JP2008089440A - 電気泳動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この電気泳動装置は、載置された電気泳動プレートの温調制御が可能な2台のプラテン2a,2bと、泳動媒体を圧送する泳動媒体充填ユニット8と、泳動媒体充填ユニット8に接続された一対のノズル12a,12bを備えた泳動媒体充填ノズル機構10と、プラテン2a,2bに載置された電気泳動プレートのサンプル分注用開口にサンプルを分注するピペッタ機構と、サンプルプレートを格納するスタッカ機構16と、泳動バッファ液供給機構20と、泳動バッファ液供給機構に接続された注入ノズルを備えた泳動バッファ液分注機構と、プラテン2a,2bに載置された電気泳動プレートごとに電気泳動分離を行なわせる電源装置と、電気泳動プレートの各電気泳動流路を移動する成分を光学的に検出する検出器を備えている。
【選択図】図2
Description
本発明は、操作を自動化した処理能力の高い電気泳動装置を提供することを目的とするものである。
プラテンと電気泳動プレートには相互に位置決め用のマーク又は機構が設けられていることが好ましい。
充填リフトアームはカートリッジ本体側の当接部分にロードセルを有し、そのロードセルにより泳動媒体充填時の圧力を検出するようになっているものとすることができる。
受光光学系の好ましい一形態は、励起光成分を除去する1枚のリジェクションフィルターと、4種類の波長に分離するための3枚のダイクロイックミラーとを備えたものである。
ピペッタ機構に装着された分注チップを洗浄するための自動給水式の洗浄ポートを備えていることが好ましい。
泳動バッファ液供給機構における送液手段は特に限定されるものではないが、例えばペリスタポンプを使用することができる。
泳動バッファ液分注機構は泳動バッファ液を送液する流路の途中に加温温調機構を備えていることが好ましい。
泳動媒体充填ユニットとして泳動媒体を保持したカートリッジを装着してカートリッジ内の泳動媒体を圧送するものとすれば、泳動媒体を充填するための操作性が向上する。
ピペッタ機構に装着された分注チップを洗浄するための自動給水式の洗浄ポートを備えれば、分注チップの自動洗浄を行なうことができる。
サンプルプレートにサンプルに関する情報を表示したバーコードが貼付され、それをバーコード読取機構で読み取るようにすれば、データ処理能力が向上する。
泳動バッファ液分注機構が液面検知手段を備えておれば泳動バッファ液の無駄な供給を抑えることができる。その液面検知手段として静電容量型液面センサを使用すれば機構が簡単になる。
中央部には電気泳動プレートを載置するための2つのプラテン2a,2bが同一高さで互いに平行に設けられている。プラテン2a,2bの表面は黒色アルミニウム(アルミニウムに陽極酸化処理により黒色アルマイト層を形成したもの)により形成されており、電気泳動プレートを保持する平坦面となっている。
スタッカ機構16に格納されるサンプルプレートはサンプルに関する情報を表示したバーコードが貼付されたものであり、この電気泳動装置にはサンプルプレートがスタッカ機構16からサンプル吸入位置に移送されるときにそのバーコードを読み取るバーコード読取機構(図示略)が設けられている。
プラテン2a,2bに載置された電気泳動プレートに泳動バッファ液を注入する泳動バッファ液分注機構として、泳動バッファ液供給機構のペリスターポンプに接続され、泳動媒体充填ノズル機構10に取りつけられた泳動バッファ液注入ノズル58aが設けられている。ノズル58aは泳動媒体充填ノズル機構10に取りつけられていることにより、2台のプラテン2a,2bに載置された電気泳動プレートのリザーバ間で移動可能に支持されている。
図3と図4はこの電気泳動装置で使用される電気泳動プレートの一例である。
図3(A)に概略的に示されるように、ガラス基板26内に複数の電気泳動流路24が互いに交差しないように配列され、ガラス基板26の表面には電気泳動流路24のカソード側の端部にリザーバ28が取りつけられ、アノード側の端部にリザーバ3(図2に記載したアノードリザーバ3aと3bを総称したもの。)が装置への載置時に装着されるようになっている。電気泳動流路24は、幅が90μm、深さが40μmで、ガラス基板26の長手方向に延び、カソード側からアノード側に向かって広がる放射状の領域に互いに交差しないように384本が配列されている。
泳動媒体は後述する図6に示されるようなカートリッジ34に収容されて泳動媒体充填ユニット8に装着される。泳動媒体充填ユニット8のラック36には2つのカートリッジ34が装着できるようになっている。それぞれのカートリッジ34は、ラック36により、下端を押し上げるアクチュエータ38の位置に移動される。
ラック36は図で横方向にスライドして2つのカートリッジ34のいずれをもアクチュエータ38の位置に位置決めできるようになっている。
61はバキュームタンク60内を減圧にして吸引するためのダイヤフラムポンプである。
ペリスターポンプ68a,68b,76,84,88もポンプ機構20内に設けられている。
ピペッタ機構14は先端部にサンプル分注用開口24aと同じ配列で配置された192本のピペット90を備えており、ピペット90は基端部がそれぞれのディスペンサプランジャ96に接続されて、サンプルの吸入と排出がなされる。各ピペット90には使い捨て可能な分注チップ92が着脱可能に装着されてサンプルの分注に使用される。
プラテン2a,2bに載置された電気泳動プレートでは、電気泳動流路4aのアノード側が検出位置とされ、それぞれの検出位置のプラテン2a,2bには下部に配置されたそれぞれの検出部による光学検出を行なうために窓が開けられている。
また、ダイクロイックミラー122で反射されて光検出器128で検出される蛍光は545nmより短波長のものであるので、dR110から発生した蛍光のみとなる。
(電気泳動プレートの装着)
電気泳動プレートをプラテン2a,2b上に載置し、プラテン2a,2b上のマーク4に電気泳動プレートのマークを合わせて位置決めする。プラテン2a,2bの温調機構により電気泳動プレートが一定温度に保たれる。
泳動媒体充填ユニット8に泳動媒体を収容したカートリッジ34を装着し、カートリッジ43に充填ラインコネクタ44を接続する。ノズル機構10のノズル12a,12bが一方のプラテン2a又は2bに載置された電気泳動プレートのアノード側のリザーバ3内にある泳動媒体充填溝のポート32a,32bに挿入される。ここでは、まず、プラテン2a上の電気泳動プレートに泳動媒体が充填されるものとする。
泳動媒体がカソード側のリザーバ28内のサンプル分注用開口24aに溢れ出した時点でカートリッジ34からの泳動媒体の供給が停止される。
充填後、泳動媒体充填ノズル機構10のノズル12a、12bは、アノードリザーバ3のポート33a、33bから抜かれるが、その際、リザーバ内の泳動バッファがポート内に進入し、泳動媒体充填溝30内の泳動媒体と接触する。泳動媒体充填ノズル機構10は充填ライン洗浄ユニット86の水にノズル12a、12bの先端が漬かる位置に移動する。
泳動媒体中のイオン物質除去のためにプレ電気泳動を行なう。カソード側リザーバ28に電極が挿入されと、アノード側リザーバ3内の電極との間は泳動バッファを介して電気的に接続される。その後、カソード側リザーバ28に挿入された電極とアノード側リザーバ3内の電極との間に所定の泳動電圧を印加する。
電気泳動を行なおうとするサンプルを収容したサンプルプレートがスタッカ機構16からサンプル吸入位置に送り出されて位置決めされる。サンプルプレートがサンプル吸入位置に送り出される途中で穴開機構によりシール材に穴が開けられ、バーコード読取機構によりバーコードが読み取られる。
カソード電極6の384本の電極の先端をサンプル分注用開口24aに注入されているサンプルに浸す。アノードリザーバ3に内蔵されたアノード電極との間に所定の電圧を印加し、サンプルを泳動流路24内の泳動媒体に導入する。
サンプル分注用開口24a内に残留しているサンプルをアスピレータ80により吸引して除去した後、ピペッタ機構14により水を開口24a内で出し入れして洗浄する。その後、カソードリザーバ3内に泳動バッファがポンプ56bにより供給される。
プラテン2a,2b上の電気泳動プレートの検出位置では、それぞれの光学的検出器から励起光が照射され、そこへ泳動してきたサンプルからの蛍光が検出されて、塩基配列が決定されていく。
測定の終了した電気泳動プレートでは、使用後の泳動媒体は前処理動作が繰り返されることにより新たな泳動媒体で置換され、新たなサンプルの分析が繰り返される。
3,28 リザーバ
4 マーク
8 泳動媒体充填ユニット
10 泳動媒体充填ノズル機構
12a,12b ノズル
14 ピペッタ機構
16 スタッカ機構
20 ポンプ機構
22a,22b 中空サーボモータ
24 電気泳動流路
24a 開口
26 電気泳動プレートのガラス基板
30 泳動媒体充填溝
32 泳動媒体充填溝のポート
34 カートリッジ
36 泳動媒体充填ユニットのラック
40 充填リフトアーム
42 ロードセル
43 プランジャリッド
44 充填ラインコネクタ
56 泳動バッファ液供給機構のポンプ
62,64 プレヒータ
70a,70b 電極
74 充填ライン洗浄ポート
80 アスピレータ
89 泳動媒体
90 ピペット
92 分注チップ
96 ディスペンサプランジャ
100 スピナーヘッド
104 光路
Claims (14)
- 電気泳動プレートを使用して電気泳動を行なうための電気泳動装置であって、
前記電気泳動プレートは複数の電気泳動流路を内部に備えた基板と、それらの電気泳動流路の両端部に配置されて泳動バッファ液を収容し、底部において泳動バッファ液を介して前記電気泳動流路の端部と電気的に導通する一対のリザーバとを備えており、カソード側のリザーバ内には前記電気泳動流路の一端につながるサンプル分注用開口が配置され、アノード側のリザーバ内には前記電気泳動流路の他端とつながる泳動媒体充填溝が形成され、その泳動媒体充填溝の両端にはそのリザーバ内に開口したポートが形成されているものであり、
この電気泳動装置は、前記電気泳動プレートをそれぞれ載置することができ、載置された電気泳動プレートの温調制御が可能な2台のプラテンと、
泳動媒体を圧送する泳動媒体充填ユニットと、
前記泳動媒体充填ユニットに接続された一対のノズルを備え、これらのノズルを前記プラテンに載置された電気泳動プレートの泳動媒体充填溝のポートに液密を保って挿入するとともに、これらのノズルを前記2台のプラテンに載置された電気泳動プレートのポート位置間で移動可能に支持している泳動媒体充填ノズル機構と、
前記プラテンに載置された電気泳動プレートのサンプル分注用開口にサンプルを分注する複数のピペット、並びにこれらのピペットを前記2台のプラテンに載置された電気泳動プレートのサンプル分注用開口位置及びサンプルプレートからサンプルを吸入するサンプル吸入位置の間で移動させる移動機構を備えたピペッタ機構と、
サンプルを入れたサンプルプレートを格納するとともに、選択された1つのサンプルプレートを前記サンプル吸入位置に送り出すスタッカ機構と、
泳動バッファ液を供給する泳動バッファ液供給機構と、
前記2台のプラテンに載置された電気泳動プレートのリザーバに泳動バッファ液を注入するために、前記泳動バッファ液供給機構に接続された泳動バッファ液注入ノズルを備え、この泳動バッファ液注入ノズルを前記2台のプラテンに載置された電気泳動プレートのリザーバに移動可能に支持している泳動バッファ液分注機構と、
前記プラテンに載置された電気泳動プレートごとに電気泳動流路に電圧を印加して電気泳動分離を行なわせる電源装置と、
前記2台のプラテンに載置された電気泳動プレートのアノード側に設定される検出位置において各電気泳動流路を移動する成分を光学的に検出する検出器と、
を備えている電気泳動装置。 - 前記電気泳動プレートのサンプル分注用開口の配置ピッチは使用されるサンプルプレートの試料収容ウエルのピッチの1/n(nは整数)である請求項1に記載の電気泳動装置。
- 前記プラテンと電気泳動プレートには相互に位置決め用のマーク又は機構が設けられている請求項1又は2に記載の電気泳動装置。
- 前記泳動媒体充填ユニットには泳動媒体を保持したカートリッジが装着されるようになっており、
前記カートリッジは前記泳動媒体充填ノズル機構のノズルに接続されるプランジャリッドを上部に有し、そのプランジャリッドがカートリッジ本体内に相対的に押し下げられることによりカートリッジ内の泳動媒体が圧送されるものであり、
この泳動媒体充填ユニットは前記プランジャリッドを固定する機構と、プランジャリッドをカートリッジ本体内に相対的に押し下げるためにカートリッジ本体を押し上げる充填リフトアームを備えている請求項1から3のいずれか1項に記載の電気泳動装置。 - 前記充填リフトアームはカートリッジ本体側の当接部分にロードセルを有し、そのロードセルにより泳動媒体充填時の圧力を検出する請求項4に記載の電気泳動装置。
- 前記検出部は、前記プラテンに載置された電気泳動プレートの検出位置において各電気泳動流路に励起光を集光して投光するとともにその励起光により各電気泳動流路を移動する成分から発生する蛍光を受光する落射光学系を構成するレンズを有するスピナーヘッドと、
前記スピナーヘッドを前記電気泳動プレートに平行な面内で、前記電気泳動流路を横切るように円弧に沿って往復移動させる走査機構と、
前記励起光を発生する励起光学系と、
前記蛍光を受光し、4種類の波長に分離して検出する受光光学系と、
を備え、
前記走査機構は前記往復移動の駆動源として回転中心が空洞になった中空サーボモータを備えており、その中空サーボモータの前記空洞が前記スピナーヘッドと前記励起光学系及び前記受光光学系とを結ぶ光路となっている請求項1から5のいずれか1項に記載の電気泳動装置。 - 前記励起光学系の光源はレーザであり、
前記受光光学系は励起光成分を除去する1枚のリジェクションフィルターと、4種類の波長に分離するための3枚のダイクロイックミラーとを備えている請求項6に記載の電気泳動装置。 - 前記ピペッタ機構は各ピペットに使い捨て可能な分注チップを着脱可能に装着するようになっており、かつ分注チップをピペットから取り外す脱着機構を備え、
このピペッタ機構の前記移動機構はピペットを分注チップが配置された位置及び分注チップを廃棄する位置にも移動できるように構成され、
これにより分注チップが配置された位置ではピペットを分注チップに向かって下降させることによりピペットに分注チップを装着し、分注チップを廃棄する位置では前記脱着機構により分注チップをピペットから取り外すようにした請求項1から7のいずれか1項に記載の電気泳動装置。 - 前記ピペッタ機構に装着された分注チップを洗浄するための自動給水式の洗浄ポートを備えている請求項8に記載の電気泳動装置。
- 前記スタッカ機構に格納されるサンプルプレートはサンプルの蒸発防止のためのシール材で表面が覆われたものであり、
前記スタッカ機構はサンプルプレートを前記サンプル吸入位置に移送する際にそのシール材に穴を開ける穴開機構を備えている請求項1から9のいずれか1項に記載の電気泳動装置。 - 前記スタッカ機構に格納されるサンプルプレートはサンプルに関する情報を表示したバーコードが貼付されたものであり、この電気泳動装置はサンプル分注前にそのバーコードを読み取るバーコード読取機構を備えている請求項1から10のいずれか1項に記載の電気泳動装置。
- 前記泳動バッファ液供給機構における送液手段はペリスタポンプである請求項1から11のいずれか1項に記載の電気泳動装置。
- 前記泳動バッファ液分注機構は液面検知手段を備えており、その液面検知手段は2枚の誘電体の板材で構成された静電容量型液面センサである請求項1から12のいずれか1項に記載の電気泳動装置。
- 前記泳動バッファ液分注機構は泳動バッファ液を送液する流路の途中に加温温調機構を備えている請求項1から13のいずれか1項に記載の電気泳動装置。
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