(57)【要約】【課題】簡便で定量に優れたキャピラリー電気泳動装置を提供する。【解決手段】第１の電極２０と電気泳動媒体を保持する泳動媒体保持部５とを有する第１の緩衝液保持ブロック１と、第１の毛細管１４を開口部が両端に位置するように長手方向に保持し、第１の毛細管１４を露出した検出窓１５と温度調節穴２３を有する毛細管ブロック３と、第２の電極２１と第２の毛細管２２とを備えた第２の緩衝液保持ブロック２と、毛細管ブロック３と第２の緩衝液保持ブロック２が両端から接続され、第１の毛細管１４と第２の毛細管２２の間に電気泳動させるサンプルを保持するギャップ１７を設けたサンプル注入ブロック４を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と電気泳動媒体を保持する泳動媒体保持部とを有する第１の緩衝液保持ブロックと、
第１の毛細管を開口部が両端に位置するように長手方向に保持し、前記第１の毛細管を露出した検出窓と温度調節穴を有する毛細管ブロックと、
第２の電極と第２の毛細管とを備えた第２の緩衝液保持ブロックと、
前記毛細管ブロックと前記第２の緩衝液保持ブロックが両端から接続され、前記第１の毛細管と前記第２の毛細管の間に電気泳動させるサンプルを保持するギャップを設けたサンプル注入ブロックを含む、
ことを特徴とするキャピラリーユニット。
【請求項２】
前記第１の緩衝液保持ブロックは、
緩衝液と前記電気泳動媒体は通過せずイオンのみが通過する浸透膜により前記泳動媒体保持部と前記第１の電極が分離され、前記泳動媒体保持部には前記電気泳動媒体を注入し、前記第１の電極は前記緩衝液で浸し、前記緩衝液と前記電気泳動媒体は前記浸透膜を介して電気的に接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載のキャピラリーユニット。
【請求項３】
前記毛細管ブロックは、
前記第１の緩衝液保持ブロックと結合する面から前記第１の毛細管へ前記電気泳動媒体が充填される、
ことを特徴とする請求項１に記載のキャピラリーユニット。
【請求項４】
前記第２の緩衝液保持ブロックは、
前記第２の毛細管に緩衝液が充填され、前記第２の電極は前記緩衝液で浸される、
ことを特徴とする請求項１に記載のキャピラリーユニット。
【請求項５】
前記サンプル注入ブロックは第３の電極をさらに備え、
前記電気泳動媒体が前記第１の毛細管に充填される際には前記電気泳動媒体が前記サンプルと接した時に前記第１の電極と前記第３の電極間で通電し、
前記緩衝液が前記第２の毛細間に充填される際には前記緩衝液が前記サンプルと接した時に前記第２の電極と前記第３の電極間で通電する、
ことを特徴とする請求項１に記載のキャピラリーユニット。
【請求項６】
前記第１の緩衝液保持ブロックと前記毛細管ブロック、
前記毛細管ブロックと前記第２の緩衝液保持ブロックと前記サンプル注入ブロック
がそれぞれ着脱可能である、
ことを特徴とする請求項１に記載のキャピラリーユニット。
【請求項７】
請求項１に記載のキャピラリーユニットを少なくとも１つ保持するためのユニット保持部と、
前記キャピラリーユニットに所定の電圧を印加する電源部と、
前記電源部に流れる電流を検出する電流検出部と、
所定の波長範囲の光を照射する光照射部と、
第１の波長範囲の光を検出する第１の受光部と、
第２の波長範囲の光を検出する第２の受光部と、
前記光照射部より照射された光を所定の位置へ導く第１の光伝導部と、
前記第１の光伝導部より導かれた光を更に任意の場所へ導く光路変換部と、
少なくとも１つ位置より前記第１の受光部へ光を導く第２の光伝導部と、
前記光路変換部より前記第２の受光部へ光を導く第３の光伝導部と、
前記ユニット保持部に保持されたキャピラリーユニット内の毛細管の一部を温度管理するための温度制御部と、
前記電源部の電圧を調節しながら前記電流検出部より電流値を取得し、更には前記光路変換部の光路を切り換えながら前記第１の受光部および第２の受光部により検出した光量を取得する制御部を備えた、
ことを特徴とするキャピラリー電気泳動装置。
【請求項８】
前記光路変換部が、前記第１の光伝導部より導かれた光を、前記ユニット保持部へ保持された少なくとも１つのキャピラリーユニットへ導くことを特徴とする請求項７に記載のキャピラリー電気泳動装置。
【請求項９】
前記第２の光伝導部が、前記ユニット保持部に保持された少なくとも１つのキャピラリーユニットより前記第１の受光部へ光を導くことを特徴とする請求項７に記載のキャピラリー電気泳動装置。
【請求項１０】
電気泳動媒体が充填された泳動媒体保持部に圧力を付加し、前記電気泳動媒体を第１の毛細管に注入するステップと、
前記電気泳動媒体が前記第１の毛細管に注入される側とは逆側に位置する第２の毛細管に緩衝液を加圧注入するステップと、
前記第１の毛細管と前記第２の毛細管の間に設けられたギャップに電気泳動を行うサンプルを注入するステップと、
前記第１の毛細管及び前記第２の毛細管に電圧を加え、一定量のサンプルを第１の毛細管内を前記泳動媒体保持部側へ移動させるステップと、
前記ギャップに残った前記サンプルを取り出し、前記ギャップに前記緩衝液を注入するステップと、
前記第１の毛細管及び前記第２の毛細管に電圧を加え、前記一定量のサンプルを電気泳動させるステップと、
前記第１の毛細管の前記泳動媒体保持部側でサンプルの発する光を測定するステップとを含む、
ことを特徴とするキャピラリー電気泳動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、毛細管を用いてサンプルの電気泳動を行うキャピラリーユニット、キャピラリー電気泳動装置及びキャピラリー電気泳動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＮＡやタンパク質などの分析技術は蛍光検出装置の実用化により、格段の進歩を遂げた。従来、ＤＮＡやタンパク質などの分子量の大きさによって分析する方法には平板型のゲル電気泳動装置が用いられていたが、ゲノム分析など高速かつ高スループット装置の需要が高まり、キャピラリー（毛細管）にゲルあるいは流動性ポリマーを充填し分析管として用いるキャピラリーゲル電気泳動装置が普及してきた。そして分離媒体として流動ゲルあるいは流動性ポリマーを使用する様になり、ゲルを必要に応じて自動的に詰め替える全自動キャピラリーゲル電気泳動装置が開発され実用化されている。
【０００３】
キャピラリーはガラス管をポリイミドでコーティングしており、ある程度取り扱いを考慮しているが、キャピラリー管の試料検出部はポリイミドの被服を剥がすためその部分で折れるなどし、キャピラリー単体での操作性は良くない。
【０００４】
そこで、キャピラリー管を保持するカセットを備え、カセットを着脱交換可能な構成にすることでキャピラリーの取り扱い容易性を高める技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−２５６８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成では、電気泳動させるサンプルをキャピラリーに充填させる際に定量を行う事が出来ないため、電気泳動の結果にバラツキが生じるという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、キャピラリーをユニット化することでキャピラリーの着脱や取り扱いを容易にするとともに、電気泳動させるサンプル量を常に一定量とすることで測定バラツキを生じさせないキャピラリーユニット、キャピラリー電気泳動装置及びキャピラリー電気泳動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明のキャピラリーユニットは、第１の電極と電気泳動媒体を保持する泳動媒体保持部とを有する第１の緩衝液保持ブロックと、第１の毛細管を開口部が両端に位置するように長手方向に保持し、前記第１の毛細管を露出した検出窓と温度調節穴を有する毛細管ブロックと、第２の電極と第２の毛細管とを備えた第２の緩衝液保持ブロックと、前記毛細管ブロックと前記第２の緩衝液保持ブロックが両端から接続され、前記第１の毛細管と前記第２の毛細管の間に電気泳動させるサンプルを保持するギャップを設けたサンプル注入ブロックを含むことを特徴とするものである。
【０００８】
さらにキャピラリーユニットにおいて、前記第１の緩衝液保持ブロックは、緩衝液と前記電気泳動媒体は通過せずイオンのみが通過する浸透膜により前記泳動媒体保持部と前記第１の電極が分離され、前記泳動媒体保持部には前記電気泳動媒体を注入し、前記第１の電極は前記緩衝液で浸し、前記緩衝液と前記電気泳動媒体は前記浸透膜を介して電気的に接続されることを特徴とするものである。
【０００９】
さらにキャピラリーユニットにおいて、前記毛細管ブロックは、前記第１の緩衝液保持ブロックと結合する面から前記第１の毛細管へ前記電気泳動媒体が充填されることを特徴とするものである。
【００１０】
さらにキャピラリーユニットにおいて、前記第２の緩衝液保持ブロックは、前記第２の毛細管に緩衝液が充填され、前記第２の電極は前記緩衝液で浸されることを特徴とするものである。
【００１１】
さらにキャピラリーユニットにおいて、前記サンプル注入ブロックは第３の電極をさらに備え、前記電気泳動媒体が前記第１の毛細管に充填される際には前記電気泳動媒体が前記サンプルと接した時に前記第１の電極と前記第３の電極間で通電し、前記緩衝液が前記第２の毛細間に充填される際には前記緩衝液が前記サンプルと接した時に前記第２の電極と前記第３の電極間で通電することを特徴とするものである。
【００１２】
さらにキャピラリーユニットにおいて、前記第１の緩衝液保持ブロックと前記毛細管ブロック、前記毛細管ブロックと前記第２の緩衝液保持ブロックと前記サンプル注入ブロックがそれぞれ着脱可能であることを特徴とするものである。
【００１３】
さらに本発明のキャピラリー電気泳動装置において、請求項１に記載のキャピラリーユニットを少なくとも１つ保持するためのユニット保持部と、前記キャピラリーユニットに所定の電圧を印加する電源部と、前記電源部に流れる電流を検出する電流検出部と、所定の波長範囲の光を照射する光照射部と、第１の波長範囲の光を検出する第１の受光部と、第２の波長範囲の光を検出する第２の受光部と、前記光照射部より照射された光を所定の位置へ導く第１の光伝導部と、前記第１の光伝導部より導かれた光を更に任意の場所へ導く光路変換部と、少なくとも１つ位置より前記第１の受光部へ光を導く第２の光伝導部と、前記光路変換部より前記第２の受光部へ光を導く第３の光伝導部と、前記ユニット保持部に保持されたキャピラリーユニット内の毛細管の一部を温度管理するための温度制御部と、前記電源部の電圧を調節しながら前記電流検出部より電流値を取得し、更には前記光路変換部の光路を切り換えながら前記第１の受光部および第２の受光部により検出した光量を取得する制御部を備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
さらにキャピラリー電気泳動装置において、前記光路変換部が、前記第１の光伝導部より導かれた光を、前記ユニット保持部へ保持された少なくとも１つのキャピラリーユニットへ導くことを特徴とするものである。
【００１５】
さらにキャピラリー電気泳動装置において、前記第２の光伝導部が、前記ユニット保持部に保持された少なくとも１つのキャピラリーユニットより前記第１の受光部へ光を導くことを特徴とするものである。
【００１６】
さらに本発明のキャピラリー電気泳動方法において、電気泳動媒体が充填された泳動媒体保持部に圧力を付加し、前記電気泳動媒体を第１の毛細管に注入するステップと、前記電気泳動媒体が前記第１の毛細管に注入される側とは逆側に位置する第２の毛細管に緩衝液を加圧注入するステップと、前記第１の毛細管と前記第２の毛細管の間に設けられたギャップに電気泳動を行うサンプルを注入するステップと、前記第１の毛細管及び前記第２の毛細管に電圧を加え、一定量のサンプルを第１の毛細管内を前記泳動媒体保持部側へ移動させるステップと、前記ギャップに残った前記サンプルを取り出し、前記ギャップに前記緩衝液を注入するステップと、前記第１の毛細管及び前記第２の毛細管に電圧を加え、前記一定量のサンプルを電気泳動させるステップと、前記第１の毛細管の前記泳動媒体保持部側でサンプルの発する光を測定するステップとを含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明のキャピラリーユニット、キャピラリー電気泳動装置及びキャピラリー電気泳動方法によれば、装置と容易に着脱が可能であり、かつ簡単な仕組みでサンプルの定量を可能となる。さらに複数のユニットを並列に並べた時、温度調整が必要な部分を１つのトンネル状に構成することで温度制御を行なう装置全体を小型化し、一光源一検出部で多流路構成できる励起検出部を用いることにより、小型で高性能なキャピラリー電気泳動装置を実現することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明のキャピラリーユニット、キャピラリー電気泳動装置及びキャピラリー電気泳動方法の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
本発明のキャピラリーユニットの各ブロックの構成を図１にて説明する。
図１（ａ）はキャピラリーユニットの斜視図であり、図１（ｂ）はキャピラリーユニットの断面図であり、図１（ｃ）はすべてのブロックを結合したときの断面図である。
本発明のキャピラリーユニットは、緩衝液を収容する第１の緩衝液保持ブロック１と、第２の緩衝液保持ブロック２と、毛細管ブロック３と、サンプル注入ブロック４より構成されている。
【００２０】
第１の緩衝液保持ブロック１及び第２の緩衝液保持ブロック２には、上面に緩衝液１１１を注入するための緩衝液注入口６、７ならびに空気抜き穴８、９が設けられており、緩衝液１１１を緩衝液注入口６、７から注入した場合、緩衝液保持ブロック内の空気が空気抜き穴８、９から抜けるため、抵抗なく注入できるよう構成されている。
【００２１】
また、第１の緩衝液保持ブロック１及び第２の緩衝液保持ブロック２の内部には、緩衝液１１１に浸漬されるようにそれぞれ第１の電極２０及び第２の電極２１が設けられている。
【００２２】
更に、第１の緩衝液保持ブロック１には泳動媒体１１３を注入するためのゲル注入口１０および空気抜き穴１１と、内部は浸透膜１６が設けられ、緩衝液１１１を保持する部分と泳動媒体１１３を保持するゲル保持部５とに分離されている。
【００２３】
浸透膜１６の設置により、緩衝液注入口６から注入した緩衝液１１１が泳動媒体１１３と混合しない構成になっていながら緩衝液保持ブロック１内の第１の電極２０により発生した電界を緩衝液１１１と泳動媒体１１３を介して毛細管ブロック３へ発生させることが可能となっている。
【００２４】
第１の電極２０及び第２の電極２１の一部は緩衝液保持ブロックからそれぞれ突出している。この突出した部分と装置側の電源とつながっているコネクタが接することによりキャピラリーユニットへの電圧印加ができる仕組みとなっている。
【００２５】
さらに第２の緩衝液保持ブロック２のサンプル注入ブロック４と接合される側には、第２の毛細管２２が埋め込まれている。
【００２６】
次にサンプル注入ブロック４について説明する。サンプル注入ブロック４の上部にはＤＮＡサンプル１１２を注入するためのサンプル注入口１２と空気を抜くための空気抜き穴１３が設けられている。更に左右両端は貫通穴でつながって毛細管ブロック３と第２の緩衝液保持ブロック２で両端から挟み込むように接続することで、サンプル注入ブロック４の内部は毛細管ブロック３内の毛細管１４と緩衝液ブロック２内の第２の毛細管２２の間にギャップ１７を構成するようにしている。
【００２７】
次に毛細管ブロック３について説明する。図１（ｂ）に示すように毛細管ブロック３は、サンプル注入ブロック４内に注入されたサンプルが実際に電気泳動を行う部分であり、毛細管１４をアクリルなどの樹脂材料で挟み込んで接着し接合している。
【００２８】
検出窓１５は第１の毛細管１４中を電気泳動したサンプルの濃度を光学的に検出するために設けられており、少なくとも第１の毛細管１４はこの検出窓１５部分においては外部から光学的に検出出来るように強度を保つための被服などは施されていない。
【００２９】
さらに第１の毛細管１４の長手方向に対して垂直に貫通した温度調節穴２３が設けられており、第１の毛細管１４の一部が露出している構成となっている。このように構成することで、図２（ａ）に示すように上記温度調節穴２３に温度制御された空気Ａを送り込み、第１の毛細管１４の内部を温度制御することが可能となっている。
【００３０】
更に上述した構成とすることにより、図２（ｂ）に示すように複数のキャピラリーユニットを温度調節穴２３が連なるように並列に配置した場合、それぞれの毛細管ブロック３の温度調節穴２３がトンネル形状を形成するので、多流路分析（一度にたくさんの泳動サンプルを同時測定）の場合でも一つの温度制御装置で対応することが可能となる。
【００３１】
また既知であるように、第１の毛細管１４を長くすることでＤＮＡサンプル１１２内に含まれる成分を精度よく分離したい（分離能を向上させたい）場合は、図２（ｃ）に示すように温度調節穴２３内の毛細管１４を輪の形状に形成し温度制御部に収納することで両端の構造や検出窓１５の位置、温度調整穴２３の位置などを変更することなく温度制御された電気泳動を実現することができる。
【００３２】
次に、上述した各ブロックが結合された状態のキャピラリーユニットについて図１（ｃ）を用いて説明する。上記の緩衝液保持ブロック１、２とサンプル注入ブロック４、毛細管ブロック３を連結させることにより、図１（ｃ）に示すようなキャピラリーユニット１０１となる。
【００３３】
第１の毛細管１４と第２の毛細管２２は同一線上に配置され、サンプル注入ブロック４部で一定幅のギャップ１７が設けられている。このギャップ１７中にサンプル注入口１２から注入されたＤＮＡサンプル１１２が充填される仕組みとなる。
【００３４】
さらに緩衝液保持ブロック１内のゲル保持部５に注入された泳動媒体１１３は、ゲル保持部５の圧力を上昇させた場合、第１の毛細管１４へ流れ込む構成となっている。
【００３５】
それでは図３及び図４を用いてサンプルの注入から電気泳動までのキャピラリー電気泳動方法について説明する。図４は本発明のキャピラリー電気泳動方法を示すフローチャートである。ここではキャピラリーゲル電気泳動法を用いたＤＮＡの分子量分離を行った場合を例として説明する。
【００３６】
サンプル注入口１２に注入されるサンプルは１２ｂｐと６０ｂｐのＤＮＡとし、ゲル注入口に注入される泳動媒体はアクリルアミドのリニアポリマーとする。さらに緩衝液注入口６及び緩衝液注入口７に注入される緩衝液はｐｈ７．４に調整されたＴＢバッファとし、泳動媒体も同様にＴＢバッファによりｐｈ７．４に調整されたものとする。
【００３７】
ステップＳ１：図３（ａ）
まず通電を行うための緩衝液１１１を緩衝液注入口６及び緩衝液注入口７からそれぞれ注入し、内部に設けられた第１の電極２０及び第２の電極２１が緩衝液１１１に浸漬された状態とする。
【００３８】
ステップＳ２：図３（ｂ）
次に泳動媒体１１３をゲル注入口１０より第１の緩衝液保持ブロック１内のゲル保持部５へ注入する。
【００３９】
ステップＳ３：図３（ｃ）
さらに第１の緩衝液保持ブロック１の空気抜き穴８および１１を密閉し、緩衝液注入口６およびゲル注入口１０を所定時間加圧することで、ゲル保持部５に保持されていた泳動媒体１１３が、第１の毛細管１４内へ移動し充填される。
【００４０】
ステップＳ４：図３（ｄ）
同時に、第２の緩衝液保持ブロック２の空気抜き穴９を密閉し緩衝液注入口７を所定時間加圧することで、第２の毛細管２２内は緩衝液１１１で充填される。
【００４１】
ステップＳ５：図３（ｅ）
次に、サンプル注入ブロック４のサンプル注入部１２より分離を行いたいＤＮＡサンプル１１２を注入し、第１の毛細管１４と第２の毛細管２２間に形成されたギャップ１７をＤＮＡサンプル１１２にて満たす。
【００４２】
ステップＳ６：図３（ｆ）
そしてＤＮＡサンプル１１２を一定量だけ毛細管１４の中に導入するため、一定時間だけ第１の電極２０及び第２の電極２１間に電圧を印加する。今回、ここでは例として陰イオンのＤＮＡ分離を行っており、第１の毛細管１４内もポリアクリルアミドによるコーティングを施しており電気浸透流も発生しないため、図中の左側に陽極、右側には陰極を設定している。この時、電極に印加する電圧の大きさと印加時間を変更することにより、第１の毛細管１４内に導入されるＤＮＡサンプル１１２の量が変化する。この特性を利用することでキャピラリー電気泳動を行うＤＮＡサンプル１１２の量を必要に応じて調整することが可能となる。
【００４３】
ステップＳ７：図３（ｇ）
第１の毛細管１４に導入されずにギャップ１７の中に残されたＤＮＡサンプル１１２を、液体ポンプや吸引ポンプ等を使用して新たな緩衝液１１７と交換する。ここで緩衝液１１１と緩衝液１１７は同じものを用いる。このようにすることで、ゲルの粘度や測定環境に影響される落差法や吸引・加圧法などの各種の導入法と異なり毎回同量のサンプルをキャピラリー管内に導入することが出来る。本実施の形態１においては、ギャップ１７の中に残されたＤＮＡサンプル１１２を緩衝液１１７と交換する際に、第１の毛細管１４に導入されたＤＮＡサンプル１１２が洗い流されたり、第１の毛細管１４や第２の毛細管２２内に気泡が含まれないようにする方法として、サンプル注入口１２から注入される緩衝液１１７の流量と空気抜き穴１３から吸引されるサンプルの流量を２：１にしている。
【００４４】
ステップＳ８：図３（ｈ）
再度第１の電極２０及び第２の電極２１に電圧を印加し電気泳動を開始する。すると第１の毛細管１４内に充填されたＤＮＡサンプル１１２が電気泳動により第１の緩衝液保持ブロック１の方向へ移動し、さらには分離され、ＤＮＡサンプル１１２は検出窓１５に達したときに順次光学的に検出される。
【００４５】
検出方法としては、ＤＮＡサンプル１１２に蛍光色素を修飾し、励起光を照射しその時の蛍光強度を検出する方法やサンプルの吸光特性を利用し、吸光度を検出する方法であってよい。
【００４６】
最後に、温度制御に関しては、上述した動作中連続的におこなうものであり、温度調節穴２３に温度調節された空気を送り込み第１の毛細管１４の大部分を温度制御するものである。
【００４７】
以上のように本実施の形態１においては毛細管とその周辺の部品をユニット化することにより、簡便な構成で電気泳動を行うことが出来る。とりわけ、電気泳動させるサンプルを一定量保持するギャップをユニット内に設け、必要なサンプル量のみを毛細管に充填するようにしたため、常に安定した電気泳動を行うことが可能となる。
【００４８】
なお、ＤＮＡサンプル１１２をサンプル注入ブロック４に注入するステップＳ５は、泳動媒体１１３をゲル注入口１０より第１の緩衝液保持ブロック１内のゲル保持部５へ注入するステップＳ２の直後に行なっても良い。
【００４９】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２のキャピラリーユニットを示す図である。実施の形態１の構成と異なるところは、サンプル注入ブロック４の内側壁面にサンプル電極３０１を設けた点である。
【００５０】
サンプル電極３０１は、第１の毛細管１４に泳動媒体１１３を充填する際、気泡の混入やゲル状態の泳動媒体１１３の硬度の影響により未充填を防ぐためのものである。このサンプル電極３０１は装置の電源とつながっており、第１の電極２０あるいは第２の電極２１と電極の印加方向を変更できる構成となっている。まず、泳動媒体１１３の充填時に第１の電極２０とサンプル電極３０１に電圧をかけながら、実施の形態１で説明した方法で充填作業を行い、泳動媒体１１３が緩衝液の流入方向３０２のように順次第１の毛細管１４の中に充填されていく。充填され最終的にサンプル１１２と泳動媒体１１３と接触した時に第１の電極２０とサンプル電極３０１の間に通電が検出され、充填ポンプを停止させる。つぎに同様な方法で、第２の電極２１とサンプル電極３０１の間に通電が検出されるまで充填を行う。このようにすることで第１の毛細管１４には泳動媒体１１３及び第２の毛細管２２内に緩衝液１１１が十分に充填され、充填不足や気泡の混入が発生しない。
【００５１】
以上のように本実施の形態２においては毛細管内に泳動媒体及び緩衝液が充填したことを通電により検知するようにしたため、毛細管への充填不足を防ぐことが出来る。
【００５２】
なお、第１の毛細管１４へ充填する泳動媒体１１３の硬度が低い場合、次のような方法で充填を行っても良い。毛細管現象によってポンプで充填作業を行う前に第１の毛細管１４へ充填され、ＤＮＡサンプル１１２と接続される。接続されたＤＮＡサンプル１１２は泳動媒体１１３へ拡散しながら第１の毛細管１４へ広がり、この状態でキャピラリー電気泳動実験を行うと、検出結果がブロード状となって、シャープな波形が得られない。そこでポンプによる充填作業を確実に行うため、第１の毛細管とＤＮＡサンプル１１２の間に開放空間を設け、毛細管現象で充填される泳動媒体１１３を第１の毛細管１４の一端で表面張力により停止させる。この後、ポンプにより泳動媒体１１３を第１の毛細管１４から押し、開放空間を埋めることでＤＮＡサンプル１１２と泳動媒体１１３は接続されるため、確実にポンプによる第１の毛細管１４内への充填作業が可能となる。
【００５３】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３のキャピラリー電気泳動装置の内部構成を示す斜視図である。保持部４０１は実施の形態１及び２で説明したキャピラリーユニット４０２を収納するものであり、本実施の形態では６セット収納加納としている。図６は構成を明確にするためキャピラリーユニット４０２が１セットのみ収納された状態で図示している。
【００５４】
コネクタ部４１１はキャピラリーユニット４０２を保持部４０１へ収納した場合に、高圧電源（図示していない）よりキャピラリーユニット４０２内の電極へ電圧を供給するものである。
【００５５】
温度調整部４０３は保持部４０１に収納されたキャピラリーユニット４０２の温度調節を行なう。液送ポンプ４０４及び吸引ポンプ４０５を実施の形態１におけるステップＳ７で使用し、加圧ポンプ４０６が実施の形態１におけるステップＳ３，Ｓ４で使用する。
【００５６】
光照射部４０７は特定の波長範囲の光を照射する。光セレクタ４０８は光照射部４０７が照射する光路を切り換える。光検出部４０９が特定の波長範囲の光を検出する。光照射部４０７と光セレクタ４０８は光ファイバにて接続されており、更に光セレクタ４０８より６本の光ファイバが保持部に収納された各キャピラリーユニット４０２の検出窓まで伸びている。つまり、光照射部４０７より照射された光が、光セレクタ４０８を介していずれかのキャピラリーユニット４０２の検出窓へ照射可能な仕組みとなっている。
【００５７】
コントロール部４１０は上述した電源や光セレクタ４０８、液送ポンプ４０４、吸引ポンプ４０５、加圧ポンプ４０６など全てを制御する。
【００５８】
試料注入から電気泳動までは、実施の形態１にて説明したのでここでは省略し、図７を使用し検出の過程のみ説明する。図７は検出のための光路を示した図である。本実施の形態では６セットのキャピラリーユニットを収納可能であるが、説明をわかりやすくするため３セット分のみ図示している。
【００５９】
回転盤４２３が光セレクタ４０８に内蔵され、光ファイバ４２０が配置されている。固定盤４２４が光セレクタ４０８に内蔵され回転盤４２３と外形を同一にし、光ファイバ４２１ａ、４２１ｂ、４２１ｃ他３本の計６本を同一円周上に配置したものである。
【００６０】
回転盤４２３と固定盤４２４は図示されていないが、中心に設置された１本の軸で接続されており、回転盤４２３が回転する構成になっている。また、光ファイバ４２０と光ファイバ４２１ａ、４２１ｂ、４２１ｃ（他３本含む）は前述した軸からの距離を同一としており、回転盤４２３の回転角度の調整により光ファイバ４２０の光軸と光ファイバ４２１ａ、４２１ｂ、４２１ｃ（他３本含む）いずれかの光軸を同一線上に配置することが可能な構成となっている。
【００６１】
毛細管４２７ａ、４２７ｂ、４２７ｃは、キャピラリーユニット４０２に内蔵されたものであり、検出窓４２６ａ、４２６ｂ、４２６ｃは、それぞれ毛細管４２７ａ、４２７ｂ、４２７ｃに対応する。検出窓４２６ａ、４２６ｂ、４２６ｃは、前述したように光学的に透明となっている。
【００６２】
光ファイバ４２２ａ、４２２ｂ、４２２ｃは、それぞれ検出窓４２６ａ、４２６ｂ、４２６ｃより入射された光を受光部４０９へ導く構成となっている。
【００６３】
それでは、検出窓４２６ａに存在する蛍光色素を修飾した電気泳動サンプルの検出を例に工程を説明する。
【００６４】
まず、回転盤４２３を回転させ光ファイバ４２０の光軸が、光ファイバ４２１ａの光軸と同一線上になったところで停止する。この時本実施例においては、光ファイバ４２０の端面と光ファイバ４２１ａの端面間の距離は０．１ｍｍから０．２ｍｍの間で設けている。
【００６５】
ここで照射部４０７より照射された第１の光を光ファイバ４２０の一端に入力すると、光ファイバ４２１ａを介して検出窓４２６ａへ最終的に光が照射されることになる。
【００６６】
検出窓４２６ａの部分にサンプルが存在した場合、第１の光により励起されたサンプルは、蛍光である第２の光を放つことになり、この第２の光が光ファイバ４２２ａを介して光検出部４０９へ導かれ検出されることになる。この時、他の検出窓には一切の光（励起光）が照射されていないので蛍光を発することもなく、光検出部４０９で検出した値は、毛細管４２７ａの内部を移動し検出窓４２６ａまで達したサンプルの濃度と比例することになる。
【００６７】
同様に、検出窓４２６ｂに存在するサンプルを検出する場合は、光ファイバ４２０の光軸と光ファイバ４２１ｂの光軸を同一線上となるよう回転盤４２３を回転させることで検出可能となる。
【００６８】
以上のように本実施の形態３においては、複数のキャピラリーユニットをセットした場合に光ファイバを選択可能な構成とすることで、サンプルを励起するための光照射部と光検出部がそれぞれ１つでありながら、複数の検出部位のサンプルを検出することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明にかかるキャピラリーユニット、キャピラリー電気泳動装置及びキャピラリー電気泳動方法は、装置と容易に着脱が可能であり、かつ簡単な仕組みでサンプルの定量を可能となるため、小型で高性能な遺伝子解析装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施の形態１におけるキャピラリーユニットの構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態１におけるキャピラリーユニットを並列に並べた状態を示す斜視図
【図３】本発明の実施の形態１におけるキャピラリー電気泳動の各工程におけるキャピラリーユニットの断面図
【図４】本発明の実施の形態１におけるキャピラリー電気泳動方法のフローチャート
【図５】本発明の実施の形態２におけるキャピラリーユニットを示す図
【図６】本発明の実施の形態３におけるキャピラリー電気泳動装置の構成図
【図７】本発明の実施の形態３におけるキャピラリー電気泳動装置の光路を示す概略構成図
【符号の説明】
【００７１】
１  第１の緩衝液保持ブロック
２  第２の緩衝液保持ブロック
３  毛細管ブロック
４  サンプル注入ブロック
５  ゲル保持部
６、７  緩衝液注入口
８、９  空気抜き穴
１０  ゲル注入口
１１  空気抜き穴
１２  サンプル注入口
１３  空気抜き穴
１４  第１の毛細管
１５  検出窓
１６  浸透膜
１７  ギャップ
２０  第１の電極
２１  第２の電極
２２  第２の毛細管
２３  温度調節穴
１０１  キャピラリーユニット
１１１  緩衝液
１１２  ＤＮＡサンプル
１１３  泳動媒体
１１７  緩衝液
３０１  サンプル電極
４０１  保持部
４０２  キャピラリーユニット
４０３  温度調整部
４０４  送液ポンプ
４０５  吸引ポンプ
４０６  加圧ポンプ
４０７  光照射部
４０８  光セレクタ
４０９  光検出部
４１０  コントロール部
４２０  光ファイバ
４２１ａ、ｂ、ｃ  光ファイバ
４２２ａ、ｂ、ｃ  光ファイバ
４２３  回転盤
４２４  固定盤
４２６ａ、ｂ、ｃ  検出窓
４２７ａ、ｂ、ｃ  毛細管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010054195.tif 000008
【図７】
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