電気泳動装置
【課題】電気泳動装置の操作を自動化し、処理能力を高める。
【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。
【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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は生化学、分子生物学、臨床などの分野において、例えばＤＮＡシーケンシングなど、極微量のタンパク質や核酸、薬物などを高速かつ高分解能に分析する電気泳動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
極微量のタンパク質や核酸などを分析する場合には、従来から電気泳動装置が用いられている。その代表的なものとしてキャピラリー電気泳動装置があるが、キャピラリー電気泳動装置の取扱いが煩雑であるという欠点を補って分析の高速化、装置の小型化を目的として基板内部に流路をもつ電気泳動部材が提案されている。
【０００３】
初期の電気泳動装置は電気泳動流路を１本のみ備えた電気泳動部材を使用していたが、その後処理能力を高めるために複数本の電気泳動流路を備えた電気泳動プレートが提案されている（特許文献１参照。）。
【０００４】
そのような電気泳動プレートでは、２枚のガラス基板が接合されてその接合面に微細な電気泳動流路が複数個形成されている。
【特許文献１】特開２００４−２５１６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、そのような電気泳動プレートを使用して、電気泳動流路への泳動媒体の充填、電気泳動流路の両端部への泳動バッファ液の分注、電気泳動流路の一端へのサンプル分注、電気泳動流路での電気泳動分離のための電圧印加といった一連の電気泳動分離のための操作を自動化するには多くの課題を克服しなければならず、処理能力の高い実用的な電気泳動装置はまだ実現していない。
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明で使用する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たものであり、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。
【０００７】
本発明の電気泳動装置は、そのような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、泳動媒体充填ユニットに接続されて泳動媒体を電気泳動プレートに充填する泳動媒体充填ノズル機構と、電気泳動プレートにサンプルを分注するピペッタ機構と、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、泳動バッファ液供給機構に接続され、泳動バッファ液を電気泳動プレートに分注する泳動バッファ液分注機構と、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、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。
【０００８】
泳動媒体充填ノズル機構は、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される一対のノズルを備え、これらのノズルを、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。
【０００９】
ピペッタ機構は、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ている。
【００１０】
また、泳動バッファ液分注機構は、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間で移動可能に支持している。
【００１１】
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）であることが好ましい。
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。
【００１２】
泳動媒体充填ユニットの好ましい一形態は、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たものであり、そのカートリッジは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その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。
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。
【００１３】
検出部の好ましい一形態は、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、そのスピナーヘッドを電気泳動プレートに平行な面内で、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、励起光を発生する励起光学系と、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、スピナーヘッドを往復移動させる走査機構はその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空洞がスピナーヘッドと励起光学系及び受光光学系とを結ぶ光路となっているものである。
【００１４】
励起光学系の光源として、例えばレーザを用いることができる。
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。
【００１５】
ピペッタ機構の好ましい一形態は、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いて、分注チップをピペットから取り外す脱着機構を備えたものである。そして、このピペッタ機構の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その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。
【００１６】
スタッカ機構に格納されるサンプルプレートの好ましい一形態は、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る。そして、好ましくは、スタッカ機構はサンプルプレートを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ものである。
【００１７】
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ることが好ましく、その場合、この電気泳動装置はそのバーコードを読み取るバーコード読取機構を備える。
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。
【００１８】
泳動バッファ液分注機構は液面検知手段を備えていることが好ましい。その液面検知手段は特に限定されるものではないが、例えば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とすることができる。
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。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の電気泳動装置では、２台のプラテンにそれぞれ電気泳動プレートを搭載して交互に電気泳動分離を行なうことができる。電気泳動では、泳動媒体の充填、プレ泳動（サンプルを注入しないで行なう予備的な電気泳動）、サンプル注入するまでのいわゆる前処理と、電気泳動流路に電圧を印加してサンプルを電気泳動させて分離するプロセスはほぼ同等の時間を要する。そのため、この電気泳動装置では、一つの電気泳動プレートで電気泳動を行なっている間に他方の電気泳動プレートで前処理を行なうことにより、電気泳動動作を２つの電気泳動プレートで交互に、しかも連続的に実行できるようになる。その結果、１枚の電気泳動プレートしか載置できない装置に比べると処理能力がほぼ２倍に向上する。
【００２０】
ピペッタ機構によりサンプルをサンプルプレートから電気泳動プレートに分注する際、電気泳動プレートのサンプル分注用開口の配置ピッチが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となっておれば、複数のピペットにより吸入したサンプルをそのまま電気泳動プレートのサンプル分注位置に搬送して注入することができるので、サンプル分注処理の処理能力が向上する。
【００２１】
プラテンと電気泳動プレートに位置決め用のマーク又は機構が設けられておれば、電気泳動プレートをプラテンに搭載する際の位置決めが容易になる。
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。
【００２２】
カートリッジから出た泳動媒体が電気泳動プレートに注入されるまでの流路に異常があるかどうかを監視するために圧力を検出するのが一般的であるが、その際流路に圧力センサを設けるのに比べて、充填リフトアームにロードセルを設けるようにすれば、流路に圧力センサ取付け用の分岐を設ける必要がなく、構成が簡略化できるとともに、流路内の洗浄も容易になる。
【００２３】
検出部として落射光学系を構成するレンズを有するスピナーヘッドを円弧に沿って往復移動させるものとすれば、円弧に沿って往復移動させる走査機構は、スピナーヘッドを回転機構に取りつけるだけですむので、直線上を往復移動する走査系に比べると機構の構造が簡単になるとともに、走査速度を高めるのも容易である。
【００２４】
また、スピナーヘッドの移動に伴って励起光学系と受光光学系も移動するようにすれば検出部が大型化し高速動作が困難になるが、励起光学系と受光光学系を別の場所に配置し、走査機構の駆動源として中空サーボモータを用い、その中空サーボモータの空洞を光路としてスピナーヘッドと励起光学系及び受光光学系の間を結ぶようにすれば、検出部を小型化することができる。
【００２５】
検出部の受光光学系が、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とすれば、この電気泳動装置を用いて４種類の塩基を識別し、塩基配列を決定することができる。
【００２６】
ピペッタ機構に分注チップをピペットから取り外す脱着機構を備えることにより、ピペッタ機構における分注チップの着脱操作を自動化することができる。
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。
【００２７】
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サンプルプレートを使用すれば、サンプルプレートにサンプルを収容した後、電気泳動プレートにサンプルを分注するまでに時間がかかってもサンプルの蒸発を抑えることができるので、サンプルを収容した複数のサンプルプレートを予め用意してスタッカ機構に格納しておくことができるので、複数のサンプルを連続して分析することができるようになり、処理能力が向上する。
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。
【００２８】
泳動バッファ液供給機構における送液手段として送液の精度は要求されないので、ペリスターポンプを使用すれば装置の小型化に寄与する。
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。
【００２９】
泳動バッファ液分注機構が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れば、電気泳動プレートに分注される泳動バッファ液の温度をプラテンの温調温度にあわせることができ、電気泳動を開始した際の電気泳動速度の乱れを防止することができ、より再現性の高い結果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１と図２はこの電気泳動装置の全体を示したものであり、図１は上面図、図２は正面図である。
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。
【００３１】
プラテン２ａ，２ｂの下面側にはラバーヒータと温度センサとしての測温抵抗体が内蔵されており、泳動時の電気泳動プレートの温度を一定に保つための加温温調制御が可能になっている。
【００３２】
プラテン２ａ，２ｂの表面にはプレートを載置する際の位置合わせ用のマーク４が設けられている。マーク４は各プラテン２ａ，２ｂに２個ずつ設けられ、電気泳動プレートにもこれらのマーク４に対応して位置合わせ用のマークが設けられている。目視により又は機器を用いてそれらのマークを合わすことにより電気泳動プレートをプラテン２ａ，２ｂ上の正しい位置に載置することができる。
【００３３】
プラテン２ａ，２ｂは図１の手前側がアノード側、奥側がカソード側となっており、カソード側からアノード側に向かう方向が電気泳動方向となっている。アノード側にはアノードリザーバ３ａ，３ｂに内蔵されたアノード電極、カソード側にはサンプル分注用開口部の配置間隔と一致した間隔で電極が配置された剣山状のカソード電極６ａ，６ｂがそれぞれのプラテン２ａ，２ｂごとに配置されて電気泳動プレートに着脱可能に設けられており、両方のプラテン２ａ，２ｂで並行して電気泳動がなされるようになっている。
【００３４】
アノードリザーバ３ａ，３ｂは、着脱可能な樹脂容器（例えば、アクリル樹脂製）で上部及び底部に開口部があり、底部開口部はその周囲にＯリングが装着され、固定機構（５ａ，５ｂ）により電気泳動プレートに押圧される。これにより、アノードリザーバ３ａ，３ｂはその底部開口部がＯリングにより電気泳動プレートのアノード側開口部との間に液密を保った状態で接続される。
【００３５】
中央部前方には泳動媒体（ゲル）を圧送する泳動媒体充填ユニット８が設けられている。泳動媒体充填ユニット８には泳動媒体を収容したカートリッジが２つ装着されるようになっている。カートリッジの詳細は後で図６により説明する。１０は泳動媒体充填ユニット８に接続された泳動媒体充填ノズル機構であり、詳細は後で図７により説明するが、プラテン２ａ，２ｂ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される一対のノズル１２ａ，１２ｂを備え、これらのノズル１２ａ，１２ｂを、２台のプラテン２ａ，２ｂに載置された電気泳動プレート間で移動可能に支持している。
【００３６】
プラテン２ａ，２ｂの上方にはピペッタ機構１４が配置されている。ピペッタ機構１４の詳細は後で図８により説明するが、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複数のピペットを備え、これらのピペットを２台のプラテン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位置と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ている。
【００３７】
プラテン２ａ，２ｂの側方にはスタッカ機構１６が配置されている。スタッカ機構１６はサンプルを収容し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サンプル吸入位置に送り出して位置決めする機構を備えている。
【００３８】
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、スタッカ機構１６はサンプルプレートを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（図示略）を備えている。
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。
【００３９】
泳動バッファ液はバッファ液タンク５４に収容され、ポンプ機構２０内の泳動バッファ液供給機構としてのペリスターポンプによって送液される。
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。
【００４０】
プラテン２ａ，２ｂのカソード側の上方にそれぞれ上下動可能に配置された電極を備えた電源装置（図示略）が設けられており、それらの電極はプラテン２ａ，２ｂ上の電気泳動プレートのカソード側のリザーバに挿入される。アノード側はアノードリザーバ３ａ，３ｂに内蔵された電極により泳動バッファ液を介して電気泳動プレートの電気泳動流路と電気的に接続される。
【００４１】
プラテン２ａ，２ｂのアノード側の下部には、検出部として、プラテン２ａ，２ｂにそれぞれ設けられた開口を介して光学的な検出を行なう光学的検出器がプラテン毎に配置されている。その光学的検出器は、後で図９により詳細に示すが、電気泳動プレートの検出位置に励起光を照射し、そこへ泳動してきたサンプルからの蛍光を検出するものである。２２ａ，２２ｂはそれぞれの検出器の走査機構を構成する中空サーボモータである。
【００４２】
以下にこの電気泳動装置の各部及び使用される電気泳動プレートを詳細に説明する。
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。
【００４３】
各リザーバ２８，３は、上部が開口した容器を構成しており、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電気泳動流路２４の端部と電気的に導通するようになっている。
【００４４】
図３（Ｂ）に示されるように、カソード側のリザーバ２８はその底部に電気泳動流路２４の一端につながる３８４個の開口２４ａが配置されており、それらの開口２４ａがサンプル分注位置となっている。開口２４ａはここではサンプルプレートのサンプルを収容したウエルの配列と同じピッチで配列されているが、ウエルの配列ピッチの１／ｎであってもよい。リザーバ２８は、その斜視図を表わす図３（Ｃ）に示されるように、全ての開口２４ａが配置されている領域を囲む１つの容器となっている。電気泳動流路２４はリザーバ２８内のバッファ液を介してリザーバ２８に挿入される電極と電気的に接続される。
【００４５】
図４はアノード側のリザーバ３を示している。図４（Ａ）はリザーバ３の断面図であり、（Ｂ）はそのＹ−Ｙ線位置での断面図、（Ｃ）は泳動媒体充填ラインが接続された状態を示す断面図である。ここでは簡略化のためにアノードリザーバと電気泳動プレートとを合わせてアノードリザーバ３として表現しているが、アノードリザーバ３は電気泳動プレート上に着脱可能に載置され、アノードリザーバ３の底部開口部がＯリングにより電気泳動プレートのアノード側開口部に液密を保った状態で接続されている。リザーバ３はその底部に電気泳動流路２４の他端とつながる流路からなる泳動媒体充填溝３０を備えており、泳動媒体充填溝３０の両端にリザーバ３内に開口したポート３２ａ，３２ｂが形成されている。それらのポート３２ａ，３２ｂ内にはそれぞれノズル１２ａ，１２ｂを液密を保って挿入できるようにＯリング３３ａ，３３ｂが設けられている。リザーバ３も全ての電気泳動流路２４の他端側の開口が配置されている領域を囲む１つの容器となっている。電気泳動流路２４はリザーバ３内に固定されている電極３５とリザーバ３内のバッファ液を介して電源装置に電気的に接続されるようになっている。
【００４６】
泳動媒体充填ラインのノズル１２ａ，１２ｂはそれぞれポート３２ａ，３２ｂに着脱可能に挿入され、泳動媒体が加圧されて供給されても漏れないように、図４（Ｃ）に示されるようにＯリング３３ａ，３３ｂにより封止される。
【００４７】
ガラス基板２６の材質としては、石英ガラスやホウ珪酸系ガラスを用いることができ、また、ガラス基板２６に替えて樹脂などの他の材質のものを用いることもできる。ここでは泳動分離された成分を光学的に検出するので透明材質のガラス基板２６を選択するが、光学的検出器以外の検出手段を使用する場合は、ガラス基板２６の材質は透明なものに限定されるものではない。
【００４８】
ガラス基板２６は２枚のガラス板を張り合わせたものとすることができる。電気泳動流路２４は一方のガラス板の接合面にリソグラフィーとエッチング（ウエットエッチング又はドライエッチング）により形成することができる。また開口２４ａなどは他方のガラス板又は同じガラス板で電気泳動流路２４の両端の位置にサンドブラストやレーザドリルなどの方法により貫通穴として形成することができる。
【００４９】
図５は泳動媒体、泳動バッファ液及び洗浄水を供給し、余分な泳動バッファ液を排出するための流路系を示したものである。
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。
【００５０】
アクチュエータ３８の下部には充填リフトアーム４０が設けられている。充填リフトアーム４０はその上端にロードセル４２が設けられ、ロードセル４２がアクチュエータ３８の下端と当接してロードセル４２を介してアクチュエータ３８を押し上げる。
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。
【００５１】
アクチュエータ３８の位置に位置決めされているカートリッジ３４には、充填ラインコネクタ４４が装着され、破線で示された充填ライン４６を介してノズル機構１０のノズル１２ａに導かれる。ノズル１２ａは、図４に示されているように、電気泳動プレートのアノード側に装着されているアノードリザーバ３ａ，３ｂ内の泳動媒体充填溝の一方のポート３２ａに液密を保って挿入され、ノズル１２ｂはその泳動媒体充填溝の他方のポート３２ｂに液密を保って挿入されることにより、一対のノズル１２ａと１２ｂはその泳動媒体充填溝３０を介してつながることになる。
【００５２】
図５に戻って説明を続けると、ノズル１２ｂは泳動媒体排出ライン４８を介してドレインボトル５０に導かれている。ライン４６にはライン内の泳動媒体又は水を検知するセンサＳ１，Ｓ２が設けられ、ライン４８にはライン内の泳動媒体又は水を検知するセンサＳ３，Ｓ４及び６ポートバルブ５２が設けられてライン４８の開閉が制御される。
【００５３】
泳動媒体充填ライン４６と排出ライン４８を洗浄するために、ラック３６には充填ライン洗浄ポート７４が設けられており、ラック３６は洗浄ポート７４もアクチュエータ３８の上部位置に位置決めできるように移動範囲が設定されている。洗浄ポート７４にはウォータータンク６６の洗浄水がペリスターポンプ７６により供給される。洗浄ポート７４の下部には使用後に残った洗浄水を廃棄するために廃棄ライン７８が設けられ、廃棄ライン７８はライン内の水を検知するセンサＳ５及び６ポートバルブ８０を介してバキュームタンク６０に導かれている。
【００５４】
泳動媒体充填ライン４６と排出ライン４８を洗浄するときは、図５の右側でノズル機構１０の下方に符号８６として図示している充填ライン洗浄ユニットに泳動媒体充填ノズル機構１０を移動させ、充填ライン洗浄ユニット８６の２つのポート８６ａ、８６ｂにノズル１２ａ、１２ｂを挿入する。ポート８６ａ、８６ｂは短絡ライン８６ｃによって繋がっており、ノズル１２ａ、１２ｂを挿入することで、泳動充填ライン４６と排出ライン４８が短絡したことになる。一方、充填ラインコネクタ４４はカートリッジ３４のプランジャリッド４３から外され、ラック３６により移動させられた洗浄ポート７４中に挿入される。挿入前には、ペリスタポンプ７６により洗浄水が洗浄ポート７４に注入されており、また、６ポートバルブ８０はクローズされている。その後、泳動媒体を充填するときと同様に、アクチュエータ３８及び充填リフトアーム４０により洗浄ポート７４が押し上げられることにより、ラインコネクタ４４の先端外周に、洗浄ポート７４内壁と液密を保つためのＯリングが装着されているため、泳動媒体充填ライン４６、短絡ライン８６ｃ、排出ライン４８の中を通って、洗浄ポート７６内の洗浄液がドレインボトル５０へ導かれる。所定位置まで洗浄ポートの押し上げが達したら、６ポートバルブ８０を開き、ダイアフラムポンプにより、ライン内の洗浄液がバキュームタンクへ回収される。排出ライン４８の端部はドレインボトル５０内部上方に位置し、かつ、ドレインボトルが大気に開放されているため、ライン内の洗浄液の回収終了後はドレインボトル５０を介して、空気がライン内に導入され、ラインを乾燥させる。ラインの洗浄及び乾燥は、ポリマーカートリッジが交換される際にのみ実施される。ポリマーカートリッジの交換時期は、充填リフトアームの押し上げ位置により検知され、自動的に行われる。また、充填ライン洗浄ユニット８６へは、ペリスターポンプ８８により水が供給され、フロートスイッチ８６ｄにより水位が一定に保たれている。泳動媒体の充填終了後の泳動媒体充填ノズル機構１０は、ノズル１２ａ、１２ｂの先端が充填ライン洗浄ユニット８６の水につかる位置に移動し、泳動媒体と空気の接触を避けることにより、泳動媒体の乾燥を防ぎ、ノズル及びラインの詰まりを防止している。
【００５５】
電気泳動プレートのリザーバ２８，３に泳動バッファ液を供給するための泳動バッファ供給機構として、泳動バッファ液を収容したバッファタンク５４と、送液を行なうペリスターポンプ５６ａ，５６ｂ，５６ｃが設けられている。ペリスターポンプ５６ａ，５６ｂ，５６ｃはポンプ機構２０内に設けられている。
【００５６】
ポンプ５６ａにより泳動バッファ液を供給するラインはノズル機構１０に設けられたノズル５８ａにつながり、ノズル５８ａがアノード側のリザーバ３に挿入されて泳動バッファ液がリザーバ３に供給される。リザーバ３にはノズル機構１０に設けられた他方のノズル５８ｂも挿入され、ノズル５８ｂにつながるラインは電磁弁ＳＶ３を介してバキュームタンク６０に導かれて吸引され、泳動バッファ液供給前に使用ずみの泳動バッファ液が廃棄される。泳動バッファ液供給ラインのノズル５８ａ，５８ｂはノズル機構１０に設けられていることにより、両方のプラテン２２ａ，２２ｂ上の電気泳動プレートのアノード側リザーバ３に共通に使用される。
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。
【００５７】
泳動バッファ液供給機構のポンプ５６ｂにつながるラインはプレヒータ６２を介して所定の温度に保温された状態で一方のプラテン２２ａ上の電気泳動プレートのカソード側リザーバ２８に導かれる。さらに他のポンプ５６ｃにつながるラインはプレヒータ６４を介して他方のプラテン２２ｂ上の電気泳動プレートのカソード側ザーバ２８に導かれる。
【００５８】
両プラテン２２ａ，２２ｂ上の電気泳動プレートのカソード側リザーバ２８，２８を洗浄するために、ウォータータンク６６からの洗浄水をペリスターポンプ６８ａを介して一方のプラテン２２ａ上の電気泳動プレートのカソード側リザーバ２８に洗浄水を導く流路及びノズル６９ａと、ペリスターポンプ６８ｂを介して他方のプラテン２２ｂ上の電気泳動プレートのカソード側リザーバ２８に洗浄水を導く流路及びノズル６９ｂが設けられている。
【００５９】
両プラテン２２ａ，２２ｂ上の電気泳動プレートのカソード側リザーバ２８に泳動バッファ液を導くためのノズル７０ａ，７０ｂと洗浄水を導くためのノズル６９ａ，６９ｂは、それぞれのカソード側リザーバ２８用の電極６ａ，６ｂと一体的に設けられ、それぞれ電気泳動プレートの上方で上下方向に移動してそれぞれのリザーバ２８，２８に電極６ａ，６ｂとともに着脱可能に挿入されるようになっている。電極６ａ，６ｂはそれぞれの電気泳動プレートのリザーバ２８，２８の泳動バッファ液を介してそれぞれの電気泳動プレートの流路２４に電気的に接続される。
【００６０】
図５の左上方に図示されているように、電気泳動プレートのカソード側のリザーバ２８内でサンプル分注用開口２４ａにたまった余分な泳動媒体を吸引して廃棄するために、プラテン２ａ，２ｂの上方に上下動可能にアスピレータ８０が配置されている。アスピレータ８０はサンプル分注用開口２４ａと同じピッチ又はｎ倍（ｎは整数）のピッチで配列されたノズルを備え、それらのノズルは電磁弁ＳＶ１を備えた吸引ラインを介してバキュームタンク６０に導かれている。アスピレータ８０は両プラテン２ａ，２ｂ上の電気泳動プレートに共通に使用できるように水平方向にも移動可能に支持されている。
【００６１】
図５でアスピレータ８０の下方に符号８２として図示されているのは、後で図８に詳細に示すピペッタ機構１４の分注チップを洗浄するためのウォッシュポートである。ウォッシュポート８２はピペッタ機構１４のノズルと対応したピッチ又はｎ倍（ｎは整数）のピッチの穴をもち、それらの穴にはウォータータンク６６からペリスターポンプ８４を介して洗浄液が供給され、洗浄後の洗浄液はドレインボトル５０へ排出されるようになっている。
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。
【００６２】
図６は泳動媒体を収容したカートリッジ３４を詳細に示したものである。同図（Ａ）に示されるように、カートリッジ３４の本体は上部が開口した円筒状の容器であり、使用前のカートリッジ３４には泳動媒体８９が収容され、カートリッジ３４の上端開口部にプランジャリッド４３がＯリングなどの封止部材４３ａにより液密を保って摺動可能に嵌め込まれている。プランジャリッド４３の中心には貫通穴があけられ、上面にはその貫通穴に通じる取出し口９２が設けられている。取出し口９２は使用前はキャップ９４で閉じられている。
【００６３】
カートリッジ３４は泳動媒体充填ユニット８のラック３６に装着され、キャップ９４が外される。泳動媒体充填ユニット８にはキャップ９４を自動的に取り外す機構も設けられている。キャップ９４が外された後の取出し口９２には、同図（Ｂ）に示されるように、充填ラインコネクタ４４が装着される。充填ラインコネクタ４４には、洗浄ポート７６に挿入時に液密を保って摺動できるように、Ｏリング４５が嵌め込まれている。
【００６４】
泳動媒体を供給するときは、取出し口９２に充填ラインコネクタ４４が装着され、プランジャリッド４３がラック３６に固定された状態で、同図（Ｂ）に示されるように、充填リフトアーム４０によりアクチュエータ３８を介してカートリッジ３４が上方に押し上げられる。プランジャリッド４３の位置が固定されていることにより、カートリッジが押し上げられるにつれてプランジャリッド４３は相対的にカートリッジ３４内に押し下げられて、泳動媒体８９がプランジャリッド４３の穴からコネクタ４４を介して充填ラインへ供給される。
【００６５】
図５に戻って説明すると、充填リフトアーム４０はカートリッジ３４を押し上げるアクチュエータ３８との当接面にロードセル４２を備えているので、カートリッジ３４を押し上げるときの圧力がロードセル４２により検出され、泳動媒体の充填圧力を制御したり、泳動媒体供給ライン４６又は排出ライン４８の詰りなどの異常をその検出圧力により監視したりすることができる。
【００６６】
図７はノズル機構１０を詳細に示したものである。ノズル機構１０に取りつけられた一対のノズル１２ａ，１２ｂは泳動媒体充填ユニット８に接続され、プラテン２ａ，２ｂのそれぞれに載置された電気泳動プレートのアノードリザーバ３ａ，３ｂ内の泳動媒体充填溝３０のポート３２ａ，３２ｂに液密を保って挿入される。これらのノズル１２ａ，１２ｂは２台のプラテン２ａ，２ｂに載置されたそれぞれの電気泳動プレートのポート位置間で移動可能に支持されている。ノズル機構１０には泳動バッファ液注入ノズル５８ａ、泳動バッファ液回収ノズル５８ｂも取りつけられ、ノズル５８ａ，５８ｂもノズル１２ａ，１２ｂとともに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３，３間で移動させられる。
【００６７】
図８はプラテン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２４ａにサンプルを分注するためのピペッタ機構１４を詳細に示したものである。（Ａ）は正面図、（Ｂ）はその側面断面図である。
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。
【００６８】
ピペット９０の配列はサンプルプレートのサンプル収容ウエルの配列とも一致しており、一度のサンプル吸入動作で１９２個のサンプルを同時に吸入することができる。電気泳動プレートのリザーバ２８内には３８４個のサンプル分注用開口２４ａがピペット９０と同じ配列で配置されているので、このピペッタ機構１４による２度のサンプル分注動作により３８４個のサンプル分注用開口２４ａにサンプルを注入することができる。
【００６９】
ピペッタ機構１４はピペット９０の基端部側に分注チップ９２をピペット９０から取り外す脱着機構としてチップリムーバプレート９４を備えている。チップリムーバプレート９４にはピペット９０の基端部の外形よりは大きく、分注チップ９２の基端部の外形よりは小さい大きさの穴がピペット９０と同じ配列で設けられ、分注チップ９２の基端部側でピペット９０に嵌め込まれている。チップリムーバプレート９４がピペット９０の先端方向に押し出されることにより分注チップ９２がピペット９０から取り外されるようになっている。
【００７０】
ピペッタ機構１４の移動機構は上下方向の移動とともに、ピペット９０を２台のプラテン２ａ，２ｂに載置されたそれぞれの電気泳動プレートのサンプル分注用開口２４ａの位置、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、装着前の分注チップ９２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ている。
【００７１】
サンプル分注用開口２４ａの位置とサンプル吸入位置ではディスペンサプランジャ９６によるサンプルの吸入と吐出によりサンプル分注を行なうことができる。また、分注チップ９２が配置された位置ではピペット９０を分注チップ９２に向かって下降させることによりピペット９０に分注チップ９２を装着し、分注チップ９２を廃棄する位置ではチップリムーバプレート９４により分注チップ９２をピペット９０から取り外して廃棄することにより、ピペット９０への分注チップ９２の着脱を自動化することができる。
【００７２】
図９は検出部を示したものであり、プラテン２ａ，２ｂそれぞれの下部に設けられている。２台の検出部があるが、同じ構成であるので、１台について説明を行なう。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は（Ａ）のＸ−Ｘ線位置での断面図である。
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。
【００７３】
この検出部は、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電気泳動流路２４ａ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１００を備え、スピナーヘッド１００を電気泳動プレートに平行な面内で、電気泳動流路を横切るように円弧１０２に沿って往復移動させるために走査機構としてサーボモータ２２を備えている。光学系を構成するために、励起光を発生する励起光学系と蛍光を受光し、４種類の波長に分離して検出する受光光学系とを備えているが、図９には図示されていない。
【００７４】
スピナーヘッド１００を往復移動させる駆動源となる走査機構のサーボモータ２２は回転中心が空洞になった中空サーボモータであり、その中空サーボモータ２２の空洞がスピナーヘッド１００と励起光学系及び受光光学系とを結ぶ光路１０４となっている。同図（Ｃ）では中空サーボモータ２２は図には現われていないが、下側に配置されており、その中空サーボモータ２２の空洞を通る光路１０４は、サーボモータ２２により駆動される中空部材内に配置されたミラー１０６，１０８により折り曲げられてスピナーヘッド１００と励起光学系及び受光光学系とを結んでいる。
【００７５】
励起光学系と受光光学系を図１０に示す。励起光学系と受光光学系は図９（Ｃ）の下方で、光路１０４上に配置されている。励起光学系の光源は例えばレーザであり、励起光のレーザビーム１１０の光路上にはダイクロイックミラー１１２が配置されている。ダイクロイックミラー１１２の反射光路上には励起光カットフィルタ１１４とレンズ１１６を介してダイクロイックミラー１１８が配置され、ダイクロイックミラー１１８の透過光を受光する位置に光検出器１２４として光電子増倍管が配置されている。レンズ１１６は光検出器１２４及び後述の光検出器１２６，１２８，１３０の光電子増倍管の光電面に蛍光を集光させるためのものである。ダイクロイックミラー１１８の反射光路上にはダイクロイックミラー１２０が配置され、ダイクロイックミラー１２０の透過光を受光する位置に光検出器１２６として光電子増倍管が配置されている。ダイクロイックミラー１２０の反射光路上にはダイクロイックミラー１２２が配置され、ダイクロイックミラー１２２の透過光を受光する位置に光検出器１３０として光電子増倍管が配置されている。ダイクロイックミラー１２２の反射光を受光する位置に光検出器１２８として光電子増倍管が配置されている。
【００７６】
励起光源、電気泳動されるサンプルの標識色素、各光学素子の光学特性の一例を示す。励起光源としてアルゴンレーザを使用してその４８８ｎｍのレーザ光を励起光とする。標識色素として、ｄＲ１１０（発生する蛍光波長は５３０−５３５ｎｍ）、ｄＲ６Ｇ（発生する蛍光波長は５６０−５６５ｎｍ）、ｄＴＡＭＵＲＡ（発生する蛍光波長は５９０−５９５ｎｍ）及びｄＲＯＸ（発生する蛍光波長は６１５−６２０ｎｍ）の４種類の蛍光色素を使用する。
【００７７】
ダイクロイックミラー１１２として５２０ｎｍよりも短波長側の光を透過させ、それより長波長側の光を反射させるように調整されたものを使用すると、４８８ｎｍの励起光を透過させ、使用されている標識色素からの蛍光を反射させる。カットフィルタ１１４として５２５ｎｍよりも短波長側の光を遮蔽し、それより長波長側の光を透過させるものを使用すると、励起光成分を遮蔽し、蛍光を透過させる。
【００７８】
ダイクロイックミラー１１８として６００ｎｍよりも長波長側の光を透過させ、それより短波長側の光を反射させるように調整されたものを使用すると、ダイクロイックミラー１１８を透過して光検出器１２４で検出される蛍光はｄＲＯＸから発生した蛍光のみとなる。
【００７９】
ダイクロイックミラー１２０として５７５ｎｍよりも長波長側の光を透過させ、それより短波長側の光を反射させるように調整されたものを使用すると、ダイクロイックミラー１２０を透過して光検出器１２６で検出される蛍光は５７５−６００ｎｍの範囲のものであるので、ｄＴＡＭＵＲＡから発生した蛍光のみとなる。
【００８０】
ダイクロイックミラー１２２として５４５ｎｍよりも長波長側の光を透過させ、それより短波長側の光を反射させるように調整されたものを使用すると、ダイクロイックミラー１２２を透過して光検出器１３０で検出される蛍光は５４５−５７５ｎｍの範囲のものであるので、ｄＲ６Ｇから発生した蛍光のみとなる。
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。
【００８１】
励起光源からの励起光はダイクロイックミラー１１２を透過して光路１０４に沿ってスピナーヘッド１００へ導かれ、スピナーヘッド１００からプラテンに載置された電気泳動プレートの検出位置に照射される。電気泳動プレートの検出位置で発生した蛍光は、スピナーヘッド１００から光路１０４に沿ってダイクロイックミラー１１２へ戻され、ダイクロイックミラー１１２で反射され、カットフィルタ１１４で励起光成分が除去され、ダイクロイックミラー１１８，１２０，１２２によって４種類の標識色素からの蛍光に分離されてそれぞれの光検出器１２４，１２６，１２８，１３０により検出される。
【００８２】
次に、この実施例による電気泳動分析の動作を説明する。
（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。
【００８３】
（泳動媒体充填）
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。
【００８４】
６ポートバルブ５２により泳動媒体排出ライン４８がドレインボトル５０に導かれる状態にされて、充填リフトアーム４０の上昇によりカートリッジ３４中の泳動媒体が充填ライン４６を介してノズル１２ａからポート３２ａを経て電気泳動プレートの泳動媒体充填溝３０に導かれる。
【００８５】
泳動媒体が泳動媒体充填溝３０を通ってポート３２ｂからノズル１２ｂを経て泳動媒体排出ライン４８へ溢れ出した後、６ポートバルブ５２が閉じられる。泳動媒体の先端がライン中のどこに位置するかをセンサＳ１〜Ｓ３で検知し、ドレインバルブを切り換えるタイミングを計る。これにより、泳動媒体は泳動媒体充填溝３０から電気泳動流路２４に圧入される。
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。
【００８６】
泳動媒体充填中に、アノードリザーバ３に残っている前回の泳動で使用した泳動バッファを電磁弁ＳＶ３を開き、ノズル５８ｂを介してバキュームタンク６０に回収する。その後、ポンプ５６ａによりノズル５８ａを介して、新しい泳動バッファが供給される。
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。
【００８７】
それと並行して、アスピレータ８０がサンプル分注用開口２４ａに挿入され、開口２４ａに溢れ出した泳動媒体が吸引して除去される。これでプラテン２ａ上の電気泳動プレートへの泳動媒体の充填動作が完了する。
【００８８】
泳動媒体が充填された電気泳動プレート（プラテン２ａ側）では、泳動バッファ液供給機構のポンプ５６ｂにつながるラインがカソード側リザーバ２８に導かれ、泳動バッファ液が供給される。カソード側では泳動バッファ液はプレヒータ６２により所定の温度に保温された状態でリザーバ２８に供給される。
【００８９】
（プレ電気泳動）
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。
【００９０】
（サンプル注入）
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。
【００９１】
ピペッタ機構１４がサンプル吸入位置へ移動してピペッタ機構１４のピペット９０に装着された分注チップ９２へサンプルプレートから所定量のサンプルを吸入した後、アスピレータ８０がプラテン２ａ上の電気泳動プレートのサンプル分注用開口２４ａへ移動してその開口２４ａ内の泳動バッファを除去した後、ピペッタ機構１４がプラテン２ａ上の電気泳動プレートのサンプル分注用開口２４ａへ移動して分注チップ９２から開口２４ａへサンプルを注入する。
【００９２】
その後、ピペッタ機構１４の分注チップ９２がウォッシュポート８２へ挿入されて洗浄され、次のサンプルの注入に備える。ここでは、ピペッタ機構１４によるサンプル分注動作が２回繰り返されることにより、１つの電気泳動プレートへのサンプル分注が完了する。
【００９３】
（サンプルインジェクション）
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。
【００９４】
（サンプル除去）
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。
【００９５】
以上で一方のプラテン２ａ上の電気泳動プレートでの前処理が終了し、その電気泳動プレートでは続いて電気泳動分離が行なわれる。電気泳動分離では、その電気泳動プレートのカソード側リザーバ２８に電極が挿入され、泳動バッファ液を介して電気泳動流路と電気的に接続される。それらの電極に電源装置から電源が供給されることにより電気泳動が開始される。
【００９６】
一方のプラテン２ａ上の電気泳動プレートでの前処理の終了に伴ない、他方のプラテン２ｂ上の電気泳動プレートでの前処理が始められる。そのプラテン２ｂ上の電気泳動プレートでの前処理は、プラテン２ａ上の電気泳動プレートでの電気泳動動作の終了を待つことなく、開始される。プラテン２ｂ上の電気泳動プレートでの前処理の動作は上に示したプラテン２ａ上の電気泳動プレートでの前処理動作と同じである。
【００９７】
プラテン２ｂ上の電気泳動プレートでの前処理は、プラテン２ａ上の電気泳動プレートでの電気泳動動作終了直前に完了し、その電気泳動動作終了後にプラテン２ｂ上の電気泳動プレートでの電気泳動が開始される。このように、一方のプラテン上の電気泳動プレートでの電気泳動動作終了直前に他方のプラテン上の電気泳動プレートでの前処理が終了するように、前処理開始のタイミングがコンピュータによって管理されている。
【００９８】
（検出）
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。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明の電気泳動装置は、生化学、分子生物学、臨床などの分野において、極微量のタンパク質や核酸、薬物などを高速かつ高分解能に電気泳動分離するのに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】一実施例の全体を示す上面図である。
【図２】同実施例の全体を示す正面図である。
【図３】（Ａ）は同実施例で使用される電気泳動プレートを示す平面図、（Ｂ）は同電気泳動プレートのカソード側リザーバ底部に配置された一部の開口を示す部分平面図、（Ｃ）は同カソード側リザーバを示す斜視図である。
【図４】（Ａ）は泳動媒体充填ラインのノズルとともに示すアノード側のリザーバの断面図、（Ｂ）はそのＹ−Ｙ線位置での断面図、（Ｃ）は同リザーバに泳動媒体充填ラインが接続された状態を示す断面図である。
【図５】泳動媒体、泳動バッファ液及び洗浄水のための流路図である。
【図６】泳動媒体を収容したカートリッジを示す断面図、（Ｂ）は泳動媒体を送り出している状態を示すカートリッジの断面図である。
【図７】ノズル機構１０を詳細に示す正面図である。
【図８】ピペッタ機構を示したものであり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面断面図である。
【図９】検出部を示したものであり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は（Ａ）のＸ−Ｘ線位置での断面図である。
【図１０】励起光学系と受光光学系を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【０１０１】
２ａ，２ｂ プラテン
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
【技術分野】
【０００１】
本発明は生化学、分子生物学、臨床などの分野において、例えばＤＮＡシーケンシングなど、極微量のタンパク質や核酸、薬物などを高速かつ高分解能に分析する電気泳動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
極微量のタンパク質や核酸などを分析する場合には、従来から電気泳動装置が用いられている。その代表的なものとしてキャピラリー電気泳動装置があるが、キャピラリー電気泳動装置の取扱いが煩雑であるという欠点を補って分析の高速化、装置の小型化を目的として基板内部に流路をもつ電気泳動部材が提案されている。
【０００３】
初期の電気泳動装置は電気泳動流路を１本のみ備えた電気泳動部材を使用していたが、その後処理能力を高めるために複数本の電気泳動流路を備えた電気泳動プレートが提案されている（特許文献１参照。）。
【０００４】
そのような電気泳動プレートでは、２枚のガラス基板が接合されてその接合面に微細な電気泳動流路が複数個形成されている。
【特許文献１】特開２００４−２５１６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、そのような電気泳動プレートを使用して、電気泳動流路への泳動媒体の充填、電気泳動流路の両端部への泳動バッファ液の分注、電気泳動流路の一端へのサンプル分注、電気泳動流路での電気泳動分離のための電圧印加といった一連の電気泳動分離のための操作を自動化するには多くの課題を克服しなければならず、処理能力の高い実用的な電気泳動装置はまだ実現していない。
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明で使用する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たものであり、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。
【０００７】
本発明の電気泳動装置は、そのような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、泳動媒体充填ユニットに接続されて泳動媒体を電気泳動プレートに充填する泳動媒体充填ノズル機構と、電気泳動プレートにサンプルを分注するピペッタ機構と、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、泳動バッファ液供給機構に接続され、泳動バッファ液を電気泳動プレートに分注する泳動バッファ液分注機構と、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、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。
【０００８】
泳動媒体充填ノズル機構は、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される一対のノズルを備え、これらのノズルを、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。
【０００９】
ピペッタ機構は、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ている。
【００１０】
また、泳動バッファ液分注機構は、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間で移動可能に支持している。
【００１１】
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）であることが好ましい。
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。
【００１２】
泳動媒体充填ユニットの好ましい一形態は、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たものであり、そのカートリッジは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その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。
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。
【００１３】
検出部の好ましい一形態は、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、そのスピナーヘッドを電気泳動プレートに平行な面内で、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、励起光を発生する励起光学系と、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、スピナーヘッドを往復移動させる走査機構はその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空洞がスピナーヘッドと励起光学系及び受光光学系とを結ぶ光路となっているものである。
【００１４】
励起光学系の光源として、例えばレーザを用いることができる。
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。
【００１５】
ピペッタ機構の好ましい一形態は、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いて、分注チップをピペットから取り外す脱着機構を備えたものである。そして、このピペッタ機構の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その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。
【００１６】
スタッカ機構に格納されるサンプルプレートの好ましい一形態は、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る。そして、好ましくは、スタッカ機構はサンプルプレートを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ものである。
【００１７】
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ることが好ましく、その場合、この電気泳動装置はそのバーコードを読み取るバーコード読取機構を備える。
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。
【００１８】
泳動バッファ液分注機構は液面検知手段を備えていることが好ましい。その液面検知手段は特に限定されるものではないが、例えば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とすることができる。
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。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の電気泳動装置では、２台のプラテンにそれぞれ電気泳動プレートを搭載して交互に電気泳動分離を行なうことができる。電気泳動では、泳動媒体の充填、プレ泳動（サンプルを注入しないで行なう予備的な電気泳動）、サンプル注入するまでのいわゆる前処理と、電気泳動流路に電圧を印加してサンプルを電気泳動させて分離するプロセスはほぼ同等の時間を要する。そのため、この電気泳動装置では、一つの電気泳動プレートで電気泳動を行なっている間に他方の電気泳動プレートで前処理を行なうことにより、電気泳動動作を２つの電気泳動プレートで交互に、しかも連続的に実行できるようになる。その結果、１枚の電気泳動プレートしか載置できない装置に比べると処理能力がほぼ２倍に向上する。
【００２０】
ピペッタ機構によりサンプルをサンプルプレートから電気泳動プレートに分注する際、電気泳動プレートのサンプル分注用開口の配置ピッチが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となっておれば、複数のピペットにより吸入したサンプルをそのまま電気泳動プレートのサンプル分注位置に搬送して注入することができるので、サンプル分注処理の処理能力が向上する。
【００２１】
プラテンと電気泳動プレートに位置決め用のマーク又は機構が設けられておれば、電気泳動プレートをプラテンに搭載する際の位置決めが容易になる。
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。
【００２２】
カートリッジから出た泳動媒体が電気泳動プレートに注入されるまでの流路に異常があるかどうかを監視するために圧力を検出するのが一般的であるが、その際流路に圧力センサを設けるのに比べて、充填リフトアームにロードセルを設けるようにすれば、流路に圧力センサ取付け用の分岐を設ける必要がなく、構成が簡略化できるとともに、流路内の洗浄も容易になる。
【００２３】
検出部として落射光学系を構成するレンズを有するスピナーヘッドを円弧に沿って往復移動させるものとすれば、円弧に沿って往復移動させる走査機構は、スピナーヘッドを回転機構に取りつけるだけですむので、直線上を往復移動する走査系に比べると機構の構造が簡単になるとともに、走査速度を高めるのも容易である。
【００２４】
また、スピナーヘッドの移動に伴って励起光学系と受光光学系も移動するようにすれば検出部が大型化し高速動作が困難になるが、励起光学系と受光光学系を別の場所に配置し、走査機構の駆動源として中空サーボモータを用い、その中空サーボモータの空洞を光路としてスピナーヘッドと励起光学系及び受光光学系の間を結ぶようにすれば、検出部を小型化することができる。
【００２５】
検出部の受光光学系が、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とすれば、この電気泳動装置を用いて４種類の塩基を識別し、塩基配列を決定することができる。
【００２６】
ピペッタ機構に分注チップをピペットから取り外す脱着機構を備えることにより、ピペッタ機構における分注チップの着脱操作を自動化することができる。
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。
【００２７】
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サンプルプレートを使用すれば、サンプルプレートにサンプルを収容した後、電気泳動プレートにサンプルを分注するまでに時間がかかってもサンプルの蒸発を抑えることができるので、サンプルを収容した複数のサンプルプレートを予め用意してスタッカ機構に格納しておくことができるので、複数のサンプルを連続して分析することができるようになり、処理能力が向上する。
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。
【００２８】
泳動バッファ液供給機構における送液手段として送液の精度は要求されないので、ペリスターポンプを使用すれば装置の小型化に寄与する。
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。
【００２９】
泳動バッファ液分注機構が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れば、電気泳動プレートに分注される泳動バッファ液の温度をプラテンの温調温度にあわせることができ、電気泳動を開始した際の電気泳動速度の乱れを防止することができ、より再現性の高い結果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１と図２はこの電気泳動装置の全体を示したものであり、図１は上面図、図２は正面図である。
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。
【００３１】
プラテン２ａ，２ｂの下面側にはラバーヒータと温度センサとしての測温抵抗体が内蔵されており、泳動時の電気泳動プレートの温度を一定に保つための加温温調制御が可能になっている。
【００３２】
プラテン２ａ，２ｂの表面にはプレートを載置する際の位置合わせ用のマーク４が設けられている。マーク４は各プラテン２ａ，２ｂに２個ずつ設けられ、電気泳動プレートにもこれらのマーク４に対応して位置合わせ用のマークが設けられている。目視により又は機器を用いてそれらのマークを合わすことにより電気泳動プレートをプラテン２ａ，２ｂ上の正しい位置に載置することができる。
【００３３】
プラテン２ａ，２ｂは図１の手前側がアノード側、奥側がカソード側となっており、カソード側からアノード側に向かう方向が電気泳動方向となっている。アノード側にはアノードリザーバ３ａ，３ｂに内蔵されたアノード電極、カソード側にはサンプル分注用開口部の配置間隔と一致した間隔で電極が配置された剣山状のカソード電極６ａ，６ｂがそれぞれのプラテン２ａ，２ｂごとに配置されて電気泳動プレートに着脱可能に設けられており、両方のプラテン２ａ，２ｂで並行して電気泳動がなされるようになっている。
【００３４】
アノードリザーバ３ａ，３ｂは、着脱可能な樹脂容器（例えば、アクリル樹脂製）で上部及び底部に開口部があり、底部開口部はその周囲にＯリングが装着され、固定機構（５ａ，５ｂ）により電気泳動プレートに押圧される。これにより、アノードリザーバ３ａ，３ｂはその底部開口部がＯリングにより電気泳動プレートのアノード側開口部との間に液密を保った状態で接続される。
【００３５】
中央部前方には泳動媒体（ゲル）を圧送する泳動媒体充填ユニット８が設けられている。泳動媒体充填ユニット８には泳動媒体を収容したカートリッジが２つ装着されるようになっている。カートリッジの詳細は後で図６により説明する。１０は泳動媒体充填ユニット８に接続された泳動媒体充填ノズル機構であり、詳細は後で図７により説明するが、プラテン２ａ，２ｂ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される一対のノズル１２ａ，１２ｂを備え、これらのノズル１２ａ，１２ｂを、２台のプラテン２ａ，２ｂに載置された電気泳動プレート間で移動可能に支持している。
【００３６】
プラテン２ａ，２ｂの上方にはピペッタ機構１４が配置されている。ピペッタ機構１４の詳細は後で図８により説明するが、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複数のピペットを備え、これらのピペットを２台のプラテン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位置と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ている。
【００３７】
プラテン２ａ，２ｂの側方にはスタッカ機構１６が配置されている。スタッカ機構１６はサンプルを収容し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サンプル吸入位置に送り出して位置決めする機構を備えている。
【００３８】
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、スタッカ機構１６はサンプルプレートを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（図示略）を備えている。
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。
【００３９】
泳動バッファ液はバッファ液タンク５４に収容され、ポンプ機構２０内の泳動バッファ液供給機構としてのペリスターポンプによって送液される。
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。
【００４０】
プラテン２ａ，２ｂのカソード側の上方にそれぞれ上下動可能に配置された電極を備えた電源装置（図示略）が設けられており、それらの電極はプラテン２ａ，２ｂ上の電気泳動プレートのカソード側のリザーバに挿入される。アノード側はアノードリザーバ３ａ，３ｂに内蔵された電極により泳動バッファ液を介して電気泳動プレートの電気泳動流路と電気的に接続される。
【００４１】
プラテン２ａ，２ｂのアノード側の下部には、検出部として、プラテン２ａ，２ｂにそれぞれ設けられた開口を介して光学的な検出を行なう光学的検出器がプラテン毎に配置されている。その光学的検出器は、後で図９により詳細に示すが、電気泳動プレートの検出位置に励起光を照射し、そこへ泳動してきたサンプルからの蛍光を検出するものである。２２ａ，２２ｂはそれぞれの検出器の走査機構を構成する中空サーボモータである。
【００４２】
以下にこの電気泳動装置の各部及び使用される電気泳動プレートを詳細に説明する。
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。
【００４３】
各リザーバ２８，３は、上部が開口した容器を構成しており、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電気泳動流路２４の端部と電気的に導通するようになっている。
【００４４】
図３（Ｂ）に示されるように、カソード側のリザーバ２８はその底部に電気泳動流路２４の一端につながる３８４個の開口２４ａが配置されており、それらの開口２４ａがサンプル分注位置となっている。開口２４ａはここではサンプルプレートのサンプルを収容したウエルの配列と同じピッチで配列されているが、ウエルの配列ピッチの１／ｎであってもよい。リザーバ２８は、その斜視図を表わす図３（Ｃ）に示されるように、全ての開口２４ａが配置されている領域を囲む１つの容器となっている。電気泳動流路２４はリザーバ２８内のバッファ液を介してリザーバ２８に挿入される電極と電気的に接続される。
【００４５】
図４はアノード側のリザーバ３を示している。図４（Ａ）はリザーバ３の断面図であり、（Ｂ）はそのＹ−Ｙ線位置での断面図、（Ｃ）は泳動媒体充填ラインが接続された状態を示す断面図である。ここでは簡略化のためにアノードリザーバと電気泳動プレートとを合わせてアノードリザーバ３として表現しているが、アノードリザーバ３は電気泳動プレート上に着脱可能に載置され、アノードリザーバ３の底部開口部がＯリングにより電気泳動プレートのアノード側開口部に液密を保った状態で接続されている。リザーバ３はその底部に電気泳動流路２４の他端とつながる流路からなる泳動媒体充填溝３０を備えており、泳動媒体充填溝３０の両端にリザーバ３内に開口したポート３２ａ，３２ｂが形成されている。それらのポート３２ａ，３２ｂ内にはそれぞれノズル１２ａ，１２ｂを液密を保って挿入できるようにＯリング３３ａ，３３ｂが設けられている。リザーバ３も全ての電気泳動流路２４の他端側の開口が配置されている領域を囲む１つの容器となっている。電気泳動流路２４はリザーバ３内に固定されている電極３５とリザーバ３内のバッファ液を介して電源装置に電気的に接続されるようになっている。
【００４６】
泳動媒体充填ラインのノズル１２ａ，１２ｂはそれぞれポート３２ａ，３２ｂに着脱可能に挿入され、泳動媒体が加圧されて供給されても漏れないように、図４（Ｃ）に示されるようにＯリング３３ａ，３３ｂにより封止される。
【００４７】
ガラス基板２６の材質としては、石英ガラスやホウ珪酸系ガラスを用いることができ、また、ガラス基板２６に替えて樹脂などの他の材質のものを用いることもできる。ここでは泳動分離された成分を光学的に検出するので透明材質のガラス基板２６を選択するが、光学的検出器以外の検出手段を使用する場合は、ガラス基板２６の材質は透明なものに限定されるものではない。
【００４８】
ガラス基板２６は２枚のガラス板を張り合わせたものとすることができる。電気泳動流路２４は一方のガラス板の接合面にリソグラフィーとエッチング（ウエットエッチング又はドライエッチング）により形成することができる。また開口２４ａなどは他方のガラス板又は同じガラス板で電気泳動流路２４の両端の位置にサンドブラストやレーザドリルなどの方法により貫通穴として形成することができる。
【００４９】
図５は泳動媒体、泳動バッファ液及び洗浄水を供給し、余分な泳動バッファ液を排出するための流路系を示したものである。
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。
【００５０】
アクチュエータ３８の下部には充填リフトアーム４０が設けられている。充填リフトアーム４０はその上端にロードセル４２が設けられ、ロードセル４２がアクチュエータ３８の下端と当接してロードセル４２を介してアクチュエータ３８を押し上げる。
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。
【００５１】
アクチュエータ３８の位置に位置決めされているカートリッジ３４には、充填ラインコネクタ４４が装着され、破線で示された充填ライン４６を介してノズル機構１０のノズル１２ａに導かれる。ノズル１２ａは、図４に示されているように、電気泳動プレートのアノード側に装着されているアノードリザーバ３ａ，３ｂ内の泳動媒体充填溝の一方のポート３２ａに液密を保って挿入され、ノズル１２ｂはその泳動媒体充填溝の他方のポート３２ｂに液密を保って挿入されることにより、一対のノズル１２ａと１２ｂはその泳動媒体充填溝３０を介してつながることになる。
【００５２】
図５に戻って説明を続けると、ノズル１２ｂは泳動媒体排出ライン４８を介してドレインボトル５０に導かれている。ライン４６にはライン内の泳動媒体又は水を検知するセンサＳ１，Ｓ２が設けられ、ライン４８にはライン内の泳動媒体又は水を検知するセンサＳ３，Ｓ４及び６ポートバルブ５２が設けられてライン４８の開閉が制御される。
【００５３】
泳動媒体充填ライン４６と排出ライン４８を洗浄するために、ラック３６には充填ライン洗浄ポート７４が設けられており、ラック３６は洗浄ポート７４もアクチュエータ３８の上部位置に位置決めできるように移動範囲が設定されている。洗浄ポート７４にはウォータータンク６６の洗浄水がペリスターポンプ７６により供給される。洗浄ポート７４の下部には使用後に残った洗浄水を廃棄するために廃棄ライン７８が設けられ、廃棄ライン７８はライン内の水を検知するセンサＳ５及び６ポートバルブ８０を介してバキュームタンク６０に導かれている。
【００５４】
泳動媒体充填ライン４６と排出ライン４８を洗浄するときは、図５の右側でノズル機構１０の下方に符号８６として図示している充填ライン洗浄ユニットに泳動媒体充填ノズル機構１０を移動させ、充填ライン洗浄ユニット８６の２つのポート８６ａ、８６ｂにノズル１２ａ、１２ｂを挿入する。ポート８６ａ、８６ｂは短絡ライン８６ｃによって繋がっており、ノズル１２ａ、１２ｂを挿入することで、泳動充填ライン４６と排出ライン４８が短絡したことになる。一方、充填ラインコネクタ４４はカートリッジ３４のプランジャリッド４３から外され、ラック３６により移動させられた洗浄ポート７４中に挿入される。挿入前には、ペリスタポンプ７６により洗浄水が洗浄ポート７４に注入されており、また、６ポートバルブ８０はクローズされている。その後、泳動媒体を充填するときと同様に、アクチュエータ３８及び充填リフトアーム４０により洗浄ポート７４が押し上げられることにより、ラインコネクタ４４の先端外周に、洗浄ポート７４内壁と液密を保つためのＯリングが装着されているため、泳動媒体充填ライン４６、短絡ライン８６ｃ、排出ライン４８の中を通って、洗浄ポート７６内の洗浄液がドレインボトル５０へ導かれる。所定位置まで洗浄ポートの押し上げが達したら、６ポートバルブ８０を開き、ダイアフラムポンプにより、ライン内の洗浄液がバキュームタンクへ回収される。排出ライン４８の端部はドレインボトル５０内部上方に位置し、かつ、ドレインボトルが大気に開放されているため、ライン内の洗浄液の回収終了後はドレインボトル５０を介して、空気がライン内に導入され、ラインを乾燥させる。ラインの洗浄及び乾燥は、ポリマーカートリッジが交換される際にのみ実施される。ポリマーカートリッジの交換時期は、充填リフトアームの押し上げ位置により検知され、自動的に行われる。また、充填ライン洗浄ユニット８６へは、ペリスターポンプ８８により水が供給され、フロートスイッチ８６ｄにより水位が一定に保たれている。泳動媒体の充填終了後の泳動媒体充填ノズル機構１０は、ノズル１２ａ、１２ｂの先端が充填ライン洗浄ユニット８６の水につかる位置に移動し、泳動媒体と空気の接触を避けることにより、泳動媒体の乾燥を防ぎ、ノズル及びラインの詰まりを防止している。
【００５５】
電気泳動プレートのリザーバ２８，３に泳動バッファ液を供給するための泳動バッファ供給機構として、泳動バッファ液を収容したバッファタンク５４と、送液を行なうペリスターポンプ５６ａ，５６ｂ，５６ｃが設けられている。ペリスターポンプ５６ａ，５６ｂ，５６ｃはポンプ機構２０内に設けられている。
【００５６】
ポンプ５６ａにより泳動バッファ液を供給するラインはノズル機構１０に設けられたノズル５８ａにつながり、ノズル５８ａがアノード側のリザーバ３に挿入されて泳動バッファ液がリザーバ３に供給される。リザーバ３にはノズル機構１０に設けられた他方のノズル５８ｂも挿入され、ノズル５８ｂにつながるラインは電磁弁ＳＶ３を介してバキュームタンク６０に導かれて吸引され、泳動バッファ液供給前に使用ずみの泳動バッファ液が廃棄される。泳動バッファ液供給ラインのノズル５８ａ，５８ｂはノズル機構１０に設けられていることにより、両方のプラテン２２ａ，２２ｂ上の電気泳動プレートのアノード側リザーバ３に共通に使用される。
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。
【００５７】
泳動バッファ液供給機構のポンプ５６ｂにつながるラインはプレヒータ６２を介して所定の温度に保温された状態で一方のプラテン２２ａ上の電気泳動プレートのカソード側リザーバ２８に導かれる。さらに他のポンプ５６ｃにつながるラインはプレヒータ６４を介して他方のプラテン２２ｂ上の電気泳動プレートのカソード側ザーバ２８に導かれる。
【００５８】
両プラテン２２ａ，２２ｂ上の電気泳動プレートのカソード側リザーバ２８，２８を洗浄するために、ウォータータンク６６からの洗浄水をペリスターポンプ６８ａを介して一方のプラテン２２ａ上の電気泳動プレートのカソード側リザーバ２８に洗浄水を導く流路及びノズル６９ａと、ペリスターポンプ６８ｂを介して他方のプラテン２２ｂ上の電気泳動プレートのカソード側リザーバ２８に洗浄水を導く流路及びノズル６９ｂが設けられている。
【００５９】
両プラテン２２ａ，２２ｂ上の電気泳動プレートのカソード側リザーバ２８に泳動バッファ液を導くためのノズル７０ａ，７０ｂと洗浄水を導くためのノズル６９ａ，６９ｂは、それぞれのカソード側リザーバ２８用の電極６ａ，６ｂと一体的に設けられ、それぞれ電気泳動プレートの上方で上下方向に移動してそれぞれのリザーバ２８，２８に電極６ａ，６ｂとともに着脱可能に挿入されるようになっている。電極６ａ，６ｂはそれぞれの電気泳動プレートのリザーバ２８，２８の泳動バッファ液を介してそれぞれの電気泳動プレートの流路２４に電気的に接続される。
【００６０】
図５の左上方に図示されているように、電気泳動プレートのカソード側のリザーバ２８内でサンプル分注用開口２４ａにたまった余分な泳動媒体を吸引して廃棄するために、プラテン２ａ，２ｂの上方に上下動可能にアスピレータ８０が配置されている。アスピレータ８０はサンプル分注用開口２４ａと同じピッチ又はｎ倍（ｎは整数）のピッチで配列されたノズルを備え、それらのノズルは電磁弁ＳＶ１を備えた吸引ラインを介してバキュームタンク６０に導かれている。アスピレータ８０は両プラテン２ａ，２ｂ上の電気泳動プレートに共通に使用できるように水平方向にも移動可能に支持されている。
【００６１】
図５でアスピレータ８０の下方に符号８２として図示されているのは、後で図８に詳細に示すピペッタ機構１４の分注チップを洗浄するためのウォッシュポートである。ウォッシュポート８２はピペッタ機構１４のノズルと対応したピッチ又はｎ倍（ｎは整数）のピッチの穴をもち、それらの穴にはウォータータンク６６からペリスターポンプ８４を介して洗浄液が供給され、洗浄後の洗浄液はドレインボトル５０へ排出されるようになっている。
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。
【００６２】
図６は泳動媒体を収容したカートリッジ３４を詳細に示したものである。同図（Ａ）に示されるように、カートリッジ３４の本体は上部が開口した円筒状の容器であり、使用前のカートリッジ３４には泳動媒体８９が収容され、カートリッジ３４の上端開口部にプランジャリッド４３がＯリングなどの封止部材４３ａにより液密を保って摺動可能に嵌め込まれている。プランジャリッド４３の中心には貫通穴があけられ、上面にはその貫通穴に通じる取出し口９２が設けられている。取出し口９２は使用前はキャップ９４で閉じられている。
【００６３】
カートリッジ３４は泳動媒体充填ユニット８のラック３６に装着され、キャップ９４が外される。泳動媒体充填ユニット８にはキャップ９４を自動的に取り外す機構も設けられている。キャップ９４が外された後の取出し口９２には、同図（Ｂ）に示されるように、充填ラインコネクタ４４が装着される。充填ラインコネクタ４４には、洗浄ポート７６に挿入時に液密を保って摺動できるように、Ｏリング４５が嵌め込まれている。
【００６４】
泳動媒体を供給するときは、取出し口９２に充填ラインコネクタ４４が装着され、プランジャリッド４３がラック３６に固定された状態で、同図（Ｂ）に示されるように、充填リフトアーム４０によりアクチュエータ３８を介してカートリッジ３４が上方に押し上げられる。プランジャリッド４３の位置が固定されていることにより、カートリッジが押し上げられるにつれてプランジャリッド４３は相対的にカートリッジ３４内に押し下げられて、泳動媒体８９がプランジャリッド４３の穴からコネクタ４４を介して充填ラインへ供給される。
【００６５】
図５に戻って説明すると、充填リフトアーム４０はカートリッジ３４を押し上げるアクチュエータ３８との当接面にロードセル４２を備えているので、カートリッジ３４を押し上げるときの圧力がロードセル４２により検出され、泳動媒体の充填圧力を制御したり、泳動媒体供給ライン４６又は排出ライン４８の詰りなどの異常をその検出圧力により監視したりすることができる。
【００６６】
図７はノズル機構１０を詳細に示したものである。ノズル機構１０に取りつけられた一対のノズル１２ａ，１２ｂは泳動媒体充填ユニット８に接続され、プラテン２ａ，２ｂのそれぞれに載置された電気泳動プレートのアノードリザーバ３ａ，３ｂ内の泳動媒体充填溝３０のポート３２ａ，３２ｂに液密を保って挿入される。これらのノズル１２ａ，１２ｂは２台のプラテン２ａ，２ｂに載置されたそれぞれの電気泳動プレートのポート位置間で移動可能に支持されている。ノズル機構１０には泳動バッファ液注入ノズル５８ａ、泳動バッファ液回収ノズル５８ｂも取りつけられ、ノズル５８ａ，５８ｂもノズル１２ａ，１２ｂとともに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３，３間で移動させられる。
【００６７】
図８はプラテン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２４ａにサンプルを分注するためのピペッタ機構１４を詳細に示したものである。（Ａ）は正面図、（Ｂ）はその側面断面図である。
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。
【００６８】
ピペット９０の配列はサンプルプレートのサンプル収容ウエルの配列とも一致しており、一度のサンプル吸入動作で１９２個のサンプルを同時に吸入することができる。電気泳動プレートのリザーバ２８内には３８４個のサンプル分注用開口２４ａがピペット９０と同じ配列で配置されているので、このピペッタ機構１４による２度のサンプル分注動作により３８４個のサンプル分注用開口２４ａにサンプルを注入することができる。
【００６９】
ピペッタ機構１４はピペット９０の基端部側に分注チップ９２をピペット９０から取り外す脱着機構としてチップリムーバプレート９４を備えている。チップリムーバプレート９４にはピペット９０の基端部の外形よりは大きく、分注チップ９２の基端部の外形よりは小さい大きさの穴がピペット９０と同じ配列で設けられ、分注チップ９２の基端部側でピペット９０に嵌め込まれている。チップリムーバプレート９４がピペット９０の先端方向に押し出されることにより分注チップ９２がピペット９０から取り外されるようになっている。
【００７０】
ピペッタ機構１４の移動機構は上下方向の移動とともに、ピペット９０を２台のプラテン２ａ，２ｂに載置されたそれぞれの電気泳動プレートのサンプル分注用開口２４ａの位置、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、装着前の分注チップ９２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ている。
【００７１】
サンプル分注用開口２４ａの位置とサンプル吸入位置ではディスペンサプランジャ９６によるサンプルの吸入と吐出によりサンプル分注を行なうことができる。また、分注チップ９２が配置された位置ではピペット９０を分注チップ９２に向かって下降させることによりピペット９０に分注チップ９２を装着し、分注チップ９２を廃棄する位置ではチップリムーバプレート９４により分注チップ９２をピペット９０から取り外して廃棄することにより、ピペット９０への分注チップ９２の着脱を自動化することができる。
【００７２】
図９は検出部を示したものであり、プラテン２ａ，２ｂそれぞれの下部に設けられている。２台の検出部があるが、同じ構成であるので、１台について説明を行なう。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は（Ａ）のＸ−Ｘ線位置での断面図である。
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。
【００７３】
この検出部は、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電気泳動流路２４ａ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１００を備え、スピナーヘッド１００を電気泳動プレートに平行な面内で、電気泳動流路を横切るように円弧１０２に沿って往復移動させるために走査機構としてサーボモータ２２を備えている。光学系を構成するために、励起光を発生する励起光学系と蛍光を受光し、４種類の波長に分離して検出する受光光学系とを備えているが、図９には図示されていない。
【００７４】
スピナーヘッド１００を往復移動させる駆動源となる走査機構のサーボモータ２２は回転中心が空洞になった中空サーボモータであり、その中空サーボモータ２２の空洞がスピナーヘッド１００と励起光学系及び受光光学系とを結ぶ光路１０４となっている。同図（Ｃ）では中空サーボモータ２２は図には現われていないが、下側に配置されており、その中空サーボモータ２２の空洞を通る光路１０４は、サーボモータ２２により駆動される中空部材内に配置されたミラー１０６，１０８により折り曲げられてスピナーヘッド１００と励起光学系及び受光光学系とを結んでいる。
【００７５】
励起光学系と受光光学系を図１０に示す。励起光学系と受光光学系は図９（Ｃ）の下方で、光路１０４上に配置されている。励起光学系の光源は例えばレーザであり、励起光のレーザビーム１１０の光路上にはダイクロイックミラー１１２が配置されている。ダイクロイックミラー１１２の反射光路上には励起光カットフィルタ１１４とレンズ１１６を介してダイクロイックミラー１１８が配置され、ダイクロイックミラー１１８の透過光を受光する位置に光検出器１２４として光電子増倍管が配置されている。レンズ１１６は光検出器１２４及び後述の光検出器１２６，１２８，１３０の光電子増倍管の光電面に蛍光を集光させるためのものである。ダイクロイックミラー１１８の反射光路上にはダイクロイックミラー１２０が配置され、ダイクロイックミラー１２０の透過光を受光する位置に光検出器１２６として光電子増倍管が配置されている。ダイクロイックミラー１２０の反射光路上にはダイクロイックミラー１２２が配置され、ダイクロイックミラー１２２の透過光を受光する位置に光検出器１３０として光電子増倍管が配置されている。ダイクロイックミラー１２２の反射光を受光する位置に光検出器１２８として光電子増倍管が配置されている。
【００７６】
励起光源、電気泳動されるサンプルの標識色素、各光学素子の光学特性の一例を示す。励起光源としてアルゴンレーザを使用してその４８８ｎｍのレーザ光を励起光とする。標識色素として、ｄＲ１１０（発生する蛍光波長は５３０−５３５ｎｍ）、ｄＲ６Ｇ（発生する蛍光波長は５６０−５６５ｎｍ）、ｄＴＡＭＵＲＡ（発生する蛍光波長は５９０−５９５ｎｍ）及びｄＲＯＸ（発生する蛍光波長は６１５−６２０ｎｍ）の４種類の蛍光色素を使用する。
【００７７】
ダイクロイックミラー１１２として５２０ｎｍよりも短波長側の光を透過させ、それより長波長側の光を反射させるように調整されたものを使用すると、４８８ｎｍの励起光を透過させ、使用されている標識色素からの蛍光を反射させる。カットフィルタ１１４として５２５ｎｍよりも短波長側の光を遮蔽し、それより長波長側の光を透過させるものを使用すると、励起光成分を遮蔽し、蛍光を透過させる。
【００７８】
ダイクロイックミラー１１８として６００ｎｍよりも長波長側の光を透過させ、それより短波長側の光を反射させるように調整されたものを使用すると、ダイクロイックミラー１１８を透過して光検出器１２４で検出される蛍光はｄＲＯＸから発生した蛍光のみとなる。
【００７９】
ダイクロイックミラー１２０として５７５ｎｍよりも長波長側の光を透過させ、それより短波長側の光を反射させるように調整されたものを使用すると、ダイクロイックミラー１２０を透過して光検出器１２６で検出される蛍光は５７５−６００ｎｍの範囲のものであるので、ｄＴＡＭＵＲＡから発生した蛍光のみとなる。
【００８０】
ダイクロイックミラー１２２として５４５ｎｍよりも長波長側の光を透過させ、それより短波長側の光を反射させるように調整されたものを使用すると、ダイクロイックミラー１２２を透過して光検出器１３０で検出される蛍光は５４５−５７５ｎｍの範囲のものであるので、ｄＲ６Ｇから発生した蛍光のみとなる。
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。
【００８１】
励起光源からの励起光はダイクロイックミラー１１２を透過して光路１０４に沿ってスピナーヘッド１００へ導かれ、スピナーヘッド１００からプラテンに載置された電気泳動プレートの検出位置に照射される。電気泳動プレートの検出位置で発生した蛍光は、スピナーヘッド１００から光路１０４に沿ってダイクロイックミラー１１２へ戻され、ダイクロイックミラー１１２で反射され、カットフィルタ１１４で励起光成分が除去され、ダイクロイックミラー１１８，１２０，１２２によって４種類の標識色素からの蛍光に分離されてそれぞれの光検出器１２４，１２６，１２８，１３０により検出される。
【００８２】
次に、この実施例による電気泳動分析の動作を説明する。
（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。
【００８３】
（泳動媒体充填）
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。
【００８４】
６ポートバルブ５２により泳動媒体排出ライン４８がドレインボトル５０に導かれる状態にされて、充填リフトアーム４０の上昇によりカートリッジ３４中の泳動媒体が充填ライン４６を介してノズル１２ａからポート３２ａを経て電気泳動プレートの泳動媒体充填溝３０に導かれる。
【００８５】
泳動媒体が泳動媒体充填溝３０を通ってポート３２ｂからノズル１２ｂを経て泳動媒体排出ライン４８へ溢れ出した後、６ポートバルブ５２が閉じられる。泳動媒体の先端がライン中のどこに位置するかをセンサＳ１〜Ｓ３で検知し、ドレインバルブを切り換えるタイミングを計る。これにより、泳動媒体は泳動媒体充填溝３０から電気泳動流路２４に圧入される。
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。
【００８６】
泳動媒体充填中に、アノードリザーバ３に残っている前回の泳動で使用した泳動バッファを電磁弁ＳＶ３を開き、ノズル５８ｂを介してバキュームタンク６０に回収する。その後、ポンプ５６ａによりノズル５８ａを介して、新しい泳動バッファが供給される。
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。
【００８７】
それと並行して、アスピレータ８０がサンプル分注用開口２４ａに挿入され、開口２４ａに溢れ出した泳動媒体が吸引して除去される。これでプラテン２ａ上の電気泳動プレートへの泳動媒体の充填動作が完了する。
【００８８】
泳動媒体が充填された電気泳動プレート（プラテン２ａ側）では、泳動バッファ液供給機構のポンプ５６ｂにつながるラインがカソード側リザーバ２８に導かれ、泳動バッファ液が供給される。カソード側では泳動バッファ液はプレヒータ６２により所定の温度に保温された状態でリザーバ２８に供給される。
【００８９】
（プレ電気泳動）
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。
【００９０】
（サンプル注入）
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。
【００９１】
ピペッタ機構１４がサンプル吸入位置へ移動してピペッタ機構１４のピペット９０に装着された分注チップ９２へサンプルプレートから所定量のサンプルを吸入した後、アスピレータ８０がプラテン２ａ上の電気泳動プレートのサンプル分注用開口２４ａへ移動してその開口２４ａ内の泳動バッファを除去した後、ピペッタ機構１４がプラテン２ａ上の電気泳動プレートのサンプル分注用開口２４ａへ移動して分注チップ９２から開口２４ａへサンプルを注入する。
【００９２】
その後、ピペッタ機構１４の分注チップ９２がウォッシュポート８２へ挿入されて洗浄され、次のサンプルの注入に備える。ここでは、ピペッタ機構１４によるサンプル分注動作が２回繰り返されることにより、１つの電気泳動プレートへのサンプル分注が完了する。
【００９３】
（サンプルインジェクション）
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。
【００９４】
（サンプル除去）
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。
【００９５】
以上で一方のプラテン２ａ上の電気泳動プレートでの前処理が終了し、その電気泳動プレートでは続いて電気泳動分離が行なわれる。電気泳動分離では、その電気泳動プレートのカソード側リザーバ２８に電極が挿入され、泳動バッファ液を介して電気泳動流路と電気的に接続される。それらの電極に電源装置から電源が供給されることにより電気泳動が開始される。
【００９６】
一方のプラテン２ａ上の電気泳動プレートでの前処理の終了に伴ない、他方のプラテン２ｂ上の電気泳動プレートでの前処理が始められる。そのプラテン２ｂ上の電気泳動プレートでの前処理は、プラテン２ａ上の電気泳動プレートでの電気泳動動作の終了を待つことなく、開始される。プラテン２ｂ上の電気泳動プレートでの前処理の動作は上に示したプラテン２ａ上の電気泳動プレートでの前処理動作と同じである。
【００９７】
プラテン２ｂ上の電気泳動プレートでの前処理は、プラテン２ａ上の電気泳動プレートでの電気泳動動作終了直前に完了し、その電気泳動動作終了後にプラテン２ｂ上の電気泳動プレートでの電気泳動が開始される。このように、一方のプラテン上の電気泳動プレートでの電気泳動動作終了直前に他方のプラテン上の電気泳動プレートでの前処理が終了するように、前処理開始のタイミングがコンピュータによって管理されている。
【００９８】
（検出）
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。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明の電気泳動装置は、生化学、分子生物学、臨床などの分野において、極微量のタンパク質や核酸、薬物などを高速かつ高分解能に電気泳動分離するのに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】一実施例の全体を示す上面図である。
【図２】同実施例の全体を示す正面図である。
【図３】（Ａ）は同実施例で使用される電気泳動プレートを示す平面図、（Ｂ）は同電気泳動プレートのカソード側リザーバ底部に配置された一部の開口を示す部分平面図、（Ｃ）は同カソード側リザーバを示す斜視図である。
【図４】（Ａ）は泳動媒体充填ラインのノズルとともに示すアノード側のリザーバの断面図、（Ｂ）はそのＹ−Ｙ線位置での断面図、（Ｃ）は同リザーバに泳動媒体充填ラインが接続された状態を示す断面図である。
【図５】泳動媒体、泳動バッファ液及び洗浄水のための流路図である。
【図６】泳動媒体を収容したカートリッジを示す断面図、（Ｂ）は泳動媒体を送り出している状態を示すカートリッジの断面図である。
【図７】ノズル機構１０を詳細に示す正面図である。
【図８】ピペッタ機構を示したものであり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面断面図である。
【図９】検出部を示したものであり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は（Ａ）のＸ−Ｘ線位置での断面図である。
【図１０】励起光学系と受光光学系を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【０１０１】
２ａ，２ｂ プラテン
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−８９４４０（Ｐ２００８−８９４４０Ａ）
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７１３９７（Ｐ２００６−２７１３９７）
【出願日】平成１８年１０月３日（２００６．１０．３）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月３日（２００６．１０．３）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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