(57)【要約】【課題】温度依存性可逆ゲルをキャピラリーに充填するのに適したゲル充填装置及び充填方法を提供すること。【解決手段】本発明のゲル充填装置１は、温度依存性可逆ゲルをキャピラリーＣに充填する装置であって、前記ゲル６を収容する容器２と、該容器内の前記ゲルを、該ゲルが溶液状態となる温度以上に保持する温度保持手段１０、１２、１４と、前記容器内を加圧する加圧手段２２、２４と、キャピラリーの一端が前記容器内に収容されたゲルの溶液内に配置され、他端側部分が前記容器外に配置されるように、前記キャピラリーを保持する保持手段１８と、前記キャピラリーの前記容器外に配置された部分を前記ゲル溶液がゲル化する温度以下に冷却する冷却手段２０とを備えている。【選択図】　　　図１
2004069649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度依存性可逆ゲルをキャピラリーに充填する装置であって、
前記ゲルを収容する容器と、
該容器内の前記ゲルを、該ゲルが溶液状態となる温度以上に保持する温度保持手段と、
前記容器内を加圧する加圧手段と、
キャピラリーの一端が前記容器内に収容されたゲルの溶液内に配置され、他端側部分が前記容器外に配置されるように、前記キャピラリーを保持する保持手段と、
前記キャピラリーの前記容器外に配置された部分を前記ゲル溶液がゲル化する温度以下に冷却する冷却手段と、を備えている、
ことを特徴とするゲル充填装置。
【請求項２】
前記容器が、容器本体と、該容器本体内に配置され前記ゲル溶液が分注されるウエルプレートとを備え、
前記加圧手段が、前記容器本体内に加圧気体を供給すると共に、
前記温度保持手段が、前記容器本体を加熱する、
請求項１に記載のゲル充填装置。
【請求項３】
前記温度保持手段が、前記ウエルプレートを加熱する、
請求項２に記載のゲル充填装置。
【請求項４】
温度依存性可逆性のゲルをキャピラリーに充填するゲル充填方法であって、
前記ゲルを容器内に収容する工程と、
キャピラリーの一端が前記容器に収容されたゲルの溶液内に配置され、他端側部分が前記容器外に配置されるように、前記キャピラリーを保持する工程と、
該容器内の前記ゲル溶液を、該ゲル溶液が溶液状態となる温度以上に保持する工程と、
前記容器内を加圧する工程と、
前記キャピラリーの前記容器外に配置された部分で前記ゲル溶液がゲル化する温度以下に冷却し、前記加熱および加圧によって前記キャピラリーに送り込まれたゲル溶液をゲル化する工程と、を備えている、
ことを特徴とするゲル充填方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゲル溶液充填装置及び充填方法に関し、より詳細には、温度依存性可逆ゲルをキャピラリーに充填する操作を行う装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポストゲノム研究として注目を浴びるプロテオーム解析等に用いられる手法として、キャピラリーゲル電気泳動が知られている。このゲルキャピラリー電気泳動などで使用されるゲル充填キャピラリーを作成する手法あるいは装置として今日まで様々なタイプのものが提案されている。
【０００３】
例えば、特開２０００−３２１２４４号公報には、キャピラリーカラムを複数本束ねたカセットにし、更に導入する液を自由に選択出来る選択機構を設け、キャピラリーの前処理からゲル充填まで一括で行える上、再現性の良好なゲル充填キャピラリーを一度に多数作れる装置が開示されている。
【０００４】
また、特開２０００−９６８９号公報には、キャピラリー内へ溶存する気体によるゲル中の発泡、また重合ゲル化を阻害する酸素の侵入を防ぐために、真空、超音波振動、揺動操作を使って脱気した後、真空中でシリンジに充填し、気体及び酸素の侵入を避けてキャピラリーにゲル液を充填する方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ゲルキャピラリー電気泳動に用いられるゲルとして、アガロースゲルがある。
このアガロースゲルは、１）ポアサイズが大きい、２）分子ふるい効果が小さい、３）低濃度でゲルが得られる、４）ゲル調製が簡単、５）ゲルが透明なので定量が容易、６）泳動する物質に対して変性や吸着を示さない等の利点を有し、数百ｂｐ〜数ｋｂといった比較的大きな核酸の分離に有効である。
【０００６】
しかしながら、上述したような従来のゲル充填装置、ゲル充填方法は、流動性ゲルまたは重合性ゲル形成性モノマー溶液等のゲル溶液を均一にキャピラリーに充填してゲル化させることができるが、アガロースゲルなどのような、温度条件によってゲル化する温度依存性可逆ゲルを均一にキャピラリーに充填することができなかった。
【０００７】
従って、本発明は、温度依存性可逆ゲルをキャピラリーに充填するのに適したゲル充填装置及び充填方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、温度依存性可逆ゲルをキャピラリーに充填する装置であって、前記ゲルを収容する容器と、該容器内の前記ゲルの溶液を該ゲル溶液が溶液状態となる温度以上に保持する温度保持手段と、前記容器内を加圧する加圧手段と、キャピラリーの一端が前記容器内に収容されたゲル溶液内に配置され、他端側部分が前記容器外に配置されるように、前記キャピラリーを保持する保持手段と、前記キャピラリーの前記容器外に配置された部分を前記ゲル溶液がゲル化する温度以下に冷却する冷却手段と、を備えていることを特徴とするゲル充填装置が提供される。
【０００９】
このような構成を有する本発明によれば、容器内での加圧により溶液状態のゲルがキャピラリー内に充填され、さらに、容器外に配置された領域で冷却されゲル化する。
【００１０】
本発明の好ましい態様によれば、前記容器が、容器本体と、該容器本体内に配置され前記ゲル溶液が分注されるウエルプレートとを備え、前記加圧手段が、前記容器本体内に加圧気体を供給すると共に、前記温度保持手段が、前記容器本体を加熱する。
【００１１】
本発明のもう一つの好ましい態様によれば、前記温度保持手段が、前記ウエルプレートを加熱する。このような構成によれば、ウエルプレートに分注されたゲルを確実に溶液状態に維持できる。
【００１２】
本発明の他の態様によれば、温度依存性可逆性のゲルをキャピラリーに充填するゲル充填方法であって、前記ゲルを容器内に収容する工程と、キャピラリーの一端が前記容器に収容されたゲルの溶液内に配置され、他端側部分が前記容器外に配置されるように、前記キャピラリーを保持する工程と、該容器内の前記ゲル溶液を該ゲル溶液が溶液状態となる温度以上に保持する工程と、前記容器内を加圧する工程と、前記キャピラリーの前記容器外に配置された部分を前記ゲル溶液がゲル化する温度以下に冷却し、前記加圧によって前記キャピラリーに送り込まれたゲル溶液をゲル化する工程と、を備えていることを特徴とするゲル充填方法が提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施形態を図面に沿って詳細に説明する。図１は、本発明の好ましい実施形態のゲル充填装置の構成を模式的に示す図面である。
【００１４】
図１に示されているように、ゲル充填装置１は、ベッセル２を備えている。ベッセル２は、上部に開口４が形成された耐圧の容器（容器本体）であり、ステンレス、ガラス、セラミック、樹脂等の材料で形成されている。
【００１５】
ベッセル２の内部には、キャピラリーＣに充填するゲルのゲル溶液６が、ウエル内に分注されたウエルプレート８が配置されている。本実施形態では、ゲル溶液として、温度依存性の可逆性ゲルであるアガロースのゲル溶液が使用される。
また、アガロースのゲル溶液以外にも、温度Ｔ１以下で流動性のないゲル状態であり、Ｔ１より高い温度Ｔ２以上で流動性のある溶液状態となるようなゲル溶液が使用可能である。
【００１６】
ベッセル２は、側壁にウォータジャケット１０が形成され、ウォータジャケット１０内に恒温槽１２で温度調整した熱媒体を、管路１４を介して循環させることにより、ベッセル２の内部空間をウエルプレート８に分注されたアガロースのゲル溶液６が溶液状態となる温度に加熱できるように構成されている。また、ベッセル２を恒温槽内に配置する構成でもよい。
【００１７】
さらに、ベッセル２の開口４には、図２に示されているように、円筒状のゴム製のパッキン１６と、円柱状のゴム栓１８とが取付けられている。パッキン１６は、ベッセル２の開口４にぴったりと嵌まる外径を有し、又、ゴム栓１８は、パッキン１６の内周面との間にキャピラリーＣを挟み込んで保持した状態で、パッキン１６の内周にぴったりの嵌まる外径を有している。
【００１８】
ベッセル２の開口４の外部には、キャピラリーＣを冷却する冷却装置２０が設けられている。本実施形態では、冷却装置として、冷媒である水を循環させる冷却管が用いられている。詳細には、化学実験などで汎用的に用いられるジムロートの冷却部にキャピラリーＣを差し入れて、キャピラリーＣを冷却する。
【００１９】
また、ベッセル２には、ガス吹き込み口２２が形成されている。ガス吹き込み口２２には、加圧した不活性ガスをベッセル２内に供給する加圧ガス供給源２４が接続されている。ベッセル２の内部を加圧するガスは、不活性ガスが好ましく、飽和水蒸気圧まで水蒸気を混合した不活性ガスがより好ましい。さらに、ベッセル２には、内部が過加圧にならないように一定圧力になると圧力を逃がすリリーフ弁２６が取り付けられている。
【００２０】
次に、ゲル充填装置１を用いてキャピラリーＣにゲルを充填する操作を説明する。
【００２１】
使用するキャピラリーＣとして、通常の電気泳動用のガラスキャピラリーの他、高分子材料、例えばナイロン６、ナイロン６６、芳香族ポリアミド等のポリアミド系材料、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカーボネート等のポリエステル系材料、ポリアクリロニトリル等のアクリル系材料、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系材料、ポリメタクリル酸メチル等のポリメタクリレート系材料、ポリビニルアルコール系材料、ポリ塩化ビニリデン系材料、ポリ塩化ビニル系材料、ポリウレタン系材料、フェノール系材料、ポリフッ化ビニリデンやポリテトラフルオロエチレン等からなるフッ素系材料、ポリアルキレンパラオキシベンゾエート系材料等で製造された中空繊維を用いることができる。
【００２２】
キャピラリー電気泳動などに使用する場合は泳動する溶質成分にキャピラリーの材料を介して検出光を照射して検知するため、キャピラリーに使用する材料は光学的な透明性が要求される場合がある。従って、このような場合には、非多孔質材料が好ましく、有機系材料ではポリメタクリル酸メチルで代表されるメタクリレート系樹脂やポリスチレン、ポリカーボネート等の透明性に優れる材料で製造されたキャピラリーを用いるのが好ましい。
【００２３】
中空繊維を材料に選ぶ場合、中空繊維の外径は２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下である。また、内径は０．０２ｍｍ以上が好ましい。キャピラリー電気泳動用には、比較的肉厚の中空繊維の方が取り扱い容易で好ましい。
【００２４】
まず、ベッセル２内に配置したウエルプレート８のウエルに、加熱溶解したゲル溶液（アガロース溶液）６を分注する。このとき、ベッセル２のウォータジャケット１０内に恒温槽１２で温度調整した熱媒体を管路１４を介して循環させることにより、あるいは、ベッセル２を恒温槽内に配置することにより、ベッセル２の内部空間をウエルプレート８に分注されたゲル溶液が溶液状態になる温度に維持しておくことが好ましい。
【００２５】
通常、アガロース溶液の場合には、４０℃以下になるとゲル化が徐々に始まるので４０℃以上に加熱・保温する必要があるが、十分な流動性を保つには５０℃以上に加熱・保温することが好ましい。従って、アガロース溶液が５０℃以上になるように、ベッセル２の内部空間の温度を調整しておくことが好ましい。
【００２６】
次いで、下端がウエルプレート８に分注されたアガロース溶液６内に配置されるように、キャピラリーＣを、パッキン１６が取付けられているベッセル２の開口４から挿入する。尚、キャピラリＣの上端は開口している。次いで、パッキン１６との間にキャピラリーＣを挟み込むようにゴム栓１８をパッキン１６に取付け、ベッセル２の内部空間を密閉すると共にキャピラリーＣをベッセル２に対して保持させる。
【００２７】
さらに、ベッセル２の開口４の外方に冷却装置２０を設置する。このとき、パッキン１６とゴム栓１８との間から突出しているキャピラリーＣの上方部分が冷却装置２０内を貫通するように配置する。さらに、冷却装置２０の頂部で、キャピラリーＣの最上部を支持する。即ち、キャピラリーＣの最上部を、冷却装置２０の上部に配置されたゴム製パッキン２８とゴム栓３０との間に挟み込む。そして、冷却装置２０を作動させて、内部に配置されたキャピラリーＣ内の温度をアガロース溶液がゲル化する温度である４０℃より低い温度まで冷却しておく。
【００２８】
この状態で、ベッセル２に設けたガス吹き込み口２２を通して加圧ガス供給源２４から加圧された不活性ガスをベッセル２内に吹き込み、ベッセル２の内部空間の圧力を上昇させる。冷却装置２０から外部に突出してるキャピラリＣの上端は常圧（大気圧）の領域に開口している。したがって、ベッセル２内の圧力上昇により、ウエルプレート８のウエルに分注されたゲル溶液６は、キャピラリーＣ内の中空部分に充填され、キャピラリ−Ｃの上端方向に上昇していく。
【００２９】
内部空間の圧力は、内径１８０μｍ、長さ４０ｃｍの中空糸をキャピラリとして使用したときに、例えば、７８０ないし８２０ｍｍＨｇ程度に設定される。
【００３０】
ベッセル２内の加圧により、キャピラリ−Ｃに充填されキャピラリーＣ内を上昇するゲル溶液は、冷却装置２０内に配置されたキャピラリーＣの部分に到達したところで冷却され、ゲル化する。この冷却装置２０内でのゲル化によりキャピラリーＣ内のアガロースゲル溶液は、流動性を失い、ゲル溶液の移動は自動的に停止し、キャピラリーＣへのアガロースゲルの充填が完了する。
【００３１】
このように本実施形態のゲル充填装置によれば、簡単な操作で、温度依存性の可逆ゲルをキャピラリに確実に充填することが可能である。
【００３２】
本発明は、上記実施形態に限定されず特許請求の範囲に記載した範囲内で種々の変更、変形が可能である。
【００３３】
また、熱媒体を循環させる上記実施形態の構成に、ゲル溶液が分注されるウェルプレート自体を加温する構成を加えることができる。具体的には、例えば、温水（５０〜７０℃）を深さ１ｃｍ程度になるように、ベッセルの底に入れ、この温水にウエルプレートを浸す構成がある。また、ジャケット式の温調プレート、電熱式温調装置等によって、ウエルプレートを加温する構成でもよい。
【００３４】
また、ベッセルの内部空間を加熱・保温する構成は、図３に示されるように、ベッセルの外周に線状電熱ヒータ３２を配置して、ベッセルの内部空間を加熱する構成でも良い。
【００３５】
冷却装置は、図４に示されているように、良熱伝達性材料で円柱３４を作り、その内部に冷媒を循環させ、その外周面にキャピラリーＣをコイル状に巻きつけてキャピラリーＣを冷却する構成でもよい。
【００３６】
さらに、本実施形態のゲル充填装置は、ある温度以下でゲルにならなくても、流動性がなくなるか、それに近い状態になる溶液であれば、キャピラリーに充填可能である。また、特開平８−２８３２９７号公報に記載されているような活性アガロースに生体関連物質をプローブとして固定化したコンジュゲートアガロースゲル、あるいは、特表２００１−５２５６７６号公報に記載されたアガロースとプローブ固定化した支持体（アクリルアミド）のブレンドゲルなどをゲル溶液として使用することができる。このようなゲル溶液を用いると、プローブが固定化されたゲル充填キャピラリーが得られる。これらのプローブ固定化ゲル充填キャピラリーはバイオアッセイ用デバイスとしてＳＮＰ解析などの多型解析や遺伝子発現解析に応用することも出来る。
【００３７】
【実施例】
本発明の一実施例の説明をする。まず、９６穴のウェルプレートの１０カ所のウエルに熱溶解させた２％アガロース溶液を１００μｌづつ分注して、ベッセル内に配置する。そして、ベッセルを６０℃の恒温槽に浸して、ベッセル内温度を５０℃に保持した。
【００３８】
次に、三菱エンジニアリング（株）製のポリカーボネートを溶融紡糸して得た長さ６０ｃｍの非多孔質中空繊維（内径１６０μｍ、外径２８０μｍ）であるキャピラリー１０本を、先端がウェル中に分注された各ゲル溶液に浸漬するように、開口からベッセル内に挿入する。この状態で、ベッセルの開口部で、シリコンゴム製のパッキン及びシリコンゴム製の栓との間にキャピラリーの上方部分を挟み込み、ベッセルを密閉した。さらに、ベッセルから突出している中空繊維（キャピラリー）の端部分を冷却装置としてベッセルの外方に設けた冷却用円柱にコイル状に巻きつけた。
【００３９】
次に、ベッセルのガス吹き込み口に窒素ガスラインを接続して、窒素ガスラインの途中に設けたニードルバルブで調節しながら、ベッセル内に加圧した窒素ガスを送り込み、ベッセル内を８００ｍｍＨｇまで加圧した。この加圧により、ベッセル内に挿入した、ウエルに分注されたアガロース溶液が、中空繊維（キャピラリー）の中空部分内に進入し、中空部分を移動しながら、中空繊維を充填していく。中空繊維内の中空部分を充填しながら移動するゲル溶液は、冷却装置で冷やされている中空繊維の領域で、冷却されゲル化して停止する。このような操作により、全長６０ｃｍの中空繊維の４０ｃｍが２％アガロースゲルで均一に充填されたアガロースゲル充填中空繊維が得られた。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、温度依存性可逆ゲルをキャピラリーに充填するのに適したゲル充填装置及び充填方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態のゲル充填装置の構成を模式的に示す概略的な図面である。
【図２】ベッセルの開口部近傍の構成示す模式的な斜視図である。
【図３】ベッセルを加熱・保温する装置の他の構成を模式的に示す斜視図である。
【図４】キャピラリーを冷却する冷却手段の他の構成を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
Ｃ：キャピラリー
１：ゲル充填装置
２：ベッセル
４：開口
６：ゲル溶液
８：ウエルプレート
２０：冷却装置
２２：ガス吹き込み口
２４：加圧ガス供給源
２６：リリーフ弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004069649.tif 000005
【図４】
2004069649.tif 000006