(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１又は複数の穴がウェルとして形成され、それらのウェルの底部が開口され、かつそれぞれ同じ高さに突出している使い捨て式の絶縁樹脂製ベースプレートと、
前記ベースプレートが配列されて形成されるウェルの二次元配列に対応した位置に前記ウェルの底部の外形寸法よりも小さい寸法をもつくぼみが形成され、それらのくぼみに前記ウェルの底部が圧入されることにより前記ベースプレートを固定する導電性金属の電極プレートと、を備えたことを特徴とするサンプルプレート。
【請求項２】
複数のキャピラリーカラムが配列され、複数の試料が１つずつ前記キャピラリーカラムに注入されて、全てのキャピラリーカラムで同時に電気泳動されるマルチキャピラリーアレイ泳動部と、前記マルチキャピラリーアレイ泳動部でキャピラリーに光を照射し、その照射された部分の試料による吸光度や試料からの蛍光を測定する光学的測定部とを備えたマルチキャピラリー電気泳動装置において、
前記マルチキャピラリーアレイ泳動部の試料注入側では二次元的に配列されたキャピラリーカラム端が下向きに固定され、そのキャピラリーカラム端の下方にはそのキャピラリーカラム端の配列と対応して、試料が収容されたウェルが二次元的に配列されたサンプルプレート、及び泳動用バッファ液が収容されて全キャピラリーカラムに電圧が印加される泳動用リザーバが配置され、
そのサンプルプレートは１又は複数の穴がウェルとして形成され、それらのウェルの底部が開口され、かつそれぞれ同じ高さに突出している使い捨て式の絶縁樹脂製ベースプレートと、前記ベースプレートが配列されて形成されるウェルの二次元配列に対応した位置に前記ウェルの底部の外形寸法よりも小さい寸法をもつくぼみが形成され、それらのくぼみに前記ウェルの底部が圧入されることにより前記ベースプレートを固定する導電性金属の電極プレートと、を備えたものであり、
前記サンプルプレートと前記泳動用リザーバのいずれかを、切り換えて前記キャピラリーカラム端に接触させる移動機構が設けられていることを特徴とするマルチキャピラリー電気泳動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数のキャピラリーカラムが配列され、複数の試料が１つずつキャピラリーカラムに注入されて、全てのキャピラリーカラムで同時に電気泳動されるマルチキャピラリーアレイ泳動部、及びマルチキャピラリーアレイ泳動部でキャピラリーに光を照射し、その照射された部分の試料による吸光度や試料からの蛍光を測定する光学的測定部を備えたマルチキャピラリー電気泳動装置と、その複数のキャピラリーカラムに試料を導入する際に使用されるサンプルプレートに関するものである。
このようなマルチキャピラリー電気泳動装置は、タンパク質の分離やＤＮＡの塩基配列決定に用いられている。ＤＮＡの塩基配列決定のためのマルチキャピラリー電気泳動装置では、サンガー反応を用い、プライマー又はターミネータを蛍光物質で標識したＤＮＡフラグメント(断片)試料を電気泳動させ、泳動途中でＤＮＡフラグメント試料からの蛍光を検出して塩基配列を決定する。
【０００２】
【従来の技術】
ヒトゲノムのような長大な塩基配列をもつＤＮＡの塩基配列決定には、高感度で、高速で、かつ大処理能力をもったＤＮＡシーケンサが必要となる。その１つの方法として、平板状のスラブゲルを用いたものに代わってゲルを充填したキャピラリーカラムを複数本配列したマルチキャピラリーＤＮＡシーケンサが提案されている。キャピラリーカラムは、スラブゲルに比べて、試料の取扱いや注入が容易であるだけでなく、高速に泳動させて高感度で検出できる。つまり、スラブゲルで高電圧を印加すれば、ジュール熱の影響によりバンドが広がったり、温度勾配が生じるなどの問題が生じるが、キャピラリーカラムではそのような問題は少なく、高電圧を印加して高速泳動をさせても、バンドの広がりが少なく高感度検出ができるのである。
【０００３】
キャピラリー電気泳動におけるキャピラリーカラムへの試料導入は、圧力を用いる方法や、電圧を印加する電気泳動的方法が行われている。そのうち、電気泳動的に試料を導入する方法は、装置構成の簡便さ、操作の容易さ、パラメータの制御性の良さの点から広く一般的に採用されている。
電気泳動的に試料導入を行う場合、調製した試料中にキャピラリーカラムの一端部を浸し、他端部をバッファ液中に浸し、かつ試料中でキャピラリーカラム端の近傍に白金線などの電極も浸す必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電気泳動的な試料導入に際し、電極を各キャピラリーカラムの端部近傍に保持する構造では、複数のキャピラリーカラムをまとめてアレイ状に配列し同時に電気泳動を行なうマルチキャピラリー電気泳動装置の場合には、試料導入の為の電極構造が複雑となる。
また、キャピラリーカラム端を試料注入用容器の試料に浸し電圧を印加する方法などにより注入した後、そのキャピラリーカラム端を泳動用のバッファ液の入ったリザーバに移し換えなければならず、試料注入から泳動開始までの操作に手間がかかり、自動化ができれば好都合である。
【０００５】
本発明の第１の目的は、マルチキャピラリー電気泳動装置に適した簡易な電極構造を有する試料導入用のサンプルプレートを提供することである。
本発明の第２の目的は、そのようなサンプルプレートを用い、多数のキャピラリーカラムへの試料注入から泳動までを自動化できるマルチキャピラリー電気泳動装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のサンプルプレートは、１又は複数の穴がウェルとして形成され、それらのウェルの底部が開口され、かつそれぞれ同じ高さに突出している使い捨て式(ディスポーザブル)の絶縁樹脂製ベースプレートと、ベースプレートが配列されて形成されるウェルの二次元配列に対応した位置にウェルの寸法よりも小さい寸法をもつくぼみが形成され、それらのくぼみにウェルの底部が圧入されることによりベースプレートを固定する導電性金属の電極プレートと、を備えている。
【０００７】
本発明のマルチキャピラリー電気泳動装置は、複数のキャピラリーカラムが配列され、複数の試料が１つずつキャピラリーカラムに注入されて、全てのキャピラリーカラムで同時に電気泳動されるマルチキャピラリーアレイ泳動部と、マルチキャピラリーアレイ泳動部でキャピラリーに光を照射し、その照射された部分の試料による吸光度や試料からの蛍光を測定する光学的測定部とを備えたマルチキャピラリー電気泳動装置において、マルチキャピラリーアレイ泳動部の試料注入側では二次元的に配列されたキャピラリーカラム端が下向きに固定され、そのキャピラリーカラム端の下方にはそのキャピラリーカラム端の配列と対応して、試料が収容されたウェルが二次元的に配列された上記サンプルプレート、及び泳動用バッファ液が収容されて全キャピラリーカラムに電圧が印加される泳動用リザーバが配置され、サンプルプレートと泳動用リザーバのいずれかを、切り換えてキャピラリーカラム端に接触させる移動機構が設けられている。
【０００８】
ベースプレートのウェルを電極プレートのくぼみに圧入固定して試料を入れる空間を形成し、各ウェルにそれぞれ試料を入れる。
そのようなベースプレートは使い捨て式のものであるので、コンタミネーションを防止することができる。構成としては１ウェルづつ、ｎウェル／列又はｎウェル×ｍ列のいずれでもよい。成形材料としては使い捨て式であることを考慮すれば、ポリプロピレンやポリエチレンなど、耐薬品性をもち、成形性もよい汎用エンジニアリングプラスチックが適する。
【０００９】
キャピラリーカラムへの試料注入時には、サンプルプレートのウェルにそれぞれ試料を入れ、移動機構によりサンプルプレートを移動してウェル内の試料にそれぞれのキャピラリーカラムの一端を浸す。サンプルプレートの電極プレートとキャピラリーカラムの他端間に電圧を印加して試料を電気泳動的にキャピラリーに注入する。試料注入後、移動機構により、サンプルプレートをキャピラリーカラムの一端との接触から外し、泳動用リザーバのバッファ液にキャピラリーカラムの一端を浸す。その後、キャピラリーカラムの両端のリザーバのバッファ液間に電圧を印加することにより泳動を行なわせる。これにより、キャピラリーカラムへの試料注入から泳動に至る操作が自動的に行なわれる。
【００１０】
サンプルプレートのウェルには、すでに処理された試料が入れられる場合だけでなく、サンプルプレートのウェルを用いてＰＣＲ(Polymerase Chain Reaction)法により試料を処理した後に、そのウェル内の試料にキャピラリー端を挿入して試料注入を行なうように用いることもできる。ＰＣＲ法はＤＮＡのうちの目的とする一部分のみを大幅に増幅させる方法である。ＰＣＲ法ではサンプルのＤＮＡにプライマーを加え、温度を上げて二本鎖ＤＮＡを一本鎖に解離させ、次に温度を下げてプライマーをＤＮＡ鎖に結合させ、少し温度を上げてＤＮＡを合成させ、さらに温度を上げて一本鎖にする。このように温度を上下に変化させる操作を繰り返すことにより、ＤＮＡの所定部分を大量に増幅合成する方法である。
【００１１】
【実施例】
図１(Ａ)は一実施例のベースプレートを表す斜視図である。(Ｂ)は(Ａ)におけるＺ−Ｚ線位置での断面図である。
ベースプレート１０１は全体が薄いプラスチックで成形されたものであり、その平面状の表面には底部の開口された穴のウェル１０２が一定間隔で配列されている。ウェル１０２の内径形状は電極プレートに接触する底部が細く、キャピラリーの挿入される上部が太くなっている。底部開口の寸法は０．７ｍｍ〜２ｍｍであり、上部開口の寸法は４ｍｍ〜４．５ｍｍである。これにより、底部開口を後述の電極プレート１０４で閉じてサンプルを収容したとき、サンプル量が少なくても液面を高くすることができ、かつ、キャピラリーをウェル１０２内のサンプルに容易に導くことができる。
【００１２】
図２(Ａ)は一実施例のサンプルプレートを表す斜視図である。(Ｂ)は(Ａ)におけるＹ−Ｙ線位置での断面図である。
電極プレート１０４はステンレスなど、導電性で機械的強度の高い材質で構成されており、その平面状の表面には縦方向と横方向に配列されたくぼみ１０５が形成されている。電極プレート１０４の表面には複数のベースプレート１０１が配置される。くぼみ１０５の配列は電極プレート１０４の表面にベースプレート１０１が配列されて形成されるウェル１０２の二次元配列に対応している。くぼみ１０５の寸法は、ウェル１０２の底部を圧入かん合してベースプレート１０１を固定するために、ウェル１０２の底部の外形寸法よりわずかに小さくなっている。電極プレート１０４の底部には、電気泳動装置本体に設置されたプラグ１０６を介して高圧電源と接続するための泳動用高電圧ライン結線用穴１０７が形成されている。
【００１３】
１０３はウェル１０２を電極プレート１０４のくぼみ１０５に導くウェルガイドであり、電極プレート１０４の表面に固着され、くぼみ１０５に対応した位置に貫通穴が形成されている。ウェルガイド１０３は導電体でも絶縁体でもよく、材質は問わない。
ベースプレート１０１、ウェルガイド１０３及び電極プレート１０４によりサンプルプレート１００が構成される。
【００１４】
使用後、電極プレート１０４はベースプレート１０１から外す。ベースプレート１０１は１回の使用後廃棄するが、電極プレート１０４とウェルガイド１０３は繰り返し使用する。電極プレート１０４の再使用にあたり洗浄する。特に、くぼみ１０５は試料と接触する部分があるので、必ず洗浄して使用する。
【００１５】
図３にこのサンプルプレートを用いて試料注入を行なうマルチキャピラリー電気泳動装置を概略的に示す。
マルチキャピラリー電気泳動装置には、キャピラリーカラム内に分離媒体としてポリアクリルアミドゲル、リニアアクリルアミドゲル、ポリエチレンオキサイド(ＰＥＯ)ゲルなどのゲルが充填されたゲル電気泳動装置、ゲルを充填しないでキャピラリーカラム内で自由泳動を行なわせるキャピラリーゾーン電気泳動装置などが含まれるが、本発明のサンプルプレートは複数のキャピラリーカラムを用いる電気泳動装置であれば、いずれのものにも適用することができる。
【００１６】
一対のリザーバ１１０と１２０にそれぞれバッファ液１１２と１２２が収容されており、両バッファ液中にそれぞれ電極１３０と１３２が設けられている。
図２に示したサンプルプレート１００の電極プレート１０４は電気泳動装置本体に設置されるとともに、泳動用高電圧ライン結線用穴１０７にプラグ１０６が挿入され高圧配線ケーブルに接続される。ベースプレート１０１の各ウェルはウェルガイド１０３の貫通穴に挿入され、さらに電極プレート１０４のくぼみに圧入かん合されて、ベースプレート１０１は電極プレート１０４に固定される。その後、ベースプレート１０１の各ウェルに試料が入れられる。必要であれば試料が電極プレート１０４に接触するように軽く遠心脱泡する。
【００１７】
リザーバ１１０とサンプルプレート１００とは配線が切り換えられるように高圧切換え部１３６で切換え可能に接続され、電気泳動用高圧電源がその高圧切換え部１３６と他方のリザーバ１２０に設けられた電極１３２との間に接続され、試料注入用と泳動用の電圧が印加されるようになっている。
【００１８】
試料注入時にはキャピラリーアレイ２の一端部２ａはサンプルプレート１００の各ウェルに一本ずつ挿入され、試料注入後はリザーバ１１０に切り換えられて一端部２ａがバッファ液１１２に浸される。キャピラリーアレイ２の他端部２ｂが他方のリザーバ１２０のバッファ液１２２に浸され、その他端側には吸光度や蛍光により試料を検出する光学的測定部１０から励起光や測定光が照射され、吸光度や蛍光が測定される被検出部２ｃが設けられている。
【００１９】
キャピラリーアレイ２は一端側２ａではサンプルプレート１００のウェル１０２の配列に対応した二次元的な配列を持ち、被検出部２ｃではキャピラリーカラムが一列に配列され、そのキャピラリーカラムの配列面に垂直な方向から測定光や励起光が照射される。
サンプルプレート１００とリザーバ１１０は移動機構(図３では図示略)によっていずれかが選択的にキャピラリー端２ａと接触するように切り換えて配置される。
【００２０】
試料注入時には、サンプルプレート１００のウェル内の試料にキャピラリーカラム端２ａが１本ずつ浸され、リザーバ１２０のバッファ液１２２にキャピラリーカラムの他端がまとめて浸される。そして、電極プレート１０４を通して全てのウェル１０２に同時に高電圧を印加してキャピラリーカラムに試料を注入する。
【００２１】
試料注入後、高電圧印加をいったん止めて、移動機構によりサンプルプレート１００とリザーバ１１０を動かすことにより、試料側のキャピラリー端２ａをリザーバ１１０のバッファ液１１２中に浸す。その後、両リザーバ１１０と１２０間に高電圧を印加して電気泳動分離を行なう。
【００２２】
電極プレート１０４に高圧ラインを結線する方法は、高圧電源１３６に接続された板バネなどをサンプルプレート１００が固定される位置に設け、サンプルプレート１００を固定したときに板バネと電極プレート１０４が接触するようにしてもよい。
移動機構はサンプルプレート１００とリザーバ１１０を水平面内で移動させ、キャピラリー端２ａを垂直方向に移動させるようにするものでもよい。
サンプルプレート１００のウェルの数はキャピラリーアレイの本数に合わせて任意に設定することができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明のサンプルプレートは、１又は複数の穴がウェルとして形成され、それらのウェルの底部が開口され、かつそれぞれ同じ高さに突出している使い捨て式の絶縁樹脂製ベースプレートと、ベースプレートが配列されて形成されるウェルの二次元配列に対応した位置にウェルの寸法よりも小さい寸法をもつくぼみが形成され、それらのくぼみにウェルの底部が圧入されることによりベースプレートを固定する導電性金属の電極プレートと、を備えているので、このサンプルプレートを用いると、複雑な電極配線構造をとることなく複数ウェルへの電圧印加が可能になる。特に、本数の多いマルチキャピラリーアレイを用いた電気泳動装置におけるキャピラリーカラムへの試料注入が容易になる。
本発明のマルチキャピラリー電気泳動装置は、試料注入用にこのサンプルプレートを用いるとともに、サンプルプレートと泳動用リザーバのいずれかを切り換えてキャピラリーカラム端に接触させる移動機構を備えているので、キャピラリーカラムへの試料注入及び泳動の操作を自動的に行なうことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ベースプレートの一実施例を表わしたものであり、(Ａ)は概略斜視図、(Ｂ)は(Ａ)中でのＺ−Ｚ線位置での断面図である。
【図２】ベースプレートの一実施例を表わしたものであり、(Ａ)は概略斜視図、(Ｂ)は(Ａ)中でのＹ−Ｙ線位置での断面図である。
【図３】一実施例のサンプルプレートを用いて試料注入を行なうマルチキャピラリー電気泳動装置の一実施例を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
２      キャピラリーアレイ
１０      光学的測定部
１００      サンプルプレート
１０１      ベースプレート
１０２      ウェル
１０３      ウェルガイド
１０４      電極プレート
１０５      くぼみ
１０６      プラグ
１０７      泳動用高電圧ライン結線用穴
【図１】
0003838798.tif 000002
【図２】
0003838798.tif 000003
【図３】
0003838798.tif 000004