(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、電気泳動装置の起動等の影響を低減し、電気泳動分析の信頼性を高めることに関する。【解決手段】  本発明は、恒温槽の温度が所望の設定温度となり、その後に電気泳動分析を開始した際、泳動媒体の状態が、何度も電気泳動分析を繰り返した後の状態と実質同じようにすることに関する。好ましくは、恒温槽を予熱する間に、キャピラリに充填された分離媒体に電圧を印加する。好ましくは、予熱時の恒温槽の温度を、電気泳動分析時の恒温槽の温度よりも高い温度とする。好ましくは、恒温槽の温度を予熱する間に、バッファ溶液を加熱する。好ましくは、恒温槽を予熱する間に、予め暖めた分離媒体をキャピラリに充填する。本発明により、恒温槽を予熱した直後の電気泳動分析の信頼性が向上する。【選択図】図４
2008209333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分離媒体が充填できるキャピラリと、
キャピラリの少なくとも一部を格納し、キャピラリの温度を調整する恒温槽と、
少なくともキャピラリの両端に電圧を印加できる電源機構と、を備え、
恒温槽を予熱する間に、前記電源が、前記キャピラリに充填された分離媒体に電圧を印加するように構成された電気泳動装置。
【請求項２】
請求項１記載の電気泳動装置であって、
予熱時の恒温槽の温度を、電気泳動分析時の恒温槽の温度よりも高い温度とすることを特徴とする電気泳動装置。
【請求項３】
請求項１記載の電気泳動装置であって、
キャピラリの一端が浸されるバッファ溶液を保持するバッファ容器を備え、
恒温槽の温度を予熱する間に、前記バッファ溶液を加熱することを特徴とする電気泳動装置。
【請求項４】
請求項１記載の電気泳動装置であって、
キャピラリに分離媒体を充填できる分離媒体充填機構を備え、
恒温槽を予熱する間に、予め暖めた分離媒体をキャピラリに充填することを特徴とする電気泳動装置。
【請求項５】
分離媒体が充填できるキャピラリと、
キャピラリの少なくとも一部を格納し、キャピラリの温度を調整する恒温槽と、
少なくともキャピラリの両端に電圧を印加できる電源機構と、を備え、
予熱時の恒温槽の温度を、電気泳動分析時の恒温槽の温度よりも高い温度とするように構成された電気泳動装置。
【請求項６】
請求項５記載の電気泳動装置であって、
キャピラリの一端が浸されるバッファ溶液を保持するバッファ容器を備え、
恒温槽の温度を予熱する間に、前記バッファ溶液を加熱することを特徴とする電気泳動装置。
【請求項７】
請求項５記載の電気泳動装置であって、
キャピラリに分離媒体を充填できる分離媒体充填機構を備え、
恒温槽を予熱する間に、予め暖めた分離媒体をキャピラリに充填することを特徴とする電気泳動装置。
【請求項８】
分離媒体が充填できるキャピラリと、
キャピラリの少なくとも一部を格納し、キャピラリの温度を調整する恒温槽と、
キャピラリの一端が浸されるバッファ溶液を保持するバッファ容器と、
少なくともキャピラリの両端に電圧を印加できる電源機構と、を備え、
恒温槽を予熱する間に、前記バッファ溶液を加熱するように構成された電気泳動装置。
【請求項９】
請求項８記載の電気泳動装置であって、
キャピラリに分離媒体を充填できる分離媒体充填機構を備え、
恒温槽を予熱する間に、予め暖めた分離媒体をキャピラリに充填することを特徴とする電気泳動装置。
【請求項１０】
分離媒体が充填できるキャピラリと、
キャピラリの少なくとも一部を格納し、キャピラリの温度を調整する恒温槽と、
キャピラリに分離媒体を充填できる分離媒体充填機構と、
少なくともキャピラリの両端に電圧を印加できる電源機構と、を備え、
恒温槽を予熱する間に、予め暖めた分離媒体をキャピラリに充填するように構成された電気泳動装置。
【請求項１１】
分離媒体が充填され、少なくともその一部が恒温槽に格納されたキャピラリを準備し、
キャピラリに充填された分離媒体に電圧を印加し、恒温槽を予熱し、
恒温槽の温度が電気泳動分析に適した温度となった後に、電気泳動分析する電気泳動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャピラリ電気泳動により試料を分離分析する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、キャピラリに高分子ゲルやポリマー溶液などの電気泳動媒体（分離媒体）を充填したキャピラリ電気泳動装置が広く用いられるようになっている（特許第２７７６２０８号公報）。キャピラリ電気泳動装置は、従来から用いられてきた平板型電気泳動装置に比べて熱放散性が高く、より高い電圧を印加することができるため、高速で電気泳動を行うことができる。また、試料が微量ですむ点や、分離媒体の自動充填やサンプルの自動注入ができる点など、数多くの利点があり、ＤＮＡやタンパクの解析をはじめ様々な分離分析測定に利用されている。
【０００３】
また、特許第３５１９６４７号公報には、キャピラリ電気泳動を用いたＤＮＡシーケンサが開示されている。ここでは、複数のキャピラリを温調する恒温槽が開示されている。また、この装置では、シリンジやポンプを用いたキャピラリへのポリマー充填機構や、サンプルのキャピラリへの注入などが自動で行える機構を備えている。
【０００４】
【特許文献１】特許第２７７６２０８号公報
【特許文献２】特許第３５１９６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従前、キャピラリ電気泳動装置を起動直後の泳動データの信頼性は低かった。初回のデータは使用せずに捨てざるを得ないこともあった。そこで、本願発明者が鋭意検討した結果、次のことが判明した。
【０００６】
キャピラリ電気泳動装置を起動したばかりでは、恒温槽の温度が泳動に適する温度に達していない。このため、泳動を開始する前に、恒温槽を予熱し、恒温槽の温度が目的のアプリケーションに適した温度になるまで待つ必要がある。通常は泳動を開始するようオペレータが操作したのち、恒温槽の温度が所望の温度範囲に入るまですべての処理の進行を一時停止し、待機する。恒温槽が所望の温度範囲に入ったら処理を再開する。これらは恒温槽内の温度をモニターした結果により制御装置により制御される。
【０００７】
ところが、恒温槽の温度が所望の設定温度になり、泳動を開始しても、初回の泳動速度は２回目以降よりも遅くなる。キャピラリは電圧を印加するとジュール熱が発生して温度が高くなるが、初回の泳動時は恒温槽の温度が一定になっても、キャピラリやバッファの温度などが泳動を繰り返した時、すなわちキャピラリに電圧を印加し続けたときのような定常状態の温度には達していないためである。初回の泳動速度が遅いため、初回の泳動データの信頼性が低くなり、その結果としてアプリケーションによっては初回のデータは使用せずに捨てざるを得ないこともある。
【０００８】
本発明の目的は、電気泳動装置の起動等の影響を低減し、電気泳動分析の信頼性を高めることに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、恒温槽の温度が所望の設定温度となり、その後に電気泳動分析を開始した際、泳動媒体の状態が、何度も電気泳動分析を繰り返した後の状態と実質同じようにすることに関する。
【００１０】
好ましくは、恒温槽を予熱する間に、キャピラリに充填された分離媒体に電圧を印加する。
【００１１】
好ましくは、予熱時の恒温槽の温度を、電気泳動分析時の恒温槽の温度よりも高い温度とする。
【００１２】
好ましくは、恒温槽の温度を予熱する間に、バッファ溶液を加熱する。
【００１３】
好ましくは、恒温槽を予熱する間に、予め暖めた分離媒体をキャピラリに充填する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、恒温槽を予熱した直後の電気泳動分析の信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、上記及びその他の、本発明の新規な特徴や効果について、図面を参酌して説明する。図面は専ら説明のためのものであり、権利範囲を限定するものではない。
【００１６】
図１は、キャピラリ電気泳動装置の基本構成の一例を示す。
【００１７】
本装置は、その機能で分類すると、分離媒体が充填できるキャピラリと、キャピラリの少なくとも一部を格納し、キャピラリの温度を調整する恒温槽と、少なくともキャピラリの両端に電圧を印加できる電源機構と、キャピラリの一端が浸されるバッファ溶液を保持するバッファ容器と、キャピラリに分離媒体を充填できる分離媒体充填機構を備える。
【００１８】
より具体的には、キャピラリにポリマーなどの分離媒体を充填するポンプユニット、キャピラリにレーザやＬＥＤなどの光源より光を照射し、キャピラリより発する蛍光などを検出する照射・検出ユニット、キャピラリの温度を一定に保つ恒温槽ユニットを備える。また、キャピラリのサンプル導入端にサンプルを分注したサンプルトレイや電解質が溶解しているバッファ液を保持するバッファ容器、キャピラリ先端を洗浄する洗浄水を保持する洗浄水容器、及び使用済の分離媒体をキャピラリ外に押し出すことにより生ずる廃液を保持する廃液容器を、キャピラリのサンプル導入端に運搬するオートサンプラユニットを備える。
【００１９】
図２では、キャピラリ電気泳動装置の基本的動作を示すフローチャートである。装置を起動（２０１）し、測定を開始すると（２０２）、まずキャピラリを収容している恒温槽の温度を設定し、温調開始する（２０３）。恒温槽の温度が一定の温度になるまで次の処理を行わず、待機する（２０４）。キャピラリの温度が設定温度に到達したら、キャピラリより押し出された廃分離媒体を溶解するための水があらかじめ入れられている廃液容器をオートサンプラ１１３によりキャピラリサンプル導入端１１４に運搬し（２０５）、シリンジ１０１を押して新しい分離媒体で使用済の分離媒体を廃液容器に押し出し、キャピラリに新しい分離媒体を注入する（２０６）。注入が完了すると、洗浄水容器をオートサンプラ１１３によりキャピラリサンプル導入端１１４に運搬し、洗浄水に浸すことでキャピラリサンプル導入端１１４を洗浄する（２０７）。ついで、バッファ容器をオートサンプラ１１３によりキャピラリサンプル導入端１１４に運搬する（２０８）。ここで、サンプルを注入せずにキャピラリに電圧を印加する予備泳動を行う（２０９）。洗浄水をオートサンプラ１１３によりキャピラリサンプル導入端１１４に運搬し、キャピラリサンプル導入端１１４を洗浄し（２１０）、サンプル容器をオートサンプラ１１３によりキャピラリサンプル導入端１１４に運搬し、キャピラリサンプル導入端１１４をサンプル容器内のサンプル溶液に浸す（２１１）。キャピラリに電圧を印加し、サンプルを電気力学的にキャピラリ内に注入する（２１２）。洗浄水をオートサンプラ１１３によりキャピラリサンプル導入端１１４に運搬し、キャピラリサンプル導入端１１４を洗浄し（２１３）、ついで、バッファ容器をオートサンプラ１１３によりキャピラリサンプル導入端１１４に運搬する（２１４）。泳動電圧をキャピラリに印加し、電気泳動を行う（２１５）。電気泳動が完了したら、次の泳動があるかどうかの判定を行う。次の泳動がある場合は、廃液容器をキャピラリに搬送し（２０５）、ポリマーの充填を行い（２０６）、以下同様の処理で泳動を続ける。次の泳動がない場合は、電気泳動を終了する。
【実施例１】
【００２０】
図３は、恒温槽の予熱時にキャピラリに電圧を印加してから測定を行う場合の測定の流れを示したフローチャートであり、本実施例に係るキャピラリ電気泳動装置の動作を示す。装置を起動し（３０１）、測定を開始すると（３０２）、恒温槽の温調を開始する
（３０３）。このとき、同時に、あるいは前後して、キャピラリに分離媒体であるポリマーを充填し（３０３ａ）、キャピラリにバッファを戻した後、キャピラリに電圧を印加する（３０３ｂ）。恒温槽の温度が設定温度に達するまで、この状態のまま待機する(304)。恒温槽の温度が設定温度に達したら、電圧印加を終了する（３０４ａ）。以降は、再度ポリマーの充填を行い（３０６）、通常と同様に泳動を続ける。
【００２１】
図４は、キャピラリ電気泳動を繰り返して行う際のタイムチャートであり、恒温槽の予熱時にキャピラリに電圧を印加してから測定を行う場合の電圧の動きや恒温槽、ポリマーを充填するポンプの状態および恒温槽の温度状況を示す。従来は、恒温槽の温調を開始し、恒温槽の温度が安定化したら電気泳動を開始する。これに対し、本実施例では、恒温槽の温調を開始するのとほぼ同時に、ポリマーをキャピラリに充填する。恒温槽の予熱と平行して、キャピラリに電圧を印加する。予熱が完了したところで、電圧の印加をいったん終了する。この後、通常の繰り返し電気泳動を実施する。
【００２２】
以上の実施例では、予熱は電源を入れた直後より行うことにしているが、これは電源投入直後でなくても特に問題はない。
【００２３】
恒温槽を設定温度にあげる予熱というステップは、電気泳動を行う上で欠かせないものである。電圧印加は予熱を行っている間に同時進行で行うため、新たに別の時間を確保する必要もなく、従来行っているのと同等の時間で行うことができる。
【００２４】
図５は、恒温槽の予熱時にキャピラリに電圧を印加しなかった場合と印加した場合の繰り返し泳動時の泳動時間を示したものである。図５（Ａ）は、恒温槽の予熱を行っている間に、キャピラリに電圧を印加しなかった場合の泳動時間を示したグラフである。図５
（Ｂ）は、恒温槽の予熱を行っている間に、電圧を印加した場合の泳動時間を示したグラフである。
【００２５】
装置は、米国Applied Biosystems社の３１００を用いた。恒温槽の温度は６０℃、予熱時間は３０分とした。また、予熱中に印加した電圧は１５ｋＶである。予備泳動は１５
ｋＶ、３分、本泳動の電圧は１３.２ｋＶとした。サンプルとして、米国Applied 
Biosystems社製のサイズスタンダード試料を用い、その７００塩基長（７００ｂ）のピークが検出された時間を７００ｂの泳動時間とした。
【００２６】
恒温槽予熱時にキャピラリに電圧を印加しなかった場合［６０１］は、１回目と２回目の泳動時間は、泳動時間がほぼ一定になる３回目以降に比べ、それぞれ約０.８分、約0.5分遅れている。これに比べ、恒温槽予熱時にキャピラリに電圧を印加した場合［６０２］は、１回目と３回目の差は約０.１分、２回目以降はほぼ一定となっている。
【００２７】
本実施例によれば、初回の泳動結果においても、泳動速度が２回目以降と同等とすることができる。これにより、初回の泳動データも信頼性が向上し使用が可能となるため、時間の節約となる。
【実施例２】
【００２８】
本実施例では、キャピラリやバッファなどの温度をできるだけ早く、繰り返し泳動時の定常状態に達することができるようにするために、恒温槽の予熱を泳動時の温度より高い温度に設定して行う。電気泳動時はキャピラリ自身から発熱するため、恒温槽の温度よりもキャピラリ内部の温度は高くなっている。このため、恒温槽の温度を泳動時の設定温度より高くして予熱を行えば、キャピラリの温度も、繰り返し泳動時の定常状態に近い状態に達することができるので、キャピラリに電圧を印加しなくても初回の泳動の遅れは小さくすることができる。
【００２９】
図６は、泳動時より高い温度で恒温槽の予熱を行った場合の繰り返し泳動時の泳動時間を示したものである。恒温槽の予熱を６５℃で行い、その後泳動時には６０℃に再設定し、温度が安定してから電気泳動を行ったときの泳動時間を示したグラフである。泳動に関する条件は、実施例１の図５のデータと同じものである。１回目と３回目の泳動時間の差は約０.２分であり、２回目以降はほぼ一定の泳動時間となった。
【００３０】
尚、実施例１及び２で挙げた実験パラメータはあくまで一例であり、これ以外の値で測定を行ってもよい。また、手順が一部入れ替わってもよい。
【実施例３】
【００３１】
本実施例では、あらかじめ泳動中のキャピラリ内部と同等の温度にポリマーを温めておく。温めることによりポリマーが変質する懸念がある場合には、泳動１回で使用する程度の少量のみ温めることが望ましい。温めたポリマーをキャピラリに充填することで、繰り返し泳動の定常状態の温度にできるだけ近づけ、初回の泳動時間の遅れを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】キャピラリ電気泳動装置の一例の概略図である。
【図２】キャピラリ電気泳動装置の基本的動作を示すフローチャートである。
【図３】実施例１における、測定の流れを示したフローチャートである。
【図４】実施例１における、キャピラリ電気泳動を繰り返して行う際のタイムチャートである。
【図５】実施例１における、繰り返し泳動時の泳動時間を示すグラフである。
【図６】実施例２における、繰り返し泳動時の泳動時間を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３３】
１０１  キャピラリを充填する際に用いるシリンジ
１０２  ポリマーなど液体の流れる方向を一方向に制限する逆止弁
１０３  シリンジ、ポリマー容器へ接続する逆止弁、キャピラリアレイ、バッファ容器へ接続するチューブを接続するポリマーブロック
１０４  ポリマー容器
１０５  バッファ容器方向の流路の開閉を行う流路切替弁
１０６  バッファ容器
１０７  キャピラリアレイ
１０８  キャピラリ検出部
１０９  励起光
１１０  信号検出機構
１１１  サンプル容器
１１２  バッファリザーバ
１１３  オートサンプラ
１１４  キャピラリサンプル導入端
１１５  キャピラリサンプル導入端側電極
１１６  恒温槽
１１７  陽極側電極
１１８  高圧電源
１１９  ポリマー吸引用チューブ
【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】
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