JPH10253592A - サンプルプレート及びマルチキャピラリー電気泳動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マルチキャピラリー電気泳動装置に適したサ
ンプルプレートを得る。 【解決手段】 ベースプレート１０１は絶縁性の材質に
てなり、平面状の表面と、それにつながるコネクタ部１
０６とを備えている、ベースプレート１０１の表面には
複数個のウエル１０２が縦方向と横方向にそれぞれ一定
間隔で配列されており、各ウエル１０２にはその底から
ベースプレート表面を経てコネクタ部１０６に至る個別
の電極パターン１０４が形成されている。コネクタ部１
０６は外部の高電圧印加部と接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複数のキャピラリー
カラムが配列され、複数の試料が１つずつキャピラリー
カラムに注入されて、全てのキャピラリーカラムで同時
に電気泳動されるマルチキャピラリーアレイ泳動部、及
びマルチキャピラリーアレイ泳動部でキャピラリーに光
を照射し、その照射された部分の試料による吸光度や試
料からの蛍光を測定する光学的測定部を備えたマルチキ
ャピラリー電気泳動装置と、その複数のキャピラリーカ
ラムに試料を導入する際に使用されるサンプルプレート
に関するものである。このようなマルチキャピラリー電
気泳動装置は、タンパク質の分離やＤＮＡの塩基配列決
定に用いられている。ＤＮＡの塩基配列決定のためのマ
ルチキャピラリー電気泳動装置では、サンガー反応を用
い、プライマー又はターミネータを蛍光物質で標識した
ＤＮＡフラグメント（断片）試料を電気泳動させ、泳動
途中でＤＮＡフラグメント試料からの蛍光を検出して塩
基配列を決定する。

【０００２】

【従来の技術】人ゲノムのような長大な塩基配列をもつ
ＤＮＡの塩基配列決定には、高感度で、高速で、かつ大
処理能力をもったＤＮＡシーケンサが必要となる。その
１つの方法として、平板状のスラブゲルを用いたものに
代わってゲルを充填したキャピラリーカラムを複数本配
列したマルチキャピラリーＤＮＡシーケンサが提案され
ている。キャピラリーカラムは、スラブゲルに比べて、
試料の取扱いや注入が容易であるだけでなく、高速に泳
動させて高感度で検出できる。つまり、スラブゲルで高
電圧を印加すれば、ジュール熱の影響によりバンドが広
がったり、温度勾配が生じるなどの問題が生じるが、キ
ャピラリーカラムではそのような問題は少なく、高電圧
を印加して高速泳動をさせても、バンドの広がりが少な
く高感度検出ができるのである。

【０００３】キャピラリー電気泳動におけるキャピラリ
ーカラムへの試料導入は、圧力を用いる方法や、電圧を
印加する電気泳動的方法が行われている。そのうち、電
気泳動的に試料を導入する方法は、装置構成の簡便さ、
操作の容易さ、パラメータの制御性の良さの点から広く
一般的に採用されている。電気泳動的に試料導入を行う
場合、調製した試料中にキャピラリーカラムの一端部を
浸し、他端部をバッファ液中に浸し、かつ試料中でキャ
ピラリーカラム端の近傍に白金線などの電極も浸す必要
がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電気泳動的な試料導入
に際し、電極を各キャピラリーカラムの端部近傍に保持
する構造では、複数のキャピラリーカラムをまとめてア
レイ状に配列し同時に電気泳動を行なうマルチキャピラ
リー電気泳動装置の場合には、試料導入の為の電極構造
が複雑となる。また、キャピラリーカラム端を試料注入
用容器の試料に浸し電圧を印加する方法などにより注入
した後、そのキャピラリーカラム端を泳動用のバッファ
液の入ったリザーバに移し換えなければならず、試料注
入から泳動開始までの操作に手間がかかり、自動化がで
きれば好都合である。

【０００５】本発明の第１の目的は、マルチキャピラリ
ー電気泳動装置に適した簡易な電極構造を有する試料導
入用のサンプルプレートを提供することである。本発明
の第２の目的は、そのようなサンプルプレートを用い、
多数のキャピラリーカラムへの試料注入から泳動までを
自動化できるマルチキャピラリー電気泳動装置を提供す
ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のサンプルプレー
トは、平面上の表面とそれにつながるコネクタ部をもつ
絶縁性ベースプレートの表面に、複数個の有底の穴がウ
エルとして形成されており、各ウエルにはその底からベ
ースプレート表面を経てコネクタ部に至る個別の電極パ
ターンが形成されているものである。

【０００７】本発明のマルチキャピラリー電気泳動装置
は、複数のキャピラリーカラムが配列され、複数の試料
が１つずつキャピラリーカラムに注入されて、全てのキ
ャピラリーカラムで同時に電気泳動されるマルチキャピ
ラリーアレイ泳動部、及びマルチキャピラリーアレイ泳
動部でキャピラリーに光を照射し、その照射された部分
の試料による吸光度や試料からの蛍光を測定する光学的
測定部を備えたものであり、マルチキャピラリーアレイ
泳動部の試料注入側ではキャピラリーカラム端が２次元
的に配列されて下向きに配置され、そのキャピラリーカ
ラム端の下方にはそのキャピラリーカラム端の配列と対
応して、試料が収容されたウエルが２次元的に配列され
たサンプルプレート、及び泳動用バッファ液が収容され
て全キャピラリーカラムに電圧が印加される泳動用リザ
ーバが配置され、そのサンプルプレートは平面上の表面
とそれにつながるコネクタ部をもつ絶縁性ベースプレー
トの前記表面に、複数個の有底の穴がウエルとして形成
されており、各ウエルにはその底からベースプレート表
面を経て前記コネクタ部に至る個別の電極パターンが形
成されているものであり、サンプルプレートと泳動用リ
ザーバのいずれかを、切り換えて試料入力側のキャピラ
リーカラム端に接触させる移動機構が設けられている。

【０００８】キャピラリーカラムへの試料注入時には、
サンプルプレートのウエルにそれぞれ試料を入れ、移動
機構によりサンプルプレートを移動してウエル内の試料
にそれぞれのキャピラリーカラムの一端を浸す。サンプ
ルプレートのコネクタ部とキャピラリーカラムの他端側
のバッファ液との間に電圧を印加して試料を電気泳動的
にキャピラリーに注入する。試料注入後、移動機構によ
り、サンプルプレートをキャピラリーカラムの一端との
接触から外し、泳動用リザーバのバッファ液にキャピラ
リーカラムの一端を浸す。その後、キャピラリーカラム
の両端のリザーバのバッファ液間に電圧を印加すること
により泳動を行なわせる。これにより、キャピラリーカ
ラムへの試料注入から泳動に至る操作が自動的に行なわ
れる。

【０００９】サンプルプレートのウエルには、すでに処
理された試料が入れられる場合だけでなく、サンプルプ
レートのウエルを用いてＰＣＲ(Polymerase Chain Reac
tion)法により試料を処理した後に、そのウエル内の試
料にキャピラリー端を挿入して試料注入を行なうように
用いることもできる。ＰＣＲ法はＤＮＡのうちの目的と
する一部分のみを大幅に増幅させる方法である。ＰＣＲ
法ではサンプルのＤＮＡにプライマーを加え、温度を上
げて二本鎖ＤＮＡを一本鎖に解離させ、次に温度を下げ
てプライマーをＤＮＡ鎖に結合させ、少し温度を上げて
ＤＮＡを合成させ、さらに温度を上げて一本鎖にする。
このように温度を上下に変化させる操作を繰り返すこと
により、ＤＮＡの所定部分を大量に増幅合成する方法で
ある。

【００１０】

【実施例】図１はサンプルプレートの一実施例を表わし
たものであり、（Ａ）は概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）中
でのＡ−Ａ’線位置での断面図で、１つのウエルの断面
構造を表わしている。サンプルプレート１００のベース
プレート１０１は絶縁性の材質にてなり、平面状の表面
と、それにつながるコネクタ部１０６とを備えている。
ベースプレート１０１の材質はポリエーテルサルホン、
ポリエーテルイミド、ポリサルホン、液晶ポリマなどの
耐熱性エンジニアリングプラスチックが適する。ベース
プレート１０１の表面には複数個のウエル１０２が縦方
向と横方向にそれぞれ一定間隔で配列されている。ウエ
ル１０２は底をもつ穴であり、各ウエル１０２にはその
底からベースプレート表面を経てコネクタ部１０６に至
る個別の電極パターン１０４が形成されている。コネク
タ部１０６は外部の高電圧印加部と接続される部分であ
る。

【００１１】電極パターン１０４はウエル１０２の底か
らウエルの内壁面を経てベースプレート表面からコネク
タ部１０６に至る三次元的な配線パターンとして形成さ
れている。このような配線パターンは、樹脂成型品に導
電性の配線パターンを形成するＭＩＤ（Molded Interco
nnect Device）製造法を利用し、ベースプレート１０１
を成型法により形成した後、無電解めっきによりその成
型品上に銅やニッケルなどの導電材料をめっきすること
により形成することができる。試料の吸着や金属イオン
の試料への影響を考慮すれば、電極パターン１０４には
最後に金メッキを施しておくのが好ましい。

【００１２】図２にこのサンプルプレートを用いて試料
注入を行なうマルチキャピラリー電気泳動装置を概略的
に示す。マルチキャピラリー電気泳動装置には、キャピ
ラリーカラム内に分離媒体としてポリアクリルアミドゲ
ル、リニアアクリルアミドゲル、ポリエチレンオキサイ
ド（ＰＥＯ）ゲルなどのゲルが充填されたゲル電気泳動
装置、ゲルを充填しないでキャピラリーカラム内で自由
泳動を行なわせるキャピラリーゾーン電気泳動装置など
が含まれるが、本発明のサンプルプレートは複数のキャ
ピラリーカラムを用いる電気泳動装置であれば、いずれ
のものにも適用することができる。

【００１３】一対のリザーバ１１０と１２０にそれぞれ
バッファ液１１２と１２２が満たされており、両バッフ
ァ液中にそれぞれ電極１３０と１３２が設けられてい
る。図１に示したサンプルプレート１００の各ウエル１
０２に試料を入れ、コネクタ部１０６に高圧配線ケーブ
ルを接続する。

【００１４】リザーバ１１０とサンプルプレート１００
とは配線が切り換えられるように高圧切換え部１３６で
切換え可能に接続され、電気泳動用高圧電源がその高圧
切換え部１３６と他方のリザーバ１２０に設けられた電
極１３２との間に接続され、試料注入用と泳動用の電圧
が印加されるようになっている。

【００１５】試料注入時にはキャピラリーアレイ２の一
端部２ａはサンプルプレート１００の各ウエル１０２に
一本ずつ挿入され、試料注入後はリザーバ１１０に切り
換えられて一端部２ａがバッファ液１１２に浸される。
キャピラリーアレイ２の他端部２ｂが他方のリザーバ１
２０のバッファ液１２２に浸され、その他端側には吸光
度や蛍光により試料を検出する光学的測定部１０から測
定光や励起光が照射され、吸光度や蛍光が測定される被
検出部２ｃが設けられている。

【００１６】キャピラリーアレイ２は一端側２ａではサ
ンプルプレート１００のウエル１０２の配列に対応した
二次元的な配列を持ち、被検出部２ｃではキャピラリー
カラムが一列に配列され、そのキャピラリーカラムの配
列面に垂直な方向から測定光や励起光が照射される。サ
ンプルプレート１００とリザーバ１１０は移動機構（図
２では図示略）によっていずれかが選択的にキャピラリ
ー端２ａと接触するように切り換えて配置される。

【００１７】試料注入時には、サンプルプレート１００
のウエル内の試料にキャピラリーカラム端２ａが１本ず
つ浸され、リザーバ１２０のバッファ液１２２にキャピ
ラリーカラムの他端がまとめて浸される。そして、電極
パターン１０４を通して全てのウエル１０２に同時に、
または順番に高電圧を印加してキャピラリーカラムに試
料を注入する。ウエルに順番に高電圧を印加するときは
切り換え部を設ければよい。また、高電圧印加手段を複
数用意すれば、試料によって異なる導入条件で試料導入
を行なうことができる。

【００１８】試料注入後、高電圧印加をいったん止め
て、移動機構によりサンプルプレート１００とリザーバ
１１０を動かすことにより、試料側のキャピラリー端２
ａをリザーバ１１０のバッファ液１１２中に浸す。その
後、両リザーバ１１０と１２０間に高電圧を印加して電
気泳動分離を行なう。試料注入用の電圧及び泳動用の電
源電圧は例えば３０ｋＶで、電流容量は１０〜３０ｍＡ
である。

【００１９】移動機構はサンプルプレート１００とリザ
ーバ１１０を水平面内で移動させ、キャピラリー端２ａ
を垂直方向に移動させるようにするものでもよい。サン
プルプレート１１０のウエルの数はキャピラリーアレイ
の本数に合わせて任意に設定することができる。また、
リザーバ１１０もサンプルプレート１００のように複数
のウエルにバッファ液を満たす形式とし、各ウエルに個
別の電極パターンを設けることにより、ウエルごとに独
立した電圧を印加できるようして、異なる条件での電気
泳動を同時に行なうようにしてもよい。

【００２０】

【発明の効果】本発明のサンプルプレートは、平面状の
表面とそれにつながるコネクタ部をもつ絶縁性ベースプ
レートの表面に、複数個の有底の穴がウエルとして形成
されており、各ウエルにはその底からベースプレート表
面を経てコネクタ部に至る個別の電極パターンが形成さ
れているので、そのサンプルプレートを用いると、複雑
な電極配線構造をとることなく複数ウエルへの電極配線
が可能になる。特に、本数の多いマルチキャピラリーア
レイを用いた電気泳動装置におけるキャピラリーカラム
への試料注入が容易になる。本発明のマルチキャピラリ
ー電気泳動装置は、試料注入用にこのサンプルプレート
を用いるとともに、サンプルプレートと泳動用リザーバ
のいずれかを、切り換えてキャピラリーカラム端に接触
させる移動機構を備えているので、キャピラリーカラム
への試料注入及び泳動の操作を自動的に行なうことがで
きるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】サンプルプレートの一実施例を表わしたもので
あり、（Ａ）は概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）中でのＡ−
Ａ’線位置での断面図である。

【図２】一実施例のサンプルプレートを用いて試料注入
を行なうマルチキャピラリー電気泳動装置の一実施例を
示す概略斜視図である。

【符号の説明】

２ キャピラリーアレイ ２ａ 試料側のキャピラリーアレイ端 ２ｃ 被検出部 １０ 光学的測定部 １００ サンプルプレート １０２ ウエル １０４ 電極パターン １０６ コネクタ部 １１０，１２０ リザーバ １３４ 高圧電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林崎 良英 茨城県つくば市高野台３丁目１番１ 理化 学研究所 ライフサイエンス筑波研究セン ター内 (72)発明者 中村 伸 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会社島津製作所三条工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平面上の表面とそれにつながるコネクタ
   部をもつ絶縁性ベースプレートの前記表面に、複数個の
   有底の穴がウエルとして形成されており、各ウエルには
   その底からベースプレート表面を経て前記コネクタ部に
   至る個別の電極パターンが形成されていることを特徴と
   するサンプルプレート。
2. 【請求項２】 複数のキャピラリーカラムが配列され、
   複数の試料が１つずつ前記キャピラリーカラムに注入さ
   れて、全てのキャピラリーカラムで同時に電気泳動され
   るマルチキャピラリーアレイ泳動部と、前記マルチキャ
   ピラリーアレイ泳動部でキャピラリーに光を照射し、そ
   の照射された部分の試料による吸光度や試料からの蛍光
   を測定する光学的測定部とを備えたマルチキャピラリー
   電気泳動装置において、 前記マルチキャピラリーアレイ泳動部の試料注入側では
   キャピラリーカラム端が２次元的に配列されて下向きに
   配置され、そのキャピラリーカラム端の下方にはそのキ
   ャピラリーカラム端の配列と対応して、試料が収容され
   たウエルが２次元的に配列されたサンプルプレート、及
   び泳動用バッファ液が収容されて全キャピラリーカラム
   に電圧が印加される泳動用リザーバが配置され、 かつ、そのサンプルプレートは平面上の表面とそれにつ
   ながるコネクタ部をもつ絶縁性ベースプレートの前記表
   面に、複数個の有底の穴がウエルとして形成されてお
   り、各ウエルにはその底からベースプレート表面を経て
   前記コネクタ部に至る個別の電極パターンが形成されて
   いるものであり、 前記サンプルプレートと前記泳動用リザーバのいずれか
   を、切り換えて前記キャピラリーカラム端に接触させる
   移動機構が設けられていることを特徴とするマルチキャ
   ピラリー電気泳動装置。