(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を分離する分離媒体が充填され、試料を導入する導入端部と励起光の照射される光照射部を備えた、複数のキャピラリ；
少なくとも前記キャピラリの各々の前記導入端部と前記光照射部の間に延びる通電路に電圧を印加する電源機構；
前記キャピラリの各々の前記光照射部に光を照射する励起光学機構；
前記キャピラリの各々の前記光照射部から放射される光を検出する受光光学機構；
前記キャピラリの各々の前記導入端部を浸す液体を保持し、流体抵抗部材を備えた液体保持容器；
前記液体保持容器を移送する容器移送機構；
を有し、
前記液体保持容器に液体が保持されているとき、前記流体抵抗部材は、前記液体の表面を方形状の複数の区画に分割する仕切り部材であり、前記液体の表面の高さを全区画にて同一とし、前記液体は前記キャピラリの前記導入端部に接触していることを特徴とする電気泳動装置。
【請求項２】
試料を分離する分離媒体が充填され、試料を導入する導入端部と励起光の照射される光照射部を備えた、複数のキャピラリ；
少なくとも前記キャピラリの各々の前記導入端部と前記光照射部の間に延びる通電路に電圧を印加する電源機構；
前記キャピラリの各々の前記光照射部に光を照射する励起光学機構；
前記キャピラリの各々の前記光照射部から放射される光を検出する受光光学機構；
前記キャピラリの各々の前記導入端部を浸す液体を保持し、流体抵抗部材を備えた液体保持容器；
前記液体保持容器を移送する容器移送機構；
を有し、
前記液体保持容器に液体が保持されているとき、前記流体抵抗部材は、前記液体中を漂う部材であり、前記液体の表面の高さを全区画にて同一とし、前記液体は前記キャピラリの前記導入端部に接触していることを特徴とする電気泳動装置。
【請求項３】
試料を分離する分離媒体が充填され、試料を導入する導入端部と励起光の照射される光照射部を備えた、複数のキャピラリ；
少なくとも前記キャピラリの各々の前記導入端部と前記光照射部の間に延びる通電路に電圧を印加する電源機構；
前記キャピラリの各々の前記光照射部に光を照射する励起光学機構；
前記キャピラリの各々の前記光照射部から放射される光を検出する受光光学機構；
前記キャピラリの各々の前記導入端部を浸す液体を保持し、流体抵抗部材を備えた液体保持容器；
前記液体保持容器を移送する容器移送機構；
を有し、
前記液体保持容器に液体が保持されているとき、前記流体抵抗部材は、前記液体に浮かぶ浮きであり、前記液体の表面の高さを全区画にて同一とし、前記液体は前記キャピラリの前記導入端部に接触していることを特徴とする電気泳動装置。
【請求項４】
試料を分離する分離媒体が充填され、試料を導入する導入端部と励起光の照射される光照射部を備えた、複数のキャピラリ；
少なくとも前記キャピラリの各々の前記導入端部と前記光照射部の間に延びる通電路に電圧を印加する電源機構；
前記キャピラリの各々の前記光照射部に光を照射する励起光学機構；
前記キャピラリの各々の前記光照射部から放射される光を検出する受光光学機構；
前記キャピラリの各々の前記導入端部を浸す液体を保持し、流体抵抗部材を備えた液体保持容器；
前記液体保持容器を移送する容器移送機構；
を有し、
前記液体保持容器に液体が保持されているとき、前記流体抵抗部材は、スポンジであり、前記液体の表面の高さを全区画にて同一とし、前記液体は前記キャピラリの前記導入端部に接触していることを特徴とする電気泳動装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項記載の電気泳動装置であって、前記液体保持容器は底を有し、前記流体抵抗部材は該底まで延びていない電気泳動装置。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項記載の電気泳動装置であって、複数のサンプルを保持するサンプル容器を有し、前記移送機構が、少なくとも前記サンプル容器と前記液体保持容器を着脱保持するグリップを有する電気泳動装置。
【請求項７】
試料を分離する分離媒体が充填されることができ、試料を導入する導入端部と励起光の照射される光照射部を備えた、複数のキャピラリ；
少なくとも前記キャピラリの各々の前記導入端部と前記光照射部の間に延びる通電路に電圧を印加する電源機構；
前記キャピラリの各々の前記光照射部に光を照射する励起光学機構；
前記キャピラリの各々の前記光照射部から放射される光を検出する受光光学機構；
前記キャピラリの各々の前記導入端部を浸す液体を保持し、流体抵抗部材を備えた液体保持容器；
前記液体保持容器を移送する容器移送機構；
を有し、
前記液体保持容器に液体が保持されているとき、前記流体抵抗部材は、前記液体の表面を方形状の複数の区画に分割する仕切り部材であり、前記液体の表面の高さを全区画にて同一とし、前記液体は前記キャピラリの前記導入端部に接触していることを特徴とする電気泳動装置。
【請求項８】
試料を分離する分離媒体が充填されることができ、試料を導入する導入端部と励起光の照射される光照射部を備えた、複数のキャピラリ；
少なくとも前記キャピラリの各々の前記導入端部と前記光照射部の間に延びる通電路に電圧を印加する電源機構；
前記キャピラリの各々の前記光照射部に光を照射する励起光学機構；
前記キャピラリの各々の前記光照射部から放射される光を検出する受光光学機構；
前記キャピラリの各々の前記導入端部を浸す液体を保持し、流体抵抗部材を備えた液体保持容器；
前記液体保持容器を移送する容器移送機構；
を有し、
前記液体保持容器に液体が保持されているとき、前記流体抵抗部材は、前記液体中を漂う部材であり、前記液体の表面の高さを全区画にて同一とし、前記液体は前記キャピラリの前記導入端部に接触していることを特徴とする電気泳動装置。
【請求項９】
試料を分離する分離媒体が充填されることができ、試料を導入する導入端部と励起光の照射される光照射部を備えた、複数のキャピラリ；
少なくとも前記キャピラリの各々の前記導入端部と前記光照射部の間に延びる通電路に電圧を印加する電源機構；
前記キャピラリの各々の前記光照射部に光を照射する励起光学機構；
前記キャピラリの各々の前記光照射部から放射される光を検出する受光光学機構；
前記キャピラリの各々の前記導入端部を浸す液体を保持し、流体抵抗部材を備えた液体保持容器；
前記液体保持容器を移送する容器移送機構；
を有し、
前記液体保持容器に液体が保持されているとき、前記流体抵抗部材は、前記液体に浮かぶ浮きであり、前記液体の表面の高さを全区画にて同一とし、前記液体は前記キャピラリの前記導入端部に接触していることを特徴とする電気泳動装置。
【請求項１０】
試料を分離する分離媒体が充填されることができ、試料を導入する導入端部と励起光の照射される光照射部を備えた、複数のキャピラリ；
少なくとも前記キャピラリの各々の前記導入端部と前記光照射部の間に延びる通電路に電圧を印加する電源機構；
前記キャピラリの各々の前記光照射部に光を照射する励起光学機構；
前記キャピラリの各々の前記光照射部から放射される光を検出する受光光学機構；
前記キャピラリの各々の前記導入端部を浸す液体を保持し、流体抵抗部材を備えた液体保持容器；
前記液体保持容器を移送する容器移送機構；
を有し、
前記液体保持容器に液体が保持されているとき、前記流体抵抗部材は、スポンジであり、前記液体の表面の高さを全区画にて同一とし、前記液体は前記キャピラリの前記導入端部に接触していることを特徴とする電気泳動装置。
【請求項１１】
請求項７から１０のいずれか１項記載の電気泳動装置であって、前記液体保持容器は底を有し、前記流体抵抗部材は該底まで延びていない電気泳動装置。
【請求項１２】
請求項７から１０のいずれか１項記載の電気泳動装置であって、複数のサンプルを保持するサンプル容器を有し、前記移送機構が、少なくとも前記サンプル容器と前記液体保持容器を着脱保持するグリップを有する電気泳動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、核酸や蛋白質などの試料を分離分析するキャピラリ電気泳動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術として、アプライドバイオシステムズ社（Applied Biosystems）製３１００が存在する。本装置では、平滑な内面を有する略直方体形状容器により、緩衝液及び洗浄液を保持している。また、サンプル容器，緩衝液容器，洗浄液容器及び廃液容器を同一基盤に載せ、その基盤を動かしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、キャピラリ電気泳動装置の分解能向上に関する。また、キャピラリ電気泳動装置のスループット向上に関する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、キャピラリ先端を浸す液体に発生する波を低減する機能を備えた電気泳動装置に関する。好適には、当該液体の保持容器に複数の板状仕切り部材を設け、該液体表面を複数区画に分割する。液体を保持した容器を高速移送できる為、キャピラリ先端を素早く当該液体に浸すことでき、キャピラリ先端の大気露出時間を短縮できる。このため、キャピラリ先端の空気露出による分解能の低下を抑止できる。また、波の消滅まで計測を見合わせる必要が無く、資料分析のスループットが向上する。
【０００５】
また、本発明は、キャピラリ先端の露出時間を所定時間以下とした電気泳動装置に関する。好適には、予備泳動からサンプル注入の間におけるキャピラリ先端の空気露出時間が１４秒以下とする。これにより、分解能の低下を抑止できる。
【０００６】
以下、上記及びその他の本発明の特徴と利益を、図面を参照して詳細に説明する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本実施例のキャピラリ電気泳動装置の概略図である。以下、本装置の概要と原理を説明する。
【０００８】
本装置は、主に、キャピラリアレイ，サンプル容器，バッファ容器，ゲル補充系，光学系，電源系、及び恒温層から構成される。
【０００９】
キャピラリアレイは、９６本のキャピラリ１０１を含む交換部材であり、ロードヘッダ１１３，検出部１０８、及びキャピラリヘッド１０５を含む。通常、キャピラリ１０１は１００回程度の計測により品質が劣化する為、１００回程度の計測後に新品のキャピラリアレイに交換してキャピラリ１０１の品質を維持し、装置性能を一定に保つ。
【００１０】
キャピラリ１０１は、試料を泳動分離する中空部材であり、外径が０.１５mm ，内径が０.０５mm の石英パイプから成る。外被はポリイミドにより樹脂コーテイングされている。ただし、レーザー光が照射される光照射部は、被膜が除去されている。キャピラリ１０１の内部は、電気泳動時に泳動速度差を与えるためのゲルと、電気泳動の媒体となる緩衝液が注入される。試料注入は、キャピラリ１０１の一端である導入端部を試料に浸しながら電気泳動することにより行われる。また、試料注入後の泳動分離は、導入端部を緩衝液に浸しながら電気泳動して実施される。
【００１１】
ロードヘッダ１１３は、導入端部を所定位置に保持し、高電圧を印加する部材である。本部材は、中空電極１０２（ステンレススチール製の微小管）を、８行１２列の行列状に保持する。各中空電極の内部にはキャピラリ１０１が貫通し、導入端部が若干露出した状態で固着されている。これにより、９６本の導入端部を精密に配置し、後述のサンプル容器中試料に確実に浸すことができる。また、中空電極１０２には高電圧が印加され、電気泳動時の通電路の一端を形成する。
【００１２】
検出部１０５は、試料に依存した情報を取得する部材であり、励起光が照射され、試料に依存した波長の光を放出する。９６本のキャピラリ１０１を、光学フラット平面である基準ベースに高さ数ミクロンの精度で配列固定する。電気泳動時、略同軸の２本のレーザ光１０９が両側から照射され、全ての光照射部を連続して透過する。このレーザ光１０９により、試料から情報光（試料に依存した波長を有する蛍光）が生じ、光照射部から外部に放出される。この情報光を受光光学系により検出して、試料を分析する。
【００１３】
キャピラリヘッド１１３は、導入端部と反対側のキャピラリ端部（他端部）を、ゲルブロック１０４に耐圧機密で着脱する部材である。本部材は、９６本のキャピラリの他端部を一つ束ねて、ゲルブロック１０４に耐圧機密で接続できる。そして、シリンジ１１０による高圧力により、他端部からキャピラリ内に新規ゲルを充填する。この時、導入端部近傍には廃液容器が配置され、導入端部から放出されるゲルを捕捉する。
【００１４】
サンプル容器は、数１０μｌの試料を満たした試料容器を、８行１２列の行列状に備え、多数の試料を保持できる。試料には、例えば、４種類のヌクレオシド塩基分子を識別するように蛍光標識され、多数の適当な長さ（大きさ）の核酸が含まれている。尚、上述の試料注入の際は、各試料容器に各導入端部が配置されるように、ロードヘッダ１１３とサンプル容器を配置する。試料に導入端部を浸しつつ電気泳動を実施してキャピラリ内に試料を導入する。
【００１５】
バッファ容器は、電気泳動時に導入端部を浸す緩衝液（バッファ液）を保持する容器である。
【００１６】
ゲル補充系は、ゲルブロック１０４とシリンジ１１０を含み、キャピラリ101内部にゲルを充填できる。ゲルブロック１０４は、キャピラリヘッド１０５，シリンジ１１０と連結し、一部が緩衝液１１６と接触している。ゲル充填の際は、バルブ１０６によりシリンジ１１０とバッファ液１１６を隔離する。そして、高圧により、シリンジ１１０内のゲルを、キャピラリヘッド１０５を経由し、他端部からキャピラリ１０１内部に充填する。また、電気泳動時は、バルブ１０６を開放して、他端部と緩衝液１１６を連通して、前記通電路の一端を形成する。
【００１７】
光学系は、検出部１０８に励起光を照射する励起光学系と、検出部からの情報光を検出する受光光学系から構成される。
【００１８】
励起光学系１１４は、レーザ光源，ミラー，ビームスプリッタ，集光レンズを含む。レーザ光源から放出されたレーザ光は、ビームスプリッタにより２分され、ミラーと集光レンズにより照射方向を調整される。これにより、略同軸で進行方向の異なる２本のレーザ光１０９が、検出部１０８を、その両側から照射する。照射されたレーザー光は、キャピラリのレンズ作用によって集光され、全てのキャピラリ１０１を透過する。尚、レーザ光１０９の照射方法として、各キャピラリの光照射部に時間分割でレーザ光が照射する方式もあり、本実施例に適宜利用できる。
【００１９】
検出光学系は、検出レンズ，ＣＣＤカメラ、及びコンピュータを含み、検出部１０８から放出される情報光を検出する。各光照射部から放出された蛍光は、検出部上面に配置された検出レンズを透過し、波長毎に分光され、ＣＣＤカメラにより検出される。そして、ＣＣＤカメラからの信号を、コンピュータ２１により演算処理して、試料を分析する。
【００２０】
電源系は、少なくとも導入端部から検出部の範囲を含む通電路に高電圧を印加する。通電路は、中空電極１０２，バッファ液１０３，キャピラリ１０１とゲルブロック５に充填されたゲル，バッファ液１１６，アース電極１０７から構成される。高電圧電源１１２は、中空電極１０２を負電位，アース電極を正電位として、この通電路に１５ｋＶ前後の高電圧を印加する。これにより、検出部からの導入端部方向に電界が生じ、負に帯電する核酸等は導入端部から検出部の方向に泳動する。尚、サンプル注入時の通電路は上述と異なり、バッファ液１０３が、サンプル容器中の試料と代わっている。また、パルス電圧が印加される。
【００２１】
恒温槽１１１は、各キャピラリ１０１の温度を一定に保持する温度制御装置である。各キャピラリ１０１の導入端部から検出部までの大部分を収容し、それらを温度制御された空気流により一定温度に保つ。これにより、各キャピラリ101の温度差異に起因する、試料の泳動速度の違いを低減できる。
【００２２】
電気泳動装置による試料分析の基本的原理を以下説明する。
【００２３】
導入端部を試料に浸した状態で、通電路にパルス状の高電圧を印加すると、キャピラリ１０１内に試料が注入される（サンプリング）。その後、導入端部をバッファ液１０３に浸し、通電路に高電圧を印加して電気泳動を行う。キャピラリ１０１内のゲルから成る流体路を、大きさの異なる試料が通過すると、通過抵抗の小さい順に早く移動する。これにより、導入端部に注入された試料は、小さい順に検出部１０８に到達する。そして、光照射部においてレーザ光１１４が照射され、信号光を放出する。この信号光を検出し、信号光を放出した試料の大きさ等との関連から、試料を分析することができる。
【００２４】
図２は、オートサンプラ部のレイアウトの概略図である。図３は、オートサンプラ部近傍の概略図である。以下、図２，図３を参照して、オートサンプラ部近傍について説明する。
【００２５】
オートサンプラ部は、サンプル容器をはじめとする電気泳動測定に必要な溶液を保持した容器をグリッパ３１３により搬送し、また後述する保護フイルム付きサンプル容器の穿孔、さらにサンプル容器に貼付されたバーコードの読み取りを行う機能を有する装置であり、ステーション２０９とスタッカ２１０の二つの領域からなる。
【００２６】
ステーション２０９は、６つの領域を有し、オペレータから見て手前と奥の２列に分けて配置している。手前側には、左から順に、バッファ容器保持部２０４，洗浄水容器保持部２０５，廃液保持部２０６が存在する。また、奥には、左から順に、アレイ位置２０１，パーキング２０２，孔開け位置２０３が存在する。オペレータの取扱うバッファ容器等を手前側に配置することで、装置の利便性を向上させている。また、通常、オペレータの取扱う必要の無い領域を奥に配置して、オペレータに起因した誤測定を抑制している。例えば、サンプル容器を一時的に保持するための領域であるパーキング２０２，３０２ａは奥側に存在する。これは、サンプル容器はスタッカ２１０を通じてのみ出し入れを行い、オペレータがパーキングに直接サンプル容器を出し入れすることを防止する為である。
【００２７】
バッファ容器保持部２０４は、バッファ容器を着脱して保持できる箇所である。バッファ容器は、一回の泳動分離測定において最も頻繁に使用するため、アレイ位置の近傍に存在する。バッファ容器は、電気泳動時に中空電極と導入端部を浸しバッファ液で満たされている。また、原則、装置待機中に導入端部をバッファ液に浸すことで、導入端部中のゲルの乾燥を防止している。
【００２８】
洗浄水容器保持部２０５，３０５ａは、洗浄水容器３０５ｂを着脱して保持する領域である。洗浄水容器３０５ｂは、ゲルの交換後に中空電極や導入端部先端に付着した使用済みゲル、及びサンプル注入後に付着したサンプル液等を洗浄する為の水を保持している。導入端部が所定溶液に浸された後に洗浄し、キャピラリ内のゲルに対するコンタミを防止する。洗浄水容器の使用頻度は、バッファ容器より小さい為、バッファ容器保持部よりもアレイ位置から離れた箇所に存在する。
【００２９】
廃液容器保持部２０６，３０６ａは、廃液容器３０６ｂを着脱して保持する領域である。廃液容器は水を保持し、ゲルの交換の際にキャピラリから排出される使用済みゲルを保管する。廃液容器の使用頻度は、洗浄水容器より小さい為、洗浄水容器保持部よりもアレイ位置から離れた箇所に存在する。
【００３０】
アレイ位置２０１は、キャピラリアレイの電極が存在する。キャピラリ内にゲルが充填された状態で電極端にサンプルを注入し、さらにキャピラリの両端に電位差を設けることにより電気泳動を行う。
【００３１】
パーキング２０２は、サンプル容器３０２ｂを着脱して保持しておく領域である。グリッパは同時に一つの容器しか搬送しないことから、他の容器の搬送中にはサンプル容器は３０２ｂに保持される。
【００３２】
孔開け位置２０３は、フィルム孔開け用のニードルが配置されいる。サンプル容器が液蒸発防止用保護フィルムでカバーされている場合に、ニードルが保護フィルムを刺し通す用にサンプル容器を動かし、中空電極を挿入するための孔を開ける。
【００３３】
スタッカ２１０は、測定前と測定後のサンプル容器を保管する領域であり、ステーション２０９の右側に存在する。大部分を占める右利きユーザの取扱性向上の為である。
【００３４】
サーバ２０７は、手前側にあり、未測定のサンプル容器を格納するユニットである。１６個のサンプル容器を積み重ねて保存できる。ここからサンプル容器を順次取り出し、電気泳動による測定を行う。
【００３５】
レシーバ２０は、測定を終了したサンプルを順次格納する機能を有する。１６個のサンプル容器を積み重ねて保存できる。
【００３６】
図４は、サンプル容器の概略図であり、各構成部材を分解した状態を描写している。図５は、図４のＡＡ′におけるサンプル容器の断面図である。以下、図４及び図５を参照してサンプル容器について説明する。
【００３７】
サンプル容器は、電気泳動による測定対象となる試料を保持する複数試料保持部材である。ホルダ４０１，サンプルプレート４０２，セプタ４０３，クリップ４０４の４部品を重ね合わせて構成される。
【００３８】
ホルダ４０１は、サンプル容器の基部である。サンプルプレート４０２とセプタ４０３をクリップ４０４との間に挟み、クリップのつめをホルダの取付け溝
４０５にかみ込ませ、４部品を一体化している。また、各容器を移動するためのグリッパのハンドルを挿入するための連結孔５０６を有する。ハンドルが連結孔に挿入されることで、サンプル容器とグリッパを強固に連結できる。
【００３９】
サンプルプレート４０２は、サンプル液を注入し、保持するためのポケット状の試料保持部であるウェルを８行１２列で計９６箇所、又は１６行２４列で計
３８４箇所を備える。
【００４０】
セプタ４０３は、樹脂製のシートであり、ウェルに対応する位置に中空電極挿入用の貫通孔５０５を有している。これは中空電極が挿入されるとき以外は閉じていてウェル中のサンプル液の蒸発を防止し、かつ切れ込みにより電極挿入は妨げない機能を有する。また、セプタ上面に保護フィルムを貼り付けることでも、サンプル液の蒸発を防止できる。
【００４１】
図６は、バッファ容器，洗浄水容器、および廃液容器に共用する容器の概略図であり、各構成部材を分解した状態を描写している。
【００４２】
図７は、図６のＢＢ′における断面図である。以下、これを参照にバッファ容器，洗浄水容器、および廃液容器について、バッファ容器を中心に説明する。
【００４３】
これらの容器は、ホルダ６０１，７０１，内部容器６０２，７０２と、波消し板６０３，７０３、及びクリップ６０５，７０５から構成される。クリップとホルダとの結合は、サンプル容器と同じくクリップのつめをホルダの取付け溝606にかみ込ませることによってなされる。
【００４４】
ホルダ６０１，７０１は、容器の基部であり、その外部液状はサンプル容器のホルダと同一であり、またグリッパのハンドルを挿入するための連結孔７０７を備える。このため、同一のグリッパに着脱保持され、所定場所に移送される。
【００４５】
波消し板６０３，７０３は、内部容器内に保持された溶液の遥動を制限し、かつセプタ６０４，７０４を支持する。波消し板は、格子状に壁状部材を備えて、容器内を３行４列計１２区画に分割する。保持用液表面を小さく区分する為、容器移動時の波発生を防止する。区画が狭いほど波消しの効果は高くなるが、指のサイズより小さくなると洗浄に不向きとなる。そこで、中央部区画は３５×３５mm、周辺部区画は３５×１６mm、そして角部区画は１６×１６mmとしている。また、容器底部には波消し板が存在せず、区画間で液体が移動できる為、液面高さは全区画で同一である。これは、洗浄、および電気泳動の必要上、全中空電極は同じ深さまで液中に挿入する必要がある為である。
【００４６】
仮に、本波消し板の無い状態で、バッファ容器、及び洗浄水容器を高速で搬送し、アレイ位置への容器移動終了時に液面が波打っていると、全部の導入端部が常に液中にある保証がない。波の発生により、一次的に導入端部が空気中に露出している可能性がある。この状態では、高電圧を印加して電気泳動を実施することは好ましく無い。また、溶液に波を生じさせる様に各容器を低速移動すると、導入端部が大気中に長時間露出することになる。特に、予備泳動からサンプル注入までの間に、導入端部が大気中に１４秒以上露出すると分離能が大きく低下してしまう。また、液面に波が生じていると導入端部の大気露出時間を正確に把握できない。
【００４７】
さらに、本波消し板の無い状態で各容器を高速搬送すると、揺動により、溶液が容器外に飛散する畏れがある。溶液がキャピラリ位置の周辺デバイスに付着すると、電気泳動の際の高電圧印加により短絡，放電が発生する為、装置の誤動作や故障の原因となる。特に、バッファ液が飛散して装置に付着し、そのまま乾燥して固着すると、除去が非常に困難となる。容器に波消し効果をもたせることができれば、上記の問題を回避することが可能となる。
【００４８】
尚、波消し板の他に、例えば、容器底面を凸凹の溝形状としたり、棒状部材をマトリクス状に配置して、流体に対して抵抗となる部材を容器内に備える方法もある。
【００４９】
また、例えば、容器中にスポンジのような多孔質、かつ柔軟な含水性の優れた保液部材を配する方法がある。バッファ液，洗浄水を前記部材に含ませて搬送することにより、容器外への溶液飛散を起こすことなく高速での容器搬送を行うことができる。この場合、保液部材は中空電極の挿入に対して容易に孔が開き、その状態で導入端部先端は液中に浸っている必要がある。
【００５０】
また、例えば、粘性が高く、かつ低密度の液相皮膜で溶液表面を覆うことにより、溶液表面での波動を抑制し、溶液の飛散を防止する効果を得ることができる。液相皮膜の代わりに、導入端部列の間隔より小さな浮きを多数液面に配置しても良い。
【００５１】
また、例えば、グリッパにＸ，Ｙ，Ｚ３軸方向に容器を加振するアクチュエータと容器内の溶液の揺動の方向，速度を検出する流体速度検知センサを備え、これにより溶液の揺動に低減する動きを容器に加えることにより、揺動を低減することが可能である。
【００５２】
図８は、上記の容器を移送するグリッパの概略図である。図９（ａ）は、グリッパ内部の機構を示す模式図である。図９（ｂ）は、ホールド時を示す模式図であり、図９ｂは、リリース時を示す模式図である。以下、図８〜図９（ｃ）を参照してグリッパについて説明する。
【００５３】
グリッパ８は、Ｘリニアガイド８０２上を移動するように配置されている。また、Ｘリニアガイドは、Ｚリニアガイド８０４上に、ＺリニアガイドはＹリニアガイド８０３上に配置されている。各リニアガイドは互いに直交するように配置されている。これにより、グリッパはＸ，Ｙ，Ｚの直交する３軸上を移動し、オートサンプラ内で任意の３次元座標上の位置に移動することが可能となる。
【００５４】
次に、図９でグリッパによる各容器の着脱の機構を示す。グリッパの容器着脱機構は、容器の連結孔に挿入するハンドル９０１，ハンドルに固定されるラック９０２，モータに接続してモータの回転をラック、およびハンドルを前後運動させるためのピニオン９０３から構成される。モータの正転，逆転を切り替えることによりハンドルの動作方向を制御し、回転量で動作量を制御する。これにより、容器９０５をグリッパ上に保持するホールド，容器をグリッパから解放するリリース、の切換えを行う。
【００５５】
容器の移動について、バッファ容器保持部２０４にあるバッファ容器を、アレイ位置２０１に移動する場合を例として説明する。
【００５６】
グリッパはハンドルをリリース状態のままバッファ容器保持部の位置に移動し、移動終了後ハンドルをホールドする。これにより、バッファ容器がグリッパに固定される。そして、アレイ位置に移動し、バッファ容器を中空電極へ向けて押し上げることで、導入端部をバッファ液中に浸す。バッファ容器をバッファ容器保持部に戻すときは、バッファ容器を下げて、ロードヘッダから開放する。そして、バッファ容器保持部の位置に移動し、ハンドルをリリースすることにより、容器を保持部に戻すことができる。
【００５７】
グリッパは単一容器のみホールド／リリースを行う構成を取っている。これは仮に複数の容器を同時にグリッパ上に保持して移動させようとする場合に生じるグリッパの占有面積，および重量の増加、それに伴うオートサンプラのデッドスペース，重量の増加を回避するためである。複数容器を同時に搬送できるようにした場合にオートサンプラ全体の重量・占有面積が増加する理由を以下で説明する。仮にＬ×Ｔのサイズの容器を領域ＬＬ×ＴＴの範囲で搬送する場合に、Ｌ方向に２個の容器を並べて搬送するとき、（ＬＬ＋２・Ｌ）×ＴＴのスペースを必要とすることとなる。つまりオートサンプラは容器１個のみの場合と比較して２×Ｌ×ＴＴの面積を余分に必要とする。さらに装置のたわみによる変形を防止する、つまり剛性を確保した上でサイズを増加させねばならないことから、重量の増加は面積の増加率である２×Ｌ／ＬＬよりも更に大きくなる。デッドスペース、および重量の増加は容器の面積が大きくなるほど顕著になり、本実施例のように９６ウェル以上の大容量のサンプル容器をハンドリングする場合、重量増加により微小制御が困難となる。
【００５８】
図１０は、オートサンプラ部関連機構の回路制御図である。以下、図１０を参照にオートサンプラ部制御回路について説明する。オートサンプラ部制御回路は、ＣＰＵ１００１，メモリ１００２，グリッパをＸ，Ｙ，Ｚ各軸方向に移動させるためのアクチュエータであるＸモータ１００３ａ，Ｙモータ１００４ａ，Ｚモータ１００５ａ，モータの回転運動を直線運動に変換して任意の座標位置に移動させるためのＸリニアガイド１００３ｂ，Ｙリニアガイド１００４ｂ，Ｚリニアガイド１００５ｃを基本構成としている。図１０において、ＸモータはグリッパをＸ軸方向に移動させるためのアクチュエータであり、同様にＹ，ＺモータはそれぞれグリッパをＹ，Ｚ軸方向に移動させるためのアクチュエータである。また、Ｘ，Ｙ，Ｚの各リニアガイドは上記モータの回転運動を直線運動に変換して任意の座標位置に移動させる機能を有する。
【００５９】
さらに電源投入時、あるいは停電等によりメモリ１００２内のグリッパの現在位置データが失われた場合に、原点位置合わせを行うため各リニアガイドはそれぞれＸ原点検知センサ，Ｙ原点検知センサ，Ｚ原点検知センサを備える。
【００６０】
また、グリッパによる容器のホールド，リリースを制御するためのグリッパモータ１００６ａ、およびハンドル１００６ｂと、初期化時にハンドル位置の検知を行うためのハンドル初期化センサ１００６ｃを備える。グリッパ上面にはホールドしている容器の種類（バッファ容器、他）を識別するための容器種類識別センサ１００７を備える。これとバッファ容器エンプティ検知センサ１００８，洗浄水容器エンプティ検知センサ１００９，廃液容器エンプティ検知センサ1010，パーキングエンプティ検知センサ１０１１とを組み合わせることにより、正しい容器をアレイ位置、もしくは各容器保持部，パーキング等へ移動することができる。上記のエンプティ検知センサは、各容器保持部，パーキングに配置され、それらに容器がセットされているか否かの判別を検知するセンサである。
【００６１】
またサーバにサーバエンプティ検知センサ１０１２を備えることにより、未測定のサンプル容器が残っているか否かの検知を行う。さらにレシーバにエンプティ検知センサ、およびフル検知センサを備えることによりレシーバに測定済みサンプル容器があるか否か、ある場合レシーバが最大収納個数いっぱいに収納してこれ以上の容器収納ができないかどうかの判別を行うことができる。エンプティ検知，フル検知は反射型光センサを用い、容器に照射した光の反射光を検知することで判別が可能である。
【００６２】
図１１（ａ）は、標準的な測定動作の全体を示すフローである。また、図１１（ｂ）は、測定動作の詳細を示す動作モード一覧表である。以下、図１１（ａ），図１１（ｂ）を参照して、本装置の動作ステップを示す。尚、この測定動作フローでは、オートサンプラがバーコードリーダを備え、サンプル容器に貼付されたバーコードの読み取りが可能となっている。
【００６３】
測定開始前の待機状態ではバッファ容器がアレイ位置にある。これは、後述するようにキャピラリ内のゲルの乾燥に伴う変質が、泳動時の分離能の低下等、測定精度の悪化を招く傾向があり、バッファ液中に導入端部を浸しておくことにより電極先端のゲルの乾燥を防止するためである。
【００６４】
測定動作を開始するとパーキングにサンプル容器が無いことを確認して、サーバからサンプル容器を取り出し、バーコードリーダの読み取り位置に搬送する。
【００６５】
次いで容器のバーコードの読み取りを行い、測定後にサンプル液のデータと測定データの照合を可能にする。
【００６６】
次にサンプル容器が蒸発防止用フィルムでカバーされている場合、孔開け位置に搬送して孔開け動作を行う。孔開け動作終了後、あるいは蒸発防止用フィルムが無い場合にはサンプル容器をパーキングにセットし、測定動作を実行する。
【００６７】
次に、図１１（ｂ）に基づき、キャピラリに対するゲル充填の操作から始まる測定動作について説明する。図１１（ｂ）は、実施動作、実施動作が容器の移動であった場合対象となる容器、及びどこからどこへの移動であるかを表示している。
【００６８】
まず廃液容器をキャピラリ位置に搬送して、導入端部を廃液に浸るようセットする（１）。次に、図１のシリンジ１１０内のゲルを加圧することによりキャピラリ１０１内部に充填する（２）。キャピラリ下に廃液容器を配置したのは新規に充填されたゲルに押し出される使用済みゲルを廃液容器で受けるためである。ゲル充填後、廃液容器は保持部に搬送，装着される（３）。次いで洗浄水容器を洗浄容器保持部からキャピラリ位置に搬送し、中空電極を洗浄液中に挿入することにより、同電極外側に付着した使用済みゲルを除去する（４）。洗浄水容器の保持部への搬送，装着とバッファ容器のキャピラリ位置への搬送を行う（５）（６）。次いで中空電極をバッファ液に浸した状態で中空電極とアース電極107との間に高電圧を印加し、予備泳動を行う（８）。
【００６９】
予備泳動は、キャピラリ内のゲル中にサンプルのない状態で電流を流すことにより、電気泳動時のゲルの特性を安定化させるための操作である。予備泳動の後にバッファ容器の保持部へ搬送、装着し、さらに洗浄水容器を保持部からキャピラリ位置へ搬送し、アレイ洗浄を行う（９）（１０）（１１）。予備泳動からアレイ洗浄までの容器の搬送に要する時間は１４秒以内、好適には１０秒以内である必要がある。これは導入端部を空中に長時間露出した場合、キャピラリ先端のゲルが乾燥，変質して電気泳動特性に悪影響を与える為である。
【００７０】
アレイ洗浄後、洗浄水容器を保持位置へ搬送，装着し、サンプル容器をパーキングからキャピラリ位置へ移動する（１２）（１３）。アレイ洗浄からサンプル容器のキャピラリ位置への搬送終了までの動作も、前述の場合と同じ理由で１４秒以内、好適には１０秒以内で行う必要がある。導入端部を試料中に浸した状態で、アース電極と中空電極の間にパルス状の電圧を印加することにより、ゲル中にサンプルの注入を行う（１４）。サンプル注入後、サンプル容器をパーキングに搬送し装着する（１５）。その後、洗浄水容器を保持部からキャピラリ位置に搬送し、アレイ洗浄を行う（１６）（１７）。このアレイ洗浄は中空電極、およびキャピラリ外部に付着したサンプルを除去し、電気泳動の際のバッファ液への混入を避けるための操作である。その後、洗浄水容器の保持部への搬送，装着の後、バッファ容器を保持部からキャピラリ位置に搬送する（１８）（１９）。導入端部をバッファ液に浸した状態でアース電極と中空電極の間で高電圧を印加し、電気泳動を行う（２０）。電気泳動終了後、バッファ容器を保持部へ搬送，装着し(２１)する。パーキングのサンプル容器をレシーバに搬送，収納する(２２)。さらにバッファ容器を保持部からキャピラリ位置に搬送し、導入端部をバッファ液に浸した状態で一連の測定動作を終了し、待機状態となる（２３）。
【００７１】
上述の様に、（８）予備泳動から、（１４）サンプル注入の間の動作は、導入端部乾燥防止のため空中露出時間を特に短時間に制限しなければならない領域である。このため、乾燥に敏感なゲルを使用した場合露出時間を１４秒、好適には１０秒以内とすることが求められる。各容器のサイズから移動距離を一定以上に縮めることが困難である為、搬送速度を高速化して露出時間を短縮する必要がある。また搬送速度の高速化は、測定動作のスループット向上にも繋がる。
【００７２】
図１２（ａ）から（ｄ）は、（１１）アレイ洗浄から、（１４）サンプル注入までの各動作を視覚的に示している。
【００７３】
まず、アレイ洗浄時にアレイ位置にあった洗浄水容器１２０５ｂを洗浄水容器保持部１２０５ａへ搬送する。その際グリッパ１２１０は洗浄水容器をホールドしたまま矢印で示される経路を通過して洗浄水容器保持部へ移動し、移動終了後容器をリリースする（図１２（ｂ））。その後、グリッパはパーキングへ移動しサンプル容器１２０２ｂをホールドする（図１２（ｃ））。さらにアレイ位置に移動してサンプル注入を行う（図１２（ｄ））。この間、図に見られるようにＸ，Ｙ，Ｚ各軸方向に移動を繰り返すため、図１２（ａ）から（ｄ）を前述の１４秒以内、特に１０秒以内に実行しようとするとグリッパの上下左右方向の加減速が大きくなる。しかし、波消し板で容器内を狭い区画に遮蔽してしている為、高速での容器搬送に対して容器内部の溶液の遥動を低減できる。このため、制限時間内に、確実に、キャピラリの全導入端を液中に挿入できる。また、容器移動時における、バッファ液の容器外飛散を防止できる。電気泳動の際に高電圧を印加するため、飛散したバッファ液は、短絡，放電等による装置故障の原因となる畏れがある。また、乾燥し、装置に固着したバッファ液の除去は困難である。しかし、本装置ではこれらの問題が生じない。
【００７４】
図１３は、導入端部の空中露出時間と、測定結果のクロスオーバーポイントの相関を示すグラフである。クロスオーバーポイントは、装置の分解能を示し、大きな値ほど分解能低下を意味する。ここで露出時間はアレイ洗浄−サンプル注入の間の時間を採っている。より詳細には、全ての導入端部が洗浄水から離れた時点から、全ての導入端部が試料に接触した時間である。測定に使用したゲルは、Applied Biosystems社製「ＰＯＰ−７」である。測定結果より、本ゲルが大気露出に対して比較的敏感であり、露出時間が１４秒を超えるクロスオーバーポイントが急激に悪化することが理解できた。しかし、本装置では、露出時間の限界が１０秒以下であるため、ゲルを最良の状態で使用できる。
【００７５】
【発明の効果】
本発明により、試料を泳動分離する際の分解能が劣化しない。また、試料のスループットを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気泳動装置の基本的原理を示す概略図である。
【図２】ステーション及びスタッカの上面概略図である。
【図３】ステーション，スタッカ及びグリッパの概略図である。
【図４】サンプル容器の構成部材を示す斜視図である。
【図５】サンプル容器の断面図である。
【図６】バッファ容器の構成部材を示す斜視図である。尚、バッファ容器は、洗浄水容器、及び廃液容器と同一構成である。
【図７】バッファ容器の断面図である。
【図８】グリッパの概略図である。
【図９（ａ）】グリッパの容器保持機能の説明図である。
【図９（ｂ）】ホールド時を示す概略図である。
【図９（ｃ）】リリース時を示す概略図である。
【図１０】装置の制御回路図である。
【図１１（ａ）】測定フローである。
【図１１（ｂ）】測定フローにおける測定動作手順の一覧表である。
【図１２（ａ）】測定フロー（アレイ洗浄）を示す模式図である。
【図１２（ｂ）】測定フロー（洗浄水容器収容）を示す模式図である。
【図１２（ｃ）】測定フロー（サンプル容器ホールド）を示す模式図である。
【図１２（ｄ）】測定フロー（サンプル注入）を示す模式図である。
【図１３】導入端部の大気露出時間とクロスオーバーポイントの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０１…キャピラリ、１０２…中空電極、１０３…バッファ液、１０４…ゲルブロック、１０５…キャピラリヘッド、１０６…バルブ、１０７…アース電極、１０８…検出部、１０９…レーザ光、１１０…シリンジ、１１１，３１０…恒温槽、１１２…高電圧電源、１１３，３０９，１２０９…ロードヘッダ、１１４…励起光学系、１１５…導入端部、１１６…バッファ液、２０１…アレイ部、202…パーキング、２０３，３０３ａ，１２０３ａ…孔開け部、２０４…バッファ容器保持部，洗浄水容器保持部、２０６…廃液容器保持部、２０７，３０７ａ…サーバ、２０８，３０８ａ…レシーバ、２０９，３１１…ステーション、２１０，３１２…スタッカ、３０１…アレイ位置、３０２ａ…パーキング、３０２ｂ…サンプル容器、３０３ｂ…孔開け位置、３０４ａ…バッファ容器保持部、３０４ｂ，１２０４ｂ…バッファ容器、３０５ａ…洗浄水容器保持部、３０５ｂ…洗浄水容器、３０６ａ…廃液容器保持部、３０７ｂ…サンプル容器(未測定)、３０８ｂ…サンプル容器（測定済み）、３１３、８０１…グリッパ、４０１，５０１，６０１，７０１…ホルダ、４０２，５０２…サンプルプレート、４０３，５０３，６０４，７０４…セプタ、４０４，５０４，６０５，７０５…クリップ、405…取付け溝、５０５、７０６…貫通孔、５０６…連結孔、６０２，７０２…容器、６０３，７０３…波消し板、６０６…取付け溝、７０７…連結孔、８０２…Ｘリニアガイド、８０３…Ｙリニアガイド、８０４…Ｚリニアガイド、９０１…ハンドル、９０２…ラック、９０３…ピニオン、９０４…グリッパフレーム、1201…アレイ位置、１２０２ａ…パーキング、１２０２ｂ…サンプル容器、1203ｂ…孔開け位置、１２０４ａ…バッファ容器保持部、１２０５ａ…洗浄水容器保持部、１２０５ｂ…洗浄水容器、１２０６ａ…廃液容器保持部、１２０６ｂ…廃液容器。
【図１】
0004152126.tif 000002
【図２】
0004152126.tif 000003
【図３】
0004152126.tif 000004
【図４】
0004152126.tif 000005
【図５】
0004152126.tif 000006
【図６】
0004152126.tif 000007
【図７】
0004152126.tif 000008
【図８】
0004152126.tif 000009
【図９（ａ）】
0004152126.tif 000010
【図９（ｂ）】
0004152126.tif 000011
【図９（ｃ）】
0004152126.tif 000012
【図１０】
0004152126.tif 000013
【図１１（ａ）】
0004152126.tif 000014
【図１１（ｂ）】
0004152126.tif 000015
【図１２（ａ）】
0004152126.tif 000016
【図１２（ｂ）】
0004152126.tif 000017
【図１２（ｃ）】
0004152126.tif 000018
【図１２（ｄ）】
0004152126.tif 000019
【図１３】
0004152126.tif 000020