(57)【要約】【課題】精度よくコンパクトにキャピラリが配列され、取り扱い易く、放熱効率の良い電気泳動部材を提供する。【解決手段】第一の支持層、第一の接着剤層及び第二の支持層を有する第一の支持体と複数のキャピラリとを有する電気泳動部材であって、第一の接着剤層が第一の支持層上に形成されており、複数のキャピラリが第一の接着剤層に敷設されてキャピラリ層を形成しており、該キャピラリ層上に第二の支持層が形成されており、キャピラリは、第一の支持体が部分的に取り除かれて露出した窓部と、第一の支持体の一方の端部が取り除かれて露出した試料注入部とを有し、窓部及び試料注入部の各部においてキャピラリが軸を一平面上で並列させて配列されており、窓部においてキャピラリの軸に直交する一つの平面と各キャピラリとの交点として定義されるキャピラリの検出部から、試料注入部の先端部までの全てのキャピラリの長さが等しい電気泳動部材。【選択図】　図２
2004085292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の支持層、第一の接着剤層及び第二の支持層を有する第一の支持体と複数のキャピラリとを有する電気泳動部材であって、該第一の接着剤層が該第一の支持層上に形成されており、該複数のキャピラリが該第一の接着剤層に敷設されてキャピラリ層を形成しており、該キャピラリ層上に該第二の支持層が形成されており、該複数のキャピラリは、該第一の支持体が部分的に取り除かれて露出した窓部と、該第一の支持体の一方の端部が取り除かれて露出した試料注入部とを有し、該試料注入部は該複数のキャピラリの一方の先端部を含み、窓部及び試料注入部の各部において該複数のキャピラリが軸を一平面上で並列させて配列されており、該窓部において該複数のキャピラリの軸に直交する一つの平面と各キャピラリとの交点として定義される該複数のキャピラリの検出部から、該試料注入部の先端部までの全てのキャピラリの長さが等しいことを特徴とした電気泳動部材。
【請求項２】
該複数のキャピラリがガラスキャピラリであることを特徴とした請求項１に記載の電気泳動部材。
【請求項３】
該第一の支持体が、該キャピラリ層と該第二の支持層との間に第二の接着剤層を有することを特徴とした請求項１又は２いずれかに記載の電気泳動部材。
【請求項４】
該複数のキャピラリの最外層にコーティング層が形成されており、該検出部を含む該窓部の一部或いは全部で該コーティング層が剥離されていることを特徴とした請求項１〜３いずれかに記載の電気泳動部材。
【請求項５】
該試料注入部での該複数のキャピラリの配列の間隔が９ｍｍの整数分の１であることを特徴とした請求項１〜４いずれかに記載の電気泳動部材。
【請求項６】
該検出部前後の該複数のキャピラリを支持する第二の支持体を有することを特徴とした請求項１〜５いずれかに記載の電気泳動部材。
【請求項７】
該第一の支持体が、該窓部を含む開口部を有することを特徴とした請求項１〜６いずれかに記載の電気泳動部材。
【請求項８】
以下の▲１▼〜▲３▼の工程を備えることを特徴とした電気泳動部材の製造方法。
▲１▼第一の支持層上に形成された第一の接着剤層に、数値制御された敷設装置を用いて、複数のキャピラリを、該複数のキャピラリの軸に直行する一つの平面と各キャピラリとの交点として定義される該複数のキャピラリの検出部から、各キャピラリの一方の先端部を含む試料注入部の各キャピラリの該先端部までの長さが、全てのキャピラリで同じになるように、また少なくとも該検出部とその周辺からなる窓部及び該試料注入部各個所において、該複数のキャピラリが軸を一平面で並列させて配列されるように敷設してキャピラリ層を形成する工程；
▲２▼該キャピラリ層上に第二の支持層を積層する工程；及び
▲３▼該第一の支持層、該第一の接着剤層及び該第二の支持層を部分的に取り除いて、該複数のキャピラリの該窓部及び該試料注入部を露出させる工程。
【請求項９】
以下の▲１▼〜▲３▼の工程を備えることを特徴とした電気泳動部材の製造方法。
▲１▼第一の支持層上に形成された第一の接着剤層に、数値制御された敷設装置を用いて、複数のキャピラリを、該複数のキャピラリの軸に直行する一つの平面と各キャピラリとの交点として定義される検出部から、各キャピラリの一方の先端部を含む試料注入部の各キャピラリの該先端部までの長さが、全てのキャピラリで同じになるように、また少なくとも該検出部とその周辺からなる窓部及び該試料注入部各個所において、該複数のキャピラリが軸を一平面で並列させて配列されるように敷設してキャピラリ層を形成する工程；
▲２▼該キャピラリ層上に、表面に第二の接着剤層を有した第二の支持層を、第二の接着剤層が該キャピラリ層に接するように配置して積層する工程；及び
▲３▼該第一の支持層、該第一の接着剤層、該第二の接着剤層及び該第二の支持層を部分的に取り除いて、該複数のキャピラリの該窓部及び該試料注入部を露出させる工程。
【請求項１０】
該複数のキャピラリがガラスキャピラリであることを特徴とした請求項８又は９に記載の電気泳動部材の製造方法。
【請求項１１】
該複数のキャピラリとして、最外層にコーティング層が形成されたガラスキャピラリを用いて、該検出部を含む該窓部の一部或いは全部となる個所の該コーティング層を剥離する工程を備えることを特徴とした請求項８〜１０いずれかに記載の電気泳動部材の製造方法。
【請求項１２】
該複数のキャピラリを敷設する際、該複数のキャピラリに荷重を加えることを特徴とした請求項８〜１１のいずれかに記載の電気泳動部材の製造方法。
【請求項１３】
該複数のキャピラリを敷設する際、該第一の接着剤層及び／又は該複数のキャピラリに、熱となるエネルギーを印加することを特徴とした請求項８〜１２のいずれかに記載の電気泳動部材の製造方法。
【請求項１４】
請求項７に記載の電気泳動部材、及び、レーザ光線を該開口部において反射し、該複数のキャピラリの軸が並列している平面に平行な方向から、該複数のキャピラリの該検出部に照射する手段を有することを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＤＮＡ、ＲＮＡ或いはたんぱく質などの高分子物質を分析する電気泳動装置、特にＤＮＡシーケンサーなどで用いる電気泳動部材とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＮＡ塩基の配列を決定する技術として、複数のＤＮＡ断片を含んだ液を電気泳動により分離して、ＤＮＡ断片の蛍光を検出する方法がある。従来はスラブゲル電気泳動法という平板ガラスの間にゲルを充填し電気泳動を行う方法をとっていた。電気泳動による分離の速度を上げるためには、ゲル厚を薄くし高電圧をかける必要があるが、発熱の問題により印加電圧には限界があった。
そこで新たに開発された技術が、内径５０〜１００μｍ程度の石英毛細管を用いるキャピラリ電気泳動法である。キャピラリは発熱を低減できるため、スラブゲル電気泳動法と比較し、より高い電圧を印加することができ、分離速度を１０倍以上に向上させることができる。現在はこのキャピラリを数本〜１００本程度配した「キャピラリアレイ」を用いた全自動のマルチキャピラリシステムの採用が盛んである。
【０００３】
ところで、マルチキャピラリアレイシステムでは、蛍光を励起するための光を複数のキャピラリに照射する必要があるため、特別の工夫が必要である。ビームをスキャンする方式、ビームを広げて照射する方式、複数の光源を備える方式などが開発されてきたが、照射効率・分析感度が低いことや光源が複数必要で高コストといった問題があった。これに対して特開平９−９６６２３号公報の方式は、複数のキャピラリを配列した平面内においてキャピラリに対して垂直に光を照射し、該光線をキャピラリ自体のレンズ効果を利用して複数のキャピラリに照射するというものである。このマルチフォーカス方式と呼称されている方式によって、一つの光源で高感度な分析が出来るようになってきた。
一方、米国特許第５，９５８，６９４号明細書などに記載されているチップキャピラリ電気泳動法という方法が近年注目されている。ガラス板や石英板の表面にエッチング等により幅及び深さが数１０μｍ程度の流路（キャピラリ）を形成し、この流路で電気泳動を行うという方法である。ここで使用する基板は電気泳動チップなどと呼ばれている。電気泳動チップは、通常の毛細管（キャピラリ）より放熱効果が高く、流路の短縮や高密度化が容易といった特長がある。しかし、試料注入の際、試料を反応チュープから手作業（ピペッティング）でチップへ移し変えなければならず、多量の分析を高速に行う場合などには適当な方法ではない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のキャピラリアレイはキャピラリを一本づつ組み立て冶具を用いて束ねるように作製する。キャピラリ本数が増えるに従い、キャピラリの束がかさ高くなり、そのための装置内のスペースが必要になり、装置の小型化が難しくなる。また、キャピラリアレイの製造工数や時間が増大し、キャピラリ折損などといった不具合も増加する。完成したアレイにおいてもキャピラリの大部分は空中に浮いた状態にあり、ユーザの取扱いによって破損しやすい。また、キャピラリの周囲が空気であるため放熱効率が悪い。
本発明は、精度よくコンパクトにキャピラリが配列され、取り扱い易く、放熱効率の良い電気泳動部材を提供すること、及び、そのような電気泳動部材を効率よく製造する方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第一の支持層、第一の接着剤層及び第二の支持層を有する第一の支持体と複数のキャピラリとを有する電気泳動部材であって、該第一の接着剤層が該第一の支持層上に形成されており、該複数のキャピラリが該第一の接着剤層に敷設されてキャピラリ層を形成しており、該キャピラリ層上に該第二の支持層が形成されており、該複数のキャピラリは、該第一の支持体が部分的に取り除かれて露出した窓部と、該第一の支持体の一方の端部が取り除かれて露出した試料注入部とを有し、該試料注入部は該複数のキャピラリの一方の先端部を含み、窓部及び試料注入部の各部において該複数のキャピラリが軸を一平面上で並列させて配列されており、該窓部において該複数のキャピラリの軸に直交する一つの平面と各キャピラリとの交点として定義される該複数のキャピラリの検出部から、該試料注入部の先端部までの全てのキャピラリの長さが等しいことを特徴とした電気泳動部材に関する。
【０００６】
また、本発明は、該複数のキャピラリがガラスキャピラリであることを特徴とした上記の電気泳動部材に関する。
また、本発明は、該第一の支持体が、該キャピラリ層と該第二の支持層との間に第二の接着剤層を有することを特徴とした上記の電気泳動部材に関する。
また、本発明は、該複数のキャピラリの最外層にコーティング層が形成されており、該検出部を含む該窓部の一部或いは全部で該コーティング層が剥離されていることを特徴とした上記の電気泳動部材に関する。
また、本発明は、該試料注入部での該複数のキャピラリの配列の間隔が９ｍｍの整数分の１であることを特徴とした上記の電気泳動部材に関する。
また、本発明は、該検出部前後の該複数のキャピラリを支持する第二の支持体を有することを特徴とした上記の電気泳動部材に関する。
また、本発明は、該第一の支持体が、該窓部を含む開口部を有することを特徴とした上記の電気泳動部材に関する。
【０００７】
また、本発明は、以下の▲１▼〜▲３▼の工程を備えることを特徴とした電気泳動部材の製造方法に関する。
▲１▼第一の支持層上に形成された第一の接着剤層に、数値制御された敷設装置を用いて、複数のキャピラリを、該複数のキャピラリの軸に直行する一つの平面と各キャピラリとの交点として定義される該複数のキャピラリの検出部から、各キャピラリの一方の先端部を含む試料注入部の各キャピラリの該先端部までの長さが、全てのキャピラリで同じになるように、また少なくとも該検出部とその周辺からなる窓部及び該試料注入部各個所において、該複数のキャピラリが軸を一平面で並列させて配列されるように敷設してキャピラリ層を形成する工程；
▲２▼該キャピラリ層上に第二の支持層を積層する工程；及び
▲３▼該第一の支持層、該第一の接着剤層及び該第二の支持層を部分的に取り除いて、該複数のキャピラリの該窓部及び該試料注入部を露出させる工程。
【０００８】
また、本発明は、以下の▲１▼〜▲３▼の工程を備えることを特徴とした電気泳動部材の製造方法に関する。
▲１▼第一の支持層上に形成された第一の接着剤層に、数値制御された敷設装置を用いて、複数のキャピラリを、該複数のキャピラリの軸に直行する一つの平面と各キャピラリとの交点として定義される検出部から、各キャピラリの一方の先端部を含む試料注入部の各キャピラリの該先端部までの長さが、全てのキャピラリで同じになるように、また少なくとも該検出部とその周辺からなる窓部及び該試料注入部各個所において、該複数のキャピラリが軸を一平面で並列させて配列されるように敷設してキャピラリ層を形成する工程；
▲２▼該キャピラリ層上に、表面に第二の接着剤層を有した第二の支持層を、第二の接着剤層が該キャピラリ層に接するように配置して積層する工程；及び
▲３▼該第一の支持層、該第一の接着剤層、該第二の接着剤層及び該第二の支持層を部分的に取り除いて、該複数のキャピラリの該窓部及び該試料注入部を露出させる工程。
【０００９】
また、本発明は、該複数のキャピラリがガラスキャピラリであることを特徴とし上記の電気泳動部材の製造方法に関する。
また、本発明は、該複数のキャピラリとして、最外層にコーティング層が形成されたガラスキャピラリを用いて、該検出部を含む該窓部の一部或いは全部となる個所の該コーティング層を剥離する工程を備えることを特徴とした上記の電気泳動部材の製造方法に関する。
また、本発明は、該複数のキャピラリを敷設する際、該複数のキャピラリに荷重を加えることを特徴とした上記の電気泳動部材の製造方法に関する。
また、本発明は、該複数のキャピラリを敷設する際、該第一の接着剤層及び／又は該複数のキャピラリに、熱となるエネルギーを印加することを特徴とした上記の電気泳動部材の製造方法に関する。
また、本発明は、上記の開口部を有する電気泳動部材、及び、レーザ光線を該開口部において反射し、該複数のキャピラリの軸が並列している平面に平行な方向から、該複数のキャピラリの該検出部に照射する手段を有することを特徴とするキャピラリ電気泳動装置に関する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の電気泳動部材の製造工程及び層構成を示す説明図を図１に、また、本発明の電気泳動部材の一態様を示す平面図を図２に、他の一態様を示す平面図を図７に示す。なお、図２、図３及び図７中、キャピラリの配列の様子を示すために、キャピラリの露出していない部分も、一部又は全部を実線で示した。
本発明の電気泳動部材は、第一の支持層、第一の接着剤層及び第二の支持層を有する第一の支持体と、複数のキャピラリとを有し、第一の接着剤層が第一の支持層上に形成されており、複数のキャピラリが第一の接着剤層に敷設されてキャピラリ層を形成している。図１（４）に示すように、本発明の電気泳動部材の第一の支持体は、第一の支持層１、第一の接着剤層２、第二の接着剤層５及び第二の支持層６を有していてもよく、この場合、第一の接着剤層２に敷設された複数のキャピラリ４からなるキャピラリ層の上に、第二の接着剤層５が形成され、その上に第二の支持層６が形成されている。複数のキャピラリ４は、第一の支持層１、第一の接着剤層２、第二の接着剤層５及び第二の支持層６からなる第一の支持体が部分的に取り除かれて露出した窓部１１と、第一の支持体の一方の端部が取り除かれて露出した試料注入部７を有する。試料注入部７は、全てのキャピラリ４の一方の先端部を含む。キャピラリ４は、窓部１１及び試料注入部７の各部において、キャピラリ軸を一平面上で並列させて配列されている。窓部１１では、キャピラリ４は隣り合うキャピラリが接した状態で並列に配列されており、試料注入部７では、等間隔で並列に配列されている。キャピラリ４の窓部１１には、キャピラリ４の軸に直交する一つの平面と各キャピラリ４との交点として定義される検出部９が設けられている。通常、この検出部９において、キャピラリ４にレーザ光線が照射されるため、キャピラリ４は、少なくともこの検出部９又は検出部９とその周辺では、透明である。
【００１１】
例えば、本発明の電気泳動部材は、窓部と試料注入部の間のキャピラリのみが第一の支持体中で支持されていてもよいし、あるいは、図２に示すように、第一の支持体Ａを部分的に取り除いて開口部１１−２を設けて、キャピラリ４の窓部１１を露出させてもよい。いずれの場合にも、例えば図７に示すように、キャピラリ４の窓部において、検出部の前後に、キャピラリ４を支持する第二の支持体４０を設けてもよい。
第一の支持層１及び及び第二の支持層６の形状は、特に制限はないが、通常、厚み２０μｍ〜１００μｍの平板状の形状が好適である。また、第一の支持層１及び及び第二の支持層６の材質は目的に応じて選定してよい。電気絶縁性の優れた材質としては、プリント配線板に用いられているエポキシ樹脂板やポリイミド樹脂板やフレキシブル配線板に用いられているデュポン社製のカプトンフィルムに代表されるようなポリイミドフィルム、帝人社製のテトロンフィルムに代表されるようなポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、東レ社製のトレリナに代表されるポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルムなどが使用できる。放熱性に優れた材質としては、アルミ、銅、ＳＵＳなどの金属板、ガラス・石英プレートなどが使用できる。金属板を用いる場合はその表面に電気絶縁用のエポキシ樹脂やポリイミド樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂コーティング層を設けると良い。
【００１２】
第二の支持体４０には石英、ガラス、ＳＵＳ、プラスチック製等各材質のブロックに複数の並列するＶ溝を形成したＶ溝基板などが適する。Ｖ溝の間隔を窓部におけるキャピラリの間隔と等しくし、各Ｖ溝に各キャピラリのキャピラリ軸に平行な一部をはめ込むことにより、複数のキャピラリの等間隔の並列配置を安定に保持することができる。
【００１３】
第一の接着剤層２及び第二の接着剤層５には、粘着性のある接着剤を用いることが好ましく、たとえば、トーネックス社製のビスタネックスＭＭＬ−１２０の様なポリイソブチレンや、日本ゼオン社製のニポールＮ１４３２等のアクリロニトリルブタジエンゴムや、デュポン社製のハイパロン２０の様なクロルスルホン化ポリエチレン等を用いることができる。この場合は、これら材料を溶剤に溶解して前記第一の支持層、又は第一の支持層及び第二の支持層に直接塗布乾燥して接着剤層を形成することができる。さらに、必要に応じてこれら材料に架橋剤や難燃剤などを目的に応じて配合することもできる。また、日東電工社製Ｎｏ．５００等のアクリル樹脂系接着剤や、スリーエム社製のＡ−１０、Ａ−２０、Ａ−３０等の両面粘着テープ、ダウコーニングアジア社製のシリコーン接着シートＳ９００９等のシリコーン樹脂系接着剤などを使用できる。この場合は前記第一の支持層、又は第一の支持層及び第二の支持層の表面に直接ラミネートして使用する。
【００１４】
本発明に用いられるキャピラリとしては、例えば、市販のガラスキャピラリが使用できる。最外層にガラス保護用の樹脂がコーティングされているものが好ましい。このような樹脂材料にはポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂などが適する。最外層にガラス保護用の樹脂がコーティングされたガラスキャピラリとして、Ｐｏｌｙｍｉｃｒｏ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製のＴＳＰ、ＴＳＧ、ＴＳＵやモリテックス社製のキャピラリチューブなどがある。キャピラリの内、外径は、目的に応じて設定してよい。
【００１５】
本発明の製造方法では、第一の接着剤層への複数のキャピラリの敷設に、数値制御された敷設装置を用いる。例えば、特公昭５０−９３４６号公報に開示されている装置がある。この装置は、導線供給始動器にて送り出された導線を、鋲止めヘッドにて稼働テーブル上に静置した粘着剤つきベース材料に、任意形状に敷設し、所定位置にて導線をカッターで切断する装置である。本発明の方法に適用する場合、導線の代わりにキャピラリを、接着剤つきベース材料の代わりに、第一の接着剤層付き第一の支持層を用いる。キャピラリを敷設する際、キャピラリを急激に、また鋭角に曲げると折れやすい等の問題があるが、これらを防ぐため、キャピラリの敷設を滑らかな円弧状に行うことによって、キャピラリの折れや応力を局所的に残すことなく敷設できる。
キャピラリを敷設する際、第一の接着剤層及び／或いはキャピラリに熱エネルギーを印加する方法としては、第一の支持層を固定する加工テーブルの内部にヒータを内蔵させる方法や、キャピラリや第一の接着剤層に超音波を印加させる方法やレーザー光を照射する方法がある。装置など製造者の都合で選択してよい。
【００１６】
試料注入部７と窓部１１のサイズ等の仕様は、適用する装置などに合せて設計しなければならない。試料注入部７と窓部１１では、第一の支持体Ａ（即ち、第一の支持層１、第一の接着剤層２、第二の接着剤層５及び第二の支持層６）は取り除かれ、キャピラリ４は露出している。試料注入部７と窓部１１の露出したキャピラリ４は等間隔に並列していなければならない。また、窓部１１内においてキャピラリの軸と直交する所定の平面とキャピラリの交点として定義される検出部９から試料注入部７の先端部８までのキャピラリの長さが等しく設計されていなければならない。間隔や長さの公差は測定精度との兼ね合いで設定すればよい。高精度の測定を行う場合は、少なくとも±０．５％以下であることが望ましい。測定精度を余り求めない場合はそれ以上でも構わない。
キャピラリは、通常、互いに等しい内径及び外径を有するものが用いられ、窓部１１におけるキャピラリの間隔は、キャピラリの外径と等しくして隣り合うキャピラリが接するようにすることが好ましい。試料注入部７におけるキャピラリの間隔は、試料の入ったウェルの間隔と等しくすることが好ましい。また、全キャピラリの試料注入部７の先端部８は、一直線上に位置するようにそろえること好ましい。
【００１７】
また、保護コーティングを設けたキャピラリを用いる場合、該コーティング層を窓部１１の少なくとも測定のための照射光や励起光の妨げにならない範囲を剥離しなければならない。通常、光の照射や受光は、検出部９にて行うので、剥離は検出部９の前後１ｍｍ〜５ｍｍの範囲で行う必要がある。この値については、測定装置の仕様に基づいて決めなければならない。
【００１８】
窓部１１と試料注入部７の第一の支持体を取り除くには、手作業で剥離する方法、レーザー光で剥離する方法、特開２００２−０８２０９４号公報で開示されたオゾンアッシャーやプラズマアッシャーで剥離する方法などがある。また、これらの各方法を併用しても良い。手作業で剥離する場合、過剰な力が加わりキャピラリの位置ずれや折損が起こる場合があるので、作業には充分な注意が必要である。レーザー光やアッシャーを用いる方法は、キャピラリの配列精度確保や折損防止の観点から特に有効である。また、キャピラリの最外層に設けた保護用の樹脂コーティング層を剥離するには、レーザー光で剥離する方法、オゾンアッシングやプラズマアッシングで剥離する方法を用いると良い。
【００１９】
第二の支持層（図１（４）の態様では、表面に第二の接着剤層５が形成された第二の支持層６）を積層するには各種の方法が考えられる。一般的なプレス法を使用する場合は、キャピラリに大きな力が加わり破損することを防ぐため、プレス条件の設定には注意が必要である。真空ラミネート法を用いて、予めチャンバー内を真空状態にした後に低圧で圧着するので、キャピラリに大きな力が加わることなく折損の発生も防ぐことが出来る。
【００２０】
その後、必要に応じて、第一の支持体を所定の外形に加工する。所定の外形に加工する方法としては、カッターによる切断や、所望の形に予め作製した金属製の刃型を押し当てて切断加工することができる。なお、カッターでは自動化に難があり、刃型は治工具の作製に手間がかかるため、数値制御のレーザー加工機のほうがデータの準備のみで作業できるため好ましい。また、レーザー加工機においても、切断専用の出力の大きな加工機よりも、最近プリント基板で用いられているレーザー穴あけ機の様に、単位時間当りのエネルギー出力が大きく同一の場所を複数のショット数で穴あけし、穴径の半分程度づつ移動させてゆく方式は、レーザーの焼け焦げが非常に少なく好ましい。
【００２１】
本発明のキャピラリ電気泳動装置は、本発明の電気泳動部材の内、第一の支持体がキャピラリの窓部を含む開口部を有する態様の電気泳動部材と、レーザ光線を開口部において反射し、複数のキャピラリの軸が並列している平面に平行な方向から、複数のキャピラリの検出部に照射する手段を有する。複数のキャピラリの検出部へのレーザ光線の照射は、複数のキャピラリの軸が並列している平面に平行な一方向からの照射であってもよいし、対向する二方向からの照射であってもよい。レーザ光線を反射して検出部に照射する手段としては、例えば、レーザ光線の光源と、光源からのレーザ光線を反射させるように少なくとも開口部に配置された少なくとも１つのミラー又はプリズム等からなるものが挙げられる。ミラー又はプリズムは、開口部内で、並列したキャピラリの一方の端のキャピラリに面して１個のみ配置してもよいし、両方の端のキャピラリに面するように２個を配置してもよい。後者のように配置することにより、複数のキャピラリの検出部へ、対向する二方向からレーザ光線を照射することができる。この場合、光源は２つ用いてもよいし、１つの光源からのレーザ光線をビームスプリッターで分岐させてもよい。
【００２２】
本発明のキャピラリ電気泳動装置を用いて分析を行なう場合、例えば、さらに、分離媒体及びバッファーをキャピラリに供給する手段、分離媒体及びバッファーが供給されたキャピラリの両端間に電圧を印加し、キャピラリ内で試料を泳動させる手段、及び、キャピラリ内を泳動する試料がレーザ光線の照射により発する蛍光を検出する手段を用いる。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の実施例及びその比較例によって本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例１
図１は本発明の第１の実施例の製造工程図である。表面にダウコーニングアジア社製シリコーン接着シートＳ９００９（厚さ１００μｍ）を第一の接着剤層２として有したデュポン社製カプトン３００Ｈ（厚さ７５μｍ）を第一の支持層１に用いた。第一の接着剤層２、に印加荷重とＸ−Ｙテーブルの可動を数値制御で行う日立化成工業株式会社製の敷設装置３を用い、Ｐｏｌｙｍｉｃｒｏ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社のポリイミド樹脂の被覆のあるガラスキャピラリＴＳＰ０５０１５０（外径１５０μｍ、内径５０μｍ）４を１６本（４−１〜４−１６）、検出部９と試料注入部７の先端部８との間の長さが２０ｃｍになるように敷設した。敷設するキャピラリには、１００ｇの荷重を印加した。表面にダウコーニングアジア社製シリコーン接着シートＳ９００９（厚さ１００μｍ）を第二の接着剤層５として有したデュポン社製カプトン３００Ｈ（厚さ７５μｍ）を第二の支持層６とし、真空ラミネーターを用いて積層した。外形加工はプリント基板用の小径穴あけ用途のレーザー穴あけ機を用い、パルス幅５ｍｓ、ショット数４ショットでφ０．２の穴を０．１ｍｍ間隔で移動させて行った。検出部９を含む窓部１１と試料注入部７となる個所の周囲の第一の支持体Ａをキャピラリ４を傷つけないようにカッターで切断し、第一の支持層１、第一の接着剤層２、第二の接着剤層５及び第二の支持層６を手で引き剥がし、キャピラリを露出させ、サイズ１０ｍｍ×２０ｍｍの開口部１１−２を形成した。検出部９を含む窓部の一部１１−１キャピラリ４の外層コーティングであるポリイミドコート層をオゾンアッシャーで除去した。
【００２４】
このようにして作製した電気泳動部材において、検出部９と試料注入部７の先端部８との間のキャピラリの長さを測定した結果、全て２０ｃｍ±０．５ｍｍの長さになっていることを確認した。また、検出部９を含む窓部１１のガラスキャピラリの配列ピッチは１５０μｍ±１０μｍ、試料注入部７のガラスキャピラリの配列ピッチは４．５ｍｍ±０．１ｍｍであることを確認した。敷設部分全般にキャピラリ４の破損などはなかった。
【００２５】
以上のように作製した本例の電気泳動部材の外観の正面図を図２に、本例の電気泳動部材を用いた電気泳動システムの正面概念図を図３に、図３の電気泳動システムの主要部の側面の概略を図４に、図３の電気泳動システムを用いた測定系概略を図５に示す。
【００２６】
図２に示すように、第一の支持体Ａは、キャピラリ４の窓部１１を包含する開口部１１−２を有している。また、開口部１１−２の両側には、取り付け用の穴１０ａ、１０ｂが開けられている。キャピラリ４の保護用被覆であるポリイミドコーティングは、検出部を含む窓部の１部１１−１において、オゾンアッシャーにより除去されている。本実施例では、検出部を含む窓部の１部１１−１においてのみポリイミドコーティングを除去したが、窓部１１の全部においてコーティングを除去してもかまわない。この窓部１１内にある検出部９にて、キャピラリ内を泳動される試料への励起光の照射と誘起された蛍光の検出を行う。窓部１１及び試料注入部７では、キャピラリ４（４−１〜４−１６）は、軸を一平面で平行にして配置されている。キャピラリ４の試料注入部７は試料注入部７の先端部８から上方１０ｍｍの範囲で第一の支持体Ａ（第一の支持層１、第一の接着剤層２、第二の接着剤層５及び第二の支持層６）が取り除かれて露出しており、試料注入部７の先端部８となるキャピラリ４−１〜４−１６の先端は切り揃えられている。キャピラリ４−１〜４−１６の先端にてマイクロタイタープレート３９に用意した試料を注入する。第一の支持体Ａの上端は、キャピラリ４が配置されている部分だけ突起１２が設けられており、この突起１２は分離媒体の充填に利用される。
【００２７】
図３に示すように、電気泳動部材１３は、温調板１４上に固定された位置決めピン１５ａ、１５ｂを穴１０ａ、１０ｂに通すことにより精密に位置決め及び固定される。温調板１４は表面を絶縁処理されたアルミ板であり、その裏側に取り付けられたペルチェ素子２９によって温度が所定の値に保たれる。ペルチェ素子２９で発生した熱あるいは冷気はヒートパイプ３０によって側方に逃され、ファン３１によって大気中に廃棄される。
【００２８】
電気泳動部材１３の突起１２は、Ｔ字状の流路を有する分岐ブロック１６の１つの流路に挿入され、ゴム製ガスケットによってシールされる。分岐ブロック１６の残りの流路の一方はチューブ２０によって分離媒体が充填されたシリンジ１７に接続され、他方の流路はチューブ１９を介してバッファーブロック１８ないの流路に接続される。チューブ１９及びチューブ２０は内径１ｍｍのテフロン（登録商標）チューブ、分岐ブロック１６とバッファーブロック１８は透明なアクリル製で、その流路内径は１ｍｍである。バッファーブロック１８内の流路はブロック内で折れて鉛直上方に向いた後に、直径３０ｍｍの甕状に広がったバッファータンク１８ａに接続する。バッファーブロック１８内の流路とバッファータンク１８ａの連結部１８ｂは、ピストン２１の上下によって開閉される。この連結部１８ｂが開の状態でシリンジ１７が押されて、分離媒体がチューブ１９、２０の内部とそれらを繋ぐ分岐ブロック１６の流路、及びバッファーブロック１８内の流路に充填される。バッファータンク１８ａは上方が開放されており、そこからバッファーが所定の量注入される。その後ピストン２１が下がってバッファーブロック１８の流路が閉じた状態でシリンジ１７が再び押され、分離媒体が今度は電気泳動部材１３のキャピラリ４に充填される。シリンジ１７は電動ステージ２４によって押され、ピストン２１の上下は電動ソレノイド２２によって行われる。分離媒体としてはアクリルアミド、ヒドロキシエチルセルロースの水溶液などを好適に用いることができる。バッファーとしては、例えば、トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン、ホウ酸、ＥＤＴＡを主成分とする水溶液（以下、ＴＢＥと略す）等を好適に用いることができる。
【００２９】
キャピラリ４の下端は各キャピラリに対応した１６本の突起部を有する電極２７と共にバッファー槽３２内のバッファーに浸かっている。バッファーブロック１８内のバッファーには電極２３が浸かっている。電極２７、２３に接続された高圧電源２８により、キャピラリ４の上端と下端の間に高圧が印加される。
【００３０】
図４に示すように、バッファー槽３２とマイクロタイタープレート３９が電動ｘｚステージ２５に載っている。電動ｘｚステージ２５が動くことによってキャピラリ４の下端がマイクロタイタープレート３９の測定対称となる試料ウェルに浸かった状態で、高圧電源２８によって試料注入が行われ、その後に再び試料注入部７の先端部８がバッファー槽３２に戻った状態でキャピラリ４の上端と下端の間に高圧が印加され、キャピラリ４内に注入された試料が電気泳動分離がなされる。電気泳動部材１３のキャピラリ４の検出部９には、レーザ光線がプリズム２６−１、２６−２によって、キャピラリの軸が並列している平面に平行で、かつ軸に直角な対向する二方向から照射されており、試料が電気泳動されてこの点に到着した時に蛍光が誘起され、試料が検出される。
なお、分離媒体の充填、試料注入、電気泳動などの一連の操作はコンピュータ制御によって全自動で行われる。
【００３１】
図５は、温調板１４の背後にある蛍光を励起・検出する光学系を示す図３の矢印Ｘ−Ｘ断面図である。光源３４は波長５９４ｎｍ、８ｍＷのヘリウムネオンレーザである。レーザから放出されたレーザ光線はビームスプリッタ３５で２分割され、ミラー３３−１、３３−２、３３−３及びプリズム２６−１〜２６−４によって、キャピラリ４の検出部９に両側から照射される。ビームスプリッタ３５を透過したレーザ光線は、開口部１１―２内に位置するプリズム２６−１によって反射され、窓部１１内においてキャピラリ４が並列した平面に平行な方向から、キャピラリ４の軸に直角に、検出部９に照射される。ビームスプリッタ３５の反射光については、プリズム２６−２によって、先のレーザ光線と対向する方向から同様にキャピラリ４の検出部９に照射される。両端のキャピラリ４−１及び４−１６に照射された光は、特開平０９−０９６６２３号公報に記されているように、キャピラリ自身のレンズ効果により、発散することなく次々と隣のキャピラリへと照射される。レーザ光線を２分割して両側から照射したことにより反射によるロスもキャンセルされ、全１６本のキャピラリ４内を透過する光量のばらつきは±２０％以内となる。キャピラリ４から試料によって放射された光Ｌはカメラレンズ３６ａによって平行光束にされ、バンドパスフィルタ３７で試料からの蛍光以外の背景光を除去した後に第２のカメラレンズ３６ｂで撮像素子３８の光電面に１：１で結像される。撮像素子３８は画素ピッチ２５μｍのＣＣＤであるので、各キャピラリ４からの蛍光を分離して検出することができる。
なお、本実施例ではビームスプリッタ３５によってレーザ光線を２分割し、キャピラリの検出部９の両側から照射したが、キャピラリの本数が本実施例より少ない場合、例えば４本ならば、レーザ光線を２分割することなく、片側からの照射でも十分である。その場合、ビームスプリッタ３５はミラーで代用され、ミラーとプリズムの個数は半分にできる。
【００３２】
図６は第１の実施例によって得られた、キャピラリからの蛍光強度の時間変化である。試料はＡｐｐｌｉｅｄ　Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ社のＧｅｎｅＳｃａｎ　Ｓｉｚｅ　Ｓｔａｎｄａｒｄ　５００　Ｒｏｘであり、５００ｂｐまでの末端をＲＯＸで標識されたＤＮＡが含まれている。この試料をホルムアミドで１／２０に希釈し、ＤＮＡを一本鎖の状態にしてキャピラリ４に注入した。図６のピークに付記された数値は、ピークに対応するＤＮＡの塩基長である。分離媒体としては同社のＰＯＰ６（アクリルアミド水溶液）を、バッファーとしてはＴＢＥを使用し、泳動電界は５００Ｖ／ｃｍとした。放熱効率が良いため、このような高電界でも良好な電気泳動図を短時間で得ることができた。なお、本実施例ではＲＯＸ標識されたＤＮＡの断片長解析を行っているが、フィルタの替わりに回折格子を用いて蛍光を分光することにより、シーケンスも勿論可能である。
【００３３】
マイクロタイタープレート３９のウェル間隔は一般に９ｍｍの整数分の１であるので、本発明によるキャピラリアレイ下端のキャピラリの間隔としては９ｍｍの整数分の１を好適に用いることが出きる。本実施例では整数を２とし、間隔を４．５ｍｍとしたので、３８４ウェルのマイクロタイタープレート３９に好適に用いることができる。９６ウェルのマイクロタイタープレート３９を使用するには、整数を１とし、キャピラリ下端の間隔を９ｍｍにすればよいのはもちろんである。
【００３４】
実施例２
図７は本発明の第２の実施例である。本実施例はキャピラリアライメント用の精密なＶ溝を有する第二の支持体４０（プラスチック製）を設けて、検出部９の前後でガラスキャピラリを支持するようにした。この結果、キャピラリに照射される光量の一様性が向上し、±１０％以内におさまった。また、測定系の構造を単純化するため、第一の支持層１、第一の接着剤層２、第二の接着剤層５及び第二の支持層６の、キャピラリ４の試料注入部７と反対側の検出部９を含む部分に位置する部分を全て取り除いた。なお、４１はフェラルであり、中心に穴があいた円柱形をしている。キャピラリは束ねられてその穴に通され、すきまが接着剤で埋められている。このようにアレイの端の外径を円柱状にすることによって、シールがし易くなり、泳動媒体充填時により高い圧力を使用することが出来、短時間で充填できるという効果がある。図８は第二の支持体４０の拡大図であり、（Ａ）は図７と同様の正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は下方図である。図８に示されたように第二の支持体４０はキャピラリ４を支持する１６列のＶ溝があり、また、キャピラリ４の検出部９が来る位置には四角い溝が設けられ、照射される光をさえぎらないようになっている。
【００３５】
【発明の効果】
以上に説明したとおり、本発明によって、精度よくキャピラリを配列することのできる電気泳動部材と、そのような電気泳動部材を効率よく製造する方法を提供することができる。また、この方法ではキャピラリの大部分の周囲から空気の層を無くせるため、放熱効率が向上し、従来のキャピラリアレイよりも大きな電圧勾配がかけられ、極めて高速な分析が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例の工程図である。
【図２】図１の工程後に外形加工して得られた電気泳動部材の正面図である。
【図３】図２の電気泳動部材を用いた電気泳動装置の正面概念図である。
【図４】図３の電気泳動装置の主要部の右側面図である。
【図５】図３の電気泳動装置を用いて蛍光を励起・検出する光学系を示す図３のＸ−Ｘ断面図である。
【図６】実施例１によって得られた電気泳動図である。
【図７】実施例２の電気泳動部材の正面図である。
【図８】図７に示した第二の支持体４０の拡大図である。
【符号の説明】
１　第一の支持層
２　第一の接着剤層
３　数値制御の敷設装置
４　キャピラリ
５　第二の接着剤層
６　第二の支持層
７　試料注入部
８　試料注入部の先端部
９　検出部
Ａ　第一の支持体
１０ａ、１０ｂ　穴
１１　窓部
１１−１　検出部を含む窓部の一部
１１−２　開口部
１２　突起
１３　電気泳動部材
１４　温調板
１５ａ、１５ｂ　位置決めピン
１６　分岐ブロック
１７　シリンジ
１８　バッファーブロック
１８ａ　バッファータンク
１８ｂ　連結部
１９　チューブ
２０　チューブ
２１　ピストン
２２　電動ソレノイド
２３　電極
２４　電動ステージ
２５　電動ｘｚステージ
２６−１、２６−２、２６−３、２６−４　プリズム
２７　電極
２８　高圧電源
２９　ペルチェ素子
３０　ヒートパイプ
３１　ファン
３２　バッファー槽
３３−１、３３−２、３３−３　ミラー
３４　光源
３５　ビームスプリッタ
Ｌ　放射された光
３６ａ、３６ｂ　カメラレンズ
３７　バンドパスフィルタ
３８　撮像素子
３９　マイクロタイタープレート
４０　第二の支持体
４１　フェラル
【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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