JP7228060B2 - 電気泳動装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気泳動装置に関する。

蛋白質の解析等を目的としたキャピラリを用いた電気泳動装置が知られている（例えば特許文献１参照）。従来、市場に提供されている、蛋白質の解析用のキャピラリ電気泳動装置においては、蛋白質の解析のためのキャピラリが１本であり、スループットの向上が難しい。蛋白質の蛍光強度測定と、蛋白質の吸光度測定とを、１つの装置において高スループットで実行可能な装置が望まれている。

国際公開第２０１５／００５０４８号

本発明は、蛋白質の解析を高スループットで実行することを可能にした電気泳動装置を提供することを目的とする。

本発明に係る電気泳動装置は、複数のキャピラリを配列してなるキャピラリアレイと、測定光を照射する測定光照射部と、前記複数のキャピラリに対応して配列される複数の第１レンズを含む第１レンズアレイと、前記複数のキャピラリに対応して配列される複数の第２レンズを含む第２レンズアレイと、前記測定光照射部から前記第１レンズアレイを介して前記キャピラリに入射する光を前記第２レンズアレイを介して受光する受光部とを備える。

本発明によれば、蛋白質の解析を高スループットで実行することが可能になる。

第１の実施の形態のキャピラリ電気泳動装置の全体構成の概略図である。 測定光照射部及び受光部の構成例を示す概略図（平面図）である。 測定光照射部及び受光部の構成例を示す概略図（断面図）である。 第２の実施の形態のキャピラリ電気泳動装置の測定光照射部及び受光部の構成例を示す概略図である。 第２の実施の形態の光分岐回路の一例を示す。 第２の実施の形態の光分岐回路の一例を示す。 第３の実施の形態のキャピラリ電気泳動装置の測定光照射部及び受光部の構成例を示す概略図である。 第４の実施の形態のキャピラリ電気泳動装置の測定光照射部及び受光部の構成例を示す概略図である。 第４の実施の形態の変形例を示す。 第５の実施の形態のキャピラリ電気泳動装置の測定光照射部の構成例を示す概略図である。 第５の実施の形態の変形例を示す。 第６の実施の形態のキャピラリ電気泳動装置の測定光照射部及び受光部の構成例を示す概略図である。 第６の実施の形態の動作を説明する。 第６の実施の形態の動作を説明する。 第６の実施の形態の動作を説明する。 キャピラリの構造に関する変形例を示す。

以下、添付図面を参照して本実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本開示の原理に則った実施形態と実装例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本開示を限定的に解釈するために用いられるものではない。本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味においても限定するものではない。

本実施形態では、当業者が本開示を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本開示の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。

［第１の実施の形態］
図１に、第１の実施の形態のキャピラリ電気泳動装置１の全体構成の概略図を示す。
キャピラリ電気泳動装置１は、測定対象物であるサンプルを収納する複数のサンプル容器１１と、サンプル容器１１を保持するサンプルトレイ１２と、複数のキャピラリ１４から構成されるキャピラリアレイ１３と、高電圧をキャピラリ１４に印加する高圧電源１５と、電気泳動分離時にサンプル注入側のキャピラリアレイ１３及び電極が浸されるバッファー液を保持する電極槽１０と、サンプル注入側とは反対側のバッファー液を保持する電極槽２１と、測定光照射部１６と、受光部１７と、キャピラリ１４内に電気泳動媒体１８を注入するポンプユニット１９と、キャピラリ１４内を一定の温度に保つ恒温槽２０とを備える。

サンプル容器１１と電極槽１０は移動台（図示せず）に保持され、サンプルを導入する際にはサンプル容器１１が、泳動分離時には電極槽１０が、キャピラリアレイ１４の端部に移動する。また、図示していないが、このキャピラリ電気泳動装置１は、動作制御するための制御部、データ処理部、表示部、記録部などを備える。

キャピラリアレイ１３は、管状部材である石英製キャピラリ１４を複数本（例えば、４本、８本、１２本、１６本、２４本など）配列させて構成され、それらの一部に光照射部位８を有する。キャピラリ１４は通常ポリイミドなどで被覆されているが、光照射部位８ではその被覆が除去され、被覆除去部分が整列されて光照射部位８が構成される。

測定光照射部１６は、キャピラリアレイ１３に設けられた光照射部位８に測定光を照射するため、光源と、光ファイバやレンズなどの投光光学系を有する。また、受光部１７は、キャピラリアレイ１３の光照射部位８を透過した測定光やサンプル中の成分に付与された蛍光体からの蛍光を受光するための受光素子と、光ファイバやレンズや分光器などの受光光学系を備える。

電気泳動媒体１８（例えば、ポリマー水溶液）をキャピラリ１４内に注入するポンプユニット１９は、ゲルブロック２３と、シリンジ２４と、バルブ２２と、キャピラリアレイ１３との接続部２５を有する。各キャピラリ１４内に泳動媒体であるポリマー水溶液を充填する際には、キャピラリアレイ１３を接続部２５に連結し、例えば、図示しない制御部によって、バルブ２２を閉じ、シリンジ２４を押し込むことによって、シリンジ２４内のポリマー水溶液がキャピラリ１４内に注入される。バルブ２２から電極槽２１までの泳動路にも、バルブ操作によりポリマー水溶液を充填する。なお、図１は、バルブ２２が開閉バルブである例を示しているが、バルブ２２を三方バルブなどで構築することも可能である。

キャピラリ１４へのサンプル導入は、周知のとおり、電気的な手段、圧力印加手段などにより行うことができる。電気的な手段によりサンプルを導入する場合は、サンプル容器１１内のサンプル溶液内にキャピラリ１４および電極を挿入し、電極槽２１との間に電圧を印加することで行う。その後、サンプル容器１１から共通の電極槽１０に入れ替える。
高圧電源１５により電圧が印加されると、サンプル内の成分は、電気泳動により分子量等の性質に従って分離しながらキャピラリ１４内を電極槽２１に向けて移動する。移動した成分は、キャピラリ１４に設けられた光照射部位８で測定光照射部１６により測定光が照射され、受光部１７にて成分に付与された蛍光や成分を通過した透過光などが検出される。なお、キャピラリアレイ１３の各キャピラリ１４は、同じ長さになるように調整される。また、放熱特性向上のため、光照射部位以外は、各キャピラリ１４は均等に分離して配置させるのが望ましい。

図２及び図３は、第１の実施の形態の測定光照射部１６及び受光部１７の構成例を示している。図２は平面図であり、図３は断面図である。この図２の測定光照射部１６は、キャピラリアレイ１３において一列に並べられた複数のキャピラリ１４に対し均一に測定光を照射するのに好適な構成を有している。また、本装置は、同じキャピラリにより、蛋白質の蛍光測定と吸光度測定を実行可能に構成されている。本装置によれば、キャピラリアレイ１３の交換をすることなく、蛍光測定及び吸光度測定を測定することができる。

この図２の例の測定光照射部１６は、光源１０１と、集光レンズ１０２と、光源側ファイバ１０３と、コリメートレンズ１０４と、矩形マスク１０５と、波長選択フィルタ１０６と、シリンドリカルビームエキスパンダ１０７と、矩形マスク１０８と、ミラー１０９、１１０と、トロイダルレンズアレイ１１１とを備えている。集光レンズ１０２は、光源側ファイバ１０３の入射端面に光源１０１からの光を集光させるよう構成されている。コリメートレンズ１０４は、光源側ファイバ１０３の出射端面から射出された光を平行光に変換する。矩形マスク１０５は、コリメートレンズ１０４から射出された平行光を、矩形状の光に絞るマスクである。波長選択フィルタ１０６は、測定の種類（吸光度測定、蛍光測定）に応じて、通過される波長を選択する機能を有する。

シリンドリカルビームエキスパンダ１０７は、シリンドリカルレンズを含む光学系であり、矩形マスク１０５を通過させた矩形のビームをキャピラリアレイ１３の配列に沿った方向に拡大するよう構成されている。シリンドリカルビームエキスパンダ１０７を通過した光は、矩形マスク１０８の矩形状の開口を通過し、ミラー１０９、１１０を介してトロイダルレンズアレイ１１１に入射する。トロイダルレンズアレイ１１１は、キャピラリアレイ１３中のキャピラリ１４の光照射部分の長手方向と同一の方向を長手方向として配列される複数のトロイダルレンズを有する。なお、キャピラリアレイ１３の配列間隔やその他の状況によっては、トロイダルレンズに代えて通常のレンズを配列したレンズアレイを採用することも可能である。

この測定光照射部１６の構成によれば、光源１０１から発せられた光を、キャピラリアレイ１３の配列に従ってシリンドリカルビームエキスパンダ１０７及び矩形マスク１０５、１０８により矩形状に成形する。シリンドリカルビームエキスパンダ１０７によりビームが拡大されることでビームの輝度はその断面において均一化され、キャピラリアレイ１３の配列方向の強度のバラツキが抑えられる。更に、その輝度が均一化された光がトロイダルレンズアレイ１１１中のトロイダルレンズにより、対応するキャピラリアレイ１３中のキャピラリ１４に入射する。ビーム断面の輝度が均一化されることで、キャピラリ１４の各々に入射する光の光量も均一化される。すなわち、複数のキャピラリ１４の間で、入射される光の光量を略等しくすることができるので、複数のキャピラリ１４を用いた場合においても、測定条件が均一化されるとともに、複数のキャピラリ１４に対し同時に測定を実行することができる。

また、受光部１７は、レンズアレイ２０１と、光ファイバアレイ２０２とを備える。レンズアレイ２０１は、キャピラリアレイ１３を通過した測定光を集光させて光ファイバアレイ２０２中の光ファイバの入射端面に集光させるよう構成される。レンズアレイ２０１は、トロイダルレンズアレイ１１１中のトロイダルレンズの数に対応する数のレンズを配列して構成されている。光ファイバアレイ２０２は、レンズアレイ２０１のレンズの数に対応する複数本の光ファイバを配列してなり、レンズアレイ２０１から入射した光を導光して、図示しない分光器に入射させ、図示しない光検出器にて光検出される。

また、ミラー１１０とトロイダルレンズアレイ１１１との間には、蛍光用ダイクロイックミラー２０３が配置されている。この蛍光用ダイクロイックミラー２０３は、本装置において蛍光測定を行う場合において、光源１０１からミラー１０９及び１１０で反射して到達した測定光を通過させる一方、キャピラリアレイ１３から発する蛍光を反射させる機能を有する。蛍光用ダイクロイックミラー２０３で反射した蛍光は、図示しない光学系を介して分光器に入射し、検出される。

第１の実施の形態のキャピラリ電気泳動装置によれば、複数のキャピラリ１４の間で入射する光の輝度を均一にすることができ、蛋白質の吸光度を高スループットで測定することができる。光源１０１から発せられた光を、キャピラリアレイ１３の配列に従ってシリンドリカルビームエキスパンダ１０７及び矩形マスク１０５、１０８により矩形状に成形する。シリンドリカルビームエキスパンダ１０７によりビームが拡大されることでビームの輝度はその断面において均一化される。更に、その輝度が均一化された光がトロイダルレンズアレイ１１１中のトロイダルレンズにより、対応するキャピラリアレイ１３中のキャピラリに入射する。ビーム断面の輝度が均一化されることで、キャピラリ１４の各々に入射する光の光量も均一化される。すなわち、複数のキャピラリ１４の間で、入射される光の光量を略等しくすることができるので、複数のキャピラリ１４を用いた場合においても、測定条件が均一化される。

なお、矩形マスク１０５及び１０８の開口部の形状は、対向する辺が平行な矩形とすることができるが、これに代えて、図２の右上に示すような、端部に向かうほどその幅が大きくなる糸巻き型の開口部１０８Ｎにしてもよい。キャピラリアレイ１３の端部に位置するキャピラリでは、受光される測定光の輝度が中央部のキャピラリ１４に比べ小さくなる傾向にある。この糸巻き型の開口部によれば、このような輝度のバラつきを補正することができる。なお、例ではレンズアレイを用いたが、単一レンズを使って結像させてもよい。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態に係るキャピラリ電気泳動装置を、図４を参照して説明する。第２の実施の形態のキャピラリ電気泳動装置の全体構造は、第１の実施の形態（図１）と同様である。この第２の実施の形態は、測定光照射部１６の構成が第１の実施の形態とは異なっている。なお、第１の実施の形態の測定光照射部１６の構成要素と共通の構成要素については図２及び図３と同一の符号を付しているので、以下では重複する説明は省略する。

この第２の実施の形態の測定光照射部１６は、光源１０１、集光レンズ１０２、光分岐回路１１４、及びトロイダルレンズアレイ１１１を備えている。光分岐回路１１４は、集光レンズ１０２とトロイダルレンズアレイ１１１との間に設けられ、光源１０１からの光を複数の経路に分岐させる機能を有する。なお、図４では、図示は省略しているが、この第２の実施の形態においても、蛍光測定のための蛍光用ダイクロイックミラー２０３を含む蛍光測定用の受光光学系を備えることができる。

前述した第１の実施の形態では、光源１０１からの光がシリンドリカルビームエキスパンダ１０７によりキャピラリアレイ１３の配列方向に拡大され、トロイダルレンズアレイ１１１においてキャピラリアレイ１３内のキャピラリ１４の本数に対応した数の光束に分割される。これに対し、第２の実施の形態では、光分岐回路１１４が光を分割する役割を有し、トロイダルレンズアレイ１１１に光が入射するよりも前に、測定光がキャピラリアレイ１３中のキャピラリの本数に対応した数の光束に分割される。
光分岐回路１１４は、図５に示すような光導波路であってもよいし、図６に示すようなプリズムアレイ１１５であってもよい。この第２の実施の形態によっても、第１の実施の形態と同一の効果を奏することができる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態に係るキャピラリ電気泳動装置を、図７を参照して説明する。この第３の実施の形態のキャピラリ電気泳動装置の全体構造は、第１の実施の形態（図１）と同様である。この第３の実施の形態は、測定光照射部１６及び受光部１７の構成が第１の実施の形態とは異なっている。

第３の実施の形態のキャピラリ電気泳動装置は、測定光照射部１６が、光源１０１、集光レンズ１０２’、光ファイバアレイ１１６、及び集光光学系１１７を備えている。この測定光照射部１６は、複数の光ファイバを配列してなる光ファイバアレイ１１６により光を複数の光に分割している。光ファイバアレイ１１６は、キャピラリ１４の配列、及びキャピラリ１４の数に合わせて複数の光ファイバを配列させて構成されている。ただし、光ファイバアレイ１１６中の光ファイバは、その出射端側でキャピラリアレイ１３中のキャピラリ１４の配列と対応して配列されていればよく、入射端側では、集光レンズ１０２’からの入射光が高効率に入射可能な配列とされていればよく、キャピラリアレイ１３での配列と対応させる必要はない。なお、光ファイバアレイ１１６中の複数の光ファイバのうち、１本または複数の光ファイバを、参照光の導光用の光ファイバとして用いることもできる。光ファイバアレイ１１６の入射端側では、溶融末端方法により処理し、接着剤をなくし、損失を抑える光ファイバアレイとすることも有効である。

また、光ファイバアレイ１１６中の複数の光ファイバの各々は、更に複数の光ファイバの集合であるバンドルファイバとされてもよい。なお、１本のバンドルファイバ中の複数の光ファイバは、入射端では丸形又はマトリクス状（複数行×複数列）に配列される一方で、出射端側では、一列に配置されていてもよい。出射端側の光ファイバがキャピラリ１４の長手方向に一列に配置されることで、キャピラリ１４に対し光を簡便に、高効率で入射させることが可能になる。

光源１０１からの光は、集光レンズ１０２’により集光され、集光レンズ１０２’は光ファイバアレイ１１６の入射端側において光源１０１の像を結像させる。なお、図示は省略しているが、集光レンズ１０２’は、複数のレンズを備えていてもよく、また、光を均一に分散せるための光拡散素子を更に備えてもよい。

また、この第３の実施の形態の受光部１７は、集光光学系２１１と、光ファイバアレイ２１２と、蛍光用ビームスプリッタアレイ２１３と、集光レンズアレイ２１４と、光ファイバアレイ２１５とを備えている。集光光学系２１１は、キャピラリアレイ１３を通過した測定光を集光させて光ファイバアレイ２１２の入射端面に入射させるよう構成されている。光ファイバアレイ２１２は、集光光学系２１１により集光された光を分光器２１６に向けて導光する機能を有する。光ファイバアレイ２１２を通過した光は、吸光度測定のための光として分光器２１６に入射する。

一方、光源１０１から蛍光測定用の測定光（蛍光励起光）が出射されてキャピラリアレイ１３に入射すると、キャピラリ１４内を通る蛋白質に付加された蛍光体から蛍光が発生する。蛍光用ビームスプリッタアレイ２１３の各々は、この蛍光を反射させる機能を有する。蛍光用ビームスプリッタアレイ２１３は、蛍光測定用の測定光は透過させるよう構成されている。

蛍光用ビームスプリッタアレイ２１３で反射した光は、集光レンズアレイ２１４の各々で集光されて光ファイバアレイ２１５の光ファイバの入射端面に入射し、分光器２１６まで導光される。

この第３の実施の形態のキャピラリ電気泳動装置によれば、光源１０１の光源像が集光レンズ１０２’で光ファイバアレイ１１６の入射端面に結像されるので、光ファイバアレイ１１６の複数の光ファイバへの入射光の輝度を略均一にすることができる。
このため、キャピラリアレイ１３の複数のキャピラリ１４に均一な輝度の光を照射することができ、複数のキャピラリを用いた場合でも、高いスループットで且つ正確な測定を行うことが可能となる。

［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態に係るキャピラリ電気泳動装置を、図８を参照して説明する。この第４の実施の形態のキャピラリ電気泳動装置の全体構造は、第１の実施の形態（図１）と同様である。この第４の実施の形態は、測定光照射部１６の構成が第１の実施の形態とは異なっている。

この第４の実施の形態の測定光照射部１６は、光源１０１と、集光レンズ１０２と、光源側ファイバ１０３と、コリメートレンズ１０４と、矩形マスク１０５と、波長選択フィルタ１０６と、ミラー１１８と、ポリゴンミラー１１９と、ｆθレンズ１２０と、トロイダルレンズアレイ１１１とを備えている。

光源１０１～波長選択フィルタ１０６は、第１の実施の形態のものと同様のものであってよい。光源１０１から出て矩形マスク１０５でビーム成形されてミラー１１８で反射した測定光は、回転軸を中心に所定の速度で回転するポリゴンミラー１１９により所定の回転角で走査される。走査された光線は、ｆθレンズ１２０により光軸に平行な光に変換される。ポリゴンミラー１１９とfθレンズ１２０とにより構成される光走査部により測定光が走査がされることにより、測定光はトロイダルレンズアレイ１１１の複数のトロイダルレンズに順次入射する。前述の実施の形態では、トロイダルレンズアレイ１１１中の複数のトロイダルレンズに同時に測定光が入射するが、この第４の実施の形態では、同時ではなく、測定光が順次複数のトロイダルレンズのいずれかに入射する。複数のキャピラリにおいて、測定光の投影タイミングが異なるが、ポリゴンミラー１１９の回転速度を高速にすることにより、投影時間差の影響を受けずに、複数のキャピラリ１４について略同一条件下で測定をすることが可能となる。このため、この第４の実施の形態でも、高スループットで複数のキャピラリを用いた蛋白質の吸光度測定を行うことが可能になる。

図９は、第４の実施の形態の変形例を示している。この変形例では、図８の構成に加え、更にミラー１１８とポリゴンミラー１１９との間に集光レンズ１２５を備えている。この集光レンズ１２５は、ｆθレンズ１２０から出た光が光軸に沿った平行光となるよう調整する役割を有する。ｆθレンズ１２０から出た光が平行光となることにより、トロイダルレンズアレイ１１１及びキャピラリアレイ１３の光照射部位に対し高効率で測定光を入射させることが可能になる。

［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態に係るキャピラリ電気泳動装置を、図１０を参照して説明する。この第５の実施の形態のキャピラリ電気泳動装置の全体構造は、第１の実施の形態（図１）と同様である。この第５の実施の形態は、測定光照射部１６の構成が前述の実施の形態とは異なっている。

この第５の実施の形態の測定光照射部１６は、光源１０１、集光レンズ１０２、ダイクロイックミラー１２１、光分岐回路１１４、トロイダルレンズアレイ１１１、ダイクロイックミラー１２２、励起波長単色化フィルタ１２３、及び集光レンズ１２４を備えている。光源１０１、集光レンズ１０２、光分岐回路１１４は、第２の実施の形態（図４）と同様のものであってよい。

前述の実施の形態では、吸光度測定の測定光と、蛍光測定の測定光とが同一の投影光路に沿ってキャピラリアレイ１３に投影される構成を採用している。これに対し、この第５の実施の形態では、蛍光測定用の測定光は、吸光度測定の測定光とは異なる投影光路に沿って投影される。すなわち、この第５の実施の形態の測定光照射部１６は、まずダイクロイックミラー１２１において、蛍光測定用の測定光は透過させる一方で、吸光度測定の測定光は反射させる。吸光度測定用の測定光は、第２の実施の形態と同様に、光分岐回路１１４で複数の光束に分岐され、トロイダルレンズアレイ１１１に入射する。

一方、蛍光測定の測定光は、ダイクロイックミラー１２１を通過した後、ダイクロイックミラー１２２で反射し、励起波長単色化フィルタ１２４において、蛍光測定に用いられる波長成分の光のみが通過する。励起波長単色化フィルタ１２４を通過した蛍光測定用の測定光の１本の光束は、トロイダルレンズアレイ１１１を通過せず、図１０に示すように、キャピラリアレイ１３中の複数のキャピラリ１４に、その配列方向から入射する。なお、ダイクロイックミラー１２２は、蛍光測定に不要な近赤外光を透過させるような波長特性を有したものとすることができる。
蛍光体を付加された蛋白質がキャピラリ１４内を通過し、蛍光測定用の測定光を照射されることにより蛍光を発すると、その蛍光はレンズアレイ２０１に入射し、光ファイバアレイ２０２により図示しない分光器まで導光される。蛍光測定用の測定光は、レンズアレイ２０１の主平面とは平行の方向（キャピラリアレイ１３の複数のキャピラリ１４の配列方向）に導光されるので、測定光は殆どレンズアレイ２０１には入射されない。このため、この第５の実施の形態によれば、高いＳ／Ｎ比で蛍光測定を実行することができる。

この第５の実施の形態によっても、吸光度測定は前述の実施の形態と同様に実施することができ、複数のキャピラリに対し同時に、同一の条件で吸光度測定を実行することができるので、高スループットでの吸光度測定が可能になる。また、蛍光測定に関しては、１本の蛍光測定用の測定光を、１列に配列された複数のキャピラリ１４に対し、その配列方向から照射する構成としているので、複数のキャピラリ１４に対し同時に測定を行うことが可能になる。

図１１は、第５の実施の形態の変形例を示している。変形例では、蛍光測定用の測定光が照射する複数のキャピラリの位置が、吸光度測定用の測定光が照射する複数のキャピラリの位置と異なる。このように、吸光度測定の測定光と蛍光測定用の測定光の照射位置（通過位置）を異ならせることにより、異なる測定を、互いに干渉することなく実行することができ、測定のスループットを更に向上させることができる。なお、照射位置が異なることに対応して、受光部１７は、吸光度測定の測定光の透過光を導光するための光ファイバアレイ２１２と、蛍光測定によりキャピラ１４リで発生した蛍光を導光するための光ファイバアレイ２１５とを有している。また、図１１では、吸光度測定において、キャピラリ１４の泳動路をいわゆるＺ型になるように配置している。すなわち、不透明な絶縁体ブロックに両端が開口した中空部を設け、両開口端を透明窓材でシールし、また中空部の両端部に絶縁体外に通じる孔を設けた流路を複数配置したＺ型流路アレイユニット３００を設け、複数の孔にキャピラリ１４を接続し、電気泳動路とする。中空部の径を十分小さくすることで、吸光度測定のための光路長を、蛍光測定のための光路長に比べ長くすることができる。中空部の内面は反射コーティング処理することで感度向上できる。

なお、この第５の実施の形態及び変形例においては、図１１の左上に示すように、キャピラリアレイ１３は、サンプルの泳動路となるキャピラリ１３Ｒに加え、それらの間に適宜ダミーキャピラリ１３Ｄを配置したものとすることができる。この場合、蛍光測定用の測定光は、キャピラリ１３Ｒとダミーキャピラリ１３Ｄとを通過する。キャピラリ１３Ｒは、所定間隔だけ間隔を空けて配置されるが、その場合、図１０のように蛍光測定用の測定光を入射させると、測定光の伝搬がしにくくなる。ダミーキャピラリ１３Ｄをキャピラリ１３Ｒの間に配置することで、測定光が伝搬しやすくなる。なお、ダミーキャピラリとしては、内部をポリマーで満たした同じ断面形状のキャピラリのほか、ガラスロッドなどを使うことができる。

［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態に係るキャピラリ電気泳動装置を、図１２を参照して説明する。この第６の実施の形態のキャピラリ電気泳動装置の全体構造は、第１の実施の形態（図１）と同様である。この第６の実施の形態は、測定光照射部１６の構成が前述の実施の形態とは異なっている。この第６の実施の形態は、吸光度測定用の測定光と、蛍光測定用の測定光の投影経路が互いに異なる構成を有しており、この点、第５の実施の形態と共通している。ただし、この第６の実施の形態では、トロイダルレンズアレイ１１１の主平面に対し斜め方向から蛍光測定用の測定光（励起光）が入射される構成としている。

第６の実施の形態のキャピラリ電気泳動装置の測定光照射部１６は、光源１０１、集光レンズ１０２、ダイクロイックミラー１３１、シャッタ１３２、吸光度測定光用光学フィルタ１３３、ミラー１３４、シリンドリカルビームエキスパンダ１３５、及びトロイダルレンズアレイ１１１を備えている。また、測定光照射部１６は、シャッタ１４１、蛍光励起用光学フィルタ１４２、ミラー１４３、シリンドリカルビームエキスパンダ１４４を備えている。光源１０１～シリンドリカルビームエキスパンダ１３５は、吸光度測定のための測定光を照射するための光学系であり、また、光源１０１～シリンドリカルビームエキスパンダ１４４は、蛍光測定のための測定光を照射するための光学系である。

シャッタ１３２は、吸光度測定を行う場合には、その光路から退避され、蛍光測定を行う場合には光路に挿入される。吸光度測定用光学フィルタ１３３は、吸光度測定のための波長帯の光のみを通過させる機能を有する。シリンドリカルビームエキスパンダ１３５は、第１の実施の形態のシリンドリカルビームエキスパンダ１０７と同一のものであってよい。なお、吸光度測定用光学フィルタ１３３とミラー１３４との間には、吸光度測定用の測定光のモニタのため、ビームスプリッタ１３６、集光レンズ１３７、及び光検出器１３８が設けられる。

シャッタ１４１は、蛍光測定を行う場合には、その光路から退避され、吸光度測定を行う場合には光路に挿入される。すなわち、シャッタ１３２と１４１は、いずれか一方が選択的に対応する光路に挿入され、他方は退避される関係にある。蛍光測定用光学フィルタ１４２は、蛍光測定のために用いる波長帯の光のみを通過させる機能を有する。シリンドリカルビームエキスパンダ１４４は、第１の実施の形態のシリンドリカルビームエキスパンダ１０７と同一のものであってよい。

吸光度測定用のシリンドリカルビームエキスパンダ１３５は、トロイダルレンズアレイ１１１のトロイダルレンズの主平面に対し略垂直に測定光を投影するよう構成されている。一方、蛍光測定用のシリンドリカルビームエキスパンダ１４４は、トロイダルレンズアレイ１１１のトロイダルレンズの主平面に対し斜めに測定光を投影するように構成されている。すなわち、この実施の形態では、吸光度測定用の測定光と、蛍光測定用の測定光とが、トロイダルレンズアレイ１１１に対し異なる角度で投影される。図示の例では、前者がトロイダルレンズアレイ１１１のトロイダルレンズの主平面に対し垂直に、後者が斜め方向に入射されるが、これに限定されるものではない。後者が斜め方向から入射され、前者が後者とは異なる入射角度とされていればよい。

この第６の実施の形態の動作を、図１３～図１５を参照して説明する。吸光度測定を行う場合には、前述のようにシャッタ１３２が光路外に退避され、シャッタ１４１は光路に挿入される。吸光度測定用の測定光は、光源１０１～ミラー１３４を通ってシリンドリカルビームエキスパンダ１３５によりキャピラリアレイ１３の複数のキャピラリ１４の配列方向に拡大され、図１３に示すように、トロイダルレンズアレイ１１１の主平面に対し略垂直に入射し、キャピラリアレイ１３の複数のキャピラリ１４を均一に照射する。これにより、前述の実施の形態と同様にして吸光度の測定を行うことができる。

一方、蛍光測定を行う場合には、前述のようにシャッタ１４１が光路外に退避され、シャッタ１３２は光路に挿入される。蛍光測定用の測定光は、光源１０１～ミラー１４３を通ってシリンドリカルビームエキスパンダ１４４によりキャピラリアレイ１３の複数のキャピラリの配列方向に拡大され、図１４に示すように、トロイダルレンズアレイ１１１のレンズ主平面に対し斜め方向から入射する。これにより、キャピラリアレイ１３中の複数のキャピラリが、蛍光測定用の測定光により、斜め方向から均一に照射される。この測定光の照射によりキャピラリ内を泳動する蛋白質などから発せられた蛍光は、レンズアレイ２０１に入射し、光ファイバアレイ２０２により図示しない分光器まで導光される。蛍光測定用の測定光は、トロイダルレンズアレイ１１１のレンズ主平面に対し斜め方向から入射されるため、レンズアレイ２０１及び光ファイバアレイ２０２には入射することが回避される。これにより、蛍光測定のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
なお、蛍光測定の測定光は、図１４とは反対の斜め方向（トロイダルレンズアレイ１１１から見て斜め左方向）から入射させてもよいし、図１５に示す様に、トロイダルレンズ例１１１の左右両側から入射させてもよい。

［その他］
上述の実施形態の各々において、キャピラリアレイ１３のキャピラリは、図１６右上に示すように、円筒状のガラス管であり、断面は円形となっている。なお、光照射部位以外は、ポリイミドなどで被覆されている。これに代えて、図１６の右下に示すように、キャピラリの断面を矩形形状とし、その矩形形状の一辺に対し略垂直に測定光が当たり、入射効率が上がるように測定光照射部１６を調整することができる。外形が円形、内形が矩形形状であっても、その逆でもよい。形状はキャピラリ全体のほか、光照射部位近傍のみ異なっていてもよい。

以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…キャピラリ電気泳動装置、 １１…サンプル容器、 １２…サンプルトレイ、 １３…キャピラリアレイ、 １４…キャピラリ、 １５…高圧電源、 １６…測定光照射部、 １７…受光部、 １８…電気泳動媒体、 １９…ポンプユニット、 ２０…恒温槽、 ２１：電極槽、 ２２：バルブ、 １０１…光源、 １０２、１０２’…集光レンズ、 １０３…光源側ファイバ、 １０４…コリメートレンズ、 １０５…矩形マスク、 １０６…波長選択フィルタ、 １０７…シリンドリカルビームエキスパンダ、 １０８…矩形マスク、 １０９、１１０…ミラー、 １１１…トロイダルレンズアレイ、 １１４…光分岐回路、 １１６…光ファイバアレイ、 １１７…集光光学系、 １１８…ミラー、 １１９…ポリゴンミラー、 １２０…ｆθレンズ、 １２１、１２２…ダイクロイックミラー、 １２３…励起波長単色化フィルタ、 １２４…集光レンズ、１２５…集光レンズ、 １３１…ダイクロイックミラー、 １３２…シャッタ、 １３３…吸光度測定用光学フィルタ、 １３４…ミラー、 １３５…シリンドリカルビームエキスパンダ、 １３６…ビームスプリッタ、 １３７…集光レンズ、 １３８…光検出器、 １４１…シャッタ、 １４２…蛍光励起用光学フィルタ、 １４３…ミラー、 １４４…シリンドリカルビームエキスパンダ、 ２０１…レンズアレイ、 ２０２…光ファイバアレイ、 ２１１…集光光学系、 ２１２、２１５…光ファイバアレイ、 ２１３…蛍光用ビームスプリッタアレイ、 ２１４…集光レンズアレイ、 ２１５…光ファイバアレイ、 ２１６…分光器。

Claims (2)

1. 複数のキャピラリを配列してなるキャピラリアレイと、
   前記複数のキャピラリの数に対応する数のレンズを配列してなる第１レンズアレイと、
   吸光度測定のための第１測定光を、前記第１レンズアレイを介して前記キャピラリアレイに照射する第１測定光照射部と
   蛍光測定のための第２測定光を、前記キャピラリアレイに対し前記複数のキャピラリの配列方向から、前記第１レンズアレイを介さずに照射する第２測定光照射部と、
   前記キャピラリアレイから発した光を導光する光ファイバアレイと、
   前記光ファイバアレイを介して前記複数のキャピラリからの光を受光する受光部と
   を備えることを特徴とする電気泳動装置。
2. 前記複数のキャピラリは、Ｚ型に屈曲するＺ型屈曲部を有し、
   前記第１測定光照射部は、前記第１測定光を前記Ｚ型屈曲部の泳動方向に沿って照射する、請求項１に記載の電気泳動装置。

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