JP2001324475A - キャピラリアレイ - Google Patents
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- G01N27/447—Systems using electrophoresis
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- G01N27/44717—Arrangements for investigating the separated zones, e.g. localising zones
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- G—PHYSICS
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- G01N27/416—Systems
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- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】電気泳動装置に容易に組み込む事ができるキャ
ピラリアレイを提供する。 【解決手段】光検知部，試料供給部，緩衝液供給部及び
電圧印加部を備えたキャピラリアレイであって、電気泳
動に必要な機能をすべて備えているから、電気泳動装置
へ組み込めば直ちに使用できる。
ピラリアレイを提供する。 【解決手段】光検知部，試料供給部，緩衝液供給部及び
電圧印加部を備えたキャピラリアレイであって、電気泳
動に必要な機能をすべて備えているから、電気泳動装置
へ組み込めば直ちに使用できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＤＮＡ，蛋白質等の
試料を分離分析するキャピラリアレイ電気泳動装置に用
いられるキャピラリアレイに関する。
試料を分離分析するキャピラリアレイ電気泳動装置に用
いられるキャピラリアレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】複数のキャピラリを組み合わせてアレイ
を構成し、各キャピラリに電気泳動媒体と分析又は分離
すべき試料を供給，移動させて、対象となる試料を分離
・分析などに利用する技術はよく知られている。蛍光物
質で標識されたＤＮＡ，蛋白質などの試料をキャピラリ
に供給する。このような技術は、米国特許第5366608,同
５５２９６７９，同５５１６４０９，同５７３０８５
０，同５７９０７２７，同５５８２７０５，同５４３９
５７８，同５２７４２４０などに記載されている。分離
・分析のスループットの観点からすると、平板ゲルを用
いた電気泳動法よりもマルチキャピラリを用いた方が、
多くの利点がある。
を構成し、各キャピラリに電気泳動媒体と分析又は分離
すべき試料を供給，移動させて、対象となる試料を分離
・分析などに利用する技術はよく知られている。蛍光物
質で標識されたＤＮＡ，蛋白質などの試料をキャピラリ
に供給する。このような技術は、米国特許第5366608,同
５５２９６７９，同５５１６４０９，同５７３０８５
０，同５７９０７２７，同５５８２７０５，同５４３９
５７８，同５２７４２４０などに記載されている。分離
・分析のスループットの観点からすると、平板ゲルを用
いた電気泳動法よりもマルチキャピラリを用いた方が、
多くの利点がある。
【０００３】特開平９−９６６２３号公報には、マルチ
キャピラリアレイを用いて、蛍光標識された試料を電気
泳動により分離・分析する技術が開示されている。キャ
ピラリアレイ電気泳動装置の基本構成は、キャピラリア
レイ，レーザ光源等からなる励起光学系，蛍光を検出す
る受光光学系及び電気泳動させるための電圧印加部等よ
り構成される。キャピラリアレイは、キャピラリを平面
状に配列した構造で、キャピラリの配列面と平行方向か
ら、蛍光体で標識された試料（蛍光試料）が満たされた
キャピラリにレーザを照射し、キャピラリのレンズ作用
によってレーザを集光させることにより、すべてのキャ
ピラリ内の蛍光試料にレーザを照射する。レーザが照射
させられた蛍光試料は蛍光を発光する。レーザの照射方
向とほぼ垂直方向に発光する蛍光試料からの蛍光を受光
光学系で検出することにより、試料測定を行う装置であ
る。
キャピラリアレイを用いて、蛍光標識された試料を電気
泳動により分離・分析する技術が開示されている。キャ
ピラリアレイ電気泳動装置の基本構成は、キャピラリア
レイ，レーザ光源等からなる励起光学系，蛍光を検出す
る受光光学系及び電気泳動させるための電圧印加部等よ
り構成される。キャピラリアレイは、キャピラリを平面
状に配列した構造で、キャピラリの配列面と平行方向か
ら、蛍光体で標識された試料（蛍光試料）が満たされた
キャピラリにレーザを照射し、キャピラリのレンズ作用
によってレーザを集光させることにより、すべてのキャ
ピラリ内の蛍光試料にレーザを照射する。レーザが照射
させられた蛍光試料は蛍光を発光する。レーザの照射方
向とほぼ垂直方向に発光する蛍光試料からの蛍光を受光
光学系で検出することにより、試料測定を行う装置であ
る。
【０００４】この公報においてはアレイの検知部は概略
図で記載されているが、電気泳動装置に組み込むための
具体的なキャピラリアレイの全体構成は記載されていな
い。
図で記載されているが、電気泳動装置に組み込むための
具体的なキャピラリアレイの全体構成は記載されていな
い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
キャピラリアレイ電気泳動装置に好適な具体的なキャピ
ラリアレイの構成を提供することである。
キャピラリアレイ電気泳動装置に好適な具体的なキャピ
ラリアレイの構成を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、光検知部，緩
衝液注部，電極内蔵キャピラリヘッドを備えたキャピラ
リアレイを提供する。本発明のキャピラリアレイは電気
泳動装置に必要な機能を備えたものである。
衝液注部，電極内蔵キャピラリヘッドを備えたキャピラ
リアレイを提供する。本発明のキャピラリアレイは電気
泳動装置に必要な機能を備えたものである。
【０００７】本発明をより具体的に説明すると、表面に
ポリマー保護膜を有し、一端が束ねられ他端が広げられ
た複数のキャピラリと、該キャピラリが近接してほぼ平
面上に整列されて上記ポリマー保護膜が除去された光検
知部と、上記広げられたキャピラリを一体に保持し、電
極を内蔵したヘッドと、該ヘッドに電気的に接続され、
試料液中に浸漬される電極と、上記束ねられたキャピラ
リに設けられた他方の電極とを有するキャピラリアレイ
に関する。
ポリマー保護膜を有し、一端が束ねられ他端が広げられ
た複数のキャピラリと、該キャピラリが近接してほぼ平
面上に整列されて上記ポリマー保護膜が除去された光検
知部と、上記広げられたキャピラリを一体に保持し、電
極を内蔵したヘッドと、該ヘッドに電気的に接続され、
試料液中に浸漬される電極と、上記束ねられたキャピラ
リに設けられた他方の電極とを有するキャピラリアレイ
に関する。
【０００８】また、他の実施態様によれば、保護被覆を
有する複数のキャピラリの一端を束ねて、その端部を平
滑に揃えて緩衝液注入口を形成し、該キャピラリの他端
は電極を内蔵したキャピラリヘッドを貫通して、該電極
と電気的に接続された金属管に挿入され、該キャピラリ
の中間部に光検知部を形成し、該光検知部はキャピラリ
の保護被覆を除去して、第１の支持基板と第２の支持基
板とにより積層されて、該基板の一方に形成された窓か
ら蛍光を発するように構成され、該支持基板の蛍光発射
側とは反対側の面に黒塗を形成したキャピラリアレイが
提供される。
有する複数のキャピラリの一端を束ねて、その端部を平
滑に揃えて緩衝液注入口を形成し、該キャピラリの他端
は電極を内蔵したキャピラリヘッドを貫通して、該電極
と電気的に接続された金属管に挿入され、該キャピラリ
の中間部に光検知部を形成し、該光検知部はキャピラリ
の保護被覆を除去して、第１の支持基板と第２の支持基
板とにより積層されて、該基板の一方に形成された窓か
ら蛍光を発するように構成され、該支持基板の蛍光発射
側とは反対側の面に黒塗を形成したキャピラリアレイが
提供される。
【０００９】該キャピラリアレイの光検知部の支持基板
の一方にレーザ光が通過する溝を設け、その底面が蛍光
の反射を減少するように加工してもよい。該キャピラリ
ヘッドのキャピラリが切り揃えられて管に密に挿入され
固定されている。固定の方法は接着剤を注入して硬化す
るなどの方法がある。該試料注入口を保護するキャップ
を取り付けることにより、キャピラリアレイの輸送，取
り扱い，管理が安心して行える。また、使用中断中のキ
ャピラリアレイの開放端の乾燥を防ぐことができる。該
試料注入口におけるキャピラリを該金属管からわずかに
突出させる。
の一方にレーザ光が通過する溝を設け、その底面が蛍光
の反射を減少するように加工してもよい。該キャピラリ
ヘッドのキャピラリが切り揃えられて管に密に挿入され
固定されている。固定の方法は接着剤を注入して硬化す
るなどの方法がある。該試料注入口を保護するキャップ
を取り付けることにより、キャピラリアレイの輸送，取
り扱い，管理が安心して行える。また、使用中断中のキ
ャピラリアレイの開放端の乾燥を防ぐことができる。該
試料注入口におけるキャピラリを該金属管からわずかに
突出させる。
【００１０】光検知部においては、蛍光を発生する窓と
は反対側に反射光遮蔽膜を設けてノイズを減らすように
してある。キャピラリアレイの試料供給部にはアレイヘ
ッドの電極に電気的に接続した金属管電極が設けてあ
り、この中にキャピラリが挿入され、かつ金属管内で接
着剤等により固定されている。
は反対側に反射光遮蔽膜を設けてノイズを減らすように
してある。キャピラリアレイの試料供給部にはアレイヘ
ッドの電極に電気的に接続した金属管電極が設けてあ
り、この中にキャピラリが挿入され、かつ金属管内で接
着剤等により固定されている。
【００１１】試料供給部の先端には、緩衝液を入れるこ
とができるキャップが取り付けられるようになってお
り、運搬中は試料供給部の先端を保護する。キャピラリ
アレイを電気泳動装置に組み込んで分離・分析に使用し
た後、分析を中断するときは、上記キャップに緩衝液を
入れて、キャピラリ先端の乾燥を防止することによっ
て、キャピラリがいつでも再使用できる状態に保持する
ことができる。
とができるキャップが取り付けられるようになってお
り、運搬中は試料供給部の先端を保護する。キャピラリ
アレイを電気泳動装置に組み込んで分離・分析に使用し
た後、分析を中断するときは、上記キャップに緩衝液を
入れて、キャピラリ先端の乾燥を防止することによっ
て、キャピラリがいつでも再使用できる状態に保持する
ことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図を参
照して詳細に説明する。
照して詳細に説明する。
【００１３】図１は，本発明のキャピラリアレイを電気
泳動システムに適用したときの概略図である。複数のキ
ャピラリたとえば１６本をまとめて１つのアレイにす
る。光検知部２９には下部支持板ａ（ガラス基板）と上
部支持板ｂ（シリコン基板）が設けられ、キャピラリの
ポリイミド被覆を除去して透明にした部分が、窓に設け
られる。図２には本発明のキャピラリアレイの全体構造
が示され、キャピラリ１，光検知部２９，キャピラリヘ
ッド３０及び電極内蔵ロードヘッダー３１を備えてい
る。キャピラリの先端は、電極管３２に挿入され、固定
されている。電気泳動の電圧はキャピラリヘッド３０と
ロードヘッダー３１の間に掛けられる。
泳動システムに適用したときの概略図である。複数のキ
ャピラリたとえば１６本をまとめて１つのアレイにす
る。光検知部２９には下部支持板ａ（ガラス基板）と上
部支持板ｂ（シリコン基板）が設けられ、キャピラリの
ポリイミド被覆を除去して透明にした部分が、窓に設け
られる。図２には本発明のキャピラリアレイの全体構造
が示され、キャピラリ１，光検知部２９，キャピラリヘ
ッド３０及び電極内蔵ロードヘッダー３１を備えてい
る。キャピラリの先端は、電極管３２に挿入され、固定
されている。電気泳動の電圧はキャピラリヘッド３０と
ロードヘッダー３１の間に掛けられる。
【００１４】図１において、レーザ光源２０により発生
するレーザ３３はビームスプリッター２２により２分割
され、ミラー２１により進行方向が変更される。集光レ
ンズ２３によりレーザ３３は集光され、キャピラリー１
が配列する平面と平行方向から、キャピラリー１を照射
する。キャピラリー１の内部は蛍光標識された試料（蛍
光試料３４）で満たされており、レーザ３３を蛍光試料
３４に照射することにより、蛍光試料３４が蛍光３５を
発光する。蛍光３５の検出は、キャピラリー１が配列す
る平面とほぼ垂直方向に発光する蛍光３５を、第１レン
ズ２４により平行光にし、光学フィルタ及び像分割プリ
ズム２５により像分割をした後、第２レンズ２６により
ＣＣＤカメラ２７に結像し、ＣＣＤカメラ２７により検
出することにより行ない、検出する測定データは処理演
算装置２８により処理する。
するレーザ３３はビームスプリッター２２により２分割
され、ミラー２１により進行方向が変更される。集光レ
ンズ２３によりレーザ３３は集光され、キャピラリー１
が配列する平面と平行方向から、キャピラリー１を照射
する。キャピラリー１の内部は蛍光標識された試料（蛍
光試料３４）で満たされており、レーザ３３を蛍光試料
３４に照射することにより、蛍光試料３４が蛍光３５を
発光する。蛍光３５の検出は、キャピラリー１が配列す
る平面とほぼ垂直方向に発光する蛍光３５を、第１レン
ズ２４により平行光にし、光学フィルタ及び像分割プリ
ズム２５により像分割をした後、第２レンズ２６により
ＣＣＤカメラ２７に結像し、ＣＣＤカメラ２７により検
出することにより行ない、検出する測定データは処理演
算装置２８により処理する。
【００１５】なお、図１においては、レーザ３３は光検
出部２９の両側から照射しているが、片側のみ照射させ
る構成でもよく、受光光学系においても、図１に示す構
成に限るものではない。また、キャピラリー１の構成本
数は１６本に限るものではなく、緩衝液注入口３０や導
電性蛍光試料注入口３２の構成などについても図１に示
す構成に限るものではない。
出部２９の両側から照射しているが、片側のみ照射させ
る構成でもよく、受光光学系においても、図１に示す構
成に限るものではない。また、キャピラリー１の構成本
数は１６本に限るものではなく、緩衝液注入口３０や導
電性蛍光試料注入口３２の構成などについても図１に示
す構成に限るものではない。
【００１６】続いてキャピラリーアレイ電気泳動装置の
操作手順を説明する。緩衝液容器１７に入っている緩衝
液３６を、緩衝液注入口３０からキャピラリー１内に注
入する。次に蛍光試料３４で満たされた蛍光試料容器１
８に導電性蛍光試料注入口３２を入れ、キャピラリー１
内に蛍光試料３４を注入する。その後、導電性蛍光試料
注入口３２を緩衝液の入った緩衝液容器（図では省略）
に入れ、緩衝液注入口３０と蛍光試料注入口３１との間
に高電圧電源１９により高電圧を印加することにより、
電気泳動を生じさせる。電気泳動の移動速度は分子の電
荷の大きさに比例し、分子の大きさに逆比例するので、
蛍光試料３４は分離される。高電圧を長時間印加し続け
ることにより電気泳動を長時間生じさせ、この時に発光
する蛍光３５を連続的に測定するものである。
操作手順を説明する。緩衝液容器１７に入っている緩衝
液３６を、緩衝液注入口３０からキャピラリー１内に注
入する。次に蛍光試料３４で満たされた蛍光試料容器１
８に導電性蛍光試料注入口３２を入れ、キャピラリー１
内に蛍光試料３４を注入する。その後、導電性蛍光試料
注入口３２を緩衝液の入った緩衝液容器（図では省略）
に入れ、緩衝液注入口３０と蛍光試料注入口３１との間
に高電圧電源１９により高電圧を印加することにより、
電気泳動を生じさせる。電気泳動の移動速度は分子の電
荷の大きさに比例し、分子の大きさに逆比例するので、
蛍光試料３４は分離される。高電圧を長時間印加し続け
ることにより電気泳動を長時間生じさせ、この時に発光
する蛍光３５を連続的に測定するものである。
【００１７】光検出部の詳細構造が図３に示されてい
る。図３においては、ガラス基板３とシリコン基板２と
の間に、ポリイミド被覆１０の除去部９を設けたキャピ
ラリアレイ１を挟んでいる。ガラス基板にはレーザ光が
通過する溝が形成され、その溝の底面はすりガラス１１
になっている。なお、ガラス基板の溝部以外はレーザ非
照射部５である。
る。図３においては、ガラス基板３とシリコン基板２と
の間に、ポリイミド被覆１０の除去部９を設けたキャピ
ラリアレイ１を挟んでいる。ガラス基板にはレーザ光が
通過する溝が形成され、その溝の底面はすりガラス１１
になっている。なお、ガラス基板の溝部以外はレーザ非
照射部５である。
【００１８】シリコン基板２には蛍光を取り出すための
窓６を有する窓枠７が設けられる。ガラス基板の外側に
は黒塗４６が形成され、蛍光の反射によるノイズを減少
させる。
窓６を有する窓枠７が設けられる。ガラス基板の外側に
は黒塗４６が形成され、蛍光の反射によるノイズを減少
させる。
【００１９】図４は、図３のレーザ非照射部５における
断面を示す。
断面を示す。
【００２０】ポリイミド被覆が接触するガラス基板３表
面は干渉縞が観察される程度に高精度に加工されてお
り、平面度が高い。複数本のキャピラリはポリイミド樹
脂１０を介して前述の高平坦面に接触させ、配列させて
ある。これにより複数本のキャピラリはガラス基板３に
倣うことになり精度良く且つ簡単に配列することができ
る。シリコン基板２にはＶ溝８が形成され、キャピラリ
をこの溝内で整列する。
面は干渉縞が観察される程度に高精度に加工されてお
り、平面度が高い。複数本のキャピラリはポリイミド樹
脂１０を介して前述の高平坦面に接触させ、配列させて
ある。これにより複数本のキャピラリはガラス基板３に
倣うことになり精度良く且つ簡単に配列することができ
る。シリコン基板２にはＶ溝８が形成され、キャピラリ
をこの溝内で整列する。
【００２１】図５は、図３のレーザ照射部４における断
面を示す。（ａ）は黒塗４６が無いときの説明図で、
（ｂ）は黒塗４６が有るときの説明図である。
面を示す。（ａ）は黒塗４６が無いときの説明図で、
（ｂ）は黒塗４６が有るときの説明図である。
【００２２】まず黒塗４６が無い（ａ）の時、レーザ４
７は前述の精度良く配列された複数本のキャピラリを串
刺しするように通過する。この時溶融石英管９の表面か
ら散乱光５１がガラス基板３を通過し、ガラス基板３と
対面する対面部材４９の表面の蛍光発生物質に照射さ
れ、その時発生する発光５２が溶融石英に戻り、さらに
貫通窓６を通過して、第一レンズ２４に向かい、ノイズ
を拾うことになる。また、ガラス基板３の裏面に蛍光発
生物資５０が付着している場合でも同様で、ノイズとな
る。
７は前述の精度良く配列された複数本のキャピラリを串
刺しするように通過する。この時溶融石英管９の表面か
ら散乱光５１がガラス基板３を通過し、ガラス基板３と
対面する対面部材４９の表面の蛍光発生物質に照射さ
れ、その時発生する発光５２が溶融石英に戻り、さらに
貫通窓６を通過して、第一レンズ２４に向かい、ノイズ
を拾うことになる。また、ガラス基板３の裏面に蛍光発
生物資５０が付着している場合でも同様で、ノイズとな
る。
【００２３】しかし、（ｂ）のように、ガラス基板３の
裏に黒塗４６を施しておくと、対面部材に蛍光発生物質
５０があっても、さらに黒塗４６を施した後に蛍光発生
物質が付着しても、散乱光５１は黒塗４６に吸収され、
ノイズの原因が取り除かれる。
裏に黒塗４６を施しておくと、対面部材に蛍光発生物質
５０があっても、さらに黒塗４６を施した後に蛍光発生
物質が付着しても、散乱光５１は黒塗４６に吸収され、
ノイズの原因が取り除かれる。
【００２４】もちろん、黒塗４６の物性は蛍光を発生し
ない塗料を使用する。代表的な塗る作業はシルクスクリ
ーンなどが用いられる。もちろんその他の印刷方法でも
かまわないし、手塗りでも十分である。
ない塗料を使用する。代表的な塗る作業はシルクスクリ
ーンなどが用いられる。もちろんその他の印刷方法でも
かまわないし、手塗りでも十分である。
【００２５】図６は、図３を上から見た代表的平面図で
概略を示している。シリコン基板２は２点鎖線で示す。
シリコン基板２に設けられている貫通窓６も２点鎖線で
示してある。複数本のキャピラリが並んでいる状態を示
してある。
概略を示している。シリコン基板２は２点鎖線で示す。
シリコン基板２に設けられている貫通窓６も２点鎖線で
示してある。複数本のキャピラリが並んでいる状態を示
してある。
【００２６】図６によりキャピラリの整列を説明する。
光検出部のキャピラリはその部分だけ、溶融石英管９を
被覆しているポリイミド樹脂１０が除去されている。従
来、この除去は１本毎に別々に所定の寸法だけ除去され
た後、その除去部分を整列させていた。この時１本毎の
ため所定の除去幅に加工誤差が生じ、除去幅がまちまち
となる。またその除去部の特に境界（ポリイミド樹脂１
０が切れている境界）を合わせる様に整列させるが、こ
の時にも合わせ誤差が生じ多くの作業時間が掛かる。通
常、境界部分が合っていないことですぐに確認できる。
最悪の場合は、ポリイミド樹脂が貫通窓６から見えるこ
とになり、検出に大きな影響を及ぼすことになる。
光検出部のキャピラリはその部分だけ、溶融石英管９を
被覆しているポリイミド樹脂１０が除去されている。従
来、この除去は１本毎に別々に所定の寸法だけ除去され
た後、その除去部分を整列させていた。この時１本毎の
ため所定の除去幅に加工誤差が生じ、除去幅がまちまち
となる。またその除去部の特に境界（ポリイミド樹脂１
０が切れている境界）を合わせる様に整列させるが、こ
の時にも合わせ誤差が生じ多くの作業時間が掛かる。通
常、境界部分が合っていないことですぐに確認できる。
最悪の場合は、ポリイミド樹脂が貫通窓６から見えるこ
とになり、検出に大きな影響を及ぼすことになる。
【００２７】そこで、１本毎の被覆除去はやらないで、
まずキャピラリを整列させた後、一括してポリイミド樹
脂を除去すれば、複数本のキャピラリのポリイミド樹脂
１０の除去部がきれいに整列される。前述の境界部が揃
っていることですぐに確認できる。除去部の所定の幅、
所定の位置は複数本のキャピラリを一緒に自由に変えら
れる。
まずキャピラリを整列させた後、一括してポリイミド樹
脂を除去すれば、複数本のキャピラリのポリイミド樹脂
１０の除去部がきれいに整列される。前述の境界部が揃
っていることですぐに確認できる。除去部の所定の幅、
所定の位置は複数本のキャピラリを一緒に自由に変えら
れる。
【００２８】図７は本発明の実施形態であるロードヘッ
ダー部の説明図である。ロードヘッダー部は，キャピラ
リ２１１，金属管として電極ＳＵＳパイプ２１２，ホル
ダ２１４，ホルダカバー２１５，電極２１６などから構
成される。ホルダ内部は、燐青銅製の電極板２１６にＳ
ＵＳパイプ２１２を通して溶接したものが組込まれてい
る。図７に示すように，キャピラリ２１１は、ホルダカ
バー２１５の穴を経由して、ＳＵＳパイプの中を通し、
ＳＵＳパイプの反対側端面に１mm弱突き出している。
ダー部の説明図である。ロードヘッダー部は，キャピラ
リ２１１，金属管として電極ＳＵＳパイプ２１２，ホル
ダ２１４，ホルダカバー２１５，電極２１６などから構
成される。ホルダ内部は、燐青銅製の電極板２１６にＳ
ＵＳパイプ２１２を通して溶接したものが組込まれてい
る。図７に示すように，キャピラリ２１１は、ホルダカ
バー２１５の穴を経由して、ＳＵＳパイプの中を通し、
ＳＵＳパイプの反対側端面に１mm弱突き出している。
【００２９】キャピラリヘッドと蛍光検出部が組まれた
１６本のキャピラリのロードヘッダー側の先端を、蛍光
検出部の中心からＬ＋１０mmの長さに切り揃える。ここ
でＬは、ロードヘッダーが組立完成後における蛍光検出
部の中心からロードヘッダー先端までのキャピラリ長さ
で、シーケンサーの分離性能と泳動時間などから所定の
長さが要求され、例えば、２２０，３６０，５００，８
００mmなどに設計される。次に、キャピラリ２１１をロ
ードヘッダーカバー２１５の穴から各キャピラリに対応
したＳＵＳパイプ２１２を通す。そして、各キャピラリ
２１１がＳＵＳパイプ２１２の先端から１０mmだけ出る
ように調整した状態で、ロードヘッダーカバー２１５の
穴に接着剤を注入し、各キャピラリ２１１をロードヘッ
ダーカバー２１５に固定する。
１６本のキャピラリのロードヘッダー側の先端を、蛍光
検出部の中心からＬ＋１０mmの長さに切り揃える。ここ
でＬは、ロードヘッダーが組立完成後における蛍光検出
部の中心からロードヘッダー先端までのキャピラリ長さ
で、シーケンサーの分離性能と泳動時間などから所定の
長さが要求され、例えば、２２０，３６０，５００，８
００mmなどに設計される。次に、キャピラリ２１１をロ
ードヘッダーカバー２１５の穴から各キャピラリに対応
したＳＵＳパイプ２１２を通す。そして、各キャピラリ
２１１がＳＵＳパイプ２１２の先端から１０mmだけ出る
ように調整した状態で、ロードヘッダーカバー２１５の
穴に接着剤を注入し、各キャピラリ２１１をロードヘッ
ダーカバー２１５に固定する。
【００３０】次にロードヘッダー先端部の加工を説明す
る。図８はその説明図を示す拡大断面図である。図に示
すように、ＳＵＳパイプ２１２とキャピラリ２１１の間
に接着剤２１７を注入し、ＳＵＳパイプ２１２とキャピ
ラリ２１１の隙間を封じる。その後、ブレードを用いた
切断装置で、キャピラリ２１１の先端をＳＵＳパイプ２
１２の端面から０.５〜１.０mmの長さに切断する。以上
の方法により、ロードヘッダー先端から蛍光検出部まで
の各キャピラリ２１１の長さを一定に揃えることが可能
で、１６本のキャピラリ２１１の泳動時間を均一に出来
る。また、SUSパイプ２１２とキャピラリ２１１の隙間
を封じた構造は、サンプル液が隙間に入るのを防止し、
別サンプルを測定する場合のキャリーオーバーを防止す
るのに不可欠である。
る。図８はその説明図を示す拡大断面図である。図に示
すように、ＳＵＳパイプ２１２とキャピラリ２１１の間
に接着剤２１７を注入し、ＳＵＳパイプ２１２とキャピ
ラリ２１１の隙間を封じる。その後、ブレードを用いた
切断装置で、キャピラリ２１１の先端をＳＵＳパイプ２
１２の端面から０.５〜１.０mmの長さに切断する。以上
の方法により、ロードヘッダー先端から蛍光検出部まで
の各キャピラリ２１１の長さを一定に揃えることが可能
で、１６本のキャピラリ２１１の泳動時間を均一に出来
る。また、SUSパイプ２１２とキャピラリ２１１の隙間
を封じた構造は、サンプル液が隙間に入るのを防止し、
別サンプルを測定する場合のキャリーオーバーを防止す
るのに不可欠である。
【００３１】次に、キャピラリ２１１のＳＵＳパイプ２
１２先端からの長さは、ＤＮＡ分子をキャピラリ内に導
入するための最適電場形成に０.５mm以上が必要であ
る。一方、図８に示すように、マイクロリッター程度の
微量サンプルを測定するためには、キャピラリ２１１の
先端長さは１.０mm 以下にする必要がある。０.５〜1.0
mmの長さは、ＳＵＳパイプ２１２先端の接着剤封入作業
と、キャピラリ先端の切断作業にも適切な長さである。
１２先端からの長さは、ＤＮＡ分子をキャピラリ内に導
入するための最適電場形成に０.５mm以上が必要であ
る。一方、図８に示すように、マイクロリッター程度の
微量サンプルを測定するためには、キャピラリ２１１の
先端長さは１.０mm 以下にする必要がある。０.５〜1.0
mmの長さは、ＳＵＳパイプ２１２先端の接着剤封入作業
と、キャピラリ先端の切断作業にも適切な長さである。
【００３２】本発明の他の実施形態であるロードヘッダ
ーのＳＵＳパイプ２１２の先端形状を説明する。全体の
構造は上記実施形態と同じであるが、ホルダに内蔵され
る側の先端を、円錐上に広げた形状のＳＵＳパイプ２１
２を使用する。その結果、ロードヘッダーカバー２１５
の穴からキャピラリ２１１をＳＵＳパイプ２１２に挿入
する時、両者の穴の同心度が多少ずれていても、容易に
挿入でき、作業性が向上できる効果がある。
ーのＳＵＳパイプ２１２の先端形状を説明する。全体の
構造は上記実施形態と同じであるが、ホルダに内蔵され
る側の先端を、円錐上に広げた形状のＳＵＳパイプ２１
２を使用する。その結果、ロードヘッダーカバー２１５
の穴からキャピラリ２１１をＳＵＳパイプ２１２に挿入
する時、両者の穴の同心度が多少ずれていても、容易に
挿入でき、作業性が向上できる効果がある。
【００３３】図９は本発明におけるキャピラリアレイの
試料注入部とその保護キャップとの関係を示す斜視図で
ある。キャピラリアレイのロードヘッダ３１の先端にあ
る試料注入部をキャップ３４１にはめ込む様に構成す
る。これにより、キャピラリアレイの運搬時の保護を図
ることができ、しかもキャピラリアレイを使用して電気
泳動装置の運転を一次中断する場合、あるいは何らかの
理由でキャピラリアレイを電気泳動装置から取り外して
保管する場合、キャピラリ先端が乾燥しないように緩衝
液などをキャップに入れてこの中にキャピラリアレイを
浸しておく事でキャピラリアレイを保護できる。キャッ
プ３４１のつば部１３４はロードヘッダー３１との密着
を図る。
試料注入部とその保護キャップとの関係を示す斜視図で
ある。キャピラリアレイのロードヘッダ３１の先端にあ
る試料注入部をキャップ３４１にはめ込む様に構成す
る。これにより、キャピラリアレイの運搬時の保護を図
ることができ、しかもキャピラリアレイを使用して電気
泳動装置の運転を一次中断する場合、あるいは何らかの
理由でキャピラリアレイを電気泳動装置から取り外して
保管する場合、キャピラリ先端が乾燥しないように緩衝
液などをキャップに入れてこの中にキャピラリアレイを
浸しておく事でキャピラリアレイを保護できる。キャッ
プ３４１のつば部１３４はロードヘッダー３１との密着
を図る。
【００３４】図１０は本発明におけるキャピラリヘッド
とそ保護キャップとの関係を示す図である。３０にシリ
コンゴム製のキャップ１１１をはめ込む構成になってい
る。これにより、図９の保護キャップ３４１と同様、キ
ャピラリアレイの運搬時の保護を図ることができる。ま
た、キャピラリアレイを電気泳動装置から取り外して保
管する場合、キャピラリヘッド先端の乾燥を防ぐことが
できる。
とそ保護キャップとの関係を示す図である。３０にシリ
コンゴム製のキャップ１１１をはめ込む構成になってい
る。これにより、図９の保護キャップ３４１と同様、キ
ャピラリアレイの運搬時の保護を図ることができる。ま
た、キャピラリアレイを電気泳動装置から取り外して保
管する場合、キャピラリヘッド先端の乾燥を防ぐことが
できる。
【００３５】なお以上説明したキャピラリアレイにおい
て使用しているキャピラリー１は、内径５０±１０μ
ｍ，外径３４０±２０μｍの溶融石英チューブを使用す
る。溶融石英チューブはそれ自体だと非常に折損し易い
ので、１５±５μｍ厚さのポリイミド被覆をつける。キ
ャピラリーの内径は蛍光試料３４の微量化を考慮すると
細い方が望ましいが、蛍光試料３４と溶融石英の屈折率
差による凹レンズ効果を抑えるためには内径が細すぎな
い方が良い。溶融石英管内径を５０〜１００μｍが好ま
しい。また、外径は上記屈折率差による影響を抑えるた
めには、細い方が良いが、細くなると逆に静電気により
組立てしづらくなるため、溶融石英管外径を２５０〜３
５０μｍが好ましい。
て使用しているキャピラリー１は、内径５０±１０μ
ｍ，外径３４０±２０μｍの溶融石英チューブを使用す
る。溶融石英チューブはそれ自体だと非常に折損し易い
ので、１５±５μｍ厚さのポリイミド被覆をつける。キ
ャピラリーの内径は蛍光試料３４の微量化を考慮すると
細い方が望ましいが、蛍光試料３４と溶融石英の屈折率
差による凹レンズ効果を抑えるためには内径が細すぎな
い方が良い。溶融石英管内径を５０〜１００μｍが好ま
しい。また、外径は上記屈折率差による影響を抑えるた
めには、細い方が良いが、細くなると逆に静電気により
組立てしづらくなるため、溶融石英管外径を２５０〜３
５０μｍが好ましい。
【００３６】また，キャピラリー１の被覆材としてはポ
リイミド樹脂１０に限る必要はなく，ポリイミド樹脂１
０と同等の電気絶縁性，およびその他諸特性を持つ部材
を用いてもよい。
リイミド樹脂１０に限る必要はなく，ポリイミド樹脂１
０と同等の電気絶縁性，およびその他諸特性を持つ部材
を用いてもよい。
【００３７】以上のように、本発明のキャピラリアレイ
は、電気泳動装置に組み込むのに必要な光検知部，電圧
印加部及び緩衝液ゲル供給部が一体となっており、電気
泳動に必要な基本機能を備えたキャピラリアレイであ
る。
は、電気泳動装置に組み込むのに必要な光検知部，電圧
印加部及び緩衝液ゲル供給部が一体となっており、電気
泳動に必要な基本機能を備えたキャピラリアレイであ
る。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、取り扱い性がよく、機
械的な保護が十分確保され、しかも電気泳動装置に取り
付け，取り外しが容易なキャピラリアレイを提供するこ
とができる。
械的な保護が十分確保され、しかも電気泳動装置に取り
付け，取り外しが容易なキャピラリアレイを提供するこ
とができる。
【図１】本発明のキャピラリアレイが適用される電気泳
動システムを示す概略図である。
動システムを示す概略図である。
【図２】本発明によるキャピラリアレイの構成を示す斜
視図である。
視図である。
【図３】本発明によるキャピラリアレイの光検知部の構
成を示す分解図である。
成を示す分解図である。
【図４】本発明によるキャピラリアレイの光検知部の非
照射部の構成を示す概略断面図である。
照射部の構成を示す概略断面図である。
【図５】図３における黒塗の作用を説明する図である。
【図６】図３の平面図である。
【図７】ロードヘッダー近傍の構成を示す一部切り欠き
斜視図である。
斜視図である。
【図８】キャピラリ先端具体構成を説明する断面図であ
る。
る。
【図９】ロードヘッダーと保護キャップとの関係を説明
する斜視図である。
する斜視図である。
【図１０】キャピラリヘッド部の構造を示す斜視図であ
る。
る。
１…キャピラリ、２…シリコン基板、３…ガラス基板、
４…レーザ照射部、５…レーザ非照射部、６…貫通窓、
７…貫通窓枠、８…Ｖ溝、９…除去所、１０…ポリイミ
ド樹脂、１１…すりガラス面、４６…黒塗、２１２…Ｓ
ＵＳパイプ。
４…レーザ照射部、５…レーザ非照射部、６…貫通窓、
７…貫通窓枠、８…Ｖ溝、９…除去所、１０…ポリイミ
ド樹脂、１１…すりガラス面、４６…黒塗、２１２…Ｓ
ＵＳパイプ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塚田 清司 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 鈴木 章浩 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 盛岡 友成 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 小島 正也 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 伊名波 良仁 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 時永 大三 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 山本 周平 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 沖島 由幸 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 福永 正雄 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 古川 貴康 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 庄司 智広 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内
Claims (6)
- 【請求項１】表面にポリマー保護膜を有し、一端が束ね
られ他端が広げられた複数のキャピラリと、該キャピラ
リが近接してほぼ平面上に整列されて上記ポリマー保護
膜が除去された光検知部と、上記広げられたキャピラリ
を一体に保持し、電極を内蔵したヘッドと、該ヘッドに
電気的に接続され、試料液中に浸漬される電極と、上記
束ねられたキャピラリに設けられた他方の電極とを有す
るキャピラリアレイ。 - 【請求項２】保護被覆を有する複数のキャピラリの一端
を束ねて、その端部を平滑に揃えて緩衝液注入口を形成
し、該キャピラリの他端は電極を内蔵したキャピラリヘ
ッドを貫通して、該電極と電気的に接続された金属管に
挿入され、該キャピラリの中間部に光検知部を形成し、
該光検知部はキャピラリの保護被覆を除去して、第１の
支持基板と第２の支持基板とにより積層されて、該基板
の一方に形成された窓から蛍光を発するように構成さ
れ、該支持基板の蛍光発射側とは反対側の面に黒塗を形
成したキャピラリアレイ。 - 【請求項３】該キャピラリアレイの光検知部の支持基板
の一方にレーザ光が通過する溝を設け、その底面が蛍光
の反射を減少するように加工されている請求項２記載の
キャピラリアレイ。 - 【請求項４】該キャピラリヘッドのキャピラリが切り揃
えられて管に密に挿入され固定されている請求項３記載
のキャピラリアレイ。 - 【請求項５】該試料注入口を保護するキャップを取り付
けた請求項１記載のキャピラリアレイ。 - 【請求項６】該試料注入口におけるキャピラリを該金属
管からわずかに突出させた請求項１記載のキャピラリア
レイ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000147497A JP3918403B2 (ja) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | キャピラリアレイ |
| US09/845,303 US7005052B2 (en) | 2000-05-15 | 2001-05-01 | Capillary array |
| US11/300,377 US7785458B2 (en) | 2000-05-15 | 2005-12-15 | Capillary array |
| US12/843,103 US8142635B2 (en) | 2000-05-15 | 2010-07-26 | Capillary array |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000147497A JP3918403B2 (ja) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | キャピラリアレイ |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001324475A true JP2001324475A (ja) | 2001-11-22 |
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Family
ID=18653678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000147497A Expired - Lifetime JP3918403B2 (ja) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | キャピラリアレイ |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US7005052B2 (ja) |
| JP (1) | JP3918403B2 (ja) |
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| DE10063097B4 (de) * | 2000-12-18 | 2007-04-19 | Becton, Dickinson And Co. | Elektrophoresevorrichtung |
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