(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲル薄層を挟んで収容する２枚の平板からなる泳動槽、およびその泳動槽内の前記ゲル薄層の上方の部分が櫛歯によって一定間隔で相互に隔離された複数の試料導入口を形成する櫛状部を有する平板ゲル電気泳動装置の前記各試料導入口に試料を導入する試料導入装置において、
前記各試料導入口に挿入可能な細径のノズルと、そのノズルを保持するノズルヘッドと、そのノズルヘッドを移動させる移動部と、そのノズルヘッドに設けられ前記櫛状部の位置及び姿勢を検出する櫛状部検出手段と、前記櫛状部検出手段の検出した位置及び姿勢に基づいて前記ノズルを前記櫛状部の試料導入口に挿入するように制御する制御部とが設けられた分注機を有している平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置。
【請求項２】
前記ノズルは複数連のノズルであり、前記ノズルヘッドは、一列に配列された複数連のノズルを保持するとともに、ノズルヘッドには、そのノズル間の間隔の変更機構が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置。
【請求項３】
前記ノズルは複数連のノズルであり、前記ノズルヘッドは、一列に配列された複数連のノズルを保持するとともに、ノズルヘッドには、そのノズルの傾斜角度の変更機構が設けられたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置。
【請求項４】
前記ノズルヘッドの前記ノズルの傾斜角度の変更機構は、洗浄時または吸引時には前記ノズルを鉛直方向とし、前記泳動槽への導入時には所定傾斜角度を有するように変更することを特徴とする請求項３に記載の平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置。
【請求項５】
前記制御部は、指示に基づいて、前記試料導入口の前記一定間隔の整数倍の間隔に前記ノズル間の間隔を設定するように制御するものであることを特徴とする請求項２に記載の平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置。
【請求項６】
前記泳動槽、前記櫛状部ならびに、前記泳動槽および前記櫛状部を保持する枠体を泳動部として、前記電気泳動装置に対し着脱自在に設けるとともに、前記分注機は、脱着されたその泳動部に対して試料を導入するものであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置。
【請求項７】
ゲル薄層を挟んで収容する２枚の平板からなる泳動槽、およびその泳動槽内の前記ゲル薄層の上方の部分が櫛歯によって一定間隔で相互に隔離された複数の試料導入口を形成する櫛状部、ならびに、前記泳動槽および櫛状部を保持する枠体からなる泳動部を着脱自在に設けた平板ゲル電気泳動装置に対し、複数の試料を各試料導入口に導入する装置において、前記各試料導入口に挿入可能な細径の複数連のノズル、一列に配列された複数連のノズルを、そのノズル間の間隔およびそのノズルの傾斜角度を可変とするように保持したノズルヘッド、ノズルヘッドを移動させる移動部、前記櫛状部の位置および姿勢を検出する櫛状部検出手段および前記櫛状部検出手段の検出した位置および姿勢に基づいて移動部の制御を行う制御部を有する分注機と、前記電気泳動装置から取り外された前記泳動部を１枚以上、前記電気泳動装置に設置された状態で設置可能な泳動部設置部と、前記試料を収容するマトリクス状に配列された液収容部と、前記各ノズルを洗浄する洗浄部とを有するとともに、前記移動部は、前記電気泳動部設置部、複数の液収容部および洗浄部を覆う範囲で移動可能であり、前記泳動部設置部には、前記ゲル薄層に電界を印加する電圧印加手段を設けたものであることを特徴とする平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置。
【請求項８】
前記泳動部設置部は、少なくとも２以上の前記泳動部を各々前記電気泳動装置に設置された状態で設置可能であるともに、前記泳動部を回転可能に設置されたものであることを特徴とする請求項７に記載の平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記電気泳動装置の前記試料導入口の前記一定間隔の整数倍の間隔、および前記液収容部の間隔に前記ノズル間の間隔を設定するように制御するものであることを特徴とする請求項７または請求項８のいずれかに記載の平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記電気泳動装置の前記試料導入口の形状に合わせて、そのノズルの角度および上下方向の移動距離を設定し、その移動距離は、前記ノズルの先端が前記ゲル薄層に十分接近する距離となるものであることを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれかに記載の平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置。
【請求項１１】
ゲル薄層を挟んで収容する２枚の平板からなる泳動槽、およびその泳動槽内の前記ゲル薄層の上方の部分が櫛歯によって一定間隔で相互に隔離された複数の試料導入口を形成する櫛状部を有する平板ゲル電気泳動装置の前記各試料導入口に試料を導入する試料導入方法において、
ノズルを試料が収容されている液収容部にまで移動して、試料をノズルによって吸引する試料吸引工程と、
前記櫛状部の位置および姿勢を検出しながら、前記櫛状部の所定の試料導入口にまで前記ノズルを移動する検出移動工程と、
前記ノズルを前記試料挿入口に挿入して前記試料を前記ゲル薄層の上部に吐出する挿入吐出工程と、
前記ノズルを洗浄槽にまで移動して洗浄する洗浄工程とを繰り返すことによって、試料を前記平板ゲル電気泳動装置に導入する平板ゲル電気泳動装置用試料導入方法。
【請求項１２】
前記各工程における前記ノズルは複数連あり、前記ノズル間の各間隔が可変となるように制御されていることを特徴とする請求項１１に記載の平板ゲル電気泳動装置用試料導入方法。
【請求項１３】
前記各工程における前記ノズルは複数連あり、前記ノズルの傾斜角度が可変となるように制御されていることを特徴とする請求項１１または請求項１２のいずれかに記載の平板ゲル電気泳動装置用試料導入方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置およびその試料導入方法に係り、特に、ゲル薄層を挟んで収容する２枚の平板からなる泳動槽および前記泳動槽内の前記ゲル薄層の上方に複数の試料導入口を形成する櫛状部を有する平板ゲル電気泳動装置に対し試料を導入する平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置おびその試料導入方法に関する。
【０００２】
本発明は、遺伝子、免疫系、蛋白質、アミノ酸、糖等の生体高分子に関する検査、解析、分析が要求される分野、例えば、工学分野、食品、農産、水産加工等の農学分野、薬学分野、衛生、保健、免疫、疾病、遺伝等の医学分野、化学若しくは生物学等の理学分野等、あらゆる分野に関係するものである。
本発明は、特に、構造自動解析（シーケンス）、フラグメント解析、ゲル・シフト法(Gel shift) 、フットプリント法(Foot printing) 、ＳＡＧＥ、ディファレンシャル・ディスプレイ、遺伝子型(Genotyping)解析、マイクロサテライト解析、ＡＦＬＰ等に適している。
【０００３】
【従来の技術】
従来、長大なゲノムサイズを取り扱う必要がますます増大している。例えば、多遺伝子性疾患である「ありふれた病気」の疾患感受性遺伝子をゲノム上で同定する場合、平均約300 〜500 塩基対にひとつ、１遺伝子内に数個〜数10個存在し、ゲノムの多様性を最もよく反映する「単一ヌクレオチド多型（Single Nucleotide Polymorphism: SNP)の解析が重要である。ＳＮＰとは、１塩基の置換、挿入、欠失を含む点突然変異の総称で、その頻度を患者群および健常者群の複数の集団間で比較することにより、疾患感受性遺伝子の候補を数個に絞り込むことが可能となる。さらに、固体差に基づく薬剤に対する感受性および副作用を考慮した医薬品開発や疾患発症の予防が可能となる。このようなＳＮＰ解析の重要性から、近年ＳＮＰの大規模な解析が開始されるに至った。一方、ヒトのゲノムサイズは３０億塩基対と長大で、この中に６００万個以上存在すると予想されるＳＮＰを効率的かつ迅速に解析することは極めて重要である。
【０００４】
このような長大なゲノムサイズを取り扱う技術として、近年ＳＮＰ解析に実用化されている代表的技術には、電気泳動装置によるＰＣＲを用いた多色蛍光標識ＤＮＡ断片の一本鎖高次解析多型（Multiple Fluorescence-based PCR-Single Strand Conformation Polymorphism:MF-PCR-SSCP)解析技術、および、SNP チップ(SNP検出用DNA マイクロ・アレイ) を用いたハイブリダイゼーションに基づく変異解析技術がある。前者のMF-PCR-SSCP 法等は、ＳＮＰのＤＮＡ断片上での正確な位置情報を得ることは困難であるが、既に実績のある信頼性に優れた方法である。
【０００５】
前者に用いられる方法としては、従来キャピラリー電気泳動装置（平板の代わりにキャピラリーにゲルを充填して泳動槽とするもの）があり、高いスループット能を達成することができる。しかし、キャピラリー電気泳動装置は、平板ゲル電気泳動装置に比較し、十分な分解能と再現性を備えているとは言いがたい。
【０００６】
また、後者のSNP チップを用いる方法では、既知のひとつのＳＮＰに対してそのＳＮＰを含む10種以上の基板に固定化されたオリゴヌクレオチド・アレイを準備し、これらにＰＣＲ増幅したＤＮＡ断片がハイブリダイズするか否かによってSNP を検出するシステムが知られている。しかし、機器とランニングコストが高価である点、ハイブリダイゼーションの非特異的な反応を排除することが難しく、これらのオリゴヌクレオチドを用いる冗長性の高いシステムを使用しても約10パーセントの誤りが生ずるという問題点を有していた。
【０００７】
一方、前記平板ゲル電気泳動装置は、ゲル薄層を挟持する２枚の平板からなる泳動槽、そのゲル薄層の上縁部および下縁部にバッファ液が各電極と接触するように収容されたバッファ液収容部、前記平板によって挟まれかつ前記ゲル薄層の上方にある部分が櫛歯によって一定間隔で相互に隔離された複数の試料導入口を形成する櫛状部、各前記バッファ液収容部に収容されたバッファ液内の電極を介して前記ゲル薄層に電界を印加する電圧印加手段、および、前記平板を通してゲル薄層を測定する測定手段を有するものであり、ＤＮＡの分離、分析を行う手法として頻繁に利用されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、平板ゲル電気泳動装置に試料を導入する際には、１つ１つの試料を使用者がピペット装置を用いて導入していたため、非常に手間がかかり、かつ人間が扱うことのできる試料数および各試料の大きさには限りがあるという問題点を有していた。特に試料数が増加すると電気泳動が行われる面積には限りがあるので、各試料量を微小量化する必要があり、手作業で扱うことはほとんど不可能であるという問題点を有していた。従来、前記櫛状部の取扱い可能な試料導入口の数はせいぜい36〜64程度であった。また、この平板電気泳動装置の前記泳動槽や櫛状部の設置は全て人間の手作業として行われるために、組み立てられたものにはばらつきがあり、微小量を扱う場合の自動化の大きな障害となっていた。
【０００９】
そこで、本発明の第１の目的は、前記平板ゲル電気泳動装置への試料の導入を効率化、迅速化する試料導入装置を提供し、大量の種類の試料を、一括処理することにより、効率的かつ高速なＳＮＰ等の解析を可能とする平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置およびその試料導入方法を提供することである。
【００１０】
本発明の第２の目的は、前記平板ゲル電気泳動装置へ導入されるべき試料が微小量であっても扱うことができる扱いやすい平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置およびその試料導入方法を提供することである。
【００１１】
本発明の第３の目的は、前記平板ゲル電気泳動装置への試料の導入を自動化することができる試料導入装置を提供することによって、使用者の負担を軽減し、信頼性の高い解析を可能とする平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置およびその試料導入方法を提供することである
【００１２】
本発明の第４の目的は、試料導入を容易に行える平板ゲル電気泳動装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、第一の発明は、ゲル薄層を挟んで収容する２枚の平板からなる泳動槽、およびその泳動槽内の前記ゲル薄層の上方の部分が櫛歯によって一定間隔で相互に隔離された複数の試料導入口を形成する櫛状部を有する平板ゲル電気泳動装置の前記各試料導入口に試料を導入する試料導入装置において、前記各試料導入口に挿入可能な細径のノズルと、そのノズルを保持するノズルヘッドと、そのノズルヘッドを移動させる移動部と、そのノズルヘッドに設けられ前記櫛状部の位置および姿勢を検出する櫛状部検出手段と、前記櫛状部検出手段の検出した位置および姿勢に基づいて前記ノズルを前記櫛状部の試料導入口に挿入するように制御する制御部とが設けられた分注機を有している平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置である。なお、「平板」は、測定可能であるので、少なくともその一方は透明平板である。「姿勢」は、種々の方向への前記櫛状部の傾きを含む。
【００１４】
第二の発明は、第一の発明において、前記ノズルは複数連のノズルであり、前記ノズルヘッドは、一列に配列された複数連のノズルを保持するとともに、ノズルヘッドには、そのノズル間の間隔の変更機構が設けられた平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置である。
【００１５】
第三の発明は、第一の発明または第二の発明のいずれかにおいて、前記ノズルは複数連のノズルであり、前記ノズルヘッドは、一列に配列された複数連のノズルを保持するとともに、ノズルヘッドには、そのノズルの傾斜角度の変更機構が設けられた平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置である。
【００１６】
第四の発明は、第三の発明において、前記ノズルヘッドの前記ノズルの傾斜角度の変更機構は、洗浄時または吸引時には前記ノズルを鉛直方向とし、前記泳動槽への導入時には所定傾斜角度を有するように変更する平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置である。
【００１７】
第五の発明は、第二の発明において、前記制御部は、指示に基づいて、前記試料導入口の前記一定間隔の整数倍の間隔に前記ノズル間の間隔を設定するように制御するものである平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置である。
【００１８】
第六の発明は、第一の発明ないし第五の発明のいずれかにおいて、前記泳動槽、前記櫛状部ならびに、前記泳動槽および前記櫛状部を保持する枠体を泳動部として、前記電気泳動装置に対し着脱自在に設けるとともに、前記分注機は、脱着されたその泳動部に対して試料を導入する平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置である。
【００１９】
第七の発明は、ゲル薄層を挟んで収容する２枚の平板からなる泳動槽、およびその泳動槽内の前記ゲル薄層の上方の部分が櫛歯によって一定間隔で相互に隔離された複数の試料導入口を形成する櫛状部、ならびに、前記泳動槽および櫛状部を保持する枠体からなる泳動部を着脱自在に設けた平板ゲル電気泳動装置に対し、複数の試料を各試料導入口に導入する装置において、前記各試料導入口に挿入可能な細径の複数連のノズル、一列に配列された複数連のノズルを、そののノズル間の間隔およびそのノズルの傾斜角度を可変とするように保持したノズルヘッド、ノズルヘッドを移動させる移動部、前記櫛状部の位置および姿勢を検出する櫛状部検出手段および前記櫛状部検出手段の検出した位置および姿勢に基づいて移動部の制御を行う制御部を有する分注機と、前記電気泳動装置から取り外された前記泳動部を１枚以上、前記電気泳動装置に設置された状態で設置可能な泳動部設置部と、前記試料を収容するマトリクス状に配列された液収容部と、前記各ノズルを洗浄する洗浄部とを有するとともに、前記移動部は、前記電気泳動部設置部、複数の液収容部および洗浄部を覆う範囲で移動可能であり、前記泳動部設置部には、前記ゲル薄層に電界を印加する電圧印加手段を設けた平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置である。
【００２０】
第八の発明は、第七の発明において、前記泳動部設置部は、少なくとも２以上の前記泳動部を各々前記電気泳動装置に設置された状態で設置可能であるともに、前記泳動部を回転可能に設置された平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置である。
【００２１】
第九の発明は、第七の発明または第八の発明のいずれかにおいて、前記制御部は、前記電気泳動装置の前記試料導入口の前記一定間隔の整数倍の間隔、および前記液収容部の間隔に前記ノズル間の間隔を設定するように制御する平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置である。
【００２２】
第十の発明は、第七の発明ないし第九の発明のいずれかにおいて、前記制御部は、前記電気泳動装置の前記試料導入口の形状に合わせて、そのノズルの角度および上下方向の移動距離を設定し、その移動距離は、前記ノズルの先端が前記ゲル薄層に十分接近する距離となる平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置である。
【００２３】
第十一の発明は、ゲル薄層を挟んで収容する２枚の平板からなる泳動槽、およびその泳動槽内の前記ゲル薄層の上方の部分が櫛歯によって一定間隔で相互に隔離された複数の試料導入口を形成する櫛状部を有する平板ゲル電気泳動装置の前記各試料導入口に試料を導入する試料導入方法において、ノズルを試料が収容されている液収容部にまで移動して、試料をノズルによって吸引する試料吸引工程と、前記櫛状部の位置および姿勢を検出しながら、前記櫛状部の所定の試料導入口にまで前記ノズルを移動する検出移動工程と、前記ノズルを前記試料挿入口に挿入して前記試料を前記ゲル薄層の上部に吐出する挿入吐出工程と、前記ノズルを洗浄槽にまで移動して洗浄する洗浄工程とを繰り返すことによって、試料を前記平板ゲル電気泳動装置に導入する平板ゲル電気泳動装置用試料導入方法である。
【００２４】
第十二の発明は、第十一の発明において、前記各工程における前記ノズルは複数連あり、前記ノズル間の各間隔が可変となるように制御されている平板ゲル電気泳動装置用試料導入方法である。
【００２５】
第十三の発明は、第十一の発明または第十二の発明のいずれかにおいて、前記各工程における前記ノズルは複数連あり、前記ノズルの傾斜角度が可変となるように制御されている平板ゲル電気泳動装置用試料導入方法である。
【００２６】
第十四の発明は、ゲル薄層を挟んで収容する２枚の平板からなる泳動槽、前記泳動槽内の前記ゲル薄層の上方の部分が櫛歯によって一定間隔で相互に隔離された複数の試料導入口を形成する櫛状部、ならびに、前記泳動槽および櫛状部を保持する枠体を有する泳動部を着脱自在に設けた平板ゲル電気泳動装置である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置１０および試料導入方法について、図面に基づいて説明する。その実施の形態は特に指定がない限り本発明を制限するものではない。
【００２８】
図１および図２に示すように、本平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置１０は、図示していない平板ゲル電気泳動装置に多数の試料を導入するための装置である。
前記平板ゲル電気泳動装置は、ゲル薄槽が収容され泳動が行われる泳動部１１と、前記ゲル薄層に電界を印加する電圧印加手段（図示せず）、および、前記平板を通してゲル薄層を測定する測定手段（図示せず）を有するものである。
本実施例では、前記泳動部１１は着脱自在に設けられている。
【００２９】
本実施の形態に係る平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置１０は、この電気泳動装置から取り外された、例えば、４個の前記泳動部１１に対して、試料を導入することができる装置である。その平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置１０は、１２連のノズル１７をＹ軸に沿って配列した１２連分注機１２と、各種の試料を収容した12×8 個のウェル（液収容部）を有するマイクロプレート２２を４枚設置したワークステージ１３と、前記ノズル１７を洗浄するノズル洗浄槽１４と、前記電気泳動装置から取り出された前記泳動部１１を角柱の4 個の側面に最大4 個設置することができる90°の間欠送りが可能で、前記泳動部設置部に相当する４分割インデックス軸１５である。また、この平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置１０の動作の制御を行う、制御部（図示せず）が設けられている。その制御部は、キーボード、マウス、スイッチ、フロッピードライバ、ＣＤドライバー等による入力装置、ＣＲＴ、または液晶画面による表示装置、およびＣＰＵ、メモリ等からなる処理装置等を有している。
【００３０】
前記１２連分注機１２は、一列に配列された１２連のノズル１７と、各ノズル１７内の圧力を調整する圧力調整部としてのポンプユニット（図示せず）と、前記複数連のノズル１７を、そのノズル１７間のピッチ（間隔）およびそのノズル１７の傾斜角度を可変に保持するノズルヘッド１８と、前記ノズルヘッド１８を移動させる移動部として、Ｙ軸方向に移動させるＹ軸駆動軸２０、Ｘ軸方向に移動させるＸ軸駆動軸１９およびＺ軸方向に移動させるＺ軸駆動軸２１とを有している。なお、符号２５は、コードやケーブルの束を示すものである。符号２６は、前記Ｚ軸駆動軸２１によって前記ノズルヘッド１８を下降させる際に、ノズル１７の下降の傾斜角度を鉛直方向に変更するためのカムガイドである。
【００３１】
前記ワークステージ１３は、４枚の前記マイクロプレート２２を冷却しまたは加熱するための恒温装置２４を有している。その恒温装置２４は、前記マイクロプレート２２を載置する載置台と、電流の向きによって冷却および加熱が可能なペルチェ素子と、そのペルチェ素子に空気を送るためのファン２３とを有する。
【００３２】
前記４分割インデックス軸１５の４側面には、前記電気泳動装置から取り外された前記泳動部１１が取り付けられて固定されている。前記泳動部１１は、本例では、ゲル薄層を挟持する２枚の平板からなる泳動槽３０と、そのゲル薄層の上縁部および下縁部にバッファ液が各電極と接触するように収容されたバッファ液収容部３１、３２と、前記平板によって挟まれかつ前記ゲル薄層の上方にある部分が櫛歯によって一定間隔で相互に隔離された複数の試料導入口を形成する櫛状部３３と、前記泳動槽３０、前記バッファ液収容部３１および前記櫛状部３３を保持する枠体３４とを有している。
【００３３】
前記泳動部１１は、解析内容に応じた種々の高さがありうる。前記試料導入口の個数としては、本実施例では、例えば、100 個の場合について説明する。
【００３４】
前記４分割インデックス軸１５は、モータ３５によって90°の角度で間欠的に回転駆動することによって、各側面に取り付けられた泳動部１１を順次処理位置に移動させるものである。
【００３５】
符号３６は、前記洗浄槽１４に導入する洗浄水を貯溜するタンクであり、符号３７は、洗浄槽１４から排出された廃液を貯溜するタンクである。符号３８は、前記泳動部１１の取付具である。
【００３６】
図３は、前記泳動部１１の泳動槽３０を説明上簡略化して表したものである。
前記櫛状部３３は、ゲル薄層４１の上縁部をその櫛歯４３によって相互に隔離した100 個の試料導入口４５を形成しているが、説明の簡単化のために、6 本の櫛歯４３によって、5 個の試料導入口４５が形成された場合について説明する。
【００３７】
この泳動槽３０は、2 枚の長方形状に形成された平板として低い方のガラスプレート３９（高さL2）と高い方のガラスプレート４０（高さL1）によってゲル薄層４１（高さL4）を挟んで収容したものである。なお、前記ガラスプレート３９，４０の厚さは例えば、約5mm 程度であり、挟持されたゲル薄層の厚さは例えば約2mm である。低い方のガラスプレート３９の上縁部よりも下方の位置から高い方のガラスプレート４０の上縁部と同一の高さに達するまでの深さをもつバッファ液収容部３１が形成されている。バッファ液は、前記ガラスプレート３９の上縁部の高さL2以上の高さ位置、例えば、本例では、L2と同一高さのバッファ液層４４が前記バッファ液収容部３１に収容されている。前記櫛状部３３の各櫛歯４３によって、２枚の前記ガラスプレート３９、４０によって挟持された部分であって、前記ゲル薄層４１の上部にあるバッファ液層４４を含む部分に、前記櫛状部３３の櫛歯４３が挿入され、各櫛歯４３の下端は、ゲル薄層４１の上縁部の高さ位置L4にまで達している。
【００３８】
また、前記櫛状部３３は、隣接する試料導入口４５ごとに確実に隔離させるために、水分を吸って膨らむ性質をもつ膨潤性の素材、例えばペーパーで作成するのが良い。すると、水分を含むことによって、膨張し、櫛歯４３と前記ガラスプレート３９、４０との間に存在しうる隙間を埋めて、試料の漏れだしを確実に防止することができる。
【００３９】
前記１２連分注機１２のノズル１７が挿入して試料４６が導入されるべき位置は、前記各試料導入口４５であって、ガラスプレート３９の上縁部から1mm 下の部分（L3) が適当である。これは、ガラスプレート３９の上縁部であるL2の高さよりも高い位置では、試料４６がバッファ液中に拡散するおそれがあり、また、試料４６が確実に前記ゲル薄層４１にまで沈まないおそれがあるからである。
【００４０】
前記ノズル１７が前記各試料導入口４５に確実に挿入されるためには、前記ノズル１７を傾斜させて挿入させるようにしても良い。また、ガラスプレート３９、４０の間に前記ノズル１７が入りにくい場合には、分注位置まで、前記ガラスプレート３９、４０に切れ込みを入れるようにしても良い。
【００４１】
図４は、前記１２連分注機１２の各ノズル１７およびノズルヘッド１８を詳細に示すものである。図４（ａ）はノズルヘッド１８の側面図であり、図４（ｂ）は正面図である。本実施の形態に係るノズルヘッド１８は、各ノズル１７間の間隔およびそのノズルの傾斜角度を可変として保持するものである。各ノズル１７は、細径のノズル１７に剛性を与えるための鞘５０で覆われている。ノズルヘッド１８は、基部５１と、１２連のノズル１７と、その１２連のノズル１７を回転可能に支持する回転支持部材５２と、前記ノズル１７の間隔を広げまたは狭めるための間隔変更機構とを有する。なお、符号６０は、図示しない圧力調整部としてのポンプユニットと接続するためのカップリングである。符号６１は回転支持部材５２の回転シャフトである。
【００４２】
その回転支持部材５２に突起５４が設けられバネ５６で基部５１に設けられた突起５５とを結んでいる。これによって、回転支持部材５２の回転を引き戻す。
各ノズル１７はスライド板６７に設けられたノズル取付部５３に取り付けられている。前記間隔変更機構は、前記各ノズル１７のスライド板６７を押して間隔を狭め、引いて間隔をひろげるために図上最右端にあるスライド板６７とのみ結合したプッシャー５９と、そのプッシャー５９を前後方向に移動させるカムフォロワー５８と、このカムフォロワー５８を前後方向に駆動する回転カム６５および前記カムフォロワー５８を案内するガイドレール５７とを有している。
【００４３】
なお、図４中、符号６２は、前記回転支持部材５２に固定して取り付けられた反射型光センサであり、検出対象にレーザー光を照射し、反射されたレーザー光を受光して前記櫛状部３３の位置および姿勢を検出する前記櫛状部検出手段として用いられている。前記光の照射方向は、図のようにノズル１７の軸に対して所定角度をもたせることによって検出を容易にしている。
【００４４】
前記櫛状部３３の位置および姿勢を検出するには、その櫛状部３３のエッジや、検出用に設けた切れ込み等の形状や櫛状部３３に記したマーク等の目標対象７０を検出することによって行う。目標対象７０は単なる点ではなく、例えば逆Ｔ字状、Ｔ字状、または十字状等の少なくとも２方向に広がる形状や、櫛状部３３の形状そのもの、または櫛状部３３として一体に製造される切れ込みや盛り上がり等の３次元的形状を目標対象７０とするのが好ましい。これらの目標対象７０を櫛状部３３と同時に形成するように製造すれば、製造上ほとんど同一形状に形成されるので、検出誤差が小さく、正確で精密な位置および姿勢認識を行うことができる。
【００４５】
図５（ａ）は、ノズル１７の傾斜角度の変更を示すものである。傾斜角度の変更は、ノズル１７が取り付けられたノズル取付部５３と一体に動作する回転支持部材５２が回転シャフト６１の回りに回転することによって生ずることを示して
いる。
【００４６】
図５（ｂ）は、ノズル１７が一定の高さ以上にある場合に所定の傾斜角度をもつ場合を示している。この場合には、ローラ６３は非係合状態になっている。また、バネ５６には前記回転支持部材５２を引き戻そうとする弾性力は生じていない。
【００４７】
図５（ｃ）は、マイクロプレートや洗浄槽にノズル６０を挿入するためにノズルヘッド１８を一定の高さ以下に下降する際に、ノズル１７を鉛直状態にした場合を示している。この場合には、ローラ６３はカムガイド２６と係合して上向きの力を受けるので、前記回転支持部材５２を回転シャフト６１を中心にして所定角度回転させてノズル１７の傾斜角度を変更した。この場合、前記バネ５６による弾性力により、前記回転支持部材５２を引き戻そうとさせる。したがって、ノズル１７が上昇すれば、前記ノズル１７は元の傾斜角度をもつまでに回復する。
【００４８】
図６は、前記ノズルヘッド１８の間隔変更機構について詳細に説明したものである。
間隔変更機構は、モータ６６と、そのモータ６６によって回転駆動される回転カム６５と、その回転カム６５に従って前後方向に移動する前記カムフォロワー５８とを有する。そのカムフォロワー５８は、ガイドレール５７に案内される。
【００４９】
符号６４は、前記ノズル１７を取り付けるための斜孔を示す。なお、本例に係るノズル１７の内径は例えば、0.2mm であり、外径は例えば、0.4 mmである。
【００５０】
図６（ｂ）において、符号ａは、通常状態の各ノズル１７の最大間隔を表し、この例では、例えば9mm である。また、符号ｂは、前記泳動槽３０の櫛状部３３の各櫛歯間の間隔の整数倍の長さにまで、収縮した間隔である。例えば、泳動槽３０の櫛歯の間隔を例えば、1.8mm （符号ｅ、図７）とした場合には、例えば7.2mm である。なお、符号ｃは１２連ノズル１７の通常の最大１２連幅を表し，前記例では、例えば99mmであり、符号ｄは、収縮した際の１２連ノズル１７の最大１２連幅を表し、上記例では、79.2mmである。
【００５１】
図６（ｃ）は、ノズルヘッド１８を下方向から見た間隔変更機構を示す。前記ノズル取付部５３が各々設けられたスライド板６７が１２本設けられている。各スライド板６７には、各々結合孔６９が設けられ、隣接する結合孔６９には、各ノズル１７の間隔として最も広い間隔になるような一定長のリンク６８の各端部の突起が遊嵌されている。したがって、プッシャー５９によってスライド板６７を押すと各間隔が狭められて収縮状態となり、プッシャー５９によってスライド板６７を広げる方向に引くと、各スライド板６７の間隔は、前記リンク６８の長さに応じた等間隔でスライド板６７が配置されることになる。
【００５２】
図７は、前記泳動部１１の櫛状部３３の櫛歯の間に設けられた試料導入口の個数を100 個、その間隔を1.8mm 、前記１２連ノズル１７の間隔を7.2mm とした場合に、前記１２連分注機１２を用いて、前記100 個の導入口のうち両端の計4 個を除いた96個に96種類の試料を導入する場合を示したものである。なお、符号ｆは、この例では、171mm であり、符号ｇは202mm である。
【００５３】
図８に基づいて、前記泳動部１１への試料導入処理について、以下説明する。
ステップＳ１で、電源を投入し、ステップＳ２で、前記１２連分注機１２のノズルヘッド１８を原点に復帰させておく。ステップＳ３で、前記制御部の入力装置によって、表示装置の画面上にメニューを表示させ、マウス等により、メンテナンス処理か分注処理かを選択する。分注処理の場合には、ステップＳ４に進み、ノズル１７の洗浄を行う。ここでは、純水を前記ポンプユニットにより吸引し、ノズル１７の先端から吐出するという動作を繰り返すことによって行う。
【００５４】
ステップＳ５で、前記制御部の入力装置を用いて、各種の分注条件を設定する。分注条件としては、泳動部１１の高さや幅等のサイズ、形状、その櫛状部３３の幅等のサイズ、歯数、形状、マイクロプレートの種類、個数、分注量、分注方式等を設定する。また、前記ノズルの先端が前記ゲル薄層に十分接近する距離となるまで、各試料導入口に挿入されるようにその下降距離等も設定する。その際、ステップＳ６で、処理手順を設定して登録したり、またはメモリに記録されている処理手順を呼び出すこともできる。
【００５５】
ステップＳ８で、前記ワークステージ１３に、ステップＳ６で設定した種類および数のマイクロプレート２２（例えば96ウェル、384 ウェル）をセットする。
前提として、前記マイクロプレート２２には、各ウェルごとに試料、例えば、96人分の検体から抽出し、末端標識化されたＰＣＲ産物のＤＮＡ断片等が懸濁した懸濁液を収容しておく。前記１２連分注機１２は、前記各ノズル１７と前記ポンプユニットとの間に切換弁を設け、その切換弁を開くことによって、バッファ洗浄液を貯溜したタンクからバッファ洗浄液を前記ノズル１７を満たすようにしておく。
【００５６】
ステップＳ９で分注開始のスイッチが押されると、最初、前記１２連分注機１２は、前記ノズル１７間の間隔は、図６（ｂ）の状態にされ、前記ワークステージ１３にあるマイクロプレート２２の12×8 個のウェルのうち、１列目にある１２行のウェルにまで前記Ｘ軸駆動軸２０、Ｙ軸駆動軸１９およびＺ軸駆動軸２１を用いて移動する。
【００５７】
ステップＳ１１で、マイクロプレート２２上でエアギャップを吸引した後、ノズルヘッド１８を前記Ｚ軸駆動軸２１によって一定の高さ位置以下に下降させることによって、前記ノズル１７を鉛直にした状態で、各ウェルに収容されている１２種類の試料を所定量吸引する。ここで所定量とは必要分注量＋余剰量である。  エアギャップの吸引は、ノズルに満たされている前記バッファ洗浄液と試料との接触を防止するためである。なお、エアギャップを行わずに試料を吸引することもできる。
【００５８】
ステップＳ１２で、前記各ノズル１７によって導入されるべき液量を一定に保つために極力空気を排除しながら、一部試料を各ウェルで吐出してポンプのバックラッシュ補正を行う。例えば、前記試料導入口に導入すべき量を0.5 μリットルとした場合には、吸引する量は3 μリットルであり、2.5 μリットルを吐出するように制御する。
【００５９】
ステップＳ１４で、前記泳動部１１の櫛状部３３の所定のセンシング位置へ移動させる。ここで、センシング位置は、例えば、前記櫛状部３３の前記目標対象７０に基づいて定める。
【００６０】
ステップＳ１５で、前記位置検出手段としての反射型光センサ６２を用いて、その位置をより正確に検出し、その検出位置により、予め設定した設定位置を補正する。
【００６１】
ステップＳ１６で、補正された泳動部１１の分注位置に前記ノズルヘッド１８を移動させる。その位置は、例えば、図７において、図上最左端のノズル１７を、100 個の試料導入口４５のうち、左から３番目のものに挿入するように移動制御する（ここを新たに第１番目の試料導入口とする）。すると、１２連の各ノズル１７は、7.2mm ごと、すなわち、5 個ごとに各試料導入口４５に挿入される。
【００６２】
ステップＳ１７で。１２個の前記試料導入口４５に１２種類の試料が導入されることになる（丸印）。
【００６３】
ステップＳ１８で、分注の終了したノズルヘッド１８を前記洗浄槽１４に前記移動部によって、移動し各ノズル１７を洗浄する。
この洗浄槽１４は、絶えず使用済の洗浄液を排出し、新しい洗浄液で満たすように循環させるものである。
【００６４】
ステップＳ２１を経由して、再びステップＳ１０からステップＳ２０の手順が繰り返されることになる。その際、すぐ隣に分注を行うのではなく、１個の間隔を開けて、最左端のノズル１７を第３番目の試料導入口４５に挿入するように前記１２連分注機１２を櫛状部３３に沿って平行移動する。すると、5 個ごとに前記12種類と異なる12種類の試料が導入されることになる（三角印）。
【００６５】
次は、前記１２連分注機１２の各ノズル１７を、再び前記マイクロプレート２２の次の12列に前記１２連分注機１２を移動して試料の吸引を行った後、第４９番目の試料導入口４５に最左端のノズル１７を挿入するように平行移動する。すると5 個ごとにさらに１２種類の試料が導入されることになる（四角印）。次に、同様にして１個の間隔を開けて、最左端のノズル１７を第５１番目の試料導入口４５に挿入するように平行移動する。すると5 個ごとに新たに１２種類の試料が導入されることになる（菱形印）。
【００６６】
次は、元の左端側にもどり、第２番めの試料導入口４５に最左端のノズル１７がくるように制御し、次は、１つ間隔を開けた第４番目に最左端のノズル１７がくるように制御し、次は、櫛状部３３の右側に移動し、第５０番目に、次は第５２番目に最左端のノズル１７がくるように制御する。以下、同様に繰り返すことになる。
【００６７】
このようにして、ステップＳ２０で、全部で８回終了した場合には、96個の全試料導入口４５に試料が導入されたことになる。以上の処理を、全部で4 個の泳動部１１に対し、繰り返す。全部で４個の泳動部１１についての処理が終了した場合にはステップＳ２３に進み、ノズルが洗浄され、ステップＳ２３で、ノズル１７を所定位置に退避させ、ステップＳ２４で前記泳動部１１が取り出され、前記平板ゲル電気泳動装置に挿着され、泳動処理が行われることになる。
【００６８】
なお、前記試料の導入中には、前記４分割インデックス軸１５に設置された各泳動部１１に、電圧をかけるようにすれば、試料をより早く沈めることができるので効率が良い。
【００６９】
なお、96の試料を10分以内に分注できるのであれば、分注の途中では電圧をかけて、試料をゲル薄層に浸透させる必要はない。分注の終了した後に、前記４分割インデックス軸１５によって回転させてから電圧を数十分かけることによって作業を効率良く行うことができる。
【００７０】
このように、本実施の形態によれば、前記分注機による試料導入を隣接した試料導入口については、直ちに導入を行うのではなく、時間をずらして導入するようにしているので、試料同士の混入を最小限に排除することができる。
【００７１】
次に、前記電気泳動装置に前記泳動部１１を取り付け、上方の電極を負極に、下方の電極を正極につなぎ泳動させる。すると負に帯電されている前記ＤＮＡ断片は下方に泳動し、その試料に応じたバンドが形成されることになる。
【００７２】
これらの実施の形態は、本発明をより良く理解させるために具体的に説明したものであって、別形態を制限するものではない。したがって、発明の主旨を変更いない範囲で変更可能である。例えば、以上の説明では、前記ノズル間の間隔の変更機構は、回転カム、カムフォロワーおよびリンク等によって構成したが、この例に限られることなく、例えば、ボールねじ等のねじ機構を用いて構成するようにしても良い。
【００７３】
【発明の効果】
第一の発明および第十一の発明によると、多数の試料導入口を有する平板ゲル電気泳動装置に対し、その櫛状部の位置を検出しながらノズルを各試料導入口に挿入するようにしている。したがって、人手によって組み立てられたために泳動槽の上部に設置された櫛状部の絶対位置のばらつきによる、各試料導入口の位置の不確定さを除去することができて、試料の吸引から導入までの処理の自動化を図ることができる。また、微量の試料を扱うことができるので、効率の良い処理を行うことができる。
【００７４】
また、前記櫛状部の位置および姿勢を検出しながらノズルヘッドの移動を行うので、前記櫛状部の位置を精密に固定する必要がなく、組立ての際の労力を軽減する。また、種々の泳動槽や櫛状部の構造に対しても試料の導入が可能であり多様性がある。
【００７５】
第二の発明または第十二の発明によると、複数のノズルを、間隔を制御しながら用いることによって、複数種類の試料を一括して、効率良く、大量でかつ迅速に導入を行うことができる。
【００７６】
第三の発明、第十三の発明、第二の発明または第十二の発明によると、前記間隔を可変としまた傾斜角度を可変とすることにより種々の泳動槽および櫛状部にも対応することができるので多様性、汎用性がある。
【００７７】
第四の発明によると、ノズルの傾斜角度を洗浄時または吸引時と、導入時で変更することによって、試料の容器からの吸引と前記試料導入口への吐出の動作を確実に行うことができる。これによって自動化を容易に行うことができる。
【００７８】
第五の発明および第九の発明によると、前記ノズル間の間隔を試料導入口の前記一定間隔の整数倍の間隔に設定するように制御できるので、複数連のノズルを利用して、効率的にかつ迅速に試料の導入を行うことができる。
【００７９】
第六の発明によると、前記泳動部を前記電気泳動装置から取り外すことによって、試料導入をより簡単化し、また、複数の泳動部を設置することによって、より効率的かつ迅速に試料導入を行うことができる。
【００８０】
第七の発明によると、泳動部を取り外して設置するとともに、複数連の分注機、マイクロプレート、洗浄槽等を用いることによって、前記電気泳動装置への試料導入をより効率的に行うことができるとともに、その処理を一貫して自動化することができることになる。したがって、より信頼性のある試料導入を行うことができる。
【００８１】
第八の発明によれば、複数の泳動部を設置することによって、より効率的に試料導入を行うことができる。
【００８２】
第十四の発明によれば、泳動部を取り外して設置できるようにしているので、前記電気泳動装置への試料導入をより効率的に行うことができるとともに、その処理を一貫して自動化することができる。したがって、より信頼性のある試料導入を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置の正面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置の平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る泳動槽の概略図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る１２連分注機のノズルヘッドを示す図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に係る１２連分注機の傾斜機構を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る１２連分注機の間隔変更機構を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る１２連分注機の分注説明図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る処理流れ図である。
【符号の説明】
１０  平板ゲル電気泳動装置用試料導入装置
１１  泳動部
１２  １２連分注機
１３  ワークステージ
１４  洗浄槽
１７  ノズル
１８  ノズルヘッド
３０  泳動槽
３３  櫛状部
６２  反射型光センサー
【図１】
0004572022.tif 000002
【図２】
0004572022.tif 000003
【図３】
0004572022.tif 000004
【図４】
0004572022.tif 000005
【図５】
0004572022.tif 000006
【図６】
0004572022.tif 000007
【図７】
0004572022.tif 000008
【図８】
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