(57)【要約】【課題】安定な分離・分取が可能なフリーフロー電気泳動装置及びフリーフロー電気泳動法を提供する。【解決手段】フリーフロー電気泳動素子と、フリーフロー電気泳動素子の流出口のそれぞれに連結した分離液流出チューブと、該分離液流出チューブから流出した分離液を受ける分離液受け部を有する分離液回収容器と、該流出チューブの流出口の先端に対して回収容器を進退自在に相対移動させる駆動装置とを具備し、分離液受け部にそれぞれ連通しかつ所定容積の液体が入れられる凹部を回収容器に設け、分離液の回収に際して該複数の凹部中の液体に該流出チューブの流出口の先端が挿入され、それによって該凹部中の液体の容積分の圧力が分離液流出チューブを介してフリーフロー電気泳動素子の流出口に付与される、フリーフロー電気泳動装置。【選択図】　　　　図２
2004125701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の平板を組み合わせて構成された電気泳動槽を備えたフリーフロー電気泳動素子と、
該フリーフロー電気泳動素子の流出端部に設けた複数の分離液の流出口と、
該複数の分離液流出口のそれぞれに連結した複数の分離液流出チューブと、
該分離液流出チューブのそれぞれから流出した分離液を受ける複数の分離液受け部を有する分離液回収容器と、
該流出チューブの流出口の先端に対して回収容器を進退自在に相対移動させる駆動装置とを具備し、該電気泳動槽に緩衝液と試料とを連続的に注入しながら試料の分離・分取を行うフリーフロー電気泳動装置であって、該回収容器の複数の分離液受け部にそれぞれ連通しかつ所定容積の液体が入れられる複数の凹部を回収容器に設け、分離液の回収に際して該複数の凹部中の液体に該流出チューブの流出口の先端が挿入され、それによって該凹部中の液体の容積分の圧力が分離液流出チューブを介してフリーフロー電気泳動素子の流出口に付与されるようになっていることを特徴とする、フリーフロー電気泳動装置。
【請求項２】
前記フリーフロー電気泳動素子の流出端部の複数の分離液の流出口がフリーフロー電気泳動素子の流出端部の下面あるいは側面に設けられていることを特徴とする、請求項１記載のフリーフロー電気泳動装置。
【請求項３】
前記分離液流出チューブのうちフリーフロー電気泳動素子の両端近傍に位置する流出口に連結された分離液流出チューブの長さを他の分離液流出チューブの長さより長いことを特徴としている、請求項１または２記載のフリーフロー電気泳動装置。
【請求項４】
前記回収容器の分離液受け部の開口部の上方に回収容器内部の分離液を検出するための光学系を有することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のフリーフロー電気泳動装置。
【請求項５】
前記光学系が前記回収容器の分離液受け部の開口部の上方位置とフローフリー電気泳動素子の上方位置との位置の間で移動可能となっていることを特徴、請求項４記載のフリーフロー電気泳動装置。
【請求項６】
２枚の平板を組み合わせて構成された電気泳動槽を備えたフリーフロー電気泳動素子と、
該フリーフロー電気泳動素子の流出端部に設けた複数の分離液の流出口と、
該複数の分離液流出口のそれぞれに連結した複数の分離液流出チューブと、
該分離液流出チューブのそれぞれから流出した分離液を受ける複数の分離液受け部を有する分離液回収容器と、
該流出チューブの流出口の先端に対して回収容器を進退自在に移動させる駆動装置とを具備したフリーフロー電気泳動装置を用いて、該電気泳動槽に緩衝液と試料とを連続的に注入しながら試料の分離・分取を行うフリーフロー電気泳動方法であって、
分離液の回収に際して所定の圧力を分離液流出チューブを介してフリーフロー電気泳動素子の流出口に付与することによって均一な分取を行なうことを特徴とする、フリーフロー電気泳動方法。
【請求項７】
前記回収容器の複数の分離液受け部にそれぞれ連通しかつ分離液の回収に際して所定容積の液体が入れられる複数の凹部を回収容器に設け、分離液の回収に際して該複数の凹部に入れられた該液体に該流出チューブの流出口の先端を挿入し、それによって該凹部中の液体の容積分の圧力を分離液流出チューブを介してフリーフロー電気泳動素子の流出口に付与して均一な分取を行なうことを特徴とする、請求項６記載のフリーフロー電気泳動方法。
【請求項８】
前記フリーフロー電気泳動素子の流出端部の複数の分離液の流出口がフリーフロー電気泳動素子の流出端部の下面あるいは側面に設けられていることを特徴とする、請求項６または７記載のフリーフロー電気泳動装置。
【請求項９】
前記フリーフロー電気泳動素子の下面または側面に設けた複数の分離液の流出口のうちフリーフロー電気泳動素子の両端近傍に位置する流出口の長さを他の流出口の長さより長くし、分離液回収の際に回収容器に放電が生じることを防止することを特徴としている、請求項６乃至８のいずれかに記載のフリーフロー電気泳動方法。
【請求項１０】
前記回収容器の分離液受け部の開口部の上方に回収容器内部溶液を検出するための光学系を設け、分離液回収容器の複数の分離液受け部に受ける分離液を観察しつつ分離・分取を行なうことを特徴とする、請求項６乃至９のいずれかに記載のフリーフロー電気泳動方法。
【請求項１１】
前記光学系を前記回収容器の分離液受け部の開口部の上方位置とフローフリー電気泳動素子の上方位置との位置の間で移動可能とし、該光学系をフローフリー電気泳動素子の上方位置に移動させフリーフロー電気泳動槽中のサンプルの流れを観察することを特徴とする、請求項６乃至１１のいずれかに記載のフリーフロー電気泳動方法。
【請求項１２】
前記複数の凹部に入れられた液体が、前記分離液と反応をする液体であることを特徴とする、請求項７乃至１１のいずれかに記載のフリーフロー電気泳動方法。
【請求項１３】
２枚の平板を組み合わせて構成された電気泳動槽を備え、かつ流入端部側に緩衝液注入口とサンプル注入口とを有し、流出端部に複数の分離液の流出口を有するフリーフロー電気泳動素子の流出口に接続するための複数の分離液流出チューブと、該分離液流出チューブを備えた分離液流出チューブ用プレートからなる分離液流出チューブユニットであって、該流出チューブは、該プレートに設けたそれぞれの流入口を介して、フリーフロー電気泳動素子のそれぞれの分離液流出口に連通するように取り付けれる、分離液流出チューブユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体試料に電圧を印加することによって該液体に含まれる溶質を分離するフリーフロー電気泳動装置及びフリーフロー電気泳動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フリ−フロー電気泳動とは、２枚の板に挟まれて構成された液体流路に一定流速で緩衝液（支持液）を流して流出口への液の流れを作り、該流路への液体注入口近傍に設けた試料注入口から試料を注入し、流路の両端にも受けた電極に電圧を印加することによって試料に含まれる物質が電気泳動の原理によって正負いずれかの電極側に泳動分離しながら流出口に流出する原理を利用した電気泳動法である。支持体を用いずに分離・分取が可能な電気泳動法として特徴があるが、一般的なフリーフロー電気泳動装置では、泳動分離したサンプルが電気泳動槽につながれた複数のチューブを介して回収されるため、分離してから回収に至るまで時間を要する。また、極微量のサンプルを分離した場合、分離したサンプルが該チューブ内で拡散し緩衝液で希釈される問題がある。このため、分取する機構を簡便にすることが望ましい。
【０００３】
簡便な分取機構を実現した例として、分離カラムとなるフリーフロー電気泳動素子を装置上部に水平に配置し、該フリーフロー電気泳動素子からの分離液の流出口を該フリーフロー電気泳動素子の下面に設け、該流出口の下部にサンプルカップを配置し、該サンプルカップを固定する部位を該フリーフロー電気泳動素子に対して水平に移動する機構をそなえた電気泳動装置が報告されている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１５３８４１号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１は、流出口の下部に配置されたサンプルカップがフリーフロー電気泳動素子に対して水平に移動することにより分取液を回収する機構となっている。この装置では、流出口から連続的に滴下する液の下に、サンプルが流出するタイミングに合わせてサンプルカップを移動させ回収する。フリーフロー電気泳動素子は複数の流出口を有しており、全ての流出口から安定に流出液を得るためには、全ての流出口に一定の抵抗が負荷されていることが望ましい。しかしながら上記特許文献では、流出液の表面張力で流出口先端において液滴が生じそれが膨らんで滴下することになるため、液滴の膨らみ方、液滴の滴下の仕方によってそれぞれの流出口で抵抗が変化し、安定な分離・分取ができないという問題点を有することが判明した。
【０００６】
また、フリーフロー電気泳動素子の複数の流出口のうち両端の電極近傍に位置する流出口は、電極側の液が流出するため、流出液が重力により滴下される際、真っ直ぐ下に滴下せず内側に曲がりながら滴下する場合がある。この際、液の接触の仕方によっては回収容器に放電が生じ、電流値が著しく不安定になって安定な分離・分取ができないという問題点がある。即ち、分取液が出てこないチューブがあったり、また分取液量が一定でなかったりする。上記特許文献１では複数の流出口（流出液チューブ）の長さについては関して　何ら明記も示唆もされておらず、この問題点は何ら考慮されていない。
【０００７】
また、上記特許文献１には、フリーフロー電気泳動素子の上部にフリーフロー電気泳動素子の流れを観察できるカメラが設けられている。しかしながら、上記先行技術に設けられたカメラはフリーフロー電気泳動素子の流れの観察のみの機能しか有しておらず、流出分離液を検出できるものではない。流出分離液の組成を知るためには流出分離液の検出が必要であり、フリーフロー電気泳動素子での分離・分取と当時に検出できれば、高速な分離・分取・検出が可能となるが、上記先行技術においては流出分離液の検出について何ら教示も示唆もされていない。
【０００８】
したがって本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、安定な分離・分取が可能なフリーフロー電気泳動装置及びフリーフロー電気泳動法を提供することである。また、本発明は、高速な分離・分取・検出が可能となるフリーフロー電気泳動装置及びフリーフロー電気泳動法を提供することである。
【０００９】
【課題解決手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の視点は、２枚の平板を組み合わせて構成された電気泳動槽を備えたフリーフロー電気泳動素子と、
該フリーフロー電気泳動素子の流出端部に設けた複数の分離液の流出口と、
該複数の分離液流出口のそれぞれに連結した複数の分離液流出チューブと、
該分離液流出チューブのそれぞれから流出した分離液を受ける複数の分離液受け部を有する分離液回収容器と、
該流出チューブの流出口の先端に対して回収容器を進退自在に相対移動させる駆動装置とを具備し、該電気泳動槽に緩衝液と試料とを連続的に注入しながら試料の分離・分取を行うフリーフロー電気泳動装置であって、該回収容器の複数の分離液受け部にそれぞれ連通しかつ所定容積の液体が入れられる複数の凹部を回収容器に設け、分離液の回収に際して該複数の凹部中の液体に該流出チューブの流出口の先端が挿入され、それによって該凹部中の液体の容積分の圧力が分離液流出チューブを介してフリーフロー電気泳動素子の流出口に付与されるようになっていることを特徴とする、フリーフロー電気泳動装置に関する。
【００１０】
本発明に係るフリーフロー電気泳動装置では、回収容器の複数の分離液受け部にそれぞれ連通しかつ分離液の回収に際して所定容積の液体が入れられる複数の凹部を回収容器設け、分離液回収に際して該複数の凹部に所定容積の液体を入れ、該液体に流出チューブの流出口の先端が挿入されることによって、該凹部中の液体の容積分の圧力（抵抗）を分離液流出チューブを介してフリーフロー電気泳動素子の流出口に均等に付与することができ、その結果、フリーフロー電気泳動素子の流出口からの分離液の流出量が一定化し、安定な分離・分取操作が可能となる。
【００１１】
本発明の第１の視点の好ましい実施形態としては、以下（１）乃至（４）のものが挙げられる。（１）乃至（４）のいずれの組合わせも特に矛盾がない限り、本発明の第１の視点の好ましい実施形態である。
（１）前記フリーフロー電気泳動素子の流出端部の複数の分離液の流出口がフリーフロー電気泳動素子の流出端部の下面あるいは側面に設けられている。このような構成とすることによって、フリーフロー電気泳動素子の複数の分離液の流出口連結し分離液回収容器の複数の分離液受け部に分離液を流出する複数の分離液流出チューブの長さを短くすることが可能となり、分離サンプルが流出液チューブ内で拡散・希釈の問題を回避でき、また製造コストの低減および装置の小型化を図かることができる。
【００１２】
（２）前記分離液流出チューブのうちフリーフロー電気泳動素子の両端近傍に位置する流出口に連結された分離液流出チューブの長さが他の分離液流出チューブの長さより長い。前述したように、フリーフロー電気泳動素子の複数の流出チューブのうち両端の電極近傍に位置する流出チューブは、電極側の液が流出するため、流出液が重力により滴下される際、真っ直ぐ下に滴下せず内側に曲がりながら滴下する場合があり、液の接触の仕方によっては回収容器に放電が生じ、電流値が著しく不安定になって安定な分離・分取ができないという問題点がある。上記構成とすることによって、流出チューブのうち両端の電極近傍に位置する流出チューブからの流出液が他の流出チューブからの流出液との接触、放電を防止できるので、安定な分離・分取が可能となる。なお、両端の電極近傍に位置する流出チューブの長さは、回収容器や回収容器を保持する機構に流出液を接触させないような長さであればよい。
【００１３】
（３）前記回収容器の分離液受け部の開口部の上方に回収容器内部の分離液を検出するための光学系を有する。この構成を採用することによって、分離・分取を行ないつつ、流出液の組成を検出することが可能となり、高速な分離・分取・検出が可能となる。
【００１４】
（４）前記光学系が前記回収容器の分離液受け部の開口部の上方位置とフローフリー電気泳動素子の上方位置との位置の間で移動可能となっている。この構成を採用することによって、光学系を適宜移動させ、分離・分取を行ないつつ、流出分離液の組成を検出をするとともに、フリーフロー電気泳動素子の電気泳動槽中の流れを観察することが可能となり、ひいては高速な分離・分取・検出が可能となる。
【００１５】
本発明の第２の視点は、２枚の平板を組み合わせて構成された電気泳動槽を備えたフリーフロー電気泳動素子と、
該フリーフロー電気泳動素子の流出端部に設けた複数の分離液の流出口と、
該複数の分離液流出口のそれぞれに連結した複数の分離液流出チューブと、
該分離液流出チューブのそれぞれから流出した分離液を受ける複数の分離液受け部を有する分離液回収容器と、
該流出チューブの流出口の先端に対して回収容器を進退自在に移動させる駆動装置とを具備したフリーフロー電気泳動装置を用いて、該電気泳動槽に緩衝液と試料とを連続的に注入しながら試料の分離・分取を行うフリーフロー電気泳動法であって、
分離液の回収に際して所定の圧力を分離液流出チューブを介してフリーフロー電気泳動素子の流出口に付与することによって均一な分取を行なうことを特徴とする、フリーフロー電気泳動方法に関する。
【００１６】
本発明のフリーフロー電気泳動方法によれば、本発明の第１の視点のフリーフロー電気泳動方法同様、フリーフロー電気泳動素子の流出口からの分離液の流出量が一定化し、安定な分離・分取操作が可能となる。
【００１７】
本発明の第２の視点の好ましい実施形態としては、以下（１）乃至（６）のものが挙げられる。（１）乃至（６）のいずれの組合わせも特に矛盾がない限り、本発明の第２の視点の好ましい実施形態である。これらの構成をとることの利点は、上記フリーフロー電気泳動装置の好ましい実施形態を参照。
（１）前記回収容器の複数の分離液受け部にそれぞれ連通しかつして所定容積の液体が入れられる複数の凹部を回収容器に設け、分離液の回収の際該複数の凹部に入れられた該液体に該流出チューブの流出口の先端を挿入し、それによって該凹部中の液体の容積分の圧力を分離液流出チューブを介してフリーフロー電気泳動素子の流出口に付与して均一な分取を行なう。
【００１８】
（２）フリーフロー電気泳動素子の流出端部の複数の分離液の流出口がフリーフロー電気泳動素子の流出端部の下面あるいは側面に設けられている。
（３）前記フリーフロー電気泳動素子の下面または側面に設けた複数の分離液の流出口のうちフリーフロー電気泳動素子の両端近傍に位置する流出口の長さを他の流出口の長さより長くし、分離液回収の際に回収容器に放電が生じることを防止する。
【００１９】
（４）前記回収容器の分離液受け部の開口部の上部に回収容器内部溶液を検出するための光学系を設け、分離液回収容器の複数の分離液受け部に受ける分離液を観察しつつ分離・分取を行なう。
（５）前記光学系を前記回収容器の分離液受け部の開口部の上部位置とフローフリー電気泳動素子の上部位置との位置の間で移動可能とし、フリーフロー電気泳動槽中のサンプルの流れを観察する。
（６）前記複数の凹部に入れられた液体が、前記分離液と反応をする液体である。この場合、分離サンプル中の分離成分が該液体と反応することによって、当該反応を探知することにより当該分離液流出チューブからの分離液中には所望の成分が含まれている稼動かを検知することができ、それによって分離液流出のリアルタイムでの検出が可能となる。
【００２０】
【発明の実施の態様】
以下に、本発明を詳細に説明する。
（１）フリーフロー電気泳動素子
本発明で用いているフリーフロー電気泳動素子の構成は基本的には従来のものと同じである。即ち、該フリーフロー電気泳動素子は、例えば、基板間に形成された電気泳動槽、電気泳動槽の上流端部に設けた複数の緩衝液注入口、緩衝液注入口の下流中央に設けたサンプル注入口、電気泳動槽の両側に設けた一対の電極、流出部に設けた複数の分離液流出口からなる。本発明の関連では、上述したように、前記フリーフロー電気泳動素子の流出端部の複数の分離液の流出口がフリーフロー電気泳動素子の流出端部の下面あるいは側面に設けられていることが好ましい。また、上記基板としては、ガラス基板、プラスチック等の絶縁性の基板であれば使用できる。また、緩衝液注入口、サンプル注入口、分離液流出口のフリーフロー電気泳動素子での形成面は限定されないが、同一表面に形成することもできる。フリーフロー電気泳動素子２は水平に保持してもよいし、あるいは傾きを持って保持することもできる。
【００２１】
（２）分離液流出チューブ
分離液流出チューブとしては、フリーフロー電気泳動素子の分離液流出口に連結され、分離液を流出チューブの流出口から分離液回収容器の分離液受け部に流出し、流出チューブの流出口の先端が回収容器に設けた凹部に入れた液体に挿入できるものであれば、特に限定されない。但し、分離されたサンプルが流出チューブ中で緩衝液に拡散・希釈されることを抑制するとの観点からはなるべく短い方が好ましく、また回収容器の分離液受け部をフリーフロー電気泳動素子の流出口の下方に位置させ効率的に分離液を流出させるためには流出チューブを下方に延設することが好ましい。また、流出チューブの材質についても、電気的絶縁性を有するものが好ましく、繰り返し複数の回収容器にアクセスが可能な剛性を有する方が好ましい。分離液流出チューブは、個々の分離液流出チューブをその流入口がフリーフロー電気泳動素子の対応する分離液流出口に連通するように取り付けてもよいし、あるいは。例えば、一枚のプレートに対して所望数の分離液流出チューブを垂下した分離液流出チューブユニットを作成し、該ユニットを分離液流出チューブの流入口がフリーフロー電気泳動素子の分離液流出口のそれぞれに連通するように取り付けるようにすることもできる。
【００２２】
（３）分離液回収容器
分離液回収容器は、分離液流出チューブのそれぞれから流出する分離液を受ける複数の分離液受け部を有してかつ後述する凹部を設けたものであれば特に限定されない。例えば、分離液回収容器本体を平板状とし、複数の分離液流出チューブからの分離液を分離して受ける凹部状の複数の分離液受け部をそれらの上部を開口して該回収容器本体に形成してもよい。分離液受け部の形状も、それぞれの分離液を独立して受けることができるものであれば特に限定されず、例えば、平行に延びる断面カップ状あるいはＵ字状の溝形状とできる。
【００２３】
上記凹部は、回収容器の複数の分離液受け部にそれぞれ連通しかつ分離液の回収に際して所定容積の液体が入れられる複数の凹部であって、該回収容器に設けられる。分離液の回収に際しては、該複数の凹部中に液体を入れ、該液体にそれぞれ流出チューブの流出口の先端を挿入し、それによって該凹部中の液体の容積分の圧力が分離液流出チューブを介してフリーフロー電気泳動素子の流出口に付与する。かかる機能を奏するものであれば、該複数の凹部を設ける位置、形状、大きさ等は特に限定されない。
【００２４】
図１（ａ）乃至図１（ｆ）に、該凹部のいくつかの例を例示する。図中、１は容器本体を示し、２は分離液受け部を、３ａ乃至３ｆは所定容積の液体が入れられる凹部を、４は凹部に入れられた液体を示す。図１（ａ）においては、分離受け部２の底部の隅部に凹部３ａが設けられており、図１（ｂ）においては、分離受け部２の底部の隅部に突起部５によって凹部３ｂが形成されている。図１（ｃ）においては、分離受け部２の底部の中央部に凹部３ｃが設けられており、図１（ｄ）においては、分離液受け部２と凹部３ｄとが一体化され、分離液受け部の底部が一方の方向に傾斜し傾斜下方部の隅部に該凹部３ｄが設けられている。図１（ｅ）においては、分離液受け部２の開口部近傍に凹部３ｅが設けられている。図１（ｆ）においては、分離液受け部の内壁の一部に凹部３ｆが設けられている。凹部３に対しては適当な注入手段によって、所定容積の液体を供給する。
【００２５】
（４）駆動装置
駆動装置は、流出チューブの流出口の先端に関して回収容器を進退自在に相対移動させるものであり、固定した流出チューブの流出口の先端に対して回収容器を進退移動させてもよいし、あるいは回収容器は固定して流出チューブの流出口の先端を進退自在に移動させてもよいし、あるいは回収容器は固定して流出チューブを取り付けたフリーフロー電気泳動装置を移動させることによって流出チューブの流出口の先端を進退自在に移動させてもよい。駆動装置の移動方向としては、流出チューブの先端と回収方向を結ぶ方向をＸ方向とし、Ｘ方向に垂直で水平方向をＹ方向とし、Ｘ方向に垂直で鉛直方向をＺ方向とする場合、Ｘ方向、Ｙ方向の２方向に移動可能としてもよいし、あるいはＸ，Ｙ、Ｚ方向の３方向に移動可能とすることもできる。また、Ｘ−Ｙ面に回動自在とし、Ｚ方向に移動可能としてもよい。
【００２６】
駆動装置は、分離液回収容器を保持する分取機構と分取機構を駆動する駆動機構から構成することができる。分離液回収容器は、分取機構を介して駆動機構によって、流出チューブの流出口の先端に関して進退自在に相対移動させられる。駆動機構としては、シリンダーやモーター等の駆動機構を用いることができるが、特に限定されない。分取機構はフリーフロー電気泳動素子２に対し水平及び垂直に移動するよう構成されるが、回収容器が分離液流出チューブの流出口から離れた場所から分離液流出口の先端が所定容積の液体収納用凹部に位置できるよう移動できる状態にあればその移動方向は限定されない。
【００２７】
（６）所定容積の液体
所定容積とは、該所定容積の液体受け入れ凹部の容積によって決まる量であり、かつ凹部中の液体に該流出チューブの流出口の先端が挿入され、それによって該凹部中の液体の容積分の圧力が分離液流出チューブを介してフリーフロー電気泳動素子の流出口に付与する機能を果たす容積を意味する。分離サンプル希釈を避けるという観点からは、必要最低限の容積とすることが好ましい。
【００２８】
流出チューブの流出口の先端を凹部中の液体に挿入するタイミングとしては、フリーフロー電気泳動を開始後、流出チューブ内の空気が分離液によって完全に押出された後とする。流出チューブ内の空気が分離液によって完全に押出されない状態で流出チューブの流出口の先端を凹部中の液体に挿入すると、均一な分取操作ができなくなるからである。また、回収容器に受ける前に流出チューブから出た分離液を受けるための廃液バットを流出チューブの流出口下方に位置させることが好ましい。
【００２９】
該液体としては、フリーフロー電気泳動に対して悪影響を与えず、かつ凹部中の液体に該流出チューブの流出口の先端が挿入され、それによって該凹部中の液体の容積分の圧力が分離液流出チューブを介してフリーフロー電気泳動素子の流出口に付与する機能を果すものの中から適当なものを選択することができる。このような液体としては、純水をあげることができる。
【００３０】
また、該液体は、分離サンプルと反応する色素の水溶液とすることができる。この場合、分離サンプル中の分離成分が色素と反応することによって、当該分離液流出チューブからの分離液中には所望の成分が含まれていることを検知することができ、それによって分離液流出のリアルタイムでの検出が可能となる。色素としては、分離目的サンプルがＤＮＡの場合、ＤＮＡを蛍光染色するエチジウムブロマイド、ＹＯＹＯ、ＹＯＰＲＯ、ＳＹＢＲ　ＧＲＥＥＮ等を用いことができる。これらは、蛍光染色色素であるため蛍光見地光学系、ＣＣＤカメラ、更に高感度のＳＩＴカメラを用いて検出することができる。
【００３１】
分離目的サンプルが蛋白質の場合、色素にはタンパクを染色するクマシーブリリアントブルー等を用いる。この場合、色素は蛍光色素でないため、光学系はＣＣＤカメラのみで検出が可能となり、励起用光源の位置にＣＣＤカメラを設置して検出する。
【００３２】
以下に、本発明の具体的実施形態を図面を参照して説明する。
図２（ａ）乃至図２（ｃ）、図３、図４及び図５は、本発明のフリーフロー電気泳動装置の第１の実施形態の操作を示す。
フリーフロー電気泳動装置は、フリーフロー電気泳動素子１０と、分離液流出チューブ２０と、分離液回収容器３０と、回収容器３０を駆動する駆動装置４０とからなる。駆動装置は、分取機構と駆動機構とからなり、図示する実施形態では、簡略のため分取機構を駆動装置として説明する（分取機構を４０とし、駆動機構は図示せず）。フリーフロー電気泳動素子１０の流入側端部は保持台５１によって固定され、流出端部側下方部にはフリーフロー電気泳動素子１０から流出する液を受ける廃液バット５２が配置されている。
【００３３】
フリーフロー電気泳動素子１０は、２枚の平板状ガラス基板１１，１１を張り合わせて構成されており、その間に電気泳動槽１２となる空隙が形成されている。空隙の一方の端部：上流端部には複数の緩衝液（支持液）注入口１３が設けられ、緩衝液注入口１３には緩衝液注入チューブ１４が連結され、その反対側の端部：下流端部には複数の分離液流出口１５が設けられ、分離液流出口１５には分離液流出チューブ２０が連結されている。緩衝液注入口１３と分離液流出口１５の間の中央部で緩衝液注入口１３近傍にはサンプル注入口１７が設けられ、サンプル注入口１７にはサンプル注入チューブ１８が連結されている。サンプル注入口１７と分離液流出口１５の間の電気泳動槽１２の両側部には１対の電極１９が設けられている。
【００３４】
緩衝液チューブは図示しない送液ポンプと接続され、送液ポンプから送液された緩衝液が電気泳動槽１２に注入される。サンプル注入チューブ１８は図示しないサンプリング機構に接続され、サンプルを電気泳動槽１２に注入する。電極１９は図示しない電圧印加用電源に接続され、電気泳動槽１２内に電圧を印加可能となっている。
【００３５】
フリーフロー電気泳動素子１０は緩衝液注入口１３、サンプル注入口１７、分離液流出口１５を下側にして保持台５１に保持される。保持台５１はフリーフロー電気泳動素子１０の端部を固定することで、該端部以外で電気泳動槽１２の上面及び下面からの支えなくてもフリーフロー電気泳動素子１０を保持できるよう構成されている。したがって、本実施形態では、電気泳動槽１２の下面から液の注入、分取が可能であり、上面から電気泳動槽１２の観察が可能となる。廃液バット５２は分離液流出口１５の下側に設けられ、分離液流出チューブ２０を介して分離液流出口１５からの流出液を受け、廃液パッド５２に流す。
【００３６】
分離液回収容器３０を図４に斜視図で示す。回収装置３０は、平板形状容器であり、内部に分離液流出口１５の数に対応した数の複数の溝形状の分離液受け部３１が互いに平行に設けられ、溝状の分離液受け部３１の片隅の底部には溝状凹部３２がもうけられ、該凹部３２には流出チューブ２０の先端が挿入されて流出チューブ２０を介して流出口に圧力を付与する液体３３が入れられる。分離液受け部３１は分離液流出口１７と同間隔で形成されている。
【００３７】
回収容器３０は、凹部３２が形成された側面を保持台５１側に向けて分取機構４０に保持される。分取機構４０は、駆動機構（図示せず）によって回収容器３０をフリーフロー電気泳動素子２０に対して平行（Ｘ方向）及び垂直（Ｙ方向）に移動できるよう構成されている。分取機構４０の水平方向への駆動範囲は、少なくとも保持台５１に向かって駆動する分取機構４０の先端が保持台３の端から離れる場所から、回収容器３０の凹部３２が分離液流出口９の下部に位置する場所までである。分取機構４０の垂直方向への駆動範囲は、少なくとも回収容器３０が分離液流出チューブ２０の先端から離れる場所から、回収容器３０の凹部３２内の液に分離液流出チューブの先端が挿入される位置までである。
【００３８】
図２（ａ）乃至図２（ｃ）並びに図５（ａ）及び図５（ｂ）を用いて電気泳動装置を利用したサンプルの分離分取方法について説明する。図２（ａ）乃至図２（ｃ）は、分取機構４０の駆動を表した側面図であり、図５（ａ）及び図５（ｂ）は分取機構の駆動を表した上面図である。予め図示しない制御用コンピュータにて各操作条件のプログラムを組む。次に回収容器３０の凹部３２に一定量の液体３３（例えば、純水）を入れ分取機構４０にセットする。サンプルをサンプリング機構にセットし、プログラムをスタートさせる。スタートの際、分取機構４０は図２（ａ）、図５（ａ）の位置で保持されている。まず、図示しない送液ポンプを起動し緩衝液注入チューブ１４を介して緩衝液注入口１３から電気泳動槽１２内に緩衝液を送液して、分離液流出口１５までの液の流れを作る。流出液は分離液流出口１５を通り流出チューブ２０を出て分離液流出チューブ先端で液滴ＬＤとなって膨らんだ後、廃液バット５２に滴下し、図示しない廃液タンクに導かれる。
【００３９】
次に、図示しないサンプリング機構が起動しサンプルを所定量サンプリングする。サンプリングされたサンプル液はサンプリング液注入機構に送られ、所定量のサンプル液をサンプル注入チューブ１８を介してサンプル注入口１７から注入する。サンプル注入後、１対の電極１９に対して図示しない電圧印加用電源から電圧をかけて電極１９間に電圧を印加すると、サンプルはその電気的特性により電極に向かって電気泳動しながら分離液流出口１５へ流出する。
【００４０】
サンプルの分離が生じた時点で分取機構４０のための図示しない駆動機構を駆動し、図２（ｂ）及び図５（ｂ）の位置まで分取機構を移動させ、更に図２（ｃ）の位置まで分取機構を移動する。この移動により、分離液流出チューブ２０の先端が回収容器３０の凹部３２に挿入され、凹部３２に保持された純水３３に浸される。このことによって、凹部３２内の純水の容積分の圧力が各分離液流出口１５に負荷される。各分取口に均等の負荷がかかることにより、各分取口からの液の流出量が安定する。注入サンプルが全量注入され分離液流出口１５に流出した時点で分取機構４０は図２（ａ）及び図５（ａ）に示す位置に戻る。
【００４１】
次に、この発明の実施形態の作用及び効果を説明する。
本実施形態の電気泳動装置は、上記分離分取方法にて記載したように、回収容器３０の分離液受け部３１の底部にさらに溝状の凹部３２を設け、予め凹部３２に一定量の純水３３を蓄えておき、分離液流出チューブ２０の先端を凹部３２に挿入して純水３３に浸すことにより、凹部３２内の純水の容積分の圧力が各分離液流出口１５に負荷される。それにより、各分離液流出口１５に均等の負荷がかかることにより、各流出口からの液の流出量が安定し、安定分取が可能なフリーフロー電気泳動装置が提供できる。
【００４２】
次に、図６（ａ）、図６（ｂ）、図７（ａ）及び図７（ｂ）に本発明のフリーフロー電気泳動装置の第２の実施形態を示す。図６（ａ）に本発明の実施形態のフリーフロー電気泳動素子１１０を示す。フリーフロー電気泳動素子１１０は第１実施形態の図３のフリーフロー電気泳動素子１０と同様に２枚のガラス基板１１１にて構成され、該２枚のガラス基板の間に電気泳動槽１１２となる空隙が構成されている。電気泳動槽１１２の両側部には電極１１９が設けられており、電極１１９の内側には電極近傍の流れと分離槽中央の流れを隔てる隔壁ＰＷが設けられている。
【００４３】
電気泳動槽１１２の一方の端には複数の緩衝液注入口１１３が設けられ、その反対側の端部の中央よりには複数の分離液流出口１１５−１が、両端には電極液流出口１１５−２が設けられている。分離液流出口１１５−１および電極液流出口１１５−２には流出チューブ１２０−１、１２０−２がそれぞれ接続され、両端部の流出口に連結した流出チューブ１２０−２の長さは中央部の流出口に連結した流出チューブ１２０−１の長さより長く構成されている。緩衝液注入口１１３は図示しない送液ポンプと接続され、送液ポンプから送液された緩衝液が電気泳動槽１１２に注入される。サンプル注入口１１７は図示しないサンプリング機構に接続され、サンプル注入チューブ（図示せず）を介してサンプルを電気泳動槽１１２に注入する。電極１１９は図示しない電圧印加用電源に接続され、電気泳動槽１１２内に電圧印加が可能となる。隔壁ＰＷは電気泳動槽１１２の電極１１９側側面の流れと電気泳動槽１１２の中央分の流れとを隔てるものであるが、電極１１９間に印加される電圧を絶縁せぬよう、対向するガラス基板１１１との間にわずかな空間が形成されている。
【００４４】
フリーフロー電気泳動素子１１０は第１実施形態の図２（ａ）乃至図２（ｃ）に示したフリーフロー電気泳動装置１０と同様、保持台５１に固定され、回収容器１３０にて流出液を回収する。回収容器１３０には、分離液流出口１１３の数の複数の溝状の分離液受け部１３１が形成され、分離液受け部１３１の底部には更に窪んだ溝状凹部１３２が形成されて、溝状凹部１３２には液体１３３が入れられる。凹部１３２は分離液流出チューブの流出端部（分離液流出口１１３に対応）と同間隔で構成されている。
【００４５】
回収容器１３１は第１実施形態と同様に、溝状凹部１３２が形成された側面を保持台３側に向けて分取機構に保持される。分取機構４０は図示しない駆動機構によってフリーフロー電気泳動素子１１０に対して平行及び垂直に駆動できるよう構成されている。分取機構４０の水平方向への駆動範囲は、少なくとも保持台５１に向かって駆動する分取機構４０の先端が保持台５１の端から離れる場所から、回収容器１３０の凹部１３２が分離液流出チューブの下端部に位置する場所までである。分取機構４０の垂直方向への駆動範囲は、少なくとも回収容器１３０の分離液流出チューブの流出端部の先端から離れる場所から、回収容器１３０の凹部１３２に分離液流出チューブ１２０の先端が挿入される位置までである。
【００４６】
図６（ａ）、図６（ｂ）はフリーフロー電気泳動素子１１０に対し回収容器１３０の駆動を表した上面図で、（ａ）は回収前もしくは回収後の位置であり、（ｂ）は回収中の位置である。図６（ａ）の位置のフリーフロー電気泳動素子の断面図を図７（ａ）、（ｂ）に示す。図７（ａ）は回収前もしくは回収後のフリーフロー電気泳動素子の断面図であり、図７（ｂ）は回収中のフリーフロー電気泳動素子の断面図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）のように分離液流出チューブ１２０−１に対し電極液流出チューブ１２０−２は長さが長く構成されている。隔壁ＰＷは対向するガラス基板との間にわずかな空間が構成されている。図７（ｂ）に示すように、流出液回収時における回収容器３０と電極液流出口１２０−２の位置関係は、電極液流出チューブ１２０−２の先端が回収容器１３０の底面よりも下部に位置するよう構成されている。本実施形態におけるサンプルの分離分取方法は第１実施形態と同様である。図７（ｂ）の流出液回収時、電極液は回収容器１３０には回収されず、廃液バットに滴下される。
【００４７】
次に、この発明の本実施形態の作用及び効果を説明する。
本発明では、流出液回収時に電極液流出口１１３−２から流出する流出液は回収容器１３０に回収されず、廃液バットに滴下される。電極液流出チューブ１２０−２の先端は回収容器１３０の底面よりも下に位置しているため、回収容器１３０に電極液が接触することはない。フリーフロー電気泳動素子においては、複数の流出口のうち両端の電極近傍に位置する電極液流出口は、電極側の液が流出するためそこに大きな電場がかかっており、流出液が重力により滴下される際、真っ直ぐ下に滴下せず内側に曲がりながら滴下する場合がある。この際、液の接触の仕方によっては回収容器に放電が生じ、電流値が著しく不安定になって安定な分離・分取ができないという問題点がある。本構成とすることにより、上記問題が解決され、安定な分離・分取が可能なフリーフロー電気泳動装置を提供することができる。
【００４８】
図８に、本発明のフリーフロー電気泳動装置の第３の実施形態を示す。フリーフロー電気泳動装置の基本構成は、図２（ａ）乃至図２（ｃ）に示すものと同一であり、第３の実施形態では、第１実施例のフリーフロー電気泳動装置１の上部に検出器２６０を設けている点が異なる。検出器２６０は、励起用光源２６１、ダイクロイックミラー２６２、吸収フィルター２６３、ＣＣＤカメラ２６４で構成されており、流出液回収時に回収容器の開口部から回収容器に回収される分離液を観察できるよう、回収容器上方に配置されている。
【００４９】
回収容器の溝状凹部に予め目的サンプルを蛍光染色する色素溶液を入れておき、本装置にてサンプル混合液の分離分取を行うと、目的サンプルが流出し回収された溝状凹部のみの液が蛍光染色される。励起用光源２６１からの光はダイクロイックミラー２６３を介して回収容器の開口部に照射され、目的サンプルが回収された凹部のみ蛍光色素が励起され、その蛍光はダイクロイックミラー２６２にて反射され吸収フィルター２６３にてサンプルの蛍光波長以外の波長の光をカットし、ＣＣＤカメラ２６４にて観察される。つまり、本装置にて、分離前のサンプルには染色せず、分離後の染色により目的サンプルの流出位置をリアルタイムで検出可能となる。
【００５０】
次に、発明の第３の実施形態の作用及び効果を説明する。
本発明のフリーフロー電気泳動装置は、第１実施形態と同様の作用・効果に加え、流出液のリアルタイム検出が可能となる。したがって、高速な分離・分取・検出が可能が可能なフリーフロー電気泳動装置を提供することができる。
【００５１】
目的サンプルと色素溶液の選択により、検出器２６０は様々な光学系とすることができる。目的サンプルをＤＮＡとした場合、色素溶液にはＤＮＡを蛍光染色するエチジウムブロマイド、ＹＯＹＯ、ＹＯＰＲＯ、ＳＹＢＲ　ＧＲＥＥＮ等を用いる。この場合、蛍光染色色素であるため光学系は本実施例のままでよい。もしくは、ＣＣＤカメラ２６４は更に高感度のＳＩＴカメラとすることができる。目的サンプルを蛋白質とした場合、色素溶液にはタンパクを染色するクマシーブリリアントブルー等を用いる。この場合、色素は蛍光色素でないため、光学系はＣＣＤカメラのみで検出が可能となる。この場合、励起用光源２６１の位置にＣＣＤカメラを設置する。また、励起用光源２６１の代わりに白色光源を用い、吸収フィルター２６３を除き、ＣＣＤカメラ２６４の代わりに吸光高度計を用いることで、回収液の吸収スペクトルを測定することも可能である。
【００５２】
また、検出器２６０を回収容器の分離液受け部の開口部の上方位置とフローフリー電気泳動素子の上方位置との位置の間で移動可能とすれば、サンプルが蛍光を発する場合、図９の位置に検出器２６０を移動させることにより、フリーフロー電気泳動素子内の流れの観察も行うことが可能である。
【００５３】
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、所望数の分離液流出チューブ２２０を一枚のプレート２２１から垂下して形成した分離液流出チューブユニットを示す。各流出チューブ２２０は、流入口２２２により、プレート２２１の上面に開口している。分離液流出チューブユニットは、樹脂等の適当な材料によって一体成形することによって形成してもよいし、分離液流出チューブをそれらの流出口を設けた一枚のプレートに対して取り付けることによって形成してもよい。図１１は、該分離液流出チューブユニットを分離液流出チューブの流入口２２１がフリーフロー電気泳動素子の分離液流出口１５のそれぞれに連通するように適当な固定手段２３０によって取り付けた状態を示す。
【００５４】
【発明の効果】
本発明のフリーフロー電気泳動装置及びフリーフロー電気泳動方法によれば、以下の効果が得られる。
（１）本願請求項１、６及び７に係る発明では、回収容器の複数の分離液受け部にそれぞれ連通しかつ分離液の回収に際して所定容積の液体が入れられる複数の凹部を回収容器設け、分離液回収に際して該複数の凹部に所定容積の液体を入れ、該液体に流出チューブの流出口の先端が挿入されることによって、該凹部中の液体の容積分の圧力（抵抗）を分離液流出チューブを介してフリーフロー電気泳動素子の流出口に均等に付与することができ、その結果、フリーフロー電気泳動素子の流出口からの分離液の流出量が一定化し、安定な分離・分取操作が可能となる。
【００５５】
（２）本願の請求項２及び８に係る発明では、フリーフロー電気泳動素子の複数の分離液の流出口連結し分離液回収容器の複数の分離液受け部に分離液を流出する複数の分離液流出チューブの長さを短くすることが可能となり、分離サンプルが流出液チューブ内で拡散・希釈の問題を回避でき、また製造コストの低減および装置の小型化を図かることができる。
【００５６】
（３）本願の請求項３及び９に係る発明では、フリーフロー電気泳動素子の複数の流出チューブのうち両端の電極近傍に位置する流出チューブは、電極側の液が流出するため、流出液が重力により滴下される際、真っ直ぐ下に滴下せず内側に曲がりながら滴下する場合があり、液の接触の仕方によっては回収容器に放電が生じ、電流値が著しく不安定になって安定な分離・分取ができないという問題点があるが、流出チューブのうち両端の電極近傍に位置する流出チューブからの流出液が他の流出チューブからの流出液との接触、放電を防止できるので、安定な分離・分取が可能となる。
【００５７】
（４）本願の請求項４及び１０に係る発明では、分離・分取を行ないつつ、流出液の組成を検出することが可能となり、高速な分離・分取・検出が可能となる。
【００５８】
（５）本願請求項５及び請求項１１に係る発明では、
光学系を回収容器の分離液受け部の開口部の上方位置とフローフリー電気泳動素子の上方位置との位置の間で移動可能としてあるので、光学系を適宜移動させて、分離・分取を行ないつつ、流出分離液の組成を検出をするとともに、フリーフロー電気泳動素子の電気泳動槽中の流れを観察することが可能となり、高速な分離・分取・検出が可能となる。
【００５９】
（６）本願請求項１２に係る発明では、分離サンプル中の分離成分が該液体と反応することによって、当該反応を探知することにより当該分離液流出チューブからの分離液中には所望の成分が含まれている稼動かを検知することができ、それによって分離液流出のリアルタイムでの検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）乃至（ｆ）な、分離液容器に設けた液体充填用凹部の例示する。
【図２】（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の第１の実施形態のフリーフロー電気泳動装置の操作を正面断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態のフリーフロー電気泳動素子の平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態の分離液回収容器を示す斜視図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の分取機構の駆動（フリーフロー電気泳動素子と分離液回収容器との関係）を模式的に示す平面図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施形態の分取機構の駆動（フリーフロー電気泳動素子と分離液回収容器との関係）を模式的に示す平面図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施形態の分取機構の駆動（フリーフロー電気泳動素子と分離液回収容器との関係）を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態のフリーフロー電気泳動装置の正面断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態のフリーフロー電気泳動装置において、フリーフロー電気泳動素子の上方に検出器２６０を移動させた状態を示す。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は、所望数の分離液流出チューブを一枚のプレートから垂下して形成した分離液流出チューブユニットを示す。
【図１１】図１０の分離液流出ユニットを分離液流出チューブの流入口がフリーフロー電気泳動素子の分離液流出口のそれぞれに連通するように固定手段によって取り付けた状態を示す。
【符号の説明】
１・・・分離液容器本体、２・・・分離液受け部、３ａ〜３ｆ・・・液体収容凹部、４・・・液体、５・・・凹部、１０、１１０・・・フリーフロー電気泳動素子、１１、１１１・・・ガラス基板、１２、１１２・・・電気電気泳動槽、１３、１１３・・・緩衝液注入口、１４、１１４・・・緩衝液注入チューブ、１５、１１５・・・分離液流出口、１７、１１７・・・サンプル注入口、１８・・・サンプル注入チューブ、１９・・・電極、２０、１２０−１、１２０−２、２２０・・・分離液（電解液）流出チューブ、３０、１３０・・・分離液回収容器、３１、１３１・・・分離液受け部、３２、１３２・・・液体収容凹部、３３、１３３・・・液体、４０・・・駆動装置（分取機構）、５１・・・保持台、２６０・・・検出器、２６１・・・励起用光源、２６２・・・ダイクロイックミラー、２６３・・・吸収フィルター、２６４・・・ＣＣＤカメラ、２２１・・・プレート、２２２・・・流入口り、２３０・・・固定手段
【図１】
2004125701.tif 000003
【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】
2004125701.tif 000009
【図８】
2004125701.tif 000010
【図９】
2004125701.tif 000011
【図１０】
2004125701.tif 000012
【図１１】
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