(57)【要約】      （修正有）【課題】リークとエアポケットが発生しないキャピラリヘッドを有するキャピラリアレイを提供する。【解決手段】複数のキャピラリを互いに固定する樹脂材２７が、キャピラリヘッド１７の外周面を形成する。また、複数のキャピラリの一端を束ねるキャピラリヘッド１７が、実質的に単一の樹脂材２７である。これにより、リークやエアポケットの発生を防ぐことができ、分析精度の向上や、生産コストの低減を実現できる。【選択図】図３
2006084415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のキャピラリの端部が接着剤によって互いに接着され且つ固定されたキャピラリヘッドを有し、上記接着剤は上記キャピラリの間を充填し且つ上記キャピラリヘッドの外周面を形成する単一の樹脂材からなることを特徴とするキャピラリアレイ。
【請求項２】
上記樹脂材は上記複数のキャピラリが上記キャピラリヘッドの外周面から露出しないように上記キャピラリを覆っていることを特徴とする請求項１記載のキャピラリアレイ。
【請求項３】
上記接着剤は、熱硬化性の接着剤であることを特徴とする請求項１記載のキャピラリアレイ。
【請求項４】
上記樹脂材は検出部の近くまで延びていることを特徴とする請求項１記載のキャピラリアレイ。
【請求項５】
更に板状の位置決め部材を有し、上記キャピラリは該位置決め部材の両側に並んで配置されていることを特徴とする請求項１記載のキャピラリアレイ。
【請求項６】
複数のキャピラリを含むキャピラリアレイと、上記キャピラリ内に試料を電気泳動させるための電界を生成する高電圧装置と、上記キャピラリに励起光を照射し上記キャピラリからの信号光を検出する検出光学系と、を有し、上記キャピラリアレイのキャピラリヘッドでは、複数のキャピラリの端部が接着剤によって互いに接着され且つ固定され、上記接着剤は上記キャピラリの間を充填し且つ上記キャピラリヘッドの外周面を形成する単一の樹脂材からなることを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
【請求項７】
型のキャビティにキャピラリの束を挿入し、
上記型のキャビティに接着剤の樹脂を充填し、
上記樹脂を硬化させる硬化させ、
上記型を外し、
切断面よりキャピラリの端面が露出するように、上記型から取り出された樹脂が装着されたキャピラリの先端を切断するキャピラリアレイの製造方法。
【請求項８】
上記樹脂を充填した後に、上記樹脂を真空雰囲気にて真空脱泡することを特徴とするキャピラリアレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＮＡや蛋白質などの試料を分離分析する電気泳動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
キャピラリ電気泳動装置では、多数のキャピラリの束からなるキャピラリアレイを使用する。キャピラリは、例えば、外被をポリイミド樹脂コーティングした石英パイプである。多数のキャピラリの一端は、束ねられ固定されており、キャピラリヘッドと称される。特開2001−324475号公報に記載されたキャピラリ電気泳動装置では、キャピラリヘッドにおいて、キャピラリが切り揃えられて管に密に挿入されている。また、特開2002-39992号公報に開示されている例では、キャピラリヘッドにおいて、複数本のキャピラリを束にして、キャピラリ受けに通して接着し、キャピラリとキャピラリ受けの端部をそろえ、その端部を同時に切断し、同一面とする。キャピラリヘッドは緩衝液容器とのシール性を保つため円筒状になっている。
【特許文献１】特開2001−324475号公報
【特許文献２】特開2002−39992号公報
【特許文献３】特開2002−71642号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特開2002-39992号公報に開示されているキャピラリヘッドのように、筒状キャピラリ受けと接着剤と複数本のキャピラリで構成されているキャピラリヘッドにおいては、筒状キャピラリ受けと接着剤、または筒状キャピラリ受けと複数本のキャピラリとの界面が存在する。ここで、本願発明者が鋭意検討した結果、この界面にわずかな隙間が発生し、キャピラリに泳動媒体を充填する際に、この隙間から分離媒体が漏れてしまう可能性があることが判った。界面に隙間が生じる原因として、本願発明者は次の二つを考えている。
【０００４】
まず、キャピラリヘッドは、キャピラリと筒状キャピラリ受けと接着剤を同一面で緩衝液に接するために、筒状キャピラリ受けをその直径方向の上下からはさみこみ安定に固定させてダイヤモンドブレードで切断している。ここで、しっかり固定するために、筒状キャピラリ受けを強く挟み込んでしまうと、筒状キャピラリ受けが変形し、筒状キャピラリ受けの内壁と接着剤、または内壁とキャピラリの界面に隙間が生じてしまう虞がある。
また、接着剤として、2液混合タイプの接着剤のように粘度の低い接着剤を用いると、筒状キャピラリ受けから外に接着剤がはみだし、筒状キャピラリ受け内部に十分に接着剤を充填できず、界面に隙間が生じてしまう虞がある。
【０００５】
また、接着剤の切断面にエアポケットがあると、電気泳動分析に不具合が生じる可能性があることを、本願発明者は突き止めた。つまり、キャピラリに泳動媒体を充填する際に、エアポケットに溜まっている空気が気泡となり、この気泡がキャピラリ内に巻き込まれてしまう。キャピラリ内に気泡が混入すると、電気の導通が途切れ、電気泳動できなくなる可能性がある。また、複数キャピラリを伝搬するようにレーザー光を照射する電気泳動装置においては、キャピラリ、泳動媒体、及びキャピラリ周囲の屈折率を調整し、キャピラリを伝搬するレーザー光の発散を低減している。しかし、キャピラリ内に気泡が存在すると、この屈折率調整が適切に行なわれず、レーザー光の伝搬に不具合が生じてしまう可能性がある。この為、エアポケットの有無を切断作業後に検査する必要がある。
【０００６】
本発明の目的は、リークとエアポケットが発生しないキャピラリヘッドを有するキャピラリアレイを提供することに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数のキャピラリを互いに固定する樹脂材が、キャピラリヘッドの外周面を形成することに関する。また、本発明は、複数のキャピラリの一端を束ねるキャピラリヘッドが、実質的に単一の樹脂材であることに関する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、リークやエアポケットの発生を防ぐことができ、分析精度の向上や、生産コストの低減を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、上記及びその他の本発明の新規な特徴と利益を、図面を参酌して説明する。ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
【００１０】
図１は電気泳動装置の概略図であり、図２はキャピラリアレイの概略図である。以下、電気泳動装置の概略について説明する。
【００１１】
電気泳動装置は、複数の試料容器２を保持するサンプルトレイ３、複数のキャピラリ１を含むキャピラリアレイ１００、各キャピラリに励起光を照射する励起光学系、各キャピラリからの信号光を検出する検出光学系、試料を電気泳動させるための電界を生成する高電圧電源１５及び信号処理装置２１を有する。
【００１２】
図２に示すように、キャピラリアレイ１００は、多数のキャピラリ１、ロードヘッダ４、検知部５、キャピラリヘッド１７、セパレータ１６及び中空電極２０を含む。
【００１３】
キャピラリ１は、一般に外径が０.１〜０.３mm、内径が０.０２〜０.１mmの石英パイプであり、外被はポリイミドなどの樹脂でコーティングされている。キャピラリ１は、その内部に試料を泳動分離する分離媒体であるゲルを保持する。キャピラリアレイは数１０本から１００本のキャピラリを配列して構成する。本実施例においては、内径０.０５０mm、外径０.１２６mmの石英パイプを、厚さ０.０１２mmのポリイミドでコーティングしたキャピラリを、９６本使用している。
【００１４】
ロードヘッダ４は、キャピラリ１の一端と中空電極２０を、試料容器２の配置に対応したマトリックス状に保持する。そして、電気泳動によりキャピラリにＤＮＡを取り込む。ロードヘッダ４と反対側のキャピラリヘッド１７は、９６本のキャピラリ１を一つに束ね、接着剤だけでその形状が作られ、緩衝液１３が入った緩衝液容器１４に耐圧気密で取り付ける。セパレータ１６により、多数のキャピラリを整列配置する。キャピラリアレイは、数ヶ月間、または、数１００回の電気泳動をして分離性能が低下すると廃棄処分される消耗品である。
【００１５】
検知部５は、ロードヘッダのサンプル番号順に９６本のキャピラリ１を光学フラット平面に高さ数ミクロンの精度で並列に配列固定する。両側から励起光が照射されると、泳動分離された試料に依存した信号光である蛍光１０を放出する。
【００１６】
サンプルトレイ３は、蛍光標識されたＤＮＡサンプルを入れた試料容器２を複数組み込まれている。本実施例では、９６個の試料を同時に保持できる。
【００１７】
キャピラリヘッド１７からは分離媒体１３を高圧で注入し、中空電極２０から分離媒体１３が出るまで圧力をかけ、キャピラリ１内部を分離媒体１３ですべて置換させる。
【００１８】
高電圧電源１５は、緩衝液容器１４とロードヘッダ４に１５ｋＶ前後の高電圧を印加する。試料導入時は、緩衝液１３、キャピラリ１内の分離媒体、試料容器２内の試料、中空電極２０を含む通電路に高電圧を印加する。これにより、試料容器２内の試料がキャピラリ１内に取り込まれる。また、泳動分離時は、サンプルトレイ３の代わりに緩衝液容器を配置し、緩衝液１３、キャピラリ１内の分離媒体、緩衝液、中空電極２０を含む通電路に高電圧を印加する。これにより、キャピラリ１内に導入された試料を電気泳動分離する。キャピラリの全域に充填された泳動媒体内をＤＮＡ試料が通過する間に、試料の大小（長短とも表現される）により通過抵抗が異なるため、試料は小さい順に早く検知部５に到達する。
【００１９】
励起光学系は、レーザー光源６から発するレーザー光を、ミラー７やビームスプリッタ８、集光レンズ９を経由し、検知部５の両側から照射する。キャピラリの内径程度の太さに絞られた励起光であるレーザー光を、平板状に並べられたキャピラリの両側から照射する。キャピラリのレンズ作用によってレーザーを集光し、全てのキャピラリに励起光を照射できる。両側から励起光を照射することにより、各キャピラリを均等な強度に励起できる。
【００２０】
検出光学系は、信号光である蛍光１０を検出する検出レンズ系１１とＣＣＤカメラ１２を備えるセンサーである。アデニン、グアニン、シトシン、チミンの４種類のヌクレオシド塩基に相当する信号光である蛍光１０を、ＣＣＤカメラ１２で検出する。
【００２１】
信号処理装置２１により、検出された蛍光１０からＤＮＡ試料を分析し、塩基配列を特定する。
【００２２】
図３は、本例におけるキャピラリアレイのキャピラリヘッドを示す。図３Ａは、キャピラリヘッドの平面構成を示し、図３Ｂはキャピラリヘッドの断面構成を示す。本例のキャピラリヘッドは、キャピラリ１と樹脂２７だけで構成されており、キャピラリ１と樹脂２７の間にのみ界面が形成される。樹脂２７は、径が小さい先端部２７Ａと径が大きいキャピラリ部２７Ｂとを有する。図４は、従来のキャピラリヘッドを示し、キャピラリヘッドの先端に筒状のキャピラリ受け１７が装着されている。この場合、筒状のキャピラリ受け１７と樹脂２７の間に界面が形成される。この場合、図３の本例と比較して、キャピラリが５０本程度の場合、剥離する可能性がある界面は、約１．５割強増加する。キャピラリが約１００本の場合、剥離する可能性がある界面は、約1割弱増加する。キャピラリが多くなると、キャピラリ１と筒状キャピラリ受け１７が接近し、又は、接触する可能性もある。このような点では剥離の可能性がある。
【００２３】
図５を参照して本例のキャピラリヘッドの製造方法を説明する。先ず、樹脂製の型上２４、樹脂製の型中２５、樹脂製の型下２６を組み合わせて樹脂製の型を形成する。この樹脂製の型のキャビティ３０に、キャピラリの先端が樹脂製の型下２６に当たるまで、キャピラリの束を挿入する。次に、樹脂製の型のキャビティに、接着剤の樹脂２７をディスペンサ２３などで充填する。樹脂２７は、例えば、熱硬化性の接着剤であってよい。このような接着剤の例として、スリーボンド゛社製ＴＢ2210がある。樹脂２７が硬化した後、樹脂製型を外せば、キャピラリの先端に円筒状の樹脂が装着された部材が出来上がる。最後に、先端Ｂ−Ｂを切断することによりキャピラリヘッドが製造される。
【００２４】
本例では、キャピラリヘッドを肉眼で検査することができるから、図４の例のように、キャピラリ受けの内部に十分に接着剤が充填されないということは発生しない。
【００２５】
図６を参照して、樹脂27が熱硬化性接着剤である場合における、硬化前の接着剤真空脱泡工程を説明する。樹脂27として熱硬化性接着剤を使用する場合、硬化時間が比較的短いため、樹脂の内部に気泡が残る場合がある。従って、本例では、このような気泡の発生を防止するために真空脱泡機２８を使用する。図５に示したように、樹脂製の型のキャビティに、キャピラリの束を挿入し、熱硬化性の接着剤の樹脂２７を充填したら、それを真空脱泡機２８内に配置する。真空脱泡機２８内の圧力を低下させると、接着剤の中の気泡は除去される。従って、キャピラリヘッドの切断時に発生するエアポケットを無くすことができる。
【実施例２】
【００２６】
図７に、キャピラリヘッドの他の例を示す。本例では、キャピラリヘッド１７は検知部５まで延びている。本例によれば、キャピラリヘッド１７と検知部５の間のキャピラリを保護し、その折損を回避できる。
【００２７】
特許文献３に記載されている例では、電気泳動時に複数のキャピラリが接触又は近接しあう領域において、キャピラリを別の部材、例えばアルミ製のアレイホルダとホルダ蓋により挟み込む。それにより、キャピラリ内に発生する熱を発散させ、ゲル中のＤＮＡの移動速度を一定にする。しかしながら、本例では、キャピラリアレイに既に熱引出し部材が設けられているため、電気泳動の準備のためキャピラリアレイをセットするとき、わざわざ挟み込むわずらわしい作業を省くことができる。もちろん、キャピラリヘッドと検知部が同じ部材で構成されていてもよい。
【実施例３】
【００２８】
図８に、キャピラリヘッドの更に他の例を示す。本例の場合、キャピラリヘッド１７の断面形状は４角形であり、複数本のキャピラリは位置決め部材２９によって所定の位置に配置されている。図８の例では、板状の位置決め部材２９の両面にキャピラリが並んで配置されている。位置決め部材２９は樹脂でも、ガラスでもよい。
【００２９】
こうして、キャピラリを位置決め部材２９に固定し、硬化治具等で仮固定してから、図５に示した如き型に挿入し、キャビティに接着剤の樹脂を装填する。樹脂が硬化したら、型を外せばよい。こうして断面が４角形のキャピラリヘッドが製造される。位置決め部材２９は、キャピラリヘッド１７内にそのまま残っても問題はない。図８に示すように、位置決め部材２９は、検知部側から露出しないような寸法にする。それにより、位置決め部材２９と樹脂の界面におけるリークが発生することが回避される。
【００３０】
キャピラリヘッドが円筒形状であり且つその径が一定の場合は、キャピラリの径が大きくなると、キャピラリの数を減らさなければならない。しかしながら、図８の例では、キャピラリの径を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】電気泳動装置の概略を示す図である。
【図２】キャピラリアレイの概略を示す図である。
【図３】キャピラリヘッドを示す図である。
【図４】従来のキャピラリヘッドを示す図である。
【図５】キャピラリヘッドの製作方法（充填工程）を示す図である。
【図６】キャピラリヘッドの製作方法（真空脱泡工程）を示す図である。
【図７】キャピラリヘッドの他の例を示す図である。
【図８】キャピラリヘッドの更に他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…キャピラリ、２…試料容器、３…サンプルトレイ、４…ロードヘッダ、５…検知部、６…レーザー光源、７…ミラー、８…ビームスプリッタ、９…集光レンズ、１０…蛍光、１１…検出レンズ系、１２…ＣＣＤカメラ、１３…緩衝液（分離媒体）、１４…緩衝液容器、１５…高電圧電源、１６…セパレータ、１７…キャピラリヘッド、２０…中空電極、２１…信号処理装置、２２…筒状キャピラリ受け、２３…ディスペンサ、２４…樹脂製の型上、２５…樹脂製の型中、２６…樹脂製の型下、２７…樹脂（接着剤）、２８…真空脱泡機、２９…位置決め部材、３０…キャビティ
【図１】
2006084415.tif 000003
【図２】
2006084415.tif 000004
【図３】
2006084415.tif 000005
【図４】
2006084415.tif 000006
【図５】
2006084415.tif 000007
【図６】
2006084415.tif 000008
【図７】
2006084415.tif 000009
【図８】
2006084415.tif 000010