JP2003121413A - キャピラリアレイのサンプリング構造 - Google Patents
キャピラリアレイのサンプリング構造Info
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- JP2003121413A JP2003121413A JP2001314694A JP2001314694A JP2003121413A JP 2003121413 A JP2003121413 A JP 2003121413A JP 2001314694 A JP2001314694 A JP 2001314694A JP 2001314694 A JP2001314694 A JP 2001314694A JP 2003121413 A JP2003121413 A JP 2003121413A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】サンプルトレイの不要なDNAシーケンサを提
供する。 【解決手段】キャピラリアレイの電極端部構造を、電極
と、キャピラリと、及び電極とキャピラリを接着する接
着剤との3者が同じ平面となる構造とし、キャピラリア
レイの電極端部に直接試料を付ける。また、キャピラリ
アレイの電極端部を親水処理する。 【効果】サンプルトレイが不要となり、かつ、使用する
試料量を従来の1/10にすることができる。
供する。 【解決手段】キャピラリアレイの電極端部構造を、電極
と、キャピラリと、及び電極とキャピラリを接着する接
着剤との3者が同じ平面となる構造とし、キャピラリア
レイの電極端部に直接試料を付ける。また、キャピラリ
アレイの電極端部を親水処理する。 【効果】サンプルトレイが不要となり、かつ、使用する
試料量を従来の1/10にすることができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はDNA,蛋白質など
の試料を分離分析するキャピラリアレイ電気泳動装置に
関し、特にキャピラリアレイに関するものである。
の試料を分離分析するキャピラリアレイ電気泳動装置に
関し、特にキャピラリアレイに関するものである。
【0002】
【従来の技術】複数のキャピラリを組み合わせてアレイ
を構成し、各キャピラリに電気泳動媒体と分析または分
離すべき試料を供給,泳動させて、対象となる試料を分
離,分析などに利用する技術はよく知られている。
を構成し、各キャピラリに電気泳動媒体と分析または分
離すべき試料を供給,泳動させて、対象となる試料を分
離,分析などに利用する技術はよく知られている。
【0003】また、蛍光物質で標識されたDNA,蛋白
質などの試料をキャピラリに供給するこのような技術
は、米国特許第5366608,同5529679,同
5516409,同5730850,同579072
7,同5582705,同5439578,同5274
240などに記載されている。
質などの試料をキャピラリに供給するこのような技術
は、米国特許第5366608,同5529679,同
5516409,同5730850,同579072
7,同5582705,同5439578,同5274
240などに記載されている。
【0004】分離,分析のスループットの観点からする
と、平板ゲルを用いた電気泳動法よりもマルチキャピラ
リを用いた方法に多くの利点がある。
と、平板ゲルを用いた電気泳動法よりもマルチキャピラ
リを用いた方法に多くの利点がある。
【0005】特開平9−96623号公報にキャピラリ
アレイ電気泳動装置が記載されている。図2はキャピラ
リアレイを説明する図であり、図3は電気泳動システム
を示す概略図である。キャピラリ1は外径が0.1〜0.
7mm、内径が0.02〜0.5mmで、外被はポリイミドな
どで樹脂コーテイングされている。キャピラリ自体は石
英パイプであり、複数(数本から数10本が一般的であ
る。)のキャピラリを配列してアレイを構成する。
アレイ電気泳動装置が記載されている。図2はキャピラ
リアレイを説明する図であり、図3は電気泳動システム
を示す概略図である。キャピラリ1は外径が0.1〜0.
7mm、内径が0.02〜0.5mmで、外被はポリイミドな
どで樹脂コーテイングされている。キャピラリ自体は石
英パイプであり、複数(数本から数10本が一般的であ
る。)のキャピラリを配列してアレイを構成する。
【0006】蛍光標識された10〜数10μlのDNA
サンプルを入れた試料容器2を沢山組込んだサンプルト
レイ3から電気泳動でキャピラリにDNAを取り込むロ
ードヘッダ4とロードヘッダのサンプル番号順にキャピ
ラリを配列固定する検知部5にレーザ光源6からミラー
7やビームスプリッタ8,集光レンズ9で励起光を照射
する励起光学系、および、信号光である蛍光10を検出
する検出レンズ系11とCCDカメラ12を備える。こ
の例は電気泳動するDNAや蛋白質の入ったキャピラリ
アレイの両側面からレーザを照射し、キャピラリのレン
ズ作用によってレーザを集光させることにより全てのキ
ャピラリに励起光を照射し、各キャピラリからの蛍光を
検出光学系によって検出する。キャピラリアレイのロー
ドヘッダと反対側には複数本のキャピラリを束ねて接着
し、緩衝液13が入った緩衝液容器14に耐圧気密で取
り付けるキャピラリヘッド17がある。緩衝液容器とロ
ードヘッダには高電圧電源15から15kV前後の高電
圧が印加され、緩衝液容器からキャピラリ内に入れた緩
衝液により試料容器の試料が電気泳動されて試料を分
離,分析する。ロードヘッダの目的は試料をサンプリン
グするほかに、試料と緩衝液容器間に高電圧を印加する
ための試料容器側の電極20となっている。図4はロー
ドヘッダの構造を示すもので、16本のキャピラリ1は
それぞれステンレススチール(以下SUSの記号で記
す。)の細いパイプの電極に差し込まれ、試料側先端は
電極よりわずかに出ていてエポキシ系の接着剤27で固
定され、封じている。16本の電極はあらかじめ図に示
すように接続板23で電気的に接続されるとともに微少
な公差でホルダー25に整列されている。SUSパイプ
電極を使用する理由は分離分析に使用する試料や試薬な
どが腐食性であるためである。
サンプルを入れた試料容器2を沢山組込んだサンプルト
レイ3から電気泳動でキャピラリにDNAを取り込むロ
ードヘッダ4とロードヘッダのサンプル番号順にキャピ
ラリを配列固定する検知部5にレーザ光源6からミラー
7やビームスプリッタ8,集光レンズ9で励起光を照射
する励起光学系、および、信号光である蛍光10を検出
する検出レンズ系11とCCDカメラ12を備える。こ
の例は電気泳動するDNAや蛋白質の入ったキャピラリ
アレイの両側面からレーザを照射し、キャピラリのレン
ズ作用によってレーザを集光させることにより全てのキ
ャピラリに励起光を照射し、各キャピラリからの蛍光を
検出光学系によって検出する。キャピラリアレイのロー
ドヘッダと反対側には複数本のキャピラリを束ねて接着
し、緩衝液13が入った緩衝液容器14に耐圧気密で取
り付けるキャピラリヘッド17がある。緩衝液容器とロ
ードヘッダには高電圧電源15から15kV前後の高電
圧が印加され、緩衝液容器からキャピラリ内に入れた緩
衝液により試料容器の試料が電気泳動されて試料を分
離,分析する。ロードヘッダの目的は試料をサンプリン
グするほかに、試料と緩衝液容器間に高電圧を印加する
ための試料容器側の電極20となっている。図4はロー
ドヘッダの構造を示すもので、16本のキャピラリ1は
それぞれステンレススチール(以下SUSの記号で記
す。)の細いパイプの電極に差し込まれ、試料側先端は
電極よりわずかに出ていてエポキシ系の接着剤27で固
定され、封じている。16本の電極はあらかじめ図に示
すように接続板23で電気的に接続されるとともに微少
な公差でホルダー25に整列されている。SUSパイプ
電極を使用する理由は分離分析に使用する試料や試薬な
どが腐食性であるためである。
【0007】電極はプラスチックのホルダーに一体モー
ルドされ、接続板を組み込んだ後フタ26をホルダーに
超音波接合して完成する。
ルドされ、接続板を組み込んだ後フタ26をホルダーに
超音波接合して完成する。
【0008】キャピラリは抜け防止と高電圧のリークが
ないようにフタに接着剤27で封止される。接続板の一
部は90°曲げられてホルダーに設けた開口から高電圧
接触子(図には記されていない)が接続できる構造とな
っている。また、図5はサンプルトレイの試料容器の試
料28にロードヘッダの電極端を差込んだ状態を示すも
のである。
ないようにフタに接着剤27で封止される。接続板の一
部は90°曲げられてホルダーに設けた開口から高電圧
接触子(図には記されていない)が接続できる構造とな
っている。また、図5はサンプルトレイの試料容器の試
料28にロードヘッダの電極端を差込んだ状態を示すも
のである。
【0009】キャピラリ内径部には電気泳動時に泳動速
度差を与えるためのゲル29と電気泳動の媒体となるバ
ッファー30が封入してある。多数の適当な長さに切断
され、DNAを構成するアデニン,グアニン,シトシ
ン,チミンの4種類のヌクレオシド塩基分子を識別する
蛍光マーキングを頭に付けたDNA試料はマイナスに帯
電している。
度差を与えるためのゲル29と電気泳動の媒体となるバ
ッファー30が封入してある。多数の適当な長さに切断
され、DNAを構成するアデニン,グアニン,シトシ
ン,チミンの4種類のヌクレオシド塩基分子を識別する
蛍光マーキングを頭に付けたDNA試料はマイナスに帯
電している。
【0010】この状態でゲルにプラス電位を、SUSパ
イプの電極にマイナス電位を印加すると図中に2本の矢
印で示す方向に電界が生じ、マーキングされたDNA試
料はプラス電位のゲル内ヘ入って行く。一定量の試料が
ゲル内にサンプリングされた後は電極を試料容器から出
して試料の入っていないバッファーに入れて再び電気泳
動を続ける。
イプの電極にマイナス電位を印加すると図中に2本の矢
印で示す方向に電界が生じ、マーキングされたDNA試
料はプラス電位のゲル内ヘ入って行く。一定量の試料が
ゲル内にサンプリングされた後は電極を試料容器から出
して試料の入っていないバッファーに入れて再び電気泳
動を続ける。
【0011】キャピラリの全域に充填されたゲル内をD
NA試料が通過する間に試料の大小により通過抵抗が異
なるため、試料は小さい順に早く検知部に到達する。検
知部ではキャピラリにレーザを照射し、蛍光マーキング
されたDNA試料からのアデニン,グアニン,シトシ
ン,チミンの4種類のヌクレオシド塩基に相当する蛍光
を検出している。
NA試料が通過する間に試料の大小により通過抵抗が異
なるため、試料は小さい順に早く検知部に到達する。検
知部ではキャピラリにレーザを照射し、蛍光マーキング
されたDNA試料からのアデニン,グアニン,シトシ
ン,チミンの4種類のヌクレオシド塩基に相当する蛍光
を検出している。
【0012】なお、図2における16は複数のキャピラ
リを整列配置するためのセパレータ、図3における21
は検出した信号を演算処理する信号処理演算装置であ
る。
リを整列配置するためのセパレータ、図3における21
は検出した信号を演算処理する信号処理演算装置であ
る。
【0013】また、キャピラリアレイは数ヶ月間、また
は、数100回の電気泳動をして分離能が低下すると廃
棄処分される消耗品である。
は、数100回の電気泳動をして分離能が低下すると廃
棄処分される消耗品である。
【0014】以上述べたロードヘッダでは下記のような
問題があった。 (1)試料をサンプルトレイの試料容器に入れてロード
ヘッダの電極端を試料容器に差込んでサンプリングする
ため使用する試料量が数10μlと多い。 (2)数10μlの微量の試料を分注する手作業は技量
と根気が必要な難作業である。 (3)サンプルトレイの使用は試料のコンタミや試料相
互間の混ざり(キャリーオーバと言う)が発生するため
サンプルトレイ内外は高品質の洗浄が必要である。 (4)トレイを使用すると電極の長さが20から40mm
と長くする必要があり、長い電極では曲がってサンプリ
ングできないことがある。
問題があった。 (1)試料をサンプルトレイの試料容器に入れてロード
ヘッダの電極端を試料容器に差込んでサンプリングする
ため使用する試料量が数10μlと多い。 (2)数10μlの微量の試料を分注する手作業は技量
と根気が必要な難作業である。 (3)サンプルトレイの使用は試料のコンタミや試料相
互間の混ざり(キャリーオーバと言う)が発生するため
サンプルトレイ内外は高品質の洗浄が必要である。 (4)トレイを使用すると電極の長さが20から40mm
と長くする必要があり、長い電極では曲がってサンプリ
ングできないことがある。
【0015】なお、DNA解析に供される試料は微量で
あるため、このような装置で解析するときは同じDNA
配列の試料を複製によって増やす。この作業は10数工
程の生化学的操作で作り出される難しい作業である。
あるため、このような装置で解析するときは同じDNA
配列の試料を複製によって増やす。この作業は10数工
程の生化学的操作で作り出される難しい作業である。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】第1の発明はサンプル
トレイを使用しないで電気泳動する電極部構造にかか
り、試料を直接電極端に付着させ電気泳動することが解
決課題である。
トレイを使用しないで電気泳動する電極部構造にかか
り、試料を直接電極端に付着させ電気泳動することが解
決課題である。
【0017】第2の発明は電気泳動に必要な試料を数μ
l以下にすることが解決課題である。
l以下にすることが解決課題である。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明はDNA,蛋白質などの試
料を分離,分析するキャピラリアレイ電気泳動装置に関
し、特に試料を直接電極端に付着し、かつ、電極端部は
下向き以外にすることを特徴とする。以下、本発明につ
いて詳細に説明する。
料を分離,分析するキャピラリアレイ電気泳動装置に関
し、特に試料を直接電極端に付着し、かつ、電極端部は
下向き以外にすることを特徴とする。以下、本発明につ
いて詳細に説明する。
【0019】図1は本発明を示す図である。図1は電極
の先端部を示すもので、電極であるSUSパイプの内側
にキャピラリを入れて接着剤で先端を付けている点は従
来と同じである。発明の課題で述べた様に、試料を電極
端に図示するように付けるために、電極,キャピラリ、
及び接着剤の面が平坦となるように切断することに特徴
がある。このようにすることにより、電極端にノズルで
直接試料を付着させることができる。図6は別の実施例
を示すものである。電極の端は図示するようにフレヤー
状に広げてあり、試料の付着量を多くすることができる
ものである。この構造の利点は元の電極やキャピラリの
寸法を同じままで、フレヤー部の径を変えることで試料
の付着量をコントロールできること、キャピラリが常に
試料の真ん中からサンプリングでき効率良く、均一な電
気泳動ができることである。
の先端部を示すもので、電極であるSUSパイプの内側
にキャピラリを入れて接着剤で先端を付けている点は従
来と同じである。発明の課題で述べた様に、試料を電極
端に図示するように付けるために、電極,キャピラリ、
及び接着剤の面が平坦となるように切断することに特徴
がある。このようにすることにより、電極端にノズルで
直接試料を付着させることができる。図6は別の実施例
を示すものである。電極の端は図示するようにフレヤー
状に広げてあり、試料の付着量を多くすることができる
ものである。この構造の利点は元の電極やキャピラリの
寸法を同じままで、フレヤー部の径を変えることで試料
の付着量をコントロールできること、キャピラリが常に
試料の真ん中からサンプリングでき効率良く、均一な電
気泳動ができることである。
【0020】このような電極端を得るには図7に示すよ
うに、フレヤー加工した電極パイプにキャピラリを通
し、先端はパイプの上に出してエポキシなどの接着剤で
パイプとキャピラリの間を充填する。接着剤が硬化した
後、所望の径が得られるように高速カッタで点線に示す
ように切断する。電極パイプの使用姿勢に合せて切断を
斜めにしても良い。
うに、フレヤー加工した電極パイプにキャピラリを通
し、先端はパイプの上に出してエポキシなどの接着剤で
パイプとキャピラリの間を充填する。接着剤が硬化した
後、所望の径が得られるように高速カッタで点線に示す
ように切断する。電極パイプの使用姿勢に合せて切断を
斜めにしても良い。
【0021】なお、電極端に試料の付着性を良くするた
め端面を親水処理31することも効果的である。親水処
理は更に次の効果も得られる。
め端面を親水処理31することも効果的である。親水処
理は更に次の効果も得られる。
【0022】電気泳動終了後電極に付着させた試料は取
り除き、キャピラリの中のゲルは新しいゲルに詰め替え
て使用する。これらの操作前後には必ず洗浄してキャリ
ーオーバが発生しないようにしているが、親水処理がし
てあれば洗浄の効果が大きく、精度の良いDNA解析が
できる。
り除き、キャピラリの中のゲルは新しいゲルに詰め替え
て使用する。これらの操作前後には必ず洗浄してキャリ
ーオーバが発生しないようにしているが、親水処理がし
てあれば洗浄の効果が大きく、精度の良いDNA解析が
できる。
【0023】図8は本発明を用いたロードヘッダを示す
ものである。7個のサンプリング電極を備えたロードヘ
ッダである。電極は短く,曲がらないため、試料を電極
部に付ける作業もデスペンサ32とロボット(図には示
していない)により自動化できる。
ものである。7個のサンプリング電極を備えたロードヘ
ッダである。電極は短く,曲がらないため、試料を電極
部に付ける作業もデスペンサ32とロボット(図には示
していない)により自動化できる。
【0024】電気泳動は図示する状態で行なっても良
く、必ずしも電極端部の下側に試料がある必要はない。
これが第2の発明である。更に、電極端部は電気泳動電
圧印加前後でその向きを変えて、洗浄→サンプリング→
試料取り込み泳動→バッファ付け→解析電気泳動→洗浄
と工程に合せて必要な向きとする。このようにすること
により、操作性の良い装置が選られる。
く、必ずしも電極端部の下側に試料がある必要はない。
これが第2の発明である。更に、電極端部は電気泳動電
圧印加前後でその向きを変えて、洗浄→サンプリング→
試料取り込み泳動→バッファ付け→解析電気泳動→洗浄
と工程に合せて必要な向きとする。このようにすること
により、操作性の良い装置が選られる。
【0025】解析に使用する試料量は、試料付着形状を
半球とし、電極端の径を1〜2mmとして、0.26〜2.
1μlとなり、従来に比べて1/10に少なくすること
ができる。
半球とし、電極端の径を1〜2mmとして、0.26〜2.
1μlとなり、従来に比べて1/10に少なくすること
ができる。
【0026】
【発明の効果】本発明によりサンプルトレイが不要とな
り、かつ、使用する試料量を従来の1/10にすること
ができる。
り、かつ、使用する試料量を従来の1/10にすること
ができる。
【図1】本発明を示す図である。
【図2】従来装置を示す図である。
【図3】分離分析システムを説明する図である。
【図4】従来装置を説明する図である。
【図5】従来装置の要部を説明する図である。
【図6】実施例を説明する図である。
【図7】本発明の加工方法を説明する図である。
【図8】別の発明を説明する図である。
1…キャピラリ、2…試料容器、3…サンプルトレイ、
4…ロードヘッダ、5…検知部、6…レーザ光源、7…
ミラー、8…ビームスプリッタ、9…集光レンズ、10
…蛍光、11…検出レンズ系、12…CCDカメラ、1
3…緩衝液、14…緩衝液容器、15…高電圧電源、1
6…セパレータ、17…キャピラリヘッド、20…電
極、21…信号処理演算装置、23…接続板、25…ホ
ルダー、26…フタ、27…接着剤、28…試料、29
…ゲル、30…バッファー、31…親水処理部、32…
デスペンサ。
4…ロードヘッダ、5…検知部、6…レーザ光源、7…
ミラー、8…ビームスプリッタ、9…集光レンズ、10
…蛍光、11…検出レンズ系、12…CCDカメラ、1
3…緩衝液、14…緩衝液容器、15…高電圧電源、1
6…セパレータ、17…キャピラリヘッド、20…電
極、21…信号処理演算装置、23…接続板、25…ホ
ルダー、26…フタ、27…接着剤、28…試料、29
…ゲル、30…バッファー、31…親水処理部、32…
デスペンサ。
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フロントページの続き
(72)発明者 鈴木 章浩
茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株
式会社日立ハイテクノロジーズ設計・製造
統括本部那珂事業所内
(72)発明者 盛岡 友成
茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株
式会社日立ハイテクノロジーズ設計・製造
統括本部那珂事業所内
Fターム(参考) 4B024 AA11 CA01 HA19
4B029 AA23 BB20 CC13
Claims (6)
- 【請求項1】DNA分析のための複数本のキャピラリと
キャピラリの途中にキャピラリを整列保持して紫外線照
射する開口を有するウインドウユニットを有し、前記一
方の端に試料を注入する複数の試料注入口を有するロー
ドヘッダを、他方の端に緩衝液を注入するキャピラリヘ
ッドを備えたキャピラリアレイにおいて、ロードヘッダ
の試料注入口は電極にキャピラリを通し、電極端に表面
張力によって試料を付着させたことを特徴とするキャピ
ラリアレイ。 - 【請求項2】請求項1記載のキャピラリアレイにおい
て、電極とキャピラリが接着剤で固定され、前記電極端
において電極,キャピラリ,接着剤が同一平面をなした
ことを特徴とするキャピラリアレイ。 - 【請求項3】請求項2記載のキャピラリアレイにおい
て、試料を付着する電極端面が親水処理をされたことを
特徴とするキャピラリアレイ。 - 【請求項4】DNA分析のための複数本のキャピラリと
キャピラリの途中にキャピラリを整列保持して紫外線照
射する開口を有するウインドウユニットを有し、前記一
方の端に試料を注入する複数の試料注入口を有するロー
ドヘッダを、他方の端に緩衝液を注入するキャピラリヘ
ッドを備えたキャピラリアレイにおいて、ロードヘッダ
の試料注入口は電極にキャピラリを通し、電極端に表面
張力によって試料を付着させ、電極端が下向き以外の姿
勢で電気泳動したことを特徴とするキャピラリアレイ。 - 【請求項5】請求項4記載のキャピラリアレイにおい
て、電極端面の向きが電気泳動電圧の印加前後で変わる
ことを特徴とするキャピラリアレイ。 - 【請求項6】請求項1及び請求項4記載のキャピラリア
レイにおいて、電極端面の外径をφ0.7〜φ2.0とし
たことを特徴とするキャピラリアレイ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001314694A JP2003121413A (ja) | 2001-10-12 | 2001-10-12 | キャピラリアレイのサンプリング構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001314694A JP2003121413A (ja) | 2001-10-12 | 2001-10-12 | キャピラリアレイのサンプリング構造 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003121413A true JP2003121413A (ja) | 2003-04-23 |
Family
ID=19132960
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001314694A Pending JP2003121413A (ja) | 2001-10-12 | 2001-10-12 | キャピラリアレイのサンプリング構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003121413A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017159084A1 (ja) * | 2016-03-18 | 2017-09-21 | ユニバーサル・バイオ・リサーチ株式会社 | 電気泳動チップ、電気泳動装置、及び電気泳動システム |
-
2001
- 2001-10-12 JP JP2001314694A patent/JP2003121413A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017159084A1 (ja) * | 2016-03-18 | 2017-09-21 | ユニバーサル・バイオ・リサーチ株式会社 | 電気泳動チップ、電気泳動装置、及び電気泳動システム |
JPWO2017159084A1 (ja) * | 2016-03-18 | 2019-01-24 | ユニバーサル・バイオ・リサーチ株式会社 | 電気泳動チップ、電気泳動装置、及び電気泳動システム |
JP7016313B2 (ja) | 2016-03-18 | 2022-02-04 | ユニバーサル・バイオ・リサーチ株式会社 | 電気泳動チップ、電気泳動装置、及び電気泳動システム |
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