(57)【要約】  【課題】  キャピラリー交換作業を容易にした、小型のキャピラリー電気泳動装置を提供する。  【解決手段】  キャピラリー２の両端部に電極を配置した電気泳動部３と、キャピラリー２の両端部に試料液を搬送する試料液搬送部７と、キャピラリー２を挟み込む構成で、装置から取り外し可能な二枚のプレートからなるキャピラリー保持部４と、キャピラリー保持部４の一部に貫通孔を有しており、その穴から電気泳動の情報を取得する試料液検出部５と、キャピラリー保持部４の温度を制御する温度制御部６を備える。キャピラリー保持部４の上部の筐体１の天面は開閉可能であるためキャピラリー２の取り外しを容易に行うことができる。【選択図】  図１
2008008808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部を開放する蓋体を有する筐体と、
前記蓋体によって開放された前記筐体の上部より、前記筐体に対して着脱自在に取り付けられるとともに、電気泳動の行われるキャピラリーの少なくとも一部分を水平に保持するキャピラリー保持部と、
前記キャピラリーの両端を保持するとともに、前記電気泳動を行うための電圧を印加する電極を備えた電気泳動部と、
前記キャピラリーの両端と電極とがそれぞれ浸漬される試料液保持部と、
前記キャピラリー保持部の下方に配置され、前記キャピラリー保持部を介してキャピラリーの温度制御を行う温度制御部と、
前記キャピラリー保持部の下方に配置され、その上方に位置するキャピラリーで行われる電気泳動の状況を光学的に検出する試料液検出部と、
を備えるキャピラリー電気泳動装置。
【請求項２】
キャピラリー保持部は、２枚のプレートからなり、その間に前記キャピラリーの一部を水平に保持するようにしたことを特徴とする請求項１記載のキャピラリー電気泳動装置。
【請求項３】
キャピラリー保持部の２枚のプレートの少なくとも一方には、前記キャピラリーが嵌り合う溝を形成したことを特徴とする請求項２記載のキャピラリー電気泳動装置。
【請求項４】
キャピラリー保持部は、試料液検出部に対向する位置に貫通孔を設けてあり、前記貫通孔内にキャピラリーが配置されることを特徴とする請求項２記載のキャピラリー電気泳動装置。
【請求項５】
貫通孔は、試料検出部より照射される照射光の径よりも大きな開口を有することを特徴とする請求項４に記載のキャピラリー電気泳動装置。
【請求項６】
キャピラリー保持部の下方には、電気泳動の上流側から下流方向に向かって、温度制御部と、試料液検出部とが順に並列して配置されることを特徴とする請求項１記載のキャピラリー電気泳動装置。
【請求項７】
温度制御部は、キャピラリー保持部に接するペルチェ素子で構成されることを特徴とする請求項１記載のキャピラリー電気泳動装置。
【請求項８】
電気泳動を行うための高圧電源を、前記電気泳動部の正極部の下方に配置していることを特徴とする請求項１記載のキャピラリー電気泳動装置。
【請求項９】
電気泳動部の電極は、筐体から着脱自在に構成されていることを特徴とする請求項１記載のキャピラリー電気泳動装置。
【請求項１０】
前記試料液保持部は、開放したその上面より、キャピラリーと電極とが浸漬されるように水平に保持されており、さらに、前記試料液保持部は、開放された筐体の側面の外側方向にスライドして、筐体から着脱自在に構成されていることを特徴とする請求項１記載のキャピラリー電気泳動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャピラリー電気泳動装置に関し、より詳細には、キャピラリーの交換作業を容易にする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来のキャピラリー電気泳動装置について説明する。従来のキャピラリー電気泳動装置としては、図４に示すように、筐体４１の中央部に設けられた恒温層４３内に、可撓性を有するキャピラリー４２を逆Ｕ字状に取り付け、キャピラリー４２の一端から他端に向けて試料液を電気泳動させ、例えば生体試料の分子量の大きさを分析するものがある。
【０００３】
以下、分析動作の順に従って、装置の構成をあわせて説明する。キャピラリー４２の両端部は、回転トレイよりなる試料液搬送部４７が回転及び上下動することで、回転トレイに支持されている試料液保持容器４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄに浸漬される。そして容器内の試料液はポンプ４９で吸引あるいは加圧してキャピラリー４２内に導入される。
【０００４】
その後に、導入された試料液は、キャピラリー４２の両端近傍において、同じく試料液に浸漬された電極４５から印加された電圧によってキャピラリー４２内を泳動する。
【０００５】
試料液を泳動させる際にキャピラリー４２内を温度制御するため、恒温槽４３でキャピラリー全体を覆い、恒温槽４３の一部に取り付けてある温度制御部４６から加熱あるいは冷却をするための空気を送り込み、空気による熱伝達でキャピラリー４２の温度制御で行っていた。
【０００６】
キャピラリー４２内を泳動する試料液を検出するための試料液検出部４８は、恒温槽４３の一部に貫通孔を設けてあり、その貫通孔にレーザーやランプの光を照射しながら光の変化をフォトダイオード等で測定し、試料液の泳動時間と光の変化の関係をグラフなどで結果を表示していた。
【０００７】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００３−１８５６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながらこのような従来のキャピラリー電気泳動装置は、キャピラリー４２を筐体４１に取り付けたり、取り外したりする操作が非常に困難であった。すなわち、キャピラリー４２の筐体４１への着脱は、筐体４１の側面を開放し、そしてさらに恒温槽４３の側面を開放してから、操作者が両腕を突っ込み、恒温層４３内に設けたキャピラリー４２をガイドする穴にキャピラリー４２を通して取り付けたり、また逆に、取り外したりする。
【０００９】
このような筐体４１内部の奥まったとところで作業を行うため、キャピラリー４２の表面のコーティングに傷をつけたり、またキャピラリー自体を折損してしまったりするという問題があった。また、キャピラリー４２の両端部に位置する電極４５にも操作者の手が触れてしまい、電極を曲げてしまうなど、装置を損傷させてしまう問題もあった。
【００１０】
そこで、本発明はこのような問題を解決したもので、キャピラリーの交換作業が特に簡単なキャピラリー電気泳動装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的を達成するために本発明のキャピラリー電気泳動装置は、上部を開放する蓋体を有する筐体と、前記蓋体によって開放された前記筐体の上部より、前記筐体に対して着脱自在に取り付けられるとともに、電気泳動の行われるキャピラリーの少なくとも一部分を水平に保持するキャピラリー保持部と、前記キャピラリーの両端を保持するとともに、前記電気泳動を行うための電圧を印加する電極を備えた電気泳動部と、前記キャピラリーの両端と電極とがそれぞれ浸漬される試料液保持部と、前記キャピラリー保持部の下方に配置され、前記キャピラリー保持部を介してキャピラリーの温度制御を行う温度制御部と、前記キャピラリー保持部の下方に配置され、その上方に位置するキャピラリーで行われる電気泳動の状況を光学的に検出する試料液検出部と、を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のキャピラリー電気泳動装置によれば、キャピラリーを保持するキャピラリー保持部を筐体の上部に設け、さらにこのキャピラリー保持部を、開放された筐体の上部から着脱できるようにしているので、キャピラリーの交換作業を非常に容易にすることができるものとなり、所期の目的を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明のキャピラリー電気泳動装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の実施例におけるキャピラリー電気泳動装置の全体の構成図を示す。装置内部の構成をわかりやすくするため正面のカバーを取り外した状態を示している。
【００１５】
図１において、１はキャピラリー電気泳動装置を構成する筐体であり、天面は開閉自在な蓋構造となっている。２はキャピラリーであり、本実施例では、内径が０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍ，外径が０．３ｍｍのガラス管にポリイミドでコーティングされたキャピラリー管を用いることができる。
【００１６】
３は電気泳動部であり、キャピラリー２の両端部がそれぞれ固定されるとともに、キャピラリー２の端部とともに、試料液に浸漬される電極を有している。４はキャピラリー２の一部をその２枚のプレートの間に挟持し、筐体１の上部で水平に保持するキャピラリー保持部である。
【００１７】
５は試料液検出部であり、キャピラリー保持部４の下方からキャピラリー２における電気泳動の状態を光学的に検出する。６は温度制御部であり、キャピラリー保持部４の下面に接して、キャピラリー保持部４に挟持されたキャピラリー２の温度制御を行う。７は試料液搬送部であり、生体試料などの試料液を収容する容器を保持するトレイを備え、このトレイをｘｙｚ方向移動可能に支持している。なお、試料液搬送部はこのようにｘｙｚ方向に必ずしも移動可能に構成したのでなくともよい。試料搬送部７はキャピラリー電気泳動装置の左右対称に配置されており、上部にキャピラリー保持部４が取り付けられるよう、板金によって橋渡しされた構造となっている。
【００１８】
８は電気泳動を行うための高圧電源部であり、−１０ｋＶ〜１０ｋＶの電圧を印加する。９は試料液搬送部７の容器に浸漬されたキャピラリー２内に、試料液を充填させるための吸引ポンプである。
【００１９】
以上のように構成されたキャピラリー電気泳動装置の動作を以下に説明する。測定に先立って測定試料を試料搬送部７に設置する。筐体１の正面のカバーを開放した後、試料搬送部７を自動で下限まで下降させてから前方の装置外部へスライドさせる。このため使用者は試料液が分注された容器を、装置内部に手を入れることなく設置することができ、また使用者は装置内に突出している電気泳動用電極に手を触れることなく設置できるため、電極の破損や使用者の損傷がなくなる。
【００２０】
キャピラリー２は、その中央部がキャピラリー保持部４により挟持した状態でキャピラリー電気泳動装置１にセットする。キャピラリー保持部４にキャピラリー２を挟持させるに先立ち、キャピラリー２に被覆されているポリイミドのうち、キャピラリー２の途中部分だけを剥がし、剥がした部分をキャピラリー保持部４の開口部と位置合わせをしながらキャピラリー保持部４の溝に設置してキャピラリー２を取り付ける。キャピラリー２を装置に取り付ける方法は、キャピラリー電気泳動装置１の天面の蓋を開け、キャピラリー保持部４の両側にあるキャピラリー２の両端部を撓ませながら、電気泳動部３の穴に差し込むことで設置が完了する。
【００２１】
キャピラリー電気泳動を行う試料液を前記キャピラリー２へ導入する場合、試料液搬送部７が上下、左右、前後方向に動き、電気泳動部３の下側に押し当てることによって試料液の容器と電気泳動部３の間に密閉空間が構成される。電気泳動部３の片方の穴から吸引ポンプ９で吸引することによって、吸引ポンプとは反対側のキャピラリー２の口が浸された試料液がキャピラリー２へ導入できる。
【００２２】
キャピラリー２へ導入された試料液は、電気泳動部３に電圧を印加することで、試料液が陰イオンの場合は、電極の正極側へ、陽イオンの場合は負極側へ移動する。このときキャピラリー２の中で発生する電気浸透流と電気泳動との流速の違いで分子量の小さいものは早く、大きいものは遅く移動するので、それぞれの分子量で分けることができる。
【００２３】
なお、図１の装置では、図の右側に負極を、左側に正極を配置しており、キャピラリー２を右から左に電気泳動する状態を分析するものである。そして電気泳動を行うための高圧電源部８を、電気泳動部３の正極部の下方に配置しているので、正極部への電源ラインが最短距離で接続されているため電源ラインへ伝わるノイズ、電源ラインから伝わるノイズである伝導ノイズ、電源ラインから空中へ放射される放射ノイズを最小限に抑えることができ、キャピラリー電気泳動装置の試料液検出部５へのノイズの影響を防止することができるという利点がある。
【００２４】
泳動している試料液を検出するために、キャピラリー２へ試料液を導入する前に試料液と蛍光物質を修飾しておく、このようにすることでキャピラリー２の中を流れる試料液を試料液検出部５で蛍光検出することが可能となる。試料液検出部５では試料液に修飾されている蛍光物質の蛍光をフォトダイオードで、電気信号に変換し検出結果としてみることができる。図１で示した装置では、蛍光色素にはＣｙ５（赤色蛍光色素で最大吸収波長６５０ｎｍ、最大蛍光波長６７０ｎｍの波長スペクトルを示す。）を使用しているため、励起光源に６３０ｎｍの半導体レーザーが使われている。本装置では蛍光色素にあった励起光源とフィルターを選定することで、様々な波長域の蛍光色素を検出することができる。
【００２５】
以上のように本実施例のキャピラリー電気泳動装置においては、キャピラリー保持部４は筐体１の最上段に位置し、試料液検出部５、温度制御部６、試料液搬送部７が下に配置されているために、折れやすく非常に扱いにくいキャピラリー２の交換作業を非常に簡単におこなうことができる。
【００２６】
次に、キャピラリー保持部４と、温度制御部６と試料液検出部５の構成について説明する。図２、３は温度制御部６にキャピラリー保持部４が取り付けられた状態における上面図と側方断面図を示す。
【００２７】
図において、キャピラリー保持部４は２枚のプレートからなっており、下方のプレートには、キャピラリー２と同じ幅の溝が付けられており、その溝にキャピラリー２を置いて挟み込むことで、容易に位置あわせができキャピラリー２が保持される構成となっている。なおこのキャピラリー２が嵌り合う溝は、２枚のプレートのいずれにも形成してもかまわない。プレート２の材料としては、温度制御部からの熱が伝わりやすい熱伝達率の良いアルミニウムや鋳鉄などの金属製のものがよいが、電気泳動時に高圧電圧を印加するため装置内部に放電が発生するのを防止する目的で、樹脂製のＡＢＳ（アセトニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂やアクリル、ポリカーボネイトなどを用い、形状は長方形でありキャピラリー管を保持する溝を付けている長手方向を８５ｍｍ、その他の方向５５ｍｍの大きさで２枚のプレートの厚さが２ｍｍでキャピラリー管を保持する程度の厚みのものを使用することができる。
【００２８】
また、図３において、キャピラリー保持部４を温度制御部６上に設置すると、キャピラリー保持部４のプレートに温度制御部６のペルチェ素子１４が圧縮バネ１０で押し付けられる。このためペルチェ素子１４により効率的に加熱・冷却の温度制御をおこなうことができる。また温度制御部６の筐体は断熱材で構成されており、この断熱材は、キャピラリー保持部４の下方の試料液検出部５を含む空間のみを覆うものであるため、非常に小さい空間を効率的に温度制御することができる。
【００２９】
ペルチェ素子１４の加熱あるいは冷却された熱は、ペルチェ素子１４と接触しているキャピラリー保持部４に熱伝達により伝えられ、さらにキャピラリー保持部４と接触しているキャピラリー２の内部に伝えられる。キャピラリー２の内部に伝えられた熱により電気泳動をしている試料液の泳動速度は、冷却した場合に遅くなり、加熱した場合に早くなり電気浸透流との速度差で分子量ごとに分けられることは既知である。キャピラリー保持部４とペルチェ素子１４と接触している場所で分離された試料液は、分離されたまま電気泳動を行い、試料液の泳動方向に対して、ペルチェ素子１４の下流側に配置されている試料液検出部５によって検出される。キャピラリー保持部４は、試料液の泳動方向に対して、その上流側に温度制御部６が接触し、下流側に試料液検出部５の光学系の一部が配置されている。試料検出部５は、キャピラリー保持部４の下方に設けた光源より励起光１１を上方に向けて照射し、蛍光１２の検出を行う。
【００３０】
温度制御部６を構成する断熱材の一部は、励起光１１を透過する透明部材１５で構成されており、対物レンズ１３を通して、キャピラリー２に焦点を結ぶ。励起光１１が照射されるキャピラリー保持部４は、励起光１１の楕円の径（長軸０．７ｍｍ、短軸０．２ｍｍ）に対して直径６ｍｍ以上の貫通穴１６を開けてある。キャピラリー管をせん断するように通った励起光は、キャピラリー管の曲面がレンズのような作用をするため、扇状に広がり照射部の近辺にある保持プレート２に反射してしまう。そこで、このように励起光の光径より、貫通孔の開口径を大きくしていることにより、扇状に広がった光を照射側と同じ方向に設置されている検出部へ反射することをなくすることができるため、検出ノイズを軽減することができ、蛍光検出の検出限界を上げることができるため検出する試料の量を少量にできる効果がある。
【００３１】
以上のように構成したキャピラリー保持部４よれば、２枚の平板状のプレートでキャピラリー２を挟持することで、可撓性を持ったキャピラリーを容易に、まっすぐに保持することができ、また、検出の行われる領域を外傷から保護することができ、また、手に保持しての装置への着脱の取り扱いも容易となる。
【００３２】
また、キャピラリー２は、キャピラリー保持部４と、ペルチェ素子１４が接している部分だけを加熱あるいは冷却するため、温度制御部６の構成が小さくなり、小型の装置を作製することが出来る。また、ペルチェ素子１４が接触している部分だけを温度制御するため、温度の応答速度が良くなり温度誤差の少ない温度制御が可能となる。
【００３３】
またキャピラリー保持部４は、試料液検出部５の励起光１１が照射される部分に貫通穴１６があるため、前記キャピラリー保持部４の自家蛍光や前記キャピラリー２の光の屈折による試料液検出部５へ与えるバックグランド・ノイズの影響を軽減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上説明したように、本発明によれば、キャピラリーを交換する場合や試料液を本体に設置する場合に、容易に作業が出来ることができることとなり、キャピラリー式の電気泳動装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例１におけるキャピラリー電気泳動装置の内部構成を示す斜視図
【図２】同キャピラリー電気装置を構成するキャピラリー保持部の平面図
【図３】同キャピラリー保持部の断面図
【図４】従来のキャピラリー電気泳動装置の側面図
【符号の説明】
【００３６】
１  筐体
２  キャピラリー
３  電計泳動部
４  キャピラリー保持部
５  試料液検出部
６  温度制御部
７  試料液搬送部
８  高圧電源部
９  吸気ポンプ
１０  圧縮バネ
１１  励起光
１２  蛍光
１３  対物レンズ
１４  ペルチェ素子
【図１】
2008008808.tif 000003
【図２】
2008008808.tif 000004
【図３】
2008008808.tif 000005
【図４】
2008008808.tif 000006