WO2021210144A1 - 電気泳動システム - Google Patents

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sample
capillaries
electrophoresis
capillary
buffer
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満 藤岡
穴沢　隆
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株式会社日立ハイテク
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Definitions

  • This disclosure relates to an electrophoresis system.
  • a multi-capillary electrophoresis device is widely used in which a plurality of capillaries are filled with an electrophoresis separation medium such as an electrolyte solution or an electrolyte solution containing a polymer gel or a polymer, and electrophoresis analysis is performed in parallel.
  • Analysis targets in electrophoresis range from small molecules to macromolecules such as proteins and nucleic acids.
  • the measurement mode is a mode in which lamp light is irradiated to the absorption point of each capillary to detect absorption of the lamp light generated when the analysis target passes through the absorption point, or laser light is applied to the emission point of each capillary.
  • Patent Document 1 all the capillaries around the A light emitting points on the capillaries of A (A is an integer of 2 or more) are arranged on the same plane, and the laser beam is introduced from the side of the arrangement plane.
  • the emission points of all the capillaries are irradiated at once, and the fluorescence generated at each emission point is wavelength-dispersed from the direction perpendicular to the array plane for batch detection.
  • the fluorescence emitted from the A light emitting points is collectively collimated by one condenser lens, transmitted through one transmission type diffraction grating, and the primary diffracted light of each fluorescence is one.
  • the imaging lens collectively forms an image on one two-dimensional sensor.
  • the wavelength dispersion images of the emission fluorescence from each capillary do not overlap each other on the two-dimensional sensor. I am trying to do it.
  • B color detection is possible by setting B detection regions of arbitrary wavelength bands (B is an integer of 1 or more).
  • B ⁇ 2 is called multicolor detection.
  • DNA sequencing of different DNA samples by the Sanger method can be performed in each capillary.
  • the DNA fragment contained in the DNA sample is labeled with four types of phosphors according to the terminal base species A, C, G, and T, and the emission fluorescence of each is identified by multicolor detection. ..
  • Patent Document 2 all the capillaries around the A light emitting points on the capillaries of A (A is an integer of 2 or more) are arranged on the same plane, and a laser beam is introduced from the side of the arrangement plane to all the capillaries.
  • the emission points of the capillary are collectively irradiated, and the fluorescence generated at each emission point is divided according to the wavelength component from the direction perpendicular to the array plane and collectively detected.
  • the emission fluorescence from the A light emitting points is individually collimated with the A condensing lens to obtain the A luminous flux, and B (B is an integer of 1 or more) of dichroic mirrors are arranged.
  • Each luminous flux is incident in parallel on a set of dichroic mirror arrays, each is divided into B luminous fluxes in different wavelength bands, and a total of A ⁇ B luminous fluxes generated are incident in parallel on one two-dimensional sensor. , A ⁇ B divided images are generated on the image.
  • the A ⁇ B divided images overlap each other on the image. It becomes possible to set A ⁇ B detection areas. This makes it possible to detect the B color of each capillary. Therefore, in the multicapillary electrophoresis apparatus of Patent Document 2, for example, as in the case of Patent Document 1, DNA sequencing of different DNA samples by the Sanger method can be performed in each capillary.
  • each capillary When the sample injected into each capillary is electrophoretically analyzed, a plurality of components are separated, and the fluorescence signal of the phosphor labeled on each component is measured as a peak at different times. As a result, the multicolor detection ratio of the fluorescence signal of each phosphor is obtained, and the spectral crosstalk is canceled by subtracting the contribution of the spectral crosstalk based on this ratio.
  • the present disclosure proposes a technique that enables detection of fluorescence signals at different timings in each of a plurality of capillaries in an electrophoresis apparatus.
  • the present disclosure comprises a plurality of capillaries in which a sample is electrophoresed internally, a light source that irradiates light at a detection position of the capillaries, and light generated by irradiation with light from the light source.
  • An electrophoresis device having a detector that detects light depending on the components contained in the sample, and a buffer accommodating portion (container) in which one end of a plurality of capillarys is inserted during electrophoresis of the sample and accommodating the buffer.
  • a computer that controls the electrophoresis device, and the computer is equipped with an electrophoresis device so that the arrival time to reach the detection position of the component contained in the sample, which moves in a plurality of capillaries, is deviated.
  • an electrophoresis system that controls or changes the electrophoresis conditions of multiple capillaries in.
  • a plurality of types of electrophoresis conditions are presented, and each electrophoresis condition is referred to as a (operation) mode.
  • the buffer accommodating portion (container) can accommodate not only the buffer but also the sample.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration example of the electrophoresis system 10 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the electrophoresis system 10 includes an electrophoresis device 101 and a computer 117.
  • a capillary array 105 composed of a plurality of capillaries 103, a polyma container 109 accommodating the polyma 107, and a pump flow path 111 connecting the capillary 103 and the polyma container 109 are formed, and the polyma container 109 is formed. It is equipped with a pump mechanism 113 that sends the polymer 107 inside to the capillary 103, and calculates the timing (injection timing) for injecting a sample and a buffer (buffer) into each capillary, and the temperature gradient value of the temperature control block 168. Is connected to a computer 117 that calculates and outputs the results of electrophoresis analysis.
  • the capillary array 105 is an exchange member including a plurality of capillaries 103.
  • the capillary array 105 is replaced and the length of the capillary 103 is adjusted.
  • the capillary 103 is damaged or the quality is deteriorated, it is replaced with a new capillary array 105.
  • the capillary array 105 includes a detection unit 121, a load header 123, and a capillary head 125.
  • the capillary 103 is composed of a glass tube having an inner diameter of several tens to several hundreds of microns and an outer diameter of several hundreds of microns, and the surface of the glass tube is coated with polyimide in order to improve the strength.
  • the polyimide coating is removed in the vicinity of the light irradiation position of the capillary 103 to which the excitation light is irradiated.
  • the inside of the capillary 103 is filled with a separation medium for electrophoresis separation during electrophoresis.
  • the separation medium has both fluidity and non-fluidity, but in the present embodiment, the fluid polymer 107 is used.
  • the detection unit 121 arranges and fixes the vicinity of the light irradiation position of the capillary 103 on an optical flat plane with an accuracy of several microns in height.
  • excitation light is emitted from the light source 127, and the light irradiation positions of all the capillaries 103 are continuously transmitted.
  • Information light (fluorescence having a wavelength depending on the sample) is generated from the sample by this excitation light, and is emitted to the outside of the capillary 103 from the light irradiation position. This information light is detected by the optical detector 129 to analyze the sample.
  • the load header 123 is provided at the capillary cathode end 131.
  • Each of the capillary cathode ends 131 is fixed through a metal hollow electrode 133, and the tip of the capillary 103 protrudes from the hollow electrode 133 by about 0.5 mm.
  • the hollow electrode 133 fixed to each capillary 103 is attached to the load header 123, and the hollow electrode 133 and the load header 123 are integrated.
  • the hollow electrode 133 is conductive with the high voltage power supply 135. Therefore, the hollow electrode 133 functions as a cathode electrode when it is necessary to apply a voltage such as electrophoresis or sample introduction.
  • the electrophoresis apparatus 101 is provided with a first ammeter 173 and a second ammeter 175 for detecting the current.
  • the capillary head 125 is a member that is attached to and detached from the pump mechanism 113 in a pressure-resistant manner.
  • the capillary head 125 bundles the capillary anode ends 137 into one when there are a plurality of capillary 103s.
  • a check valve 141 is provided between the polymer container 109 and the block 301 in which the pump flow path 111 is formed.
  • the check valve 141 has a function of allowing the polymer 107 flowing from the polymer container 109 to the block 301 and blocking the outflow of the polymer 107 from the block 301 to the polymer container 109. Therefore, when the polymer 107 is injected into the capillary 103, the polymer 107 is prevented from flowing back into the polymer container 109.
  • a connecting pipe 143 connecting the anode side buffer container 139 and the block 301 is connected to the block 301.
  • the connecting pipe 143 is provided with an electric valve 145.
  • the electric valve 145 opens and closes the flow path between the block 301 and the anode side buffer container 139, and at least when the polymer 107 is injected into the capillary 103, the flow path between the block 301 and the anode side buffer container 139. Is closed to prevent the polymer 107 from flowing out into the anode-side buffer container 139. Further, when an electric current is passed through electrophoresis or the like, a flow path is opened to connect the block 301 and the anode side buffer container 139. Further, an electrode (GND) 149 is inserted into the anode side buffer container 139 so as to be immersed in the buffer 147 in the anode side buffer container 139.
  • GND electrode
  • the computer 117 is used in a state of being connected by the communication cable 119.
  • the computer 117 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a storage device, a RAM, a ROM, an input device such as a keyboard and a mouse, an output device such as a speaker and a display device, and a communication device, like a normal computer. It is possible to control the function possessed by the electrophoresis apparatus 101 and transfer the data detected by the electrophoresis apparatus 101.
  • a CPU Central Processing Unit
  • the electrophoresis apparatus 101 has a constant temperature bath 153 for keeping the capillary 103 at a constant temperature, and a conveyor 155 for conveying various containers to the capillary cathode end 131.
  • the capillary 103 is arranged in the constant temperature bath 153 and is heated to a predetermined temperature by the constant temperature bath 153.
  • the constant temperature bath temperature change mode described later is selected in order to change the sample moving speed in each capillary, each capillary is individually heated to a different temperature.
  • the transporter 155 adjusts the temperature of the cathode side buffer container 157, the washing container 159, the waste liquid container 161, the sample container 163, and the cathode side buffer container 157 (the temperature may be adjusted with a temperature gradient depending on the operation mode of electrophoresis). ) Is transported to the capillary cathode end 131 as needed.
  • the temperature control block 168 is divided into, for example, a plurality of small blocks or a plurality of regions, and is configured to be controllable so that each small block or each region has a different temperature.
  • the transport machine 155 is provided with, for example, three electric motors and a linear actuator, and the moving stage 165 provided on the transport machine 155 is set in three axial directions of up / down, left / right, and depth directions. It is movable. Further, the moving stage 165 can be loaded with at least one container or a sample plate (see FIGS. 7 to 10 and the like) as described later. Further, the moving stage 165 is provided with an electric grip 167 so that each container can be grasped and released. Unnecessary containers are stored in a predetermined storage location in the device 101.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the pump mechanism 113 used in the electrophoresis apparatus 101 according to the present embodiment.
  • the pump mechanism 113 is mainly composed of a block 301 in which the pump flow path 111 is formed, a plunger 303 that operates in the pump flow path 111, and a drive unit 305 for driving the plunger 303.
  • the block 301 is a connection portion for communicating the capillary array 105, the anode side buffer container 139 (see FIG. 1), and the polymer container 109 (see FIG. 1), respectively, and is a pump flow path for connecting each to the block 301. 111 is formed.
  • the flow path from the capillary connection portion to which the capillary head 125 is connected to the plunger 303 is the pump flow path 111A
  • the flow path for connecting the pump flow path 111A and the anode side buffer container 139 is the pump flow path.
  • the flow path for connecting 111B, the pump flow path 111A and the plunger container 109 is referred to as the pump flow path 111C.
  • the plunger 303 moves in the pump flow path 111C.
  • the drive unit 305 lowers the plunger 303, the polymer 107 in the pump flow path 111C is discharged, and the polymer 107 is sent to the capillary 103 via the pump flow path 111A. Further, by raising the plunger 303 by the drive unit 305, the polymer 107 in the polymer container 109 can be sucked into the pump flow path 111C.
  • FIG. 3 is a high-voltage power supply circuit diagram showing a voltage control mechanism of the electrophoresis device 101.
  • the voltage control mechanism includes a microcomputer 169, a controller 171, a high voltage power supply 135, a first ammeter 173, and a second ammeter 175.
  • the high voltage power supply 135 applies a voltage to the energization path based on the control of the controller 171.
  • the energization path is a hollow electrode 133, a buffer 148 filled in the cathode side buffer container 157, an electrophoresis path, a buffer 147 filled in the anode side buffer container 139, and an electrode (GND) 149.
  • the electrophoresis path is a polymer 107 filled in a capillary 103, a pump flow path 111, and a connecting tube 143.
  • the high-voltage power supply 135 is conducting with the hollow electrode 133 via the first ammeter 173 and with the electrode (GND) 149 via the second ammeter 175. Although omitted in FIG.
  • the second ammeter 207 is connected to the microcomputer 169.
  • a voltage of several tens of kilovolts is applied, an electric field is generated from the hollow electrode 133 in the direction of the electrode (GND) 149. Due to this electric field, a sample such as a negatively charged nucleic acid moves from the capillary cathode end 131 to the capillary anode end 137.
  • the first ammeter 173 detects the current flowing from the high-voltage power supply 135 to the hollow electrode 133, and transmits the current value to the microcomputer 169.
  • the second ammeter 175 detects the current flowing from the electrode (GND) 149 to GND, and transmits the current value to the microcomputer 169.
  • a second ammeter 175 is usually used to check the current value and the fluctuation of the current value, which will be described later. This is because it more directly reflects the value of the current flowing through the electrophoresis path.
  • the microcomputer 169 reads the current value from the first ammeter 173 and the second ammeter 175 and performs the calculation. Then, the controller 171 is instructed to control the high-voltage power supply 135 to each state such as high voltage application, low voltage application, and forced voltage cutoff. In addition, it can communicate with the computer 117 arranged outside the device main body 101.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining an outline of the electrophoresis analysis process executed in the electrophoresis system 10 according to the present embodiment.
  • Step 401 The operator operates the computer 117, inputs information on the type of sample to be electrophoretically analyzed, the opening date and time (use start date and time) of the buffer, and the moving speed of the sample and the buffer moving in each capillary 103 of the capillary array 105.
  • One of the operation modes for changing the operation mode and the operation mode for shifting the timing of injecting the sample into each capillary is selected.
  • the processor of the computer 117 receives the operation mode selected by the operator, and controls the electrophoresis apparatus 101 so as to perform the operation corresponding to the operation mode.
  • the number of capillaries 103 is k
  • each capillary is from capillaries 1 to k.
  • mode 1 the temperature control block 168 is temperature-controlled with a temperature gradient, and the buffer 148 housed in the cathode side buffer container 157 is injected (injection) and electrophoretic analysis so as to change the temperature.
  • Mode 2 Multiple buffer containers having different concentrations of buffers injected into each capillary 103 (in FIG. 1, one cathode side buffer container 157 is shown, but mode 2 is selected. In this case, the individual buffer containers 157_1 to k for each capillary are placed on the stage 165), and the buffer concentration change mode in which injection and electrophoretic analysis are performed, and the mode 3: each capillary exposed from the buffer is heated at a different temperature.
  • a constant temperature bath temperature change mode in which the temperature of each capillary 103 is adjusted at a different temperature in each constant temperature bath 153 to change the temperature of the buffer in each capillary during electrophoresis, and a mode 4: stage are desired.
  • a sample introduction timing shift mode is provided in which the timing of injecting (introducing) a sample into each capillary 103 is changed by moving the sample along a trajectory.
  • a mode different from the mode 1 to the mode 4 may be further provided, or a normal electrophoresis mode in which electrophoresis is not executed according to the operation mode (in each capillary 103, the sample is injected at the same timing and is included in the sample.
  • a mode in which the components move at the same speed) may be selected.
  • a plurality of modes may be combined and executed.
  • the temperature gradient information of the temperature control means in the temperature control block 168 and the constant temperature bath 153 (the target temperature of each buffer container 157_1 to k, and the constant temperature tank 153 are passed through.
  • the target temperature of each capillary) is predetermined and stored in the memory (ROM).
  • the computer 117 may automatically select an appropriate mode from the information at the start of the electrophoresis analysis.
  • the information include, but are not limited to, the type of Matrix Standard, Buffer concentration information, Buffer expiration date and opening date information, device temperature information, temperature control block 168 temperature information, and the like. It shows all the information that contributes to the time it takes to reach the detection position of a sample moving in multiple capillaries.
  • Step 402 Buffer temperature change mode
  • the processor determines each small of the temperature control block 168 based on the information of the sample type to be analyzed by electrophoresis. Information on the temperature of the block or each region is acquired, and based on the acquired temperature information, the heating operation of the temperature control block 168 is controlled so that each small block or each region reaches the target temperature.
  • each small block or region of the temperature control block 168 reaches the target temperature and each temperature stabilizes (for example, the processor monitors the temperature of each small block or region and determines whether it is stable based on the temperature profile. ), The process proceeds to step 403.
  • the temperature control block 168 on the cathode side shown in FIG. 1 is shown, but the present invention is not limited to this. Capillaries on the anode side may be temporarily provided individually, and the temperature may be adjusted individually in the same manner as described above.
  • Step 403 The processor simultaneously injects a sample from each buffer container 157_1 into each capillary, and moves the components contained in the sample injected into each capillary to the detection unit 121 by electrophoresis.
  • mode 1 buffer temperature change mode
  • the temperature of each buffer is different, so that the moving speed of the components in the capillary is different. That is, the component injected from the buffer container having the highest temperature (for example, the buffer container 157_1 in which the capillary 1 is immersed) has the fastest moving speed, and the buffer container having the lowest temperature (for example, the buffer container 157_k in which the capillary k is immersed) has the fastest movement speed.
  • the moving speed of the component injected from) is the slowest.
  • the timing of reaching the detection unit 121 can be shifted between the capillaries, so that the spatial crosstalk between the fluorescence detected by the plurality of capillaries 103 can be canceled.
  • the detection unit 121 detects the fluorescence generated by irradiating the components contained in the sample moving in each capillary with the excitation light by the light source 127, and uses this fluorescence as the information light to perform the sample analysis on the computer 117. It is done in.
  • Step 404 Buffer Concentration Change Mode
  • mode 2 buffer concentration change mode
  • the operator accommodates and places a plurality of types of buffers having different concentrations in buffer containers 157_1 to k, respectively.
  • the instruction to start electrophoresis is input using the input device of the computer 117.
  • the processor controls the temperature control block 168 to reach a predetermined temperature (makes a plurality of small blocks or a plurality of regions uniform temperature). When the predetermined temperature is reached, the process proceeds to step 405.
  • Step 405 The processor simultaneously injects a sample from each buffer container 157_1 into each capillary, and moves the components contained in the sample injected into each capillary to the detection unit 121 by electrophoresis.
  • mode 2 buffer concentration change mode
  • the moving speed of the component in the capillary is different. That is, the component of the sample injected from the buffer container having the highest concentration (for example, the buffer container 157_1 in which the capillary 1 is immersed) has the fastest moving speed, and the buffer container having the lowest concentration (for example, the buffer in which the capillary k is immersed) has the fastest movement speed.
  • the moving speed of the components of the sample injected from the container 157_k) is the slowest.
  • the timing at which the component reaches the detection unit 121 can be shifted between the capillaries, so that the spatial crosstalk between the fluorescence detected by the plurality of capillaries 103 can be canceled.
  • the concentration of the buffer at both the anode and the cathode it is preferable to adjust the concentration of the buffer at both the anode and the cathode.
  • the present invention is not limited to this example.
  • Capillaries on the anode side may be temporarily provided individually, and the concentration may be changed only on the anode side, or the concentration may be changed only on the cathode side.
  • the concentration is not limited to the concentration. Any condition may be used as long as the conditions change the mobility of electrophoresis.
  • the electrical conductivity in the buffer composition and the pH may be changed. The mobility becomes faster due to the high electrical conductivity or the acidic side of pH.
  • the detection unit 121 detects the fluorescence generated by irradiating the components contained in the sample moving in each capillary with the excitation light by the light source 127, and uses this fluorescence as the information light to perform the sample analysis on the computer 117. It is done in.
  • Step 406 Constant Temperature Bath Temperature Change Mode
  • the processor in the constant temperature bath 153 is based on information on the type of sample to be electrophoretically analyzed.
  • Means for individual temperature control of each capillary (not shown: for example, each capillary is equipped with an independent temperature control device so that the buffers in the individual capillaries can be temperature controlled to different temperatures.
  • the temperature information is acquired, and the heating operation of each temperature control means is controlled so that each capillary reaches a target temperature based on the acquired temperature information. In this way, the temperature of each capillary of the capillary array 105 passing through the constant temperature bath 153 can be made different, and a temperature gradient can be applied to each capillary.
  • each temperature control means reaches the target temperature and each temperature stabilizes (for example, the processor monitors the temperature of each capillary 103 and determines whether it is stable based on the temperature profile). The process proceeds to step 407.
  • Step 407 The processor simultaneously injects a sample from each buffer container 157_1 into each capillary, and moves the components contained in the sample injected into each capillary to the detection unit 121 by electrophoresis.
  • mode 3 constant temperature bath temperature change mode
  • the temperature of each capillary 103 passing through the constant temperature bath 153 is different, so that the moving speed of the components in the capillary is different. That is, the moving speed of the component passing through the highest temperature capillary (for example, capillary 1) is the fastest, and the moving speed of the component passing through the lowest temperature capillary (for example, capillary k) is the slowest.
  • the timing at which the component reaches the detection unit 121 can be shifted between the capillaries, so that the spatial crosstalk between the fluorescence detected by the plurality of capillaries 103 can be canceled.
  • the detection unit 121 detects the fluorescence generated by irradiating the components moving in each capillary with the excitation light by the light source 127, and the sample analysis is performed on the computer 117 using this fluorescence as the information light.
  • Step 408 Sample Introduction Timing Shift Mode
  • mode 4 sample introduction timing shift mode
  • the processor calculates the movement locus of the moving stage and the sample injection timing for shifting the sample introduction tie timing. .. The details of the step will be described with reference to FIG.
  • Step 409 The processor repeats the process of simultaneously injecting a sample from each well of the sample plate into each capillary a plurality of times while moving the stage according to the operation locus of the moving stage 165 calculated in step 408, to the sample injected into each capillary.
  • the contained component is moved to the detection unit 121.
  • mode 4 sample introduction timing shift mode
  • the moving speed of the components contained in the sample introduced into each capillary is the same, but the timing at which the sample is introduced into each capillary 103 is different, so that the sample is introduced into each capillary.
  • the timing at which the components contained in the sample reach the detection unit 121 is different.
  • the component contained in the sample introduced into the capillary 1 reaches the detection unit 121 earliest, and the component contained in the sample introduced into the capillary k reaches the detection unit 121 the latest.
  • the timing of fluorescence detection from each capillary can be shifted, so that the spatial crosstalk between the fluorescence detected by the plurality of capillarys 103 can be cancelled.
  • the detection unit 121 detects the fluorescence generated by irradiating the components contained in the sample moving in each capillary with the excitation light by the light source 127, and uses this fluorescence as the information light to perform the sample analysis on the computer 117. It is done in.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining the detailed operation of step 408 in the electrophoresis analysis process of FIG. It is assumed that a plurality of capillary 103s in the vicinity of the load header 123 of the capillary array 105 and the capillary cathode end 131 are arranged in a grid pattern of M rows and N columns (M ⁇ N) (M and N are integers of 1 or more, respectively). ). That is, consider the case where there are M ⁇ N capillaries 103.
  • Step 4081 The processor displays a UI (example) prompting the input of information on the number of capillaries (M ⁇ N) in the capillary array 105 and the usage pattern of the sample plate on the screen of the display device. Then, the processor accepts input of information on the number of capillaries (M ⁇ N) and the usage pattern of the sample plate.
  • the sample plate may be moved in one direction (X-axis direction or Y-axis direction). .. Further, when the vicinity of the capillary cathode end 131 of the capillary array 105 is arranged in M rows and N columns (M ⁇ N), the sample plate is moved two-dimensionally (X-axis direction and Y-axis direction). It will be. In order to insert each capillary into each well of the sample plate, it is necessary to move the sample plate in the Z-axis direction (vertical direction in FIG. 1), but the description of the movement in the Z-axis direction is omitted in the present disclosure. ..
  • the information on the usage pattern of the sample plate is information indicating the arrangement position of the sample on the sample plate (for example, the position information when the sample is arranged in a plurality of wells, and the information when the sample is arranged in only one well). Location information).
  • Step 4082 The processor acquires the information of the environmental temperature acquired by the temperature sensor (not shown) installed in the electrophoresis apparatus 101. This is because the injection timing of the sample into each capillary differs depending on the environmental temperature. Note that step 4082 is not an essential step. In addition, other factors that determine the injection timing (timing at which the peak of the measured value appears) include information on the type of sample and the degree of deterioration (elapsed time from opening) obtained from the opening date and time of the sample.
  • Step 4083 The processor calculates the trajectory of the sample plate on the moving stage 165 based on the information on the number of capillaries (M ⁇ N) in the capillary array 105 and the usage pattern of the sample plate.
  • M ⁇ N the number of capillaries
  • P and Q are integers of 1 or more each
  • the capillary array 105 depends on the arrangement state of the capillaries 103 in the vicinity of the load header 123 and the capillary cathode end 131 (whether the capillary array is arranged in one row or in multiple rows). It is decided whether to inject the sample into all the capillaries 103 at different timings.
  • the processor sequentially moves the moving stage based on each information of the sample type, the deterioration degree of the buffer, and the environmental temperature (acquired in step 4082), and at what timing the sample is sampled from each capillary 1 to k. Decide whether to inject. That is, information on the time of sample injection in each capillary 1 to k is acquired. For example, if the ROM of the computer 117 holds the sample injection time information associated with the sample type, buffer deterioration degree, and ambient temperature information, the processor may determine the sample type, etc. Information on the sample injection time can be obtained by using the information as an index.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a method of applying a temperature gradient to buffers housed in a plurality of buffer containers.
  • FIG. 6A is a diagram showing a configuration example in which the temperature control block 168 is divided into a plurality of small blocks and the temperature is controlled to different temperatures.
  • buffer containers 157_1 to 157_k are placed in the small blocks 168_1 to 168_k of the temperature control block, respectively, and the buffers 148_1 to 149_k housed in the buffer containers 157_1 to 157_k are individually temperature-controlled.
  • the temperature control block 168 is configured so that In the present embodiment, for example, each of the capillaries 1 to k constituting the capillary array 105 is immersed in the buffer 148_k housed in the buffer container 157_k from the buffer 148_1 housed in the buffer container 157_1.
  • the small blocks 168_1 to 168_k of the temperature control block 168 are temperature-controlled so that the temperature gradually decreases from the high temperature (for example, 60 ° C to 20 ° C), so that the temperature gradient is set from the buffers 148_1 to 148_k contained in each buffer container. Can be caused.
  • the moving speed of the components contained in the sample in the capillary can be changed, and the spatial cross between the fluorescence detected in the plurality of capillaries can be changed. It is possible to cancel the talk.
  • FIG. 6B is a diagram showing a configuration example in which the temperature control block 168 is divided into a plurality of regions and the temperature is controlled to different temperatures.
  • buffer containers 157_1 to 157_k are placed in each of the plurality of regions of the temperature control block, and buffers 148_1 to 149_k are housed in the buffer containers 157_1 to 157_k, respectively.
  • the temperature control block 168 is provided with a temperature gradient in the buffers 148_1 to 148_k contained in the buffer containers 157_1 to 157_k so that the temperature gradually decreases from the region 1 to the region k (for example, 60 ° C to 20 ° C). Adjust the temperature.
  • each of the capillaries 1 to k constituting the capillary array 105 is immersed in the buffer 148_k housed in the buffer container 157_k from the buffer 148_1 housed in the buffer container 157_1. Then, by immersing each capillary in buffers having different temperatures, it is possible to change the moving speed of the components contained in the sample in the capillary, and the occurrence of spatial crosstalk between the fluorescence detected in the plurality of capillaries. Can be prevented.
  • FIG. 6C is a diagram showing a configuration example for giving a temperature gradient to the capillaries by changing the lengths of the portions immersed in the buffers of the plurality of capillaries 1 to k.
  • buffer containers 157_1 to 157_k containing different amounts of buffers 148_1 to 148_k are placed in the temperature control block 168 heated to a uniform temperature (desired temperature). Since the amount of buffer accommodated in the buffer container is different, if a plurality of capillaries 103_1 to 103_k are immersed in the buffers 148_1 to 148_k, the length of the contact portion with the buffer in each of the capillaries 103_1 to 103_k will be different.
  • FIG. 6D is a diagram showing a configuration example for giving a temperature gradient to the capillary by adjusting the temperature of the exposed portion of the capillary 103 at different temperatures.
  • buffer containers 157_1 to 157_k containing substantially the same amount of buffers 148_1 to 148_k are placed in the temperature control block 168 heated to a uniform temperature (desired temperature).
  • the capillary temperature adjusting means 160_1 to 160_k are individually attached to the exposed portions (the portion not immersed in the buffer and not included in the constant temperature bath 153) of the plurality of capillaries 103_1 to 103_k immersed in the buffers 148_1 to 148_k.
  • Each capillary temperature control means 160_1 to 160_k is temperature-controlled at different temperatures to generate a temperature gradient in the capillaries 103_1 to 103_k.
  • the components contained in the samples injected into the capillaries 103_1 to 103_k at the same timing have different moving speeds, and reach the detection unit 121 at different timings. This makes it possible to cancel the spatial crosstalk between the fluorescence detected by a plurality of capillaries.
  • ⁇ Plate movement operation in sample introduction timing shift mode, etc.> 7 to 11 are diagrams for explaining the sample plate moving operation and the sample injection operation in the sample introduction timing shift mode (mode 4).
  • the arrangement direction of the M capillaries and the arrangement direction of the P wells are equal (vertical direction in FIG. 7A, the Y-axis direction), and the arrangement direction of the N capillaries and the arrangement direction of the Q wells are equal. (Horizontal direction in FIG. 7A, X-axis direction).
  • the operation of the moving stage 165 is controlled so that the sample plates are sequentially translated in the X-axis direction with the capillary array fixed to the capillary array in which the samples are arranged as shown in FIG. 7A and arranged in the Y-axis direction.
  • sample injection is performed sequentially.
  • the timing of injecting the sample into each capillary 103 can be shifted.
  • the operator fills the sample plate with a sample and a buffer (the buffer portion can be hollow) as shown in FIG. 7B.
  • the operation of the moving stage 165 is controlled so that the sample plates are sequentially translated in the X-axis direction with the capillary array fixed to the capillary array in which the samples are arranged as shown in FIG. 7B and arranged in the Y-axis direction.
  • sample injection is performed sequentially.
  • Sample injection is performed by electric field injection, but pressure injection may be used. While the sample is being injected into one capillary, the other capillaries are electrophoresed. However, if the well is not a buffer and is hollow, no voltage is applied and electrophoresis is not performed. Further, in the case of a hollow, electric discharge or drying may occur at this time, which may adversely affect the electrophoretic analysis. Therefore, it is preferable that the wells contain a buffer rather than being hollow. On the other hand, when the sample plate is hollow, the user can save the trouble of preparing the sample plate.
  • the 15 wells are arranged at a pitch of 9 mm in the Y-axis direction.
  • sample injection may be performed in the same manner using only one row of two-dimensional standard plates.
  • FIG. 8 will be described in detail.
  • the sample plate is filled with a sample and a buffer (the buffer portion can be hollow).
  • the operation of the moving stage 165 is controlled so that the sample plates are sequentially translated in the Y-axis direction with the capillary array fixed to the capillary array in which the samples are arranged as shown in FIG. 8 and arranged in the Y-axis direction.
  • sample injection is performed sequentially.
  • the sample plates (2 ⁇ M-1 wells) in rows and 1 row (2 ⁇ M-1) are arranged in the direction in which the capillaries are lined up.
  • the above object can be achieved.
  • FIGS. 7A and 7B the same purpose was achieved by using M ⁇ M wells with respect to the single-row capillary array 105 having M capillaries. That is, this method can significantly reduce the number of wells required. The effect increases as M increases.
  • the above method is characterized by having a step of inserting a plurality of capillaries into the same well on the sample plate at different timings.
  • it is characterized by having a step of immersing a plurality of capillaries at different timings in a sample filled in the same well on a sample plate.
  • it is characterized by having a step of immersing all the capillaries constituting the capillary array at different timings in the samples filled in the same well on the sample plate.
  • FIG. 9 shows M.
  • capillaries are arranged in a thick line frame so that the upper left is the capillary 1, the upper right is the capillary 3, the lower left is the capillary 22, and the lower right is the capillary 24.
  • the moving stage 165 is controlled so as to slide the sample plate having 75 wells at a pitch of 9 mm in the X-axis and Y-axis directions while fixing the shape and position of the capillary array 105. That is, the moving stage 165 is moved so that the capillaries 1 ⁇ capillaries 2 ⁇ capillaries 3 ⁇ ... ⁇ capillaries 24 are sequentially arranged on the wells filled with the samples. This makes it possible to shift the injection timing of the sample into each capillary.
  • FIG. 9 will be described in detail.
  • the sample plate is filled with a sample and a buffer (the buffer portion can be hollow).
  • the operation of the moving stage 165 is controlled so that the sample plate is sequentially translated in the X-axis and Y-axis directions, and the sample is injected sequentially.
  • the sample plate is moved so as to be in the state of Injection-1, 24 capillaries are immersed in each of the 24 wells surrounded by the thick line, and the sample is injected only into the capillary 1. Then, all 24 capillaries are immersed in the buffer, and electrophoresis is performed for a certain period of time.
  • the sample plate is moved to the state of Injection-2, 24 capillaries are immersed in each of the 24 wells surrounded by the thick line, and the sample is injected only into the capillary 2. Then, all 24 capillaries are immersed in the buffer, and electrophoresis is performed for a certain period of time. After that, the same process was repeated, and finally, the sample plate was moved so as to be in the state of Injection-24, and 24 capillaries were immersed in each of the 24 wells surrounded by the thick line, and the sample was sampled only in the capillary 24. Is injected. Then, all 24 capillaries are immersed in the buffer and electrophoresis is performed. As a result, the timing of injecting the sample into each capillary 103 can be shifted.
  • M 12 capillaries
  • 96 capillaries are arranged in a thick line frame so that the upper left is the capillary 1, the upper right is the capillary 12, the lower left is the capillary 85, and the lower right is the capillary 96.
  • the moving stage 165 is controlled so as to slide the sample plate having a 9 mm pitch and 345 wells in the X-axis and Y-axis directions. That is, as in FIG. 9, the moving stage 165 is moved so that the capillaries 1 ⁇ capillaries 2 ⁇ capillaries 3 ⁇ ... ⁇ capillaries 96 are sequentially arranged on the wells filled with the samples. This makes it possible to shift the injection timing of the sample into each capillary.
  • the capillary array 105 having M ⁇ N capillaries when used, the sample plate having (2 ⁇ M-1) ⁇ (2 ⁇ N-1) wells is placed in the X-axis and Y-axis directions. By moving the slide, the above object can be achieved.
  • the arrangement pitch of the plurality of capillaries and the arrangement pitch of the plurality of wells are both 9 mm, but other arrangement pitches can be adopted.
  • the arrangement pitch of the plurality of capillaries and the arrangement pitch of the plurality of wells may be 4.5 mm each. It is also possible to set the arrangement pitch of a plurality of capillaries and the arrangement pitch of a plurality of wells to different values. In particular, setting "arrangement pitch of multiple capillaries"> “arrangement pitch of multiple wells" is advantageous because the size of the sample plate can be reduced and the moving range of the sample plate can be narrowed. Is.
  • the arrangement pitch of the plurality of capillaries may be 9 mm, while the arrangement pitch of the plurality of wells may be 2.25 mm, respectively. In this case, it is not always necessary to insert the plurality of capillaries into the same well on the sample plate at different timings.
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration example in which the number of wells can be reduced.
  • FIG. 11A is a diagram showing an example of reducing the number of wells used when a sample plate is used.
  • FIG. 11B is a diagram showing an example in the case where the sample plate is not used.
  • the wells other than the central well filled with the sample may be filled with a buffer or hollow. If the well is hollow, the well itself may be deleted.
  • FIG. 11A is an example in which wells other than the central well filled with the sample are deleted in this way.
  • the size of the sample plate is the same as in FIG.
  • the control of the moving stage 165 is the same as in the case of FIG.
  • the number of wells to be used on the sample plate can be reduced, so that it is possible to save the trouble of filling each well with a buffer and to reduce the manufacturing cost of the sample plate. Even with such a simple configuration, the timing of sample injection into each capillary can be staggered.
  • FIG. 11B is an example in which the sample plate itself is deleted from FIG. 11A.
  • the timing of sample injection into each capillary can be staggered.
  • samples are injected from capillary 1 to capillary 8 at different timings in the first electrophoresis analysis, and from capillary 9 in the second electrophoresis analysis.
  • the above phenomenon can be avoided by injecting the sample into the capillary 16 at a different timing and then injecting the sample from the capillary 17 to the capillary 24 at a different timing in the third electrophoresis analysis.
  • a method of shifting the timing of sample injection of each capillary and at the same time shifting the timing of obtaining the fluorescence signal of each capillary while allowing the above phenomenon will be described below.
  • FIG 12 and 13 are diagrams showing the relationship between the sample injection time (sample injection timing) and the peak measurement time (peak measurement timing) in the sample introduction timing shift mode (mode 4).
  • the electrophoretic analysis is performed only for 3 minutes after injecting the sample into the capillary 1 at 0 minutes, and after injecting the sample into the capillary 2 at 3 minutes, 3 Electrophoretic analysis is performed only for 1 minute, and this is repeated thereafter. After injecting a sample into the capillary S at time (S-1) * 3 minutes, the electrophoretic analysis is performed for 3 minutes and continued. However, the peak of the fluorescence signal derived from the components contained in the sample injected into each capillary is measured within 12 to 15 minutes after the start of electrophoresis.
  • the peak of the fluorescence signal of the capillary 1 is measured during electrophoresis during the time of 12 minutes for the sample injection of the capillary 5 and the time of 15 minutes for the sample injection of the capillary 6.
  • the sample contains a plurality of components, and a plurality of peaks derived from the fluorescence signal of the phosphor labeled with each component may be obtained in each capillary.
  • the peak of the fluorescence signal of the capillary 2 is measured during electrophoresis during the electrophoresis between the sample injection time of the capillary 6 at 15 minutes and the sample injection time of the capillary 7 at 18 minutes.
  • the fluorescence of the capillary (S-4) is fluorescent during the electrophoresis between the sample injection time (S-1) * 3 minutes of the capillary S and the sample injection time S * 3 minutes of the capillary (S + 1).
  • the peak of the signal is measured.
  • the electrophoretic analysis may be continuously continued until the fluorescence signals of all capillaries are obtained. By doing so, it is possible to prevent the sample injection time and the peak detection time of each capillary from overlapping in time, and it is possible to measure the fluorescence signal from each capillary at different timings and satisfactorily. Is. In this way, it is a feature of this method that sample injection and peak measurement of the fluorescence signal are alternately performed.
  • the processor of the computer 117 determines the operation (movement locus) of the moving stage 165 according to the number of wells used in the sample plate and the configuration of the capillary array 105 (N rows and M columns configuration), and also determines the operation (moving locus) of the sample. It is necessary to calculate and control each sample injection time (time from the first injection) according to the type, environmental temperature, degree of buffer deterioration, and the like.
  • the appearance timing of peaks is measured in advance for each of various samples at a plurality of environmental temperatures and a plurality of buffer deterioration degrees, and the peak appearance timing is tabulated (if the data is linked, the table format does not have to be used). ), And it may be held in the ROM of the computer 117 or the like. Then, when actually executing electrophoresis, the processor acquires the peak measurement timing (estimated value) corresponding to the sample type, environmental temperature, buffer deterioration degree, etc., and determines the sample injection timing into each capillary. It becomes possible to do.
  • composition of the sample may be changed for each capillary. That is, the length of the DNA fragment labeled with each phosphor is changed for each sample injected into each capillary.
  • the DNA fragment length to be changed may be changed by 1 base between each capillary, for example.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining an operation of shifting the timing of fluorescence detection in each capillary by making the base lengths of the samples different.
  • the phosphors D (1, 1) and the phosphors D (1, 2) in the capillary 1 and the capillary 2 were charged.
  • Samples are prepared so that the phosphor D (2,1) and the phosphor D (2,2) fluoresce at different times. That is, the composition (DNA fragment length) of the sample injected into the capillary 1 and the sample injected into the capillary 2 is changed so that the electrophoresis rate of the substance labeled with each phosphor is different.
  • the sample injected into capillary 1 contains a 50-base-long DNA fragment labeled with fluorescent substance D (1,1) and a 60-base-long DNA fragment labeled with fluorescent substance D (1,2). included.
  • Samples injected into capillary 2 include a 70-base-long DNA fragment labeled with fluorescent substance D (2,1) and an 80-base-long DNA fragment labeled with fluorescent substance D (2,2). It may be prepared as follows. In FIG. 14, W (1,1) to W (2,2) indicate detection regions of different wavelength bands.
  • FIG. 14 can be realized by injecting samples having the same composition into the capillaries 1 and 2 at the same timing, but by setting different electrophoresis conditions for the capillaries 1 and 2. For example, the applied voltage of the capillary 2 is temporarily lowered during the electrophoresis, the temperature of the capillary 2 during the electrophoresis is lowered, and the like.
  • the buffer container in this case can be composed of a plurality of individual buffer containers in which samples having different base lengths are accommodated and each capillary is inserted one by one.
  • the moving stage 165 is moved to inject the sample into each capillary, but the present invention is not limited to this, and a drive device is attached to the capillary array 105 (for example, it can be moved in the XYZ direction). , The arm drive device and the stage are attached to the capillary array), and the capillary array (capillary head) 105 side may be moved.
  • Electrophoresis system 101 Electrophoresis device 103 Capillary 105 Capillary array 107 Capillary 109 Capillary container 111 Pump flow path 113 Pump mechanism 117 Computer 119 Communication cable 121 Detector 123 Load header 125 Capillary head 127 Light source 129 Optical detector 131 Capillary cathode end 133 Hollow electrode 135 High-pressure power supply 137 Capillary anode end 139 Electrophoretic side buffer container 141 Check valve 143 Connecting pipe 145 Electric valve 147, 148 Buffer 149 Electrode (GND) 151 Optical detector 153 Constant temperature bath 155 Conveyor 157 Cathode side buffer container 159 Cleaning container 161 Waste liquid container 163 Sample container 165 Moving stage 167 Grip 168 Temperature control block 169 Microcomputer 171 Controller 171 Controller 171 Controller 171 Controller 171 Controller 171 Controller 171 Controller 171 Controller 171 Controller 171 Controller 171 Controller 171 Controller 171 Controller 171 Controller 171 Controller 171 Controller 171 Controller 17

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Abstract

本開示は、内部でサンプルの電気泳動を行う複数本のキャピラリと、キャピラリの検出位置に光を照射する光源と、光源による光が照射されて生じる光であって、サンプルに含まれる成分に依存した光を検出する検出器と、サンプルの電気泳動時に複数本のキャピラリの一端が挿入され、バッファを収容されたバッファ収容部と、を有する電気泳動装置と、電気泳動装置を制御するコンピュータと、を備え、当該コンピュータは、複数本のキャピラリ内を移動する成分の検出位置に到達するまでの到達時間がずれるように、電気泳動装置における複数本のキャピラリのそれぞれの電気泳動条件を制御する、電気泳動システムについて提案する。これにより、電気泳動装置における複数本のキャピラリのそれぞれで異なるタイミングで蛍光信号を検出することが可能になる（図４）。

Description

電気泳動システム
　本開示は、電気泳動システムに関する。
　複数本のキャピラリに、電解質溶液、あるいは高分子ゲルやポリマを含む電解質溶液等の電気泳動分離媒体を充填し、並列に電気泳動分析を行うマルチキャピラリ電気泳動装置が広く用いられている。電気泳動における分析対象は、低分子から、タンパク質、核酸等の高分子まで、幅広い。また、計測モードには、ランプ光を各キャピラリの吸光点に照射し、分析対象が吸光点を通過する際に生じるランプ光の吸収を検出するモード、あるいは、レーザ光を各キャピラリの発光点に照射し、分析対象が発光点を通過する際に生じる蛍光あるいは散乱光を検出するモード等、多数ある。従って、近年では、特に、高ダイナミックレンジおよび高密度化を実現する電気泳動手法が望まれている。
　例えば、特許文献１では、Ａ本（Ａは２以上の整数）のキャピラリ上のＡ個の発光点の周辺の全キャピラリを同一平面上に配列し、配列平面の側方よりレーザビームを導入して全キャピラリの発光点を一括照射し、配列平面に垂直方向より各発光点で発生する蛍光を波長分散させて一括検出している。検出装置では、Ａ個の発光点から発光される蛍光を１個の集光レンズで一括してコリメートし、１個の透過型の回折格子を透過させ、各蛍光の１次回折光を１個の結像レンズで１個の２次元センサ上に一括して結像させている。ここで、Ａ個の発光点の配列方向と、回折格子による波長分散方向が互いに垂直になるようにすることにより、２次元センサ上で各キャピラリからの発光蛍光の波長分散像が互いに重なり合わないようにしている。各キャピラリの波長分散像について、Ｂ個（Ｂは１以上の整数）の任意の波長帯の検出領域を設定することでＢ色検出が可能になる。Ｂ＝１の場合を単色検出、Ｂ≧２の場合を多色検出と呼ぶ。特許文献１のマルチキャピラリ電気泳動装置では、例えば、各キャピラリで異なるＤＮＡサンプルのサンガー法によるＤＮＡシーケンスを行うことができる。サンガー法では、ＤＮＡサンプルに含まれるＤＮＡ断片に、末端塩基種Ａ、Ｃ、Ｇ、およびＴに応じて、４種類の蛍光体を標識し、それぞれの発光蛍光を多色検出によって識別している。
　特許文献２では、Ａ本（Ａは２以上の整数）のキャピラリ上のＡ個の発光点の周辺の全キャピラリを同一平面上に配列し、配列平面の側方よりレーザビームを導入して全キャピラリの発光点を一括照射し、配列平面に垂直方向より各発光点で発生する蛍光を波長成分に応じて分割させて一括検出している。検出装置では、Ａ個の発光点からの発光蛍光をそれぞれＡ個の集光レンズで個別にコリメートしてＡ本の光束とし、Ｂ個（Ｂは１以上の整数）のダイクロイックミラーを配列した１組のダイクロイックミラーアレイに各光束を並列に入射してそれぞれをＢ本の異なる波長帯の光束に分割し、生成された合計Ａ×Ｂ本の光束を１個の２次元センサに並列に入射し、Ａ×Ｂ個の分割像を画像上に生成する。ここで、Ａ個の発光点の配列方向と、ダイクロイックミラーアレイによる各光束のＢ個の分割方向が互いに垂直になるようにすることにより、Ａ×Ｂ個の分割像が画像上で互いに重なり合わないようになり、Ａ×Ｂ個の検出領域を設定できるようになる。これにより、各キャピラリのＢ色検出が可能になる。したがって、特許文献２のマルチキャピラリ電気泳動装置では、例えば、特許文献１の場合と同様に、各キャピラリで異なるＤＮＡサンプルのサンガー法によるＤＮＡシーケンスを行うことができる。
特許第３８９７２７７号公報 特許第６４５６９８３号公報
　しかしながら、多色検出を行っただけでは、複数種類の蛍光体の発光蛍光を識別することができない。各蛍光体の蛍光スペクトルは互いに重なり合っているため、任意の１つの波長帯に複数種類の蛍光体の蛍光が入り混じる（スペクトルクロストーク）からである。従来法では、Matrix Standardサンプルを電気泳動分析することによってスペクトルクロストークをキャンセルする。このようなサンプルには、複数の成分が含まれ、それぞれの成分に異種の蛍光体が標識されている。各キャピラリに注入されたサンプルを電気泳動分析すると、複数の成分が分離され、各成分に標識された蛍光体の蛍光信号が異なる時刻にそれぞれピークとして計測される。これによって各蛍光体の蛍光信号の多色検出比率が求められ、この比率に基づいてスペクトルクロストークの寄与分を差し引くことによって、スペクトルクロストークがキャンセルされる。
　一方、スペクトルクロストークとは別に、複数のキャピラリの間で蛍光信号が混じり合う空間クロストークが存在する。空間クロストークは、電気泳動分析における感度および高ダイナミックレンジの性能を低下させる原因となる。したがって、空間クロストークをキャンセルことが求められるが、その方法が存在しなかった。そこで、スペクトルクロストークのキャンセルと同様に、異なるキャピラリ間の空間クロストークの比率をあらかじめ求めて置き、その比率に基づいて空間クロストークの寄与分を差し引くことによって、空間クロストークをキャンセルする方法を提案する。ここで、空間クロストークの比率を求めるためには、従来から存在するMatrix Standardサンプル試薬を用いる場合、キャピラリ毎に異なるタイミングで蛍光信号を検出する必要がある。しかしながら、上記特許文献１および２で開示するような従来の電気泳動手法では、各キャピラリで同じタイミングで蛍光信号が検出されるため、空間クロストークの比率を求めることができない。
　本開示は、このような状況に鑑みて、電気泳動装置における複数本のキャピラリのそれぞれで異なるタイミングで蛍光信号を検出することを可能にする技術を提案する。
　上記課題を解決するために、本開示は、内部でサンプルの電気泳動を行う複数本のキャピラリと、キャピラリの検出位置に光を照射する光源と、光源による光が照射されて生じる光であって、サンプルに含まれる成分に依存した光を検出する検出器と、サンプルの電気泳動時に複数本のキャピラリの一端が挿入され、バッファを収容されたバッファ収容部（容器）と、を有する電気泳動装置と、電気泳動装置を制御するコンピュータと、を備え、当該コンピュータは、複数本のキャピラリ内を移動する、サンプルに含まれる成分の検出位置に到達するまでの到達時間がずれるように、電気泳動装置における複数本のキャピラリの電気泳動条件を制御する、あるいは変化させる、電気泳動システムについて提案する。本開示では、複数種類の電気泳動条件が提示され、それぞれの電気泳動条件を（動作）モードと呼ぶ。また、バッファ収容部（容器）には、バッファだけでなく、サンプルも収容できるものとする。
　本開示に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、本開示の態様は、要素及び多様な要素の組み合わせ及び以降の詳細な記述と添付される請求の範囲の様態により達成され実現される。
　本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、請求の範囲又は適用例を如何なる意味においても限定するものではないことを理解する必要がある。
　本開示の技術によれば、電気泳動装置における複数本のキャピラリのそれぞれで異なるタイミングで蛍光信号を検出することが可能となる。
本実施形態に係る電気泳動システム１０の概略構成例を示す図である。 本実施形態に係る電気泳動装置１０１で用いられるポンプ機構１１３の構成例を示す図である。 電気泳動装置１０１の電圧制御機構を示す高圧電源回路図である。 本実施形態に係る電気泳動システム１０において実行される電気泳動分析処理の概要を説明するためのフローチャートである。 図４の電気泳動分析処理におけるステップ４０８の詳細動作を説明するためのフローチャートである。 温調ブロック１６８を複数の小ブロックに分けてそれぞれ異なる温度に温調する構成例を示す図である。 温調ブロック１６８を複数の領域に分けてそれぞれ異なる温度に温調する構成例を示す図である。 複数本のキャピラリ１からｋのバッファに漬かる部分の長さを変えることによりキャピラリに温度勾配を付けるための構成例を示す図である。 キャピラリ１０３の露出部分を異なる温度で温調することによりキャピラリ内に温度勾配を付けるための構成例を示す図である。 Ｍ＝８、Ｎ＝１の８個のキャピラリを有する一列構成のキャピラリアレイ、およびサンプルプレートのＰ＝８、Ｑ＝８の８×８＝６４個のウェルを用いてサンプル注入と電気泳動を行う例を示す図である。 Ｍ＝１２、Ｎ＝１の１２個のキャピラリを有する一列構成のキャピラリアレイ、およびサンプルプレートのＰ＝１２、Ｑ＝１２の１２×１２＝１４４個のウェルを用いてサンプル注入と電気泳動を行う例を示す図である。 ９ｍｍピッチ、Ｍ＝８、Ｎ＝１の８個のキャピラリを有する一列構成のキャピラリアレイ、およびサンプルプレートのＰ＝１５、Ｑ＝１の１５個のウェルを用いてサンプル注入と電気泳動を行う例を示す図である。 Ｍ＝８、Ｎ＝３の２４個のキャピラリが９ｍｍピッチで配列するキャピラリアレイ、およびＰ＝１５、Ｑ＝５の７５個のウェルが９ｍｍピッチで配列するサンプルプレートを用いてサンプル注入と電気泳動を行う例を示す図である。 Ｍ＝１２、Ｎ＝８の９６個のキャピラリが９ｍｍピッチで配列するキャピラリアレイ、およびＰ＝２３、Ｑ＝１５の３４５個のウェルが９ｍｍピッチで配列するサンプルプレートを用いてサンプル注入と電気泳動を行う例を示す図である。 サンプルプレートを用いた場合にウェルの使用数を削減する例を示す図である。 サンプルプレートを用いない場合の例を示す図である。 サンプル導入タイミングシフトモード（モード４）におけるサンプル注入時刻（サンプル注入タイミング）とピーク計測時刻（ピーク計測タイミング）との関係を示す図である（１）。 サンプル導入タイミングシフトモード（モード４）におけるサンプル注入時刻（サンプル注入タイミング）とピーク計測時刻（ピーク計測タイミング）との関係を示す図である（２）。 サンプルの塩基長が異なるようにして各キャピラリでの蛍光検出のタイミングをずらす動作を説明するための図である。
　＜電気泳動システムの構成例＞
　図１は、本実施形態に係る電気泳動システム１０の概略構成例を示す図である。図１に示されるように、電気泳動システム１０は、電気泳動装置１０１と、コンピュータ１１７と、を備える。
　電気泳動装置１０１は、複数本のキャピラリ１０３により構成されるキャピラリアレイ１０５と、ポリマ１０７を収容するポリマ容器１０９と、キャピラリ１０３とポリマ容器１０９を接続するポンプ流路１１１が形成され、ポリマ容器１０９内のポリマ１０７をキャピラリ１０３に送液するポンプ機構１１３と、を備え、各キャピラリにサンプルおよびバッファ（緩衝液）を注入するタイミング（インジェクションタイミング）を算出したり、温調ブロック１６８の温度勾配値を算出したり、電気泳動分析結果を出力したりするコンピュータ１１７と接続される。
　電気泳動装置１０１において、キャピラリアレイ１０５は、複数本のキャピラリ１０３を含む交換部材である。測定手法を変更する場合、キャピラリアレイ１０５を交換し、キャピラリ１０３の長さを調節する。また、キャピラリ１０３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１０５に交換する。キャピラリアレイ１０５は、キャピラリ１０３のほかに、検出部１２１、ロードヘッダ１２３及びキャピラリヘッド１２５を含む。キャピラリ１０３は、内径数十～数百ミクロン、外径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ガラス管の表面をポリイミドでコーティングしている。ただし、検出部１２１において、励起光が照射されるキャピラリ１０３の光照射位置の近傍は、ポリイミドコーティングが除去されている。キャピラリ１０３の内部は、電気泳動時に、電気泳動分離の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、本実施形態では流動性のポリマ１０７を用いる。
　検出部１２１は、キャピラリ１０３の光照射位置の近傍を、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。電気泳動時、光源１２７より励起光が照射され、全てのキャピラリ１０３の光照射位置を連続して透過する。この励起光により、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、光照射位置からキャピラリ１０３の外部に放出される。この情報光を光学検出器１２９により検出して、試料を分析する。
　ロードヘッダ１２３は、キャピラリ陰極端１３１に設けられている。キャピラリ陰極端１３１は、それぞれ金属製の中空電極１３３を通して固定されており、中空電極１３３からキャピラリ１０３の先端が０．５ｍｍ程度突き出た状態になっている。また、キャピラリ１０３毎に固定された中空電極１３３は、ロードヘッダ１２３に装着され、中空電極１３３とロードヘッダ１２３は一体となる。中空電極１３３は、高圧電源１３５と導通している。そのため、電気泳動や試料導入など電圧を印加する必要がある際に、中空電極１３３は陰極電極として機能する。また、電気泳動装置１０１には、電流を検出するための第１電流計１７３と第２電流計１７５が設けられている。
　キャピラリヘッド１２５は、ポンプ機構１１３と耐圧機密で着脱する部材である。キャピラリヘッド１２５は、キャピラリ１０３が複数の場合に、キャピラリ陽極端１３７を一つに束ねる。
　ポリマ容器１０９とポンプ流路１１１が形成されたブロック３０１の間に、逆止弁１４１が設けられている。逆止弁１４１は、ポリマ容器１０９からブロック３０１に流れるポリマ１０７を許容し、ブロック３０１からポリマ容器１０９へのポリマ１０７の流出を遮断する機能を有している。したがって、キャピラリ１０３へポリマ１０７を注入する際に、ポリマ容器１０９にポリマ１０７が逆流することを防止する。また、ブロック３０１に、陽極側バッファ容器１３９とブロック３０１をつなぐ連結管１４３が接続されている。連結管１４３は、電動バルブ１４５が設けられている。電動バルブ１４５は、ブロック３０１と陽極側バッファ容器１３９の間の流路を開閉するものであり、少なくともキャピラリ１０３へのポリマ１０７の注入の際はブロック３０１と陽極側バッファ容器１３９の間の流路を閉鎖し、陽極側バッファ容器１３９へのポリマ１０７の流出を防止する。また、電気泳動など電流を流す際には、流路を開きブロック３０１と陽極側バッファ容器１３９を接続する。また、陽極側バッファ容器１３９内のバッファ１４７に浸るように、陽極側バッファ容器１３９に電極(ＧＮＤ)１４９が挿入されている。
　コンピュータ１１７は、通信ケーブル１１９で接続された状態で使用される。コンピュータ１１７は、例えば、通常のコンピュータと同様に、ＣＰＵ（Central Processing Unit：プロセッサ）、記憶装置、ＲＡＭ、ＲＯＭ、キーボードやマウスなどの入力デバイス、スピーカや表示装置などの出力デバイス、および通信デバイスなどを備え、電気泳動装置１０１の保有する機能の制御し、電気泳動装置１０１で検出されたデータを授受できる。
　さらに、電気泳動装置１０１は、キャピラリ１０３を恒温に保つための恒温槽１５３と、キャピラリ陰極端１３１に様々な容器を搬送するための搬送機１５５を有する。キャピラリ１０３は、恒温槽１５３内に配置され、恒温槽１５３により所定の温度に温められる。なお、各キャピラリにおけるサンプル移動速度を変えるために後述の恒温槽温度変化モードが選択された場合には、各キャピラリは個々に異なる温度に温められる。
　搬送機１５５は、陰極側バッファ容器１５７、洗浄容器１５９、廃液容器１６１、試料容器１６３、および陰極側バッファ容器１５７を温調（電気泳動の動作モードによって温度勾配を付けて温調する場合もある）する温調ブロック１６８を必要に応じて、キャピラリ陰極端１３１まで搬送する。なお、温調ブロック１６８は、例えば、複数の小ブロックあるいは複数の領域に区分され、各小ブロックあるいは各領域が異なる温度となるように制御可能に構成されている。また、図示していないが、搬送機１５５は、例えば、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、搬送機１５５に設けられた移動ステージ１６５を、上下、左右および奥行き方向の３軸方向に移動可能である。また、移動ステージ１６５は、少なくとも１つ以上の容器や後述のようなサンプルプレート（図７から図１０等参照）を載せることができる。さらに、移動ステージ１６５は電動のグリップ１６７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。尚、不必要な容器は、装置１０１内の所定収容箇所に保管されている。
　＜ポンプ機構１１３の構成例＞
　図２は、本実施形態に係る電気泳動装置１０１で用いられるポンプ機構１１３の構成例を示す図である。
　ポンプ機構１１３は、ポンプ流路１１１が形成されたブロック３０１と、ポンプ流路１１１内を稼動するプランジャ３０３と、プランジャ３０３を駆動するための駆動部３０５とから主に構成される。ブロック３０１は、キャピラリアレイ１０５、陽極側バッファ容器１３９（図１参照）及びポリマ容器１０９（図１参照）をそれぞれ連通させるための接続部であり、ブロック３０１にそれぞれを連結させるためのポンプ流路１１１が形成されている。ポンプ流路１１１において、キャピラリヘッド１２５が接続されたキャピラリ接続部からプランジャ３０３までの流路をポンプ流路１１１Ａ、ポンプ流路１１１Ａと陽極側バッファ容器１３９を連結させるための流路をポンプ流路１１１Ｂ、ポンプ流路１１１Ａとポリマ容器１０９を連結させるための流路をポンプ流路１１１Ｃとする。そして、ポンプ流路１１１内をプランジャ３０３が駆動することにより、ポリマ１０７はブロック３０１を経由し、キャピラリ陽極端１３７からキャピラリ１０３内に充填される。キャピラリ１０３内のポリマ１０７の詰め替えは、測定の性能を向上するために測定ごとに実施される。
　プランジャ３０３は、ポンプ流路１１１Ｃ内を動く。駆動部３０５がプランジャ３０３を下降させることで、ポンプ流路１１１Ｃ内のポリマ１０７を排出し、ポンプ流路１１１Ａを介してキャピラリ１０３にポリマ１０７を送液する。また、駆動部３０５がプランジャ３０３を上昇させることで、ポンプ流路１１１Ｃ内に、ポリマ容器１０９内のポリマ１０７を吸引することができる。
　＜電圧制御機構の回路構成＞
　図３は、電気泳動装置１０１の電圧制御機構を示す高圧電源回路図である。電圧制御機構は、マイコン１６９、コントローラ１７１、高圧電源１３５、第１電流計１７３、及び第２電流計１７５を含む。
　高圧電源１３５は、コントローラ１７１の制御に基づいて、通電路に電圧を印加する。通電路は、中空電極１３３、陰極側バッファ容器１５７に満たされたバッファ１４８、電気泳動路、陽極側バッファ容器１３９に満たされたバッファ１４７、電極（ＧＮＤ）１４９である。電気泳動路は、キャピラリ１０３、ポンプ流路１１１、連結管１４３に充填されたポリマ１０７である。高圧電源１３５は、第１電流計１７３を介して中空電極１３３と、第２電流計１７５を介して電極（ＧＮＤ）１４９と導通している。図１では省略したが第２電流計２０７はマイコン１６９と接続されている。数十キロボルトの電圧を印加すると、中空電極１３３から電極（ＧＮＤ）１４９の方向に電界が生じる。この電界により、負に帯電した核酸等の試料は、キャピラリ陰極端１３１からキャピラリ陽極端１３７へ移動する。
　第１電流計１７３は、高圧電源１３５から中空電極１３３に流れる電流を検出し、その電流値をマイコン１６９に送信する。第２電流計１７５は、電極（ＧＮＤ）１４９からＧＮＤに流れる電流を検出し、その電流値をマイコン１６９に送信する。後述する電流値および電流値の変動のチェックには、通常、第２電流計１７５を使用する。電気泳動路を流れる電流値をより直接的に反映している為である。第１電流計１７３と第２電流計１７５の間はバッファ１４７（１４８）やポリマ１０７など金属に比べて比較的抵抗の大きい媒体が介在している。さらに、第１電流計１７３と第２電流計１７５の間は、ブロック３０１やキャピラリアレイ１０５などの接続部が多く存在する。従って、図２の回路の中では、第１電流計１７３と第２電流計１７５の間は、測定される電流値にノイズが発生しやすい部分であるといえる。一方で、第２電流計１７５が示す数値はノイズが含まれにくい。第２電流計１７５では、電気泳動路を流れる正味の電流量が検出される。
　マイコン１６９は、第１電流計１７３及び第２電流計１７５から電流値を読み込み、演算を行う。そして、コントローラ１７１に命令し、高圧電源１３５を高電圧印加、低電圧印加、電圧強制遮断等の各状態に制御する。また、装置本体１０１の外部に配置されたコンピュータ１１７と相互に通信できる。
　＜電気泳動分析処理＞
　図４は、本実施形態に係る電気泳動システム１０において実行される電気泳動分析処理の概要を説明するためのフローチャートである。
（i）ステップ４０１
　オペレータは、コンピュータ１１７を操作し、電気泳動分析するサンプルの種類の情報、バッファの開封日時（使用開始日時）を入力し、かつキャピラリアレイ１０５の各キャピラリ１０３内を移動するサンプルおよびバッファの移動速度を変えるための動作モード、あるいは各キャピラリにサンプルを注入するタイミングをずらすための動作モードのうち、何れか１つを選択する。コンピュータ１１７のプロセッサ（以下、プロセッサ）は、オペレータによって選択された動作モードを受け取り、当該動作モードに対応した動作をするように電気泳動装置１０１を制御する。ここで、キャピラリ１０３の本数をｋ本とし、各キャピラリをキャピラリ１からｋとする。また、動作モードとして、モード１：温調ブロック１６８に温度勾配を付けて温調し、陰極側バッファ容器１５７に収容されるバッファ１４８に温度変化を付けるようにして注入（インジェクション）および電気泳動分析を行うバッファ温度変化モードと、モード２：各キャピラリ１０３に注入されるバッファの濃度が異なる複数のバッファ容器（図１では１つの陰極側バッファ容器１５７が示されているが、モード２が選択されるときには各キャピラリ用の個別のバッファ容器１５７_１からｋがステージ１６５に載置される）からインジェクション及び電気泳動分析を行うバッファ濃度変化モードと、モード３：バッファから露出した各キャピラリを異なる温度で温調するか、あるいは各恒温槽１５３において各キャピラリ１０３を異なる温度で温調して電気泳動時に各キャピラリ内のバッファの温度に変化を持たせる恒温槽温度変化モードと、モード４：ステージを所望の軌跡で移動させることにより各キャピラリ１０３にサンプルを注入（導入）するタイミングを変化させるサンプル導入タイミングシフトモードが用意されている。
　なお、モード１からモード４とは別のモードをさらに設けてもよいし、動作モードに従って電気泳動を実行しない通常の電気泳動モード（各キャピラリ１０３においてサンプルが同一タイミングで注入され、サンプルに含まれる成分が同一速度で移動するモード）を選択できるようにしてもよい。あるいは、複数のモードを組み合わせて実行しても良い。また、モード１やモード３の場合、サンプルの種類によって、温調ブロック１６８および恒温槽１５３内の温調手段の温度勾配の情報（各バッファ容器１５７_１からｋの目標温度、および恒温槽１５３を通過する各キャピラリの目標温度）は予め決められており、メモリ（ＲＯＭ）に格納されている。各モードを用いて得られた情報を記憶及び学習することにより、電気泳動分析開始時の情報から適切なモードをコンピュータ１１７が自動的に選択しても良い。前記情報とは、Matrix Standardの種類、Buffer濃度情報、Buffer消費期限や開封日情報、装置内温度情報、温調ブロック１６８温度情報、などを例として挙げるがこれに限定されない。複数本のキャピラリ内を移動するサンプルの検出位置に到達するまでの到達時間に寄与するあらゆる情報を示す。
（ii）ステップ４０２：バッファ温度変化モード
　モード１（バッファ温度変化モード）が選択された場合、プロセッサは、電気泳動分析の対象となるサンプルの種類の情報に基づいて、温調ブロック１６８の各小ブロックあるいは各領域の温度の情報を取得し、取得した温度の情報に基づいて、各小ブロックあるいは各領域が目標の温度に達するように温調ブロック１６８の加熱動作を制御する。温調ブロック１６８の各小ブロックあるいは各領域が目標の温度に達して各温度が安定すると（例えば、プロセッサは各小ブロックあるいは各領域の温度を監視し、温度プロファイルに基づいて安定しているか判断する）、処理はステップ４０３に移行する。本モードにおける例として、図１に示す陰極側の温調ブロック１６８を示したがこれに限定されるものではない。陽極側のキャピラリを個別に仮設し、前記同様に個別に温調しても良い。
（iii）ステップ４０３
　プロセッサは、各バッファ容器１５７_１からｋからサンプルを各キャピラリに同時に注入し、各キャピラリに注入されたサンプルに含まれる成分を電気泳動によって検出部１２１まで移動させる。モード１（バッファ温度変化モード）では、各バッファの温度が異なるため、キャピラリ内での成分の移動速度が異なっている。つまり、最高温度のバッファ容器（例えば、キャピラリ１が漬かっているバッファ容器１５７_１）から注入された成分の移動速度が一番速く、最低温度のバッファ容器（例えば、キャピラリｋが漬かっているバッファ容器１５７_ｋ）から注入された成分の移動速度が一番遅い。これにより、検出部１２１に到達するタイミングを各キャピラリ間でずらすことができるので、複数本のキャピラリ１０３で検出される蛍光間の空間クロストークをキャンセルすることができるようになる。
　そして、検出部１２１は、各キャピラリの中を移動してきたサンプルに含まれる成分に光源１２７によって励起光を照射することによって発生する蛍光を検出し、この蛍光を情報光として、試料分析がコンピュータ１１７において行われる。
（iv）ステップ４０４：バッファ濃度変化モード
　モード２（バッファ濃度変化モード）が選択されたとき、オペレータが濃度の異なる複数種類のバッファをそれぞれバッファ容器１５７_１からｋに収容して載置する。各バッファ容器１５７_１からｋの載置が終わると、コンピュータ１１７の入力デバイスを用いて電気泳動開始の指示を入力する。電気泳動開始の指示を受け取ると、プロセッサは、所定の温度になるように温調ブロック１６８を制御する（複数の小ブロックあるいは複数の領域を均一温度にする）。所定の温度になると、処理はステップ４０５に移行する。
（v）ステップ４０５
　プロセッサは、各バッファ容器１５７_１からｋからサンプルを各キャピラリに同時に注入し、各キャピラリに注入されたサンプルに含まれる成分を電気泳動によって検出部１２１まで移動させる。モード２（バッファ濃度変化モード）では、各バッファの濃度が異なるため、キャピラリ内での成分の移動速度が異なっている。つまり、最高濃度のバッファ容器（例えば、キャピラリ１が漬かっているバッファ容器１５７_１）から注入されたサンプルの成分の移動速度が一番速く、最低濃度のバッファ容器（例えば、キャピラリｋが漬かっているバッファ容器１５７_ｋ）から注入されたサンプルの成分の移動速度が一番遅い。これにより、成分が検出部１２１に到達するタイミングを各キャピラリ間でずらすことができるので、複数本のキャピラリ１０３で検出される蛍光間の空間クロストークをキャンセルすることができるようになる。本モードにおける例として、バッファの濃度は陽極陰極双方の濃度を調整するのが好ましい。しかし、この例に限定されるものではない。陽極側のキャピラリを個別に仮設し、陽極側のみ濃度を変えても良く、陰極側のみ濃度を変えても良い。更に、ここでは濃度を変える例を示しているが濃度に限定されない。電気泳動の移動度を変える条件であれば良い。例えばバッファ組成における電気伝導度や、ｐＨを変えても良い。電気伝導度が高いまたは、pHが酸性側によることで移動度は早くなる。
　そして、検出部１２１は、各キャピラリの中を移動してきたサンプルに含まれる成分に光源１２７によって励起光を照射することによって発生する蛍光を検出し、この蛍光を情報光として、試料分析がコンピュータ１１７において行われる。
（vi）ステップ４０６：恒温槽温度変化モード
　モード３（恒温槽温度変化モード）が選択された場合、プロセッサは、電気泳動分析の対象となるサンプルの種類の情報に基づいて、恒温槽１５３内の各キャピラリを個々に温調する手段（図示せず：例えば、各キャピラリには温調デバイスが独立して取り付けられており、個々のキャピラリ内のバッファを異なる温度に温調することができるようになっている）の温度情報を取得し、取得した温度の情報に基づいて、各キャピラリが目標の温度に達するように各温調手段の加熱動作を制御する。このようにして、恒温槽１５３内を通るキャピラリアレイ１０５の各キャピラリの温度を異なるようにすることができ、各キャピラリに温度勾配を付けることができるようになる。
　各キャピラリ１０３を温調する各温調手段が目標の温度に達して各温度が安定すると（例えば、プロセッサは各キャピラリ１０３の温度を監視し、温度プロファイルに基づいて安定しているか判断する）、処理はステップ４０７に移行する。
（vii）ステップ４０７
　プロセッサは、各バッファ容器１５７_１からｋからサンプルを各キャピラリに同時に注入し、各キャピラリに注入されたサンプルに含まれる成分を電気泳動によって検出部１２１まで移動させる。モード３（恒温槽温度変化モード）では、恒温槽１５３を通過する各キャピラリ１０３の温度が異なるため、キャピラリ内での成分の移動速度が異なっている。つまり、最高温度のキャピラリ（例えば、キャピラリ１）を通過する成分の移動速度が一番速く、最低温度のキャピラリ（例えば、キャピラリｋ）を通過する成分の移動速度が一番遅い。これにより、成分が検出部１２１に到達するタイミングを各キャピラリ間でずらすことができるので、複数本のキャピラリ１０３で検出される蛍光間の空間クロストークをキャンセルすることができるようになる。
　そして、検出部１２１は、各キャピラリの中を移動してきた成分に光源１２７によって励起光を照射することによって発生する蛍光を検出し、この蛍光を情報光として、試料分析がコンピュータ１１７において行われる。
（viii）ステップ４０８：サンプル導入タイミングシフトモード
　モード４（サンプル導入タイミングシフトモード）が選択された場合、プロセッサは、サンプル導入タイタイミングをずらすための移動ステージの移動軌跡およびサンプルの注入タイミングを算出する。当該ステップの詳細は、図５を用いて説明する。
（ix）ステップ４０９
　プロセッサは、ステップ４０８で算出した移動ステージ１６５の動作軌跡に従ってステージを移動させながら、サンプルプレートの各ウェルなどからサンプルを各キャピラリに同時に注入する工程を複数回繰り返し、各キャピラリに注入されたサンプルに含まれる成分を検出部１２１まで移動させる。モード４（サンプル導入タイミングシフトモード）では、各キャピラリに導入されるサンプルに含まれる成分の移動速度は同一であるが、サンプルが各キャピラリ１０３に導入されるタイミングが異なるため、各キャピラリに導入されたサンプルに含まれる成分が検出部１２１に到達するタイミングが異なる。つまり、例えば、キャピラリ１に導入されるサンプルに含まれる成分が一番早く検出部１２１に到達し、キャピラリｋに導入されるサンプルに含まれる成分が一番遅く検出部１２１に到達する。これにより、各キャピラリからの蛍光検出のタイミングをずらすことができるので、複数本のキャピラリ１０３で検出される蛍光間の空間クロストークをキャンセルすることができるようになる。
　そして、検出部１２１は、各キャピラリの中を移動してきたサンプルに含まれる成分に光源１２７によって励起光を照射することによって発生する蛍光を検出し、この蛍光を情報光として、試料分析がコンピュータ１１７において行われる。
　＜ステージ動作算出処理＞
　図５は、図４の電気泳動分析処理におけるステップ４０８の詳細動作を説明するためのフローチャートである。キャピラリアレイ１０５のロードヘッダ１２３およびキャピラリ陰極端１３１の近傍の複数本のキャピラリ１０３がＭ行Ｎ列（Ｍ×Ｎ）の格子状に配列しているとする（Ｍ、Ｎはそれぞれ１以上の整数）。すなわち、キャピラリ１０３はＭ×Ｎ本ある場合を考える。
（i）ステップ４０８１
　プロセッサは、キャピラリアレイ１０５におけるキャピラリ数（Ｍ×Ｎ）、およびサンプルプレートの使用形態の情報の入力を促すＵＩ（例）を表示デバイスの画面上に表示する。そして、プロセッサは、キャピラリ数（Ｍ×Ｎ）、およびサンプルプレートの使用形態の情報の入力を受け付ける。
　例えば、キャピラリアレイ１０５のキャピラリ陰極端１３１の近傍がＭ行１列（Ｍ個）に配列されている場合には、サンプルプレートは一方向（Ｘ軸方向またはＹ軸方向）に移動させればよい。また、キャピラリアレイ１０５のキャピラリ陰極端１３１の近傍がＭ行Ｎ列（Ｍ×Ｎ個）に配列されている場合には、サンプルプレートは二次元的（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）に移動させることになる。各キャピラリをサンプルプレートの各ウェルに挿入するためには、サンプルプレートをＺ軸方向（図１の上下方向）にも移動させる必要があるが、本開示ではＺ軸方向の移動の説明を省略する。
　また、例えば、サンプルプレートの使用形態の情報は、サンプルプレートにおけるサンプルの配置位置を示す情報（例えば、サンプルを複数のウェルに配置する場合のその位置情報、１つのウェルのみに配置する場合のその位置情報）である。
（ii）ステップ４０８２
　プロセッサは、電気泳動装置１０１内に設置されている温度センサ（図示せず）によって取得された環境温度の情報を取得する。環境温度によってサンプルの各キャピラリへの注入タイミングが異なってくるためである。なお、ステップ４０８２は必須の工程ではない。また、注入タイミング（計測値のピークが出現するタイミング）を決める他の要因として、サンプルの種類、サンプルの開封日時から得られる劣化度（開封からの経過時間）の情報などがある。
（iii）ステップ４０８３
　プロセッサは、キャピラリアレイ１０５におけるキャピラリ数（Ｍ×Ｎ）、およびサンプルプレートの使用形態の情報に基づいて、移動ステージ１６５上のサンプルプレートの軌跡を算出する。移動軌跡の例については後述するが、少なくともＰ×Ｑ（ＰおよびＱは、それぞれ１以上の整数）個のウェルを有するサンプルプレートにどのようにサンプルおよびバッファを収容させるか、およびキャピラリアレイ１０５のロードヘッダ１２３およびキャピラリ陰極端１３１の近傍におけるキャピラリ１０３の配列状態（１列に並んだキャピラリアレイなのか、あるいは複数列に亘って配列されたキャピラリアレイなのか）によって、どのようにしてキャピラリアレイ１０５の全てのキャピラリ１０３に順次タイミングをずらしてサンプルを注入するかが決まる。
　また、プロセッサは、サンプルの種類、バッファの劣化度、および環境温度（ステップ４０８２で取得）の各情報に基づいて、移動ステージを順次移動させながら、どのようなタイミングで各キャピラリ１からｋにサンプルを注入するかを決定する。つまり、各キャピラリ１からｋにおけるサンプル注入の時刻の情報を取得する。例えば、コンピュータ１１７のＲＯＭは、サンプルの種類、バッファの劣化度、および環境温度の各情報に紐づけられたサンプル注入時刻の情報を保持している場合には、プロセッサは、サンプルの種類等の情報をインデックスとして用いて、上記サンプル注入時刻の情報を取得することができる。
　＜バッファ温度変化モードにおける温度勾配の付け方＞
　図６は、複数のバッファ容器に収容されているバッファに温度勾配を付ける方法を説明するための図である。
　図６Ａは、温調ブロック１６８を複数の小ブロックに分けてそれぞれ異なる温度に温調する構成例を示す図である。図６Ａに示すように、温調ブロックの小ブロック１６８_１から１６８_ｋにはそれぞれバッファ容器１５７_１から１５７_ｋが載置され、バッファ容器１５７_１から１５７_ｋにそれぞれ収容されたバッファ１４８_１から１４９_ｋを個別に温調することができるように温調ブロック１６８は構成されている。本実施形態では、例えば、キャピラリアレイ１０５を構成するキャピラリ１からキャピラリｋのそれぞれがバッファ容器１５７_１に収容されたバッファ１４８_１からバッファ容器１５７_ｋに収容されたバッファ１４８_ｋに漬けられる。温調ブロック１６８の小ブロック１６８_１から１６８_ｋは高温から順次低い温度になるように温調する（例えば、６０℃から２０℃）ことにより、各バッファ容器に収容されるバッファ１４８_１から１４８_ｋに温度勾配を生じさせることができる。上述したように、温度の異なるバッファに各キャピラリに浸漬することにより、キャピラリにおけるサンプルに含まれる成分の移動速度に変化を持たせることができ、複数本のキャピラリで検出される蛍光間の空間クロストークをキャンセルすることが可能となる。
　図６Ｂは、温調ブロック１６８を複数の領域に分けてそれぞれ異なる温度に温調する構成例を示す図である。図６Ｂに示すように、温調ブロックの複数の領域にはそれぞれバッファ容器１５７_１から１５７_ｋが載置され、バッファ容器１５７_１から１５７_ｋにはそれぞれバッファ１４８_１から１４９_ｋが収容される。温調ブロック１６８は、領域１から領域ｋにかけて徐々に温度が低くなるように（例えば、６０℃から２０℃）、バッファ容器１５７_１から１５７_ｋに収容されたバッファ１４８_１から１４８_ｋに温度勾配を持たせて温調する。本実施形態では、例えば、キャピラリアレイ１０５を構成するキャピラリ１からキャピラリｋのそれぞれがバッファ容器１５７_１に収容されたバッファ１４８_１からバッファ容器１５７_ｋに収容されたバッファ１４８_ｋに漬けられる。そして、温度の異なるバッファに各キャピラリを浸漬することにより、キャピラリにおけるサンプルに含まれる成分の移動速度に変化を持たせることができ、複数本のキャピラリで検出される蛍光間の空間クロストークの発生を防止することが可能となる。
　図６Ｃは、複数本のキャピラリ１からｋのバッファに漬かる部分の長さを変えることによりキャピラリに温度勾配を付けるための構成例を示す図である。図６Ｃに示すように、均一な温度（所望の温度）に加熱される温調ブロック１６８に、それぞれ異なる量のバッファ１４８_１から１４８_ｋを収容するバッファ容器１５７_１から１５７_ｋが載置される。バッファ容器に収容されるバッファの量が異なるため、複数本のキャピラリ１０３_１から１０３_ｋをバッファ１４８_１から１４８_ｋにそれぞれ漬けると、各キャピラリ１０３_１から１０３_ｋにおけるバッファとの接触部分の長さが異なることになる。従って、バッファ１４８_１から１４８_ｋが同一温度に温調されたとしても、各キャピラリ１０３_１から１０３_ｋ内の実効的な温度が異なってくる。その結果、各キャピラリ１０３_１から１０３_ｋに注入されたサンプルに含まれる成分が検出部１２１に到達するタイミングが異なることになる。これにより、複数本のキャピラリで検出される蛍光間の空間クロストークをキャンセルすることが可能となる。
　図６Ｄは、キャピラリ１０３の露出部分を異なる温度で温調することによりキャピラリに温度勾配を付けるための構成例を示す図である。図６Ｄに示すように、均一な温度（所望の温度）に加熱される温調ブロック１６８に、ほぼ同一量のバッファ１４８_１から１４８_ｋを収容するバッファ容器１５７_１から１５７_ｋが載置される。そして、バッファ１４８_１から１４８_ｋに漬かる複数本のキャピラリ１０３_１から１０３_ｋの露出部分（バッファに漬かっていない部分、かつ恒温槽１５３にも含まれない部分）に個別にキャピラリ温調手段１６０_１から１６０_ｋを取り付ける。各キャピラリ温調手段１６０_１から１６０_ｋを異なる温度で温調し、キャピラリ１０３_１から１０３_ｋに温度勾配を生じさせる。この場合、同一タイミングでキャピラリ１０３_１から１０３_ｋに注入されたサンプルに含まれる成分は、それぞれの移動速度に違いが生じることになり、異なったタイミングで検出部１２１に到達する。これにより、複数本のキャピラリで検出される蛍光間の空間クロストークをキャンセルすることが可能となる。
　＜サンプル導入タイミングシフトモードの場合のプレートの移動動作など＞
　図７から図１１は、サンプル導入タイミングシフトモード（モード４）の場合のサンプルプレートの移動動作およびサンプル注入動作を説明するための図である。
（i）サンプルプレートのＰ×Ｑ個のウェルを用いて、一列のキャピラリアレイ構成でサンプル注入（インジェクション）する場合
　図７Ａは、Ｍ＝８、Ｎ＝１の８個のキャピラリを有する一列構成のキャピラリアレイ、およびサンプルプレートのＰ＝８、Ｑ＝８の６４個のウェルを用いてサンプル注入と電気泳動を行う例を示す図である。ここで、Ｍ個のキャピラリの配列方向とＰ個のウェルの配列方向は等しく（図７Ａの縦方向、 Ｙ軸方向）、Ｎ個のキャピラリの配列方向とＱ個のウェルの配列方向が等しいとする（図７Ａの横方向、Ｘ軸方向）。また、それぞれの配列間隔（ピッチ）は９ｍｍとする。一方、図７Ｂは、Ｍ＝１２、Ｎ＝１の１２個のキャピラリを有する一列構成のキャピラリアレイ、およびサンプルプレートのＰ＝１２、Ｑ＝１２の１４４個のウェルを用いてサンプル注入と電気泳動を行う例を示す図である。なお、９ｍｍピッチ、８行１２列＝９６個のウェルを有する標準プレートを用いると、図７Ａの場合には一枚のサンプルプレートで済むが、図７Ｂの場合には２枚のサンプルプレートが必要となる。一般化して述べると、Ｍ本の一列構成のキャピラリアレイの各キャピラリに１本ずつタイミングをずらしてサンプル注入するためには、Ｍ×Ｍ個のウェルとそのための空間が必要となる。例えば、Ｎ＝１として、Ｍ＝８のとき６４個のウェル、つまり０．７枚のサンプルプレートを要し、Ｍ＝１２のとき１４４個のウェル、つまり１．５枚のプレートを要する。さらに、Ｍ＝２４のとき５７６個のウェル、つまり６枚のサンプルプレート、Ｍ＝４８のとき２３０４個のウェル、つまり２４枚のサンプルプレート、Ｍ＝９６のとき９２１６個のウェル、つまり９６枚のサンプルプレート、が必要となる。したがって、モード４で（i）を実行する場合、現実的なのはＮ＝１２程度までである。電気泳動を実行する前にサンプルやバッファをサンプルプレートの各ウェルに充填する準備作業が必要である上、搭載できるサンプルプレートの数には限りがあるからである。
　Ｍ＝８、Ｎ＝１の場合で説明すると、オペレータは、サンプルプレートに図７Ａに示されるように、サンプルおよびバッファ（バッファの箇所は中空でもＯＫ）をサンプルプレートに充填する。図７Ａのようにサンプルを配置し、Ｙ軸方向に配列するキャピラリアレイに対して、キャピラリアレイを固定した状態で、サンプルプレートをＸ軸方向に順次平行移動させるように移動ステージ１６５の動作を制御し、順次サンプル注入を行う。第一に、Injection-1と記された位置のＰ＝８個のウェルのそれぞれにＭ＝８個のキャピラリが浸漬され、キャピラリ１にのみサンプルが注入される。そして、Ｍ＝８個のすべてのキャピラリがバッファに浸漬され、電気泳動が一定時間行われる。第二に、Injection-2と記された位置のＰ＝８個のウェルのそれぞれにＭ＝８個のキャピラリが浸漬され、キャピラリ２にのみサンプルが注入される。そして、Ｍ＝８個のすべてのキャピラリがバッファに浸漬され、電気泳動が一定時間行われる。以降、同様に繰り返され、最後に、Injection-8と記された位置のＰ＝８個のウェルのそれぞれにＭ＝８個のキャピラリが浸漬され、キャピラリ８にのみサンプルが注入される。そして、Ｍ＝８個のすべてのキャピラリがバッファに浸漬され、電気泳動が行われる。これにより、各キャピラリ１０３へのサンプルの注入タイミングをずらすことができる。
　Ｍ＝１２、Ｎ＝１の場合は、オペレータは、サンプルプレートに図７Ｂに示されるように、サンプルおよびバッファ（バッファの箇所は中空でもＯＫ）をサンプルプレートに充填する。図７Ｂのようにサンプルを配置し、Ｙ軸方向に配列するキャピラリアレイに対して、キャピラリアレイを固定した状態で、サンプルプレートをＸ軸方向に順次平行移動させるように移動ステージ１６５の動作を制御し、順次サンプル注入を行う。第一に、Injection-1と記された位置のＰ＝１２個のウェルのそれぞれにＭ＝１２個のキャピラリが浸漬され、キャピラリ１にのみサンプルが注入される。そして、Ｍ＝８個のすべてのキャピラリがバッファに浸漬され、電気泳動が一定時間行われる。第二に、Injection-2と記された位置のＰ＝１２個のウェルのそれぞれにＭ＝１２個のキャピラリが浸漬され、キャピラリ２にのみサンプルが注入される。そして、Ｍ＝１２個のすべてのキャピラリがバッファに浸漬され、電気泳動が一定時間行われる。以降、同様に繰り返され、最後に、Injection-12と記された位置のＰ＝１２個のウェルのそれぞれにＭ＝１２個のキャピラリが浸漬され、キャピラリ１２にのみサンプルが注入される。そして、Ｍ＝１２個のすべてのキャピラリがバッファに浸漬され、電気泳動が行われる。これにより、各キャピラリ１０３へのサンプルの注入タイミングをずらすことができる。
　サンプル注入は電界注入により行うが、圧力注入で行っても良い。ひとつのキャピラリにサンプル注入されている最中は、その他のキャピラリは電気泳動が行われる。ただし、ウェルがバッファではなく、中空の場合は電圧が印加されないため、電気泳動が行われない。また、中空の場合、この際に放電が生じたり、乾燥が生じたりして、電気泳動分析に悪影響を与える可能性がある。したがって、ウェルは、中空にするよりも、バッファを収納する方が望ましい。一方、中空にする場合は、ユーザがサンプルプレートを準備する手間を省くことが可能となる。
（ii）サンプルプレートの（２×Ｍ－１）個のウェルを用いて、Ｍ個のＹ軸方向に一列に並ぶキャピラリアレイにサンプル注入（インジェクション）する場合
　図８は、９ｍｍピッチ、Ｍ＝８、Ｎ＝１の８個のキャピラリを有する一列構成のキャピラリアレイ、およびサンプルプレートのＰ＝１５、Ｑ＝１の１５個のウェルを用いてサンプル注入と電気泳動を行う例を示す図である。ここで、１５個のウェルはＹ軸方向に９ｍｍピッチで配列する。キャピラリアレイ１０５の形状および位置を固定したまま、１５個のウェルを有するサンプルプレートをＹ軸方向に１ウェル分の距離（９ｍｍ）を順次スライド移動させるように移動ステージ１５７を制御することによって、サンプルの注入タイミングをずらすことが可能となる。図８では、一次元構成のサンプルプレートが示されているが、２次元構成の標準プレートの一列のみ用いて同様にサンプル注入を実行するようにしてもよい。
　図７Ａでは、Ｍ＝８、Ｎ＝１の８個のキャピラリに対して６４個のウェルを用いていた。これに対して、図８では、Ｍ＝８、Ｎ＝１の８個のキャピラリに対して１５個のウェルを用いながら、図７Ａと同様の効果を得ている。
　図８を詳細に説明する。図８に示されるように、サンプルおよびバッファ（バッファの箇所は中空でもＯＫ）をサンプルプレートに充填する。図８のようにサンプルを配置し、Ｙ軸方向に配列するキャピラリアレイに対して、キャピラリアレイを固定した状態で、サンプルプレートをＹ軸方向に順次平行移動させるように移動ステージ１６５の動作を制御し、順次サンプル注入を行う。第一に、Injection-1と記された位置の、点線で囲まれた８個のウェルのそれぞれにＭ＝８個のキャピラリが浸漬され、キャピラリ１にのみサンプルが注入される。そして、Ｍ＝８個のすべてのキャピラリがバッファに浸漬され、電気泳動が一定時間行われる。第二に、Injection-2と記された位置の、点線で囲まれた８個のウェルのそれぞれにＭ＝８個のキャピラリが浸漬され、キャピラリ２にのみサンプルが注入される。そして、Ｍ＝８個のすべてのキャピラリがバッファに浸漬され、電気泳動が一定時間行われる。以降、同様に繰り返され、最後に、Injection-8と記された位置の、点線で囲まれた８個のウェルのそれぞれにＭ＝８個のキャピラリが浸漬され、キャピラリ８にのみサンプルが注入される。そして、Ｍ＝８個のすべてのキャピラリがバッファに浸漬され、電気泳動が行われる。これにより、各キャピラリ１０３へのサンプルの注入タイミングをずらすことができる。
　以上のように、Ｍ個のキャピラリを有する一列構成のキャピラリアレイ１０５を用いる場合、（２×Ｍ－１）行１列のサンプルプレート（２×Ｍ－１個のウェル）をキャピラリが並ぶ方向にスライド移動させることにより、上記目的を達成することができるようになる。これに対して、図７Ａおよび図７Ｂでは、Ｍ個のキャピラリを有する一列構成のキャピラリアレイ１０５に対して、Ｍ×Ｍ個のウェルを用いて、同様の目的を達成していた。すなわち、本法によって、必要なウェルの数を大幅に削減することが可能である。その効果はＭが大きくなるほど大きくなる。
　以上の方法は、サンプルプレート上の同一ウェルに、複数のキャピラリが異なるタイミングで挿入される工程を有することが特徴である。特に、サンプルプレート上の同一のウェルに充填されたサンプルに、複数のキャピラリが異なるタイミングで浸漬される工程を有することが特徴である。さらに、サンプルプレート上の同一のウェルに充填されたサンプルに、キャピラリアレイを構成するすべてのキャピラリが異なるタイミングで浸漬される工程を有することが特徴である。
（iii）Ｍ行×Ｎ列構成のキャピラリアレイで、サンプルプレートの（２×Ｍ－１）×（２×Ｎ－１）個のウェルを用いてサンプル注入（インジェクション）する場合
　図９は、Ｍ＝８、Ｎ＝３の２４個のキャピラリが９ｍｍピッチで配列するキャピラリアレイ、およびＰ＝１５、Ｑ＝５の７５個のウェルが９ｍｍピッチで配列するサンプルプレートを用いてサンプル注入と電気泳動を行う例を示す図である。ここで、Ｍ＝８個のキャピラリが配列する方向、およびＰ＝１５個のウェルが配列する方向をＹ軸方向とする。また、Ｎ＝３個のキャピラリが配列する方向、およびＱ＝５個のウェルが配列する方向をＸ軸方向とする。
　図９に示すように、最も左上がキャピラリ１、最も右上がキャピラリ３、最も左下がキャピラリ２２、最も右下がキャピラリ２４となるように、２４個のキャピラリを太線枠内に配列する。また、７５個のウェルの内、中央の１つのウェルにのみサンプルを充填し、その他のウェルはバッファ充填あるいは中空にする。キャピラリアレイ１０５の形状および位置を固定したまま、９ｍｍピッチ、７５個のウェルを有するサンプルプレートをＸ軸およびＹ軸方向にスライド移動させるように移動ステージ１６５を制御する。つまり、サンプルが充填されたウェル上に、順次キャピラリ１→キャピラリ２→キャピラリ３→・・・→キャピラリ２４が配置されるように移動ステージ１６５を移動させる。これにより、サンプルの各キャピラリへの注入タイミングをずらすことが可能となる。
　図９を詳細に説明する。図９に示されるように、サンプルおよびバッファ（バッファの箇所は中空でもＯＫ）をサンプルプレートに充填する。キャピラリアレイを固定した状態で、サンプルプレートをＸ軸およびＹ軸方向に順次平行移動させるように移動ステージ１６５の動作を制御し、順次サンプル注入を行う。第一に、Injection-1の状態になるようにサンプルプレートを移動し、太線で囲まれた２４個のウェルのそれぞれに２４個のキャピラリが浸漬され、キャピラリ１にのみサンプルが注入される。そして、２４個のすべてのキャピラリがバッファに浸漬され、電気泳動が一定時間行われる。第二に、Injection-2の状態になるようにサンプルプレートを移動し、太線で囲まれた２４個のウェルのそれぞれに２４個のキャピラリが浸漬され、キャピラリ２にのみサンプルが注入される。そして、２４個のすべてのキャピラリがバッファに浸漬され、電気泳動が一定時間行われる。以降、同様に繰り返され、最後に、Injection-24の状態になるようにサンプルプレートを移動し、太線で囲まれた２４個のウェルのそれぞれに２４個のキャピラリが浸漬され、キャピラリ２４にのみサンプルが注入される。そして、２４個のすべてのキャピラリがバッファに浸漬され、電気泳動が行われる。これにより、各キャピラリ１０３へのサンプルの注入タイミングをずらすことができる。
　図１０は、Ｍ＝１２、Ｎ＝８の９６個のキャピラリが９ｍｍピッチで配列するキャピラリアレイ、およびＰ＝２３、Ｑ＝１５の３４５個のウェルが９ｍｍピッチで配列するサンプルプレートを用いてサンプル注入と電気泳動を行う例を示す図である。ここで、Ｍ＝１２個のキャピラリが配列する方向、およびＰ＝２３個のウェルが配列する方向をＸ軸方向とする。また、Ｎ＝８個のキャピラリが配列する方向、およびＱ＝１５個のウェルが配列する方向をＹ軸方向とする。
　図１０に示されるように、最も左上がキャピラリ１、最も右上がキャピラリ１２、最も左下がキャピラリ８５、最も右下がキャピラリ９６となるように、９６個のキャピラリを太線枠内に配列する。また、３４５個のウェルの内、中央の１つのウェルのみにサンプルを充填し、その他のウェルはバッファ充填する。キャピラリアレイ１０５の形状および位置を固定したまま、９ｍｍピッチ、３４５個のウェルを有するサンプルプレートをＸ軸およびＹ軸方向にスライド移動させるように移動ステージ１６５を制御する。つまり、図９と同様に、サンプルが充填されたウェル上に、順次キャピラリ１→キャピラリ２→キャピラリ３→・・・→キャピラリ９６が配置されるように移動ステージ１６５を移動させる。これにより、サンプルの各キャピラリへの注入タイミングをずらすことが可能となる。
　以上のように、Ｍ×Ｎ個のキャピラリを有するキャピラリアレイ１０５を用いる場合、（２×Ｍ－１）×（２×Ｎ－１）個のウェルを有するサンプルプレートをＸ軸およびＹ軸方向にスライド移動させることにより、上記目的を達成することができるようになる。
　以上の図７Ａ～図１０の実施例では、複数のキャピラリの配列ピッチと、複数のウェルの配列ピッチがいずれも９ｍｍである場合を示したが、その他の配列ピッチを採用することができる。例えば、複数のキャピラリの配列ピッチと、複数のウェルの配列ピッチをそれぞれ４．５ｍｍとしても良い。また、複数のキャピラリの配列ピッチと、複数のウェルの配列ピッチを異なる値に設定することも可能である。特に、「複数のキャピラリの配列ピッチ」＞「複数のウェルの配列ピッチ」とすることは、サンプルプレートのサイズを小さくすることができる上、サンプルプレートの移動範囲を狭くすることができるため、有利である。例えば、複数のキャピラリの配列ピッチを９ｍｍピッチとする一方で、複数のウェルの配列ピッチをそれぞれ２．２５ｍｍとしても良い。この場合、サンプルプレート上の同一ウェルに、複数のキャピラリが異なるタイミングで挿入される工程は必ずしも必要ない。
（iv）ウェル数を削減する場合
　図１１は、ウェル数を削減することが可能な構成例を示す図である。図１１Ａは、サンプルプレートを用いた場合にウェルの使用数を削減する例を示す図である。図１１Ｂは、サンプルプレートを用いない場合の例を示す図である。
　図１０では、３４５個のウェルの内、サンプルが充填される中央のウェル以外のウェルはバッファを充填しても、中空でも構わない。ウェルが中空であれば、ウェルそのものを削除しても構わない。図１１Ａは、そのように、サンプルが充填される中央のウェル以外のウェルを削除した例である。ただし、サンプルプレートのサイズは図１０の場合と同等である。また、移動ステージ１６５の制御は図１０の場合と同様となる。これにより、サンプルプレート上で使用すべきウェル数を削減できるため、バッファを各ウェルに充填する手間を省くことができる上、サンプルプレートの製造コストを低減することが可能となる。このような簡便な構成でも、各キャピラリへのサンプル注入タイミングをずらすことができるようになる。
　図１１Ｂは、図１１Ａからサンプルプレートそのものを削除した例である。サンプルを充填するウェルを１つのみ用い、移動ステージ１６５を図１０のときと同様に移動させることにより、各キャピラリへのサンプル注入タイミングをずらすことができるようになる。ただし、この場合、サンプルプレートと同じサイズの空間（点線領域）を移動ステージ１６５上に確保する必要がある。このようにすることによって、さらに簡便な構成となり、製造コストをさらに低減することが可能となる。
　＜サンプル注入タイミングと蛍光ピーク計測タイミングとの関係＞
　以上の実施例では、一回の電気泳動分析の中で、各キャピラリのサンプル注入のタイミングをずらして実行した後に、各キャピラリのサンプルに由来する蛍光信号を検出する場合を説明した。しかしながら、サンプルの種類、およびキャピラリの本数によっては、最初にサンプル注入したキャピラリの蛍光信号が得られる時刻が、最後にサンプル注入するキャピラリのサンプル注入の時刻よりも先行する現象が起こり得る。そのような場合は、複数の電気泳動分析に分け、上記の現象が発生しないようにするのが良い。例えば、２４本のキャピラリ１からキャピラリ２４からなるキャピラリアレイを用いるとき、一回目の電気泳動分析でキャピラリ１からキャピラリ８にタイミングをずらしてサンプル注入を行い、二回目の電気泳動分析でキャピラリ９からキャピラリ１６にタイミングをずらしてサンプル注入を行い、三回目の電気泳動分析でキャピラリ１７からキャピラリ２４にタイミングをずらしてサンプル注入を行うことによって、上記の現象を回避できる。次に、以下では、上記の現象を許容しながら、各キャピラリのサンプル注入のタイミングをずらすと同時に、各キャピラリの蛍光信号が得られるタイミングをずらす方法を示す。
　図１２および図１３は、サンプル導入タイミングシフトモード（モード４）におけるサンプル注入時刻（サンプル注入タイミング）とピーク計測時刻（ピーク計測タイミング）との関係を示す図である。
　図１２および図１３に示されるように、本実施形態の例では、時刻０分でキャピラリ１にサンプル注入した後に３分間だけ電気泳動分析を行い、時刻３分でキャピラリ２にサンプル注入した後に３分間だけ電気泳動分析を行い、以下これを繰り返し、時刻（Ｓ－１）＊３分でキャピラリＳにサンプル注入した後に３分間だけ電気泳動分析を行い、継続する。ところが、各キャピラリに注入されたサンプルに含まれる成分に由来する蛍光信号のピークが、電気泳動開始後の１２～１５分の間に計測される。すなわち、キャピラリ５のサンプル注入の時刻１２分と、キャピラリ６のサンプル注入の時刻１５分の間の電気泳動時に、キャピラリ１の蛍光信号のピークが計測される。ここで、サンプルには複数の成分が含まれ、それぞれの成分に標識された蛍光体の蛍光信号に由来する複数のピークが各キャピラリで得られる場合がある。続いて、キャピラリ６のサンプル注入の時刻１５分と、キャピラリ７のサンプル注入の時刻１８分の間の電気泳動時に、キャピラリ２の蛍光信号のピークが計測される。以下これを繰り返し、キャピラリＳのサンプル注入の時刻（Ｓ－１）＊３分と、キャピラリ（Ｓ＋１）のサンプル注入の時刻Ｓ＊３分の間の電気泳動時に、キャピラリ（Ｓ－４）の蛍光信号のピークが計測される。図１２および図１３には示していないが、すべてのキャピラリのサンプル注入が完了した後は、すべてのキャピラリの蛍光信号が得られるまで電気泳動分析を連続的に継続すれば良い。以上のようにすることによって、各キャピラリのサンプル注入時刻とピーク検出時刻が時間的に重ならないようにすることができ、各キャピラリからの蛍光信号を異なるタイミングで、かつ良好に計測することが可能である。このように、サンプル注入と蛍光信号のピーク計測を交互に行うようにすることが本法の特徴である。
　また、サンプルの種類、環境温度、およびバッファの劣化度（バッファ容器を開封してからの経過時間あるいは使用回数）によって、サンプルを蛍光検出したときのピーク出現タイミングが異なる（ばらつく）。従って、コンピュータ１１７のプロセッサは、上述のように、サンプルプレートで使用するウェル数およびキャピラリアレイ１０５の構成（Ｎ行Ｍ列構成）によって移動ステージ１６５の動作（移動軌跡）を決定すると共に、サンプルの種類、環境温度、およびバッファの劣化度などによって各回のサンプル注入時間（最初の注入からの時間）を算出し、制御する必要がある。例えば、各種サンプル毎に複数の環境温度および複数のバッファ劣化度でピークの出現タイミングを予め計測しておき、それをテーブル化（データ間の紐付けがなされていればテーブル形式でなくてもよい）して、コンピュータ１１７のＲＯＭなどに保持させてもよい。そして、実際に電気泳動を実行する際に、プロセッサは、サンプルの種類、環境温度、およびバッファ劣化度などに対応するピーク計測タイミング（推定値）を取得し、各キャピラリへのサンプル注入タイミングを決定することが可能となる。
　＜その他：変形例や追加の実施例など＞
（i）キャピラリ毎にサンプルの組成を変化させてもよい。つまり、各蛍光体が標識されているＤＮＡ断片長を各キャピラリに注入されるサンプル毎に変化させる。変化させるＤＮＡ断片長は、例えば、各キャピラリ間で１ベース変化させればよい。
　図１４は、サンプルの塩基長が異なるようにして各キャピラリでの蛍光検出のタイミングをずらす動作を説明するための図である。この場合、キャピラリ１のサンプル注入とキャピラリ２のサンプル注入を同じタイミングで行ったにも拘らず、キャピラリ１における蛍光体Ｄ（１，１）と蛍光体Ｄ（１，２）、およびキャピラリ２における蛍光体Ｄ（２，１）と蛍光体Ｄ（２，２）がそれぞれ異なる時刻に蛍光発光するようにサンプルが調製される。つまり、キャピラリ１に注入するサンプルと、キャピラリ２に注入するサンプルの組成（ＤＮＡ断片長）を変え、各蛍光体が標識された物質の電気泳動速度に違いが出るようにする。例えば、キャピラリ１に注入するサンプルには、蛍光体Ｄ（１，１）が標識された５０塩基長のＤＮＡ断片、および蛍光体Ｄ（１，２）が標識された６０塩基長のＤＮＡ断片が含まれる。キャピラリ２に注入するサンプルには、蛍光体Ｄ（２，１）が標識された７０塩基長のＤＮＡ断片、および蛍光体Ｄ（２，２）が標識された８０塩基長のＤＮＡ断片が含まれるように調製すれば良い。なお、図１４において、Ｗ（１，１）からＷ（２，２）は、異なる波長帯の検出領域を示している。
　あるいは、図１４は、キャピラリ１とキャピラリ２に同一組成のサンプルを同じタイミングで注入したとしても、キャピラリ１とキャピラリ２で異なる電気泳動条件を設定することによっても実現できる。例えば、電気泳動の最中で、キャピラリ２の印加電圧を一時的に低下させる、電気泳動時のキャピラリ２の温度を低下させる、等である。
　なお、この場合のバッファ容器は、異なる塩基長のサンプルを収容し、各キャピラリが１つずつ挿入される複数の個別バッファ容器で構成することができる。
（ii）上述の実施形態では、移動ステージ１６５を移動させて各キャピラリへのサンプル注入を実現したが、これに限定されず、キャピラリアレイ１０５に駆動装置を取り付け（例えば、ＸＹＺ方向に移動可能な、アーム駆動装置やステージをキャピラリアレイに取り付ける）、キャピラリアレイ（キャピラリヘッド）１０５側を移動させてもよい。
（iii）上述の実施形態では、移動ステージ１６５としてＸＹステージを用いた例を示したが、ＥＷＯＤデバイスを用いてサンプルを搬送しても良いし、リニアモータ搬送システムを用いてサンプルを収容するチューブ（容器）を搬送してもよい。
（iv）上述の実施形態では、陰極側バッファ容器１５７のバッファ１４８に温度勾配を付ける例（図６Ａから図６Ｄ）が示されているが、陰極側に限らず、陽極側であってもよい。つまり、本実施形態による技術的効果は、陰極側バッファ容器１５７あるいは陽極側バッファ容器１３９の少なくとも一方に収容されるバッファに温度勾配を付ければよい。
（v）上述の実施形態では、陰極側バッファ容器１５７のバッファ１４８に濃度勾配を付ける例（モード２：バッファ濃度変化モード）が示されているが、陰極側に限らず、陽極側であってもよい。つまり、本実施形態による技術的効果は、陰極側バッファ容器１５７あるいは陽極側バッファ容器１３９の少なくとも一方に収容されるバッファに濃度勾配を付ければよい。
　１０　電気泳動システム
　１０１　電気泳動装置
　１０３　キャピラリ
　１０５　キャピラリアレイ
　１０７　ポリマ
　１０９　ポリマ容器
　１１１　ポンプ流路
　１１３　ポンプ機構
　１１７　コンピュータ
　１１９　通信ケーブル
　１２１　検出部
　１２３　ロードヘッダ
　１２５　キャピラリヘッド
　１２７　光源
　１２９　光学検出器
　１３１　キャピラリ陰極端
　１３３　中空電極
　１３５　高圧電源
　１３７　キャピラリ陽極端
　１３９　陽極側バッファ容器
　１４１　逆止弁
　１４３　連結管
　１４５　電動バルブ
　１４７、１４８　バッファ
　１４９　電極(ＧＮＤ)
　１５１　光学検出器
　１５３　恒温槽
　１５５　搬送機
　１５７　陰極側バッファ容器
　１５９　洗浄容器
　１６１　廃液容器
　１６３　試料容器
　１６５　移動ステージ
　１６７　グリップ
　１６８　温調ブロック
　１６９　マイコン
　１７１　コントローラ
　１７３　第１電流計
　１７５　第２電流計
　３０１　ブロック
　３０３　プランジャ
　３０５　駆動部

Claims (11)

  1. 　内部でサンプルの電気泳動を行う複数本のキャピラリと、前記キャピラリの検出位置に光を照射する光源と、前記光源による光が照射されて生じる光であって、前記サンプルに含まれる成分に依存した光を検出する検出器と、前記サンプルの電気泳動時に前記複数本のキャピラリの一端が挿入され、バッファを収容されたバッファ収容部と、を有する電気泳動装置と、
    　前記電気泳動装置を制御するコンピュータと、を備え、
    　前記コンピュータは、前記複数本のキャピラリ内を移動する前記成分の前記検出位置に到達するまでの到達時間がずれるように、前記電気泳動装置における前記複数本のキャピラリのそれぞれの電気泳動条件を制御する、電気泳動システム。
  2. 　請求項１において、
    　前記複数本のキャピラリのそれぞれにおける前記成分の移動速度を変えることにより、前記検出位置に到達するまでの前記到達時間がずれる、電気泳動装置。
  3. 　請求項２において、
    　前記バッファ収容部は、それぞれ独立してバッファを収容することが可能で、前記複数本のキャピラリのそれぞれが挿入される複数の個別収容部を含み、
    　前記複数の個別収容部は、温度、濃度、ｐＨまたは電気伝導度が異なる前記バッファを収容する、電気泳動システム。
  4. 　請求項２において、
    　前記電気泳動装置は、前記バッファ収容部に収容される前記バッファを温調する温調部を有し、
    　前記コンピュータは、前記温調部の温調動作を制御することにより、前記バッファ収容部に収容される前記バッファに温度勾配を生じさせる、電気泳動システム。
  5. 　請求項２において、
    　前記電気泳動装置は、前記複数本のキャピラリを個別に温調するキャピラリ温調部を有し、
    　前記コンピュータは、前記キャピラリ温調部の温調動作を制御することにより、前記複数本のキャピラリの配列方向に温度勾配を発生させる、電気泳動システム。
  6. 　請求項１において、
    　前記電気泳動装置は、前記バッファ収容部を載置して移動させ、前記複数本のキャピラリに対する前記バッファ収容部の位置を変更するステージを備え、
    　前記コンピュータは、前記複数本のキャピラリのそれぞれの前記サンプルの注入タイミングがずれるように前記ステージの動作を制御する、電気泳動システム。
  7. 　請求項６において、
    　前記コンピュータは、前記バッファ収容部における前記サンプルの収容位置の情報と、前記複数本のキャピラリの配列の情報とに基づいて、前記ステージの移動動作を決定する、電気泳動システム。
  8. 　請求項７において、
    　前記コンピュータは、前記サンプルの種類と、電気泳動を行う周囲環境の温度と、を含む電気泳動条件に基づいて、前記ステージを順次移動させた後の、対象となるキャピラリへ前記サンプルの注入タイミングを決定する、電気泳動システム。
  9. 　請求項７において、
    　前記バッファ収容部は、前記サンプルを収容する少なくとも１つのサンプル収容部を含み、
    　前記コンピュータは、前記ステージを移動させ、前記複数本のキャピラリのうち前記サンプル収容部に挿入するキャピラリを変更することによって、前記複数本のキャピラリのそれぞれの前記サンプルの注入タイミングがずれるようにする、電気泳動システム。
  10. 　内部でサンプルの電気泳動を行う複数本のキャピラリと、前記キャピラリの検出位置に光を照射する光源と、前記光源による光が照射されて生じる、前記サンプルに含まれる成分に依存した光を検出する検出器と、前記サンプルの電気泳動時に前記複数本のキャピラリの一端が挿入され、バッファを収容するバッファ収容部と、を含む電気泳動装置と、
    　前記電気泳動装置を制御するコンピュータと、を備え、
    　前記バッファ収容部は、前記複数本のキャピラリのそれぞれが１つずつ挿入される複数の個別バッファ容器を含み、
    　前記複数の個別バッファ容器はそれぞれ、塩基長が異なる成分を含む、異なるサンプルを含み、前記複数本のキャピラリのそれぞれが、前記異なるサンプルを電気泳動するように構成される、電気泳動システム。
  11. 　内部でサンプルの電気泳動を行う複数本のキャピラリと、前記キャピラリの検出位置に光を照射する光源と、前記光源による光が照射されて生じる、前記サンプルに含まれる成分依存した光を検出する検出器と、前記サンプルの電気泳動時に前記複数本のキャピラリの一端が挿入され、バッファを収容するバッファ収容部と、を含む電気泳動装置と、
    　前記電気泳動装置を制御するコンピュータと、を備え、
    　前記コンピュータは、複数種類の電気泳動動作モード毎に前記電気泳動装置による電気泳動を制御し、
    　前記複数種類の電気泳動動作モードは、前記バッファに温度勾配を生じさせる第１モードと、前記サンプルを前記複数本のキャピラリに注入するタイミングを変化させる第２モードと、を含む、電気泳動システム。
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