特許 7665800 電気泳動システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-11

(45)【発行日】2025-04-21

(54)【発明の名称】電気泳動システム

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/447 20060101AFI20250414BHJP

【ＦＩ】

G01N27/447 301C

G01N27/447 315K

G01N27/447 331E

G01N27/447 331K

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2023574964

(86)(22)【出願日】2022-01-20

(86)【国際出願番号】 JP2022001880

(87)【国際公開番号】W WO2023139711

(87)【国際公開日】2023-07-27

【審査請求日】2024-06-24

(73)【特許権者】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテク

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】奥野 恵佳

(72)【発明者】

【氏名】宮田 仁史

(72)【発明者】

【氏名】木村 隆介

(72)【発明者】

【氏名】山崎 基博

(72)【発明者】

【氏名】山本 周平

(72)【発明者】

【氏名】藤岡 満

【審査官】黒田 浩一

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２１／２１０１４４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００９－０４２２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０７２００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２１２４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１５７２７２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２７／４４７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気泳動装置および前記電気泳動装置を制御するコンピュータを備えた電気泳動システムであって、
前記電気泳動装置は、
内部でサンプルを電気泳動させる複数のキャピラリ、
前記キャピラリの検出位置に対して光を照射する光源、
前記光源からの光が前記サンプルに対して照射されたとき前記サンプルに含まれる成分に依存して発生する信号光を検出する検出器、
前記複数のキャピラリを洗浄する洗浄液を収容した洗浄容器、
前記洗浄容器を移動させることにより前記複数のキャピラリに対する前記洗浄容器の位置を変更するステージ、
を備え、
前記コンピュータは、複数のキャピラリのうち第１キャピラリに対して前記サンプルを導入した後において前記洗浄容器内に残留している前記サンプルが前記複数のキャピラリのうち第２キャピラリを用いて前記サンプルを分析する際に影響を与えるキャリーオーバーを減少させる動作を、前記ステージに実施させ、
前記電気泳動装置はさらに、洗浄液を収容した洗浄槽を備え、
前記コンピュータは、前記第１キャピラリに対して前記サンプルを注入してから前記第１キャピラリにおいて電気泳動を実施するまでの間において、前記第１キャピラリの端部を前記洗浄槽内に対して出し入れするように前記ステージを制御することにより、前記キャリーオーバーを減少させる
ことを特徴とする電気泳動システム。

【請求項2】

電気泳動装置および前記電気泳動装置を制御するコンピュータを備えた電気泳動システムであって、
前記電気泳動装置は、
内部でサンプルを電気泳動させる複数のキャピラリ、
前記キャピラリの検出位置に対して光を照射する光源、
前記光源からの光が前記サンプルに対して照射されたとき前記サンプルに含まれる成分に依存して発生する信号光を検出する検出器、
前記複数のキャピラリを洗浄する洗浄液を収容した洗浄容器、
前記洗浄容器を移動させることにより前記複数のキャピラリに対する前記洗浄容器の位置を変更するステージ、
を備え、
前記コンピュータは、複数のキャピラリのうち第１キャピラリに対して前記サンプルを導入した後において前記洗浄容器内に残留している前記サンプルが前記複数のキャピラリのうち第２キャピラリを用いて前記サンプルを分析する際に影響を与えるキャリーオーバーを減少させる動作を、前記ステージに実施させ、
前記電気泳動装置はさらに、洗浄液を収容した洗浄槽を備え、
前記コンピュータは、前記第１キャピラリにおいて電気泳動を実施してから前記第２キャピラリに対して前記サンプルを注入するまでの間において、前記第１キャピラリの端部を前記洗浄槽内に対して出し入れするように前記ステージを制御することにより、前記キャリーオーバーを減少させる
ことを特徴とする電気泳動システム。

【請求項3】

電気泳動装置および前記電気泳動装置を制御するコンピュータを備えた電気泳動システムであって、
前記電気泳動装置は、
内部でサンプルを電気泳動させる複数のキャピラリ、
前記キャピラリの検出位置に対して光を照射する光源、
前記光源からの光が前記サンプルに対して照射されたとき前記サンプルに含まれる成分に依存して発生する信号光を検出する検出器、
前記複数のキャピラリを洗浄する洗浄液を収容した洗浄容器、
前記洗浄容器を移動させることにより前記複数のキャピラリに対する前記洗浄容器の位置を変更するステージ、
を備え、
前記コンピュータは、複数のキャピラリのうち第１キャピラリに対して前記サンプルを導入した後において前記洗浄容器内に残留している前記サンプルが前記複数のキャピラリのうち第２キャピラリを用いて前記サンプルを分析する際に影響を与えるキャリーオーバーを減少させる動作を、前記ステージに実施させ、
前記電気泳動装置はさらに、ブランクサンプルを収容したブランク容器を備え、
前記コンピュータは、前記第１キャピラリに対して前記サンプルを注入してから前記第１キャピラリにおいて電気泳動を実施するまでの間において、前記第１キャピラリの端部を前記ブランクサンプル内に浸漬するように前記ステージを制御することにより、前記キャリーオーバーを減少させる
ことを特徴とする電気泳動システム。

【請求項4】

電気泳動装置および前記電気泳動装置を制御するコンピュータを備えた電気泳動システムであって、
前記電気泳動装置は、
内部でサンプルを電気泳動させる複数のキャピラリ、
前記キャピラリの検出位置に対して光を照射する光源、
前記光源からの光が前記サンプルに対して照射されたとき前記サンプルに含まれる成分に依存して発生する信号光を検出する検出器、
前記複数のキャピラリを洗浄する洗浄液を収容した洗浄容器、
前記洗浄容器を移動させることにより前記複数のキャピラリに対する前記洗浄容器の位置を変更するステージ、
を備え、
前記コンピュータは、複数のキャピラリのうち第１キャピラリに対して前記サンプルを導入した後において前記洗浄容器内に残留している前記サンプルが前記複数のキャピラリのうち第２キャピラリを用いて前記サンプルを分析する際に影響を与えるキャリーオーバーを減少させる動作を、前記ステージに実施させ、
前記電気泳動装置はさらに、ブランクサンプルを収容したブランク容器と洗浄液を収容した洗浄槽とを備え、
前記コンピュータは、前記第１キャピラリにおいて電気泳動を実施してから前記第２キャピラリにおいて次の電気泳動を実施するまでの間において、
前記第１キャピラリの端部を前記ブランクサンプル内に浸漬し、
前記第１キャピラリの端部を前記洗浄液内に浸漬し、
前記第１キャピラリにおいて電気泳動を実施することにより前記第１キャピラリ内に残留する前記サンプルを押し流す
ように前記ステージを制御する
ことを特徴とする電気泳動システム。

【請求項5】

前記コンピュータは、前記第１キャピラリと前記第２キャピラリとの間の空間クロストークを抑制するように、前記ステージを制御する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の電気泳動システム。

【請求項6】

前記コンピュータは、前記キャピラリに対して前記サンプルを注入するタイミングが前記第１キャピラリと前記第２キャピラリとの間において互いに異なるように、前記ステージを制御することにより、前記空間クロストークを抑制する
ことを特徴とする請求項５記載の電気泳動システム。

【請求項7】

前記コンピュータは、前記キャピラリの内部を移動する前記成分が前記検出位置に到達するタイミングが前記第１キャピラリと前記第２キャピラリとの間において互いに異なるように、前記電気泳動装置を制御することにより、前記空間クロストークを抑制する
ことを特徴とする請求項５記載の電気泳動システム。

【請求項8】

前記コンピュータは、前記第１キャピラリによって測定する成分の信号ピークが前記第２キャピラリからの前記空間クロストークの信号ピークを回避するように、前記ステージを制御し、
前記コンピュータは、前記第２キャピラリからの前記空間クロストークの信号ピークを特定できる程度まで、前記第１キャピラリからの前記キャリーオーバーを減少させるように、前記ステージを制御する
ことを特徴とする請求項５記載の電気泳動システム。

【請求項9】

前記電気泳動装置はさらに、洗浄液を収容した洗浄槽を備え、
前記コンピュータは、前記第１キャピラリを前記ブランクサンプル内に浸漬してから前記第１キャピラリにおいて電気泳動を実施するまでの間において、前記第１キャピラリの端部を前記洗浄液内に浸漬するように前記ステージを制御する
ことを特徴とする請求項３記載の電気泳動システム。

【請求項10】

前記電気泳動装置はさらに、洗浄液を収容した洗浄槽を備え、
前記コンピュータは、前記第１キャピラリに対して前記サンプルを注入してから前記第１キャピラリの端部を前記ブランクサンプル内に浸漬するまでの間において、前記第１キャピラリの端部を前記洗浄液内に浸漬するように前記ステージを制御する
ことを特徴とする請求項３記載の電気泳動システム。

【請求項11】

前記コンピュータは、前記キャピラリを用いて前記サンプルを測定する工程の途中において、前記キャリーオーバーを減少させる動作を前記ステージに実施させる
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の電気泳動システム。

【請求項12】

前記コンピュータは、前記キャピラリを用いて前記サンプルを測定する前のキャリブレーション工程において、前記キャリーオーバーを減少させる動作を前記ステージに実施させる
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の電気泳動システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電気泳動を用いて試料を分析する電気泳動システムに関する。

【背景技術】

【0002】

複数本のキャピラリに、電解質溶液、あるいは高分子ゲルやポリマを含む電解質溶液等の電気泳動分離媒体を充填し、並列に電気泳動分析を行うマルチキャピラリ電気泳動装置が広く用いられている。電気泳動における分析対象は、低分子から、タンパク質、核酸等の高分子まで、幅広い。また、計測モードには、ランプ光を各キャピラリの吸光点に照射し、分析対象が吸光点を通過する際に生じるランプ光の吸収を検出するモード、あるいは、レーザ光を各キャピラリの発光点に照射し、分析対象が発光点を通過する際に生じる蛍光あるいは散乱光を検出するモード等、多数ある。従って、近年では、特に、高ダイナミックレンジおよび高密度化を実現する電気泳動手法が望まれている。

【0003】

キャピラリを用いる電気泳動システムにおいては、複数のキャピラリ間において発光信号が混じり合う場合がある。これを空間クロストークと呼ぶ。またあるキャピラリにおいて試料を電気泳動させた後、そのキャピラリにおいて改めて電気泳動を実施するとき、前回の電気泳動における試料が残留することにより、次の電気泳動において正確な発光信号が得られない場合がある。これをキャリーオーバーと呼ぶ。

【0004】

下記特許文献１は、空間クロストークを抑制する技術を記載している。同文献は、『本開示は、内部でサンプルの電気泳動を行う複数本のキャピラリと、キャピラリの検出位置に光を照射する光源と、光源による光が照射されて生じる光であって、サンプルに含まれる成分に依存した光を検出する検出器と、サンプルの電気泳動時に複数本のキャピラリの一端が挿入され、バッファを収容されたバッファ収容部と、を有する電気泳動装置と、電気泳動装置を制御するコンピュータと、を備え、当該コンピュータは、複数本のキャピラリ内を移動する成分の検出位置に到達するまでの到達時間がずれるように、電気泳動装置における複数本のキャピラリのそれぞれの電気泳動条件を制御する、電気泳動システムについて提案する。これにより、電気泳動装置における複数本のキャピラリのそれぞれで異なるタイミングで蛍光信号を検出することが可能になる（図４）。』という技術を記載している（要約参照）。

【0005】

キャリーオーバーを抑制するためには、キャピラリを洗浄する工程を実施することが有用である。下記特許文献２は、洗浄工程の１例として、『キャピラリ電気泳動装置１は、高電圧の印加を停止し、キャピラリ３１内の分離媒体中への試料の導入が完了すると、オートサンプラユニット６０はテーブル６１を移動して、キャピラリ３１の試料導入端３１ａからサンプルプレート７３のウェル７１を移動させた後、洗浄水容器９２をアレイ位置に移動させ、キャピラリ３１の試料導入端側を洗浄水に浸漬させて、試料導入端３１ａ及び導電性部材チューブ３２の外面に付着した試料液を除去する（Ｓ１３０）。』という技術を記載している（段落００７０参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】ＷＯ２０２１／２１０１４４ Ａ１

【文献】特開２００９－０４２２２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献２のように、キャピラリの試料導入側の端部を洗浄することにより、キャリーオーバーをある程度抑制できることができると考えられる。他方でその洗浄工程においては、洗浄槽が汚染される場合がある。これにより、以後の測定において洗浄工程を実施したとしても、洗浄槽の汚染によってキャリーオーバーが改めて発生する可能性がある。このような洗浄槽の汚染による再キャリーオーバーは、測定を実施する過程において発生し得るものであり、特許文献２においては十分に対処されていない。

【0008】

キャリーオーバーは、特許文献１が記載している空間クロストークを抑制する工程においても影響を与える可能性がある。特許文献１においては、第１キャピラリ内の成分が検出位置に到達するまでの時間と、第２キャピラリ内の成分が検出位置に到達するまでの時間とが互いに異なるように、電気泳動を制御する（同文献の請求項１参照）。第２キャピラリの測定信号を取得するとき、第１キャピラリを用いたときのキャリーオーバーの信号ピークと、第２キャピラリからの空間クロストークの信号ピークとが、時間軸上で互いに重なる可能性があるからである。

【0009】

本開示は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、キャピラリを洗浄することにともなう再キャリーオーバーを抑制することができる電気泳動システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本開示に係る電気泳動システムは、複数のキャピラリのうち第１キャピラリに対してサンプルを導入した後において洗浄容器内に残留している前記サンプルが前記複数のキャピラリのうち第２キャピラリを用いて前記サンプルを分析する際に影響を与えるキャリーオーバーを減少させる動作を、サンプルステージに実施させる。

【発明の効果】

【0011】

本開示に係る電気泳動システムによれば、キャピラリを洗浄することにともなう再キャリーオーバーを抑制することができる。本開示のその他の構成、課題、利点などは、以下の実施形態の説明によって明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態１に係る電気泳動システム１の構成図である。

【図2】キャリーオーバーの例を示すグラフである。

【図3】特許文献１において空間クロストークを抑制する手法を例示する平面図である。

【図4】キャリーオーバー信号ピークと空間クロストーク信号ピークが時間軸上で重なり合う例を示す。

【図5】実施形態１においてキャリーオーバーを抑制する手法を示す模式図である。

【図6】実施形態１においてキャリーオーバーを抑制する別手法を示す模式図である。

【図7】実施形態１においてキャリーオーバーを抑制する別手法を示す模式図である。

【図8】実施形態１においてキャリーオーバーを抑制する別手法を示す模式図である。

【図9】実施形態１においてキャリーオーバーを抑制する別手法を示す模式図である。

【図10】実施形態１においてキャリーオーバーを抑制する効果を検証した結果を示すグラフである。

【図11】実施形態１においてキャリーオーバーを抑制する効果を検証した結果を示すグラフである。

【図12】通常測定工程のなかにキャリーオーバーを抑制する手順を組み込む場合における各工程のタイムチャートである。

【図13】空間クロストークを抑制するためのキャリブレーション工程のなかにキャリーオーバーを抑制する手順を組み込む場合における各工程のタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

＜実施の形態１：システム構成＞
図１は、本開示の実施形態１に係る電気泳動システム１の構成図である。電気泳動システム１は、電気泳動装置１００と演算装置２００（コンピュータ）によって構成されている。電気泳動装置１００は、キャピラリを用いて試料を電気泳動させることにより、試料が有する成分を分析する装置である。

【0014】

電気泳動装置１００は、検出部１１６、恒温槽１１８、搬送機１２５、高圧電源１０４、第１電流計１０５、第２電流計１１２、キャピラリ１０２、ポンプ機構１０３を備える。検出部１１６は、サンプルを光学的に検出する。恒温槽１１８は、キャピラリ１０２を恒温に保つ。搬送機１２５は、キャピラリ陰極端に様々な容器を搬送する。高圧電源１０４は、キャピラリ１０２に高電圧を加える。第１電流計１０５は、高圧電源１０４が出力する電流を測定する。第２電流計１１２は、陽極側電極１１１に流れる電流を測定する。ポンプ機構１０３は、キャピラリ１０２にポリマを注入する。

【0015】

キャピラリ１０２は、内径数十～数百ミクロン、外形数百ミクロンのガラス管で構成され、強度を向上させるために表面をポリイミドでコーティングしている。ただし、レーザ光が照射される光照射部は、内部の発光が外部に漏れやすいように、ポリイミド被膜が除去されている。キャピラリ１０２の内部は、電気泳動時に泳動速度差を与えるための分離媒体が充填される。分離媒体は、流動性のものと非流動性のものが存在するが、本実施形態１においては流動性のポリマを用いる。

【0016】

検出部１１６は、キャピラリ１０２の一部の領域である。光源１１４から検出部１１６に対して励起光が照射されると、サンプルに依存した波長を有する蛍光（以下では情報光と呼ぶ）がサンプルから生じ、キャピラリ１０２外部に放出される。情報光は回折格子１３２によって波長方向に分光される。光学検出器１１５は、分光された情報光を検出することにより、サンプルを分析する。

【0017】

キャピラリ陰極端１２７は、それぞれ金属製の中空電極１２６を通して固定されており、キャピラリ先端が中空電極１２６から０．５ｍｍ程度突き出ている。キャピラリ毎に装備された中空電極１２６はすべてが一体となってロードヘッダ１２９に装着される。すべての中空電極１２６は装置本体に搭載されている高圧電源１０４と導通しており、電気泳動やサンプル導入など電圧を印加する必要がある際に、中空電極１２６は陰極電極として動作する。

【0018】

キャピラリ陰極端１２７と反対側のキャピラリ端部（他端部）は、キャピラリヘッド１３３により１つに束ねられている。キャピラリヘッド１３３は、ブロック１０７に対して耐圧機密で接続できる。高圧電源１０４が出力する高電圧はロードヘッダ１２９とキャピラリヘッド１３３の間にかけられる。シリンジ１０６は、他端部からキャピラリ内に新規ポリマを充填する。キャピラリ中のポリマ詰め替えは、測定の性能を向上するために測定ごとに実施される。

【0019】

ポンプ機構１０３は、シリンジ１０６と、シリンジ１０６を加圧するための機構系とによって構成される。ブロック１０７は、シリンジ１０６、キャピラリ１０２、陽極バッファ容器１１０、およびポリマ容器１０９をそれぞれ連通させるための接続部材である。

【0020】

サンプルからの情報光を検出する光学検出部は、光源１１４、検出部１１６内の発光を検出するための光学検出器１１５、回折格子１３２によって構成されている。電気泳動により分離されたキャピラリ中のサンプルを検出するときは、光源１１４によってキャピラリの検出部１１６を照射し、検出部１１６からの発光を回折格子１３２によって分光し、光学検出器１１５がその分光された情報光を検出する。

【0021】

恒温槽１１８は、内部を一定の温度に保つために断熱材で覆われており、加熱冷却機構１２０により温度が制御される。ファン１１９は、恒温槽１１８内の空気を循環および攪拌させ、キャピラリ１０２の温度を位置的に均一かつ一定に保つ。

【0022】

搬送機１２５は、最大３つの電動モータとリニアアクチュエータを備えており、上下、左右、および奥行き方向の最大３軸に移動可能である。搬送機１２５のステージ１３０には少なくとも１つ以上の容器を載せることができる。ステージ１３０には電動のグリップ１３１が備えられており、ユーザはグリップ１３１を介して各容器を掴むことや放すことができる。これにより、バッファ容器１２１、洗浄容器１２２、廃液容器１２３およびサンプル容器１２４を必要に応じて、キャピラリ陰極端１２７まで搬送できる。不必要な容器は、装置内の所定収容所に保管されている。バッファ容器１２１と洗浄容器１２２を併せて『バッファ収容部』と呼ぶこともある。

【0023】

演算装置２００は、光学検出器１１５から情報光の検出結果を取得し、これを解析することにより後述する蛍光強度波形を作成し、測定対象物質の塩基長を算出するなどの処理を実施する。演算装置２００が実施する処理の詳細、および図１に示すその他部品については後述する。演算装置２００は、例えばＣｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）およびＣＰＵが実行するソフトウェアなどによって構成することもできるし、同様の機能を実装した回路デバイスなどのハードウェアによって構成することもできる。

【0024】

＜実施の形態１：従来技術の課題＞
図２は、キャリーオーバーの例を示すグラフである。特許文献２の００７０が記載しているように、キャピラリ先端を洗浄容器１２２に対して浸漬することにより、キャリーオーバーをある程度抑制できる。ただしこの洗浄動作により、洗浄容器１２２内も汚染されることがある。そうすると、次にキャピラリ先端を洗浄容器１２２に対して浸漬したとき、洗浄容器１２２の汚染に起因して改めてキャリーオーバーが発生する。この再キャリーオーバーは、前回測定時における蛍光信号ピークの例えば０．３％程度に達し、蛍光信号ピークを正確に測定するための阻害要因となる場合がある。したがって、洗浄容器１２２の汚染を抑制することが求められる。

【0025】

図３は、特許文献１において空間クロストークを抑制する手法を例示する平面図である。ここではサンプル容器１２４が８×８＝６４個のウェルを有しており、図３に示すようにサンプルとバッファ（または中空）を収容している場合を例示する。８本のキャピラリがＹ方向に並んでおり、その８本のキャピラリをサンプル容器１２４に対して同時に挿入することにより、各キャピラリに対してサンプルまたはバッファが注入される（中空の場合は何も注入しない）。

【0026】

第１キャピラリに対してサンプルを注入するとき（図３の左上のサンプル）、第２～第８キャピラリに対してはサンプルが注入されない。同様に第２キャピラリに対してサンプルを注入するとき、第１および第３～第８キャピラリに対してはサンプルが注入されない。これにより、第１キャピラリ内のサンプル成分が検出部１１６に到達するタイミングと、第２キャピラリ内のサンプル成分が検出部１１６に到達するタイミングとが、互いにずれることになる。したがって、キャピラリ間の空間クロストークを抑制できる。ただしこの手法を用いる場合において、キャリーオーバーが発生すると、以下のような不都合が発生する。

【0027】

図４は、キャリーオーバー信号ピークと空間クロストーク信号ピークが時間軸上で重なり合う例を示す。図３に示す手法において、第１サンプル（図３の左上のサンプル）を第１キャピラリに対して導入して電気泳動を実施することによりサンプル成分を分析した結果、第１サンプルの左端に示す４つの信号ピークが特定できたものとする。次の第２サンプルを第２キャピラリに対して導入するタイミングは、図４下段に示すように、第１キャピラリに対してサンプルを導入するタイミングからずれているので、各キャピラリにおける信号ピークが時間軸上で重なることはない。

【0028】

ただし第１キャピラリに対して第１サンプルを導入したときのキャリーオーバー（第１キャピラリ内のキャリーオーバー、洗浄容器１２２内のキャリーオーバー、などを含む）の影響により、そのキャリーオーバー信号ピークが、第２キャピラリを用いてサンプル成分を分析するときの蛍光信号ピークと時間軸上で重なり合う場合がある。これらが重なり合うと、信号ピークを誤って読み取ってしまうことになるので、正確な成分分析を阻害することになる。

【0029】

図３においては、各キャピラリに対してサンプルを導入するタイミングがキャピラリ間において互いに異なるようにする例を説明したが、空間クロストークを抑制する手法はこれに限らない。少なくともサンプル成分が検出部１１６に到達するタイミングがキャピラリ間において互いに異なるようにすることができれば、その他手法を用いてもよい。特許文献１はその例として、バッファ溶液の温度や濃度をウェルごとに変化させる例を記載している。この場合においても、図４と同様の課題が発生することを付言しておく。

【0030】

＜実施の形態１：キャリーオーバーを抑制する手法＞
図５は、本実施形態１においてキャリーオーバーを抑制する手法を示す模式図である。ここでは図３において説明したように空間クロストークを抑制する手順を実施する際においてキャリーオーバーを抑制する工程を実施する例を説明するが、キャリーオーバーを抑制する手順はこれに限らず一般的な測定手順においても実施することができる。具体例は後述する。

【0031】

図５に示す例において、演算装置２００は、第１キャピラリに対してサンプルを導入した後（（１））、第１キャピラリにおいて電気泳動を実施する（（３））までの間において、第１キャピラリのサンプル導入側の端部を洗浄容器１２２内の洗浄液に対して浸漬した後に洗浄容器１２２から引き上げる上下動作を１回以上実施する（（２））ように、ステージ１３０を制御する。キャピラリ端を洗浄液に対して出し入れすることにより、キャピラリ端を単に洗浄液に対して浸漬する場合と比較して、洗浄効果が高まると考えられる。これは、キャピラリ端を洗浄容器１２２から引き上げる際に、洗浄容器１２２の上部を封止する蓋部に付着した残留サンプルが除去されることによると考えられる。

【0032】

図６は、本実施形態１においてキャリーオーバーを抑制する別手法を示す模式図である。この例においては、図５とは異なり、電気泳動を実施した直後に、洗浄液に対してキャピラリを出し入れする。具体的には以下の手順となる。演算装置２００は、演算装置２００は、第１キャピラリに対してサンプルを導入した後（（１））、第１キャピラリのサンプル導入側の端部を洗浄容器１２２内の洗浄液に対して浸漬することにより洗浄し（（２））、次に第１キャピラリにおいて電気泳動を実施する（（３））。演算装置２００は、第１キャピラリにおいて電気泳動を実施した後、第２キャピラリに対してサンプルを導入する（（５））までの間において、第１キャピラリのサンプル導入側の端部を洗浄液に対して出し入れする（（４））ように、ステージ１３０を制御する。これにより図５と同様に、キャピラリを効果的に洗浄することができる。

【0033】

図７は、本実施形態１においてキャリーオーバーを抑制する別手法を示す模式図である。図７においてサンプル容器１２４は、サンプルを収容したウェルを１つのみ配置しその他はサンプルウェルではない行とブランクサンプルを収容したウェルのみを配置した行を交互に有する。ブランクサンプルとは、サンプル容器１２４が収容しているがサンプルではない液体のことである。サンプルを収容したウェルの位置は、行が２つ進むごとに１つずつ左へ移動する。この例は、キャピラリを洗浄液に対して浸漬することに加えてブランクサンプルに対して浸漬することにより、洗浄効果を高めるものである。

【0034】

図７に示す例において、演算装置２００は、第１キャピラリに対してサンプルを導入した後（（１））、第１キャピラリにおいて電気泳動を実施する（（４））までの間において、第１キャピラリのサンプル導入側の端部をブランクサンプルに対して浸漬する（（２））ように、ステージ１３０を制御する。この例において演算装置２００はさらに、第１キャピラリをブランクサンプルに対して浸漬してから第１キャピラリにおいて電気泳動を実施する（（４））までの間において、第１キャピラリのサンプル導入側の端部を洗浄容器１２２内の洗浄液に対して浸漬するように、ステージ１３０を制御する。洗浄液とブランクサンプルを併用することにより、洗浄効果を高めることができる。

【0035】

図７に示す例の場合、ブランクサンプルを収容したサンプル容器１２４を再使用することはなく、サンプル容器１２４上の全てのサンプルについて電気泳動が完了すると、ブランクサンプルはサンプル容器１２４ごと廃棄される。したがって洗浄容器１２２のように、ブランクウェル内に汚染が蓄積することはない。よって、図５～図６で説明した洗浄容器１２２に対する上下動作は必須ではない。ただしブランクウェルをサンプル容器１２４内に配置する必要があるので、その分だけサンプルウェルを配置可能な個数が減ってしまう。他方でサンプル容器１２４内のウェルを全て使用しないようなユースケースであれば、図７に示す例を用いたとしても特段不利益はないので、洗浄効果を有用に発揮することができる。

【0036】

図８は、本実施形態１においてキャリーオーバーを抑制する別手法を示す模式図である。図８の手順は、図７におけるステップ（２）と（３）を入れ替えたものである。すなわち第１キャピラリに対してサンプルを導入（（１））した後、洗浄液に対して第１キャピラリを浸漬し（（２））、次に第１キャピラリをブランクサンプルに対して浸漬する（（３））。その他の手順は図７と同様である。この手順においても図７と同様の洗浄効果を発揮できる。

【0037】

図９は、本実施形態１においてキャリーオーバーを抑制する別手法を示す模式図である。サンプルおよびブランクサンプルの配置は図７～図８と同様である。図９に示す例において、第１キャピラリを用いて電気泳動を実施した後（（３））、第２キャピラリを用いて電気泳動を実施する（（７））までの間において、演算装置２００は第１キャピラリをブランクサンプルに対して浸漬し（（４））、次に第１キャピラリを洗浄液に対して浸漬する（（５））。さらに、電気泳動を実施することにより（（６））、第１キャピラリ内に残留するキャリーオーバー成分を押し流す。電気泳動の直後にブランクサンプルと洗浄液を用いて第１キャピラリを洗浄することにより、第２キャピラリの電気泳動の前にキャリーオーバーを効果的に抑制できると考えられる。さらに第２キャピラリの電気泳動の前にキャリーオーバー成分を押し流すための電気泳動を実施することにより、抑制効果を高めることができる。

【0038】

図１０は、本実施形態１においてキャリーオーバーを抑制する効果を検証した結果を示すグラフである。図１０上段は、電気泳動を実施したキャピラリを洗浄液に対して浸漬することにより洗浄し、そのキャピラリにおける蛍光信号ピークを再測定した結果を示す。電気泳動時の信号ピークに対するキャリーオーバー信号ピークの比率を縦軸に示す。図１０上段に示す例においては、ＣＨ３のキャピラリが約０．２％程度のキャリーオーバーを示している。

【0039】

図１０下段は、図１０上段と同じ条件において図５で説明した手順を実施した場合におけるキャリーオーバー比率を測定した結果を示す。ＣＨ３におけるキャリーオーバーが、検出限界以下まで減少していることが分かる。したがって、図５で説明したようにキャピラリ先端を洗浄液内に浸漬して上下移動させることにより、キャリーオーバーを十分抑制できるといえる。

【0040】

図１１は、本実施形態１においてキャリーオーバーを抑制する効果を検証した結果を示すグラフである。この例において、従来と同様にキャピラリ先端を洗浄液に対して浸漬するのみ（上下移動しない）の場合と図６の上下移動のみを実施する場合は、キャリーオーバーを十分抑制できなかった。これに対して、図９で説明した洗浄動作、図９と図６を併用した洗浄動作、についてはキャリーオーバーを検出限界以下まで抑制できることを確認した。

【0041】

＜実施の形態１：まとめ＞
本実施形態１に係る電気泳動システム１は、第１キャピラリに対してサンプルを導入した後に洗浄容器１２２内に残留しているサンプルが、第２キャピラリを用いてサンプルを分析する際に影響を与えない程度まで、第１サンプルからのキャリーオーバーを減少させる。具体的には、図５～図９で説明した動作を実施するように、ステージ１３０を制御する。これにより、キャピラリを洗浄することにともなう再キャリーオーバーを効果的に抑制することができる。

【0042】

本実施形態１に係る電気泳動システム１は、サンプル信号ピークのタイミングがキャピラリ間で互いに異なるようにすることによって空間クロストークを抑制した上で、さらに図５～図９で説明した手法によってサンプル間のキャリーオーバーを抑制する。これにより、図４で説明したような、空間クロストークを回避したときなお残留するキャリーオーバーの影響を抑制することができる。したがって、空間クロストークを抑制した効果を確実に発揮することができる。

【0043】

＜実施の形態２＞
実施形態１は、サンプル間のキャリーオーバーを抑制する手法について、複数の例を説明した。これらの手順は、電気泳動を用いて試料成分を測定する通常測定工程のなかに組み込むこともできるし、特許文献２のように空間クロストークを抑制するためのキャリブレーション工程のなかに組み込むこともできる。本開示の実施形態２においては、これらの具体例について説明する。

【0044】

図１２は、通常測定工程のなかにキャリーオーバーを抑制する手順を組み込む場合における各工程のタイムチャートである。一般的な電気泳動を用いた測定工程においては、キャピラリに対してポリマなどの分離媒体を導入した後、予備泳動を実施し、その後にサンプルをキャピラリに対して導入して電気泳動を実施する。この４つの工程を繰り返し実施する。第１キャピラリに対してサンプルを導入した後、第２キャピラリを用いた測定工程を開始するまでの間（図１２におけるＲｕｎ２の電気泳動工程）において、図５～図９で説明した手順を実施することにより、キャリーオーバーを抑制できる。例えばＲｕｎ１の電気泳動工程において実施すればよい。図５～図９で説明した手順はいずれも、（１）Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ－１に続いて実施するので、Ｒｕｎ１の電気泳動工程のなかで実施することは共通している。

【0045】

図１２の１回目のサンプル注入工程は、図５～図９における（１）Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ－１に相当する。次の電気泳動工程において、図５～図９における（２）以降のステップを実施する。２回目のポリマ注入工程～サンプル注入工程は図５～図９におけるＩｎｊｅｃｔｉｏｎ－２に相当するので、少なくともこれらを開始するまでの間に、図５～図９における（２）～Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ－２の直前までを完了すればよい。

【0046】

図１３は、空間クロストークを抑制するためのキャリブレーション工程のなかにキャリーオーバーを抑制する手順を組み込む場合における各工程のタイムチャートである。特許文献２が記載しているキャリブレーション工程は、例えば図５に示すサンプル容器１２４が有するウェルの行を１つずつ進めながら電気泳動を繰り返すなかで、空間クロストークを抑制する。したがって図１３に示すように、各行のサンプルをキャピラリに対して導入して電気泳動することを繰り返す。このキャリブレーション工程において、実施形態１で説明した各手法を用いることができる。すなわち、第１キャピラリに対してサンプルを導入した後、第２キャピラリを用いた測定工程を開始するまでの間（図１２におけるＲｕｎ２の電気泳動工程）において、図５～図９で説明した手順を実施することにより、キャリーオーバーを抑制できる。例えば第１キャピラリを用いた電気泳動工程において実施すればよい。

【0047】

図１３の１回目のサンプル注入工程は、図５～図９における（１）Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ－１に相当する。次の電気泳動工程において、図５～図９における（２）以降のステップを実施する。２回目のサンプル注入工程は図５～図９におけるＩｎｊｅｃｔｉｏｎ－２に相当するので、少なくともこれらを開始するまでの間に、図５～図９における（２）～Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ－２の直前までを完了すればよい。

【0048】

＜実施の形態２：まとめ＞
本実施形態２で説明したように、本開示に係るキャリーオーバー抑制手順は、（ａ）通常測定工程においてポリマ注入～電気泳動を実施するなかでＲｕｎごとに実施することもできるし、（ｂ）特許文献２が例示しているキャリブレーション工程のなかでサンプル注入ごとに実施することもできる。Ｒｕｎごとに実施する場合においても、空間クロストークの影響は発生する場合があるので、これを抑制するために本開示に係るキャリーオーバー抑制手順は有用である。また特許文献２が記載しているような空間クロストークを抑制するためのキャリブレーションを実施したとしても、僅かなクロストークが残留する場合もあるので、これを抑制するために本開示に係るキャリーオーバー抑制手順は有用である。

【0049】

＜本開示の変形例について＞
本開示は、前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本開示を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【0050】

以上の実施形態において、キャリーオーバーは必ずしも厳密に０にする必要はなく、試料成分を計測するに際して支障がない程度まで抑制できればよい。例えば図４で説明した第２サンプルを測定する際のキャリーオーバーについて、第２サンプルのサンプル信号ピークをそれぞれ特定した上で試料成分を計測できる程度にキャリーオーバーを抑制できればよい。

【0051】

以上の実施形態において、電気泳動装置１００が計測する試料の例としては、ＤＮＡ断片などが挙げられるが、これに限るものではない。本開示はそれ以外の試料についても適用することができる。すなわち、電気泳動を介して定量化する試料について、サンプル間のキャリーオーバーを抑制する場合において、本開示を適用することができる。

【符号の説明】

【0052】

１：電気泳動システム
１００：電気泳動装置
１２２：洗浄容器
１２４：サンプル容器
１３０：ステージ
２００：演算装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】