  • FIG. 5 shows a cross-sectional view of the capillary cathode end.
  • the capillary is fixed to the hollow electrode 126 using an adhesive 203.
  • a polymer 204 which is a separation medium, is injected into the capillary in advance, and is sealed with a cathode sealing material 205 when the capillary unit is stored, and does not come into contact with the outside air during storage of the capillary.
  • the anode sealing material is removed when the capillary unit is attached to the apparatus, that is, before analysis.
  • FIG. 3 shows the anode side connection of the capillary unit.
  • a block 107 storing the anode buffer 110 is attached to the apparatus.
  • the anode buffer 110 is connected to the ground via the electrode 111.
  • the anode buffer 110 is replaceable and can be replaced by the user as needed.
  • the block 107 has the same number of capillary head connection portions 113 as the capillaries that can be connected.
  • the capillary head connecting portion 113 is made of a resin material having a high withstand voltage, and has a hole substantially equal to the diameter of the capillary head.
  • the capillary head is fixed to the block using this hole. .
  • the capillary head is immersed in the anode buffer through this hole, and conduction is ensured between the polymer inside the capillary, the solution buffer, and the ground.
  • FIG. 7 shows the cathode side connection of the capillary unit.
  • a load header 129 for connecting and fixing the hollow electrode 126 is attached to the apparatus.
  • cathode connectors 401 as many as connectable capillaries for fixing the hollow electrode 126 are incorporated.
  • the hollow electrode of each capillary unit contacts the cathode connector at two points, and the hollow electrode is vertically mounted on a load header 129 attached to the apparatus.
  • the cathode connector is electrically connected to the high-voltage power supply 104, all the hollow electrodes 126 are electrically connected to the high-voltage power supply 104 mounted on the apparatus main body via the load header.
  • the hollow electrode 126 operates as a cathode electrode when it is necessary to apply a voltage such as electrophoresis or sample introduction.
  • FIG. 8 shows a method of attaching the detection unit of the capillary unit, irradiation of a plurality of capillaries, and detection of excitation light.
  • the capillaries are fixed on the reference base 206.
  • the independent capillary units are arranged on the capillary detection unit mounting part 108 with reference to the mounting surface to form a plurality of capillary arrays.
  • the plane formed by the central axes of the four capillaries on the capillary detector mounting portion and the virtual plane obtained by extending the plane to the entire space are called the capillary array plane.
  • An imaginary straight line that lies in the capillary array plane and is perpendicular to the four capillary axes and penetrates the center of the detection unit is hereinafter referred to as an optical axis basic axis.
  • the laser beam 109 introduced from one side of the capillary array is parallel to the capillary array plane and coaxial with the basic optical axis.
  • DNA is detected by irradiating the fluorescence detection part in the capillary array with laser light 109 from one side surface of the array and observing the fluorescence emitted from the detection part.
  • the capillary located at the end of the array and into which the laser is introduced is hereinafter referred to as a first capillary.
  • the laser light introduced into the first capillaries propagates one after another to adjacent capillaries and traverses the four capillaries. If there are about four laser beams, the intensity of the laser light is not so weak and propagates to the capillary on the opposite side of the first capillary, and the same fluorescence detection intensity can be obtained for all four.
  • the effect of the present invention is 1) Since analysis can be performed using the same number of capillaries as the number of analysis samples, useless polymer is not used for capillaries that are not used for analysis. 2) No polymer injection mechanism is required, and no polymer is required at the start of maintenance or analysis.
  • Example 2 will be described.
  • FIG. 9 the capillary array of Example 2 and the schematic diagram of this apparatus are shown.
  • Example 1 an electrophoresis apparatus using a capillary array composed of a plurality of capillary units of the same type has been described.
  • an example using a capillary array composed of different types of capillary units will be described. Different types refer to capillary units having different capillary lengths and capillary units enclosing different types of separation media.
  • the 50 cm capillary unit 601 and the 36 cm capillary unit 602 are simultaneously connected to the apparatus.
  • the capillaries of the 50 cm capillary unit are arranged so that the planar areas of the 50 cm capillary unit and the 36 cm capillary unit are substantially the same. Therefore, there is no need to increase the size of the thermostatic chamber, and the entire apparatus can be reduced in size.
  • FIG. 10 shows a schematic diagram of the external polymer injection mechanism of Example 3 and the capillary head portion of the capillary unit.
  • Example 1 it has been described that a capillary unit in which a polymer as a separation medium is sealed in advance is connected to an apparatus from a stored state.
  • an external polymer injection mechanism for replacing a separation medium in a capillary in a capillary unit that has been analyzed once will be described.
  • the 10 includes a syringe 702, a polymer block 704, and a capillary connection portion 705.
  • the syringe and polymer block are filled with fresh polymer, and the polymer injector can be kept refrigerated at all times.
  • When in use take it out of the refrigerator, connect it to the used capillary unit removed from the device, and replace the polymer.
  • the capillary unit is connected by connecting the capillary connection portion 705 and the capillary head of the capillary unit.
  • ⁇ Capillary unit can be used repeatedly, there is no waste when replacing the polymer, and the polymer can be stored in a fresh state for a long time.

Abstract

　少数サンプル分析装置において、分離媒体であるポリマーの浪費を抑える。　１本ごとに装置から脱着可能なキャピラリユニットを複数本取り付けられる装置構成であり、ポリマー封入済みキャピラリについて、分析サンプル数に応じたキャピラリ本数を装着して、分析を行う。分析サンプル数と同数のキャピラリを用いて分析を行うことができるので、分析に使用しないキャピラリに無駄なポリマーを使用しない。また、ポリマー注入機構が不要であり、メンテナンスや分析開始時にポリマーを必要としない。ポリマー注入機構無しの小型、かつポリマーを浪費しないランニングコストの低い電気泳動装置が提供できる。

Description

電気泳動装置，キャピラリアレイ、及びキャピラリユニット
　本発明は核酸やタンパク質等を電気泳動により分離分析する技術に関し、例えば、キャピラリ電気泳動装置に関する。
　ＤＮＡの塩基配列及び塩基長の決定等を目的として、キャピラリを用いた電気泳動法が用いられている。
　複数のキャピラリへの光照射方式の一つに、特許文献１に記載されているマルチフォーカス方式がある。この方式では、平面基板上に並んだ複数のキャピラリからなるキャピラリアレイの一方あるいは両側の端のキャピラリにレーザ光を照射し、レーザ光が隣接するキャピラリに次々と伝搬してキャピラリアレイを横断し、キャピラリアレイにおいて発生する発光を光検出器によって検出する。蛍光色素によって標識されたＤＮＡを含む試料をキャピラリ内に導入し、１列に並べられた複数のキャピラリを伝播するようにレーザ光を照射している。キャピラリに照射されたレーザ光によって、蛍光標識されたＤＮＡは蛍光を発する。キャピラリの各々からの蛍光を測定することにより、各キャピラリに導入された試料のＤＮＡ解析を行うことができる。タンパク質等の解析を行う場合も同様である。
米国特許第５５８２７０５号公報
　本発明者が鋭意検討した結果、次のような課題が判明した。
　上記の複数のキャピラリから構成されるキャピラリアレイ装置では、複数のキャピラリが一体で構成されているため、以下に示す通り分離媒体であるポリマーを無駄に消費してしまうという問題がある。例えば、８本のキャピラリ電気泳動装置において、４個のサンプルを測定する場合、４本のキャピラリのみ使用するものの、残り４本のキャピラリにもポリマーを注入することになる。ランニングコストの上昇をもたらすという問題が存在する。
　一方で、上記キャピラリアレイにポリマーを注入するためのポンプ機能から構成されている装置において、稼動頻度が少なく、週１から２回程度の場合、その数回のために、ポンプ内流路をポリマーで満たしたり、メンテナンスとしての洗浄のために、大量のポリマーを消費してしまい、ランニングコストが上昇するとともに、性能を維持のために、常時メンテナンスを行うことが必要であるといった問題がある。
　本発明は、平面上に並んだ複数のキャピラリからなるキャピラリアレイの端のキャピラリに励起光を照射し、前記励起光が隣接するキャピラリに次々と伝搬してキャピラリアレイを横断し、キャピラリアレイにおいて発生する発光を、集光・光検出器上に結像する発光伝達・検出系を有するキャピラリアレイ電気泳動装置において、前記複数のキャピラリは電気泳動装置に対して、分離媒体が封入された状態で、１本ずつ独立に脱着可能であり、装置の陰極側のキャピラリ末端が、個別の穴の開いた樹脂部材に接続され、装置の陽極側のキャピラリ末端が、個別の穴に開いた樹脂部材に接続され、陰極陽極側のどちらも、緩衝液面に対して垂直に装置に接続されることを特徴とするキャピラリアレイ電気泳動装置を提供する。
　また、本発明は、上記前記１本ごとに脱着可能な複数のキャピラリからなるキャピラリアレイを構成し、ポリマー詰め替え用ポンプ機能を必要としないことを特徴とする電気泳動装置を提供する。
　また、上記前記１本ごとに脱着可能なキャピラリは、分離媒体であるポリマーが封入され、両端は密封された状態で保管され、使用毎、装置取り付け前に陰極側の密閉を取り外すことで、使用可能になる。
　複数の異なる種類のサンプルを同時に分析する際、サンプルごとに適切な長さのキャピラリ、適切な分離媒体を選択することが可能なキャピラリ電気泳動装置を提供する。
　平面基板上に並んだ複数のキャピラリからなるキャピラリアレイの両側の端のキャピラリにレーザ光を照射し、レーザ光が隣接するキャピラリに次々と伝搬する光照射方式である電気泳動装置において、サンプル数に応じて必要なキャピラリ数を使用することができる。また、使用毎に新しい分離媒体を含んだキャピラリを装着し、分析を行うことができる。
　分離媒体であるポリマーの詰め替え用ポンプを使用しないため、メンテナンスが不要である。
本実施例にかかる電気泳動装置の概略図である。 本発明の第１の実施形態であるキャピラリユニットの概略図である。 図２のＡ部を拡大して示す図である。 図２のＢ部を拡大して示す図である。 図２のＣ部を拡大して示す図である。 本発明の第１の実施形態であるキャピラリの陽極側の概略図である。 本発明の第１の実施形態であるキャピラリの陰極側の概略図である。 本発明の第１の実施形態であるマルチキャピラリの照射検出部の概略図である。 本発明の第２の実施形態である異なる長さのキャピラリ装着時の電気泳動装置の概略図である。 本発明の第３の実施形態による外部ポリマー詰め替え機構概略図である。
　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、本実施例にかかる電気泳動装置の概略図である。以下、図１を参照して、本装置の構成について説明する。
　本装置は、サンプルを光学的に検出するための検出部１１６，キャピラリを恒温に保つための恒温槽１１８，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，キャピラリに高電圧を加えるための高圧電源１０４，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１０５，陽極側電極に流れる電流を検出するための第２電流計１１２，単数もしくは複数本のキャピラリユニット１０３により構成されるキャピラリアレイ１１７により構成される。
　キャピラリアレイ１１７は、独立に脱着可能な４本のキャピラリユニット１０３から構成され、ポリイミドでコーティングをされたキャピラリ１０２を含む交換部材であり、キャピラリ陰極端１２７，検出部１１６、及びキャピラリ陽極端１０６となるキャピラリヘッドを含む。測定手法を変更する場合、キャピラリアレイを置き換え、キャピラリの長さを調節する。また、キャピラリに破損や品質の劣化が見られたとき、新品のキャピラリアレイに交換する。
　キャピラリは、内径数十～数百ミクロン，外形数百ミクロンのガラス管で構成され、強度を向上させるために表面をポリイミドでコーティングしている。ただし、レーザ光が照射される光照射部は、内部の発光が外部に漏れやすいように、ポリイミド被膜が除去された構造になっている。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。
　検出部１１６は、試料に依存した情報を取得する部材であり、励起光が照射され、試料に依存した波長の光を放出する。各４本のキャピラリの検出部は、キャピラリ検出部取付部１０８に取り付けられ、光照射部近傍を、光学フラット平面に高さ数ミクロンの精度で配列固定している。
　光学系照射検出部は、検出部１１６を照射するための光源１１４と、検出部１１６内の発光を検出するための光学検出器１１５で構成されている。電気泳動時、レーザ光１０９が照射され、全ての光照射部を連続して透過する。このレーザ光により、試料から情報光（試料に依存した波長を有する蛍光）が生じ、光照射部から外部に放出される。この情報光を光学検出器１１５により検出して、試料を分析する。レーザ光は、キャピラリ検出部取付部１０８に固定されたすべてのキャピラリ検出部を照射し、光学検出器は、すべてのキャピラリから発した蛍光を検出する。
　キャピラリ陰極端１２７は、それぞれ金属製の中空電極１２６を通して固定されており、キャピラリ先端が中空電極１２６から０.５mm程度突き出た状態になっている。また、キャピラリ毎に装備された中空電極１２６は、各キャピラリユニット１０３毎に、装置に付属したロードヘッダ１２９に装着される。さらに、すべての中空電極１２６は、ロードヘッダ１２９を介して装置本体に搭載されている高圧電源１０４と導通しており、電気泳動やサンプル導入など電圧を印加する必要がある際に陰極電極として動作する。
　キャピラリ陰極端１２７の反対側のキャピラリ陽極端１０６は、ブロック１０７に気密に接続できる。そして、ブロック１０７内には、陽極バッファ１１０が満たされており、キャピラリ陽極端１０６は、キャピラリヘッド接続部１１３を介して、陽極バッファに接続される。ブロック１０７には、複数のキャピラリヘッド接続部が設けられており、キャピラリ毎に接続され、陽極バッファに浸ることで、陽極電極として動作する。
　恒温槽１１８は、恒温槽内を一定の温度に保つために、断熱材で覆われ、加熱冷却機構により温度が制御される。また、ファン１１９が恒温槽内の空気を循環及び攪拌させ、キャピラリアレイ１１７の温度を位置的に均一かつ一定に保つ。
　搬送機１２５は、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、上下，左右、及び奥行き方向の３軸に移動可能である。また、搬送機１２５の移動ステージ１３０には少なくとも１つ以上の容器を載せることができる。さらに移動ステージ１３０には電動のグリップ１３１が備えられており、各容器を掴むことや放すことができる。このため、バッファ容器１２１，洗浄容器１２２，廃液容器１２３及びサンプル容器１２４を必要に応じて、陰極端まで搬送できる。尚、不必要な容器は、装置内の所定収容所に保管されている。
　装置本体１０１は、制御用コンピュータ１２８と通信ケーブルで接続された状態で使用される。オペレータは、制御用コンピュータ１２８により、装置の保有する機能を制御し、装置内の検出器で検出されるデータを授受できる。
　図２に本装置のキャピラリユニットの模式図を示し、一例について説明する。
　図２に示すように、キャピラリユニットは１本のキャピラリからなり、キャピラリ陽極端１０６，検出部１１６，キャピラリ陰極端１２７から構成されている。キャピラリ内には、分離媒体であるポリマーが封入されている。
　図３は、キャピラリ陽極端の詳細断面を示す。キャピラリは、接着材２０３を用いてキャピラリヘッド２０１に固定されている。キャピラリヘッドは、絶縁性の樹脂材料である。キャピラリ内には、分離媒体であるポリマー２０４が、あらかじめ注入されており、陽極密閉材２０２で、封入されており、キャピラリ保管中に、外気と触れることはないものの、陽極密閉材は、導電性物質からなっており、電気的に外部との導通が確保される。そのため、陽極側バッファに浸した場合、陽極電極とキャピラリ内部のポリマー間の導通を取ることができる。つまり、キャピラリ中に気泡を入れることなく、ポリマーを固定したまま、電気泳動を行うことができる。陽極密閉材の材質は、導電性樹脂であり、高電圧下で安定なものが望まれる。
　また、陽極密閉材は、使用前にはずすことも可能であり、装置自身は、キャピラリヘッドを直接装置側のブロック１０７に接続して、電気泳動を行うことができる。
　図４は、キャピラリユニットの検出部１１６を示す。キャピラリは石英のガラス管がポリマー薄膜で覆われたものであるが、検出部においては、ポリマー被膜が除去され、石英がむき出しの状態になっている。石英管の内径／外径は５０／３２０μｍ、ポリマー薄膜を含めたキャピラリ外径は３６３μｍである。キャピラリは被覆除去部２０７を保護するような形で、基準ベース２０６に固定される。各キャピラリの検出部は、基準ベースを取付基準として、キャピラリ検出部取付部１０８に取り付けられ、複数のキャピラリからなる検出部を構成する。詳細は、図８で示す。
　図５は、キャピラリ陰極端の断面図を示す。キャピラリは、接着材２０３を用いて中空電極１２６に固定されている。キャピラリ内には、分離媒体であるポリマー２０４が、あらかじめ注入されており、キャピラリユニット保管時は、陰極密閉材２０５で、封入されており、キャピラリ保管中に、外気と触れることはない。陽極密閉材は、キャピラリユニットを装置へ装着する際、つまり分析前に、取り外される。
　次に、図６から図８を用いて、キャピラリユニットの装置装着方法及び蛍光検出方法について示す。
　図３は、キャピラリユニットの陽極側接続を示す。陽極側には、陽極バッファ１１０を蓄えたブロック１０７が装置に取り付けられている。陽極バッファ１１０は、電極１１１を介して、グランドに接続している。陽極バッファ１１０は交換可能であり、必要に応じて、ユーザが入れ替えることができる。ブロック１０７には、接続可能なキャピラリと同数のキャピラリヘッド接続部１１３が取り付けられている。キャピラリヘッド接続部１１３は、耐電圧性の高い樹脂材で製作されており、キャピラリヘッドの直径とほぼ同等の穴が設けられており、この穴を利用し、キャピラリヘッドは、ブロックに固定される。また、この穴を通して、キャピラリヘッドは、陽極バッファに浸ることになり、キャピラリ内部のポリマーと溶液バッファ，グランド間に導通が確保される。
　図７は、キャピラリユニットの陰極側接続を示す。陰極側は、中空電極１２６を接続し、固定するための、ロードヘッダ１２９が、装置に取り付けられている。ロードヘッダ１２９内には、中空電極１２６を固定するための、接続可能なキャピラリと同数の陰極接続子４０１が組み込まれている。各キャピラリユニットの中空電極は、陰極接続子に２点で接触し、装置に付属したロードヘッダ１２９に、中空電極は、垂直に装着される。さらに、陰極接続子は、高圧電源１０４と導通しているので、すべての中空電極１２６は、ロードヘッダを介して装置本体に搭載されている高圧電源１０４と導通することになる。中空電極１２６が、電気泳動やサンプル導入など電圧を印加する必要がある際に陰極電極として動作する。
　図８は、キャピラリユニットの検出部の取付方法及び、複数のキャピラリの照射及び励起光検出について示す。キャピラリユニットでは、キャピラリを、基準ベース２０６上にならべて固定している。その独立な各キャピラリユニットは、キャピラリ検出部取付部１０８上に、取付面を基準として配列され、複数のキャピラリアレイを形成する。
　キャピラリ検出部取付部上の４本のキャピラリの中心軸が形成する平面及びその平面を全空間に延長した仮想の平面を、キャピラリ配列平面と呼ぶ。また、キャピラリ配列平面にあって、４本のキャピラリ軸に垂直であり、検出部の中央を貫く仮想の直線を、以下光軸基本軸と呼ぶ。キャピラリアレイ片側から導入されるレーザ光１０９は、キャピラリ配列平面に対して平行であり、光軸基本軸と同軸である。
　キャピラリアレイにおける蛍光検出部に、アレイの片側側面からレーザ光１０９を照射し、検出部から発せられる蛍光を観測することにより、ＤＮＡを検出する。アレイの端に位置し、レーザが導入されるキャピラリを以下、第１キャピラリとする。第１キャピラリに導入されたレーザ光は、隣接するキャピラリに次々と伝搬し、４本のキャピラリを横断する。４本程度であれば、レーザ光の強度はそれほど弱まらず、第１キャピラリと反対側のキャピラリまで伝搬し、４本ともに同様の蛍光検出強度を得ることができる。
　以下、本発明により得られる性能を説明する。
　本発明の効果は、
　１）分析サンプル数と同数のキャピラリを用いて分析を行うことができるので、分析に使用しないキャピラリに無駄なポリマーを使用しない。
　２）ポリマー注入機構が不要であり、メンテナンスや分析開始時にポリマーを必要としない。
　以上のことから、ポリマー注入機構が不要であり、ポリマーを浪費しない電気泳動装置が提供できる。
　実施例２について説明する。図９には、実施例２のキャピラリアレイと本装置の模式図を示す。
　実施例１では、複数の同種類のキャピラリユニットからなるキャピラリアレイを用いた電気泳動装置を説明した。本実施例では、異なる種類のキャピラリユニットから構成されるキャピラリアレイを用いた例を説明する。異なる種類とは、異なるキャピラリ長さを有するキャピラリユニットや、異なる種類の分離媒体を封入しているキャピラリユニットを指す。本実施例では、５０cmキャピラリユニット６０１と３６cmキャピラリユニット６０２を同時に装置に接続する。この際、５０cmキャピラリユニットと、３６cmキャピラリユニットの平面面積は、ほぼ同じになるように、５０cmキャピラリユニットのキャピラリが配置されている。そのため、恒温槽を大型化する必要が無く、装置全体を小型化することができる。
　異なる長さのキャピラリユニットを装着することで、各サンプルにおいて、それぞれのサンプルに適した分析を、同時に行うことができる。装置稼動時間や、消耗品等を節約することができる。
　また、同サンプルを別々のキャピラリユニットを用いて分析することにより、より長塩基の分析が可能になる。つまり、短いキャピラリユニットにて、１０～６００塩基と短い部分を、長いキャピラリユニットにて、４００～１２００塩基と長い部分を分析することにより、計１２００塩基分を１度に分析することが可能になる。
　実施例３について説明する。図１０には、実施例３の外部ポリマー注入機構とキャピラリユニットのキャピラリヘッド部の模式図を示す。
　実施例１では、事前に分離媒体であるポリマーが封入されたキャピラリユニットを、保存状態から、装置に接続して使用することを説明した。本実施例では、一度分析を終了したキャピラリユニットにおいて、キャピラリ内の分離媒体を入れ替えるための外部ポリマー注入機構について示す。
　図１０に示すポリマー注入機７０１は、シリンジ７０２とポリマーブロック７０４，キャピラリ接続部７０５から構成される。シリンジ及びポリマーブロック内には、新鮮なポリマーが満たされており、ポリマー注入機は、常時冷蔵保管することができる。使用時は、冷蔵庫から取り出し、装置から外した使用済みキャピラリユニットに接続し、ポリマーの入れ替えを行う。キャピラリユニットの接続は、キャピラリ接続部７０５とキャピラリユニットのキャピラリヘッドを接続する。
　キャピラリユニットを繰り返して使用することができると共に、ポリマー入れ替え時の無駄が無くなり、さらにポリマーを新鮮な状態で、長期保管することができる。
　以上、本発明の例を説明したが、本発明はこれ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る。各実施例を適宜組み合わせることも、本発明の範囲である。
１０１　装置本体
１０２　キャピラリ
１０３　キャピラリユニット
１０４　高圧電源
１０５　第１電流計
１０６　キャピラリ陽極端
１０７　ブロック
１０８　キャピラリ検出部取付部
１０９　レーザ光
１１０　陽極バッファ
１１１　電極（ＧＮＤ）
１１２　第２電流計
１１３　キャピラリヘッド接続部
１１４　光源
１１５　光学検出器
１１６　検出部
１１７　キャピラリアレイ
１１８　恒温槽
１１９　ファン
１２１　バッファ容器
１２２　洗浄容器
１２３　廃液容器
１２４　サンプルプレート
１２５　搬送機
１２６　中空電極
１２７　キャピラリ陰極端
１２８　制御用コンピュータ
１２９　ロードヘッダ
１３０　移動ステージ
２０１　キャピラリヘッド
２０２　陽極密閉材
２０３　接着材
２０４　ポリマー
２０５　陰極密閉材
２０６　基準ベース
２０７　被覆除去部
４０１　陰極接続子
６０１　５０cmキャピラリユニット
６０２　３６cmキャピラリユニット
７０１　ポリマー注入機
７０２　シリンジ
７０３　シリンジ内ポリマー
７０４　ポリマーブロック
７０５　キャピラリ接続部

Claims (13)

  1. 　平面上に並んだ複数のキャピラリからなるキャピラリアレイの端のキャピラリに励起光を照射し、前記励起光が隣接するキャピラリに次々と伝搬してキャピラリアレイを横断し、キャピラリアレイにおいて発生する発光を、集光・光検出器上に結像する発光伝達・検出系を有するキャピラリアレイ電気泳動装置において、
    　前記複数のキャピラリは電気泳動装置に対して、分離媒体が封入された状態で、１本ずつ独立に脱着可能であり、
    　装置の陰極側のキャピラリ末端は、導電性貫通パイプと接続しており、
    　陰極陽極側のどちらも、緩衝液面に対して垂直に装置に接続されることを特徴とするキャピラリアレイ。
  2. 　請求項１に記載のキャピラリにおいて、分離媒体が封入されており、陽極側及び陰極側のキャピラリ末端をプラスチック製フィルムで密閉され、その状態で長期保管及び装置脱着が行えることを特徴とするキャピラリアレイ。
  3. 　請求項１に記載のキャピラリにおいて、分離媒体が封入されており、陽極側のキャピラリ末端を導電性樹脂もしくは電気粘性樹脂で密閉され、その状態で長期保管及び装置脱着が行えることを特徴とするキャピラリアレイ。
  4. 　請求項１に記載のキャピラリにおいて、励起光の照射検出部が、被覆が剥がされ、その両端を同一平面状の部材で固定されたことを特徴とするキャピラリアレイ。
  5. 　平面上に並んだ複数のキャピラリからなるキャピラリアレイの端のキャピラリに励起光を照射し、前記励起光が隣接するキャピラリに次々と伝搬してキャピラリアレイを横断し、キャピラリアレイにおいて発生する発光を、集光・光検出器上に結像する発光伝達・検出系を有するキャピラリアレイ電気泳動装置において、
    　前記複数のキャピラリは電気泳動装置に対して、分離媒体が封入された状態で、１本ずつ独立に脱着可能であり、
    　装置の陰極側のキャピラリ末端が、個別の穴の開いた樹脂部材に接続され、
    　装置の陽極側のキャピラリ末端が、個別の穴に開いた樹脂部材に接続され、
    　陰極陽極側のどちらも、緩衝液面に対して垂直に装置に接続されることを特徴とするキャピラリアレイ電気泳動装置。
  6. 　請求項５において、複数のキャピラリの陰極側導電性貫通パイプを、２点で固定し、装置付属の高電圧と導通することを特徴とするキャピラリアレイ電気泳動装置。
  7. 　請求項５において、複数の異なる長さのキャピラリを取り付けることが可能なキャピラリアレイ電気泳動装置。
  8. 　請求項５において、装置陰極側の緩衝液保管部に、複数のキャピラリが接続できるように複数の穴を要するキャピラリアレイ電気泳動装置。
  9. 　請求項４において、装置陽極側の緩衝液保管部に、複数のキャピラリが接続できるように複数の穴を要するキャピラリアレイ電気泳動装置。
  10. 　平面上に並んだ複数のキャピラリからなるキャピラリアレイの端のキャピラリに励起光を照射し、前記励起光が隣接するキャピラリに次々と伝搬してキャピラリアレイを横断し、キャピラリアレイにおいて発生する発光を、集光・光検出器上に結像する発光伝達・検出系を有するキャピラリアレイ電気泳動装置において、
    　前記複数のキャピラリは電気泳動装置に対して、外部に分離媒体注入機構を有し、
    　１本ずつ独立に脱着可能なキャピラリに、分離媒体を注入することが可能であり、
    　前記分離媒体注入後のキャピラリは、陰極陽極側のどちらも、緩衝液面に接続されることを特徴とするキャピラリアレイ電気泳動装置。
  11. 　内部に分離媒体が充填され、少なくとも一部を除いて外部がコーティングされたキャピラリと、
    　該キャピラリの両端を封止する封止材とを備えたキャピラリユニット。
  12. 　請求項１１において、キャピラリの一端側に導電性の中空パイプが設けられ、キャピラリの先端が該中空パイプから突き出ていることを特徴とするキャピラリユニット。
  13. 　請求項１１において、少なくとも一方の封止材は、導電性を有することを特徴とするキャピラリユニット。
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