(57)【要約】【課題】電気泳動の分析能力を低下させることなく小型化した電気泳動用キャピラリユニットを提供する。【解決手段】試料の電気泳動路となるキャピラリ１と、前記キャピラリの一部が第１の向きに螺旋状に巻き付けられた第１のキャピラリ固定部２と、前記キャピラリの一部が前記第１の向きとは逆向きの第２の向きに螺旋状に巻き付けられた第２のキャピラリ固定部３と、前記キャピラリと前記第１のキャピラリ固定部と前記第２のキャピラリ固定部とを固定する外壁部４とからなり、前記キャピラリの前記第１のキャピラリ固定部に巻き付けられた部分の長さと前記キャピラリの前記第２のキャピラリ固定部に巻き付けられた部分の長さを等しくする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の電気泳動路となるキャピラリと、
前記キャピラリの一部が第１の向きに螺旋状に巻き付けられた第１のキャピラリ固定部と、
前記キャピラリの一部が前記第１の向きとは逆向きの第２の向きに螺旋状に巻き付けられた第２のキャピラリ固定部と、
前記キャピラリと前記第１のキャピラリ固定部と前記第２のキャピラリ固定部とを固定する外壁部とからなり、
前記キャピラリの前記第１のキャピラリ固定部に巻き付けられた部分の長さと前記キャピラリの前記第２のキャピラリ固定部に巻き付けられた部分の長さが等しい、
ことを特徴とする電気泳動用キャピラリユニット。
【請求項２】
前記外壁部は、前記第１のキャピラリ固定部と前記第２のキャピラリ固定部との間に絶縁壁をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の電気泳動用キャピラリユニット。
【請求項３】
前記外壁部は空洞部を備え、
前記第１のキャピラリ固定部と前記第２のキャピラリ固定部を前記空洞部内に固定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電気泳動用キャピラリユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学物質や遺伝子などの生物関連物質のキャピラリ電気泳動分析で用いられるキャピラリをユニット化したキャピラリユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タンパク質やＤＮＡなどの試料分析を行う方法として、キャピラリ電気泳動が用いられている。キャピラリ電気泳動とは、キャピラリと呼ばれる直径が数百μｍの細いガラス管の中にサンプルを入れ、キャピラリの両端から電界をかけることでサンプルを電気的に泳動させることにより、サンプルの分子量の違いによる泳動速度の差から分子量の異なるサンプルの分離や定量を行うものである。
【０００３】
例えばキャピラリの一端に蛍光物質を付与したＤＮＡサンプルを入れ、他端に向けて泳動するようにキャピラリの両端に電界をかける。キャピラリが直線形であった場合、キャピラリの他端に近い位置でキャピラリ内の蛍光を観測すると、図７（ａ）のようにキャピラリ７１内において蛍光７２が分離し、図７（ｂ）に示すような光強度分布が得られる。この場合には光強度分布に２つのピークが現れているため、キャピラリに入れたＤＮＡサンプルには分子量の異なる２種類のＤＮＡが含まれていることが分かる。さらに、光強度分布からそれぞれのＤＮＡの定量を行うことも可能である。
【０００４】
この様にキャピラリ電気泳動を用いれば、分子量の違いによるサンプルの分類を行うことが出来るが、分類するサンプルの分子量の差が小さい場合には、十分に分離を行うためには長いキャピラリが必要となる。一般的にキャピラリはガラス管で形成されるため、破損し易く、取り扱いに注意が必要であった。さらに、タンパク質やＤＮＡはその性質上熱により変質し易く、キャピラリ内で同じ温度に冷却しなければならないが、キャピラリが長くなると温度制御が困難であった。
【０００５】
これに対して従来の電気泳動用キャピラリユニットとして、長いキャピラリの取り扱いの容易さと均一冷却の改善を目的として、１つのキャピラリ固定部材にキャピラリを巻き付けて固定する技術が開示されている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００６】
図８は従来の電気泳動用キャピラリユニットの模式図を示したものである。図８において、キャピラリ８１はキャピラリ固定部８２に巻きつけられ、キャピラリ固定ツメ８３にて保持されている。キャピラリの両端には電極８４及び電極８５を接続し、キャピラリ８１に電界をかけるように構成されている。
【特許文献１】特開平０４−２３１８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の構成では、キャピラリが１つのキャピラリ固定部材に巻きつけられているため、キャピラリに内外周の距離差を生じていた。そのため、図９（ａ）に示すように、サンプルを泳動した際にキャピラリ９０の内周側９１を通るサンプルと外周側９２を通るサンプルの間で泳動距離に差が生じ、電気泳動パターンが歪むため、光強度分布は図９（ｂ）のようになり、サンプルの分離が困難になるとともに正確な定量が出来ないという課題を有していた。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、電気泳動用キャピラリユニットを小型化するため、キャピラリを折り曲げた構造においても、キャピラリの折り曲げに起因する電気泳動パターンの歪みが発生しない電気泳動用キャピラリユニット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】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電気泳動用キャピラリユニットは、試料の電気泳動路となるキャピラリと、前記キャピラリの一部が第１の向きに螺旋状に巻き付けられた第１のキャピラリ固定部と、前記キャピラリの一部が前記第１の向きとは逆向きの第２の向きに螺旋状に巻き付けられた第２のキャピラリ固定部と、前記キャピラリと前記第１のキャピラリ固定部と前記第２のキャピラリ固定部とを固定する外壁部とからなり、前記キャピラリの前記第１のキャピラリ固定部に巻き付けられた部分の長さと前記キャピラリの前記第２のキャピラリ固定部に巻き付けられた部分の長さが等しいことを特徴とするものである。
【００１０】
さらに電気泳動用キャピラリユニットにおいて、前記外壁部は、前記第１のキャピラリ固定部と前記第２のキャピラリ固定部との間に絶縁壁をさらに備えることを特徴とするものである。
【００１１】
さらに電気泳動用キャピラリユニットにおいて、前記外壁部は空洞部を備え、前記第１のキャピラリ固定部と前記第２のキャピラリ固定部を前記空洞部内に固定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明の電気泳動用キャピラリユニットによれば、固定部材にキャピラリを巻いても電気泳動パターンの歪みを生じないため、分析性能を低下させることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の電気泳動用キャピラリユニットの実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における電気泳動用キャピラリユニット７の構成を示す図である。図１（ａ）は電気泳動用キャピラリユニット７の平面図、図１（ｂ）は電気泳動用キャピラリユニット７の斜視図である。図１において本発明の電気泳動用キャピラリユニット７は、キャピラリ１と第１の固定部２と第２の固定部３と外壁部４とで構成される。
【００１５】
キャピラリ１は第１のキャピラリ固定部２と第２のキャピラリ固定部３に沿って巻き付けられており、両端は外壁部４の端面に固定されている。この時、キャピラリ１は第１のキャピラリ固定部２と第２のキャピラリ固定部３とで巻き付ける向きが逆になるように巻き付け、さらに巻き付け数が等しくなるようにする。即ち、キャピラリ１の第１のキャピラリ固定部２に巻き付けられた部分の長さと、第２のキャピラリ固定部３に巻き付けられた部分の長さが等しくなる。また、第１のキャピラリ固定部２に巻き付けられた際に内周側となる側を第２のキャピラリ固定部３に巻き付けられる際に外周側に、第１のキャピラリ固定部２に巻き付けられた際に外周側となる側を第２のキャピラリ固定部３に巻き付けられる際に内周側となるようにする。このように、キャピラリ１を巻き付ける際に内周側と外周側が交互になるようにすれば、泳動距離の差が生じない。
【００１６】
キャピラリ1はキャピラリ電気泳動用に市販されている物を用いる。一般に形状は直線形状であり、構造はガラス管にポリイミドを被覆した構造となっており、ポリイミドが被覆されているため曲げ耐性を有する。キャピラリ１の中には緩衝液が充填されている。
【００１７】
第１のキャピラリ固定部２と第２のキャピラリ固定部３は絶縁体からなる円柱形状となっており、円柱の直径は同じである。円柱の直径はキャピラリ１の曲げ耐性によって決められる。さらに、第１のキャピラリ固定部２及び第２のキャピラリ固定部３に巻き付けられるキャピラリ１は、巻き付けたキャピラリ間の電気的ショートを防ぐために一定の間隔をあけて巻き付けられなければならない。図２に第１のキャピラリ固定部２及び第２のキャピラリ固定部３の構造を示す。図２（ａ）は第１のキャピラリ固定部２及び第２のキャピラリ固定部３の表面にキャピラリ固定ツメ２１を設けた例である。キャピラリ固定ツメ２１はキャピラリ１を固定するために設けられ、絶縁体からなる。キャピラリ固定ツメ２１をキャピラリ固定部２の任意の場所に取り付け可能な構成にすれば、キャピラリ１の巻き付け数を変えても巻き付け可能である。図２（ｂ）はキャピラリ固定部の表面にキャピラリ１を巻き付けるキャピラリ固定溝２２を設けた例である。キャピラリ固定溝２２を設ける場合には、新たにキャピラリ固定ツメ２１を設ける必要がなく、部品数の削減が実現出来る。
【００１８】
外壁部４は絶縁体からなり、中央に空洞部５を有している。第１のキャピラリ固定部２及び第２のキャピラリ固定部３は空洞部５内に備え付けられる。この時、第１のキャピラリ固定部２と第２のキャピラリ固定部３の間隔はそれぞれに巻き付けたキャピラリ１が近づくことにより電気的ショートが発生しないように設定するものとする。キャピラリ１は両端が外壁部４の端面に接するように備え付けられる。空洞部５はキャピラリ１の放熱のために設けている。キャピラリ１に電界をかけて電気泳動を行うとジュール熱が発生するが、サンプルがその熱によって変質してしまうと正常な電気泳動が行う事が出来なくなる。そのため、キャピラリ１に熱がこもらないようにする必要があり、空洞部５を設けている。空洞部５は出来るだけ大きいことが望ましい。さらに空洞部５に冷却空気を送り込むことにより、キャピラリ１の温度制御を行うことも可能である。
【００１９】
図３を用いて、外壁部４にキャピラリ１と第１のキャピラリ固定部２と第２のキャピラリ固定部３を備え付けて本発明の電気泳動用キャピラリユニット７を作製する方法を示す。
【００２０】
まず外壁部４の下部３１に第１のキャピラリ固定部２と第２のキャピラリ固定部３を配置する。次にキャピラリ１を第１のキャピラリ固定部２と第２のキャピラリ固定部３に巻き付けて、両端を下部３１に設けられた溝３２の中に配置する。（図３（ａ））この時、キャピラリ１の両端は下部３１の端面よりも外にはみ出すようにする。
【００２１】
次に、下部３１の接着部３３と接着部３４に接着剤を塗布した後、外壁部４の上部３５を下部３１に接着し、外壁部４を形成する。外壁部４の上部３５には下部３１に設けられた溝３２と対面する場所に溝３６が設けられている。キャピラリ１の両端は外壁部４の端面よりも外へはみ出しているため、キャピラリ１内に接着剤が流入することはない。（図３（ｂ））その後、紫外線を照射して接着剤を硬化させる。（図３（ｃ））
次に、切削刃を用いてキャピラリ１の両端面が外壁部４の端面と同じになるように切削する。この時、切削加工されたキャピラリ１の両端面が出来るだけ滑らかな表面になるように加工を行う。それは、電気泳動用キャピラリユニットを再利用する場合にキャピラリ１の内部及び端部を洗浄するが、端部の表面が粗い場合には洗浄による検査サンプルの除去が困難となるためである。検査サンプルは有機溶剤、酸、アルカリによって変質などの不具合を発生し易いため、それらを用いた洗浄能力の高い洗浄液を使用する事が出来ない。そこで洗浄には純水を用いることになる。発明者らは、キャピラリ１の端面の凹凸の高さの差が３５μｍ以下であれば、温度５０℃の純水による超音波洗浄を５分間行う事で残存の検査サンプルを除去できることを見出した。
【００２２】
以上のようにして形成される本発明の電気泳動用キャピラリユニット７を用いてキャピラリ電気泳動の実験を行った。図４は本発明の電気泳動用キャピラリユニットを用いたキャピラリ電気泳動装置の概要を表した図である。図４において、キャピラリ電気泳動装置は電気泳動用キャピラリユニット７とチャンバー４１と電極４２と高圧電源４３とサンプル注入部４４で構成される。
【００２３】
チャンバー４１にはキャピラリ１に充填されたものと同じ緩衝液が注入されており、サンプル注入部４４からサンプルを注入する。高圧電源４３に接続した電極４２から電圧を印加することによりキャピラリ１に電界を生じさせ、サンプルの電気泳動を行わせる。
【００２４】
本実験においては、分子量の異なる２種類のサンプルを混合したものを注入して電気泳動を行い、キャピラリ１上のＡ点及びＢ点にてサンプルの蛍光検出を行った。図５に蛍光検出結果を示す。
【００２５】
図５は、図４に記したＡ点とＢ点における蛍光分布をＣＣＤカメラにて撮影したものである。図５（ａ）はＡ点での蛍光検出結果である。第１のサンプル固定部２を通過した時点では従来技術と同様に内周側と外周側で到達時間にずれが生じていることが分かる。図５（ｂ）はＢ点での蛍光検出結果である。内周側と外周側で到達時間のずれが無く、キャピラリ１を巻き付けたことによる歪みが解消されていることが分かる。以上のように本実施の形態１においては、長いキャピラリを用いてキャピラリ電気泳動を行う場合に、キャピラリを互いに逆向きとなるよう複数の固定部に巻き付けるようにしたため、分離性能を低下させることなく、集積化を行う事が出来る。
【００２６】
なお、本実施の形態１においては、第１のキャピラリ固定部２と第２のキャピラリ固定部３の２つのキャピラリ固定部を用いる場合について説明したが、キャピラリ固定部を３つ以上用いても良い。この場合には、互いに逆向きになる巻き付け長さの累積が等しくなるように巻き付けを行えば、電気泳動距離が等しくなるため２本のキャピラリ固定部を用いた場合と同様な効果を得ることができる。
【００２７】
（実施の形態２）
図６は、本発明の他の実施の形態２の電気泳動用キャピラリユニット８の構成を示す図である。図６において本発明の電気泳動用キャピラリユニット８は、キャピラリ１と第１の固定部２と第２の固定部３と外壁部４と絶縁壁６とで構成され、実施の形態１に示した電気泳動用キャピラリユニット８と異なるのは絶縁壁６を設けた点である。図１と同じ符号を付した物に関しては、構成及び動作は実施の形態１で説明したものと同じであるので、詳細な説明は省略する。
【００２８】
絶縁壁６は絶縁部材からなり、第１のキャピラリ固定部２と第２のキャピラリ固定部の間隔を小さくしても電気的ショートが発生しないように設けるものである。
【００２９】
一例として、３０ｋＶの電圧をキャピラリ１に加えた場合、絶縁壁６が無い場合には第１のキャピラリ固定部２と第２のキャピラリ固定部３の間隔が５ｍｍよりも短いと電気的ショートが発生してしまう。しかし絶縁壁６としてアクリル製で１ｍｍの厚みを持つ絶縁体を設けた場合には第１のキャピラリ固定部２と第２のキャピラリ固定部３の間隔が２ｍｍ以上であれば電気的ショートが発生しない。
【００３０】
以上のように本発明の実施の形態２においては電気泳動用キャピラリユニットのキャピラリ固定部間に絶縁体からなる絶縁壁を設けるようにしたので、キャピラリ固定部の間隔を短くしても電気的ショートが発生しにくくなるため、電気泳動用キャピラリユニットの小型化を実現することが可能となる。
【００３１】
なお、実施の形態１と同様にキャピラリ固定部を３つ以上用いる場合には、各キャピラリ固定部間に絶縁壁を設けるようにすれば、それぞれのキャピラリ固定部の間隔を短くすることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明にかかる電気泳動用キャピラリユニットは、分析性能を劣化させることなく小型化するものであるため、小型電気泳動用装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態１における電気泳動用キャピラリユニットの構成図
【図２】本発明におけるキャピラリ固定部を示す図
【図３】本発明の電気泳動用キャピラリユニットを作成する手順を示す図
【図４】本発明の電気泳動用キャピラリユニットを用いたキャピラリ電気泳動装置の概要を表した図
【図５】電気泳動時の蛍光検出結果を示す図
【図６】本発明の実施の形態２における電気泳動用キャピラリユニットの構成図
【図７】従来の電気泳動による結果を示す図
【図８】従来の電気泳動用キャピラリユニットの模式図
【図９】従来の電気泳動用キャピラリユニットを用いた場合の電気泳動結果を示す図
【符号の説明】
【００３４】
１  キャピラリ
２  第１のキャピラリ固定部
３  第２のキャピラリ固定部
４  外壁部
５  空洞部
６  絶縁壁
７、８  キャピラリユニット
２１  キャピラリ固定ツメ
２２  キャピラリ固定溝
３１  外壁部４の下部
３２、３６  溝
３３、３４  接着部
３５  外壁部４の上部
４１  チャンバー
４２  電極
４３  高圧電源
４４  サンプル注入部
８１  キャピラリ
８２  キャピラリ固定部
８３  キャピラリ固定ツメ
８４、８５  電極
９０  キャピラリ
９１  キャピラリ９０の内周側
９２  キャピラリ９０の外周側
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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