JP4690251B2 - 電気泳動装置 - Google Patents

Description

本発明はキャピラリ電気泳動装置に関する。

ＤＮＡの塩基配列及び塩基長の決定等を目的として、キャピラリを用いた電気泳動法が用いられている。キャピラリ電気泳動法では、ガラスなどで形成されたキャピラリ中のポリアクリルアミド等のゲルに測定対象であるＤＮＡを含む試料を注入して、キャピラリの両端部に電圧を印加する。試料中のＤＮＡ合成物はキャピラリ内を移動し、分子量の大きさ等によって分離され、キャピラリ内にＤＮＡバンドを生じる。各ＤＮＡ合成物には蛍光色素分子が結合していて、レーザ光の照射によって蛍光が観測され、これを蛍光計測手段で読み取り、蛍光スペクトルからＤＮＡの塩基配列や塩基長等を決定する。

キャピラリ電気泳動時に発生するトラブルの中で、最も多いケースが解析性能の低下である。一般的にキャピラリ電気泳動装置における解析性能低下の原因は、ベースラインの上昇に伴うＳ／Ｎ比の低下や、泳動試料から発せられる蛍光強度の減衰が挙げられる。これらは、泳動試料や泳動用ポリマ、バッファー等に由来するキャピラリ内部の汚れや、異物の付着等によるキャピラリ光照射部の汚れ、照射光のキャピラリ表面および、キャピラリ設置基板における乱反射等に起因する。

このような解析性能の低下対策として、例えば特許文献１においては、並列に並べたキャピラリの光照射部同士の間にマスク構造を設け、光照射部表面の乱反射による背景光を遮断している。また、光照射部背面のキャピラリ支持部に貫通孔を設けることで、キャピラリ支持部の乱反射を抑制している。

また、特許文献２においては、キャピラリの光照射部を空気より屈折率が高く、水より屈折率の低いフッ素含有水溶液を充填したガラス容器で密封して、光照射部に入射したレーザ光が乱反射することを防ぎ、また照射・検出部に異物が付着しない構造を開示する。

更に、特許文献３においては、容器によって、検出器を含め、キャピラリ、電圧印加部、モーターなどの電気泳動装置本体を包囲している。しかし、容器内には種々の微細な塵埃が飛散することは避けられず、一部が容器の雰囲気または大気に露出している検出部には塵埃が付着する。このことは特許文献４に記載の技術についても言えることである。

特開２００２−２９６２３５号公報 特開２００４−１４４４７９号公報 米国特許第５、４２３、９６６号明細書 米国特許出願公開第２００３／０１２７３２８号公報

しかしながら前記の対策を十分に施した電気泳動装置であっても、電気泳動中にベースラインが上昇したり、泳動試料の蛍光強度が減衰したりする事例が散見されることが本発明者により確認された。本発明の目的はこれらの課題を解決し、電気泳動装置の解析性能の低下を防ぎ、解析性能の向上を図ることである。

本発明は、キャピラリ電気泳動装置において、光照射・検出部のキャピラリまたはキャピラリアレイあるいはその近傍の構成要素を含めて、環境中の塵埃が通過不可能な構造とし、あるいは環境中の塵埃が通過不可能な固体構造物で覆い、それらを塵埃から遮断して環境中の塵埃が上記キャピラリ、キャピラリアレイ、あるいは光学系に進入するのを防止するものである。

本発明によれば、電気泳動中のキャピラリの光照射・検出部に塵埃などの異物が付着しないので、電気泳動装置の解析性能の低下を防ぎ、または解析性能を向上することができる。

本発明者は、まずベースライン上昇の原因を解明するべく研究を重ねた。その結果、ベースラインが上昇したキャピラリの光照射部表面には、細かな異物が強固に付着していることが判明した。また、一度ベースラインが上昇したキャピラリでも、光照射部を強く洗浄することでベースラインが低下することを見出した。以上の検討結果により、ベースライン上昇の主たる要因は、光照射部に付着した異物による汚れであることを突き止めた。

さらに研究を重ねたところ、異物の付着はキャピラリ表面だけではなく、例えば大規模ＤＮＡシーケンサのような、キャピラリの光照射部を密封するガラス容器表面にも付着していた。また異物は、試料から発せられた蛍光が通過するレンズ表面にも付着していた。これらに関してはベースラインの上昇は無かったものの、信号強度の低下が見られた。

電気泳動時のキャピラリ内部流路には高電圧が印加されるため、キャピラリ表面にマイナス電位が生じる。このようなマイナス電位はいわゆる静電気として、プラスに帯電した空気中の埃などの異物を引き寄せてしまう。特に光照射部のように、ポリイミドなどの被覆が除去され、ガラス表面が剥き出しの領域では、その影響が大きい。このようにして異物が付着した結果、散乱光が生じ、結果としてベースライン値が上昇するのである。

また光照射部を含む、いわゆる光照射・検出部へ引き寄せられた異物の一部は、光照射部以外にも付着する。このとき異物が付着する場所が、例えば上記のように蛍光が通過するレンズ表面であった場合、蛍光は異物によって遮られる。この結果信号強度が低下し、解析性能が低下する。なおここで言う光照射・検出部とは、レーザ光を照射し、泳動試料から発生した蛍光を導出するための、ガラス表面が露出した領域の一部もしくは全体を含む領域を指す。

以上述べたように、電気泳動時における解析性能の低下は、塵埃などの異物が原因となって生じている可能性が高い。キャピラリ電気泳動装置において解析性能の低下を防ぐためには、電気泳動中の光照射・検出部に、空気中の埃などの異物が付着しないための措置が必要不可欠となる。

したがって、本発明の好ましい一実施形態によれば、試料を分離するための分離媒体が充填され、前記試料を導入するための導入部と照射光が照射されかつ試料からの光を導出する光照射・検出部を有するキャピラリと、前記導入部と前記光照射部とを含む通電路に電圧を印加する電圧印加機構と、前記光照射・検出部に照射光を照射する光照射機構と、前記光照射・検出部からの光信号を検出する検出機構と、前記光照射・検出部に塵埃が進入または接触するのを防止する封止手段を有する電気泳動装置が提供される。

前記封止手段は、少なくとも前記光照射・検出部と前記検出機構との間の光路上に塵埃が進入するのを防止するものであることが望ましい。

前記電気泳動装置において、キャピラリは複数本であって、前記光照射部のキャピラリは整列配置され、かつ前記光照射・検出部は上記光照射部に対し対応するように配置されたキャピラリアレイを構成する。これにより、電気泳動のスループットを著しく向上することができる。なお、光照射・検出部のキャピラリの絶縁被覆は除去されていることは言うまでもない。光照射・検出部にはキャピラリアレイが保持され、かつそのキャピラリアレイから発生する蛍光を照射軸と直交する方向に取り出すように配置される。

また、前記光照射部は、前記照射光はキャピラリの軸方向に沿って或いは軸を貫通する方向に照射される。キャピラリが整列配置されたキャピラリアレイの場合は、複数のキャピラリの軸を貫通してキャピラリアレイの一端側または両端から照射光を照射する光照射機構を備えることができる。また、キャピラリアレイの表面にキャピラリを横切るように走査して照射するか、あるいは各キャピラリの軸方向に沿って照射することができる。このような照射方法は、オンカラム照射とも言われる。前記密封手段は、少なくとも弾性部材からなるパッキンと、光を透過する部材とによって構成され、外気または塵埃を含む可能性のある雰囲気から遮断されていることが好ましい。また、前記密封手段は、少なくともエアカーテンと、光を透過する部材とによって構成し、塵埃を含む外気または雰囲気から光照射・検出部を遮断することもできる。前記密封手段として、内部から外部に向かった気流を形成している、つまり収容部内を加圧状態にして塵埃が収容部内に進入しないようにすることは好ましい実施形態の１つである。

本発明の他の好ましい実施形態によれば、電気分離媒体が充填される複数のキャピラリを整列配置した光照射・検出部、その一端に試料供給部、他端に前記電気分離媒体の供給手段に接続される接続部及び電気泳動部を有するキャピラリアレイと、前記キャピラリの試料供給部とその反対端の間に電圧を印加する手段と、前記光照射・検出部に光を照射する手段と、前記光照射によって試料から発せられた蛍光を検出する手段とを備える。そして、前記電気泳動装置は、前記光照射・検出部は整列されたキャピラリの光照射・検出部を支持する第１の支持手段と、前記キャピラリの光照射・検出部を前記第１の支持手段とともに固定し、光照射を行うための窓、前記蛍光を取り出す窓を有する第２の支持手段とを備え、かつ前記第１及び第２の支持手段を、好ましくは気密に封止する封止手段を備える。上記電気泳動装置において、前記封止手段は前記光照射・検出部を格納機構によって包囲することができる。前記封止手段は、前記光照射・検出部と前記検出機構との間の光路上に塵埃が進入するのを防止するものであることが望ましい。

以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の実施例では、複数本のキャピラリを用いキャピラリアレイを有する電気泳動装置について説明するが、本発明はこれに限定されない。

本実施例にかかるマルチキャピラリ電気泳動装置の全体構成を図２に示す。本実施例にかかるキャピラリ電気泳動装置は、検査試料を分離するための分離媒体を含むキャピラリからなるキャピラリアレイ１を有する。更に、キャピラリアレイの負電極２と試料導入部１１３とを浸すバッファー液３を保持する第１バッファー容器１１４と、バルブ６を有するゲルブロック４と、ゲルブロック４とアース電極７とを浸すバッファー液１２を保持する第２バッファー容器１１７を備える。また、キャピラリアレイ内に分離媒体であるゲルを注入するためのシリンジ１０と、試料に依存する情報を取得するための検出部１１８と、コヒーレント光であるレーザ光Ｌを光照射部８に照射する光源１１１を備える。そして、試料から生じる蛍光を取得する測定部（図示しない）と、キャピラリアレイの温度を調節する恒温槽１１と、分離媒体に電圧を印加する高圧電源１１２を備える。

キャピラリアレイ１には、ＤＮＡ分子などのサンプルが含まれている検査試料と検査試料中のＤＮＡ分子を分離するための分離媒体であるポリマ水溶液が充填される、管状部材である石英製キャピラリを１本ないし複数本有する。１本キャピラリの場合にはキャピラリアレイとはならない。

キャピラリアレイ１の一端には、キャピラリ内に試料を導入できる試料導入部１１３が形成され、負電圧を印加できる電極２が配置されている。他端には、ゲルブロック４と連結し、ゲルブロック４とキャピラリアレイ１との間で分離媒体を移動できる接続部５を有する。試料導入部１１３と接続部５の間に、レーザ光が照射される光照射部８を含む検出部１１８を有する。

ゲルブロック４とシリンジ１０は、分離媒体であるポリマ水溶液をキャピラリ内に注入する分離媒体注入機構１１５である。キャピラリ内に、分離媒体であるポリマ水溶液を充填する際には、バルブ６を閉じ、シリンジ１０を押し込むことによって、シリンジ１０内のポリマ水溶液をキャピラリ内に注入する。

キャピラリアレイ１，ゲルブロック４，バッファー液３，電極２，アース電極側のバッファー１２，アース電極７、及び高圧電源１１２は、検査試料を電気泳動するための電圧印加機構を構成する。電気泳動をする際には、負電極２をバッファー液３に浸し、バルブ６を開放する。これにより、負電極２，バッファー液３，キャピラリアレイ１（より正確には、キャピラリ内のポリマ水溶液），ゲルブロック（より正確には、ゲルブロック内のポリマ水溶液），アース電極側のバッファー１２、及びアース電極７からなる通電路が形成される。この通電路に高圧電源１１２により電圧を印加する。通電路に電圧が印加されると、ポリマ水溶液中の検査試料が電気泳動し、試料はその分子量等の性質に従い分離される。

電気泳動装置の光学系は、光源１１１と、光照射部８を含む測定部１１８と、検出部から生じる蛍光を検出する検出機構から構成される。光源１１１は、コヒーレント光であるレーザ光Ｌ（アルゴンイオンレーザからの４８８．０ｎｍおよび５１４．５ｎｍの光）を発振する。検出部１１８には、レーザ光Ｌがキャピラリを透過する個所である光照射部８が並列配置されている。そして、複数本のキャピラリの光照射部８を同時に貫くように、検出部１１８にレーザ光Ｌが上下両方向または上下のいずれかの方向から照射される。このレーザ光Ｌが検査試料を励起して、検査試料から蛍光が放出される。この蛍光を、ＣＣＤ３４を含む検出機構により検出して、ＤＮＡ分子配列等の検査試料に依存した情報を取得できる。これらと類似の構成例が特許文献４に開示されている。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、複数本のキャピラリ１６からなるキャピラリアレイ１は、例えばガラス板により形成されるキャピラリ支持部１５と、検出窓を有する押さえ部材１７との間に挟まれるようにして支持されている。キャピラリは、例えばポリイミドなどの遮光性樹脂により被覆されており、この樹脂膜を一部除去して、キャピラリ支持部１５と押さえ部材１７との間に、キャピラリ１６の外周面に遮光性樹脂が被覆されていない領域を設ける。この領域にレーザ光Ｌを照射する。この領域を光照射部８と称する。押さえ部材１７のうち光照射部８を含む領域には、開口部１８が形成されている。泳動試料にレーザ光を照射した際に発生する蛍光Ｋが開口部１８を通って外部に放射される。これらの構造を総称して検出部１１８と称する。したがって、照射部と検出部とは一体になっているので、本明細書ではこれを光照射・検出部と言うことがある。尚、キャピラリ８の上下両方向からレーザ光Ｌを照射することにより各キャピラリ１６に照射されるレーザ光Ｌの位置による強度のばらつきを低減できる。

図４（ａ）に、キャピラリアレイ１中の泳動試料からの蛍光の検出機構３４２と、光照射部８を示す。検出機構３４２は、蛍光集光レンズ３１，グレーティング３２，フォーカスレンズ３３、及びＣＣＤ３４から構成される。光照射部８にレーザ光Ｌが照射されることで生じる、キャピラリ１６中の検査試料からの蛍光３５は、蛍光集光レンズ３１によって平行光３６となり、グレーティング３２によって分光され、フォーカスレンズ３３によってＣＣＤ３４上に結像される。図４（ｂ）にその結像に関する要素（検出部１１８、グレーティング３２、ＣＣＤ３４）の様子を示す。例えば使用するマルチキャピラリアレイ１が９６本のキャピラリを有している場合、Ｙ軸方向に９６本のキャピラリ像が並び、Ｘ軸方向に各キャピラリからの発光が分光される。

恒温槽（オーブン）１１は、キャピラリアレイ１の温度を制御するための温度制御機構である。これにより、キャピラリアレイ１の大部分は、例えば６０℃などの一定温度に保温される。

図１（ａ），（ｂ）は、キャピラリアレイ１における光照射・検出部１１８を保持するための密封手段としての封止部１９を示したものである。封止部１９は本体部１９１と蓋部１９２とからなる。収容部は、電気泳動装置本体上に固定されている。収容部の役割は大きく分けて２つあり、１つ目は光照射・検出部１１８の固定である。電気泳動中に光照射部８の位置がずれると、レーザＬの照射位置が変化してしまい、その結果正しい解析結果が得られなくなる。このため、常に光照射部を一定位置に固定する必要がある。

２つ目の役割は、光照射・検出部の位置決めである。レーザ照射スポットは非常に小さいため、キャピラリの光照射部に照射させるための調整作業が発生する。泳動中に検出部が固定されていても、キャピラリアレイ１を交換する毎に検出部の位置がずれてしまうと、その都度調整作業が発生し作業者の負担は大きい。

従って封止部１９が電気泳動装置本体に固定されており、封止部１９内の所定の位置にのみ光照射・検出部１１８が装着可能であれば、レーザＬを確実に光照射部８に照射可能となり、作業者の負担は軽減される。なお封止部１９の材質については金属・非金属等の制限は無いが、検出部１１８より発せられる蛍光を観察する際に、外部光の侵入を防ぎ、また内部で反射光や蛍光が発生しない材質や構造であることが望ましい。例えば封止部１９の材質はアルミニウムで、内部は黒アルマイト処理が施されていることが好適である。

図１（ａ）は本体部１９１を示す。本体部１９１は、その中央付近に形成され検出部１１８を収容するための第１封止部１９１３と、それに連なり両側に延びる第１溝部１９１１と第２溝部１９１２と、第２溝部１９１２と連なり本体部の側面から突出する第１突出部１９１４とを有している。第１溝部１９１１と第２溝部１９１２と第１突出部１９１４は、キャピラリアレイ１を配置できる平坦面を有している。それぞれの平坦面には、キャピラリアレイ１を固定し、電圧印加時のキャピラリアレイ１のジュール熱を逃がす機能を有するシート部材１９１６、１９１７が設けられている。シート部材１９１６、１９１７は、例えばシリコーンゴムシートである。第１封止部７１３は、上記平坦面よりも深い凹部を形成している。

凹部には、光照射・検出部１１８より発せられた蛍光Ｋが通過するための、本体部１９１を貫通する開口部１９１５が形成されている。また第１封止部１９１３には、収容する検出部１１８における光検出部８に対応する位置にレーザ光Ｌを到達させるための、本体部１９１を貫通する第１貫通孔１９１８と第２貫通孔１９１９とが形成されている。本体部１９１は、蓋部１９２をネジＳＦで固定するためのネジ穴１９１０を有する。なお図では４個のネジ穴１９１０を有しているが、この数及び位置は、本図面に制限されるものではない。

図１（ｂ）は蓋部１９２を示す。蓋部１９２には、第１封止部１９１３に対応する位置に、スプリング部材ＳＰが設けられている。スプリング部材ＳＰは、蓋部１９２を閉めた際に、キャピラリ支持部１５を押圧することにより、検出部１１８を強く支持する。

スプリング部材ＳＰの両側には、第１溝部１９１１及び第２溝部１９１２と対応する位置に、それぞれの溝部と係合する第１凸部１９２１及び第２凸部１９２２とが形成されている。第１突出部１９１４と対応する位置に第２凸部１９２２から延びる第２突出部１９２３が形成されている。第１凸部１９２１と第２凸部１９２２と第１突出部１９２３は、キャピラリアレイ１を配置できる平坦面を有している。

それぞれの平坦面には、キャピラリアレイ１を固定し、電圧印加時のキャピラリアレイ１の熱を逃がす機能を有するシート部材１９２４、１９２５、１９２６が設けられている。シート部材は、例えばシリコーンゴムシートである。蓋部１９２の外周部分には、弾性部材からなるパッキンＰＡ１が、突き合わせる本体部１９１の形状に沿って形成されている。

パッキン部材は、外部光を遮断し、反射光および蛍光を発しない材質であることが望ましい。パッキン部材の材質は、例えば高密度のウレタンフォームである。また蓋部１９２には、本体部１９１にネジＳＦで固定するための貫通孔１９２７が形成されている。なお図１（ｂ）では、パッキンＰＡ１は蓋部１９２にのみ設けられているが、パッキンＰＡ１の設置位置は限定されない。例えばパッキンＰＡ１は本体部１９１側に設けられていても構わないし、本体部１９１、蓋部１９２の両方に設けられていても構わない。また、パッキンＰＡ１を設置する領域は、第１突出部１９１４と、第２突出部１９２３にあってもよい。

図５（ａ）は、第１封止部１９１３内に光照射・検出部１１８を収容するとともに、第１溝部１９１１と第２溝部１９１２とに、キャピラリアレイ１を収容した様子を示している。

図５（ｂ）は、本体部１９１と蓋部１９２を用いて、検出部１１８を含むキャピラリアレイ１を固定する様子を示している。固定の際には、蓋部１９２の貫通孔１９２７にネジＳＦを通し、本体部１９１のネジ穴１９１０に締め付け固定する。このとき、蓋部１９２におけるパッキンＰＡ１は、図５（ｃ）に示すように、本体部１９１に押し付けられるため、本体部１９１と蓋部１９２は実質的に隙間無く固定される。光照射・検出部１１８にレーザＬを照射するための光路である第１貫通孔１９１８と第２貫通孔１９１９、試料よリ発せられる蛍光Ｋが通過するための開口部１９１５は、それぞれ光を透過させる部材ＧＬ１、ＧＬ２、ＧＬ３によって封止される。前記部材は、使用する光源がアルゴンイオンレーザである場合、アルゴンイオンレーザからの４８８.０ｎｍおよび５１４.５ｎｍ の光を透過させ得る材質のもので、例えば石英ガラス板が好適である。

本実施例によれば、封止部１９の内部は外部雰囲気または環境から実質的に気密に密閉されており、外部環境由来の埃などの異物が光照射・検出部１１８に付着することを防ぐ。また、蛍光Ｋか通過する光路上に異物が存在することを防ぐ。

図６（ａ）に、パッキンＰＡ１および光透過性部材ＧＬ１、ＧＬ２、ＧＬ３による封止処理を施して電気泳動を行った結果を示す。図６（ｂ）に、封止部１９の封止を行わずに電気泳動した際の結果を示す。封止部１９の封止処理を施したものは、電気泳動中のベースライン値が一定であるのに対し、未処理のものは電気泳動中のベースライン値が経時的に増加している。両者の差は歴然であり、本実施例の有効性が示された。

図７（ａ）から図５（ｂ）は、封止部１９の周囲にエアカーテン噴出口２０１を設置し、エアカーテン２０２によって封止１９内部への埃の侵入を防ぐことを示したものである。エアカーテン噴出口２０１は封止部１９の本体部１９１が設置された面Ｓの、本体部１９１の外周に沿って設置される。なお、図７（ａ）では突起部１９１４外周はエアカーテンで囲まれていないが、勿論囲まれていても構わない。

エアカーテンの噴出口２０１はエアカーテン用ファン２０３と内部通気管２０４で接続されている。このときエアカーテン２０２を形成する空気が清浄となるように、集塵用フィルタ２０５が設けられる。図７（ｂ）では集塵用フィルタ２０５はエアカーテン用ファン２０３直後に設けられているが、空気が通過する部位であればどこに設置しても良く、また数も１つに限定されるものではない。フィルタは例えばＨＥＰＡフィルタなどであるが、例えば集塵用電極等、機能的に集塵効果が見込まれるものであっても良い。

本実施例によれば、封止部１９の四辺がエアカーテン２０２によって実質的に封止されているため、実施例１記載のパッキンＰＡ１および封止部材ＧＬ１とＧＬ２は不要であるが、封止部１９の背面に存在する開口部１９１５は、ガラス等の光透過性部材ＧＬ３による封止の必要がある。

本実施例の利点は、実施例１記載のパッキンＰＡ１および光透過性部材ＧＬ１、ＧＬ２、ＧＬ３による封止と比較して、封止部１９内部と外部との空気的な熱交換が可能な点である。高電圧を印加したキャピラリアレイ１にはジュール熱が発生するが、本実施例によればこの熱を放散することができる。なお図７（ａ）では本体部１９１のみを記載したが、実際の使用時は蓋部１９２で固定されている。

図８は、封止部１９内部に空気を送風し、封止部１９内部から外部に向けた気流を形成することで、封止部１９内部への埃の侵入を防ぐことを示したものである。封止部１９の本体部１９１は空気注入用貫通孔２１１とそれに接続される流路２１２を有し、その先に空気送風用ファン２１３が設置される。封止部１９内部に送風された空気は、封止部１９の本体部１９１と蓋部１９２の隙間と、第１貫通孔１９１８、第２貫通孔１９１９および開口部１９１５において、封止部１９内部から外部に向けた気流Ａを形成する。空気中の埃等の異物が封止部１９内部に侵入しようとしても、この気流Ａに押し戻され、侵入できなくなる。このときに供される空気が清浄であるように、空気の流路２１２に集塵用フィルタ２１４が設けられている。

フィルタは例えばＨＥＰＡフィルタであるが、実施例２同様に設置部位や数は図８に限定されるものではなく、また機能的に同一であれば集塵用電極など、フィルタである必要もない。送風に用いられるファン２１３は通常のファンで良いが、検出部１１８表面付近に直接送風されることを利用し、光照射・検出部１１８表面に発生した静電気を除去する機能を持った、除電ブロアを使用しても構わない。また、送風に伴う検出部１１８付近の温度変化を防ぐため、送風する空気を温調しても良い。温調は例えばペルチェ等によるが、装置に設けられているキャピラリ温度制御用オーブンのヒータを利用しても良い。本実施例のメリットは実施例２と同様に、封止部１９内外の熱交換が可能である点に加え、さらに実施例１および実施例２で必要であった、パッキンＰＡ１、第１貫通孔１９１８、第２貫通孔１９１９、開口部１９１５が不要な点である。なお図８では本体部１９１のみを記載したが、実際の使用時は蓋部１９２で固定する。

図９（ａ）（ｂ）は、光照射・検出部１１８全体とその周囲を格納機構２２で覆い、封止部１９内部を含む周囲の環境から光照射・検出部内に塵埃が進入するのを防止することを示したものである。格納機構２２は開閉可能であり、その内部の所定の位置に封止部１９を固定するための、設置部２２１を有する。設置部２２１の上下には、封止部１９に設けられたレーザ照射用の２つの貫通孔１９１８と１９１９に対応する位置から、格納機構２２の外壁に向けて、第１光路２２２と第２光路２２３が設けられている。また設置部２２１には、封止部１９に設けられた蛍光出射用の開口部１９１５に対応する位置に、格納機構２２の外壁を貫通する開口部２２４が設けられている。また、封止部１９に収容したキャピラリアレイ１は、格納機構２２の外壁に設けられた第１キャピラリ通過孔２２５と、第２キャピラリ通過孔２２６を通して、外部へ導かれる。

格納機構２２内が外気と気密に遮断されるために、第１光路２２２、第２光路２２３、開口部２２４は、光透過性部材ＧＬ４、ＧＬ５、ＧＬ６によって、第１キャピラリ通過孔２２５、第２キャピラリ通過孔２２６は、パッキンＰＡ２、ＰＡ３によってそれぞれ封止されている。光透過部材の材質は、例えば石英ガラスで、パッキンの部材は、例えば硬質ウレタンフォームである。なお封止の手段は本実施例に限定されるものではなく、前記実施例２〜３で述べたように、エアカーテンや気流を利用しても良い。

さらに、第１光路２２２、第２光路２２３、開口部２２４は、光の反射を防ぎ、また蛍光を発することを防ぐための措置が取られていることが望ましい。例えば第１光路２２２、第２光路２２３、開口部２２４は、アルミで形成され、内部は黒アルマイト処理が施されていることが好適である。

格納機構２２はその内部にファン２２７を有する。ファン２２７の前方には集塵用フィルタ２２８が設置されており、ファン２２７から送風された空気は直ちに除塵され庫内を循環し続ける。フィルタは例えばＨＥＰＡフィルタなどである。これにより、封止部１９内部含む周囲の環境から埃などの異物が除去される。なおこれら構造の設置部位や数は図９に限定されるものではなく、例えば集塵用フィルタ２２８は機能的に同一であれば良く、例えば集塵用電極であっても良い。また、電気泳動時におけるキャピラリアレイ１は温度制御が必要であるが、例えばヒータ２２９をファン２２７前方に設置すれば、格納機構２２内を循環する空気が温度調節され、キャピラリ１の温度制御が可能である。格納機構２２の材質は金属・非金属を問わないが、温度調節効果を高めるために、断熱効果のある材質を用いることが好ましい。材質は、例えば塩化ビニル樹脂などである。

本実施例によれば、光源１１１から発せられたレーザ光Ｌは、第１集光レンズ２２１０、第２集光レンズ２２１１によって集光されながら格納機構２２の第１光路２２２および第２光路２２３を通り、封止部１９内に収容された検出部１１８の、光照射部８に照射される。泳動試料より発せられた蛍光Ｋは、格納機構２２外壁に設けられた開口部２２４を通過し、検出機構３４２へと導かれる。

図１０は、実施例９における格納機構２２に設けられた第１光路２２２、第２光路２２３の封止手段として、第１レーザ集光レンズ２２１０および第２レーザ集光レンズ２２１１を、また開口部２２４の封止手段として蛍光集光レンズ３１を用いた例を示したものである。第１レーザ集光レンズ２２１０および第２レーザ集光レンズ２２１１は、それぞれ格納機構２２の第１光路２２２および第２光路２２３に設けられた、第１凸部２２１２および第２凸部２２１３に設置される。一方開口部２２４から蛍光集光レンズ３１に向けて、第３凸部２２１４が形成されている。これにより、格納機構２２は第３凸部２２１４を介し、検出機構３４２と一体型構造を成している。本実施例によれば、前記実施例４のように、格納機構２２の各開口部の封止に新たな部材を用いる必要が無い。また、検出機構３４２と格納機構２２が一体型構造を形成することにより、電気泳動装置の構造が単純化する。

以上、各実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらのみに制限されるものではない。本発明の本質は、試料に光を照射してそこから発せられる蛍光を観察するための電気泳動装置において、光照射・検出部更には蛍光観察のための光路上への異物の混入を防ぐことにある。従って、例えば試料へのレーザ照射の方式についても、前記実施例１〜５のように複数本のキャピラリの上下方向から光を照射する方式に限らず、例えば１本ずつ順に照射する方式であって構わないし、また例えばキャピラリの軸方向から照射する方式であっても構わない。その他、種々の変更、改良、組み合わせが可能なことは当業者に自明であろう。

実施例１の封止部における本体部（ａ）と蓋部（ｂ）の斜視図。 本発明の実施形態によるキャピラリアレイ電気泳動装置の概観図。 本発明の実施形態によるキャピラリアレイ（ａ）の平面斜視図とその断面図（ｂ）。 キャピラリアレイからの発光の検出系の光学系の概略図（ａ）と、該光学系における光学情報の形態を示す図（ｂ）。 実施例１の封止部を用いた使用例の斜視図（ａ）と、その断面図（ｂ）。 実施例１による対策を行った電気泳動結果（ａ）と、未対策で行った電気泳動結果（ｂ）を示すグラフ。 実施例２の封止部を用いた使用例の斜視図（ａ）と、その断面図（ｂ）。 実施例３の封止部を用いた使用例の斜視図。 実施例４の格納機構を用いた使用例の正面図（ａ）と、その断面図（ｂ）の図。 実施例５の格納機構を用いた使用例の断面図（ｂ）。

符号の説明

１…キャピラリアレイ、２…負電極、３…負電極側のバッファー液、４…ゲルブロック、５…ゲルブロックへの接続部、６…バルブ、７…アース電極、８…光照射部、９，Ｌ…レーザ光、１０…シリンジ、１１…オーブン、１１１…光源、１１２…高圧電源、１１３…試料導入部、１１４…第１バッファー容器、１１５…分離媒体注入機構、１１７…第２バッファー容器、１１８…検出部、１２…アース電極側のバッファー、１５…キャピラリ支持部、１６…キャピラリ、１７…キャピラリ押さえ部材、１８…キャピラリ押さえ部材に形成された開口部、１９…封止部、１９１…収容部の本体部、１９２…収容部の蓋部、１９１１…第１溝部、１９１２…第２溝部、１９１３…第１封止部１９１４…第１突出部、１９１５…収容部本体部に設けられた開口部、１９１６，１９１７…本体部側シート部材、１９１８…第１貫通孔、１９１９…第２貫通孔、１９１０…ネジ穴、１９２１…第１凸部、１９２２…第２凸部、１９２３…第２突出部、１９２４，１９２５，１９２６…蓋部側シート部材、１９２７…ネジ留め用貫通孔、２０１…エアカーテン噴出口、２０２…エアカーテン、２０３，２１３，２２７…ファン、２０４…内部通気管、２０５，２１４，２２８…集塵用フィルタ、２１１…空気注入用貫通孔、２１２…流路、２２…格納機構、２２１…設置部、２２２…第１光路、２２３…第２光路、２２４…格納機構に設けられた開口部、２２５…第１キャピラリ通過孔、２２６…第２キャピラリ通過孔、２２９…ヒータ、２２１０、２２１１…レーザ光集光レンズ、２２１２、２２１３，２２１４…格納機構に設けられた凸部、３１…蛍光集光レンズ、３２…グレーティング、３３…フォーカスレンズ、３４…ＣＣＤ、３４２…検出機構、３５，Ｋ…蛍光、Ａ…気流、ＧＬ１，ＧＬ２，ＧＬ３，ＧＬ４，ＧＬ５，ＧＬ６…ガラス板、ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３…パッキン、Ｓ…装置表面、ＳＦ…ネジ、ＳＰ…スプリング。

Claims (10)

1. 試料を分離するための分離媒体が充填され、前記試料を導入するための導入部と照射光が照射され、前記試料が発生する光を導出する光照射・検出部を備えたキャピラリと、前記導入部と前記光照射・検出部とを含む通電路に電圧を印加する電圧印加機構と、前記光照射・検出部に前記キャピラリの軸方向に沿って照射光を照射する光照射機構と、前記光照射・検出部からの光を検出する検出機構と、環境中の塵埃が前記光照射・検出部内に進入するのを防止する固体の封止手段を備え、前記封止手段が、少なくともエアカーテンと、光を透過する部材とによって構成されていることを特徴とする電気泳動装置。
2. 試料を分離するための分離媒体が充填され、前記試料を導入するための導入部と照射光が照射され、前記試料が発生する光を導出する光照射・検出部を備えたキャピラリと、前記導入部と前記光照射・検出部とを含む通電路に電圧を印加する電圧印加機構と、前記光照射・検出部に前記キャピラリの軸方向に沿って照射光を照射する光照射機構と、前記光照射・検出部からの光を検出する検出機構と、環境中の塵埃が前記光照射・検出部内に進入するのを防止する固体の封止手段を備え、前記封止手段が、その内部から外部に向かった気流を形成する手段を備えることを特徴とする電気泳動装置。
3. 前記封止手段は前記検出機構と前記光照射・検出部との光学系に塵埃が進入するのを防止するものである請求項１又は２記載の電気泳動装置。
4. 前記封止手段は、少なくとも前記光照射・検出部のキャピラリに塵埃が接触するのを防止するものであることを特徴とする請求項１又は２記載の電気泳動装置。
5. 前記光照射・検出部と封止手段を塵埃から遮断する収容手段を有することを特徴とする請求項１又は２記載の電気泳動装置。
6. 前記キャピラリは複数本であって、前記光照射・検出部のキャピラリは整列配置されたキャピラリアレイを構成することを特徴とする請求項１又は２記載の電気泳動装置。
7. 試料を分離するための分離媒体が充填され、前記試料を導入するための導入部と、照射光が照射され、試料からの光を導出する光照射・検出部とを有する整列配置された複数のキャピラリを有するキャピラリアレイと、前記導入部と前記光照射・検出部とを含む通電路に電圧を印加する電圧印加機構と、整列配置されたキャピラリアレイの前記光照射・検出部を貫く照射光を照射する光照射機構と、前記試料が発する光を検出する検出機構と、前記光照射・検出部に塵埃が進入するのを防止する封止手段と、前記光照射・検出部及び封止手段を覆う格納機構とを備え、
   前記格納機構は、少なくともエアカーテンと、光を透過する部材によって外気と遮断されていることを特徴とする電気泳動装置。
8. 試料を分離するための分離媒体が充填され、前記試料を導入するための導入部と、照射光が照射され、試料からの光を導出する光照射・検出部とを有する整列配置された複数のキャピラリを有するキャピラリアレイと、前記導入部と前記光照射・検出部とを含む通電路に電圧を印加する電圧印加機構と、整列配置されたキャピラリアレイの前記光照射・検出部を貫く照射光を照射する光照射機構と、前記試料が発する光を検出する検出機構と、前記光照射・検出部に塵埃が進入するのを防止する封止手段と、前記光照射・検出部及び封止手段を覆う格納機構とを備え、
   前記格納機構は、少なくともその内部から外部に向かう気流を形成する手段を有することを特徴とする電気泳動装置。
9. 試料を分離するための分離媒体が充填され、前記試料を導入するための導入部と照射光が照射され、前記試料が発生する光を導出する光照射・検出部を備えたキャピラリと、前記導入部と前記光照射・検出部とを含む通電路に電圧を印加する電圧印加機構と、前記光照射・検出部に照射光を照射する光照射機構と、前記光照射・検出部からの光を検出する検出機構と、環境中の塵埃が前記光照射・検出部内に進入するのを防止する固体の封止手段を備え、
   前記封止手段が、少なくともエアカーテンと、光を透過する部材とによって構成されていることを特徴とする電気泳動装置。
10. 試料を分離するための分離媒体が充填され、前記試料を導入するための導入部と照射光が照射され、前記試料が発生する光を導出する光照射・検出部を備えたキャピラリと、前記導入部と前記光照射・検出部とを含む通電路に電圧を印加する電圧印加機構と、前記光照射・検出部に照射光を照射する光照射機構と、前記光照射・検出部からの光を検出する検出機構と、環境中の塵埃が前記光照射・検出部内に進入するのを防止する固体の封止手段を備え、
    前記封止手段が、その内部から外部に向かった気流を形成する手段を備えることを特徴とする電気泳動装置。

Images