(57)【要約】【課題】  高感度に多数本のキャピラリーの同時蛍光計測が可能で、かつ試料の連続分析の自動化が可能となるキャピラリーアレイ電気泳動を提供する。【解決手段】  複数のキャピラリー１０１の試料溶出端である終端が、キャピラリー１０１の内部に分離媒体であるポリマーを充填する機構を有したポリマー充填ブロック４０４に接続される。キャピラリー１０１の終端部の端面より出射した蛍光を、外表面と検出平面１０９との距離が、検出平面１０９に最も近い光学レンズの焦点距離以下である検出窓３０６を介して検出する。【選択図】  図６
2004325436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマーが充填されるキャピラリーと、
前記キャピラリーの一方の端部の近傍に設けられたポリマー収容部と、
前記ポリマー収容部へ、及び前記ポリマー収容部を介して前記キャピラリーへ前記ポリマーを注入するポリマー注入部と、
前記キャピラリーの他方の端部の近傍に設けられた試料収容部と、
前記キャピラリーの前記一方の端部と前記他方の端部との間に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記キャピラリーに光を照射する照射器と、
試料から生じる蛍光を、前記ポリマー収容部を介して検出する蛍光検出手段とを有することを特徴とするキャピラリー電気泳動装置。
【請求項２】
前記キャピラリーが複数備えられたことを特徴とする請求項１に記載のキャピラリーアレイ電気泳動装置。
【請求項３】
複数の前記キャピラリーの前記一方の端部が、実質的に平面上に並ぶことを特徴とする請求項２に記載のキャピラリーアレイ電気泳動装置。
【請求項４】
前記ポリマー収容部は、前記平面と前記蛍光検出手段との間に位置する検出窓を有することを特徴とする請求項３に記載のキャピラリーアレイ電気泳動装置。
【請求項５】
前記平面と前記検出窓の外表面との間に存在する屈折率変化境界面が前記平面と実質的に平行であることを特徴とする請求項４に記載のキャピラリーアレイ電気泳動装置。
【請求項６】
前記ポリマー収容部の近傍に設けられ、前記蛍光を検出する光学レンズをさらに有し、前記検出窓は、複数の前記キャピラリーの各々の前記一方の端部の端面を内含する領域と、前記光学レンズの開口との間に位置し、前記内含する領域に実質的に相似な形状を有するものであることを特徴とする請求項４に記載のキャピラリーアレイ電気泳動装置。
【請求項７】
前記検出窓の外部に設けられ、前記蛍光を検出する光学レンズをさらに有し、前記平面と前記検出窓の外表面との距離が、前記検出窓に最も近接する前記光学レンズの焦点距離以下であることを特徴とする請求項４に記載のキャピラリー電気泳動装置。
【請求項８】
前記検出窓の外部に設けられ、前記蛍光を検出する対物レンズをさらに有し、前記平面と前記検出窓の外表面との距離が、前記対物レンズの作動距離以下であることを特徴とする請求項４に記載のキャピラリー電気泳動装置。
【請求項９】
前記平面と前記検出窓の前記ポリマーと接する側の表面との距離が、前記キャピラリーの内径以上で、かつ２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載のキャピラリー電気泳動装置。
【請求項１０】
前記キャピラリーが前記ポリマー収容部と着脱可能であることを特徴とする請求項４記載のキャピラリー電気泳動装置。
【請求項１１】
前記検出窓の外表面に対する前記平面の位置を定める位置決め手段を有することを特徴とする請求項１０に記載のキャピラリー電気泳動装置。
【請求項１２】
前記距離を規定する機構が、前記検出窓に設けられたスペーサーであることを特徴とする請求項１０に記載のキャピラリー電気泳動装置。
【請求項１３】
前記キャピラリーの前記一方の端部が前記キャピラリー内に充填されたポリマーと同じ屈折率を持つ溶液と接触することを特徴とする請求項１記載のキャピラリー電気泳動装置。
【請求項１４】
前記ポリマー収容部は、前記検出窓以外が、遮光性の部材で覆われる、もしくは遮光性の部材で作られることを特徴とする請求項４に記載のキャピラリー電気泳動装置。
【請求項１５】
複数の前記キャピラリーの光が照射される照射位置は、少なくとも一部が実質的に平面上に配列されており、前記光は、前記平面に実質的に平行な方向から、複数の前記キャピラリーの少なくとも一部に照射することを特徴とする請求項２に記載のキャピラリーアレイ電気泳動装置。
【請求項１６】
複数の前記キャピラリーは、光が照射される照射位置で少なくとも一部が実質的に平面上に配列された、シートを複数形成するものであり、複数の前記シートは前記平面と実質的に平行に配置されるものであることを特徴とする請求項２に記載のキャピラリーアレイ電気泳動装置。
【請求項１７】
複数の前記シートは、前記光を前記平面に実質的に平行な方向から各々照射されることを特徴とするキャピラリーアレイ電気泳動装置。
【請求項１８】
複数の前記キャピラリーの前記一方の端部の近傍に、前記キャピラリーに電圧を印加することにより、前記キャピラリーの内部で発生するジュール熱を除去する機構を有することを特徴とする請求項２に記載のキャピラリーアレイ電気泳動装置。
【請求項１９】
ポリマーが充填されるキャピラリーと、
前記キャピラリーの一方の端部の近傍に設けられたポリマー収容部と、
前記ポリマー収容部へ、及び前記ポリマー収容部を介して前記キャピラリーへ前記ポリマーを注入するポリマー注入部と、
前記キャピラリーの他方の端部の近傍に設けられた試料収容部と、
前記キャピラリーの前記一方の端部と前記他方の端部との間に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記キャピラリーに光を照射する照射器と、
試料から生じる蛍光を検出する蛍光検出手段とを有し、
前記ポリマー収容部では、前記キャピラリーの内部で前記ポリマーが移動する方向と実質的に垂直の方向に、前記ポリマーが導入、かつ排出されることを特徴とするキャピラリーアレイ電気泳動装置。
【請求項２０】
前記ポリマー収容部に連結するキャピラリーの一方の端部から前記キャピラリーの内部へ、ポリマーを充填する工程と、
前記キャピラリーの他方の端部から、前記キャピラリーの前記一方の端部へ、試料を電気泳動する工程と、
前記試料にレーザを照射して生じる蛍光を、前記ポリマー収容部を介して検出する工程とを有することを特徴とするキャピラリーアレイ電気泳動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＤＮＡ、ＲＮＡ、又はタンパク質等の生体物質の分離分析装置に関する技術分野に属し、特に試料分離用カラムにキャピラリーを複数本使用し、試料計測方法として蛍光検出方法を用いたキャピラリーアレイ電気泳動装置に関わる技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
電気泳動はＤＮＡやＲＮＡ等を分離分析する基本的な手段である。従来、電気泳動分離用カラムとして２枚のガラス板にゲルを挟めたスラブゲルを使用したスラブゲル電気泳動装置が用いられてきた。しかし、ヒトゲノム計画に代表される大規模な分離分析の重要性が高まるのに伴い、電気泳動装置に高速、高スループットな性能が求められるようになった。それを実現するために開発された装置がキャピラリー電気泳動装置である。
【０００３】
キャピラリー電気泳動に関しては、例えば特許文献１には、複数キャピラリーにレーザ光を同時照射し、試料成分からの蛍光を検出するオンカラム蛍光計測を行うキャピラリーアレイ電気泳動装置が記載されている。この装置では図１に示すように、キャピラリー１、レーザ光２、ガラス平面板３、第１レンズ４、像分割プリズム及び組み合わせフィルター５、第２レンズ６、２次元ＣＣＤカメラ７等を具備している。非特許文献１には、キャピラリーゲル電気泳動と導波路（liquid core waveguide）蛍光検出とによって、マルチプレックスなＰＣＲ（polymerase chain reaction）−ミニシーケンシングを行うことが記載されている。特許文献２には、ゲルが予め充填されたキャピラリーと、キャピラリーの下端部に設けられたバッファー槽とを有し、蛍光検出をキャピラリーの下端面から行うキャピラリー電気泳動装置が記載されている。特許文献３には、並設した複数のゲル板の下部が透明な下部バッファー槽内に位置し、蛍光検出器の受光器がバッファー槽内の底面に対向して設置されている電気泳動装置が記載されている。特許文献４には、キャピラリー状の容器を導波セルとして用いることが記載されている。特許文献５には、キャピラリーにゲルを注入するゲル注入機構を用いることが記載されている。このゲル注入機構は、図２に示す通り、ブロック１７、キャピラリー１１１にゲル１０を注入するための注入用シリンジ１４、注入用シリンジ１４にゲル１０を補充するための補充用シリンジ１５、逆止弁１６を有する。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−９６６２３号公報
【特許文献２】特開平１０−１９８４６号公報
【特許文献３】特開平８−２６１９８８号公報
【特許文献４】米国特許第５５７０４４７号公報
【特許文献５】特許第３３８９５４７号公報
【非特許文献１】Johan Roeraade et al、Electrophoresis 2002 23 1467-1472
【非特許文献２】Anazawa, T., Takahashi, S.,Kambara, H., Anal. Chem., 1996, 68, 2699-2704
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
キャピラリーアレイ電気泳動装置には、多数本のキャピラリーに対する同時蛍光計測を高感度に行うことが求められている。また、多数の試料を連続して分析することも求められている。しかし、従来のキャピラリーアレイ電気泳動装置は、このような要請に応えることができなかった。
【０００６】
本発明は、上記要請に応え、多数本のキャピラリーに対する同時蛍光計測を高感度に行い、かつ、多数の試料を連続して自動分析することが可能なキャピラリーアレイ電気泳動装置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】
キャピラリーアレイ電気泳動装置による連続自動分析を実現するには、キャピラリーへポリマー溶液を自動的に充填することが必要になる。特許文献５には、上記の通りキャピラリーにゲルを注入するゲル注入機構が記載されている。一方、一度に多数本のキャピラリーを用いて同時蛍光計測を高感度に行う方法について検討すると、特許文献２に記載されている蛍光検出をキャピラリーの下端面から行う方式（以下、末端検出という）は、キャピラリー末端を２次元的に配置することが可能であるため有利である。
【０００８】
そこで、特許文献５の装置に、末端検出を適用することを考える。図３は、ポリマー充填ブロック４００の断面図である。ポリマーはシリンジ４０１によって流路４０３を介して多数本を束ねたキャピラリー１０１に充填される。ポリマー充填ブロック４００を用いて末端検出を行う場合、蛍光検出はキャピラリー１０１の終端部１０３の長軸方向から、すなわちポリマー充填ブロック４００の左側面４００ａを通して行わなければならない。蛍光検出光学系は、第一カメラレンズ３０１、光学フィルター３０３、第二カメラレンズ３０２、及び２次元ＣＣＤカメラ３００からなる。しかし、ポリマー充填ブロック４００の材質はアクリル樹脂であるために、アクリル樹脂から発生される蛍光や散乱光が背景光となり、蛍光検出感度が低下する問題が生じる。また、ポリマー充填ブロック４００の内部においてキャピラリー検出端面１０５と側面４００ａの間に折れ曲がった不透明な流路４０３が存在するため、キャピラリー検出端面１０５から出射された蛍光が蛍光検出光学系に届くまでに屈折、反射、散乱を受け、蛍光検出が困難となる。
【０００９】
一般に、高感度な蛍光検出を行うためには、第一カメラレンズ３０１の明るさはＦ≦１．２であることが望ましいが、この条件を満たす市販のカメラレンズの焦点距離はｆ＜５０ｍｍである。また、第一カメラレンズ３０１でキャピラリー検出端面１０５から出射した蛍光を平行光束とするためには、第一カメラレンズ３０１とキャピラリー検出端面１０５の距離Ｌを、第一カメラレンズ３０１の焦点距離ｆと等しくする必要がある。すなわち、次式（１）の関係を満たさなければならない。
Ｌ＝ｆ＜５０ｍｍ      （１）
【００１０】
一方、キャピラリー検出端面１０５とポリマー充填ブロック４００の側面４００ａの距離は７０ｍｍ以上であるため、構造上、次式（２）の関係を満たさなければならない。
Ｌ＞７０ｍｍ          （２）
【００１１】
上式（１）と（２）は明らかに両立できないため、ポリマー充填ブロック４００を用いた高感度なキャピラリー末端検出を行うことは不可能である。
【００１２】
以上のように、特許文献５の連続自動分析と特許文献２のキャピラリー末端検出を両立させることはできない。
【００１３】
上記の通り、キャピラリー末端もしくはゲル板の下部にバッファー槽を設け、下部から蛍光検出を行うことは報告されている。しかし、その場合、キャピラリーもしくはゲル板は予めゲルを充填されたものであり、ゲル、すなわちポリマーを注入する手段は必要とされていなかった。また、ポリマー注入手段を有した連続自動分析の場合には、図２に示したような構成をとるために、キャピラリー末端検出は不可能であった。本発明は、ポリマー注入手段を有する構成を用いる際に、連続自動分析とキャピラリー末端検出を両立させるための新規な手段を提供するものである。これにより、さらに、多数のキャピラリーを高感度に同時計測し、多数の試料を自動で連続分析できる高スループットなキャピラリーアレイ電気泳動装置を提供することができる。
【００１４】
本発明のキャピラリーアレイ電気泳動装置は、キャピラリーにレーザ光を照射し、発光した蛍光を、キャピラリーの端部の近傍に設けられたポリマー収容部（ポリマー充填ブロック）を介し、蛍光検出光学系により検出することを特徴とする。このポリマー充填ブロックは以下に示す特徴を持つことが望ましい。
（１）キャピラリーの端部の端面と蛍光検出光学系の間の領域にあるポリマー充填ブロックの材質を、無蛍光物質で作製する。特に、該材質は石英製が望ましい。
（２）キャピラリーの端部は、すべてのキャピラリーの端面が実質的に平面上に揃うように並べられ、該平面と該領域にあるポリマー充填ブロック内の屈折率が変化するすべての面が互いに実質的に平行であり、上記平行度は精度誤差程度に収められている。
（３）キャピラリーの端部の端面と、該領域にあるポリマー充填ブロックの外側面の距離は、蛍光検出光学系の内のポリマー充填ブロックに最も近接するレンズの焦点距離以下である。特に、該距離は５０ｍｍ以下であることが望ましい。
（４）ポリマーもしくは緩衝液を収めて、ポリマー充填ブロックを介して蛍光検出がなされる。
【００１５】
蛍光検出光学系については、検出窓の外部に設けられ、蛍光を検出する対物レンズを具備し、キャピラリー端部の端面と検出窓の外表面との距離が、対物レンズの作動距離以下であってもよい。
【００１６】
キャピラリーについては、ポリマー収容部と着脱可能であってもよい。キャピラリーの端部については、キャピラリー端部の端面の検出窓の外表面に対する位置を定める位置決め手段を有しても良く、それが検出窓に設けられたスペーサーであっても良い。また、キャピラリーの一方の端部がキャピラリー内に充填されたポリマーと同じ屈折率を持つ溶液と接触してもよい。また、複数のキャピラリーは、光が照射される照射位置で少なくとも一部が実質的に平面上に配列された、シートを複数形成するものであって、複数のシートは上記平面と実質的に平行に配置されるものであってもよい。また、キャピラリーの一方の端部の近傍に、キャピラリーに電圧を印加した時にキャピラリー内で発生するジュール熱を除去する機構を有してもよい。また、光が照射される照射位置は、少なくとも一部が実質的に平面上に配列されており、光は、この平面に実質的に平行な方向から、複数のキャピラリーの少なくとも一部に照射するものであってもよい。
【００１７】
本発明の別のキャピラリーアレイ電気泳動装置では、ポリマー収容部は、前記キャピラリーの内部で前記ポリマーが移動する方向と、実質的に垂直の方向にポリマーもしくは緩衝液が導入、かつ排出される。
【００１８】
以上の装置構成により、キャピラリーの終端部の端面より出射した蛍光を、ポリマー充填ブロックを介し、高感度に検出することができる。その結果、高感度に多数本のキャピラリーの同時蛍光計測が可能になるだけでなく、多数の試料の連続自動分析が可能になる。
【００１９】
なお、ここでポリマー収容部、又はポリマー充填ブロックとしたものは、便宜上このように名付けたものであり、その機能はポリマーを収容すること、又はポリマーを充填することに限られるものではない。また、複数のキャピラリーにより形成されるシートとは、複数のキャピラリーが並べられた状態を指すものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、多数本のキャピラリーの高感度な同時蛍光計測が可能になり、かつ、多数の試料の連続自動分析が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
（実施例１）
図４は、本発明を用いた全自動キャピラリーアレイ電気泳動装置の一例の概観を示したものである。本実施例では、２０本のキャピラリーを同時に電気泳動分析する方法について説明する。２０本のキャピラリーが束ねられ、キャピラリーアレイ１０１ａを形成している。各キャピラリー１０１は石英製で外表面にポリイミドコーティングがなされ、全長４０ｃｍ、外径３６０μｍ、内径５０μｍであるものを用いる。各キャピラリー１０１の、試料を導入する側を始端部１０２、電気泳動によって試料がキャピラリー内部を泳動し、溶出する側を終端部１０３と呼ぶ。各キャピラリー１０１の始端部１０２の端面より３０ｃｍ（終端部１０３の端面より１０ｃｍ）の位置をレーザ照射位置とし、その部分のキャピラリーのポリイミドコーティングを除去してある。それぞれ５本のキャピラリー１０１のレーザ照射位置を並べ、４組のキャピラリー配列を形成する。レーザ照射位置では、各キャピラリー１０１が互いに実質的に平行に配列され、また各々のキャピラリーのレーザ照射位置は実質的に一直線上に配列するようにされている。ここでキャピラリーが互いに実質的に平行であるとは、精度誤差程度に収まる程度の平行度であることを指す。また、キャピラリーは、照射位置で少なくとも一部が実質的に平面上に配列されるように配置されている。この平面とは、精度誤差程度に収まる程度の平面性を有するものである。さらに、シートを複数形成するべく、複数のシート状に配置されている。各々シートはキャピラリーが配列されてなす平面と実質的に平行に配置されている。この平行とは、精度誤差程度に収まる程度の平行度を指す。アルゴンイオンレーザー光源２００から発振したレーザ光２０２（波長４８８ｎｍ、及び５１５ｎｍ、出力１００ｍＷ）は、ビームスプリッタ２０６及びミラー２０７によって４本に分割され、４組のキャピラリー配列を照射する。各レーザビーム２０２は、各キャピラリー１０１に実質的に平行になるように調節されてキャピラリー配列に照射される。ここでレーザビームが各キャピラリーに実質的に平行に照射されるとは、各キャピラリーが配列されることによってなす実質的な平面に対し、レーザビームの照射される方向が実質的に平行であることをいう。電気泳動の分離能の低下を抑えるために、キャピラリー配列に照射されるレーザ幅は、キャピラリー１０１の内径（５０μｍ）以下にすることが望ましい。各キャピラリー１０１の内部が分離媒体であるポリマー溶液（Applied Biosystems社POP-4）で満たされている状態で上記のレーザ照射を行うと、レーザビームがキャピラリー配列中を伝搬するため、すべてのキャピラリーを同時に効率良く照射することができる。
【００２３】
図５にキャピラリーアレイ１０１ａの終端部１０３近傍の斜視図を示す。キャピラリーアレイ１０１ａの終端部１０３は、２０本のキャピラリー１０１が束ねられ、キャピラリーアレイヘッド１０７を形成している。キャピラリーアレイヘッド１０７は、２０本のキャピラリー１０１の終端部１０３、筒状の固定冶具１０６、接着剤１０８により構成されている。ここで、各キャピラリー１０１の終端部１０３の端面（キャピラリー検出端面１０５）、固定治具１０６のふち、及び接着剤１０８の表面はほぼ実質的に平面に並び、検出平面１０９を形成する。検出平面１０９上で各キャピラリー検出端面１０５は５×４の格子状に配列する。ここで、各キャピラリー１０１の始端部１０２における位置とキャピラリー検出端面１０５における位置を対応させておく。固定冶具１０６の材質は、電気伝導度が低く、硬質なものが望ましい。また、接着剤１０８の材質は、ポリマー溶液に接するため、電気泳動の分離に影響を及ぼさないように水に分解されにくく、化学的に安定性の高いものが望ましい。本実施例では、固定冶具１０６の材料としてポリエーテルエーテルケトンを、接着剤１０８としてシリコン系接着剤（セメダインスーパーＸブラック、セメダイン）を使用した。
【００２４】
図４に示したように、キャピラリーアレイヘッド１０７は、ポリマー充填ブロック４０４に接続されている。キャピラリーアレイヘッド１０７が接続された状態のポリマー充填ブロック４０４の断面図を図６に示す。ネジ１１０を締め付けることにより、フェラル１１１がポリマー充填ブロック４０４の内壁面に押し付けられ、それと同時にフェラル１１１がキャピラリーアレイヘッド１０７を締め付け、ポリマー充填ブロック４０４とキャピラリーアレイヘッド１０７の隙間がフェラル１１１によって密閉される。この構造は耐圧性があり、ポリマー充填ブロック４０４内部に高圧力が印加された場合もこの密閉は保たれる。フェラル１１１及びネジ１１０の材質として、硬質であり電気伝導度の低いポリエーテルエーテルケトンを使用した。ポリマー充填ブロック４０４は、アクリル樹脂製であり、内部に流路４０５が形成されている。流路４０５は耐圧性のシリンジ４０１、及び耐圧性のチューブ５０１に接続され、これらの内部にポリマー溶液が満たされている。チューブ５０１は、図４で示したバルブ４０２を介して、緩衝液（3700 buffer、Applied Biosystems社）の入った緩衝液槽５０２につながっている。
【００２５】
流路４０５の一部は検出平面１０９と接しており、検出平面１０９の表面はポリマー溶液で満たされている。このように、流路４０５をポリマー溶液で満たした状態で蛍光検出を行うことによって、キャピラリー検出端面１０５においてキャピラリー１０１内と流路４０５の間の屈折率変化境界面がなくなり、キャピラリー検出端面１０５から出射した蛍光が、流路４０５に入射する間の反射がなくなる。そのため、キャピラリー検出端面１０５から出射した蛍光を２次元ＣＣＤカメラ３００で検出する際の感度低下を抑える効果が得られる。ポリマー溶液以外でもポリマー溶液と同じ屈折率の溶液で流路４０５を満たしても同様の効果が得られる。もちろん緩衝液で流路４０５を満たして蛍光検出を行っても良い。また、ポリマー充填ブロック４０４のキャピラリーアレイの検出平面１０９が隣する部位では、キャピラリーの内部でポリマーが移動する方向と実質的に垂直の方向に、ポリマーもしくは緩衝液が導入、かつ排出される。ここで実質的に垂直とは、具体的には８５度程度から９５度程度の範囲の角度をとることが妥当である。このような配置をとることにより、ポリマーもしくは緩衝液の導入及び排出が効率よく行えるとともに、管配置の容易性から装置の小型化が可能となる。
【００２６】
キャピラリー検出端面１０５から出射された蛍光は、ポリマー溶液で満たされた流路４０５、検出窓３０６を介し、ポリマー充填ブロック４０４下方向から、第一カメラレンズ３０１（Ｆ＝１．２、ｆ＝５０）、光学フィルター３０３、回折格子３０４、第二カメラレンズ３０２（Ｆ＝１．２、ｆ＝５０）、５１２×５１２画素の２次元ＣＣＤカメラ３００で構成される検出部３０７によって検出される。
【００２７】
試料からの蛍光以外の、ポリマー充填ブロック４０４を構成する材料等から蛍光や散乱光を減らすため、検出窓３０６の材料は無蛍光の石英ガラスとする。検出窓３０６として、背蛍光や励起光を除外できる光学フィルターを使用しても良い。また、ポリマー充填ブロック４０４全体を無蛍光かつ透明な材料で作製し、ポリマー充填ブロック４０４と検出窓３０６を一体化しても良い。本実施例では、キャピラリーアレイヘッド１０７の検出平面１０９から検出窓３０６の外表面までの距離は２０ｍｍとし、第一カメラレンズの焦点距離５０ｍｍより小とした。検出窓３０６は、キャピラリーアレイヘッド１０７の検出平面１０９、すなわちキャピラリーの各々の端面を内含する領域と、第一カメラレンズ３０１の開口との間に位置するものである。また検出窓３０６は、この内含する領域と実質的に平行な面における形状が、上記内含する形状に実質的に相似した形状であってもよい。さらに、内含する領域、検出窓３０６、と第一カメラレンズ３０１の開口は、この順にその面積が大きくなるものであっても良い。この場合には、第一カメラレンズ３０１によってもれなく効率的に光を検出することが可能となる。
【００２８】
キャピラリーアレイヘッド１０７は、スペーサーを用いて位置決めできるようにする。具体的には、図７に示したような検出窓３０６で、内側に付いている４つの位置決めピン３１０に検出平面１０９を押し当て、検出平面１０９を検出窓３０６と実質的に平行になるように位置決めできるようにする。これにより、キャピラリーアレイを付け替えた場合にも検出平面１０９と検出窓３０６が実質的に平行かつ上記距離に再現良く接続することが可能となる。検出平面１０９を位置決めするための別の方法として、固定冶具１０６の検出平面１０９近傍の外形に段差をつけ、また、ポリマー充填ブロック４０４のキャピラリーアレイヘッド１０７を挿入する部の内壁に段差をつけ、固定冶具１０６の段差をポリマー充填ブロック４０４の段差に押し付けることで合わせても良い。これにより、前記検出窓の外表面に対するキャピラリーアレイヘッド１０７の検出平面１０９の位置を定めることができる。
【００２９】
また、本実施例では検出窓３０６の厚みを１９ｍｍとし、検出平面１０９と検出窓３０６の内表面の距離Ｌを１ｍｍとした。距離Ｌは、キャピラリー１０１の内径よりも小さいと検出平面１０９と検出窓３０６の間にある流路４０５で大きな電気抵抗となり、電圧印加時にジュール熱により上記流路４０５内にあるポリマー溶液から気泡が発生しやすくなり、電気泳動が出来なくなる。そのため、上記距離Ｌはキャピラリー１０１内径以上が必要となる。キャピラリーアレイ１０１ａをポリマー充填ブロック４０４に接続する際に、上記流路４０５に気泡が残存した場合、バルブ４０２を開放し、シリンジ４０１を加圧して、緩衝液槽５０２に上記気泡を押し流す必要がある。上記距離Ｌが大き過ぎるとシリンジ４０１の加圧時に上記流路４０５において高速にポリマー溶液を押し流すことができず、上記気泡の排出が困難となり、また消費するポリマー溶液の量も多くなる。そのため、上記距離Ｌは、２ｍｍ以内とする必要がある。以上のように、上記距離Ｌを、キャピラリー１０１の内径＜Ｌ＜２ｍｍとすることにより、でキャピラリー１０１への電圧印加時における上気流路４０５内のポリマー溶液からの気泡発生を抑制し、またキャピラリーアレイ１０１ａをポリマー充填ブロック４０４に接続する際に上記流路４０５内に残存する気泡を緩衝液槽５０２に排出しやすくすることが可能となる。
【００３０】
試料を分析する工程を次に示す。まず、バルブ４０２を閉め、シリンジ４０１のピストンに荷重をかけることによってポリマー充填ブロック４０４内部のポリマー溶液を加圧し、各キャピラリー１０１内にポリマー溶液を終端部１０３から始端部１０２に向かって充填する。一定量のポリマー溶液をキャピラリー１０１に充填後、バルブ４０２を開放し、各キャピラリー１０１の始端部１０２を、それぞれウェル中の試料溶液に浸す。この状態で、緩衝液槽５０２と試料溶液の間に高圧電源５０６により一定電圧を一定時間印加し、各ウェルに入った蛍光体で標識された試料を電気的に各キャピラリー１０１内にそれぞれ注入する。試料注入後、緩衝液の入った緩衝液槽５０５をキャピラリー１０１の始端部１０２の位置に移し、始端部１０２を緩衝液に浸し、緩衝液槽５０２と緩衝液槽５０５との間に高圧電源５０６によって電圧を印加し、各キャピラリー１０１に注入された試料を終端部１０３方向に電気泳動する。この際、キャピラリー１０１内のポリマー溶液が圧力差により移動しないように、緩衝液槽５０２に入った緩衝液と緩衝液槽５０５に入った緩衝液の液面の高低差がないようにした。
【００３１】
各キャピラリー１０１内を電気泳動する試料は、キャピラリー１０１のレーザ照射位置においてレーザ照射される。レーザ照射により、試料に標識された蛍光体が励起され、その蛍光の一部はキャピラリー１０１の内表面で全反射してキャピラリー１０１内部を伝播し、各キャピラリー１０１の検出端面１０５より出射する。出射した蛍光は、ポリマー充填ブロック４０４の検出窓３０６を介し、第一カメラレンズ３０１により平行光束とされ、光学フィルター３０３により背蛍光及び励起光が除外され、回折格子３０４によって波長分散され、第二カメラレンズ３０２により２次元ＣＣＤカメラ３００上に結像される。ここで、蛍光の波長分散手段として回折格子３０４の代わりに光学プリズムを使用しても良い。また、第一カメラレンズ３０１の代わりに対物レンズを使用しても良い。なお、対物レンズを使用する場合、キャピラリーアレイヘッド１０７の検出平面１０９から検出窓３０６の外表面までの距離は、上記対物レンズの作動距離以下にし、上記対物レンズと検出平面１０９の距離を上記対物レンズの作動距離とすることで、同様の高感度蛍光検出系が構築できる。第一カメラレンズとキャピラリー検出端面１０５の距離は５０ｍｍとした。各キャピラリー１０１からの蛍光が波長分散された像は、２次元ＣＣＤカメラ３００上の異なる位置に結像するようにする。これにより、各キャピラリー１０１からの蛍光を独立かつ一括して検出できるようにする。また、この検出を連続的に繰り返すことにより、各キャピラリー１０１からの蛍光の時間変化を計測する。得られた計測結果をコンピュータに記録し、解析することにより、複数種類の試料を分析できる。
【００３２】
以上の工程は、すべて自動で繰り返すことが可能であるため、無人で多数の試料の連続分析が可能となる。
【００３３】
蛍光検出時に外部からの迷光が検出部３０７に入ると、キャピラリー検出端面１０５から出射した蛍光検出の感度の低下につながる。そこで、キャピラリー１０１のレーザ照射位置からキャピラリーアレイヘッド１０７、ポリマー充填ブロック４０４及び検出部３０７の領域を外部から遮光することが望ましい。本実施例では、上記領域全体を暗箱で覆った。上記３つの領域に分けて暗箱で覆っても良い。またポリマー充填ブロック４０４の材質を黒いアクリル樹脂にする、もしくは黒いプラスチックにし、外部からの迷光を遮断する方法でも良い。
【００３４】
本実施例では、同時に計測するキャピラリーの本数が２０本であったが、本発明を用いた装置では、より多数のキャピラリーを同時かつ高感度に検出でき、また試料の連続無人運転が可能となる。複数のキャピラリー１０１からの蛍光を独立かつ高感度に計測するためには、隣り合うキャピラリー１０１の２次元ＣＣＤカメラ３００上での結像距離が少なくとも５画素以上離れている必要があるため、２次元ＣＣＤカメラ３００上での一次元目に１０２本のキャピラリーを並べることが可能となる。また、キャピラリー１０１の１本あたりの波長分散方向に必要な画素数を１００画素とすると、２次元ＣＣＤカメラ３００上での二次元目に５本以上のキャピラリー１０１を並べることが可能となる。そこで例えば、本実施例において５本のキャピラリー配列を９６本のキャピラリー配列にし、上記キャピラリー配列を４列並べたキャピラリーアレイを用いれば、３８４本のキャピラリーの同時計測が可能となる。
【００３５】
（実施例２）
本実施例は、図４におけるポリマー充填ブロック４０４を、シリンジ４０１が取り付いている部分と、キャピラリーアレイヘッド１０７を取り付ける部分の２つに分割し、洗浄、検出窓の交換等の操作の容易性を得ることを目的とした。
【００３６】
装置構成は、実施例１の場合とポリマー充填ブロック４０４の構成のみが異なり、それ以外は同等である。図８に本実施例のポリマー充填ブロック４０６並びにキャピラリーアレイヘッド１０７の取り付け部である検出ブロック４０７の構成を示す。キャピラリーアレイヘッド１０７は、ネジ１１０及びフェラル１１１を用いて検出ブロック４０７に接続されている。キャピラリーアレイヘッド１０７の検出ブロック４０７への接続方法並びにキャピラリーアレイヘッド１０７の接続位置合わせは、実施例１と同等である。検出ブロック４０７はアクリル樹脂製であり、図８に示すように、キャピラリーアレイヘッド１０７の検出平面１０９の真下に位置する部分に検出窓３０６が取り付けられている。検出窓３０６は無蛍光の石英製ガラスである。検出ブロック４０７内に形成された流路４０８は、ポリマー溶液で満たされている。キャピラリーアレイヘッド１０７の検出平面１０９の表面は、流路４０８にあるポリマー溶液に接している。キャピラリーアレイヘッド１０７の検出平面１０９と検出窓３０６の外表面との距離は２０ｍｍとし、検出平面１０９と検出窓３０６の内表面及び外表面は互いに実質的に平行にしてある。
【００３７】
検出ブロック４０７内の流路４０８の片方は、ポリマー溶液で満たされたチューブ４０９を介してポリマー充填ブロック４０６内に形成された流路４１０につながっており、該流路はポリマー溶液が充填されたシリンジ４０１につながっている。流路４０８のもう片方は、ポリマー溶液で満たされたチューブ５０１につながっており、実施例１の図４に示した緩衝液槽５０２につながっている。チューブ４０９及びチューブ５０１は、検出ブロック４０７と耐圧性のあるコネクターでつながっており、チューブ４０９及び５０１と検出ブロック４０７の着脱を簡素化した。
【００３８】
上記構成により、ポリマー充填ブロック４０６又は検出ブロック４０７のどちらか一方が汚染しても、その汚染したブロックのみを洗浄することで、汚染を除去できる。また、検出部３０７に外部の迷光が入らないように、実施例１ではポリマー充填ブロック４０４全体を暗箱で覆う方法を採用したが、本実施例では遮光領域の小型化が可能となる。さらに、実施例１ではキャピラリーアレイ１０１ａとシリンジ４０１の立体障害が無いように、ポリマー充填ブロック４０４が大型化する必要があるが、本実施例では上記立体障害を避けることが可能となるので、ポリマー充填ブロックの小型化も図れる。また、実施例２においても、検出ブロック４０７のキャピラリーアレイの検出平面１０９が隣する部位では、キャピラリーの内部でポリマーが移動する方向と実質的に垂直の方向に、ポリマーもしくは緩衝液が導入、かつ排出される。ここで実質的に垂直とは、具体的には８５度程度から９５度程度の範囲の角度をとることが妥当である。このような配置をとることにより実施例１と同様に、ポリマーもしくは緩衝液の導入及び排出が効率よく行えるとともに、管配置の容易性から装置の小型化が可能となる。
【００３９】
これに類似した方法で、図９に示すように、図８における検出窓３０６と検出平面１０９に挟まれた流路４０８及び検出窓３０６をキャピラリーアレイヘッド１０７と一体化する方法がある。図８と同様にチューブ４０９及びチューブ５０１は、キャピラリーアレイヘッド１０７と耐圧性のあるコネクターでつながっており、チューブ４０９及び５０１とキャピラリーアレイヘッド１０７の着脱を簡素化してある。本方式でも、図８で示した方式と同様の効果が得られる。
【００４０】
（実施例３）
実施例１や実施例２において、各キャピラリー１０１に電圧を印加して電気泳動すると、キャピラリー１０１内にジュール熱が発生する。図５に示すキャピラリーアレイヘッド１０７では、キャピラリー１０１が接着剤１０８、固定治具１０６、ポリマー充填ブロック４０４又は検出ブロック４１０に囲まれているため、キャピラリー内で発生したジュール熱の放熱効果が低い。そのため、キャピラリーアレイヘッド１０７近傍は高温になる。その結果、キャピラリーアレイヘッド１０７近傍のキャピラリー１０１内部のポリマー溶液及び検出平面１０９と検出窓３０６の間に形成された流路内のポリマー溶液が沸騰し、気泡が発生することがある。このような状態に陥ると、電気泳動の性能が著しく低下するだけでなく、蛍光検出を行うことが出来なくなる。そこで本実施例では、電気泳動時にキャピラリーアレイヘッド１０７で発生するジュール熱の効果的な除去を目的とする。
【００４１】
本実施例において、キャピラリーアレイヘッド１０７以外の構成は、実施例１又は実施例２と同等である。キャピラリーアレイヘッド１０７近傍の斜視図を図１０に示す。キャピラリーアレイヘッド１０７は、５本のキャピラリー１０１が実質的に平面状に配列されて形成されたキャピラリー配列１１２が４組、固定冶具１０６、接着剤１０８、及び５枚の金属板１１３で形成されている。４組のキャピラリー配列１１２と金属板１１３は、交互に、かつ互いに実質的に平行に配列されている。固定冶具１０６並びに接着剤１０８の材質は実施例１と同等である。固定冶具内の金属板１１３とキャピラリー１０１以外の隙間は、接着剤１０８で満たされている。金属板１１３は、図１０において、固定冶具１０６の下側に検出平面１０９から突出しないようにし、固定冶具１０６の上側に突出するように配置する。本実施例では、金属板１１３にアルミ材を使用したが、検出平面１０９に接するポリマー溶液から金属板１１３への電気の流れを防ぐため、アルミ材の周りをポリイミドでコーティングした。金属板１１３の材質としては、電気伝導度が低く、熱伝導度の高いセラミックスを使用しても良い。固定冶具１０６上部において、５枚の金属板１１３はすべて２枚のヒートシンク１１４にはさまれるように接続されている。電気泳動時に、キャピラリー１０１から発生するジュール熱は、金属板１１３を介してヒートシンク１１４より空気中に放散される。
【００４２】
本実施例により、電気泳動時にキャピラリー１０１内から発生するジュール熱を効果的に除去でき、検出平面１０９に接する流路内のポリマー溶液からの気泡の発生を抑え、安定した電気泳動と蛍光検出を行うことができる。同時に解析するキャピラリーの本数の増加、キャピラリー１０１への印加電圧を高くした時には、キャピラリーアレイヘッド１０７において発生するジュール熱量はより多くなる。そのため、本実施例は特に上記のような条件において、上記気泡の発生を抑制する上で非常に効果的である。
【００４３】
本実施例では、電気泳動時にキャピラリー１０１内から発生するジュール熱の除去方法としてヒートシンク１１４を使用したが、ヒートシンク１１４の代わりとして、ペルチェを金属板１１３に取り付け、キャピラリーアレイヘッド１０７の近傍の温度コントロールをしても良い。これにより、上記ジュール熱の効果的な除去以外に、キャピラリーアレイヘッド１０７近傍における各キャピラリー１０１内のポリマー溶液の温度が安定するため、外気温の影響を受けずに、常に安定した電気泳動結果が得られる。
【００４４】
（実施例４）
実施例１におけるキャピラリー１０１へのレーザ照射方法では、図４に示すキャピラリー１０１のレーザ光軸からの距離のばらつきが、各キャピラリー１０１へのレーザ照射効率に大きく影響しうる。
【００４５】
本実施例では、上記キャピラリーばらつきに関係なく、すべてのキャピラリーに同じレーザ強度で照射することを目的とする。
【００４６】
本実施例において、図４に示すキャピラリー１０１の照射位置及び照射方法以外は、実施例１又は実施例２と同等である。キャピラリーのレーザが照射されるレーザ照射位置近傍は、各キャピラリーが実質的に平行かつ実質的に平面上に配列されている。ここでキャピラリーが互いに実質的に平行であるとは、精度誤差程度に収まる程度の平行度であることを指す。またここでの平面とは、精度誤差程度に収まる程度の平面性を有するものを指す。レーザ光源から発振したレーザをビームエキスパンダーによって広げ、シリンドリカルレンズによってライン状に収束させ、上記キャピラリーの配列面と垂直方向からすべてのキャピラリーを同時に照射する。これにより、上記キャピラリーのばらつきに関係なく、すべてのキャピラリーにほぼ同じレーザ強度で照射することが可能となる。
【００４７】
上記キャピラリーへのレーザ照射の別な方法を以下に示す。レーザ光源から出たレーザ光を、ミラーで反射させ、対物レンズにより集光させ、キャピラリーのレーザ照射位置に照射させる。上記ミラーと対物レンズは駆動ユニットを構成し、各キャピラリーが並んでいる配列方向と同方向に高速往復駆動することが出来るため、各キャピラリーをレーザで次々とスキャン照射可能となる。このレーザ照射方法でも上記同様の効果が得られる。
【００４８】
（実施例５）
キャピラリーアレイ電気泳動装置における多数本のキャピラリーを同時にレーザ照射する方式として、レーザ光源から出射したレーザ光をビームエキスパンダー等で拡げてキャピラリーへ照射する方法（エキスパンド方式）がある。この方式では、例えば、キャピラリーの外径１５０μｍ、内径５０μｍ、照射するキャピラリー本数２０本の場合、キャピラリー１本あたりの照射効率は約１．７％となる。一方、各キャピラリーを平行かつ平面上に配列し、レーザビームを、各キャピラリーが配列する平面の側面方向より、照射する方式がある（マルチフォーカス方式）（非特許文献２）。この場合、前述した例と同条件では、キャピラリー１本あたりの照射効率は５０％程度となる。前記キャピラリー配列の幅は３ｍｍ以上であり、一度に集光する視野範囲が広くなるため、Ｆ値１．４程度のカメラレンズを用いて試料の蛍光を集光する。レンズの集光効率は１／（１６×Ｆ２）で求められ、Ｆ値１．４の場合には３．２％程度となる。試料から発する蛍光をＣＣＤカメラのような検出器で受光する際の効率は、照射効率×レンズの集光効率で求められる。キャピラリー１本あたりの効率は、エキスパンド方式で０．０５４％、マルチフォーカス方式で１．６％程度になる。
【００４９】
本実施例では、照射効率が高いマルチフォーカス方式で、かつ受光効率がより高くすることを目的とする。
【００５０】
図１１にレーザ照射並びに検出方式を示す。本実施例では、使用するキャピラリー、キャピラリー始端部近傍及び検出部以外は実施例１と同等である。キャピラリー１０１は石英製で外表面は低屈折率のフッ素系樹脂でコーティングがなされ、全長４０ｃｍ、外径１５０μｍ、内径５０μｍであるものを用いる。キャピラリー内には、電気泳動分離媒体である架橋ゲル（ポリアクリルアミドゲル）が充填されている。分離媒体として、流動性ポリマー溶液を使用しても良い。各キャピラリー１０１の終端部１０３の端面より１０ｃｍの位置をレーザ照射位置とし、その部分のキャピラリーのフッ素系樹脂コーティングを除去してある。２０本のキャピラリー１０１のレーザ照射位置を並べ、キャピラリー配列を形成する。各キャピラリー１０１は互いに平行に配列され、各レーザ照射位置が各キャピラリー１０１と垂直で、かつ一直線上に配列されている。
【００５１】
アルゴンイオンレーザー光源２００から発振したレーザ光２０２は、各キャピラリー１０１に垂直になるように調節されてキャピラリー配列に照射される。上述したように、本照射方式ではキャピラリー１本あたりの照射効率は５０％程度となる。
【００５２】
終端部１０３は、大きさ０．７５ｍｍ×０．６ｍｍ、５×４の格子状に配列されており、蛍光検出領域が非常に小さくなり、蛍光を集光するレンズを例えば対物レンズのようなＦ値の小さいものが使用可能となる。終端部１０３は、緩衝液（3700 buffer、Applied Biosystems社）で満たされた緩衝液槽５０２に浸されている。緩衝液槽を分離媒体と同じ架橋ゲルで満たしても良い。また、流動性ポリマーで満たしても良い。キャピラリー終端部１０３の端面から出射された蛍光は、緩衝液を介し、緩衝液槽５０２の下方向から、第１対物レンズ３０８（倍率２０倍、開口数０．７５、作動距離１ｍｍ）、光学フィルター３０３、第２対物レンズ３０９（倍率２０倍、開口数０．７５、作動距離１ｍｍ）、２５６×２５６画素の２次元ＣＣＤカメラ３００で構成される検出部３０７によって検出される。
【００５３】
試料からの蛍光以外の、蛍光や散乱光を減らすため、緩衝液槽５０２の底面の材料は無蛍光の石英ガラスとする。緩衝液槽５０２の底面の材料として、背景光や励起光を除外できる光学フィルターを使用しても良い。本実施例ではキャピラリー終端部１０３の端面から緩衝液槽５０２の底面までの距離を０．１ｍｍになるよう調整し、また緩衝液槽の底面の板厚を０．５ｍｍとして、第一対物レンズの作動距離１ｍｍよりも小さくした。
【００５４】
各キャピラリー１０１内を電気泳動する試料は、キャピラリー１０１のレーザ照射位置においてレーザ照射される。レーザ照射により、試料に標識された蛍光体が励起され、その蛍光の一部はキャピラリー１０１の内表面で全反射してキャピラリー１０１内部を伝播し、キャピラリー終端部１０３の端面より出射する。出射した蛍光は、緩衝液を介し、緩衝液槽５０２下方向から、第一対物レンズ３０８により平行光束とされ、光学フィルター３０３により背景光及び励起光が除外され、第二対物レンズ３０９により２次元ＣＣＤカメラ３００上に結像される。光学フィルター３０３と第二対物レンズ３０９の間に回折格子やプリズムを入れ、キャピラリーより出射された蛍光を分光して検出しても良い。第一対物レンズ３０８とキャピラリー終端部１０３の端面の距離は１ｍｍとした。対物レンズの集光効率は、１／｛１６×（１／（２×開口数））｝であるため、本実施例におけるレンズの集光効率は約１４％となる。そのためキャピラリー１本あたりの試料から発する蛍光の検出器における受光効率は７％となり、本実施例により電気泳動装置を非常に高感度にすることが可能となる。
【００５５】
（実施例６）
キャピラリーの末端から蛍光を計測する特許文献２におけるキャピラリーへのレーザ照射方式は、実施例５で述べたエキスパンド方式である。外径１５０μｍ、内径５０μｍのキャピラリー１００本を同時計測する場合、キャピラリー１本あたりの照射効率は約０．３３％程度になる。
【００５６】
本実施例は、１００本のような多数本のキャピラリーを照射効率を高くし、高感度に同時計測することを目的とする。
【００５７】
本実施例において、使用するキャピラリー、キャピラリー始端部近傍の構造以外は実施例１と同等である。図１２にレーザ照射及び検出方式を示す。本実施例では、１００本のキャピラリーを同時に電気泳動分析する方法について説明する。１００本のキャピラリーが束ねられ、キャピラリーアレイ１０１ａを形成している。各キャピラリー１０１は石英製で外表面は低屈折率のフッ素系樹脂でコーティングがなされ、全長４０ｃｍ、外径１５０μｍ、内径５０μｍであるものを用いる。キャピラリー内には、電気泳動分離媒体である架橋ゲル（ポリアクリルアミドゲル）が充填されている。分離媒体として、流動性ポリマー溶液を使用しても良い。各キャピラリー１０１の終端部１０３の端面より１０ｃｍの位置をレーザ照射位置とし、その部分のキャピラリーのフッ素系樹脂コーティングを除去してある。それぞれ２０本ずつのキャピラリー１０１のレーザ照射位置を並べ、５組のキャピラリー配列を形成する。レーザ照射位置では、各キャピラリー１０１が互いに平行に配列され、各レーザ照射位置が各キャピラリー１０１と垂直で、かつ一直線上に配列されている。アルゴンイオンレーザー光源２００から発振したレーザ光２０２は、ビームスプリッタ２０６及びミラー２０７によって５本に分割され、５組のキャピラリー配列を側面から照射する。各レーザビーム２０２は、各キャピラリー１０１に垂直になるように調節されてキャピラリー配列に照射される。終端部１０３は、大きさ６ｍｍ×６ｍｍ、２０×５の格子状に配列されている。終端部１０３は、緩衝液（3700 buffer、Applied Biosystems社）で満たされた緩衝液槽５０２に浸されている。緩衝液槽を分離媒体と同じ架橋ゲルで満たしても良い。また、流動性ポリマーで満たしても良い。キャピラリー終端部１０３の端面から出射された蛍光は、緩衝液を介し、緩衝液槽５０２の下方向から、検出部３０７によって検出される。
【００５８】
本実施例により、キャピラリー１本あたりの照射効率は１０％程度となり、エキスパンド方式に比べ３０倍程度の照射効率を得ることができ、また１００本という多数のキャピラリーを１つの２次元検出器で検出できるため装置構成が非常に容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】従来のキャピラリー電気泳動装置の概観を示す図。
【図２】従来のゲル注入機構を有するキャピラリー電気泳動装置の概観を示す図。
【図３】従来のポリマー充填ブロックの断面を示す図。
【図４】本発明による全自動キャピラリー電気泳動装置の一例の概観を示す図。
【図５】本発明の実施例１におけるキャピラリーアレイ終端部近傍の斜視図。
【図６】本発明の実施例１におけるポリマー充填ブロックの断面を示す図。
【図７】本発明の実施例１におけるポリマー充填ブロック内にある検出窓の斜視図。
【図８】本発明の実施例２におけるポリマー充填ブロック並びに検出ブロックの断面を示す図。
【図９】本発明の実施例２におけるキャピラリーアレイヘッドの断面を示す図。
【図１０】本発明の実施例３におけるキャピラリーアレイ終端部近傍の斜視図。
【図１１】本発明の実施例５におけるレーザ照射領域と検出領域近傍の斜視図。
【図１２】本発明の実施例６におけるレーザ照射領域とキャピラリー終端部近傍の斜視図。
【符号の説明】
【００６０】
１…キャピラリー
２…レーザ光
３…ガラス平面版
４…第１レンズ
５…像分割プリズム及び組み合わせフィルター
６…第２レンズ
７…２次元ＣＣＤカメラ
１０１…キャピラリー
１０１ａ…キャピラリーアレイ
１０２…始端部
１０３…終端部
１０４…レーザ照射部
１０５…キャピラリー検出端面
１０６…固定冶具
１０７…キャピラリーアレイヘッド
１０８…接着剤
１０９…検出平面
１１０…ネジ
１１１…フェラル
１１２…キャピラリー配列
１１３…金属板
１１４…ヒートシンク
２００…レーザ光源
２０２…レーザビーム                                  
２０６…ビームスプリッタ
２０７…ミラー
３００…２次元ＣＣＤカメラ
３０１…第一カメラレンズ
３０２…第二カメラレンズ
３０３…光学フィルター
３０４…回折格子
３０５…プリズム
３０６…検出窓
３０７…検出部
３０８…第一対物レンズ
３０９…第二対物レンズ
４００…ポリマー充填ブロック
４００ａ…ポリマー充填ブロック側面
４０１…シリンジ
４０２…バルブ
４０３…流路
４０４…ポリマー充填ブロック
４０５…流路
４０６…ポリマー充填ブロック
４０７…検出ブロック
４０８…流路
４０９…チューブ
４１０…流路
５０１…チューブ
５０２…緩衝液槽
５０５…緩衝液槽
５０６…高圧電源
【図１】
2004325436.tif 000003
【図２】
2004325436.tif 000004
【図３】
2004325436.tif 000005
【図４】
2004325436.tif 000006
【図５】
2004325436.tif 000007
【図６】
2004325436.tif 000008
【図７】
2004325436.tif 000009
【図８】
2004325436.tif 000010
【図９】
2004325436.tif 000011
【図１０】
2004325436.tif 000012
【図１１】
2004325436.tif 000013
【図１２】
2004325436.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成16年4月14日(2004.4.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
図１１にレーザ照射並びに検出方式を示す。本実施例では、使用するキャピラリー、キャピラリー終端部近傍及び検出部以外は実施例１と同等である。キャピラリー１０１は石英製で外表面は低屈折率のフッ素系樹脂でコーティングがなされ、全長４０ｃｍ、外径１５０μｍ、内径５０μｍであるものを用いる。キャピラリー内には、電気泳動分離媒体である架橋ゲル（ポリアクリルアミドゲル）が充填されている。分離媒体として、流動性ポリマー溶液を使用しても良い。各キャピラリー１０１の終端部１０３の端面より１０ｃｍの位置をレーザ照射位置とし、その部分のキャピラリーのフッ素系樹脂コーティングを除去してある。２０本のキャピラリー１０１のレーザ照射位置を並べ、キャピラリー配列を形成する。各キャピラリー１０１は互いに平行に配列され、各レーザ照射位置が各キャピラリー１０１と垂直で、かつ一直線上に配列されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
本実施例において、使用するキャピラリー、キャピラリー終端部近傍の構造以外は実施例１と同等である。図１２にレーザ照射及び検出方式を示す。本実施例では、１００本のキャピラリーを同時に電気泳動分析する方法について説明する。１００本のキャピラリーが束ねられ、キャピラリーアレイ１０１ａを形成している。各キャピラリー１０１は石英製で外表面は低屈折率のフッ素系樹脂でコーティングがなされ、全長４０ｃｍ、外径１５０μｍ、内径５０μｍであるものを用いる。キャピラリー内には、電気泳動分離媒体である架橋ゲル（ポリアクリルアミドゲル）が充填されている。分離媒体として、流動性ポリマー溶液を使用しても良い。各キャピラリー１０１の終端部１０３の端面より１０ｃｍの位置をレーザ照射位置とし、その部分のキャピラリーのフッ素系樹脂コーティングを除去してある。それぞれ２０本ずつのキャピラリー１０１のレーザ照射位置を並べ、５組のキャピラリー配列を形成する。レーザ照射位置では、各キャピラリー１０１が互いに平行に配列され、各レーザ照射位置が各キャピラリー１０１と垂直で、かつ一直線上に配列されている。アルゴンイオンレーザー光源２００から発振したレーザ光２０２は、ビームスプリッタ２０６及びミラー２０７によって５本に分割され、５組のキャピラリー配列を側面から照射する。各レーザビーム２０２は、各キャピラリー１０１に垂直になるように調節されてキャピラリー配列に照射される。終端部１０３は、大きさ６ｍｍ×６ｍｍ、２０×５の格子状に配列されている。終端部１０３は、緩衝液（3700 buffer、Applied Biosystems社）で満たされた緩衝液槽５０２に浸されている。緩衝液槽を分離媒体と同じ架橋ゲルで満たしても良い。また、流動性ポリマーで満たしても良い。キャピラリー終端部１０３の端面から出射された蛍光は、緩衝液を介し、緩衝液槽５０２の下方向から、検出部３０７によって検出される。