JPH0720090A - キャピラリ電気泳動装置 - Google Patents
キャピラリ電気泳動装置Info
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- JPH0720090A JPH0720090A JP5164414A JP16441493A JPH0720090A JP H0720090 A JPH0720090 A JP H0720090A JP 5164414 A JP5164414 A JP 5164414A JP 16441493 A JP16441493 A JP 16441493A JP H0720090 A JPH0720090 A JP H0720090A
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- capillary
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Abstract
(57)【要約】
【構成】キャピラリ１の試料導入側の先端を含むキャピ
ラリ１の一定長の部位の温度を制御する機構を備える。
キャピラリの試料導入側の先端を含むキャピラリの一定
長の部位をバッファ槽６に浸るように構成し、バッファ
の温度をペルチェ素子１３、あるいは温度制御循環ポン
プによって制御する。バッファを攪拌子１４によって攪
拌する。 【効果】キャピラリ先端の低塩濃度部位の温度が上昇す
ることを抑え、温度上昇による気泡発生を防止できる。
これによって、気泡発生に伴う試料バンドのブロードニ
ングや泳動の中断を防止し、試料の濃縮注入や高電界強
度での安定な泳動が可能になる。
ラリ１の一定長の部位の温度を制御する機構を備える。
キャピラリの試料導入側の先端を含むキャピラリの一定
長の部位をバッファ槽６に浸るように構成し、バッファ
の温度をペルチェ素子１３、あるいは温度制御循環ポン
プによって制御する。バッファを攪拌子１４によって攪
拌する。 【効果】キャピラリ先端の低塩濃度部位の温度が上昇す
ることを抑え、温度上昇による気泡発生を防止できる。
これによって、気泡発生に伴う試料バンドのブロードニ
ングや泳動の中断を防止し、試料の濃縮注入や高電界強
度での安定な泳動が可能になる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はヌクレオチド，ＤＮＡ，
アミノ酸，タンパク質，その他低分子化合物試料等の分
離分析装置に関する。
アミノ酸，タンパク質，その他低分子化合物試料等の分
離分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】キャピラリ電気泳動法は、（ヌクライッ
ク アシド リサーチ，１９９０年，１８巻，ｐｐ１４
１５−１４１９（Nucleic Acids Research，1990，18，
pp1415− 1419))に記載のように、バッファ，ゲル、あ
るいはセルロース等の高分子溶液で満たしたキャピラ
リ，キャピラリ両端が浸されるバッファリザーバ，バッ
ファリザーバ中に浸された電極，該電極に高電圧を印加
する電源，試料の注入に用いられるサンプルリザーバ，
キャピラリの一定位置を照射し得る光源，光源によって
照射された位置からの吸収光あるいは蛍光を検出する検
出器、及び検出光の信号処理部から構成される。キャピ
ラリの内径は通常０.１mm 以下であり、キャピラリ内部
のジュール熱の発生が非常に小さく平板を用いた電気泳
動の場合と比べると５〜１０倍の電界強度（２００Ｖ／
cm以上）が印加可能である。このため、平板を用いた電
気泳動の場合と比べると５〜１０倍の高速検出が可能で
ある。より高電圧の印加によってより高速な検出を達成
したい場合や、キャピラリ温度の不安定性による検出時
間の再現性の悪化を防ぎたい場合には、温度制御装置で
キャピラリ部を覆いキャピラリ部の温度を一定に保つこ
とが行われている（特開平1−167652 号公報）。しか
し、この温度制御装置によって温度制御できる範囲は、
バッファに浸るキャピラリ末端部を含んでいない。
ク アシド リサーチ，１９９０年，１８巻，ｐｐ１４
１５−１４１９（Nucleic Acids Research，1990，18，
pp1415− 1419))に記載のように、バッファ，ゲル、あ
るいはセルロース等の高分子溶液で満たしたキャピラ
リ，キャピラリ両端が浸されるバッファリザーバ，バッ
ファリザーバ中に浸された電極，該電極に高電圧を印加
する電源，試料の注入に用いられるサンプルリザーバ，
キャピラリの一定位置を照射し得る光源，光源によって
照射された位置からの吸収光あるいは蛍光を検出する検
出器、及び検出光の信号処理部から構成される。キャピ
ラリの内径は通常０.１mm 以下であり、キャピラリ内部
のジュール熱の発生が非常に小さく平板を用いた電気泳
動の場合と比べると５〜１０倍の電界強度（２００Ｖ／
cm以上）が印加可能である。このため、平板を用いた電
気泳動の場合と比べると５〜１０倍の高速検出が可能で
ある。より高電圧の印加によってより高速な検出を達成
したい場合や、キャピラリ温度の不安定性による検出時
間の再現性の悪化を防ぎたい場合には、温度制御装置で
キャピラリ部を覆いキャピラリ部の温度を一定に保つこ
とが行われている（特開平1−167652 号公報）。しか
し、この温度制御装置によって温度制御できる範囲は、
バッファに浸るキャピラリ末端部を含んでいない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＤＮＡ塩基配列決定な
どの高分離検出のためにゲル充填キャピラリを使用し、
かつ試料の濃縮注入を行うために試料の塩濃度を低くし
て注入を行った場合、キャピラリ先端の低塩濃度部位の
電界強度が局所的に高くなり、ゲルの安定な温度を越え
気泡が発生し、試料バンドのブロードニングや泳動が中
断する場合が頻繁に起こる。通常のキャピラリ温度制御
機構が温度制御できる領域は上記の原因による泡が発生
しやすいキャピラリ末端部を含んでおらず、その結果、
試料ゲルの寿命の短縮が生じたり、試料バンドのブロー
ドニングを引き起こすことが頻発した。
どの高分離検出のためにゲル充填キャピラリを使用し、
かつ試料の濃縮注入を行うために試料の塩濃度を低くし
て注入を行った場合、キャピラリ先端の低塩濃度部位の
電界強度が局所的に高くなり、ゲルの安定な温度を越え
気泡が発生し、試料バンドのブロードニングや泳動が中
断する場合が頻繁に起こる。通常のキャピラリ温度制御
機構が温度制御できる領域は上記の原因による泡が発生
しやすいキャピラリ末端部を含んでおらず、その結果、
試料ゲルの寿命の短縮が生じたり、試料バンドのブロー
ドニングを引き起こすことが頻発した。
【０００４】ゲルの寿命を長くするためには、試料の濃
縮注入の程度を低くするか、泳動電圧を低くしてキャピ
ラリ先端の温度をあまり上昇しないようにするしかなか
った。しかし、この場合には、検出感度や検出速度が犠
牲になり、ゲルの寿命と検出感度や検出速度を両立させ
ることができなかった。
縮注入の程度を低くするか、泳動電圧を低くしてキャピ
ラリ先端の温度をあまり上昇しないようにするしかなか
った。しかし、この場合には、検出感度や検出速度が犠
牲になり、ゲルの寿命と検出感度や検出速度を両立させ
ることができなかった。
【０００５】本発明の目的は、検出感度や検出速度を犠
牲にすることなく、試料の濃縮注入に伴うキャピラリ先
端部における気泡の発生を防止し、試料バンドのブロー
ドニングのない高感度高速検出を長寿命で実現するキャ
ピラリ電気泳動装置を提供することにある。
牲にすることなく、試料の濃縮注入に伴うキャピラリ先
端部における気泡の発生を防止し、試料バンドのブロー
ドニングのない高感度高速検出を長寿命で実現するキャ
ピラリ電気泳動装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明はキャピラリの試料導入側の先端を含むキャ
ピラリの一定長の部位の温度を制御する機構を備える。
そのために、キャピラリの試料導入側の先端を含むキャ
ピラリの一定長の部位をバッファ槽に浸るように構成
し、バッファ槽中のバッファの温度をペルチェ素子、あ
るいは温度制御循環ポンプによって制御する。温度制御
の効率を良くするために、バッファ槽中に攪拌子を入
れ、バッファ槽をその上に載せたスターラを用いて攪拌
子を回転させる。
に、本発明はキャピラリの試料導入側の先端を含むキャ
ピラリの一定長の部位の温度を制御する機構を備える。
そのために、キャピラリの試料導入側の先端を含むキャ
ピラリの一定長の部位をバッファ槽に浸るように構成
し、バッファ槽中のバッファの温度をペルチェ素子、あ
るいは温度制御循環ポンプによって制御する。温度制御
の効率を良くするために、バッファ槽中に攪拌子を入
れ、バッファ槽をその上に載せたスターラを用いて攪拌
子を回転させる。
【０００７】
【作用】上記手段を用いることによって以下のことが可
能になる。ゲル充填キャピラリを使用し、かつ試料の濃
縮注入を行うために試料の塩濃度を低くして注入を行っ
た場合においても、キャピラリ先端の低塩濃度部位の温
度が局所的に高くなることを抑え、ゲルの安定な温度を
越え気泡が発生することを防止できる。これによって、
気泡発生に伴う試料バンドのブロードニングや泳動の中
断を防止し、試料の濃縮注入や高電界強度での安定な泳
動が可能になる。従って、試料バンドのブロードニング
のない高感度高速検出を長寿命で実現することが可能に
なる。
能になる。ゲル充填キャピラリを使用し、かつ試料の濃
縮注入を行うために試料の塩濃度を低くして注入を行っ
た場合においても、キャピラリ先端の低塩濃度部位の温
度が局所的に高くなることを抑え、ゲルの安定な温度を
越え気泡が発生することを防止できる。これによって、
気泡発生に伴う試料バンドのブロードニングや泳動の中
断を防止し、試料の濃縮注入や高電界強度での安定な泳
動が可能になる。従って、試料バンドのブロードニング
のない高感度高速検出を長寿命で実現することが可能に
なる。
【０００８】
（実施例１）実施例１を図１，図２，表１，表２、及び
表３を用いて説明する。図１は本キャピラリ電気泳動装
置の説明図であり、図２はキャピラリ温度の時間変化の
グラフである。表１は、キャピラリに関する諸パラメー
タの定義及び数値の表である。表２は、熱伝達率パラメ
ータの定義及び数値の表である。表３は、キャピラリ内
部温度差（ｄＴｉ）、及びキャピラリ外面と外部間の温
度差（ｄＴｒ）の計算結果の表である。
表３を用いて説明する。図１は本キャピラリ電気泳動装
置の説明図であり、図２はキャピラリ温度の時間変化の
グラフである。表１は、キャピラリに関する諸パラメー
タの定義及び数値の表である。表２は、熱伝達率パラメ
ータの定義及び数値の表である。表３は、キャピラリ内
部温度差（ｄＴｉ）、及びキャピラリ外面と外部間の温
度差（ｄＴｒ）の計算結果の表である。
【０００９】以下、図１に従って、ゲル充填のキャピラ
リを用い蛍光標識されたＤＮＡからの蛍光を検出する場
合について、本装置の構成を説明する。キャピラリ１に
はポリアクリルアミドゲルが充填されており、その一端
はバッファリザーバ２中のバッファ３に、もう一端はサ
ンプルリザーバ４中のＤＮＡサンプル５、あるいはバッ
ファリザーバ６中のバッファ７に浸される。バッファリ
ザーバ２には電源８からのプラス白金電極９が保持さ
れ、バッファリザーバ６、及びサンプルリザーバ４には
電源８からのマイナス白金電極１０が保持される。
リを用い蛍光標識されたＤＮＡからの蛍光を検出する場
合について、本装置の構成を説明する。キャピラリ１に
はポリアクリルアミドゲルが充填されており、その一端
はバッファリザーバ２中のバッファ３に、もう一端はサ
ンプルリザーバ４中のＤＮＡサンプル５、あるいはバッ
ファリザーバ６中のバッファ７に浸される。バッファリ
ザーバ２には電源８からのプラス白金電極９が保持さ
れ、バッファリザーバ６、及びサンプルリザーバ４には
電源８からのマイナス白金電極１０が保持される。
【００１０】バッファリザーバ６、及びサンプルリザー
バ４はスターラ１１の上に保持され、それらの中にはコ
ントローラ１２によって温度制御されるペルチェ素子１
３が浸される。また、それらの中には攪拌子１４が置か
れる。キャピラリ１上でポリイミドを剥がした部位１５
にレーザ光源１６からのレーザ光１７を照射し、キャピ
ラリ中のＤＮＡの蛍光励起を行う。ＤＮＡからの蛍光は
レンズとフィルタ，受光素子からなる蛍光検出光学系１
８によって検出され、コンピュータ１９に送られデータ
処理が行われる。
バ４はスターラ１１の上に保持され、それらの中にはコ
ントローラ１２によって温度制御されるペルチェ素子１
３が浸される。また、それらの中には攪拌子１４が置か
れる。キャピラリ１上でポリイミドを剥がした部位１５
にレーザ光源１６からのレーザ光１７を照射し、キャピ
ラリ中のＤＮＡの蛍光励起を行う。ＤＮＡからの蛍光は
レンズとフィルタ，受光素子からなる蛍光検出光学系１
８によって検出され、コンピュータ１９に送られデータ
処理が行われる。
【００１１】サンプルＤＮＡのキャピラリへの導入は、
キャピラリ両端をそれぞれバッファリザーバ２、及びサ
ンプルリザーバ４に浸し、電源８によってキャピラリ両
端に電界を数秒〜数十秒印加することによって行われ
る。サンプル注入後、サンプル注入側のキャピラリ端を
バッファリザーバ６に移し電界を印加することによって
泳動を開始する。サンプル注入中、及び泳動中は、ペル
チェ素子１３の温度をコントローラ１２によって制御
し、かつバッファリザーバ６、及びサンプルリザーバ４
中の攪拌子１４はスターラ１１によって攪拌される。
キャピラリ両端をそれぞれバッファリザーバ２、及びサ
ンプルリザーバ４に浸し、電源８によってキャピラリ両
端に電界を数秒〜数十秒印加することによって行われ
る。サンプル注入後、サンプル注入側のキャピラリ端を
バッファリザーバ６に移し電界を印加することによって
泳動を開始する。サンプル注入中、及び泳動中は、ペル
チェ素子１３の温度をコントローラ１２によって制御
し、かつバッファリザーバ６、及びサンプルリザーバ４
中の攪拌子１４はスターラ１１によって攪拌される。
【００１２】キャピラリ端を除いた部分の温度制御は、
泳動の再現性を向上させるためしばしば行われる。ま
た、サンプルリザーバの温度制御は試料の変性を防ぐた
め行われる場合があるが、通常、バッファリザーバの温
度制御は行われていない。サンプル注入側のキャピラリ
端で気泡発生やゲル破壊が生じやすいことが知られてい
る（エレクトロフォリーシス，１９９２年，１３巻，ｐ
ｐ４９５−４９９（Electrophoresis，１９９２，１
３，ｐｐ４９５−４９９)）。その原因ははっきりとし
たことはわかっていないが、低塩濃度サンプルの注入、
あるいは高濃度サンプルの注入による局所電界強度の増
加のため、ゲル温度が増大することが考えられている。
サンプル注入側のキャピラリ端で気泡発生，ゲル破壊が
生じる場合、ゲルの温度上昇が実際に観測される。
泳動の再現性を向上させるためしばしば行われる。ま
た、サンプルリザーバの温度制御は試料の変性を防ぐた
め行われる場合があるが、通常、バッファリザーバの温
度制御は行われていない。サンプル注入側のキャピラリ
端で気泡発生やゲル破壊が生じやすいことが知られてい
る（エレクトロフォリーシス，１９９２年，１３巻，ｐ
ｐ４９５−４９９（Electrophoresis，１９９２，１
３，ｐｐ４９５−４９９)）。その原因ははっきりとし
たことはわかっていないが、低塩濃度サンプルの注入、
あるいは高濃度サンプルの注入による局所電界強度の増
加のため、ゲル温度が増大することが考えられている。
サンプル注入側のキャピラリ端で気泡発生，ゲル破壊が
生じる場合、ゲルの温度上昇が実際に観測される。
【００１３】図２に、４％ポリアクリルアミドゲルを充
填したキャピラリの先端２mmを水に漬け、２００Ｖ／cm
を印加した場合のキャピラリ先端から５mmの位置におけ
る温度の時間変化を熱電対（クロメル，アルメル）によ
って測定した結果を示す。図に示すように、バッファ槽
にバッファを入れて泳動した場合は２〜３℃の温度上昇
で安定しているが、バッファ槽に水を入れて泳動した場
合は、キャピラリ温度は電圧印加と共に約６０℃近くま
で急速に上昇することがわかる（１回目）。２回目の泳
動では、温度上昇の途中で温度が急激に下降しており、
これはゲル破壊に起因している。
填したキャピラリの先端２mmを水に漬け、２００Ｖ／cm
を印加した場合のキャピラリ先端から５mmの位置におけ
る温度の時間変化を熱電対（クロメル，アルメル）によ
って測定した結果を示す。図に示すように、バッファ槽
にバッファを入れて泳動した場合は２〜３℃の温度上昇
で安定しているが、バッファ槽に水を入れて泳動した場
合は、キャピラリ温度は電圧印加と共に約６０℃近くま
で急速に上昇することがわかる（１回目）。２回目の泳
動では、温度上昇の途中で温度が急激に下降しており、
これはゲル破壊に起因している。
【００１４】本実施例においては、このキャピラリ先端
付近のゲルの破壊を防ぐために、バッファリザーバ及び
サンプルリザーバにおいてキャピラリ先端が漬かってい
る部分の長さを通常の１cm以下から１cm以上に長くし、
かつバッファ及びサンプル温度の制御を行うことによっ
てキャピラリ先端温度の上昇を抑えている。
付近のゲルの破壊を防ぐために、バッファリザーバ及び
サンプルリザーバにおいてキャピラリ先端が漬かってい
る部分の長さを通常の１cm以下から１cm以上に長くし、
かつバッファ及びサンプル温度の制御を行うことによっ
てキャピラリ先端温度の上昇を抑えている。
【００１５】バッファ及びサンプル温度の制御は、図１
に示すようにペルチェ素子とスターラによるバッファの
攪拌を用いて効率よく行う。バッファの温度制御はバッ
ファを温度制御槽から循環させて行っても良い。キャピ
ラリがバッファ及びサンプルに漬かること、さらにバッ
ファ及びサンプルの攪拌あるいはバッファの循環による
温度上昇抑制の効果は、キャピラリが空気に接している
場合に比べて非常に大きい。その効果の大きさを見積る
ために、与えられた泳動条件と温度制御条件のもとでの
キャピラリ内部と外部の温度差ｄＴの計算を行った。
に示すようにペルチェ素子とスターラによるバッファの
攪拌を用いて効率よく行う。バッファの温度制御はバッ
ファを温度制御槽から循環させて行っても良い。キャピ
ラリがバッファ及びサンプルに漬かること、さらにバッ
ファ及びサンプルの攪拌あるいはバッファの循環による
温度上昇抑制の効果は、キャピラリが空気に接している
場合に比べて非常に大きい。その効果の大きさを見積る
ために、与えられた泳動条件と温度制御条件のもとでの
キャピラリ内部と外部の温度差ｄＴの計算を行った。
【００１６】キャピラリ内部と外部の温度差ｄＴはキャ
ピラリ内部の温度差ｄＴｉとキャピラリ外表面−キャピ
ラリ外部間温度差ｄＴｒの和で与えられる。キャピラリ
のｄＴｉ、及びｄＴｒは文献（アナリティカルケミスト
リー，１９８９年，６１巻，ｐｐ２４１−２４６（Ana
l.Chem.，1989，61，pp241−246））より数１，数２で
与えられる。
ピラリ内部の温度差ｄＴｉとキャピラリ外表面−キャピ
ラリ外部間温度差ｄＴｒの和で与えられる。キャピラリ
のｄＴｉ、及びｄＴｒは文献（アナリティカルケミスト
リー，１９８９年，６１巻，ｐｐ２４１−２４６（Ana
l.Chem.，1989，61，pp241−246））より数１，数２で
与えられる。
【００１７】
【数１】
【００１８】
【数２】
【００１９】ここに、変数の定義及び以下の計算で用い
た値を表１に示す。
た値を表１に示す。
【００２０】数２中の熱伝達率ｈの値は、数３に示すよ
うに対流による寄与ｈｅと流れによる寄与ｈｆとの和で
表すことができる。
うに対流による寄与ｈｅと流れによる寄与ｈｆとの和で
表すことができる。
【００２１】
【数３】 ｈ＝ｈｃ＋ｈｆ …（数３）
【００２２】
【表１】
【００２３】ｈｅとｈｆを半経験的理論式（文献、機械
工学便覧改訂第６版，日本機械学会，１９７７年，第１
１編、ｐｐ２６−２８）によって表すと数４，数５のよ
うになる。
工学便覧改訂第６版，日本機械学会，１９７７年，第１
１編、ｐｐ２６−２８）によって表すと数４，数５のよ
うになる。
【００２４】
【数４】
【００２５】
【数５】
【００２６】単位 Joule／ｍ2sec℃ ここに、数４，数５中の変数の定義、及び以下で用いた
数値を表２に示す。
数値を表２に示す。
【００２７】
【表２】
【００２８】数１〜数５を基にキャピラリ内部の温度差
ｄＴｉとキャピラリ外表面−キャピラリ外部間温度差ｄ
Ｔｒの値を、キャピラリを空冷した場合と水冷した場合
について計算し、表３にその結果を示した。
ｄＴｉとキャピラリ外表面−キャピラリ外部間温度差ｄ
Ｔｒの値を、キャピラリを空冷した場合と水冷した場合
について計算し、表３にその結果を示した。
【００２９】
【表３】
【００３０】表３には、空冷した場合は流れがない場合
と風速２.６３ｍ／secの場合、水冷した場合は流れがな
い場合と流速０.１ｍ／secの場合を示した。また、試料
中の塩濃度が１×ＴＢＥ，０.１×ＴＢＥ，０.０１×Ｔ
ＢＥで２００Ｖ／cmの電界強度を印加した場合の値を示
した。
と風速２.６３ｍ／secの場合、水冷した場合は流れがな
い場合と流速０.１ｍ／secの場合を示した。また、試料
中の塩濃度が１×ＴＢＥ，０.１×ＴＢＥ，０.０１×Ｔ
ＢＥで２００Ｖ／cmの電界強度を印加した場合の値を示
した。
【００３１】１×ＴＢＥの場合は、ｄＴｉは０.１℃，
ｄＴｒ は空気中に放置した場合でも約３℃で、ゲル破
壊等の問題は生じない。０.１×ＴＢＥ の場合では、ｄ
Ｔｉは約１℃だが、ｄＴｒは空気中に放置した場合に約
３１℃に達する。ゲルの不安定性が生じる温度は約６０
℃であるから、キャピラリ外部の温度が４０℃程度の場
合は、ｄＴｉ＋ｄＴｒが２０℃以下である必要がある。
従って、この場合にはゲル破壊等の問題が生じる可能性
がある。しかし、風速２．６３ｍ／sec の場合はｄＴｒ
は６℃程度であるから、ファンによる冷却は０.１×Ｔ
ＢＥ の場合に効果があるといえる。さらに水に漬ける
だけでｄＴｒは０.８℃、攪拌すれば０.２６℃になり、
より安定になる。
ｄＴｒ は空気中に放置した場合でも約３℃で、ゲル破
壊等の問題は生じない。０.１×ＴＢＥ の場合では、ｄ
Ｔｉは約１℃だが、ｄＴｒは空気中に放置した場合に約
３１℃に達する。ゲルの不安定性が生じる温度は約６０
℃であるから、キャピラリ外部の温度が４０℃程度の場
合は、ｄＴｉ＋ｄＴｒが２０℃以下である必要がある。
従って、この場合にはゲル破壊等の問題が生じる可能性
がある。しかし、風速２．６３ｍ／sec の場合はｄＴｒ
は６℃程度であるから、ファンによる冷却は０.１×Ｔ
ＢＥ の場合に効果があるといえる。さらに水に漬ける
だけでｄＴｒは０.８℃、攪拌すれば０.２６℃になり、
より安定になる。
【００３２】０.０１×ＴＢＥの場合は、空冷では不十
分であり、水に漬けただけでもdTi＋ｄＴｒは１８℃程
度になりゲル破壊が生じる可能性が出てくる。この場合
に0.1ｍ／sec の水流を起こせばｄＴｉ＋ｄＴｒは１２
℃程度にとどまり、より安定性が増す。試料中の塩濃度
がゲル中の塩濃度より低いほど、試料注入時の試料の濃
縮率が上昇し、より高いＳ／Ｎで試料ピークの検出が可
能であることが知られている。しかし上に示したよう
に、試料中の塩濃度が低くなるとキャピラリ先端付近の
温度が上昇しゲル破壊が生じる可能性が高くなる。この
場合にも、試料中の塩濃度の値に応じて空冷あるいは水
冷（場合に応じて単に水に漬けるだけ、あるいは攪拌を
行う）を行えば、キャピラリ先端付近の温度の上昇を抑
えゲル破壊が起きる可能性を大幅に減少させることが可
能である。従って、試料注入時の試料の濃縮率、すなわ
ち、試料ピークのＳ／Ｎを犠牲にすることなく、安定に
泳動を行うことが可能になる。
分であり、水に漬けただけでもdTi＋ｄＴｒは１８℃程
度になりゲル破壊が生じる可能性が出てくる。この場合
に0.1ｍ／sec の水流を起こせばｄＴｉ＋ｄＴｒは１２
℃程度にとどまり、より安定性が増す。試料中の塩濃度
がゲル中の塩濃度より低いほど、試料注入時の試料の濃
縮率が上昇し、より高いＳ／Ｎで試料ピークの検出が可
能であることが知られている。しかし上に示したよう
に、試料中の塩濃度が低くなるとキャピラリ先端付近の
温度が上昇しゲル破壊が生じる可能性が高くなる。この
場合にも、試料中の塩濃度の値に応じて空冷あるいは水
冷（場合に応じて単に水に漬けるだけ、あるいは攪拌を
行う）を行えば、キャピラリ先端付近の温度の上昇を抑
えゲル破壊が起きる可能性を大幅に減少させることが可
能である。従って、試料注入時の試料の濃縮率、すなわ
ち、試料ピークのＳ／Ｎを犠牲にすることなく、安定に
泳動を行うことが可能になる。
【００３３】ゲル破壊が生じるのは多くの場合キャピラ
リ先端から約１cm以内の部位であるから、キャピラリ先
端から少なくとも１cm以上の部位をバッファに漬け、さ
らにバッファの攪拌を行えば、キャピラリ先端における
温度上昇によるゲル破壊が生じないようにすることが可
能である。
リ先端から約１cm以内の部位であるから、キャピラリ先
端から少なくとも１cm以上の部位をバッファに漬け、さ
らにバッファの攪拌を行えば、キャピラリ先端における
温度上昇によるゲル破壊が生じないようにすることが可
能である。
【００３４】（実施例２）図３に、検出部をバッファリ
ザーバ中に設置した場合の実施例を示す。本実施例で
は、サンプル注入側のバッファ槽６をキャピラリ中の検
出部位１５をその中に含み得るように構成する。サンプ
ルリザーバ４はその下部にキャピラリ端２２を挿入でき
るパッキン２１を設け、バッファリザーバ６の上部に設
置する。サンプル注入は、キャピラリ端２２をサンプル
リザーバ４中にパッキン２１を通して挿入して行う。サ
ンプル注入後は、キャピラリ端２２をバッファ７中に漬
ける。
ザーバ中に設置した場合の実施例を示す。本実施例で
は、サンプル注入側のバッファ槽６をキャピラリ中の検
出部位１５をその中に含み得るように構成する。サンプ
ルリザーバ４はその下部にキャピラリ端２２を挿入でき
るパッキン２１を設け、バッファリザーバ６の上部に設
置する。サンプル注入は、キャピラリ端２２をサンプル
リザーバ４中にパッキン２１を通して挿入して行う。サ
ンプル注入後は、キャピラリ端２２をバッファ７中に漬
ける。
【００３５】本実施例の場合、バッファ温度の制御は、
温度制御ポンプ２３によって温度制御されたバッファを
チューブ２４を通してバッファリザーバ６内を循環させ
ることによって行っている。
温度制御ポンプ２３によって温度制御されたバッファを
チューブ２４を通してバッファリザーバ６内を循環させ
ることによって行っている。
【００３６】キャピラリのプラス電極側の末端は、バッ
ファリザーバ６の上部に設置されたバッファリザーバ２
内のバッファ３中に、パッキン２０を通して挿入され
る。キャピラリ中の検出部位１５付近のバッファリザー
バ６の壁に、レーザビーム照射用窓２５、及びキャピラ
リからの光の検出用窓２６を透明な材料で構成する。キ
ャピラリは検出部位１５付近にキャピラリ支持具２７に
よって固定される。レーザビーム照射用窓２５を通して
照射されたレーザビーム１７はキャピラリ中の検出部位
１５を照射し、そこからの蛍光は検出用窓２６を通して
蛍光検出光学系１８によって検出された後、コンピュー
タ１９に送られデータ処理が行われる。
ファリザーバ６の上部に設置されたバッファリザーバ２
内のバッファ３中に、パッキン２０を通して挿入され
る。キャピラリ中の検出部位１５付近のバッファリザー
バ６の壁に、レーザビーム照射用窓２５、及びキャピラ
リからの光の検出用窓２６を透明な材料で構成する。キ
ャピラリは検出部位１５付近にキャピラリ支持具２７に
よって固定される。レーザビーム照射用窓２５を通して
照射されたレーザビーム１７はキャピラリ中の検出部位
１５を照射し、そこからの蛍光は検出用窓２６を通して
蛍光検出光学系１８によって検出された後、コンピュー
タ１９に送られデータ処理が行われる。
【００３７】本実施例のように、キャピラリ中の検出部
をサンプル注入側のバッファリザーバ内に含まれるよう
に構成することによって、サンプル注入側キャピラリ末
端からキャピラリ中の検出部までが分割されることなく
一様にバッファ液によって温度制御可能である。このこ
とによって、サンプル注入側キャピラリ末端から検出部
までのゲルの安定性を向上させることが可能である。さ
らに、サンプル注入側キャピラリ末端から検出部までの
温度を一定の温度に制御可能になるので、泳動の再現性
が大幅に向上する。
をサンプル注入側のバッファリザーバ内に含まれるよう
に構成することによって、サンプル注入側キャピラリ末
端からキャピラリ中の検出部までが分割されることなく
一様にバッファ液によって温度制御可能である。このこ
とによって、サンプル注入側キャピラリ末端から検出部
までのゲルの安定性を向上させることが可能である。さ
らに、サンプル注入側キャピラリ末端から検出部までの
温度を一定の温度に制御可能になるので、泳動の再現性
が大幅に向上する。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、ゲル充填キャピラリを
使用し、かつ試料の濃縮注入を行うために試料の塩濃度
を低くして注入を行った場合においても、キャピラリ先
端の低塩濃度部位の温度が局所的に高くなることを抑
え、ゲルの安定な温度を越え気泡が発生することを防止
できる。これによって、気泡発生に伴う試料バンドのブ
ロードニングや泳動の中断を防止し、試料の濃縮注入や
高電界強度での安定な泳動が可能になる。その結果、試
料バンドのブロードニングのない高感度でかつ高速な検
出を長寿命で実現することが可能になる。
使用し、かつ試料の濃縮注入を行うために試料の塩濃度
を低くして注入を行った場合においても、キャピラリ先
端の低塩濃度部位の温度が局所的に高くなることを抑
え、ゲルの安定な温度を越え気泡が発生することを防止
できる。これによって、気泡発生に伴う試料バンドのブ
ロードニングや泳動の中断を防止し、試料の濃縮注入や
高電界強度での安定な泳動が可能になる。その結果、試
料バンドのブロードニングのない高感度でかつ高速な検
出を長寿命で実現することが可能になる。
【図１】本発明の一実施例の説明図。
【図２】キャピラリ温度の時間変化の特性図。
【図３】本発明の第二の実施例の説明図。
１…キャピラリ、２…バッファリザーバ、３…バッフ
ァ、４…サンプルリザーバ、５…ＤＮＡサンプル、６…
バッファリザーバ、７…バッファ、８…電源、９…プラ
ス白金電極、１０…マイナス白金電極、１１…スター
ラ、１２…コントローラ、１３…ペルチェ素子、１４…
攪拌子、１５…キャピラリ上でポリイミドをはがした部
位、１６…レーザ光源、１７…レーザ光、１８…蛍光検
出光学系。
ァ、４…サンプルリザーバ、５…ＤＮＡサンプル、６…
バッファリザーバ、７…バッファ、８…電源、９…プラ
ス白金電極、１０…マイナス白金電極、１１…スター
ラ、１２…コントローラ、１３…ペルチェ素子、１４…
攪拌子、１５…キャピラリ上でポリイミドをはがした部
位、１６…レーザ光源、１７…レーザ光、１８…蛍光検
出光学系。
Claims (11)
- 【請求項１】ヌクレオチド，ＤＮＡ，ＲＮＡ、アミノ
酸，タンパク質，低分子化合物試料の高速分離分析に用
いられ、バッファ，ゲル、あるいはセルロース等の高分
子溶液で満たしたキャピラリ、前記キャピラリの両端が
浸されるバッファリザーバ、該バッファリザーバ中に浸
された電極、前記電極に高電圧を印加する電源、前記試
料の注入に用いられるサンプルリザーバ、前記キャピラ
リの一定位置を照射し得る光源、前記光源によって照射
された位置からの吸収光あるいは蛍光を検出する検出
器，検出光の信号処理部を備えたキャピラリ電気泳動装
置において、前記キャピラリの試料導入側の先端を含む
キャピラリの一定長の部位の温度を制御する機構を備え
たことを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。 - 【請求項２】請求項１において、前記キャピラリの前記
試料の導入側の先端を含む前記キャピラリの一定長の部
位の温度を制御する機構として、前記試料の導入側にお
ける前記バッファリザーバ中のバッファ温度を制御する
機構を具備するキャピラリ電気泳動装置。 - 【請求項３】請求項２において、前記試料の導入側にお
ける前記バッファリザーバ中のバッファの温度を制御す
る機構として、前記バッファリザーバ中のバッファを攪
拌する機構を具備するキャピラリ電気泳動装置。 - 【請求項４】請求項２において、前記試料の導入側にお
けるバッファ温度を制御する機構として、前記バッファ
リザーバ中に絶縁されたペルチェ素子を具備するキャピ
ラリ電気泳動装置。 - 【請求項５】請求項２において、前記試料の導入側にお
けるバッファ温度を制御する機構として、前記バッファ
リザーバ中のバッファを前記バッファリザーバの外部に
循環し得るポンプと外部に引き出したバッファの温度を
制御する機構を有する温度制御ポンプを具備するキャピ
ラリ電気泳動装置。 - 【請求項６】請求項４または５において、前記試料の導
入側における前記バッファリザーバ中のバッファを攪拌
する機構を備えたキャピラリ電気泳動装置。 - 【請求項７】請求項３または６において、前記バッファ
リザーバ中のバッファを攪拌する機構として、前記バッ
ファリザーバ中に磁石でできた攪拌子を備え、前記バッ
ファリザーバをその上に固定し得るスターラを具備した
キャピラリ電気泳動装置。 - 【請求項８】請求項２，３，４，５，６または７におい
て、前記バッファリザーバのバッファ中に、１cm以上の
キャピラリ先端部を浸し得るバッファリザーバを具備し
たキャピラリ電気泳動装置。 - 【請求項９】請求項８において、前記バッファリザーバ
内のバッファ中に検出部を設けたバッファリザーバを具
備したキャピラリ電気泳動装置。 - 【請求項１０】請求項９において、光源からの照射光の
通過用窓と励起あるいは透過した光の検出用窓として、
前記バッファリザーバにおける照射光の通過部位及び検
出光の通過部位を透明な素材で構成したキャピラリ電気
泳動装置。 - 【請求項１１】請求項２，４，５，６，７，８，９また
は１０において、前記バッファリザーバ中のバッファの
温度を２５℃以下に制御する機構を具備するキャピラリ
電気泳動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5164414A JPH0720090A (ja) | 1993-07-02 | 1993-07-02 | キャピラリ電気泳動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5164414A JPH0720090A (ja) | 1993-07-02 | 1993-07-02 | キャピラリ電気泳動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0720090A true JPH0720090A (ja) | 1995-01-24 |
Family
ID=15792697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5164414A Pending JPH0720090A (ja) | 1993-07-02 | 1993-07-02 | キャピラリ電気泳動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0720090A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005077293A (ja) * | 2003-09-02 | 2005-03-24 | Hitachi Ltd | キャピラリ電気泳動装置 |
| US7459068B2 (en) * | 2001-12-04 | 2008-12-02 | Applied Biosystems Inc. | Multi-capillary electrophoresis apparatus |
| JP2014145775A (ja) * | 2008-07-22 | 2014-08-14 | Arkray Inc | キャピラリー電気泳動法による分析装置 |
-
1993
- 1993-07-02 JP JP5164414A patent/JPH0720090A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7459068B2 (en) * | 2001-12-04 | 2008-12-02 | Applied Biosystems Inc. | Multi-capillary electrophoresis apparatus |
| JP2005077293A (ja) * | 2003-09-02 | 2005-03-24 | Hitachi Ltd | キャピラリ電気泳動装置 |
| JP2014145775A (ja) * | 2008-07-22 | 2014-08-14 | Arkray Inc | キャピラリー電気泳動法による分析装置 |
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