JP2974537B2 - キャピラリーアレー、電気泳動方法及び電気泳動装置 - Google Patents
キャピラリーアレー、電気泳動方法及び電気泳動装置Info
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Description
白などの分離検出装置に関し、特に新規なキャピラリー
アレー及びこれを用いる分析装置に関する。
伝子解析や遺伝子診断を含むライフサイエンス分野の基
礎技術として重要である。特に最近では、ヒトゲノム解
析に関連して高速・高スループットでDNA等を分析で
きる装置の開発が望まれている。
これらの物質の分析にはゲル電気泳動装置が用いられて
きた。例えば蛍光検出を用いるDNAシーケンサーで
は、2枚のガラス板(30cm〜40cm)の間に厚さ
0.2〜0.3mmのポリアクリルアミド製ゲルを作製
し電気泳動分離媒体として用いていた。最近では、より
高速・高スループットの分析法を求めるニーズに答えて
ゲルキャピラリー電気泳動、特にキャピラリーを多数本
並べて同時に電気泳動させる方式が開発されている。こ
の方式は、内径0.05〜0.1mm、外径0.2〜
0.3mmの溶融石英製キャピラリーにゲルを詰めて使
用している〔アナリティカル ケミストリー、第62
巻、第900頁(1990年)( Analytical Chemistr
y 62,900(1990))〕。この方式は、平板型
ゲルに比べて発熱が小さいため大きな泳動電界をかける
ことができる利点があり、高速泳動に適している。実
際、従来4〜5時間かかっていた泳動分離を1時間以内
で行えるなど、注目される結果が得られているが、キャ
ピラリーが高価であることや、多くのサンプルを同時に
泳動させることができないなどの難点があった。特に後
者についてはキャピラリーを複数本並べたマルチキャピ
ラリー方式の検出装置の実現が望まれていた。
多数本並べたキャピラリーアレー電気泳動を報告してい
る〔アナリティカル ケミストリー、第64巻、第96
7頁(1992年)( Analytical Chemistry 64,9
67(1992))〕。
ャピラリー方式は高価なキャピラリーを多数本並べて使
用するものであり、しかもそれらは数回使用するとゲル
が劣化して使用できなくなるため、ランニングコストが
非常に高くつく難点があった。また、測定の度毎にキャ
ピラリーを位置合わせして並べたり、測定部の被覆を除
去しなければならないなど測定に要する手間も大きかっ
た。
なわち、 1.高速・高スループット泳動が可能であること 2.電界注入できるので試料注入が容易であること などの長所を保持し、上述した難点を取り除いた手法の
開発が望まれていた。本発明は、このような要求に答え
る新規なゲル電気泳動媒体及びそれを用いた分析装置を
提供することを目的とする。
でキャピラリーを構成するか、あるいは高分子シート中
に多数のキャピラリーを形成させてゲルを充填し、電気
泳動媒体として用いることによって前記目的を達成す
る。複数のキャピラリー泳動路は、少なくとも2枚のシ
ート状高分子フィルムの間に設けられた細管で構成する
ことができ、一例としては2枚のシート状高分子フィル
ムの間に挟まれたスペーサシートによって形成される。
る泳動路の配置密度は他端部における泳動路の配置密度
と異なっており、配置密度が粗である方の端部は各キャ
ピラリーが先端から所定長さだけ相互に分離されて試料
注入部となり、配置密度が密である端部は検出部に接続
される。本発明の電気泳動媒体は光学的検出装置と組み
合わせて分析装置を構成する。検出は、試料が電気泳動
媒体から溶出した後に行うのが好適である。
ト中に型を用いた加圧成形やエッチングの技術をを用い
て、あるいは中空糸製造法などによって廉価に作製する
ことができる。試料注入側と検出側でキャピラリーの密
度分布を変化させて作製し、試料注入側ではキャピラリ
ー密度を粗にして相互に分割することにより、一本毎に
独立してキャピラリーに試料注入する操作を作業性よく
能率的に行うことができる。また、検出側は密に配置し
たので、検出部がコンパクトになるとともに高効率の検
出を行うことができる。分析装置では、有機物高分子物
質によって作製したキャピラリーから試料を溶出した状
態で検出を行うため、有機物高分子物質に起因する強い
蛍光を生じることがないので高感度の計測を行うことが
できる。
1は、本発明の一実施例によるゲルキャピラリーアレー
シート9の一部破断斜視図である。このゲルキャピラリ
ーアレーシート9は、厚さ約0.2mmの2枚のPET
(ポリエチレンテレフタレート)フィルムからなる保持
シート1,2の間に厚さ約0.1mmのスペーサシート
3を挟んだ構造を有している。スペーサシート3には、
光エッチング加工等によって図示するような細溝6が形
成されている。スペーサシート3に設けられた溝6の幅
は0.1〜0.2mmであり、溝のピッチはシート下部
で約0.5mm、シート上部で約2mmである。溝6は
図の例では10本設けられているが、特に本数に制限が
あるわけではない。各溝6は内部にゲルが充填されてい
て泳動路を形成しており、泳動路長は約30cmであ
る。
は、先端から約5cmの長さに渡って切れ目を入れるこ
とにより個々の泳動路5に分割されている。この細管が
粗に配置されて先端が分割されたた側7は試料注入部と
なり、密に配置された側8は測定時に検出部に接続され
る。このようにゲルキャピラリーアレーシート9の試料
注入部側7でキャピラリー6を粗に配置し、個々のキャ
ピラリー5を分割することにより、ゲルキャピラリーア
レーシートの取扱い及び各泳動路6の試料注入部4への
試料の注入操作を容易に行うことができる。また、検出
部側8のキャピラリー配置を密にすることにより、検出
装置がコンパクトになり分析の信頼性を高めることがで
きる。
次のようにして作製される。まず保持シートとなるPE
Tフィルム1に、スペーサシート3となる感光性基を含
むアクリルシート等の感光性樹脂フィルムを接着剤によ
り接着する。それを細溝マスクパターンを用いて露光
し、露光部あるいは未露光部を溶解して泳動路となる溝
パターンを形成する。溝パターンは、シート9の一方の
側8から他方の側7に向かって末広がりの配置をとる。
スペーサシート3に泳動路となる溝パターンを形成した
後、その上に第2の保持シートであるPETフィルム2
を接着剤により接着する。次いで、所望の形状に切断し
細管が粗に配置された側7に先端から所定の長さまで切
り込みを入れ、各キャピラリー管5の先端部分を分離し
てキャピラリーシートが作製される。
ートの一端をシリンジ中に押し込んで密封固定し、シリ
ンジ中に入れられた架橋剤を3重量%[3%C( Cross
linking material concentration )]含む5重量%
[5%T( Total concentration)]のポリアクリルア
ミドゲル溶液(5%T,3%C)を細管中に圧入してゲ
ルキャピラリー6を形成する。保持シート1,2の材質
としては、PETの他にもポリアクリル樹脂やポリイミ
ド樹脂などポリアクリルアミドゲルとなじみの良い高分
子を使用することができる。スペーサシート3は整形し
た高分子シートを使用せず、液状のものを一定の厚さに
塗布してシートを得てもよい。
重ね、その中間のスペーサシートをエッチング加工して
キャピラリーアレーシートを作製したが、整形された2
枚のシートを重ねてキャピラリーアレーを形成してもよ
い。すなわち、一方の保持シート1に金型を用いた加圧
成形又はエッチングによって細溝を形成し、その上に他
方の保持シート2を接着することによってキャピラリー
アレーシートを作成してもよい。
日放置してゲル形成後、図2の装置に装着して使用す
る。シート下端部あるいは上端部のゲル形成が乱れてい
るときにはシート端の一部を切断除去し、ゲル端面をき
れいな状態にして使用する。ゲルの末端部を常にきれい
な状態とするためには、第3図に示すように、キャピラ
リーアレーシート9の端部をガイドカバー18で覆い、
シートの他端部から前述のようにシリンジを用いてゲル
をガイドカバー18の間にまで充填し、ガイドカバー1
8間に補助部ゲル19を作成する。そして、使用時にガ
イドカバー18をはずして鋭利な刃物で図3に破線部2
0で示した位置で補助部ゲル19を切断除去するように
するのが有利である。
8をホルダーガイド21で挟んでフローセル11内にセ
ットされる。ホルダーガイド21は、キャピラリーアレ
ーシート9に接する側面に上下方向に連通する複数の流
体流通路が設けられている。セル11内にはバッファー
液(1×TBE;90mM Tris borate、pH8.3、
0.2mM EDTA)が満たされており、このバッフ
ァー液は前記ホルダーガイド21に設けられた流路を通
って上から下へキャピラリーアレーのまわりを流れ、セ
ル11の検出部12を通った後、シースフロー液流出路
10を通って下部バッファー液14に流入する。
試料溜にキャピラリーアレーシート9上部の分離したキ
ャピラリー5を1本づつ挿入し電界を短時間印加するこ
とによって、試料注入部4から各キャピラリーへ電界注
入される。試料が注入されたキャピラリー5の端部は共
通のバッファー液漕13に浸され、上下のバッファー液
槽13,14に挿入した電極(図示せず)に泳動電圧を
印加することにより、試料の電気泳動分離が行われる。
ャピラリー端部から流出してフローセル内を下部に向か
って泳動するが、その途中の検出部12で紙面垂直方向
から入射された図示しないレーザ光線によって照射され
る。そして、試料から発せられた蛍光は、キャピラリー
アレーシート9の表面に向けて配置されたフィルター1
5を通して高感度CCDカメラ16によって同時に検出
される。CCDカメラ16からの検出信号はデータ処理
装置17に送られて必要な演算処理が施される。有機物
キャピラリーアレーの無い泳動路上を励起光照射して蛍
光検出を行うので、キャピラリーアレーから発せられる
蛍光が検出を妨害することがない。
ャピラリー毎に分離して設ける必要はないが、各キャピ
ラリーに対応させた中空のキャピラリーアレーとし泳動
路を中心に多数のシースフローを形成させるようにする
と、隣接するキャピラリーの溶出物が検出部12で混合
するのを確実に回避することができて有利である。もち
ろんキャピラリーアレーシート9の下端部を蛍光の少な
い石英製のキャピラリーアレーに接続してセル11を省
略することもできる。
圧の印加で発熱してゲル破壊がおこり易く、そのため繰
り返し使用することが難しい。試料注入側7を短いキャ
ピラリーに接続して使用すると、ゲルが変質した接続キ
ャピラリーを交換するだけでゲルシートを多数回使用で
きる利点がある。検出の方式の1例として、図2には、
一列に並んだ泳動路を側面から同時に光照射し、線状蛍
光像をCCDカメラで撮像するシステムを示した。図2
は1種類の蛍光体からの蛍光像を検出する例であるが、
プリズム等を用いて複数の蛍光体を波長分離して計測す
ることも可能である。また、光源と検出器を固定した移
動台をキャピラリーアレーシートに沿って移動走査する
ことにより、各試料からの蛍光を順次検出するようにし
てもよい。
を高分子シートによって形成したが、現在種々の分野で
使用されている中空糸の製造技術によって有機物ポリマ
ーの中空管すなわちキャピラリーを作り、そのキャピラ
リーを多数本束ねて用いることもできる。その場合、束
ねたキャピラリーの一端を一直線上に配列すると、蛍光
検出法等で測定する際、好都合である。高分子ポリマー
としてはPET、ポリアクリル樹脂、ポリイミド樹脂な
どを使用することができる。キャピラリー中へのゲルの
注入は、前記実施例と同様にシリンジを用いる圧入法で
行うことができる。
軟で扱いやすくキャピラリーの持つ長所を備える廉価な
キャピラリーアレーを得ることができる。また、キャピ
ラリーの厚さや幅は高精度に制御できるので泳動路間の
泳動速度差を小さくすることができる利点がある。
シートの概念図。
電気泳動分析装置の概念図。
図。
ト、4…ゲルキャピラリー試料注入部、5…分離したキ
ャピラリー管、6…ゲルキャピラリー、7…分離キャピ
ラリー部、8…計測部パックトキャピラリー管部、9…
ゲルキャピラリーアレーシート、10…シースフロー液
流出用キャピラリー、11…フローセル、12…検出
部、13…上部バッファー液、14…下部バッファー
液、15…フィルター、16…高感度CCDカメラ、1
7…データ処理装置、18…ガイドカバー、19…補助
部ゲル、20…切断部位、21…ホルダーガイド
Claims (9)
- 【請求項1】高分子シートの間に形成された複数の互い
に分離するキャピラリーにゲルが充填された複数のキャ
ピラリー泳動路を有するキャピラリーアレーであり、前
記各キャピラリー泳動路の一端部において前記各キャピ
ラリー泳動路は先端から所定長さだけ相互に分離されて
いることを特徴とするキャピラリーアレー。 - 【請求項2】高分子シートを用いて形成され平面状に配
列する複数のキャピラリー泳動路を有するキャピラリー
アレーであり、前記各キャピラリー泳動路の一端部にお
いて前記各キャピラリー泳動路は先端から所定長さだけ
相互に分離されていることを特徴とするキャピラリーア
レー。 - 【請求項3】高分子シートを用いて形成され平面状に配
列された複数のキャピラリー泳動路を具備し、試料が注
入される試料注入部の側での前記キャピラリー泳動路の
配列密度が、泳動分離された前記試料が検出される検出
部の側での前記キャピラリー泳動路の配列密度より粗で
あることを特徴とするキャピラリーアレー。 - 【請求項4】高分子シートを用いて形成され平面状に配
列される複数のキャピラリー泳動路を有するキャピラリ
ーアレーであり、前記複数のキャピラリー泳動路のそれ
ぞれが、試料が注入される注入端につながる直線部と、
前記試料が流出する流出端につながる直線部とを折れ線
状に直結して構成されていることを特徴とするキャピラ
リーアレー。 - 【請求項5】高分子シートを用いて形成され平面状に配
列される複数のキャピラリー泳動路を有するキャピラリ
ーアレーであり、前記複数のキャピラリー泳動路のそれ
ぞれが、試料が注入される注入端につながり該注入端に
向かって末広がりに配置された直線部と、前記試料が流
出する流出端につながる直線部とを結んで構成されてい
ることを特徴とするキャピラリーアレー。 - 【請求項6】高分子シートを用いて形成され平面状に配
列される複数のキャピラリー泳動路を有するキャピラリ
ーアレーであり、前記複数のキャピラリー泳動路のそれ
ぞれが、試料が注入される注入端につながる直線部と、
前記試料が流出する流出端につながる直線部とを結んで
構成されており、前記注入端のキャピラリー間隔と前記
流出端のキャピラリー間隔とが異なることを特徴とする
キャピラリーアレー。 - 【請求項7】試料注入部でのキャピラリーの配列密度
が、前記試料注入部と反対側でのキャピラリーの配列密
度よりも粗であるように高分子シートを用いて形成され
る複数のキャピラリー泳動路を有するキャピラリーアレ
ーの前記試料注入部に試料を注入する工程と、前記キャ
ピラリーアレーの面に平行な方向からレーザ光を照射す
る工程と、前記レーザ光の照射により前記試料から発す
る蛍光を検出する工程とを有することを特徴とする電気
泳動方法。 - 【請求項8】高分子シートを用いて形成される複数のキ
ャピラリー泳動路を有するキャピラリーアレーと、試料
を前記複数のキャピラリーに注入する手段と、前記キャ
ピラリーアレーの面に平行な方向からレーザ光を照射す
る手段と、前記レーザ光の照射により前記試料から発す
る蛍光を検出する手段とを具備し、前記キャピラリーア
レーの試料注入部でのキャピラリーの配列密度が、前記
レーザが照射される側でのキャピラリーの配列密度より
も粗であることを特徴とする電気泳動装置。 - 【請求項9】高分子シートを用いて形成される複数のキ
ャピラリー泳動路を有するキャピラリーアレーと、一列
に並ぶ泳動路の列に同時にレーザ光を照射する手段と、
前記レーザ光の照射により前記試料から発する蛍光を検
出する手段とを具備し、前記キャピラリーアレーの試料
注入部のキャピラリーの配列密度が、前記レーザ光が照
射される部位での泳動路の配列密度よりも粗であること
を特徴とする電気泳動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5080926A JP2974537B2 (ja) | 1993-04-07 | 1993-04-07 | キャピラリーアレー、電気泳動方法及び電気泳動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5080926A JP2974537B2 (ja) | 1993-04-07 | 1993-04-07 | キャピラリーアレー、電気泳動方法及び電気泳動装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH06294771A JPH06294771A (ja) | 1994-10-21 |
JP2974537B2 true JP2974537B2 (ja) | 1999-11-10 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP5080926A Expired - Fee Related JP2974537B2 (ja) | 1993-04-07 | 1993-04-07 | キャピラリーアレー、電気泳動方法及び電気泳動装置 |
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-
1993
- 1993-04-07 JP JP5080926A patent/JP2974537B2/ja not_active Expired - Fee Related
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