(57)【要約】【課題】電気泳動装置において、通電路の異常による弊害を回避、または減少させることを目的とする。【解決手段】本発明は、電気泳動時の通電路に流れる電流を測定し、分離媒体の状態を検出して、通電路への電圧印加を中断する。好適には、電流値の時間変化により、分離媒体中の気泡有無を検出し、発生時に通電路への電圧印加を中断する。高電圧を印加する電気泳動装置において、分離媒体中に気泡やゴミ等が存在すると局所的に放電や導通不良等の弊害が生じる。しかし、例えば、気泡発生直後に電気泳動を中断すると、放電や短絡等の弊害を回避し、低減できる。【選択図】図６
2006119158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の構成を含む電気泳動装置；
（１）試料を分離する分離媒体が充填され、試料が導入される導入端部と光が照射される光照射部を備えた、１以上のキャピラリ；
（２）光照射部に光を照射する励起光学機構；
（３）光照射部から放出される光を検出する受光光学機構；
（４）通電路に流れる電流に依存した情報を取得する検出機構；
（５）少なくとも導入端部と光照射部を含む通電路に電圧を加え、検出機構の取得した情報に基づいて前記電圧を遮断する電源機構。
【請求項２】
請求項１記載の電気泳動装置であって、
前記電源機構が、前記電流値の変化率に基づいて、前記電圧を遮断する電気泳動装置。
【請求項３】
請求項２記載の電気泳動装置であって、
前記電源機構が、前記電流値の変化率が所定値以上となった場合に、前記電圧を遮断する電気泳動装置。
【請求項４】
請求項３記載の電気泳動装置であって、
前記所定値を、キャピラリ長さ，キャピラリ本数，分離媒体種別、又は／及び測定手法に基づいて設定できる電気泳動装置。
【請求項５】
請求項１記載の電気泳動装置であって、
前記電源機構が、前記電流値が所定値となった場合に、前記電圧を遮断する電気泳動装置。
【請求項６】
請求項１記載の電気泳動装置であって、
前記電源機構が、電圧を変化したときは、検出機構の取得した情報に基づいて前記電圧を遮断しない電気泳動装置。
【請求項７】
請求項１記載の電気泳動装置であって、
前記電源機構が、分離媒体中に気泡が生じた場合に、前記電圧を遮断する電気泳動装置。
【請求項８】
以下の構成を含む、請求項１記載の電気泳動装置；
（６）検出機構の取得した情報に基づいて、分離媒体中に気泡が発生した旨を報知する情報発信機構。
【請求項９】
以下の手順を含む、キャピラリを用いた電気泳動方法；
（１）電気泳動時の分離媒体に流れる電流値を検出する手順；
（２）電流値に基づいて、電気泳動を中止する手順。
【請求項１０】
請求項９記載の電気泳動方法であって、
前記（２）が、「電流値の変化率が所定値以上となった場合に、電気泳動を中止する手順」である方法。
【請求項１１】
請求項９記載の電気泳動方法であって、
前記（２）が、「電流値の所定時間における平均値を算出し、該平均値の変化率が所定値以上となった場合に電気泳動を中止する手順」である方法。
【請求項１２】
請求項９記載の電気泳動方法であって、
前記（２）が、「電流値が所定値以下となった場合に、電気泳動を中止する手順」である方法。
【請求項１３】
請求項１０記載の電気泳動方法であって、
前記所定値を、キャピラリ長さ，キャピラリ本数，分離種別、又は／及び測定手法に基づいて設定する方法。
【請求項１４】
以下の構成を含む電気泳動装置；
（１）試料を分離する分離媒体が充填され、試料が導入される導入端部と、光が照射される光照射部を備えた、１以上のキャピラリ；
（２）光照射部に光を照射する励起光学機構；
（３）光照射部から放出される光を検出する受光光学機構；
（４）通電路に流れる電流に依存した情報を取得する検出機構；
（５）少なくとも導入端部と光照射部を含む通電路に電圧を印加する電源機構；
（６）前記所定電圧を印加した際に、通電路に流れる電流に基づいて、通電路の状態を報知する報知機構。
【請求項１５】
請求項１４記載の電気泳動装置であって、
前記報知機構が、電流が所定値より小さい場合に、通電路の状態が電気泳動に不適である旨を報知する電気泳動装置。
【請求項１６】
請求項１４記載の電気泳動装置であって、
前記所定電圧が、キャピラリに分離媒体が充填されていない場合に放電の生ずる電圧より小さい電気泳動装置。
【請求項１７】
請求項１４記載の電気泳動装置であって、以下の構成を含み；
（７）通電路の一部となる緩衝液を保持する緩衝液容器；
前記所定電圧が、緩衝液容器に所定の緩衝液が満たされていない場合に放電の生ずる電圧より小さい電気泳動装置。
【請求項１８】
以下の手順を含むキャピラリを用いた電気泳動方法；
（１）キャピラリに分離媒体を充填する手順
（２）試料の電気泳動に先立って、前記分離媒体を含む通電路に試料を電気泳動する際の電圧より小さい電圧を印加し、該通電路に流れる電流を検出する手順
（３）検出された前記電流に基づいて、該通電路の状態を判断する手順。
【請求項１９】
請求項１８記載の電気泳動方法であって、
前記（３）が、「検出された前記電流が所定値より小さい場合に、通電路が電気泳動に不適であると判断する手順。」である方法。
【請求項２０】
請求項１８記載の電気泳動方法であって、
前記電圧が、キャピラリに分離媒体が充填されていない場合、又は／及び通電路の一部となる緩衝液を保持する緩衝液容器に緩衝液が適量存在しない場合に放電の生ずる電圧より小さい方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核酸や蛋白質などの試料を分離分析するキャピラリ電気泳動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
キャピラリ電気泳動装置の一例として、プライドバイオシステムズ（Applied 
Biosystems）社製３１００型が知られている。本装置は、陰極側緩衝液中の電極と高電圧電源の間に流れる電流と、陽極側緩衝液中の電極とグランド間に流れる電流を検出できる。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０―２５３５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、通電路の異常による弊害を回避または減少させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、電気泳動時の通電路に流れる電流を測定し、通電路の状態を検出する電気泳動装置及び方法に関する。好適には、通電路の電流値変化から気泡発生等の異常事態を検出し、電気泳動中止等の対応策を講ずる装置及び方法に関する。これにより、異常事態発生後に電気泳動を継続することによる弊害、例えば放電、を回避できる。
【０００６】
また、所定電圧印加時の通電路中の電流を測定し、通電路の状態を検出する電気泳動装置及び方法に関する。好適には、放電等の弊害を誘発しない電圧を印加した際の電流値から、通電路が電気泳動に適するか判別する電気泳動装置及び方法に関する。これにより、分離媒体の状態を容易に判断できる。キャピラリ中に分離媒体が充填されていない等の異常状態であっても、放電等の弊害を誘発しない。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、通電路の異常による弊害を回避、及び減少できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、上記及びその他の本発明の新規な特徴と利益を、図面を参酌して説明する。
【実施例】
【０００９】
図１は、本実施例にかかる電気泳動装置の概略図である。以下、図１を参照して、本装置の構成について説明する。
【００１０】
本装置は、サンプルを光学的に検出するための検出部１１６，キャピラリを恒温に保つための恒温槽１１８，キャピラリ陰極端に様々な容器を搬送するための搬送機１２５，キャピラリに高電圧を加えるための高圧電源１１９，高圧電源から発せられる電流を検出するための第１電流計１２０，陽極側電極に流れる電流を検出するための第２電流計１１２，単数もしくは複数本のキャピラリにより構成されるキャピラリアレイ１１７，キャピラリにポリマーを注入するためのポンプ機構１０２により構成される。
【００１１】
キャピラリアレイ１１７は、９６本のキャピラリを含む交換部材であり、ロードヘッダ１２９，検出部１１６、及びキャピラリヘッドを含む。測定手法を変更する場合、キャピラリアレイを置き換え、キャピラリの長さを調節する。また、キャピラリに破損や品質の劣化が見られたとき、新品のキャピラリアレイに交換する。
【００１２】
キャピラリは、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た構造になっている。キャピラリ１０１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。分離媒体は流動性と、非流動性の双方が存在するが、本実施例では流動性のポリマーを用いる。
【００１３】
検出部１１６は、試料に依存した情報を取得する部材であり、励起光が照射され、試料に依存した波長の光を放出する。９６本のキャピラリの光照射部近傍を、光学フラット平面に高さ数ミクロンの精度で配列固定している。電気泳動時、略同軸の２本のレーザ光が両側から照射され、全ての光照射部を連続して透過する。このレーザ光により、試料から情報光（試料に依存した波長を有する蛍光）が生じ、光照射部から外部に放出される。この情報光を光学検出器１１５により検出して、試料を分析する。
【００１４】
キャピラリ陰極側端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 程度突き出た状態になっている。また、キャピラリ毎に装備された中空電極はすべてが一体となってロードヘッダ１２９に装着される。さらに、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１１９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陰極電極として動作する。
【００１５】
キャピラリ陰極端側１２７と反対側のキャピラリ端部（他端部）は、キャピラリヘッドにより一つに束ねられている。束なり耐圧機密で着脱する部材である。キャピラリヘッドは、ブロック１０７に耐圧機密で接続できる。そして、シリンジ１０６により、他端部からキャピラリ内に新規ポリマーが充填される。キャピラリ中のポリマー詰め替えは、測定の性能を向上するために測定ごとに実施される。
【００１６】
ポンプ機構１０２は、シリンジとそのシリンジを加圧するための機構系で構成される。また、ブロック１０７はシリンジ１０６，キャピラリアレイ１１７，陽極バッファ容器、およびポリマー容器をそれぞれ連通させるための接続部である。ポンプ機構系は、電動モータ１０３，リニアアクチュエータ１３２、およびシリンジのプランジャに接触して力を伝達する移動体１０４で構成される。電動モータ１０３を正転し、移動体１０４をシリンジ１０６のプランジャに押し当てることでシリンジ内のポリマーを排出し、ブロック107を介してキャピラリにポリマーを注入する。また、この移動体１０４には電動で出し入れされるフック１０５が備えられており、このフック１０５をプランジャに引っ掛けた状態でモータを逆転することでシリンジ１０６内にポリマー容器１０９内のポリマーを吸引することができる。また、ここでモータの正転、及び逆転とは、移動体がシリンジを押す方向に移動する際のモータの回転が正転で、逆向きを逆転とする。逆止弁１０８はポリマー容器１０９とブロック１０７間に位置し、ポリマー容器１０９からブロック１０７の向きで流れるポリマーを許容し、逆にブロック１０７からポリマー容器１０９へのポリマーの流出を遮断する機能を有している。したがって、キャピラリアレイ１１７へのポリマー注入の際にポリマー容器１０９にポリマーが逆流することを防止する。また、電動バルブ
１１３はブロック１０７と陽極バッファ容器１１０間の流路を開閉するものであり、少なくともキャピラリへのポリマー注入の際は流路を閉鎖し、陽極バッファ容器１１０へのポリマーの流出を防いでいる。また、電気泳動など陰極と陽極間で電流を流す必要があるときは流路を開く。
【００１７】
光学検出部は、検出部１１６を照射するための光源１１４と、検出部１１６内の発光を検出するための光学検出器１１５で構成されている。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でキャピラリの光照射部を照射し、光照射部からの発光を光学検出器１１５で検出する。
【００１８】
搬送機１２５は、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３軸に移動可能である。また、搬送機１２５の移動ステージ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。さらに移動ステージ１３０には電動のグリップ１３１が備えられており、各容器を掴むことや放すことができる。このため、バッファ容器１２１，洗浄容器１２２，廃液容器１２３及びサンプル容器１２４を必要に応じて、陰極端まで搬送できる。尚、不必要な容器は、装置内の所定収容所に保管されている。
【００１９】
装置本体１０１は、制御用コンピュータ１２８と通信ケーブルで接続された状態で使用される。オペレータは、制御用コンピュータ１２８により、装置の保有する機能の制御し、装置内の検出器で検出されるデータを授受できる。
【００２０】
図２は、本装置の電圧制御機構を示す高圧電源回路図である。以下、図２を参照して電圧制御機構を説明する。
【００２１】
電圧制御機構は、マイコン２０１，コントローラ２０２，高圧電源２０３，第１電流計２０４、及び第２電流計２０７を含む。高圧電源２０３は、コントローラの制御に基づいて、通電路に電圧を印加する。通電路は、中空電極２０５、バッファ容器１２１に満たされた緩衝液１２１，電気泳動路，陰極バッファ容器１１０に満たされた緩衝液１１０，電極（ＧＮＤ）２０６である。電気泳動路は、キャピラリ，ブロック１０７，連結管（ブロック１０７と陽極バッファ容器１１０を連結する流動管）に充填されたポリマーである。
【００２２】
高圧電源２０３は、第１電流計２０４を介して中空電極２０５と、第２電流計２０７を介して電極（ＧＮＤ）２０６と導通している。この両端に、数十キロボルトの電圧を印加すると、中空電極から電極（ＧＮＤ）の方向に電界が生じる。この電界により、負に帯電した核酸等の試料は、キャピラリ陰極側端１２７から検出部１１６へ移動する。
【００２３】
第１電流計２０４は、高圧電源２０３から中空電極２０５に流れる電流を検出し、その電流値をマイコン２０１に送信する。第２電流計２０７は、電極（ＧＮＤ）２０６から
ＧＮＤに流れる電流を検出し、その電流値をマイコン２０１に送信する。後述する電流値およびその変動のチェックには、通常、第２電流計を使用する。電気泳動路を流れる電流値をより直接的に反映している為である。第１電流計と第２電流計の間に漏電などがあったときに、第１電流計が示す値は漏電の電流値も含めているのに対して、第２電流計が示す数値は漏電の分は含まれない。つまり、電気泳動路を流れる賞味の電流量が検出される。第１電流計と第２電流計の間はバッファやポリマーなど金属に比べて比較的抵抗の大きい媒体が介在する部分で、さらにブロックやキャピラリなどの接続部多く存在する。従って、図２の回路の中では漏電が発生しやすい部分であるといえる。
【００２４】
マイコン２０１は、第１電流計２０４及び第２電流計２０７から電流値を読み込み、演算を行う。そして、コントローラ２０２を命令し、高圧電源２０３を高電圧印加，低電圧印加，電圧強制遮断等の各状態に制御する。また、装置本体１０１の外部に配置されたコンピュータ１２８と相互に通信できる。
【００２５】
次に、電気泳動を開始前の準備について説明する。オペレータは測定を開始する前に次のものを装置にセットする。バッファ液の入った陽極バッファ容器121,キャピラリ洗浄用の純水が入った洗浄用容器１２２，キャピラリ中のポリマーを排出するための廃液容器
１２３，分離媒体となるポリマーが入ったポリマー容器１０９、およびこれから測定するサンプルを入れたサンプル容器１２４。陽極バッファ容器１１０は、電極(ＧＮＤ)１１１及び連通管の双方を十分に漬す程度のバッファで満たす。また、陰極バッファ容器１２１は、中空電極１２６とキャピラリ陰極端１２７が十分に浸る程度のバッファを満たす。バッファの液量が足りない、あるいはバッファ容器が空の状態で測定を開始すると、高電圧印加時に高電位の陰電極と、電位の低い他のものの間で放電が起こる危険がある為である。さらに双方のバッファレベルは同等であることが望ましい。それは、高低差による圧力でキャピラリ内のポリマーが動かないようにするためである。また、電気泳動に利用される流路、あるいはその流路にポリマーを搬送するために使用される流路はすべて測定開始前にポリマーで満たされておく必要がある。通常、連続して装置を使用する場合は前記の流路はポリマーで満たされている。また、キャピラリアレイの交換、流路内の洗浄等の後で流路をポリマーで再置換するときは、オペレータが、装置のポンプ機構を操作するか手動でシリンジを操作するなどして流路内をポリマーで再置換する。その後、流路内に気泡の残留や異物の混入がないようにオペレータは目視にて確認する。しかし、操作ミスや見落としなどにより流路内に気泡や異物が混入したままになる可能性がる。特に、非常に小さな気泡などは目視ではなかなか捕らえにくい。こうした流路内の気泡や異物は電気泳動路に通電した際に大きな抵抗として働く場合があり、導通不良による分析精度の低下や、放電による構成部品の破損等を招く恐れがある。また、極小な気泡でも電気泳動中のジュール熱により膨張し、ついには流路を閉塞して前記のような放電を引き起こす可能性もある。従って、オペレータは分析開始前に流路の状態に充分気を払う必要がある。そして、オペレータはこれから開始する分析に合わせた設定を制御用コンピュータに入力したら、測定を開始する。その分析とは、ここでは電気泳動路に高電圧を加えるような分析である。
【００２６】
図３は、分析開始から分析終了までのフローを示すフロー図である。以下、図３を参照して、分析の流れを説明する。装置は、コンピュータ１２８からの命令により分析を開始する（３０１）。装置は、はじめに、キャピラリへのポリマー注入に備えて、装置に搭載された搬送機により、廃液容器をキャピラリ陰極端に運ぶ（３０２）。その後、装置に備えられているポンプ機構によってキャピラリにポリマーを注入する（３０３）。所定の量の注入が終えたら、搬送機は洗浄容器をキャピラリ陰極部まで搬送し、キャピラリ陰極端を洗浄容器内の純水に浸すことにより洗浄を行う（３０４）。次に搬送機はキャピラリ陰極部にバッファ容器を搬送する（３０５）。そして通電路状態確認（低電圧印加時の電流値確認）を行う。
【００２７】
通電路状態確認は、弱い電圧印加（３０６），電流値チェック（３０７），エラー表示（３１６），オペレータの対応（３１７）を含む手順である。これにより、例えば、バッファの液量不足、電気泳動路内の気泡の残留、及びゴミの混入等の異常事態を確認できる。この為、これら前準備段階のミスがある状態で高電圧を印加し、電気泳動路内に放電を生じさせる危険を回避できる。
【００２８】
弱い電圧印加（３０６）では、予備泳動（３０８），サンプル導入（３１１），電気泳動（３１３）より低い電圧を印加する。電圧の大きさは、バッファの液量不足，電気泳動路内の気泡の残留，ゴミの混入等の異常事態が生じても放電しない程度である。本実施例では、１キロボルトの電圧の電圧を加えて、さらに３秒後に電流値を確認することにしている。それは、電流の立ち上がり時間を考慮して、電圧に見合う正確な電流値を把握するためである。待ち時間は数秒もあれば十分である。また、このときに検出される数値は陽極側である第２電流計207から読み込まれる値である。
【００２９】
電流チェック（３０７）では、弱い電圧印加（３０６）にて検出された電流値を閾値と比較する。閾値は、アプリケーションの種類、具体的にはキャピラリの長さ，本数，使用するポリマーの種類等の電流値に影響を及ぼすパラメータを考慮して決定される。実際は、それぞれに使用条件で得られる電流値を実験的に事前に調査し、その半分から三分の一程度の値を閾値として用いることもできる。そして、電流値が閾値より低い場合、正常とは違う状態、例えば前述したようなバッファの液量不足、電気泳動路内の気泡の残留など電流を阻害するような要因が推定されるため、電気泳動路内に異常がある（エラー）と判定する。異常が確認されたら、放電による部品の損傷を防ぐため、直ちに電圧を遮断する。さらに制御用コンピュータのディスプレイにエラーメッセージを表示し（３１６）、オペレータの対応を要求する（３１７）。エラーを認識したオペレータは、電気泳動路に気泡や異物の混入がないか目視にて確認する。異常が確認されたらその異常を対策し、再度分析を開始するかサービスマンのメンテナンスを請う。例えば、異常の原因が気泡や異物の混入であったときは前記ポンプ機構１０２あるいはシリンジ１０６を手動で操作して流路内をリフレッシュする。尚，以上のような電流値の比較、及び異常か正常かの判定はソフトウェア上で実行する。また、正常か否かの判定に使用される閾値もソフトウェア内に格納されるものである。
【００３０】
また、この通電路状態確認は、サンプル導入（３１１），電気泳動（３１４）の前にそれぞれ実施することもできる。このようにして、主に、バッファ容量が不十分でバッファ液と電極が接してない、電気泳動路中に比較的大きな気泡が混入していて導通が取れていないなどのはじめの準備段階でのミスを回避できる。
【００３１】
通電路に異常がなければ所定の電圧を印加し、予備泳動を開始する（３０８）。予備泳動とはサンプル導入から電気泳動を行う本来の分析工程に先立って、キャピラリ内のポリマーの状態を分析に適した状態にするためのものである。予備泳動では通常数〜数十キロボルト程度の電圧が数〜数十分間加えられる。予備泳動が終えたら、再び洗浄容器でキャピラリ陰極先端を洗浄した後（３０９）、キャピラリ陰極端にサンプル容器１２４を搬送する。そして、サンプル容器１２４に収納されたサンプル液中でキャピラリ陰極電極に数キロボルト程度の電圧を加えると、前記サンプル液から陽極側電極の間で電界が発生する。この電界によりサンプル液中のサンプルがキャピラリ内に導入される（３１１）。
【００３２】
サンプルの導入を終えたら、キャピラリ陰極端を洗浄容器で洗浄した後（３１２）、再びキャピラリ陰極端にバッファ容器を搬送する（３１３）。その後、所定の電圧を加えることで電気泳動を開始する（３１４）。
【００３３】
電気泳動（３１４）とは、陰極及び陽極バッファ間で発生した電界の作用によりキャピラリ中のサンプルに移動度を与え、サンプルの性質に依存する移動度の差によりサンプルを分離することである。分離されたサンプルは検出部に到達したものから順に光学的に検出される。例えば、サンプルがＤＮＡの場合は、その塩基長により移動度に差が生じるため、結局、移動速度が速い塩基長の短いＤＮＡから順に検出部を通過する。ＤＮＡにはあらかじめ蛍光物質が取り付けられているため、検出部にて光学的に検出することが可能になる。通常は泳動時間の一番長いサンプルに合わせて測定時間及び電圧印加時間が設定される。
【００３４】
電圧印加開始から所定の時間が経過し、予定していたデータを取り終えたら電圧印加を停止し、電気泳動を終了する（３１５）。
【００３５】
以上が一連の測定シーケンスである。
【００３６】
上述の予備泳動（３０８），サンプル導入（３１１），電気泳動（３１４）では、電流値変動監視による電気泳動路内異常発生の検出を実施している。上記の３手順では、電気泳動路に数〜数十キロボルトの高電圧を印加する。この際、例えば、先に行った弱い電圧による通電時の状態確認では検出できない微小な気泡が電気泳動路中に残留した状態で、高電圧の印加を継続すると、流路内温度の上昇により気泡が成長する。体積膨張した気泡により通電路が閉塞すると、放電発生の要因となり得る。このため、本実施例の装置では、電圧印加中に電気泳動路中に発生ずる異常を検出する機能を備えている。
【００３７】
図４は、電気泳動路内異常検知フローを示す図である。以下、電流値変動監視による電気泳動路内異常発生の検出方法について、図４を参酌して説明する。
【００３８】
まず、電圧印加を開始し、予備泳動，サンプル導入、又は電気泳動を始める（４０１）。続いて、異常電流測定を開始し、電気泳動路内の異常を検知したら測定を中断する本機能を有効にする（４０２）。そして、第２電流計２０７から電流値を取得する（４０３）。過去に取得した電流値があれば、現在値と過去の値を比較して通電路の状態を判断する（４０４）。電流値は正常なときは安定な値をとり、経時的に変動することはあってもその度合いはなだらかである。一方、気泡等により電気泳動路が閉塞すると電流値は急激に変動する。従って、電流値の変動の度合い、具体的には電流値の勾配を監視することにより電圧印加中に発生する電気泳動路内の異常を瞬時に検出できる。ここでは、単位時間あたりの電流値の減少量が閾値を超えた場合に、通電路に異常が発生したと判断する。この判断手法は、下記にて詳細を説明する。通電路に異常が認められたら、未然に放電を防止するために、電圧を切って測定を停止する。その後エラーを表示して（４０７）、オペレータの対応を要求する（４０８）。エラーを認識したオペレータは、電気泳動路に気泡や異物の混入がないか目視にて確認する。異常が確認されたらその異常を対策し、再度分析を開始するかサービスマンのメンテナンスを請う。例えば、異常の原因が気泡や異物の混入であったときは前記ポンプ機構１０２あるいはシリンジ１０６を手動で操作して流路内をリフレッシュする。前述の判断（４０４）で異常が見られなければ、引き続き電圧を加えつづけるか確認する（４０５）。電圧を切るときは電流値変動監視を停止して電圧をオフする。引き続き電圧を加えつづけるときは、再度電流値を呼び込み処理（４０３）から（４０５）までを繰り返す。図５は、電流変動検出比較方法の概略説明図であり、図４の「前の数値と比較」に関連する。以下、図５を参酌して、電流値の平均値により泳動路の状態を判断する方法について説明する。前記（４０４）の処理において、得られた電流値をそのまま比較する方法もあるが、本実施例ではある一定時間の平均値をとって比較する。この操作は、一定期間の電流値を平滑化する効果があり検出精度に起因する電流値の微小な変動や突発的に発生する静電的なノイズの影響等を低減できる。
【００３９】
電圧を印加している間、マイコン２０１は、電流値の変動を１００msec周期で読み込みチェックする。読み込まれた電流値は、最後に読み込んだ値をＩ10、読み込んだのが新しい順にＩ9 ，Ｉ8 ，… として順次記録される。電流値を読み込んだら、最後に読み込んだ５つの値、つまりＩ6 からＩ10までの平均値を算出する。さらにその前に取得した５つの値、つまりＩ1 からＩ5 までの平均値を算出する。つまり、これらの平均値は１００
msec周期で電流値を読み込んだときの５００msec間の平均値を示している。ここで、最新の５００msec間の平均値（Ｉave.(ｎ)）とさらにその前の５００msec間の平均値（Ｉave.(ｎ−１)）の差分を電流値（Ｉ）の変動（ΔＩ）と定義することにする。正常な状態では電流値（Ｉ）は安定な値をとるためその変動を示すΔＩはほとんどゼロである。しかし、前述したように電流による発熱で流路内の気泡が成長し、流路を閉塞してしまうような事態が発生すると、電流値（Ｉ）は急激に減少し、その変動を示すΔＩは上昇する。そこで、ある閾値を設定し、電流値の変動がこの閾値を越えたら瞬時に電気泳動路から電圧を取り去ることにする。また、この閾値は、正常な状態では観測されないような大きさで、かつ気泡による流路の閉塞など電気泳動路に異常が発生した際には容易に越えてしまうレベルであることが望ましい。実際に、正常時の検出精度等に起因する電流値の変動（ΔＩ）は異常発生時の変動に比べて微小であるため、前述したような好適な閾値の設定は可能である。また、ここではＩ(ｎ)とＩ(ｎ−１)の差分を電流値の変動と定義しているが、
Ｉ(ｎ)とＩ(ｎ−１)の比から電流値の変動を求めることもできる。
【００４０】
尚、電流値変化により、電気泳動路内の異常検知を行うこともできる。例えば、電気泳動路内に気泡が発生した場合等の電流値を予想して閾値とする。これを電流値と逐次比較し、電流値が閾値以下となった場合、気泡による流路の閉塞として電気泳動を中止する。
【００４１】
図６は、電流変化と電流変動検出の概略説明図であり、測定開始から異常状態検出までの関数変化を示す。以下、図６を参酌して、実際の電流値（Ｉ）及び電流値の変動（ΔＩ）の変化推移を説明する。図６上図は、横軸が経過時間、縦軸が電流値を示している。また、この図はある地点で電圧を印加してから一旦は安定状態になり、流路内の温度の上昇と共に気泡が膨張して、ある地点でその気泡が流路を閉塞してしまうときの電流変化を示している。また、図６下図は、横軸が同様に経過時間、縦軸が図５で説明した方式で求められる電流値の変動を示している。また、この図は電流値が安定状態になってから気泡が流路を閉塞してしまうまでの電流値の変動を示している。
【００４２】
図６上図のように、電圧を印加するとそれに見合う電流が発生する。実際は、電圧印加から電流値（Ｉ）が立ち上がるまでに若干の時間を要するが、電気泳動路に異常がなければすぐに安定な値をとる。また、流路を閉塞するには至らない微小な気泡が電気泳動路に混入していたとしても電流値（Ｉ）は一定になる。やがて電流による発熱等により、電気泳動路を遮断してしまう程に成長した気泡が発生すると、その気泡が大きな抵抗成分となるため、電流値（Ｉ）は大きく減少する。また、高圧電源の短絡，絶縁物による電気泳動路の遮断などの偶発的な事故によっても前述したような電流値の激減が発生する。
【００４３】
この電流変化に対応した電流値の変動（ΔＩ）は同下図のようになる。電流値（Ｉ）が一定の間、電流値の変動（ΔＩ）はほぼゼロに近い値をとりつづける。しかし、気泡が発生し電流値（Ｉ）が減少すると電流値の変動（ΔＩ）は増大し、やがて設定した閾値に達したところで電流値の異常変動が検出される。
【００４４】
正常時の電流が数百マイクロアンペア程度流れるような系で、数マイクロアンペアの閾値に設定していれば、これまで述べてきた方法により気泡の発生など電気泳動路異常を検出できる。
【００４５】
また、電圧印加中に電圧値を変化させるようなときは、同時に電流値も変化するので本機能がうまく動作しないことがある。つまり誤検知してしまう可能性がある。これを防止するために、電圧を変化させるときは、事前に異常電流検知機能を停止し、電流地が再び安定領域に入ったら再開するという方法がある。
【００４６】
または、電圧が増える方向にだけ変化させるようなときは、気泡発生時は電流が減少することから、電流が増える方向の変動は無視して、減る方向の変動にだけ着目するという方法もある。この場合、電圧印加と異常変動検知のタイミングが逆、つまり異常変動検知を開始してから電圧を印加しても誤検知することはない。
【００４７】
また、電流値及びその変動から電気泳動路の異常を検出する本発明は非流動性の分離媒体を使用するシステム、あるいは分析毎にキャピラリ内の分離媒体を置換しないようなシステムであっても、電気泳動路中の気泡発生等の異常により弊害を被るシステムで有効に機能することは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本実施例にかかる電気泳動装置の概略図である。
【図２】本装置の電圧制御機構を示す高圧電源回路図である。
【図３】分析開始から分析終了までのフローを示すフロー図である。
【図４】電気泳動路内異常検知フローを示すフロー図である。
【図５】電流変動検出比較方法の概略説明図である。
【図６】電流変化と電流変動検出の概略説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０１…装置本体、１０２…ポンプ機構、１０３…電動モータ、１０４…移動体、105…フック、１０６…シリンジ、１０７…ブロック、１０８…逆止弁、１０９…ポリマー容器、１１０…陽極バッファ容器、１１１…電極（ＧＮＤ）、１１２…第２電流計、１１３…電動バルブ、１１４…光源、１１５…光学検出器、１１６…検出部、１１７…キャピラリアレイ、１１８…恒温槽、１１…９高圧電源、１２０…第１電流計、１２１…バッファ容器，１２２…洗浄容器、１２３…廃液容器、１２４…サンプル容器、１２５…搬送機、１２６…中空電極、１２７…キャピラリ陰極端、１２８…制御用コンピュータ、１２９…ロードヘッダ、１３０…移動ステージ、１３１…グリップ、１３２…リニアアクチュエータ。
【図１】
2006119158.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成18年2月17日(2006.2.17)
【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】
以下の構成を含む電気泳動装置；
試料を分離できる分離媒体が充填され、試料が導入される導入端部と光が照射される光照射部とを備えた、複数のキャピラリ；
束ねられた、複数のキャピラリの導入端部と反対側の端部と、緩衝液容器とを連通させる接続部；
光照射部に光を照射する励起光学機構；
光照射部から放出される光を検出する受光光学機構；
キャピラリと接続部とに充填された分離媒体を含む電気泳動路に流れる電流に依存した情報を取得する検出機構；
前記電気泳動路に電圧を加え、検出機構の取得した情報に基づいて前記電圧を遮断する電源機構。
【請求項２】
請求項１記載の電気泳動装置であって、
前記電源機構が、前記電流値の変化率に基づいて、前記電圧を遮断する電気泳動装置。
【請求項３】
請求項２記載の電気泳動装置であって、
前記電源機構が、前記電流値の変化率が所定値以上となった場合に、前記電圧を遮断する電気泳動装置。
【請求項４】
請求項１記載の電気泳動装置であって、
前記電源機構が、前記電流値が所定値となった場合に、前記電圧を遮断する電気泳動装置。
【請求項５】
請求項１記載の電気泳動装置であって、
前記電源機構が、電圧を変化したときは、検出機構の取得した情報に基づいて前記電圧を遮断しない電気泳動装置。
【請求項６】
請求項１記載の電気泳動措置であって、
前記電源機構が、分離媒体中に気泡が生じた場合に、前記電圧を遮断する電気泳動装置。
【請求項７】
以下の構成を含む、請求項１記載の電気泳動装置；
検出機構の取得した情報に基づいて、分離媒体中に気泡が発生した旨を報知する情報発信機構。
【請求項８】
以下の構成を含む電気泳動装置；
試料を分離できる分離媒体が充填され、試料が導入される導入端部と光が照射される光照射部を備えた、複数のキャピラリ；
束ねられた、複数のキャピラリの導入端部と反対側の端部と、緩衝液容器とを連通させる接続部；
光照射部に光を照射する励起光学機構；
光照射部から放出される光を検出する受光光学機構；
キャピラリと接続部とに充填された分離媒体を含む電気泳動路に電圧を印加する電源機構；
前記所定電圧を印加した際に、前記電気泳動路に流れる電流に基づいて、前記電気泳動路の状態を報知する報知機構。
【請求項９】
請求項８記載の電気泳動装置であって、
前記報知機構が、電流が所定値より小さい場合に、電気泳動路の状態が電気泳動に不適である旨を報知する電気泳動装置。
【請求項１０】
請求項８記載の電気泳動装置であって、
前記所定電圧が、キャピラリに分離媒体が充填されていない場合に放電の生ずる電圧より小さい電気泳動装置。
【請求項１１】
請求項８記載の電気泳動装置であって、
前記所定電圧が、緩衝液容器に所定の緩衝液が満たされていない場合に放電の生ずる電圧より小さい電気泳動装置。