(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を分離する分離部と、
分離された前記試料を収めるための複数の分画セルを有する分取部と、
分離された前記試料を、前記分取部に移動させる手段と、
前記分離部を通過する前記試料を検出する検出部と、
前記分画セルを前記分離する方向を横切る方向に移動させる移動手段と、
前記分離部と前記分取部との間に設けられる分画セル保持板とを具備し、
前記分画セル保持板は、前記分離部の内径及び前記分画セルの径よりも小さい径を有する流入孔を具備することを特徴とする分離分取装置。
【請求項２】
前記分離部は、キャピラリーゲル電気泳動部であり、内径が前記分画セルの径よりも小さいものであることを特徴とする請求項１に記載の分離分取装置。
【請求項３】
試料を電気泳動により分離する電気泳動部と、
前記電気泳動部の試料溶出端を囲むように設けられたシースフローセルと、
分離された前記試料を収めるための複数の分画セルを有する分取部と、
分離された前記試料を、前記分取部に移動させる手段と、
前記シースフローセルを通過する前記試料を検出する検出部と、
前記分画セルを前記電気泳動の方向を横切る方向に移動させる移動手段と、
前記シースフローセルと前記分取部との間に設けられる分画セル保持板とを具備し、
前記分画セル保持板は、前記シースフローセルの出口端の内径及び前記分画セルの径よりも小さい径を有する流入孔を具備することを特徴とする分離分取装置。
【請求項４】
前記分取部は、底部に流出孔を有し、前記流出孔は前記流入孔と前記電気泳動の方向においてずらした位置に設けられたものであることを特徴とする請求項３に記載の分離分取装置。
【請求項５】
前記シースフローセルは、出口端の内径が前記分画セルの径よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の分離分取装置。
【請求項６】
前記分画セルの底部に細孔と、分子ふるい膜のいずれかを有することを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の分離分取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はＤＮＡ、蛋白などの生体物質の分離・分取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＮＡあるいは蛋白質の分離にはゲル電気泳動が用いられていた。そして分離成分の分取には目的物の含まれるゲル部分を切り取り、そこからＤＮＡを抽出する方法などが用いられている。最近、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｃ．他からゲルから溶出してくる試料を液流を用いて運搬し、液体クロマトグラフのフラクションコレクターと類似の方法を用いて分取する装置が市販されはじめている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらは比較的多量の試料の分画に適しているが、微量試料の分画には不向きである。すなわち、多量の溶液で稀釈されてサンプリングされるので濃縮などの手間が必要であること、ゲル溶出からサンプリング部までの距離が長く、吸着による損失あるいは吸着物の脱離による汚染などの問題が生じやすい難点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では泳動路の途中に試料分画セルを挿入する。試料分画セルは泳動電流路を閉塞しないように底部が解放されている。また、試料分画セルは、分離試料を分画分取できるように複数のセルでアレーを構成し、泳動路を横切る方向に移動できるようになっている。分離された試料の分取タイミングは試料の通過をモニターする検出器からの信号に基づいて、あるいは泳動時間に基づいて決定される。
【０００５】
本発明の別の解決手段によると、分離された試料、例えばゲル分離部から溶出した試料を微量の溶媒と共に試料分画セル中に噴霧することによってサンプリングする。
【０００６】
【作用】
電気泳動路中にセルアレーを挿入し、それを電気泳動路中に一時に１個のセルが位置するように位置づけて泳動路を横切る方向に動かすことにより泳動分離試料を実時間で分画分取できる。分画用セルアレーが分離部に直結しているため、吸着による損失および分離能の低下を防止することができる。
【０００７】
また、ゲルから溶出する試料を溶媒液をゲルキャピラリー管を中心にシースフロー状に流して噴霧器に導入し、霧化させることにより、管壁への吸着損失を防ぎ、あまり大きく稀釈することなくサンプリングできる。
【０００８】
【実施例】
〔実施例１〕
図１は本発明による分画装置の１例である。分画しようとするＤＮＡ断片試料を通常のバッファー液６が入った上部バッファー槽中のキャピラリーゲル上部１１に注入する。ＤＮＡ断片は末端に蛍光標識オリゴマーなどをライゲーションにより付加し、蛍光標識しておく。電極９および１０の間に電圧をかけ、ＤＮＡ試料を電気泳動させる。電気泳動部はキャピラリー管でできていて内部はアガロースあるいはポリアクリルアミドゲルが充填されており、内径０．２〜１ｍｍのものを目的に応じて選択使用できる。内径０．２ｍｍ、長さ１５ｃｍのポリアクリルアミドゲルを充填したキャピラリー管を使用するときには電極間に５００Ｖ〜１ｋＶ程度の電圧をかけ、内径１ｍｍ、長さ１０ｃｍのアガロースゲルを充填したキャピラリー管を使用するときは電極間に１００Ｖ程度の電圧をかける。ゲル中で試料はそのサイズに応じて分離されるが、その様子は蛍光検出器１４を用いてモニターできる。
【０００９】
分離された試料は上部セル保持板４の細孔１３を通って分画セル３内に入る。分画セルの直径は１〜５ｍｍでゲル管の５倍程度の大きさであり、容積は４０〜１００μｌである。分画セル３に流入したＤＮＡ断片は、拡散により広がると同時に受ける電界は面積比分だけ小さくなり（１／２５）、ＤＮＡ断片はこの領域に長時間滞留する。蛍光モニターでＤＮＡ断片の通過を知り、検出部から分画部までの泳動時間を考慮した時間遅らせて分画セルカートリッジ２をモーター１５により移動させる。分画セルは上部セル保持板４及び下部セル保持板５で挟まれており、これによりＤＮＡ断片は分画セル内に保持されることになる。分画セルの形状は直線状アレー、円盤状アレーなど任意の形状を取り得る。各分画セルの下部には０．１ｍｍ径の細孔があり、更に分画セルカートリッジを支えるセル保持板５にも細孔１２が空いており、泳動電流路を形成している。分画セルはプラスチック、例えばポリプロピレンで作られ、上下のセル保持板４、５はテフロン、ポリイミド樹脂などで作られる。
【００１０】
分画セルの底部に細孔を設けただけでＤＮＡの流失はほとんど無視できる程度であるが、細孔の代わりに底部にゲルや分子ふるい膜分画フィルターを設けてＤＮＡの流失を防いでも良く、特に細孔を設けた上で更にゲルや分子ふるい膜分画フィルターを設けるようにすると、ゲルや分子ふるい膜分画フィルターの微小領域にＤＮＡを濃縮してトラップすることが可能になるので有利である。
【００１１】
分画セルカートリッジの移動は蛍光モニターの信号に基づいて行っても良いし、一定時間毎に移動して分画することもできる。これらの動作はコントローラー１６によって制御される。通常分画セルの径は２ｍｍなので、５０ケ程度のセルを並べることができる。更に多くのセルが必要なときには２次元的にセルを並べて前後左右方向に移動させながら分画することもできる。
【００１２】
なお、図では詳細を省略してあるが、分画セルカートリッジ２は各分画セルの密閉性を保ったまま、バッファー液７、８の入った槽から取り出せるようになっており、ＤＮＡ断片の分取が終了して外部に取り出したあと、分画セルカートリッジ２の分画セル３に直接微量のＤＮＡプローブ等を注入して分析に供することができる。
〔実施例２〕
図２は本発明による分画装置の他の実施例の構成図である。この実施例においてはシースフローを併用しており、分取部の構成は実施例１のものとほぼ同じである。実施例１では下部バッファー槽中に電極１０を設置したが、本実施例では図のようにシースフロー液槽１７中に設置しても良い。
【００１３】
ゲル電気泳動分離部１から溶出したＤＮＡ断片は、シースフロー液（組成は電気泳動用バッファー液）と共に上部セル保持板４の細孔１３を通過し分画セル３に入る。分画セル中にはバッファー液があらかじめ満ちているが、試料を含んだシースフロー液と置換されていく。シースフロー液の流量は、加圧器からシースフロー液槽１７に印加する圧力によって制御できるが、通常１０μｌ／分程度である。分画セルの容積は４０〜１００μｌである。シースフロー液は分画セルを通過しバッファー液槽７側へ抜けでるが、出口孔となる細孔１２は図示のように流入孔である細孔１３とずらした位置にあり、直接流出することはなく、ＤＮＡ断片は分画セル内に滞留する。さらに、分画セル内にシースフロー液が流入する際には、セル内は乱流状態になるため、ＤＮＡ断片のセル外への流失が少なく、より効果的な分取ができる。この実施例では蛍光検出器１４を分画セルの直前のゲルのない部分に取り付けることができるので、実時間分取には都合が良い。細孔１２、１３は０．１〜０．２ｍｍの径とし、シースフロー液の線速度を速めている。なお、実施例１と同様に分画セルの出口側細孔部に分子ふるい膜等を取り付け、下部を吸引しても良い。
〔実施例３〕
図３は、本発明の別の実施例の構成図である。内径０．２〜１ｍｍのキャピラリー管にアガロースあるいはポリアクリルアミドゲルを充填したゲル電気泳動分離部１で分離されたＤＮＡ断片を、シースフロー液槽１７から供給されるシースフロー液（組成は電気泳動用バッファー液）中に溶出させる。そのＤＮＡ断片を霧化器１８でシースフロー液と共に噴霧し、分画セル２０中に分取する。分画セル２０は、前述の実施例と同様に直径１〜５ｍｍ、容積４０〜１００μｌとし、ポリプロピレン等のプラスチックで作ることができるが、底部に細孔を設ける必要はない。また、この実施例では分画セルアレー中にあらかじめバッファー液を入れておく必要はなく、高濃度のＤＮＡ断片を分取することができる。
【００１４】
噴霧法としてはシースフローを内径０．１ｍｍのニッケル管等に導き、先端を加熱噴霧する方法、先端に電界をかけて電界噴霧する方法あるいはプリンターのインクジェットのように圧電素子を用いて管の容積を減少させて噴出させる方法等があるが、いずれの方法も使用することができる。ここではインクジェット法を採用し、ＤＮＡ断片を溶出したシースフローを圧電素子を取り付けた管径０．１ｍｍの細管に流量１０μｌ／分で導き、圧電素子に数百ｋＨｚの電気信号を数十〜数百ボルトの電圧で印加してＤＮＡ断片を分画セルアレー２０中に分取した。
【００１５】
図３には図示していないが、前述の実施例と同様に、ＤＮＡ断片の通過をモニターする検出器を試料流路に設け、その検出器からのモニター信号に基づきコントローラによって分画セルカートリッジを駆動するモータ１５を制御するように構成してもよいことはもちろんである。
また、本実施例の分離部は電気泳動を利用するものに限られるものではなく、微量の試料を分離する液体クロマトグラフのようなものであってもよい。その場合にはシースフローは必要なく、液体クロマトグラフからの溶出液をそのまま霧化器１８に導入すればよい。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば分離部とサンプリング部が直結しているので、システムがコンパクトになる上、吸着等による試料の損失を少なくすることができる。また、微量の試料を多量の溶液で希釈することなく高濃度の状態で分画することができる。そして、試料を分画セルの中に直接分取するので、その分画セル中に微量の試薬を注入して分析などの次の処理を簡便に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の分離・分取装置の第１の実施例の構成図。
【図２】本発明の分離・分取装置の第２の実施例の構成図。
【図３】本発明の分離・分取装置の第３の実施例の構成図。
【符号の説明】
１  ゲル電気泳動分離部
２  分画セルカートリッジ
３  分画セル
４  上部セル保持板
５  下部セル保持板
６  上部バッファー液
７  下部バッファー液
８  バッファー液
９，１０  電極
１１  試料保持部
１２  泳動路終端部細孔
１３  分画セル入口細孔
１４  光検出器
１５  モータ駆動部
１６  コントローラ
１７  シースフロー液槽
１８  霧化器
１９  保持板
２０  開口型分画セル
【図１】
0003548134.tif 000002
【図２】
0003548134.tif 000003
【図３】
0003548134.tif 000004