(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多チャンネル毛細管電気泳動装置であって、以下：
複数の毛細管を含み、各毛細管は、毛細管出口、および該毛細管出口を支持するための出口支持体を有する、毛細管アレイアセンブリ；
受容スロット、間隙領域および検出ゾーンを規定する、キュベットであって；
ここで、該受容スロットは、該出口支持体を取り外し可能に受容するように、適応されている；
ここで、該出口支持体を該受容スロットに挿入するとき、該毛細管出口は、該間隙領域にて、該検出ゾーンに近接して位置しており、そして該出口支持体および該受容スロットにより、流れチャンネルが形成されて、該流れチャンネルが該間隙領域と流体連絡するようにされている、キュベット；および
前部配管ブロックであって、該間隙領域を通って該該毛細管出口から該検出ゾーンまで物質を下流に運搬するのに充分な流体流れを供給するために、該流れチャンネルと流体連絡している、前部配管ブロック、
を含み、該出口支持体が、支持面を有するプラットホームを含み、該プラットホームが、さらに、２個またはそれ以上の案内レールを含む、装置。
【請求項２】
前記毛細管が、別個の毛細管チューブの形状である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記別個の毛細管チューブが、円筒形断面を有する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記毛細管の内部半径が、２０〜２００μｍである、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記毛細管アレイアセンブリが、２０個と２００個の間の毛細管を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
さらに、入口支持体を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記入口支持体が、本体、位置合わせ機構、および複数の毛細管整列溝を含む、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記毛細管整列溝が、Ｖ形溝である、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記整列溝が、９の分数の整数倍のｍｍであるピッチを有する、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記毛細管入口が、複数段形状で配列されている、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記毛細管が、ポッティング材料と共に、前記入口支持体に嵌め込まれる、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
前記支持面が、その上に位置づけた毛細管整列溝を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記毛細管整列溝が、Ｖ形溝である、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記毛細管出口が、直線状アレイで配列されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記案内レールの少なくとも１面が、その上に位置している１個またはそれ以上の屈曲機構を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記案内レールが、面取機構を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記プラットホームが、第一部分および第二部分に分割されており、該第一および第二部分が、前記毛細管により接続するようにされている、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記検出ゾーンと光学連絡した検出器をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
前記検出器が、光電子増倍管、光ダイオードまたは電荷結合素子である、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記検出ゾーンが、前記毛細管出口から約２０μｍと２０００μｍの間に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
前記検出ゾーンが、前記毛細管出口から約１００μｍと５００μｍの間で位置している、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記検出ゾーンを限局している前記キュベットの壁が、実質的に光を透過するウィンドウを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
前記キュベットが、ガラス、石英または溶融シリカから形成される、請求項１に記載の装置。
【請求項２４】
前記キュベットが、溶融シリカから形成される、請求項１に記載の装置。
【請求項２５】
前記キュベットと熱接触して位置しているヒーターをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項２６】
前記キュベットが、クランピングブロックに取り付けられている、請求項１に記載の装置。
【請求項２７】
前記クランピングブロックが、以下：
前記キュベットの第一外面と接触するためにある、第一支持体；
該キュベットの第二外面と接触するためにある、第二支持体；および
クランプであって、該クランプは、該第一支持体および該第二支持体を、該キュベットの該第一および第二外面に押し付けるためにある、クランプ、
を備える、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記第一支持体および／または前記第二支持体が、ウィンドウを備える、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記前部配管ブロックが、入口ポート、入口チャンネル、前部プレナム、出口チャンネルおよび出口ポートを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３０】
前記間隙領域と流体連絡した後部配管ブロックをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３１】
前記後部配管ブロックが、後部プレナム、後部プレナム出口チャンネル、廃棄物バルブポート、セキ、廃棄物チャンネル、充填チャンネルおよび充填ポートを含む、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記セキが、前記毛細管チューブの入口および出口末端間で実質的に圧力低下がないような高さを有する、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
さらに、前記廃棄物バルブポートおよび前記セキと流体連絡した電極レザバを備える、請求項３１に記載の装置。
【請求項３４】
さらに、前記電極レザバに位置している電極を含む、請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
毛細管アレイアセンブリを備える型の多チャンネル毛細管電気泳動装置であって、該毛細管アレイアセンブリは、複数の毛細管を備え、各毛細管は、毛細管出口、および該毛細管出口を支持するための出口支持体を有し、該装置は、以下；
受容スロット、間隙領域および検出ゾーンを規定するキュベットであって；
ここで、該受容スロットは、該出口支持体を取り外し可能に受容するように、適応されている；
ここで、該出口支持体を該受容スロットに挿入するとき、該毛細管出口は、該間隙領域にて、該検出ゾーンに近接して位置しており、そして該出口支持体および該受容スロットにより、流れチャンネルが形成されて、該流れチャンネルが該間隙領域と流体連絡するようにされている、キュベット
を備える、装置。
【請求項３６】
キュベットを備える型の多チャンネル毛細管電気泳動装置であって、該キュベットは、受容スロット、間隙領域および検出ゾーンを規定し、ここで、該受容スロットは、毛細管アレイを取り外し可能に受容するように、適応されており、該装置は、以下：
毛細管アレイアセンブリであって、該毛細管アレイアセンブリは、複数の毛細管を含み、各毛細管は、毛細管出口、および該毛細管出口を支持するための出口支持体を有し、ここで、該出口支持体を該受容スロットに挿入するとき、該毛細管出口は、該間隙領域にて、該検出ゾーンに近接して位置しており、そして該出口支持体および該受容スロットにより、流れチャンネルが形成されて、該流れチャンネルが該間隙領域と流体連絡するようにされている、毛細管アセンブリ、
を備える、装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、生化学分析に有用な装置および方法に関する。さらに具体的には、本発明は、複数の試料を同時に分析するための高度に自動化された毛細管電気泳動装置、およびこのような装置を使用する方法に関する。
【０００２】
（背景）
毛細管電気泳動（ＣＥ）は、強力な分析的分離法であり、これは、本来的に高解像度であるが典型的には労働集約的な電気泳動法に対して、速さ、定量化、再現性および自動化をもたらす（例えば、Ｃａｐｉｌｌａｒｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ  Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ｐｒａｃｔｉｃｅ，Ｇｒｏｓｓｍａｎｎ  ａｎｄ  Ｃｏｌｂｕｒｎ著、Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ（１９９２））。初期の毛細管電気泳動システムは、単一の毛細管チューブだけを使用していたのに対して、処理能力を増大させるために、多毛細管システムが開発された（例えば、Ｍａｔｈｉｅｓら、米国特許第５，２４７，２４０号；Ｄｏｖｉｃｈｉ  ａｎｄ  Ｚｈａｎｇ、米国特許第５，４３９，５７８号；Ｋａｍｂａｒａ、米国特許第５，５１６，４０６号；Ｔａｋａｈａｓｈｉら、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．，６６：１０２１〜１０２６（１９９４））。このような多毛細管ＣＥシステムは、大規模ＤＮＡ配列決定計画で使用するのに、特に魅力的である。
【０００３】
しかしながら、既存の多チャンネル毛細管電気泳動システムは、いくつかの重大な欠点があり、これにより、特に、高度の自動化、処理能力、検出感度および信頼性が必要な用途に対する有用性が制限されている。例えば、既存のシステムは、使用者がキュベットを大きく分解することなく毛細管アレイを交換し得る鞘流れ（ｓｈｅａｔｈ−ｆｌｏｗ）検出キュベットを備えていない。それに加えて、既存のシステムは、新鮮な分離媒体および／または毛細管洗浄液を圧力下で毛細管チューブの出口に導入し得る鞘流れ検出キュベットを備えていない。それゆえ、これらの機能を含む自動化多チャンネル毛細管電気泳動デバイスが引き続き必要とされている。
【０００４】
（要旨）
本発明は、鞘流れ検出キュベットを含む多チャンネル毛細管電気泳動デバイスという本発明者の発見に関し、ここで、使用者は、毛細管アレイを容易に交換でき、ここで、新鮮な分離媒体および／または毛細管洗浄液を圧力下で毛細管チューブに導入し得る。
【０００５】
第一の局面では、本発明は、多チャンネル毛細管電気泳動装置を含む。この装置は、毛細管アレイアセンブリを備え、この毛細管アレイアセンブリは、複数の毛細管を備え、各毛細管は、毛細管出口、および毛細管出口を支持するための出口支持体を有する。それに加えて、この装置は、キュベットを含み、このキュベットは、受容スロット、間隙領域および検出ゾーンを規定し、ここで、このキュベットの受容スロットは、この出口支持体を取り外し可能に受容するように、適応されている。この出口支持体を受容スロットに挿入するとき、この毛細管出口は、この間隙領域にて、この検出ゾーンに近接して位置しており、そして出口支持体および受容スロットにより、流れチャンネルが形成されて、この流れチャンネルが間隙領域と流体連絡するようにされている。この装置は、さらに、配管ブロックを含み、この配管ブロックは、この間隙を通って該毛細管出口から検出ゾーンまで物質を下流に運搬するのに充分な流体流れを供給するために、この流れチャンネルと流体連絡している。
【０００６】
本発明のこれらのおよび他の特徴および利点は、以下の説明、図面、および添付の請求の範囲を参照して、よりいっそう理解できるようになる。
【０００７】
（好ましい実施態様の詳細な説明）
今ここで、本発明のいくつかの好ましい実施態様を詳細に言及するが、それらの例は、添付の図面で図示している。本発明は、これらの好ましい実施態様と関連して記述されているものの、本発明をこれらの実施態様に限定する意図ではないことが理解できる。反対に、本発明は、添付の請求の範囲で規定された本発明の範囲内に含まれ得る代替物、改良および等価物を包含すると解釈される。
【０００８】
一般に、本発明は、多チャンネル毛細管電気泳動デバイスに関し、これは、毛細管アレイアセンブリ、およびキュベットアセンブリ（鞘流れ検出システムで使用する）を含み、ここで、この毛細管アレイアセンブリは、使用者が毛細管アレイアセンブリを容易に交換し得る程に、このキュベットアセンブリに取り外し可能に挿入されるように適応されている。それに加えて、このキュベットは、それらの毛細管チューブを新鮮な分離媒体および／または洗浄液で満たすために、高圧流体流れがキュベットを通って毛細管チューブの出口へと入ることができるように、適応されている。
Ｉ．定義
他に述べられない限り、本明細書中で使用する以下の用語および語句は、以下の意味を有するものと解釈される。
【０００９】
「鞘流れ検出システム」とは、分離毛細管の出口から「鞘流体（ｓｈｅａｔｈ  ｆｌｕｉｄ）」の流れによって検出ゾーンに運搬された後に試料がこのような毛細管の外側で検出される検出システムである（例えば、Ｃｈｅｎｇ  ａｎｄ  Ｄｏｖｉｃｈｉ，Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２４２：５６２〜５６４（１９８８）；Ｋａｍｂａｒａ  ａｎｄ  Ｔａｋａｈａｓｈｉ，Ｎａｔｕｒｅ  ３６１，：５６５〜５６６（１９９３））。この鞘流体は、このような毛細管出口から溶出している試料を支持できる任意の流体であり得る。好ましい鞘流体には、水性緩衝液が挙げられ、そこには、重合体が溶解しているかまたは溶解していない。本発明の特に好ましい実施態様では、この鞘流体は、これらの毛細管チューブで電気泳動分離を引き起こすのに使用される分離媒体（例えば、未架橋の重合体を含有する流動性溶液）である。
【００１０】
「分離媒体」とは、その中で電気泳動分離が行われる毛細管チューブの管腔内に位置している媒体を意味する。代表的な分離媒体には、架橋したゲル、未架橋の重合体溶液、または重合体を含まない溶液（例えば、緩衝化水）が挙げられる。必要に応じて、分離媒体は、変性剤、例えば、洗浄剤（例えば、ＳＤＳ）または有機物（例えば、尿素、ホルムアミドまたはピロリジノン）を含有し得る。
ＩＩ．毛細管アレイアセンブリ
本発明の毛細管アレイアセンブリは、自動化多チャンネル毛細管電気泳動システムにおいて、毛細管電気泳動チューブのアレイを配列するための手段を提供する。さらに特定すると、この毛細管アレイアセンブリは、（１）この毛細管アレイが、簡単に、この毛細管電気泳動システムから除去されかつそこに導入できるようにし（例えば、毛細管チューブの交換を容易にするため）、（２）これらの毛細管チューブと鞘流れ検出システムとの間の界面を提供し、（３）その毛細管出口と光検出システムとの整列を容易にし、そして（４）その毛細管入口と試料レザバとの整列を行う。
【００１１】
一般に、本発明の毛細管アレイアセンブリは、（１）複数の毛細管チューブ、（２）その毛細管の末端を複数の試料レザバと重ね合わせて支持するための入口支持体、および（３）鞘流れ検出システムに対して、これらの毛細管の出口末端を支持しかつこのような出口末端を位置づけるための出口支持体を含む。図１および２は、本発明による毛細管アレイアセンブリ（これは、１０４本の毛細管チューブ５、入口支持体１０および出口支持体１５を有する）の好ましい実施態様の透視図を示す。
【００１２】
（１．毛細管）
本発明の毛細管は、電気泳動を実行するのに適当な容量の分離媒体を支持できるチューブまたはチャンネルまたは他の構造体である。毛細管の形状は、広く変わり得、そして円形、長方形または正方形の断面を備えたチューブ、チャンネル、溝、プレートなどを含み、そして広範囲の周知技術により製作され得る。本発明で使用する毛細管の重要な特徴は、その毛細管管腔の表面：容量比（ｓｕｒｆａｃｅ−ｔｏ−ｖｏｌｕｍｅ  ｒａｔｉｏ）である。この比の値が高いと、電気泳動中に分離媒体で発生するジュール熱が効率的に散逸できるようになる。好ましくは、約０．４〜０．０４μｍ-1の範囲の比が使用される。これらの比の値は、内径が約１０μｍ〜約１００μｍの範囲の円形断面を備えた管状毛細管の表面：容量比に相当する。
【００１３】
好ましくは、本発明で使用する毛細管は、シリカ、溶融シリカ、石英、シリカ系ガラス（例えば、ホウケイ酸塩ガラス、リン酸塩ガラス、アルミナ含有ガラス）または他のシリカ様材料、またはプラスチック（例えば、ポリカーボネートまたはアクリル）から製造される。
【００１４】
これらの毛細管が別個の毛細管チューブ（例えば、溶融シリカ毛細管チューブ）の形状である場合、好ましくは、毛細管の外面は、毛細管を破損から保護する材料（例えば、ポリイミド、テフロン、アクリルまたは他の重合体被覆（例えば、Ｐｏｌｙｍｉｃｒｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ＡＺ））で被覆される。しかしながら、以下でさらに詳細に述べるように、もし、これらの毛細管が、その外壁に被覆または外装を有し、その被覆の特性が、この被覆が検出プロセスを妨害するようなものである（例えば、蛍光検出を使用していて、この被覆材料が蛍光性である）なら、この被覆は、例えば、レーザー切除により、その毛細管出口に隣接したところでは、取り除くべきである。
【００１５】
図３を参照すると、本発明の好ましい実施態様の毛細管チューブは、内部半径ｒ1を有する管腔２０、厚さｒ2−ｒ1を有する壁２５、厚さｒ3−ｒ2を有する外部被覆３０、および長さＬにより、特徴付けられる。好ましくは、この内部半径は、約５μｍと１００μｍの間であり、この壁は、約２０μｍと約１５０μｍの間の厚さを有し、そしてこの外部被覆は、約２μｍと約１０μｍの間の厚さを有する。好ましい外部被覆には、ポリイミド、テフロン、アクリルなどが挙げられる。本発明で使用される毛細管チューブの好ましい長さは、特定の用途で必要な分離の速度および解像度に依存している。一般に、この毛細管の長さが大きくなると、その分離の解像度は、高まるのに対して、その分離の速度は、遅くなる。しかしながら、典型的には、これらの毛細管は、約１０ｃｍと１００ｃｍの間の長さである。
【００１６】
本発明の毛細管電気泳動デバイスの処理能力を高めるために、複数の毛細管が使用される。好ましくは、約１０本と１０００本の間の毛細管、さらに好ましくは、約２０本と２００本の間の毛細管が使用される。
【００１７】
これらの毛細管は、図１および２で示すように、複数の個々の毛細管チューブであり得、またはモノリシック基板（例えば、ミクロ機械加工したデバイス）で形成され得る（例えば、Ｓｏａｎｅ  ａｎｄ  Ｓｏａｎｅ，米国特許第５，７５０，０１５；およびＭａｔｈｉｅｓら、Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，６９：２１８１〜２１８６（１９９７））。好ましくは、本発明では、これらの毛細管チューブは、ポリイミド被覆で被覆した外面を有する溶融シリカから形成した個々の毛細管チューブである。
【００１８】
（２．入口支持体）
本発明の毛細管アレイアセンブリの入口支持体は、その毛細管入口を、分析する試料を含有する試料レザバと位置合わせして配置するのに役立つ。このような位置合わせは、その毛細管アレイの各毛細管への効果的かつ再現可能に試料注入を行うのに必要である。
【００１９】
図４は、その中に毛細管チューブ５を取り付けた本発明の入口支持体１０の好ましい実施態様の透視図を示す。この好ましい実施態様の入口支持体は、本体３５と，位置合わせ機構４０および４５と、上部５５および下部５０毛細管整列溝とを備える。
【００２０】
位置合わせ機構４０および４５は、分析する試料を含有する試料レザバに対して、この入口支持体を整列するのに役立つ。特に、位置合わせ機構４０は、試料レザバ７０に付随した接触面４１に対して、この入口支持体を整列するのに役立ち、また、位置合わせ機構４５は、その試料ウェルに対して、この入口支持体を適当な位置に案内するのに役立つ。位置合わせ機構４０は、これらの試料ウェルに入る毛細管チューブの長さを決定する。図５は、フレーム部材６５（そこには、位置合わせ機構４５が係合する）に嵌め込んだ入口支持体１０を示す。
【００２１】
整列溝５０および５５は、この入口支持体の本体３５に対して、毛細管５の入口６０を規定の定位置で保持するのに役立つ。好ましくは、これらの整列溝は、これらの毛細管チューブをその中でより正確に位置づけるために、Ｖ形状を有する。これらの溝のピッチは、取り扱う試料レザバのピッチと一致する任意のピッチであり得る。しかしながら、これらの溝のピッチは、多チャンネルピペットを、伝統的な９６ウェルマイクロタイタープレート構造で配列した試料レザバとこれらの毛細管入口との両方に位置合わせするために、９ｍｍの整数の分数（ｉｎｔｅｇｒａｌ  ｆｒａｃｔｉｏｎ）であるのが好ましい。それゆえ、代表的な好ましいピッチは、９ｍｍ、９／２ｍｍ、９／３ｍｍなどである。図４で示した入口支持体の整列溝は、二段構造を有し、これは、Ｖ溝５５の上段およびＶ溝５０の下段を含む。この多段構造は、所定の直線寸法に、より多くのウェルを配置できるようになるので、有利である。このことは、これらの毛細管入口の最大間隔がその毛細管出口の間隔により限局されているので、そして、これらの毛細管出口の間隔が、典型的には、試料を検出し易くするために、できるだけ小さく作られているので、重要である。それに加えて、この多段配列は、試料送達装置（例えば、ロボット制御したマイクロピペット）によって、これらの試料ウェルにアクセスし易くする。
【００２２】
好ましくは、これらの毛細管入口を整列溝５０および５５に確保するために、これらの入口に隣接した毛細管の一部は、ポッティング剤（ｐｏｔｔｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）（図示せず）と共に、これらの整列溝に嵌め込まれる（ｐｏｔｔｅｄ）。特に好ましいポッティング剤には、エポキシ接着剤およびシリコーン接着剤が挙げられる。
【００２３】
図６で最も明瞭に図示しているように、これらの毛細管入口は、毛細管入口を試料レザバ７０に挿入し易くするために、毛細管入口６０がその入口支持体の本体から離れて吊されるように、この入口支持体に位置している。
【００２４】
（３．出口支持体）
本発明の出口支持体は、多数の重要な機能を果たし、これには、（１）これらの毛細管出口を光検出システムに対して整列すること、（２）鞘流体が試料物質を毛細管出口から鞘流れストリームに運ぶように、これらの毛細管出口を鞘流れ流体送達システムと整列すること、（３）この毛細管アレイの毛細管チューブと鞘流れ流体送達システムとの間で、圧密シールを形成すること、および（４）使用者がこれらの毛細管を容易に交換できる機構を提供することが挙げられる。
【００２５】
本発明の好ましい出口支持体１５は、図７〜１０で示す。この好ましい出口支持体の主要な部品には、基部７５およびプラットホーム８０が挙げられる。基部７５は、案内穴８５を含み、そこには、この出口支持体をキュベットアセンブリに対して位置決めするために、案内ピン（図示せず）が挿入され得る。この基部は、さらに、この出口支持体をこのキュベットアセンブリに確実に装着してキュベットアセンブリと出口支持体との間で圧密シールを形成するために、ファスナー９０を含む。好ましくは、これらのファスナーは、ステンレス鋼のちょうネジである。この基部の前面９５は、さらに封止部材１００を含み、プラットホーム８０がこの封止部材によって囲まれるように、この出口支持体とそれが噛み合うキュベットアセンブリとの間で、圧密シールを形成する。この封止部材は、好ましくは、エラストマー性重合体（例えば、エチレン−プロピレンゴム、またはフルオロエラストマー（例えば、Ｖｉｔｏｎ））から形成されたＯリングである。このＯリングは、このプラットホームに対してＯリングを正確に位置決めするためのＯリング位置合わせ溝１０６に位置している。
【００２６】
好ましい出口支持体のプラットホーム８０の詳細は、図８〜１０で示している。プラットホーム８０は、支持面１０５を含み、これは、毛細管出口６１をプラットホームに対しておよび互いに対して正確に配置するために、その上に位置している溝１１０を含む。入口支持体の場合と同様に、これらの毛細管は、好ましくは、ポッティング剤（図示せず）と共に、この出口支持体の溝に嵌め込まれる。好ましくは、このプラットホームは、毛細管出口６１が毛細管出口の縦軸と垂直な線上に位置するように、これらの毛細管出口を直線状アレイで保持する。この配列により、単一の定常光線を使用して、これらの毛細管出口に近接した検出ゾーンを同時に「側面」照射できるようになる。
【００２７】
プラットホーム８０は、さらに、案内レール１２５および面取機構１３０および１３５を含み、これらは、このプラットホームをキュベットアセンブリの受容スロットに滑らかに挿入するのに役立つ。図１９で最も明瞭に示すように、これらの案内レールは、さらに、このプラットホームをキュベット１５０の受容スロット１９０に挿入したとき、上部流路１４０および下部流路１４５をプラットホームの支持面１０５の上下に範囲限定するのに役立つ。案内レール１２５は、このキュベットの内面１６０と接触する下面１５５を含む。このプラットホームをこのキュベット内に堅く位置づけることを保証するために、下面１５５の輪郭は、この下面が、この案内レールの長さの相当部分にわたって、このキュベットの内面１６０と密接するようにすべきである。
【００２８】
これらの図面は、案内レールを２本だけ（このプラットホームの一端に１本ずつ）示しているものの、それより多い案内レール（例えば、このプラットホームのうち、周辺案内レール１２５に平行な中央上部および／または中央下部に沿って延びる１本またはそれ以上の中心レール）が、使用され得る。好ましい実施態様では、この中央上部および下部レール、これらのレールによってこのプラットホームが受容スロットに確実に設置されるように、弾力性材料から製造される。これらの追加レールは、このプラットホームを受容スロットに置いたときに撓むのを阻止するのに役立ち得る。このような撓みは、それによって、このプラットホームを横切る鞘流体流れの均一性が欠けたり、特に、このプラットホームの幅が大きくなるにつれて、これらの毛細管出口の光学的な整列が失われ得るので、不利であり得る。
【００２９】
図９および１０で最も明瞭に図示されているように、この案内レールの上面１６５は、好ましくは、このキュベットの受容スロットの内面１６０とこのプラットホームとの間で圧縮力を発生してプラットホームを受容スロットに確実に位置づけるための１個またはそれ以上の屈曲機構１７０を含む。好ましい実施態様の屈曲機構１７０は、この案内レールの上面１６５に位置している圧縮性突出部を含む。この屈曲機構は、この案内レールの上面を成形または機械切削することにより、形成され得る。
【００３０】
プラットホーム８０をキュベット１５０の受容スロット１９０に挿入し易くするために、案内レール１２５は、さらに、面取機構１３０および１３５を含み得る。これらの面取機構は、この出口支持体を受容スロットに挿入中にて、これらの毛細管出口が間違って配置されたり壊れる可能性を少なくするように、このプラットホームを受容スロットに案内するのに役立つ。図９ａおよび９ｂで描写した好ましい実施態様では、この面取機構は、上部面取面１３５および下部面取面１３０からなる。下面１５５と下部面取面１３０との間の角度θ1、および上面１６５と上部面取面１３５との間の角度θ2は、好ましくは、約１０度と８０度の間の範囲である。さらに好ましくは、θ1は、約２０度と７０度の間の範囲であり、そしてθ2は、約２０と７０度の間の範囲である。
【００３１】
図１０で示した出口支持体のプラットホーム部分の代替実施態様では、このプラットホームは、第一部分８０ａおよび第二部分８０ｂに分割されており、ここで、第一および第二部分は、これらの毛細管チューブそれ自体で接続されている。この構成では、これらの毛細管チューブは、可撓性のヒンジとして作用し、これにより、第二部分８０ｂは、基部７５または第一部分８０ａからの妨害を少なくして、この受容スロット中で、それ自体で整列できるようになり、それにより、このプラットホームを受容スロット内で配置し易くする。
ＩＩ．キュベットアセンブリ
本発明のキュベットアセンブリは、鞘流れ検出セルを提供し、これは、この毛細管アレイアセンブリの出口支持体と呼応して作動し、この毛細管アレイを容易に除去および挿入させる。具体的には、このキュベットアセンブリは、（１）複数の毛細管電気泳動チューブの出口から溶出している物質を最小限の光散乱または他の光学的な非理想的性質で同時光学測定する検出ゾーン、（２）鞘流体を供給するための手段を含む鞘流れセル、（３）例えば、これらの毛細管チューブの内部を洗浄するため、および／または新鮮な電気泳動分離媒体を毛細管チューブに導入するために、高圧下にて、これらの毛細管出口に流体を導入するための手段、および（４）この毛細管アレイアセンブリをキュベットアセンブリに取り外し可能に取り付けるための手段を提供する。
【００３２】
一般に、本発明の好ましい実施態様に従ったキュベットアセンブリは、（１）この毛細管アレイの出口支持体を受容しその中で光学測定を実行するためのキュベット、（２）このキュベットに支持を与えるためのクランピングブロック、および（３）このキュベットにおよびそこから流体を案内するための付随流体付き配管ブロックを含む。
【００３３】
（１．キュベット）
本発明の好ましい実施態様のキュベット１８０は、図１１〜１３で示している。キュベット１８０は、本体１８５、出口支持体１５のプラットホーム８０を受容しかつ流れチャンネル１４０および１４５をそれと共に協同して形成するための受容スロット１９０、およびその中で光学測定を実行するための間隙領域１９５を含む。
【００３４】
本発明の重要な特徴では、受容スロット１９０の内面１６０は、このプラットホームを受容スロットに取り外し可能に挿入したとき、プラットホームがその中に確実に設置されるように、プラスチック８０の案内レール１２５と一致するように適応されており、この場合、本明細書中で使用する「取り外し可能に挿入する」または「取り外し可能に受容する」との用語は、このキュベットまたは毛細管アレイを分解することなく、使用者がプラットホームを取り外し得るように、このプラットホームがキュベットの受容スロットに受容されていることを意味する。特に、受容スロット１９０の内面１６０は、これらの案内レールの下面１５５と接触するための表面、および案内レールの上面１６５と接触しかつ案内レールの上面１６５に位置している屈曲機構１７０と接触するための屈曲接触面を含む。このプラットホームを受容スロットに確実に設置したとき、上部流路１４０および下部流路１４５が形成される。
【００３５】
間隙領域１９５は、受容スロット１９０と流体連絡しているチャンネルを含む。それゆえ、この間隙領域の入口末端２１０は、この受容スロットに連絡しており、そして間隙領域の出口末端２１５は、受容スロットから遠位にある。好ましくは、間隙領域１９５は、この受容スロットよりも小さい垂直寸法を有し、この場合、この垂直寸法は、毛細管チューブのアレイの平面と直交している。好ましくは、この間隙領域の垂直寸法は、これらの毛細管チューブの外径とほぼ等しい。それゆえ、典型的には、間隙領域１９５の垂直寸法は、約１００μｍと約１０００μｍの間である。
【００３６】
間隙領域１９５は、さらに検出ゾーン２２０を含み、ここでは、これらの毛細管チューブの出口から現れる試料は、検出器２２７（例えば、光電子増倍管（ＰＭＴ）、電荷結合素子（ＣＣＤ）など）により検出され、もし、蛍光検出を使用するなら、これらの試料は、光線で励起される。この検出ゾーンは、これらの毛細管出口に隣接して位置している。これらの毛細管出口に対するこの検出ゾーンの位置は、毛細管チューブにより起こる光散乱を少なくするために毛細管出口から充分に遠く離れているべきであるが、毛細管チューブから現れる試料が鞘流れで過度に希釈および／または変形されてバンドプロフィールが相当に歪められ解像度の損失を引き起こす程には、毛細管出口から遠く離れていない。好ましくは、検出ゾーン２２０は、これらの毛細管出口から約２０μｍと２０００μｍの間で位置しており、さらに好ましくは、これらの毛細管出口から約１００μｍと５００μｍの間に位置している。
【００３７】
このキュベットの間隙領域１９５の重要な特徴では、この間隙領域の検出ゾーン２２０を限局しているキュベット１８０の壁の少なくとも１個は、実質的に光を透過するウィンドウを含み、この検出ゾーンとキュベットの外側に位置している検出器との間で光学連絡を与えて、それにより、これらの毛細管チューブから間隙領域に現れる試料を検出し易くする。例えば、図１７で示すように、この検出ゾーンを限局しているキュベット上壁２２５は、光を透過するウィンドウ２２６を含む。蛍光検出を使用する場合、励起放射線がこれらの毛細管出口の平面でこの検出ゾーンに入ることができるように（例えば、レーザ光線または他の光線が検出ゾーン中の試料の蛍光励起を引き起こすことができるように）、キュベットの側壁の一方または両方２３０および／または２３５もまた、光を透過するウィンドウを含むのが、また、好ましい。
【００３８】
特に好ましい実施態様では、このキュベット全体は、剛性で化学的に不活性であり必要に応じて透明な材料（例えば、ガラス、石英または溶融シリカ）から形成される。
【００３９】
（２．クランピングブロック）
本発明の好ましい実施態様の別の重要な局面では、このキュベットの外壁は、クランピングブロックで支持される。このクランピングブロックの目的は、このキュベット内で高い圧力があることに帰因するキュベットの外面の撓みおよび／または反りを防止するために、このような外面を拘束することにある。このような撓みおよび／または反りは、このキュベット内で、例えば、角部において、引張り応力（これは、このキュベットの機械的な故障を引き起こし得る）を生じるおそれがあるので、不都合である。
【００４０】
本発明のクランピングブロックの好ましい実施態様では、このクランピングブロックは、第一支持体、第二支持体およびクランプを含み、第一支持体は、このキュベットの第一外面と接触するためにあり、第二支持体は、このキュベットの第二外面と接触するためにあり、そしてクランプは、第一支持体および第二支持体を、このキュベットの第一および第二外面に押し付けるためにある。
【００４１】
図１４では、クランピングブロック３０８に位置しているキュベット１８０の正面図が示されている。図１４で描写したクランピングブロックは、キュベット１８０の下面３１１を支持するための下部支持体３１０、このキュベットの上面３１２を支持するための上部支持体３２５、およびこの上部支持体、キュベットおよび下部支持体を共に押し付ける圧縮力を供給するための偏向手段３２０を含む。好ましくは、上部支持体３２５は、このキュベットの表面と、この上部支持体に近接して位置している検出器および／または光源との間で光学連絡を与えるためのウィンドウを含む。例えば、この上部支持体は、光学的に高品質なガラス（例えば、ＢＫ７ガラス）から製造され得る。
【００４２】
偏向手段３２０が加える圧縮力は、このキュベットの内部操作圧力により発生する持ち上げ力よりも大きくするべきである。ここで記述した好ましい実施態様では、典型的な圧縮力は、約５０ポンド〜約４００ポンドの範囲である。
【００４３】
（３．配管ブロックおよび付随した流体）
好ましい実施態様のキュベットアセンブリの別の重要な局面では、このキュベットアセンブリは、（１）そのキュベットを通る鞘流体の流れを制御するため、および（２）毛細管アレイ構成する毛細管チューブの出口に流体（例えば、これらの毛細管チューブおよび／または新鮮な分離媒体を洗浄するための溶液）を向けるために、配管ブロックを含む。この配管ブロックは、キュベット１８０の受容スロット１９０および間隙領域１９５と流体連絡するように、位置している。
【００４４】
本発明による好ましい配管ブロックは、前部配管ブロックおよび後部配管ブロックから構成されており、ここで、前部配管ブロックは、このキュベットの受容スロットの入口３１３と接して流体連絡しており、そして後部配管ブロックは、このキュベットの出口２１５と接して流体連絡している。
【００４５】
本発明の好ましい実施態様の前部配管ブロック２３９の種々の図は、図１５および１６で示されている。図１５を参照すると、前部配管ブロック２３９は、入口ポート２４０、入口チャンネル２４５、前部プレナム２５０、出口チャンネル２５５、および出口ポート２６０を含む。この前部プレナムは、入口スロット２５１および出口スロット２５２を含む。入口ポート２４０および入口チャンネル２４５は、この前部配管ブロックの前部プレナム２５０に流体を導くのに役立つ。入口チャンネル２４５を通ってそこに入る流体の流れを調整するために、入口バルブ（図示せず）が含まれ得る。出口チャンネル２５５および出口ポート２６０は、前部プレナム２５０から、この前部配管ブロックを出て流体を導き、このキュベットおよび付随した流体通路から出る流体を容易にフラッシングするのに役立つ。この出口チャンネルを通ってそこに入る流体の流れを調整するために、出口バルブ（図示せず）が含まれ得る。
【００４６】
図１６は、キュベット１８０と前部配管ブロック２３９との間の空間的な関係を示す。この図で示すように、キュベット１８０の受容スロット１９０への入口３１３は、その前部プレナムの出口スロット２５２と接して、流体連絡している。それゆえ、出口スロット２５２を通って前部プレナム２５０を離れる流体は、キュベット１８０の受容スロット１９０への入口１３１に入る。
【００４７】
図１７〜１９は、本発明の好ましい実施態様の出口支持体１５のプラットホーム８０が、前部配管ブロック２３９を通って、キュベット１８０の受容スロットに挿入されるときの、このプラットホームと、この前部配管ブロックと、このキュベットとの間の空間的な関係の種々の図を示す。
【００４８】
それゆえ、これらの図で分かるように、前部配管ブロック２３９に入る流体は、入口チャンネル２４５を通って、この前部配管ブロックの前部プレナム２５０に入る。流体は、その出口支持体の基部７５の前面９５と前部配管ブロック２３９との間で形成されるシールにより、この前部プレナムの入口スロット２５１を通って前部プレナムを離れることが妨げられている。図１８および１９で最も明瞭に示されているように、流体は、次いで、前部プレナム２５０の出口スロット２５２を通ってこの前部プレナムを離れ、案内レール１２５と、受容スロット１９０の内面と、プラットホーム８０の支持面１０５との間で形成された上部１４０および下部１４５流れチャンネルを通って、受容スロット１９０に入る。次いで、流体は、この受容スロットから流れ出て、このキュベットの間隙領域１９５に入り、毛細管チューブ５の出口６１の近くで、この間隙領域の出口末端２１５を通って、間隙領域を出ていく。
【００４９】
好ましい実施態様では、この配管ブロックは、後部配管ブロックを含み、これは、キュベット１８０の間隙領域１９５の出口２１５と接して流体連絡している。好ましい実施態様の後部配管ブロックの透かし図を、図２０に示す。後部配管ブロック２６５は、後部プレナム２７０、後部プレナム出口チャンネル２７５、付随した廃棄物バルブ（図示せず）を備えた廃棄物バルブポート２８０、セキ２８５、セキヘッド空間２８６、廃棄物チャンネル２９０、充填チャンネル２９５、および付随した充填バルブ（図示した）を備えた充填ポート３００を含む。この後部プレナムは、入口スロット２７１を含み、これは、キュベット１８０の間隙領域１９５の出口２１５と流体連絡している。この廃棄物バルブポートは、一般に、プレナム出口チャンネル２７５とセキ２８５との間の流れが制御され得るように、その中に位置している廃棄物バルブ（図示せず）を含む。セキヘッド空間２８６は、大気へと開いており、このセキ中での大気圧を保証する。この後部プレナムは、それらの毛細管出口での圧力が毛細管アレイにわたって均一になるように（すなわち、これらの毛細管チューブ出口の各々での圧力が実質的に同じであるように）、このキュベットの間隙空間を離れる流体を、この後部配管ブロックへと導くのに役立つ。後部プレナム出口チャンネル２７５は、後部プレナム２７０から出る流体を廃棄物バルブポート２８０に入るように導くのに役立つ。
【００５０】
本発明の重要な特徴では、セキ２８５の高さは、これらの毛細管チューブの入口末端と出口末端との間のいずれかの圧力低下を実質的になくすように、調節される。これは、これらの毛細管を横切る圧力低下が、放物線流れプロフィール（これは、電気泳動解像度の相当な損失を引き起こし得る）を有する圧力駆動流れを生じ得るので、重要である。それゆえ、このセキの高さは、好ましくは、セキの頂部での油圧高さがこれらの毛細管入口を表面下に沈める流体の油圧高さとほぼ等しいように、設定される。ある状況では、このセキの油圧高さは、この鞘流体流れで引き起こされる任意の圧力を考慮して、この毛細管入口での油圧高さより僅かに低いのが好まれ得る。本明細書中で使用される「油圧高さ」との用語は、参照高さより上の地面に垂直な距離を意味する。
【００５１】
充填チャンネル２９５および充填ポート３００は、流体を、後部配管ブロック２６５の後部プレナム２７０に入れ、そして、このキュベットの間隙領域１９５に入れ、そして、これらの毛細管チューブの出口に入れて流すための手段を提供するのに役立つ。この充填ポートに隣接して、そこを通る流れを制御するために、充填バルブ（図示せず）が配置されている。典型的には、この充填ポートおよび充填チャンネルは、新鮮な分離媒体および／または洗浄液を、これらの毛細管チューブの出口に導くのに役立つ。
【００５２】
この流体は、ポンピングシステムにより、この充填ポートに追いやられる。好ましくは、このポンピングシステムは、高圧操作（すなわち、２００ｐｓｉより高い）でき、そして、この流体と接触するポンプ部品で使用される材料がこのシステムで使用される通例の流体（例えば、水、酸、および有機溶媒）に化学的に不活性であるように、構成される。好ましい材料には、ガラス、およびある種のプラスチック（例えば、テフロンおよびケルＦ）が挙げられる。それに加えて、好ましくは、このポンピングシステムは、このポンプの出力圧をモニターするための圧力センサ、および多ポート分配バルブを含む。好ましいポンピングシステムの代表的な部品には、Ｃａｖｒｏ  Ｍｏｄｅｌ  ＸＬ  ３０００注射器ポンプ、Ｅｎｔｒａｎ  Ｍｏｄｅｌ  ＥＰＸ−ＶＯ圧力センサ、およびＲｈｅｏｄｙｎｅ  ＲＶ  Ｓｅｒｉｅｓ伝導多位置バルブが挙げられる。
【００５３】
好ましくは、後部配管ブロック２６５は、電極（図示せず）を収容するのに役立ち、これは、廃棄物バルブポート２８０とセキ２８５との間にある電極レザバ２８４に位置している。この電極は、毛細管出口６１と電気連絡している。この電極レザバは、好ましくは、電気泳動中にこの電極での電気分解により形成される気体の蓄積によって引き起こされる任意の背圧をなくすために、大気に通じている。
【００５４】
電気泳動中、鞘流体は、以下のようにして、この配管ブロックおよびキュベットアセンブリを通って導かれる。入口ポート２４０に付随した入口バルブが開かれ、出口ポート２６０に付随した出口バルブが閉じられ、充填ポート３００に付随した充填バルブが閉じられ、そして廃棄物バルブポート２８０に付随した廃棄物バルブが開かれる。それゆえ、電気泳動中、この鞘流体は、入口ポート２４０を通って、この前部配管ブロックへとポンプ上げされ、入口チャンネル２４５を通って流れ、前部プレナム２５０に入り、前部プレナム出口スロット２５２を出て、このキュベットの受容スロット１９０を通り、プラットホーム８０の支持面１０５を横切って、キュベット１８０の間隙領域１９５に入り、毛細管出口６１を過ぎて、後部プレナム２７０に入り、後部プレナム出口チャンネル２７５を通って、セキ２８５をこえて、そして廃棄物チャンネル２９０を出ていく。本発明の特に好ましい実施態様では、このシステム中の流れのおよび／または電気的な不連続性をなくすために、この鞘流体および分離媒体は、同じ物質（例えば、流動性非架橋重合体溶液）である。
【００５５】
これらの毛細管出口を通って、これらの毛細管チューブへと流体を導入しているとき（例えば、これら毛細管チューブが、新鮮な分離媒体で満たされているか、または洗浄液（例えば、硝酸または水酸化ナトリウム）で洗浄／再生されているとき）、これらのバルブは、以下のように位置している。入口ポート２４０に付随した入口バルブが閉じられ、出口ポート２６０に付随した出口バルブが閉じられ、充填ポート３００に付随した充填バルブが開かれ、そして廃棄物バルブポート２８０に付随した廃棄物バルブが閉じられる。それゆえ、新鮮な分離媒体は、充填ポート３００に入り、充填チャンネル２９５を通って、後部プレナム２７０に入り、間隙領域１９５を通って、毛細管出口６１に入り、毛細管チューブ５を通って、毛細管チューブ６０を出ていくように向けられる。あるいは、このキュベットが、流体交換するためか、気泡を除去するためか、または単にこのキュベットを洗浄するために、フラッシュされるなら、これらのバルブの各々は、出口ポート２６０に付随した出口バルブが開いていること以外は、上記のように位置している。
ＩＶ．追加機構
本発明の電気泳動装置はまた、もちろん、毛細管電気泳動プロセスを行うのに必要な他の要素（例えば、これらの毛細管入口と電気連絡した電極、これらの毛細管の管腔内で電場を生じるために電極に接続された電源、必要に応じて、この装置の機能を制御しかつデータ収集および分析のためのコンピューター、このキュベット内の試料を検出するための検出器、およびこれらの毛細管チューブおよびキュベットの温度を制御するための温度制御デバイス）を含む。操作可能な毛細管電気泳動デバイスのこれらの機構および他の機構の詳細は、かなり多数の入手可能な文献（例えば、Ｃａｐｉｌｌａｒｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ  Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ｐｒａｃｔｉｃｅ，Ｇｒｏｓｓｍａｎ  ａｎｄ  Ｃｏｌｂｕｒｎ著、Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ（１９９２））で見られ得る。
【００５６】
参照した全ての文献および特許出願の内容は、各個々の文献または特許出願の内容が具体的かつ個々に本明細書中で参考として援用されている同じ程度まで、本明細書中で参考として援用されている。
【００５７】
以上では、少数の実施態様だけを詳細に記述したものの、分析化学の当業者は、その好ましい実施態様において、その教示から逸脱することなく、多くの改良が可能であることを明らかに理解できる。このような改良の全ては、上記請求の範囲の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、最前面での、出口支持体を備えた好ましい毛細管アレイアセンブリの透視図を示す。
【図２】  図２は、最前面での、入口支持体を備えた好ましい毛細管アレイアセンブリの透視図を示す。
【図３】  図３は、好ましい毛細管チューブの断面図を示す。
【図４】  図４は、好ましい入口支持体の透視図を示す。
【図５】  図５は、好ましい入口支持体の透視図を示し、ここで、この入口支持体は、フレーム部材に対して位置合わせされている。
【図６】  図６は、好ましい入口支持体の側面図を示す。
【図７】  図７は、好ましい出口支持体の透視図を示す。
【図８ａ】  図８ａは、好ましい出口支持体のプラットホーム部分の拡大透視図を示す。
【図８ｂ】  図８ｂは、好ましい出口支持体のプラットホーム部分の拡大透視図を示す。
【図８ｃ】  図８ｃは、好ましい出口支持体のプラットホーム部分の拡大透視図を示す。
【図９ａ】  図９ａは、好ましい出口支持体のプラットホーム部分の側面図を示す。
【図９ｂ】  図９ｂは、好ましい出口支持体のプラットホーム部分の側面図を示す。
【図１０】  図１０は、好ましい出口支持体の代替プラットホーム部分の側面図を示す。
【図１１】  図１１は、最前面での、受容スロットを備えた好ましいキュベットの透視図を示す。
【図１２】  図１２は、好ましいキュベットの側面図を示す。
【図１３】  図１３は、最前面での、間隙領域を備えた好ましいキュベットの透視図を示す。
【図１４】  図１４は、本発明のクランピングブロックで位置している好ましいキュベットの正面図を示す。
【図１５】  図１５は、好ましい前部配管ブロックの透視図を示す。
【図１６】  図１６は、好ましい前部配管ブロックおよびこの前部配管ブロックの後部に位置しているキュベットの切取図を示す。
【図１７】  図１７は、出口支持体、前部配管ブロックおよびキュベットの好ましい操作上の組合せの断面図を示す。
【図１８】  図１８は、図１７の前部配管ブロックを通る断面図を示す。
【図１９】  図１９は、図１７の出口支持体のキュベットおよびプラットホーム部分を通る断面図を示す。
【図２０】  図２０は、好ましい後部配管ブロックの透かし図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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