(57)【要約】【課題】気泡による放電防止を防ぐことができる電気泳動装置を提供する。【解決手段】ポンプと、泳動媒体容器と、キャピラリと、緩衝液容器と、固体ブロックとを備え前記固体ブロックには、前記ポンプと、前記泳動媒体容器と、前記キャピラリの端部とを結ぶ流路と、前記キャピラリの端部と前記緩衝液容器とを結ぶ流路の一部が形成され、前記キャピラリの端部と前記緩衝液容器とを結ぶ流路内に細い流路部分が多数存在するようにした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプと、泳動媒体容器と、キャピラリと、緩衝液容器と、固体ブロックとを備え、
前記固体ブロックには、前記ポンプと前記泳動媒体容器と前記キャピラリの端部とを結ぶ流路と、前記キャピラリの端部と前記緩衝液容器とを結ぶ流路の一部とが形成され、
前記キャピラリの端部と前記緩衝液容器とを結ぶ流路内には、気泡が前記流路を完全に遮断しないようにする障害物が存在することを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
【請求項２】
前記固体ブロックと前記緩衝液容器とを結ぶ流路は、前記固体ブロックに形成された流路と、チューブと、他の固体ブロックに形成された流路から成り、前記他の固体ブロックに形成された流路内には、気泡が前記流路を完全に遮断しないようにする障害物が存在することを特徴とする請求項１記載のキャピラリ電気泳動装置。
【請求項３】
前記障害物は、前記流路の長手方向に沿って配置された１つ以上の棒状部材であることを特徴とする請求項１記載のキャピラリ泳動装置。
【請求項４】
前記障害物は、前記流路の長手方向に沿って配置された１つ以上の棒状部材であることを特徴とする請求項２記載のキャピラリ泳動装置。
【請求項５】
前記障害物は、前記流路の鋭角に曲がった部分に存在する１つ以上の棒状部材、ビーズ又は多孔性部材であることを特徴とする請求項２記載のキャピラリ電気泳動装置。
【請求項６】
ポンプと、泳動媒体容器と、キャピラリと、緩衝液容器と、固体ブロックとを備え、
前記固体ブロックには、前記ポンプと前記泳動媒体容器と前記キャピラリの端部とを結ぶ流路と、前記キャピラリの端部と前記緩衝液容器とを結ぶ流路の一部とが形成され、
前記キャピラリの端部と前記緩衝液容器とを結ぶ流路は、該流路の長手方向に沿って該流路の内壁から内周方向に突き出した１つ以上の仕切りが存在する形状であることを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
【請求項７】
前記固体ブロックと前記緩衝液容器とを結ぶ流路は、前記固体ブロックに形成された流路と、チューブと、他の固体ブロックに形成された流路から成り、前記他の固体ブロックに形成された流路は、該流路の長手方向に沿って該流路の内壁から内周方向に突き出した１つ以上の仕切りが存在する形状であることを特徴とする請求項６記載のキャピラリ電気泳動装置。
【請求項８】
ポンプと、泳動媒体容器と、キャピラリと、緩衝液容器と、固体ブロックとを備え、
前記固体ブロックには、前記ポンプと前記泳動媒体容器と前記キャピラリの端部とを結ぶ流路と、前記キャピラリの端部と前記緩衝液容器とを結ぶ流路の一部とが形成され、
前記固体ブロックに形成された流路の前記キャピラリの端部との接続部とグランドとの間に接続されたサージ回路とを備えることを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
【請求項９】
前記固体ブロックに形成された流路の前記キャピラリの端部との接続部とグランドとの間に接続されたサージ回路をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のキャピラリ電気泳動装置。
【請求項１０】
前記固体ブロックに形成された流路の前記キャピラリの端部との接続部とグランドとの間に接続されたサージ回路をさらに備えることを特徴とする請求項６記載のキャピラリ電気泳動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核酸やタンパク質等を分離分析する技術に関し、例えば、キャピラリ電気泳動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、キャピラリに高分子ゲルやポリマ溶液などの電気泳動媒体（分離媒体）を充填したキャピラリ電気泳動装置が開発されている。キャピラリ電気泳動装置の基本構成は、キャピラリと、キャピラリの両端に高電圧を印加する電源と、レーザー光光源等からなる照射系と、蛍光を検出する受光光学系と、キャピラリの温度を制御する温調部と、キャピラリに泳動媒体を充填する泳動媒体充填ユニット等である。試料を分析する際には、蛍光標識されたＤＮＡ等の試料をキャピラリの泳動媒体の中にて電気泳動を行い、分子サイズ順に分離をし、蛍光標識に照射光を照射し、生じる蛍光を検出する。電気泳動の際、分子サイズ順に泳動速度が異なるので、分子サイズ順に分離が起こる。
【０００３】
電気泳動時には数〜数十ｋＶの高電圧を印加するので、流路内に気泡が詰まり、流路が電気的に遮断される場合がある。そうした場合、気泡で遮断された泳動媒体間に高電圧差が発生し、放電が起こる。この放電により、装置が破壊される時がある。
【０００４】
特許文献１に記載の従来の気泡対策では、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とを検出することで、流路中の気泡の有無を判断していた。気泡による電気的な遮断がないと判断した場合に、電気泳動を開始する。
【特許文献１】特開２００３−３４４３５６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
キャピラリ電気泳動装置においては、キャピラリに泳動媒体を充填する泳動媒体充填ユニットの内の、気泡による放電防止が重要な課題である。
【０００６】
気泡による放電防止のために、従来では、電気泳動前に、気泡による流路内の電気的な遮断を検査していた。しかしながら、このような対策では、電気的に影響がなかった小さな気泡を検知できない。電気泳動中には充填ユニット中の流路に電流が流れるので、発熱により泳動媒体の温度が上昇し、気泡が大きくなり、流路を電気的に遮断することがある。また、複数の小さな気泡が有る場合、泳動中に複数の泡が合体し、流路を遮断することもある。
【０００７】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたもので、気泡による放電防止を防ぐことができる電気泳動装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のキャピラリ電気泳動装置は、ポンプと、泳動媒体容器と、キャピラリと、緩衝液容器と、固体ブロックとを備え前記固体ブロックには、前記ポンプと、前記泳動媒体容器と、前記キャピラリの端部とを結ぶ流路と、前記キャピラリの端部と前記緩衝液容器とを結ぶ流路の一部が形成され、前記キャピラリの端部と前記緩衝液容器とを結ぶ流路内に細い流路部分が多数存在するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、気泡による放電防止を防ぐことができる電気泳動装置が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。また、各実施例は、適宜組み合わせることができる。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明のキャピラリ電気泳動装置の全体構造の一例を示す概略図である。本例のキャピラリ電気泳動装置は、単数もしくは複数本のキャピラリを含むキャピラリアレイ１０１と、キャピラリにポリマを注入する泳動媒体充填ユニット１０２と、キャピラリ内のサンプルに光を照射し、サンプルの蛍光を検出する光学系１０３と、キャピラリに高電圧を加える電源ユニット１０４と、キャピラリを恒温に保つ恒温槽１０５と、キャピラリの陰極側端に、バッファ又は純水が入ったバッファ容器１０６や試料が入った試料容器１０７を搬送する搬送機１０８を備える。
【００１２】
図２は、図１の泳動媒体充填ユニット１０２の構造を詳細に示す図である。泳動媒体ユニット１０２は、キャピラリ接続部１１１から緩衝液容器２０９中の陽極２１０まで泳動媒体が充填された流路を形成している。泳動媒体充填ユニット１０２は、アクリルブロック２０３、チューブ２０８及びローワブロック２０６の組み合わせで流路を形成している。この流路の途中にポンプ部２０１のプランジャ２０２とがある。泳動媒体充填ユニット１０２は、さらに、泳動媒体容器２０４と、泳動媒体容器２０４に泳動媒体が逆流するのを防ぐチェック弁２０５と、ローワブロック２０６のピンバルブ２０７とを含む。
【００１３】
プランジャ２０２が上下に移動することで、泳動媒体の吸引・吐出が行われる。泳動媒体を吸引の際は、プランジャ２０２を上方（引っ込む方）に動かすことで、大気圧により泳動媒体容器２０４内の泳動媒体が流路内に吸引される。泳動媒体をキャピラリに充填する際は、ローワブロック２０６のピンバルブ２０７を閉じ、プランジャ２０２を下方（押し出す方向）に動かす。すると、流路内の圧力が上昇し、キャピラリに泳動媒体の充填が行われる。また、その際、チェック弁２０５のため、泳動媒体は容器２０４に逆流しない。ピンバルブ２０７を開いてプランジャ２０２を下方に動かすと、泳動媒体は緩衝液容器２０９中に放出される。
【００１４】
プランジャ２０２及びキャピラリ接続部１１１近傍以外では、アクリルブロック２０３及びローワブロック２０６内の流路径は、約１〜２ｍｍである。
【００１５】
図３は、泳動媒体充填ユニット１０２の電気泳動までのプロセスを説明するフローチャートである。ステップｓ３０１で、キャピラリ１０１をキャピラリ接続部１１１に装着する。ステップｓ３０２で、ローワブロック２０６のピンバルブ２０７を閉じ、ステップｓ３０３で、プランジャ２０２を上方に移動する。これにより、泳動媒体充填ユニット１０２内に泳動媒体が充填される。ステップｓ３０４で、泳動媒体充填ユニット１０２内に気泡があるか目視によって確認する。気泡が確認された場合は、ステップｓ３０５でピンバルブを開き、ステップｓ３０６でプランジャ２０２を下方に移動し、泳動媒体を気泡ごと緩衝液容器２０９に放出し、ステップｓ３０２に戻る。ステップｓ３０４で気泡が確認されなかったら、ステップｓ３０７でプランジャ２０２を下方に移動する。これにより、キャピラリ１０１に泳動媒体が充填される。この後、電気泳動を開始する。
【００１６】
図４は、本発明の実施例１によるキャピラリ電気泳動装置の泳動媒体充填ユニットの流路の断面図である。この図は、図２のアクリルブロック２０３及びローワブロック２０６の破線部分の断面図である。流路内には、流路内で複数の細い流路を形成するために、径３００μｍ程度の透明なアクリル棒２２２が複数本入っている。このアクリル棒２２２の表面は親水性を高める表面処理が施されている。このアクリル棒２２２同士の隙間、もしくはアクリル棒２２２と流路壁２２１面の隙間が細い流路となり、泳動媒体はこれらの隙間に充填される。
【００１７】
上述したように、電気泳動を開始する前に、泳動媒体充填ユニット１０２内の気泡を取り除く必要があるが、目視では観察しにくい箇所や見落としのため、気泡を完全に取り除くことは難しい。気泡が残ったままで電気泳動を開始すると、電気泳動時の電流による発熱により泳動媒体の温度が上昇し、気泡が拡大することがある。
【００１８】
図５は、このような流路における気泡の様子を示す図である。図５（ａ）、図５（ｂ）は、本実施例１における場合を示す。図５（ａ）に示すような気泡が膨張した場合、アクリル棒２２２と流路内壁２２１との間には表面張力が働き、アクリル棒２２２表面に沿って気泡４０１は拡大し、図５（ｂ）のようになる。その結果、泳動媒体は気泡４０１によって遮断されない。したがって、本実施例1では、気泡が膨張しても、電流は泳動媒体中を流れ、放電は起きない。図５（ｃ）、図５（ｄ）は、アクリル棒２２２がない従来のような流路の場合である。図５（ｃ）に示すような気泡４０１が膨張した場合、図５（ｄ）に示すように流路の径全体に広がり、泳動媒体は気泡４０１によって分断される。したがって、このような場合、放電が生じる危険性がある。
【００１９】
本実施例１では、流路内にアクリル棒２２２が複数存在するが、一本でもかまわない。また、気泡の有無を目視で行いやすくするため、アクリル等の透明な材料が望ましいが、それ以外の材料でもよい。
【００２０】
例えば、アクリルブロック２０３やローワブロック２０６内の流路には、鋭角に曲がっている部分があり、このような部分には気泡が詰まりやすい。図６は、このような鋭角に曲がっている部分へのアクリル棒の適用を説明する図である。図６に示すように、気泡５０２が詰まりやすい流路の鋭角に曲がっている部分にのみ、アクリル棒５０１を導入してもよい。さらに、この場合、アクリル棒５０１の代わりに、ビーズや多孔性の部材を入れてもよい。
【実施例２】
【００２１】
図７は、本発明の実施例２によるキャピラリ電気泳動装置の泳動媒体充填ユニットの流路の断面図である。この図は、図２のアクリルブロック２０３及びローワブロック２０６の破線部分の断面図である。実施例２の流路は、流路内に仕切り７０１が存在するような断面形状を有する。図７（ａ）〜７（ｃ）にその例を示す。流路断面形状は任意でよいが、気泡除去の点で、仕切り７０１によって仕切られた各々の部分の断面積が同程度であることが望ましい。実施例２の流路は、仕切り７０１により、複数の細い流路があることに相当し、泳動中に気泡によりある細い流路内の媒体が電気的に遮断されても、残りの細い流路は媒体が遮断されていないので放電は起きない。仕切り７０１は完全に流路を分離している必要はなく、幅０．５ｍｍ程度以下の隙間があってもよい。この程度の隙間では、仕切り７０１で仕切られたある細い流路に気泡があったとしても、仕切り７０１の隙間に働く表面張力により、気泡が仕切り７０１の隙間を通って別の細い流路に移ることはない。また、図７（ｃ）に示すように仕切り７０１により幅０．５ｍｍ程度の溝７０２を形成してもよい。
【実施例３】
【００２２】
図８は、本発明の第３実施例によるキャピラリ電気泳動装置を示す図である。このキャピラリ電気泳動装置は、キャピラリ接続部近傍８０１とグランドとの間に接続されたサージ回路８０１を備える。充填ユニット内で気泡により流路が電気的に遮断された場合、キャピラリ接続部側の電位が上昇する。気泡部分の電位差が一定電圧以上になると、サージ回路８０１によってキャピラリ接続部近傍８０２からグランドへ電流が流れる。これにより、流路内の電圧を、放電が起こる電圧より小さな電圧に保つことができる。本実施例３では、サージ回路８０１として、キャピラリ接続部近傍８０２とグランドの間にツェナーダイオードを挟んだ回路を示す。このサージ回路８０１は、実施例１、２の泳動媒体充填ユニットに組み込むことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、キャピラリ電気泳動装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のキャピラリ電気泳動装置の全体構造の一例を示す概略図である。
【図２】泳動媒体充填ユニットの構造を詳細に示す図である。
【図３】泳動媒体充填ユニットの電気泳動までのプロセスを説明するフローチャートである。
【図４】本発明の実施例１によるキャピラリ電気泳動装置の泳動媒体充填ユニットの流路の断面図である。
【図５】流路における気泡の様子を示す図である。
【図６】鋭角に曲がっている部分へのアクリル棒の適用を説明する図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の実施例２によるキャピラリ電気泳動装置の泳動媒体充填ユニットの流路の断面図である。
【図８】本発明の第３実施例によるキャピラリ電気泳動装置を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０１  キャピラリアレイ
１０２  泳動媒体充填ユニット
１０３  光学系
１０４  電源ユニット
１０５  恒温槽
１０６  バッファ容器
１０７  試料容器
１０８  搬送機
１１１  キャピラリ接続部
２０１  ポンプ部
２０２  プランジャ
２０３  アクリルブロック
２０４  泳動媒体容器
２０５  チェック弁
２０６  ローワブロック
２０７  ピンバルブ
２０８  チューブ
２０９  緩衝液容器
２１０  陽極
２２１  流路壁
２２２、５０１  アクリル棒
４０１、５０２  気泡
７０１  仕切り
７０２  溝
８０１  サージ回路
８０２  キャピラリ接続部近傍
【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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