(57)【要約】  キャピラリカートリッジにおいて、取り付け性の改善と短時間分析を実現するための放熱性能向上の両立を達成する。その一部に検出部０６が設けられたキャピラリ０２と、キャピラリ０２を支持する板状の支持体０３との間に放熱体０４を設け、放熱体０４によりキャピラリ０２内部の温度上昇を抑えることで、発熱量が大きくなる高電圧印加条件下での電気泳動を可能にし、分析時間を短縮する。また、キャピラリ０２と支持体０３と放熱体０４を一体化させた構造にして取り付けの際の固定箇所を検出部０６と電極ホルダ０５だけに減らすことで操作の煩雑さを改善することができる。
2017002239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気泳動装置に用いるキャピラリカートリッジであって、
キャピラリと、
前記キャピラリを支持する支持体と、
前記キャピラリの一端を束ねるキャピラリヘッドと、
前記キャピラリの他端に設けられた電極と、
前記キャピラリの一部に設けられた検出部と、
前記キャピラリと前記支持体の間に設けられた放熱体とを備えた、
ことを特徴とするキャピラリカートリッジ。
【請求項２】
請求項１に記載のキャピラリカートリッジであって、
前記支持体の外周部に、前記放熱体側に突き出た突出部を備えた、
ことを特徴とするキャピラリカートリッジ。
【請求項３】
請求項２に記載のキャピラリカートリッジであって、
前記放熱体の端部と前記支持体の外周部との間に空隙を設けた、
ことを特徴とするキャピラリカートリッジ。
【請求項４】
請求項１に記載のキャピラリカートリッジであって、
前記支持体は、前記検出部を固定する検出部固定枠を備えた、
ことを特徴とするキャピラリカートリッジ。
【請求項５】
請求項１に記載のキャピラリカートリッジであって、
前記支持体は掴持部を有する、
ことを特徴とするキャピラリカートリッジ。
【請求項６】
請求項１に記載のキャピラリカートリッジであって、
前記支持体に、前記電気泳動装置側に設けられた検出部位置決めピンが入る検出部位置決め穴が設けられた、
ことを特徴とするキャピラリカートリッジ。
【請求項７】
請求項１に記載のキャピラリカートリッジであって、
前記電極を保持する電極ホルダを更に有する、
ことを特徴とするキャピラリカートリッジ。
【請求項８】
請求項７に記載のキャピラリカートリッジであって、
前記電極ホルダと前記支持体は、一方に設けられた電極ホルダ固定ピンを他方に設けられた電極ホルダ固定穴に通すことにより固定する、
ことを特徴とするキャピラリカートリッジ。
【請求項９】
請求項８に記載のキャピラリカートリッジであって、
前記電極ホルダに、前記電気泳動装置に設けられた前記電極ホルダ位置決めピンが入る電気電極ホルダ位置決め穴が設けられた、
ことを特徴とするキャピラリカートリッジ。
【請求項１０】
請求項１に記載のキャピラリカートリッジであって、
前記放熱体は、前記キャピラリが前記支持体を這う領域に対応した平面形状を有する、
ことを特徴とするキャピラリカートリッジ。
【請求項１１】
キャピラリと、前記キャピラリを支持する支持体と、前記キャピラリの一端を束ねるキャピラリヘッドと、前記キャピラリの他端に設けられた電極と、前記キャピラリの一部に設けられた検出部と、前記キャピラリと前記支持体の間に設けられた放熱体とを有するキャピラリカートリッジと、
前記キャピラリを所定の温度に保持する恒温槽と、
前記キャピラリに電気泳動媒体を注入するための注入機構と、
前記キャピラリを用いた電気泳動時に光の照射と検出を行う照射検出部、とを備える、
ことを特徴とする電気泳動装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電気泳動装置であって、
前記キャピラリカートリッジは前記電極を保持する電極ホルダを更に有し、
前記恒温槽は、前記検出部及び前記電極ホルダをそれぞれ固定するための検出部位置決めピン及び電極ホルダ位置決めピンを有する、
ことを特徴とする電気泳動装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の電気泳動装置であって、
前記支持体は、前記検出部を固定するための検出部位置決め穴を有し、前記電極ホルダは、前記電極ホルダを固定するための電極ホルダ位置決め穴を有する、
ことを特徴とする電気泳動装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の電気泳動装置であって、
前記恒温槽は、恒温槽ドアを有し、
前記キャピラリカートリッジを前記恒温槽ドアで押し付けることで、前記キャピラリカートリッジを前記恒温槽に固定する、
ことを特徴とする電気泳動装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の電気泳動装置であって、
前記恒温槽ドアは、弾性体を挟んだ２段構造を有する、
ことを特徴とする電気泳動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャピラリカートリッジ及びそれを用いる電気泳動装置に係り、特にその取り付け性・放熱性向上技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、DNA解析は研究用途から病院等の臨床分野へと急速に適用範囲が広がっている。DNA解析の手段として、電気泳動によりDNAフラグメントを分離する方法があり、犯罪捜査や血縁関係の判定、疾患診断に使用されている。【０００３】
キャピラリ電気泳動は、分離媒体を充填したキャピラリを一定温度に保ち、高電圧をかけることで、帯電したDNAを塩基長ごとに分離する。キャピラリに励起光を照射し、キャピラリ内を通過するDNAの蛍光色素標識から発光される蛍光を検出することで、サンプルの塩基配列を読み取る事ができる。キャピラリ電気泳動に関する先行技術文献として例えば、特許文献１、２がある。【０００４】
特許文献1では、キャピラリとキャピラリを支持するフレーム、キャピラリ陰極部を保持するロードヘッダを有するキャピラリユニット及びそれを用いる電気泳動装置が開示されている。フレームはキャピラリを分離し且つ保持するセパレータを有し、キャピラリがセパレータを貫通することによってキャピラリを一定の形状に保持することができる。【０００５】
特許文献２では、キャピラリとキャピラリを表面に配置する支持体、キャピラリと直接接触する温度制御用ヒータ、光学系、高圧電源から成る電気泳動装置が開示されている。キャピラリを直接ヒータに接触させる構造により、電気泳動分析時に所定温度まで昇温する時間を短縮することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１７４８９７号公報
【特許文献２】特開２００６−２８４５３０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１では、キャピラリユニットを取り付ける際、キャピラリ両端部、キャピラリ中間の検出部の計３箇所を別々に取り付ける構造になっており、さらにそれぞれの箇所でカバー等を閉じる必要があり、少なくとも６ステップの手順が必要で、ユーザの操作が煩雑になってしまう。また、キャピラリの一部のみがフレームで保持されているため、取り付けの際に無理な力をかけて破損してしまうリスクがある。【０００８】
特許文献２では、キャピラリはヒータと支持体に直接挟まれる構造となっている。このため、電気泳動分析時、キャピラリの両端に高電圧を印加した際にキャピラリから発生する熱を積極的に拡散させられる構造になっていない。分析時間を短縮するためにキャピラリを短くすると、キャピラリの全抵抗値が小さくなり、流れる電流が大きくなるため、キャピラリからの発熱量が大きくなる。よって、熱を積極的に拡散させる構造になっていないと、キャピラリの熱を逃がすことができず、キャピラリの内部温度が所定温度より高くなってしまう。その結果、試料の泳動速度が不安定となり、分離性能が低下する。ゆえに、この構造では電気泳動分析の所要時間を短縮することができない。【０００９】
本発明の目的は、上記の課題を解決し、キャピラリの取り付け性の改善と短時間分析を実現するための放熱性能向上を図ったキャピラリカートリッジ、及び電気泳動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明においては、電気泳動装置に用いるキャピラリカートリッジであって、キャピラリと、キャピラリを支持する板状の支持体と、キャピラリの一端を束ねるキャピラリヘッドと、キャピラリの他端に設けられた電極と、キャピラリの一部に設けられた検出部と、キャピラリと支持体の間に設けられた放熱体とを備えるキャピラリカートリッジを提供する。【００１１】
また、上記の目的を達成するため、本発明においては、キャピラリと、キャピラリを支持する支持体と、キャピラリの一端を束ねるキャピラリヘッドと、キャピラリの他端に設けられた電極と、キャピラリの一部に設けられた検出部と、キャピラリと支持体の間に設けられた放熱体とを有するキャピラリカートリッジと、キャピラリを所定の温度に保持する恒温槽と、キャピラリに電気泳動媒体を注入するための注入機構と、キャピラリを用いた電気泳動時に光の照射と検出を行う照射検出部、とを備える電気泳動装置を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、放熱体によりキャピラリ内部の温度上昇を抑えることができるため、発熱量が大きくなる高電圧印加条件下での電気泳動を可能にし、分析時間を短縮することができる。また、キャピラリと支持体を一体化させた構造にして取り付けの際の固定箇所を減らす事で操作の煩雑さを改善することができる。これにより、分析性能の向上とユーザビリティの向上の両立が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１に係るキャピラリ電気泳動装置の一構成を示す概要図。
【図２】実施例１に係るキャピラリ電気泳動装置の上面図。
【図３】実施例１に係るキャピラリ電気泳動装置のＡ−Ａ断面図。
【図４】実施例１に係るキャピラリカートリッジの一構成を示す図。
【図５】実施例１に係るキャピラリカートリッジの分解図。
【図６】実施例１に係る支持体と放熱体の一例を示す断面図。
【図７】実施例１に係るキャピラリカートリッジの取り付けを説明するための図。
【図８】実施例１に係るクリップの動作を説明するための断面図。
【図９】実施例１に係るキャピラリの調整代を説明するための図。
【図１０】実施例１に係るキャピラリカートリッジ取り付けのワークフロー図。
【図１１】実施例１に係るキャピラリ周辺部を示す断面図。
【図１２】実施例１に係る恒温槽ドアの一例を示す断面図。
【図１３】実施例２に係るキャピラリカートリッジの一構成を示す図。
【図１４】実施例３に係るキャピラリカートリッジの一構成を示す図。
【図１５】実施例４に係る支持体の一構成を示す図。
【図１６】実施例５に係る支持体の一構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に従い、本発明の種々の実施例を説明する。種々の実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付した。
【実施例１】
【００１５】
実施例１は、取り付け性の改善と短時間分析を実現するための放熱性能向上を図ったキャピラリカートリッジ、及びそれを用いた電気泳動装置の実施例である。すなわち、実施例１は、電気泳動装置に用いるキャピラリカートリッジであって、キャピラリと、キャピラリを支持する板状の支持体と、キャピラリの一端を束ねるキャピラリヘッドと、キャピラリの他端に設けられた電極と、キャピラリの一部に設けられた検出部と、キャピラリと支持体の間に設けられた放熱体とを備えたキャピラリカートリッジの実施例である。また、実施例１は、キャピラリと、キャピラリを支持する支持体と、キャピラリの一端を束ねるキャピラリヘッドと、キャピラリの他端に設けられた電極と、キャピラリの一部に設けられた検出部と、キャピラリと支持体の間に設けられた放熱体とを有するキャピラリカートリッジと、キャピラリを所定の温度に保持する恒温槽と、キャピラリに電気泳動媒体を注入するための注入機構と、キャピラリを用いた電気泳動時に光の照射と検出を行う照射検出部、とを備える電気泳動装置の実施例である。【００１６】
以下、図１〜図９を用いて、実施例１のキャピラリカートリッジ、及びそれを用いた電気泳動装置の構成及び配置、取り付け方法を説明する。図１に、実施例１のキャピラリ電気泳動装置の装置構成図を示す。本装置は、装置上部にある照射検出／恒温槽ユニット４０と、装置下部にあるオートサンプラーユニット２０の、二つのユニットに大きく分けることが出来る。【００１７】
上記の注入機構であるオートサンプラーユニット２０には、サンプラーベース２１の上にＹ軸駆動体２３が搭載され、Ｙ軸に駆動を行うことが出来る。Ｙ軸駆動体２３にはＺ軸駆動体２４が搭載され、Ｚ軸に駆動を行うことが出来る。Ｚ軸駆動体２４の上にはサンプルトレイ２５が搭載され、サンプルトレイ２５の上に、泳動媒体容器２８、陽極側緩衝液容器２９、陰極側緩衝液容器３３、サンプル容器２６をユーザがセットする。サンプル容器２６は、サンプルトレイ２５上に搭載されたＸ軸駆動体２２の上にセットされ、サンプルトレイ２５上でサンプル容器２６のみがＸ軸に駆動することが出来る。Ｚ軸駆動体２４には送液機構２７も搭載される。この送液機構２７は泳動媒体容器２８の下方に配置される。【００１８】
照射検出／恒温槽ユニット４０には、上記の恒温槽である恒温槽ユニット４１、恒温槽ドア４３があり、中を一定の温度に保つことが出来る。恒温槽ユニット４１の後方には上記の照射検出部である照射検出ユニット４２が搭載され、電気泳動時の検出を行うことが出来る。恒温槽ユニット４１の中に、後で詳述するキャピラリカートリッジ０１をユーザがセットし、恒温槽ユニット４１にてキャピラリを恒温に保ちながら電気泳動を行い、照射検出ユニット４２にて検出を行う。また、恒温槽ユニット４１には、電気泳動のための高電圧印加時にＧＮＤに落とすための電極（陽極）４４も搭載されてある。【００１９】
上記のように、キャピラリカートリッジ０１は恒温槽ユニット４１に固定される。泳動媒体容器２８、陽極側緩衝液容器２９、陰極側緩衝液容器３３、サンプル容器２６は、オートサンプラーユニット２０にてＹＺ軸に駆動することができ、サンプル容器２６のみ、さらにＸ軸に駆動することが出来る。固定されたキャピラリカートリッジ０１のキャピラリに、泳動媒体容器２８、陽極側緩衝液容器２９、陰極側緩衝液容器３３、サンプル容器２６が、オートサンプラーユニット２０の動きで任意の位置に自動で接続することが出来る。【００２０】
図２に、図１に示したキャピラリ電気泳動装置を上面から見た図を示す。サンプルトレイ２５上にセットされた陽極側緩衝液容器２９には、陽極側洗浄層３０、陽極側電気泳動用緩衝液層３１、陽極側サンプル導入用緩衝液層３２がある。また、陰極側緩衝液容器３３には、廃液層３４、陰極側洗浄層３５、陰極側電気泳動用緩衝液層３６がある。【００２１】
泳動媒体容器２８、陽極側緩衝液容器２９、陰極側緩衝液容器３３、サンプル容器２６は図示のような位置関係に配置される。これにより、恒温槽ユニット４１内のキャピラリカートリッジのキャピラリ０２との接続の際の陽極側-陰極側の位置関係は、「泳動媒体容器２８−廃液層３４」、「陽極側洗浄層３０−陰極側洗浄層３５」、「陽極側電気泳動用緩衝液層３１−陰極側電気泳動用緩衝液層３６」、「陽極側サンプル導入用緩衝液層３２−サンプル容器２６」となる。【００２２】
図３に、図２におけるＡ−Ａ断面図を示す。泳動媒体容器２８はサンプルトレイ２５にセットされる。また、送液機構２７は、送液機構２７に内蔵されたプランジャが、泳動媒体容器２８の下方になるように配置される。【００２３】
電気泳動の際、キャピラリ０２の図３における右側が陰極側となり、左側が陽極側となる。オートサンプラーユニット２０が「陽極側電気泳動用緩衝液層３１-陰極側電気泳動用緩衝液層３６」の位置に移動し、陰極側のキャピラリ０２に高電圧がかかり、陰極側緩衝液容器３３、陽極側緩衝液容器２９を介し、電極（陽極）４４にてＧＮＤに流すことで電気泳動を行う。なお、サンプルトレイ２５の位置を固定して、照射検出／恒温槽ユニット４０を可動にする装置構造にしても良い。【００２４】
図４に、本実施例におけるキャピラリカートリッジの一構成の概略図を示す。キャピラリカートリッジ０１は、キャピラリ０２、支持体０３、放熱体０４、電極ホルダ０５、検出部０６、キャピラリヘッド０７、電極（陰極）０８、掴持部である把手０９から構成されている。また、電極（陰極）０８は、直接支持体０３に固定された構造でも良い。なお、同図において、キャピラリカートリッジ０１は、図４の手前側から把手０９を備える支持体０３、放熱体０４、及びキャピラリ０２の順に配置されている。【００２５】
キャピラリヘッド０７は、キャピラリ０２の端部であり、キャピラリ０２を束ねて保持するとともに、泳動媒体を充填する注入端または排出端である。本実施例では、キャピラリカートリッジ０１を電気泳動装置に取り付ける際に、キャピラリヘッド０７と泳動媒体が貯蔵されている容器とを接続することで、注入端として機能する。キャピラリヘッドは、電気泳動装置に撓んだ状態で設置される。【００２６】
図５には、図４に示した本実施例におけるキャピラリカートリッジの分解図を示す。放熱体０４は、放熱体０４の粘着性やタック性、あるいは化学的な接着や物理的な取り付け機構等により支持体０３に貼りつけられている。また、キャピラリ０２は、電極ホルダ０５と検出部０６が支持体０３に取り付けられることで、一体構造となる。電極ホルダ０５は、電極（陰極）０８を保持しており、電極ホルダ０５に形成された電極ホルダ固定ピン１０を支持体０３の電極ホルダ固定穴１１に通すことで支持体０３に固定される構造になっている。また、支持体０３は検出部０６を固定する検出部固定枠１２を備えており、検出部０６は、支持体０３に形成された検出部固定枠１２にはめこむことで支持体０３に固定される。なお、１４、１６はそれぞれ検出部位置決めピンが入る位置決め穴、電極ホルダ位置決め穴である。【００２７】
キャピラリ０２は、遮光及び強度を保持するための被覆が施された侠流路であり、例えばポリイミド被覆の施された内径約５０μｍ程度の石英ガラス管である。この管に泳動媒体を充填して試料を泳動分離する泳動路となる。キャピラリ０２と放熱体０４が密着していることで、高電圧印加時にキャピラリ０２から発生する熱を放熱体０４により支持体０３側へと逃がすことができ、キャピラリ０２内部の温度上昇を防ぐことができる。【００２８】
電極（陰極）０８は、キャピラリ０２の本数に対応して存在し、電圧をかけることで、帯電した試料をキャピラリ０２内に導入し、分子サイズごとに泳動分離を行うことができる。電極（陰極）０８は、例えば内径０．１〜０．５ｍ程度のステンレスパイプであり、この中にキャピラリ０２が挿入されている。【００２９】
検出部０６は、キャピラリ０２の中間部に位置し、キャピラリ０２が平面状に一定の精度で配列されている。検出部０６はキャピラリ０２内を通過する試料の蛍光を検出する箇所であり、装置の検出系の位置と高精度に位置合わせを行う必要がある。【００３０】
図６に、本実施例のキャピラリカートリッジの支持体０３と放熱体０４の断面図を示す。放熱体０４は、例えば放熱性能と絶縁性能を有する柔らかいシリコンゴムであり、ゴムの変形によりキャピラリとの接触面積を増やして放熱効果を増大するとともに、クッション性によりキャピラリの破損を防ぐことが可能である。ゴムのような柔らかい部材は、荷重がかかった際につぶれて変形してしまい、キャピラリとの接触面積が小さくなったり、空気層が形成されたりすることで熱伝導が妨げられてしまうため、硬度に合わせて形状や変形量をコントロールする必要がある。【００３１】
本実施例のキャピラリカートリッジの支持体０３は箱型構造になっており、支持体０３の外周部に設けられた、放熱体０４側に突き出た突出部０３Ａにより、放熱体０４が平面方向に一定の大きさ以上に変形できないよう制限している。また、放熱体０４の端部と支持体０３の外周部の間に空隙が設ける、すなわち、支持体０３の突出部０３Ａまでのオフセット距離を、放熱体０４の弾性率を踏まえて設計することで、放熱体０４が突出部０３Ａを超えてはみだして変形することを防ぐことができる。また、支持体０３の突出部０３Ａの高さは、放熱体０４の厚みより低くしており、荷重がかかっても支持体０３の高さ以上に放熱体０４がつぶれることはない。このため、キャピラリカートリッジを取り付ける装置面に、放熱体０４を確実に接触させることが可能である。例えば、放熱体０４に熱伝導率０．１〜５Ｗ／ｍ・Ｋのシリコンゴムを用いると、２００Ｗ／ｍ２・Ｋ以上の放熱性能を得ることができる。なお、放熱体０４には、シリコン以外の各種ゴムやエラストマー、放熱ジェル等を使用してもよい。【００３２】
図７に、本実施例のキャピラリカートリッジの取り付けの詳細図の一例を示す。電気泳動装置の恒温槽ユニット４１側の取り付け面５０に検出部位置決めピン１３を取り付け、支持体０３の位置決め穴１４に通して押し込むと、検出部０６がクリップ５２により仮固定される。このとき同時に、取り付ける装置の恒温槽ユニット４１側のテーパー形状の電極ホルダ位置決めピン１５が、支持体０３の電極ホルダ位置決め穴１６に自動的に入るため、一つの動作でキャピラリカートリッジ０１が恒温槽ユニット４１に仮固定される。なお、電極ホルダ位置決めピン１５と電極ホルダ位置決め穴１６は取り付け場所が逆であっても良い。すなわち、電極ホルダと支持体は、一方に設けられた電極ホルダ位置決めピンを他方に設けられた電極ホルダ位置決め穴に通すことにより固定することができる。【００３３】
図８に、クリップ５２の断面図を示す。キャピラリカートリッジ０１を取り付け面５０に近づけていくと、同図上段に示すように検出部０６がクリップ５２の凸部にあたる事で一度クリップ５２を押し込み、さらに近づけると、同図中段と下段に示すように検出部０６はクリップ５２の凸部を越え、クリップ５２がバネ５３の反力で検出部０６を押さえて仮固定する構造になっている。このとき、凸部を越えると同時に、反力でクリップ５２が瞬時に動くことでクリック音が鳴り、ユーザはキャピラリカートリッジ０１が仮固定されたことを確認できるようになっている。【００３４】
このように本実施例では、まず検出部０６から先に位置決めすることで、検出部０６と電気泳動装置の光学系とを確実に高精度に位置合わせすることができる。また、電極ホルダ位置決めピン１５を図７に示したようにテーパー形状にすることで、装置ごとに電極ホルダ位置決めピン１５の場所が多少ずれても確実に電極ホルダ位置決め穴１６に入るようになるため、検出部０６の位置が決まれば電極ホルダ０５も仮固定することができる。そのためユーザは一連のキャピラリカートリッジ０１取り付け操作を、掴持部である把手０９を持って行うことができるため、検出部０６を手で触れてしまったり、キャピラリ０２を無理に曲げたりすることなく操作でき、ユーザビリティの向上と破損リスクの低減を実現する事ができる。【００３５】
図９に、本実施例のキャピラリカートリッジのキャピラリの調整代の詳細図を示す。キャピラリ０２内に泳動媒体を充填するため、キャピラリカートリッジ０１取り付け時にキャピラリヘッド０７と泳動媒体容器２８とを接続するが、この時泳動媒体容器２８の位置に合わせてキャピラリヘッド０７の位置を動かさなければならない。なぜなら、キャピラリヘッド０７と電極（陰極）０８の先端部との高さが揃っていないと、キャピラリ０２内の泳動媒体が移動してしまうサイフォン現象が起こってしまうため、高精度にこれらの高さを揃える必要があるからである。【００３６】
同図下段に示したように、検出部０６からキャピラリヘッド０７までのキャピラリ０２の長さが、泳動媒体容器２８などのポリマ容器までの最短距離に設計されていると、装置によってポリマ容器位置がずれた際に、キャピラリヘッド０７を左右に動かすことで高さも変わってしまう。本実施例では、同図上段に示すように、検出部０６からポリマ容器までの最短距離に、調整代分を加えた長さにキャピラリ０２を設計しており、左右方向にキャピラリヘッド０７を動かしても電極（陰極）０８の先端部と同じ高さに揃えたままにすることができる。【００３７】
キャピラリカートリッジ０１が完全に固定された状態でキャピラリヘッド０７を動かすと、放熱体０４を磨耗したり、キャピラリ０２に無理な力がかかったりする恐れがあるため、本実施例では、キャピラリヘッド０７を接続する前は、キャピラリカートリッジ０１は一度仮固定される構造になっている。図８に示したように、検出部０６はクリップ５２のバネ５３の反力によりカートリッジ平面方向に、クリップ５２の凸部によりカートリッジ垂直方向に保持されているため、キャピラリ０２が持つテンションで外れてしまったり、ユーザがキャピラリヘッド０７を動かしてキャピラリカートリッジ０１が外れてしまったりすることがないような構造になっている。【００３８】
そして、キャピラリヘッド０７を泳動媒体容器２８に接続した後、キャピラリカートリッジ０１を図１に示した恒温槽ドア４３で押し付けることで、検出部０６を、クリップ５２を押し込んで固定する。同時に電極ホルダ位置決めピン１５が電極ホルダ位置決め穴１６の奥まで入り込むことで、キャピラリカートリッジ０１全体が完全に固定される。このとき、検出部位置決めピン１３が奥まで入り込むことでクリック音が鳴り、ユーザはキャピラリカートリッジ０１が完全に固定されたことを確認できるようになっている。なお、電極ホルダ０５の固定部にクリップ５２と同様な構造を用いてクリック音がなるようにしても良い。【００３９】
図１０に、本実施例のキャピラリカートリッジ０１取り付けのワークフローを示す。まず検出部０６を仮固定し、同時に電極ホルダ０５が仮固定される（Ｓ１０１）。次に、キャピラリヘッド０７と泳動媒体容器２８を接続し（Ｓ１０２）、最後に恒温槽ドア４３を閉めることで、キャピラリカートリッジ０１が押し込まれて固定され（Ｓ１０３）、取り付けが完了となる（Ｓ１０４）。このように、一箇所を固定する事で全体も自動的に固定される構造により、手順が少なくて済み、キャピラリ０２取り付けの煩雑さを軽減することができる。【００４０】
図１１、本実施例のキャピラリ０２の周辺部の断面図を示す。放熱体０４として、例えばシリコンゴムを用いると、キャピラリカートリッジ０１を電気泳動装置側の取り付け面５０に接触させて所定の荷重をかけた際に、放熱体０４がキャピラリ０２の形状に沿って変形するため、キャピラリ０２との接触面積を大きくする事ができる。このとき、ドアにより放熱体０４の面全体に均一に荷重をかけることで、取り付け面５０と放熱体０４との間に空気層を作りにくくしている。逆に、完全に空気層がなくなると、放熱体０４が吸盤のようなってしまい、キャピラリカートリッジ０１が取り外せなくなる可能性がある。本実施例では、間にキャピラリ０２を挟んだ一体構造であり、キャピラリ０２が放熱体０４の外側まで配置されており、空気層が完全になくなることはない。そのため、取り付け面５０にくっついてしまうことなく簡単に取り外すことが可能である。【００４１】
図１２に、本実施例の恒温槽ドアの一構造例を示し、恒温槽ドアはバネ等の弾性体を挟んだ２段構造を有する。すなわち、恒温槽ドア４３は、ドア支持体５８に１個以上の押し板用バネ５６を介して押し板５７がついた２段構造となっており、クッション性を持たせている。バネ定数を調節することで、恒温槽ドア４３が閉まった際にキャピラリカートリッジ０１にかかる荷重をコントロールすることができる。例えば、バネ定数３Ｎ／ｍｍのバネ５３を１２個用いると、恒温槽ドア４３を閉めた際に３０Ｎの荷重をかけることができる。【００４２】
以上詳述した実施例１のキャピラリカートリッジにより、その一部に検出部が設けられたキャピラリと、キャピラリを支持する板状の支持体との間に放熱体を設けることにより、放熱体によりキャピラリ内部の温度上昇を抑えることができるため、発熱量が大きくなる高電圧印加条件下での電気泳動を可能にし、分析時間を短縮することができる。また、キャピラリと支持体と放熱体を一体化させた構造にして取り付けの際の固定箇所を減らす事で操作の煩雑さを改善することが可能となる。【００４３】
更に、本実施例では、検出部とキャピラリの陰極電極部が支持体に保持された一体構造になっており、支持体とキャピラリの陽極電極部の２箇所を固定してキャピラリカートリッジ全体を電気泳動装置のドア機構で押し付ければ固定されるので、簡単に少ない手順で取り付けることができる。また更に、キャピラリの配置も支持されているため、破損リスクも低減することが可能である。【００４４】
さらに又、本実施例では、キャピラリが高い熱伝導性をもつ部材に直接接触していることで、電気泳動時に高電圧を印加してキャピラリから発生する熱を逃がすことができる。これにより、キャピラリ内部の温度が所定温度で安定となるため、電気泳動装置の分析性能が向上し、分析時間を短縮させることができる。
【実施例２】
【００４５】
実施例２は、キャピラリカートリッジの放熱体の形状をキャピラリが支持体を這う領域に対応した平面形状としたキャピラリカートリッジの実施例である。図１３に示すように、キャピラリの熱を放熱できる分の最低限の熱容量は保ったまま、キャピラリの形状に合うように放熱体０４の領域を限定することで、放熱性能を保ったままキャピラリカートリッジのコストを低減できる。例えば、図５に示したキャピラリ０２の周辺部のみに放熱体０４を配置し、熱容量を５０Ｊ／Ｋに減らした状態でも、２００Ｗ／ｍ２・Ｋ以上の放熱性能を得ることができる。本図においても、放熱体０４は、支持体０３の裏側に配置されているので、点線枠で示した。なお、放熱体０４は、長方形等の単純な形状のシートをつなぎ合わせて支持体０３に貼り付けても良い。更に、放熱体０４の形状に合わせて支持体０３の形状を小さくしても良く、よりコストの低減を行うことができる。
【実施例３】
【００４６】
実施例３は、検出部と電極ホルダを別々に固定する構成のキャピラリカートリッジの実施例である。電極ホルダは、実施例１と同様、装置側の電極ホルダ位置決めピンを電極ホルダ位置決め穴に通すことで固定される。一方、検出部０６は、図１４に示すように、支持体０３とＳ字型の検出部保持部材５４で繋がった構成とすることにより、柔軟に平面状に位置を動かして位置を合わせて、固定することができる。本実施例により、より簡単に取り付け作業を行うことができる。
【実施例４】
【００４７】
実施例４は、キャピラリカートリッジの把手の代わりに、支持体に掴持部として機能する持ち手用穴を設ける実施例である。図１５に示すような、支持体０３の持ち手用穴５５にユーザが指を入れてキャピラリカートリッジ０１を持って操作することで、持ち運び時や取り付け時の落下リスクを低減することができる。また、持ち手用穴５５を検出部付近に配置させることで、より位置決めがしやすくなる。あるいは持ち手用穴５５を中心部付近にバランスよく離して配置することで、取り外す際にかかる力が一箇所に集中することなく分散し、支持体０３の変形やゆがみを防ぐことができ、取り付け作業、取り外し作業の効率向上を図ることができる。
【実施例５】
【００４８】
実施例５は、キャピラリカートリッジの支持体を２段構造にした実施例である。図１６に示すように、放熱体０４が付けられる支持体０３の裏側に押し板５７を取り付け、支持体０３と押し板５７との間に１個以上の押し板用バネ５６を入れた２段構造にすることで、キャピラリカートリッジ自体にクッション性を持たせることができる。本実施例の場合は、実施例１で説明したような恒温槽ドア４３を２段構造にする必要は無い。【００４９】
以上詳述したように、本発明により、放熱体によりキャピラリ内部の温度上昇を抑えることができるため、発熱量が大きくなる高電圧印加条件下での電気泳動を可能にし、分析時間を短縮することができる。また、キャピラリと支持体を一体化させた構造にして取り付けの際の固定箇所を減らす事で操作の煩雑さを改善することができる。これにより、分析性能の向上とユーザビリティの向上の両立が可能になる。【００５０】
なお、本発明は上記した実施例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、上記した実施例は本発明のより良い理解のために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されものではない。また、各実施例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。例えば、電気泳動装置の恒温槽ユニット側の取り付け面に検出部位置決め穴を形成し、支持体に形成された検出部位置決めピン押し込む構成とすることも可能である。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００５１】
０１：キャピラリカートリッジ，０２：キャピラリ，０３：支持体，０４：放熱体，０５：電極ホルダ，０６：検出部，０７：キャピラリヘッド，０８：電極（陰極），０９：把手，１０：電極ホルダ固定ピン，１１：電極ホルダ固定穴，１２：検出部固定枠，１３：検出部位置決めピン，１４：位置決め穴，１５：電極ホルダ位置決めピン，１６：電極ホルダ位置決め穴，２０：オートサンプラーユニット，２１：サンプラーベース，２２：Ｘ軸駆動体，２３：Ｙ軸駆動体，２４：Ｚ軸駆動体，２５：サンプルトレイ，２６：サンプル容器，２７：送液機構，２８：泳動媒体容器，２９：陽極側緩衝液容器３０：陽極側洗浄層，３１：陽極側電気泳動用緩衝液層，３２：陽極側サンプル導入用緩衝液層，３３：陰極側緩衝液容器，３４：廃液層，３５：陰極側洗浄層，３６：陰極側電気泳動用緩衝液層，４０：照射検出／恒温槽ユニット，４１：恒温槽ユニット４２：照射検出ユニット，４３：恒温槽ドア，４４：電極（陽極），５０：取り付け面，５２：クリップ，５３：バネ，５４：検出部保持部材，５５：持ち手用穴，５６：押し板用バネ，５７：押し板，５８：ドア支持体
【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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【手続補正書】
【提出日】平成27年12月3日(2015.12.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気泳動装置に取り付けることができるキャピラリカートリッジであって、
キャピラリと、
前記キャピラリの一端を束ねるキャピラリヘッドと、
前記キャピラリの他端に設けられた電極と、
前記キャピラリの一部に設けられた検出部と、
前記電極及び前記検出部が支持され、少なくとも前記電極から前記検出部までに位置する前記キャピラリを保持する支持体と、
前記キャピラリと前記支持体の間に設けられた放熱体とを備え、
前記支持体は、前記電極から前記キャピラリヘッドまで前記キャピラリを覆っており、
前記キャピラリ、前記キャピラリヘッド、前記電極、前記検出部、前記支持体、及び前記放熱体が一体構造となって前記電気泳動装置に取り付けられる、
ことを特徴とするキャピラリカートリッジ。
【請求項２】
請求項１に記載のキャピラリカートリッジであって、
前記放熱体は、前記電極から前記検出部までの間に前記キャピラリに沿って配置されている、
ことを特徴とするキャピラリカートリッジ。
【請求項３】
請求項１に記載のキャピラリカートリッジであって、
前記支持体の外周部に、前記放熱体側に突き出た突出部を備え、前記放熱体の端部と前記支持体の外周部との間に空隙を設けている、
ことを特徴とするキャピラリカートリッジ。
【請求項４】
請求項１に記載のキャピラリカートリッジであって、
前記支持体は、前記検出部を固定する検出部固定枠を備えた、
ことを特徴とするキャピラリカートリッジ。
【請求項５】
請求項１に記載のキャピラリカートリッジであって、
前記支持体は掴持部を有する、
ことを特徴とするキャピラリカートリッジ。
【請求項６】
請求項１に記載のキャピラリカートリッジであって、
前記支持体に、前記電気泳動装置側に設けられた検出部位置決めピンが入る検出部位置決め穴が設けられた、
ことを特徴とするキャピラリカートリッジ。
【請求項７】
請求項１に記載のキャピラリカートリッジであって、
前記電極を保持する電極ホルダを更に有する、
ことを特徴とするキャピラリカートリッジ。
【請求項８】
請求項７に記載のキャピラリカートリッジであって、
前記電極ホルダと前記支持体は、一方に設けられた電極ホルダ固定ピンを他方に設けられた電極ホルダ固定穴に通すことにより固定する、
ことを特徴とするキャピラリカートリッジ。
【請求項９】
請求項８に記載のキャピラリカードリッジであって、
前記電極ホルダに、前記電気泳動装置に設けられた前記電極ホルダ位置決めピンが入る電気電極ホルダ位置決め穴が設けられた、
ことを特徴とするキャピラリカートリッジ。
【請求項１０】
請求項１に記載のキャピラリカートリッジであって、
前記放熱体は、前記キャピラリが前記支持体を這う領域に対応した平面形状を有する、
ことを特徴とするキャピラリカートリッジ。
【請求項１１】
キャピラリと、前記キャピラリを支持する支持体と、前記キャピラリの一端を束ねるキャピラリヘッドと、前記キャピラリの他端に設けられた電極と、前記キャピラリの一部に設けられた検出部と、前記キャピラリと前記支持体の間に設けられた放熱体とを有するキャピラリカートリッジと、
前記キャピラリを所定の温度に保持する恒温槽と、
前記キャピラリに電気泳動媒体を注入するための注入機構と、
前記キャピラリを用いた電気泳動時に光の照射と検出を行う照射検出部、とを備える、
ことを特徴とする電気泳動装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電気泳動装置であって、
前記キャピラリカートリッジは前記電極を保持する電極ホルダを更に有し、
前記恒温槽は、前記検出部及び前記電極ホルダをそれぞれ位置決めするための検出部位置決めピン及び電極ホルダ位置決めピンを有する、
ことを特徴とする電気泳動装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の電気泳動装置であって、
前記支持体は、前記検出部を固定するための検出部位置決め穴を有し、前記電極ホルダは、前記電極ホルダを固定するための電極ホルダ位置決め穴を有する、
ことを特徴とする電気泳動装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の電気泳動装置であって、
前記恒温槽は、恒温槽ドアを有し、
前記キャピラリカートリッジを前記恒温槽ドアで押し付けることで、
前記キャピラリカートリッジを前記恒温槽に固定する、
ことを特徴とする電気泳動装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の電気泳動装置であって、
前記恒温槽ドアは、弾性体を挟んだ２段構造を有する、
ことを特徴とする電気泳動装置。
【請求項１６】
電気泳動装置側に設けられた検出部の固定箇所からキャピラリヘッドの固定箇所までの距離が、前記検出部から前記キャピラリヘッドまでのキャピラリ長さよりも短くなっている、
ことを特徴とする電気泳動装置。
【請求項１７】
弾性体と、先端に突起部を備えたクリップと、前記弾性体を固定する支柱とを含む保持機構を有し、キャピラリカートリッジを取り付けた際に前記弾性体の反力と前記突起部により保持する、
ことを特徴とする電気泳動装置。
【請求項１８】
電極ホルダ位置決めピンが装置側からキャピラリカートリッジに向かって断面積が小さくなるように傾斜したテーパ形状になっていることを特徴とする電気泳動装置。
【国際調査報告】
2017002239.tif 000019
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2017002239.tif 000021
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