(57)【要約】【課題】サンプルの分離速度が速く、分析時間の短いキャピラリー組立品を提供する。【解決手段】表面がむきだしの直線状のキャピラリー４の両端に液体を貯留する貯留槽を備えたアノードリザーバ２とカソードリザーバ３を接続し、フレーム１４によってその２つのリザーバを所定の中心間距離に接着固定した構成とし、アノードリザーバ２とカソードリザーバ３とともにキャピラリー４を電気泳動装置内の温度調整ステージと密着させて設置することによりキャピラリー組立品１全体の温度調整を行う。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に分離媒体が充填されるキャピラリーと、表面がむきだしの前記キャピラリーの両端に液体を貯留する貯留槽を持った２つのリザーバと、前記２つのリザーバを保持するフレームを備えたことを特徴とするキャピラリー組立品。
【請求項２】
前記２つのリザーバの材質が、樹脂または無機材料であることを特徴とする請求項１に記載のキャピラリー組立品。
【請求項３】
前記キャピラリーが、前記２つのリザーバに、接着またはフェルールによって固定されることを特徴とする請求項１または２に記載のキャピラリー組立品。
【請求項４】
前記フレームが、前記２つのリザーバ間の距離を一定に保持する保持手段を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のキャピラリー組立品。
【請求項５】
前記キャピラリーおよび前記２つのリザーバの温度を調整する温度調整ステージを備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のキャピラリー組立品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャピラリー電気泳動装置に係り、特に電気泳動分離デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
極微量のタンパクや核酸などを分析する場合、従来から電気泳動装置が用いられ、その代表的なものとしてキャピラリー電気泳動装置がある。
【０００３】
キャピラリー電気泳動装置は、内径が１００μｍ以下のガラスキャピラリー（以下、単にキャピラリーともいう）内に分離媒体を充填し、一端側にサンプルを導入し、両端をバッファ液に接液させ、バッファ液を介して両端間に高電圧を印加して分析対象物をキャピラリー内で分離させるものである。また、キャピラリーまたは装置全体は、電気泳動におけるサンプルの泳動速度の高速化および分析時間の短縮を図るため温度調整される。
【０００４】
図４に、従来のキャピラリー電気泳動装置４１の概要を示す。キャピラリー４４は、キャピラリー電気泳動装置４１の温度調整ステージ４８上に設置され、一端をアノードリザーバ４２に固定し、もう一方のキャピラリー解放端４４ａを鉛直方向下向きにするため、湾曲部４５を有する。アノードリザーバ４２は、キャピラリー４４に分離媒体を充填するための注入口４３を有し、また注入口４３はバッファ液または洗浄液の注入口でもあり、電極４６（プラス電極）の挿入口も兼ねる。
【０００５】
キャピラリー解放端４４ａの鉛直下方に３軸ステージ５２が配置され、３軸ステージ５２上に搭載された分離媒体容器５０、サンプル容器５１、バッファ液容器５３および洗浄液容器５４それぞれの容器から、３軸ステージ５２のＸおよびＹ方向の移動により必要な容器を選定したのち、３軸ステージ５２を鉛直上方（Ｚ方向）に移動させることによりキャピラリー解放端４４ａに接液させる。電極４７（マイナス電極）は、キャピラリー解放端４４ａがバッファ液に接液したときに同時に浸漬される。なお、電気泳動により分析された分析対象物を検出する検出器４９は、アノードリザーバ４２近傍のキャピラリー４４に近接して設置される。
【０００６】
図５は、従来例として特許文献１に開示されたマイクロチャンネル型チップの構成の概要を示す。（ａ）は斜視図、（ｂ）は分解斜視図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ位置での断面図である。特許文献１に開示されているマイクロチャンネル型チップは図４に示す従来例を改良するものとして考案されている。マイクロチャンネル型チップ６１は、一対の透明板状の無機材料（例えばガラス、石英、シリコンなど）または樹脂からなる基材６２、６３およびキャピラリー６４により構成される。
【０００７】
上側の基材６２の下面に、例えば半導体フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術、マイクロマシニング技術、通常のマシニング技術又はレーザ加工技術により、キャピラリー６４を配置するための溝６７が形成される。基材６２には溝６７の両端位置にリザーバ６５、６６を構成する貫通穴が形成されている。溝６７は、幅及び深さの寸法がキャピラリー６４の外径、例えば５００μｍよりも数十μｍ大きく形成される。
【０００８】
マイクロチャンネル型チップ６１は、キャピラリー６４の両端がリザーバ６５、６６内に位置する状態でキャピラリー６４を溝６７内に固定し、両基材６２、６３を（ａ）及び（ｃ）に示すように重ねて接合した状態で使用される。両基材６２、６３の接合及び溝６７へのキャピラリー６４の固定は、接着剤や水ガラスなどの塗布や、加熱による融着などにより行なう。
【０００９】
次に、このマイクロチャンネル型チップ６１を用いて電気泳動を行なうときの操作について説明する。
１）例えばシリンジを使った圧送により、いずれかのリザーバ６５または６６からキャピラリー６４内にポリマーなどの分離媒体を充填する。
【００１０】
２）一方のリザーバ６６からサンプルを注入した後、リザーバ６５、６６にバッファ液を収容する。その後、バッファ液に両電極を挿入し、バッファ液を介して両リザーバ６５と６６間に高電圧を印加し、キャピラリー６４内で電気泳動によるサンプルの分離を行なう。
【００１１】
３）次に、例えば紫外線吸収や蛍光検出による光学的検出機構や電気化学的検出機構などの検出機構（図示せず）をキャピラリー６４のリザーバ６５側の所定位置（検出部位）に配置しておき、分離されたサンプルを順次検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−２０７０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図４に示す従来例では、カソード側のキャピラリー４４からサンプルを導入するため、キャピラリー４４が鉛直方向下向きに開放している。そのため、キャピラリー４４全体の温度を高温に保つ温度調整機能をもったヒータをとりつけることができず、キャピラリー解放端４４ａを除いた範囲のキャピラリー部分しか温度調整できない。したがって、温度調整ができない部分（キャピラリー解放端４４ａ）の存在が、サンプルの泳動速度の高速化や分析時間の短縮の障害となるため、キャピラリー解放端４４ａをなくすことが求められる。
【００１４】
また、キャピラリー４４全体を温度調整するために、装置全体を温度調整することでキャピラリー全体の温度を均一化することは可能であるが、大がかりになり、さらにサンプルの蒸発などの影響を防止する機構も必要となり、さらに大がかりになり、また高価になるため、安価な温度調整機構が求められる。
【００１５】
前記課題を解決するために、特許文献１には、図４に示す従来例の課題であるキャピラリー解放端をなくす方法が開示されているが、その方法にも以下に示す課題が存在する。
【００１６】
基材６２の下面に、半導体フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術、マイクロマシニング技術、通常のマシニング技術又はレーザ加工技術により、キャピラリー６４を配置するための溝６７を形成する必要があり、その製造加工費が高価である。
【００１７】
両基材６２と６３の接合及び溝６７へのキャピラリー６４の固定は、接着剤や水ガラスなどの塗布や、加熱による融着などにより行なうが、キャピラリー６４と溝６７及び下側の基材６３との間の隙間にサンプルやバッファ液等の液体が浸入すると除去するのが困難なため、キャピラリー６４と溝６７及び基材間の隙間を封止することが必要である。しかしながら、接着剤や水ガラスの量が少ない場合には空洞や隙間が発生し、また、その量が多すぎる場合には、リザーバに漏れ出したり、キャピラリーの穴を塞いだりする。そのため、その接着および封止作業は、難しく熟練を要する。
【００１８】
キャピラリーとヒータ間に介在する基材６３の材質が樹脂の場合、熱伝導率が悪く、キャピラリーを所定の温度に加熱するのに時間がかかり、分析開始が遅くなる。また、両基材６２、６３の接合部に空洞や隙間が発生した場合、キャピラリー６４の温度が不均一になる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明は、内部に分離媒体が充填されるキャピラリーと、表面がむきだしの前記キャピラリーの両端に液体を貯留する貯留槽をもった２つのリザーバと、前記２つのリザーバを保持するフレームを備えたものである。
【００２０】
本発明は、前記２つのリザーバの材質が、樹脂または無機材料であることが好適である。
【００２１】
本発明は、前記キャピラリーが、前記２つのリザーバに、接着またはフェルールによって固定されることが望ましい。
【００２２】
また、本発明は、前記フレームが、前記２つのリザーバ間の距離を一定に保持する保持手段を備えてもよい。
【００２３】
また、本発明は、前記キャピラリーおよび前記２つのリザーバの温度を調整する温度調整ステージを備えてもよい。
【発明の効果】
【００２４】
表面がむきだしのキャピラリーの両端を２つのリザーバに接続することによって、温度調整のできないキャピラリー解放端をなくすことができ、キャピラリーとその両端の２つのリザーバを同時に温度調節することが可能になった。
【００２５】
本発明のキャピラリー組立品は、キャピラリーがむき出しのため、キャピラリーを埋設する溝加工は不要であり、加工費が低減できる。またキャピラリーとリザーバの結合は、結合箇所における接着またはフェルールによる接続であるため、特に熟練を必要としない容易な作業である。
【００２６】
さらに、キャピラリーを直に電気泳動装置内の温度調整ステージに接触させることにより、熱伝達を阻害する介在物が存在しないため、キャピラリーの温度調整は最短時間で確実に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明における実施例であるキャピラリー組立品の構成の概要を示す。（ａ）に正面図、（ｂ）に上面図を示す。
【図２】本発明における変形例のキャピラリー組立品の構成の概要を示す。
【図３】本発明における他の変形例として温度調整ステージに搭載されたキャピラリー組立品の構成の概要を示す。（ａ）に正面図、（ｂ）にフレーム１４を省略した上面図を示す。
【図４】従来のキャピラリー電気泳動装置の概要を示す。
【図５】従来例として特許文献１に開示されたマイクロチャンネル型チップの構成の概要を示す。（ａ）は斜視図、（ｂ）は分解斜視図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ位置での断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、本発明における実施例であるキャピラリー組立品１の構成の概要を示したものである。図１の（ａ）に正面図、（ｂ）に上面図を示す。キャピラリー組立品１は、キャピラリー４と、表面がむきだしのキャピラリー４の両端に接続されたアノードリザーバ２とカソードリザーバ３、およびフレーム１４から構成される。
【００２９】
アノードリザーバ２およびカソードリザーバ３とキャピラリー４の接続部は接着剤１１によって結合される。キャピラリー４は、ガラスキャピラリー９と、ガラスキャピラリー９の外周の被覆１０から構成され、被覆１０の一部は除去されサンプルの検出のための検出部４ａを形成する。ガラスキャピラリー９の大きさは、外径φ０．５ｍｍ以下、内径φ０．１ｍｍ以下であり、例えば外径φ０．３６ｍｍ、内径φ０．０５ｍｍである。また、被覆１０の材質は、例えばポリイミドである。
【００３０】
アノードリザーバ２は、キャピラリー４と連通する分離媒体充填穴７と、バッファ液または洗浄液を貯留する貯留槽５を有する。カソードリザーバ３は、キャピラリー４と連通するサンプルウェル８と、バッファ液または洗浄液を貯留する貯留槽６を有する。なお、アノードリザーバ２およびカソードリザーバ３は、樹脂または無機材料によって形成される。
【００３１】
次に、このキャピラリー組立品１を用いて電気泳動を行なうときの操作について説明する。
１）例えばシリンジ（図示せず）を使った圧送により、アノードリザーバ２の分離媒体充填穴７を介してキャピラリー４内にポリマーなどの分離媒体を充填する。充填後、余分な分離媒体を除去する。
【００３２】
２）次に、例えばサンプル用シリンジ（図示せず）を使って、カソードリザーバ３のサンプルウェル８にサンプルを注入した後、アノードリザーバ２およびカソードリザーバ３の貯留槽５および６にバッファ液を収容する。その後、バッファ液に両電極（図示せず）を挿入し、バッファ液を介して両リザーバ間に高電圧（約１０ｋＶ程度）を印加し、キャピラリー４内で電気泳動によるサンプルの分離を行なう。
【００３３】
３）次に、例えば紫外線吸収や蛍光検出による光学的な検出器（図示せず）により分離されたサンプルを順次検出する。
４）サンプルの検出による分析完了後、バッファ液を排出し、次に、例えばシリンジ（図示せず）を使って洗浄液を注入、洗浄および排出を行う。
これら上記の電気泳動分析に伴う作業は、オートサンプラやＸＹステージ（図示せず）等が用いられる。
【００３４】
なお、アノードリザーバ２およびカソードリザーバ３は、電気泳動時にキャピラリー管内をとおして両端（アノードとカソード）間に約１０ｋＶ程度の電圧差を発生させるため、キャピラリーの温度調整に使用される温度調整ステージとの絶縁を保つために必要な沿面距離が確保される。
【００３５】
カソードリザーバ３から検出部４ａまでのキャピラリー４の直線距離、すなわち分離長を、標準分離長８５ｍｍにするため、外径５０ｍｍのアノードリザーバ２とカソードリザーバ３の中心間距離を１３５ｍｍとする。なお、標準分離長８５ｍｍのキャピラリー組立品１は、ＤＮＡの解読長約３００ｂａｓｅｓ用として用いられる。アノードリザーバ２とカソードリザーバ３の中心間距離を１３５ｍｍに保持するため、中心間距離１３５ｍｍの位置に２つのリザーバが挿入される抜き穴１４ａおよび１４ｂを有するフレーム１４に２つのリザーバは接着固定される。
【００３６】
図２は、本発明における変形例のキャピラリー組立品２１の構成の概要を示したものである。キャピラリー組立品２１は、キャピラリー２４と、表面がむきだしのキャピラリー２４の両端に接続されたアノードリザーバ２２とカソードリザーバ２３、およびフレーム１５から構成され、その接続部はフェルール３２とねじ３１によって結合される。なお、アノードリザーバ２２とカソードリザーバ２３は、フレーム１５によって所定の中心間距離に接着固定される。
【００３７】
ねじ３１をねじ込むにつれてフェルール３２は奥に押し込まれ、アノードリザーバ２２のテーパ部２２ａとフェルール３２のテーパ部３２ａの接触面が強く押しあって接触し、さらにテーパ部３２ａの先端は内径側に縮小しキャピラリー２４と密着することにより、キャピラリー２４とアノードリザーバ２２は密封固定される。キャピラリー２４とカソードリザーバ２３も同様に密封固定される。
【００３８】
キャピラリー２４は、ガラスキャピラリー２９と、ガラスキャピラリー２９の外周の被覆３０から構成され、被覆３０の一部は除去され分析物質の検出のための検出部２４ａを構成する。アノードリザーバ２２は、キャピラリー２４と連通する分離媒体充填穴２７と、バッファ液または洗浄液を貯留する貯留槽２５を有する。カソードリザーバ２３は、キャピラリーと連通するサンプルウェル２８と、バッファ液または洗浄液を貯留する貯留槽２６を有する。なお、アノードリザーバ２２およびカソードリザーバ２３は、樹脂または無機材料によって形成される。
【００３９】
図３に、本発明における他の変形例として温度調整ステージ１７に搭載されたキャピラリー組立品１の構成の概要を示し、（ａ）に正面図、（ｂ）にフレーム１４を省略した上面図を示す。温度調整ステージ１７は、アノードリザーバ２およびカソードリザーバ３が挿入される穴１７ａおよび１７ｂを有する。また、穴１７ａおよび１７ｂの深さは、アノードリザーバ２およびカソードリザーバ３が穴１７ａおよび１７ｂに設置された時、キャピラリー４が温度調整ステージ１７の上面に接触するように設定されているため、温度調整用ステージ１７に設置されたキャピラリー組立品１は、全体が一様に温度調整される。
【００４０】
なお、電気泳動装置の構成品である温度調整ステージ１７は、ヒータおよび温度センサ（図示せず）を備え、温度調整ステージ１７の温度は、約６０℃に設定、制御される。また、キャピラリー４内で電気泳動により分離されたサンプルを検出するために、例えば紫外線吸収や蛍光検出による光学的な検出器１２が温度調整ステージ１７に設置されている。
【００４１】
なお、図１から図５において、同一符号で表されているものは、同一物を表し、同じ機能を有するものである。また、キャピラリーは説明をより分かりやすくするため誇張して図示している。
【符号の説明】
【００４２】
１、２１、        キャピラリー組立品
２、２２、４２        アノードリザーバ
３、２３、        カソードリザーバ
４、２４、４４、６４  キャピラリー
４ａ、２４ａ          検出部
５、６、２５、２６          貯留槽
７、２７    分離媒体充填孔
８、２８    サンプルウェル
９、２９    ガラスキャピラリー
１０、３０  被覆
１１        接着剤
１２、４９        検出器
１４、１５  フレーム
１４ａ、１４ｂ  抜き穴
１７ａ、１７ｂ  穴
１７、４８  温度調整ステージ
２２ａ、３２ａ  テーパ部
３１        ねじ
３２        フェルール
４１    キャピラリー電気泳動装置
４３    注入口
４４ａ    キャピラリー解放端
４５    湾曲部
４６、４７  電極
５０    分離媒体容器
５１    サンプル容器
５２    ３軸ステージ
５３    バッファ液容器
５４    洗浄液容器
６１        マイクロチャンネル型チップ
６２、６３  基材
６５、６６  リザーバ
６７        溝
【図１】
2013195240.tif 000003
【図２】
2013195240.tif 000004
【図３】
2013195240.tif 000005
【図４】
2013195240.tif 000006
【図５】
2013195240.tif 000007