(57)【要約】回転式のオートサンプラを使用した際、位置ずれを起こさずに正確に試料供給を行うことのできる電気泳動装置である。着脱式のカローセル（１３）下面の回転軸上に突起（１７）を設けると共に、ターンテーブル（１５）の回転軸上に突起受け（１８）を設け、自動的に中心軸をあわせ、回転による偏芯をなくしている。また、ヒータユニットのキャピラリの配置位置に押圧部を配置し、キャピラリの加熱ムラを低減した。キャピラリの試料注入端はパイプ状の電極に通し、電極と一体で動作するようにした。
2002079773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気泳動を行うキャピラリと、前記キャピラリの両端に電圧を印加するための電源と、前記キャピラリを所定温度に保温するヒータユニットと、前記キャピラリ内を泳動してくる試料を検出する検出部と、前記キャピラリの試料注入端を試料溶液が入った試料容器あるいはバッファが入ったバッファ容器に選択的に挿入させるオートサンプラとを含む電気泳動装置において、
前記オートサンプラは、ターンテーブルと、前記ターンテーブルを昇降させる昇降手段と、前記ターンテーブルを所定角度だけ回転させる回転駆動手段と、円周上に複数個の容器装着位置を有し前記ターンテーブルに着脱自在なカローセルとを備え、前記ターンテーブルと前記カローセルとは一方の中心軸上に突起を他方の中心軸上に前記突起を受け入れる突起受けを有し前記カローセルは前記ターンテーブルに対して任意の回転位置において装着可能であり、前記カローセルの回転位置を検知するためのセンサを有することを特徴とする電気泳動装置。
【請求項２】
請求項１記載の電気泳動装置において、前記昇降手段によって前記ターンテーブルを下降させるとき、キャピラリが挿入されている前記カローセル上の容器の上部を下方に押圧するストリッパを備え、前記ストリッパはバッファ容器押圧用の突起と試料容器押圧用の突起とを異なる位置に備えることを特徴とする電気泳動装置。
【請求項３】
請求項１記載の電気泳動装置において、前記キャピラリは前記試料注入端付近で中空電極を貫通し、前記中空電極の先端より突出していることを特徴とする電気泳動装置。
【請求項４】
請求項１記載の電気泳動装置において、前記ヒータユニットは、平面状のヒータプレートと、前記キャピラリを前記ヒータプレートに押圧して密着させる押さえ板と、前記押さえ板を前記ヒータプレートに対して押圧する複数の押圧手段とを備え、前記押圧手段は、前記キャピラリの形状に沿って前記押さえ板の背後の前記キャピラリの位置に対応する位置に設けられていることを特徴とする電気泳動装置。
【請求項５】
請求項４記載の電気泳動装置において、前記ヒータプレート及び前記押さえ板は、縁部にそれぞれ凹凸状の突起及び当該突起と噛み合う溝を有することを特徴とする電気泳動装置。
【請求項６】
請求項１記載の電気泳動装置において、前記検出部は、前記キャピラリの検出窓を位置決めして保持する位置決め溝と、保持したキャピラリの検出窓に励起光を導く導光部と、キャピラリから発せられた蛍光を取り出す導光部とを有するキャピラリホルダを備え、前記位置決め溝は前記キャピラリの外径と同じ幅で深さがキャピラリ外径より浅いＵ字型の溝であ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
本発明は、ＤＮＡの塩基配列決定などに使用することのできる電気泳動装置に関する。
背景技術
ＤＮＡなどの塩基配列を決定する方法として、ゲル電気泳動法が広く用いられている。電気泳動する際、従来は試料をラジオアイソトープでラベルし、分析していたが、この方法では手間と時間がかかる難点があった。さらに、放射能管理を厳格に行う必要があり、特別な施設内でなければ分析を行うことができないという不便さがあった。このため、最近では試料を蛍光体で標識する方法が採用されるようになっている。泳動手段としては平板状のスラブゲルが知られているが、スラブゲルには、（１）各泳動路への試料注入に多大の時間を必要とする、（２）隣接する泳動路間の試料同士の混合汚染などの問題を起こしやすい、（３）泳動中に試料が本来の泳動路からずれて左右へ偏曲する、いわゆるスマイリング現象を起こし、誤った測定結果をもたらすなどの問題点があることが明らかになった。
このため、平板型泳動板に替えてゲルを充填した中空キャピラリを泳動手段として使用する方法が開発された。キャピラリはスラブゲルに比べて試料の取り扱いが容易であるだけでなく、高速に泳動させて高感度で検出することができる。つまり、スラブゲルでは、高電圧を印加すればジュール熱の影響によりバンドが広がったり、温度勾配が生じるなどの問題が生じるが、キャピラリではそのような問題は少なく、高電圧を印加して泳動を行ってもバンドの広がりが少なく高感度検出が可能である。
キャピラリ式電気泳動装置においては、励起光源からの光線が集光レンズを通してキャピラリの検出窓からゲルに照射される。キャピラリには、強度を持たせキャピラリを保護するために樹脂コーティングが施されているが、蛍光検出を行うキャピラリの検出窓では高感度の検出を可能とするために樹脂コーティングが剥離されている。キャピラリ内のゲル中を泳動してきた蛍光標識されたＤＮＡ断片がこの照射領域を通過する際、このＤＮＡ断片から蛍光が順次放出される。発生した蛍光は受光系により検出される。受光系はレンズ、光学フィルタ、回折格子などによって構成され、検体の識別を行う。この計測結果をコンピュータ処理することによりＤＮＡ断片の配列を決定し、目的とするＤＮＡの塩基配列を決定する。キャピラリ電気泳動を用い、レーザ光で蛍光標識された試料を検知する装置には、例えば特開平１２−７４８３６号公報、特開平１１−２３５３２号公報に記載されているようなものがある。
キャピラリに試料を供給する手段として、着脱できるカローセルを装備する回転式のターンテーブルを用いたオートサンプラがある。しかし、従来のオートサンプラは、カローセルをターンテーブルに装着するときにカローセルの回転軸がターンテーブルの回転軸と一致せず、回転時に偏芯が生じることがあり、キャピラリの試料注入端位置に対し試料容器の位置にバラツキが生じ、試料を注入ができない場合があった。また、試料注入後、キャピラリを試料容器から抜き出す際、容器を蓋しているセプタがストリッパに貼り付いたまま離れず、そのままの状態でターンテーブルが回転することがあり、オートサンプラの動作を阻害する場合があった。更に、キャピラリへの試料注入時、キャピラリの先端を電極とともに試料に浸漬し、電圧印加によって試料の注入を行うが、キャピラリは強度的に曲がりやすく、容器へ挿入するときにキャピラリ先端の位置が不安定であり、電極に対しての距離が一定せず、試料の注入条件がばらつくことがあった。
試料は所定温度に温度制御されたゲル内を電気泳動されるが、キャピラリの加熱状態がその全長にわたって一定でないために、泳動結果が安定しないことがあった。また、ヒータで加熱した熱が外気に奪われやすいため、泳動時間が長くかかることがあった。
試料の検出は、キャピラリの検出窓の部分を保持しているキャピラリホルダに設けられた照射孔からキャピラリの検出窓に励起光を照射し、蛍光標識された試料から発せられる蛍光をキャピラリホルダに設けられた検知孔を介して光検出器で検知することによって行われるが、従来、キャピラリホルダの照射孔及び検知孔に対するキャピラリの保持位置が不安定であり、測定値がキャピラリホルダに対するキャピラリの取り付け方でばらつく場合があった。
本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解消し、オートサンプラの動作の信頼性を向上することにある。本発明の他の目的は、キャピラリへの試料注入を確実に行うため、容器に挿入される電極及びキャピラリの試料注入端の構造を改良することにある。本発明の他の目的は、キャピラリ電気泳動装置における電気泳動条件のばらつきを低減することにある。また、本発明の更に別の目的は、試料検出の信頼性を向上するため、キャピラリホルダへのキャピラリの取り付け構造を改良することにある。
発明の開示
上記目的を達成するために、本発明では、オートサンプラのカローセル及びターンテーブルの回転軸上に軸をあわせるための突起状の構造を設け、自動で中心軸をあわせるようにした。オートサンプラに装着する容器には２種類あるため、ストリッパの下面に、それぞれの試料容器の形状に対応した異なる２種類の突起を設け、容器上部に接する面積を少なくすることで、貼りつきをなくした。試料に浸漬する電極を中空電極とし、キャピラリの試料注入端を中空電極に通して先端を電極よりわずかに突き出すようにすることで、電極との位置が常に一定になるようにし、試料注入動作を確実とした。
また、ヒータプレート上のキャピラリの配置位置に押さえ板の押圧部を配置し、キャピラリをヒータプレートにより密着させることで加熱ムラを低減した。また、ヒータプレートからの放熱を低減するため、ヒータフレームに凹凸状の突起、及び溝を設け、熱の拡散を低減した。
励起光、蛍光検出孔に対するキャピラリの位置決めを容易に、かつ取付け位置の再現性を高めるため、キャピラリを取り付ける溝の形状をＵ字型とし、溝の深さをキャピラリ径より浅くし、キャピラリを面から出ている面で保持することで取付け位置の再現性を高めた。
すなわち、本発明による電気泳動装置は、電気泳動を行うキャピラリと、キャピラリの両端に電圧を印加するための電源と、キャピラリを所定温度に保温するヒータユニットと、キャピラリ内を泳動してくる試料を検出する検出部と、キャピラリの試料注入端を試料溶液が入った試料容器あるいはバッファが入ったバッファ容器に選択的に挿入させるオートサンプラとを含む電気泳動装置において、オートサンプラは、ターンテーブルと、ターンテーブルを昇降させる昇降手段と、ターンテーブルを所定角度だけ回転させる回転駆動手段と、円周上に複数個の容器装着位置を有しターンテーブルに着脱自在なカローセルとを備え、ターンテーブルとカローセルとは一方の中心軸上に突起を他方の中心軸上に当該突起を受け入れる突起受けを有しカローセルはターンテーブルに対して任意の回転位置において装着可能であり、カローセルの回転位置を検知するためのセンサを有することを特徴とする。
本発明の電気泳動装置は、昇降手段によってターンテーブルを下降させるとき、キャピラリが挿入されているカローセル上の容器の上部を下方に押圧するストリッパを備え、ストリッパはバッファ容器押圧用の突起と試料容器押圧用の突起とを異なる位置に備える。
キャピラリは試料注入端付近で中空電極を貫通し、中空電極の先端より突出している。この構造により、試料容器あるいはバッファ容器にキャピラリの試料注入端と電極を一体として挿入することができ、試料注入動作を安定して行うことができる。
キャピラリを所定温度に保温するヒータユニットは、平面状のヒータプレートと、キャピラリをヒータプレートに押圧して密着させる押さえ板と、押さえ板をヒータプレートに対して押圧する複数の押圧手段とを備え、押圧手段は、キャピラリの形状に沿って押さえ板の背後のキャピラリの位置に対応する位置に設けられている。
ヒータプレート及び押さえ板は、縁部にそれぞれ凹凸状の突起及び当該突起と噛み合う溝を有することが好ましい。この構造によると、キャピラリを保温している熱が周縁部の隙間から放熱されるのを防ぐことができる。
検出部は、キャピラリの検出窓を位置決めして保持する位置決め溝と、保持したキャピラリの検出窓に励起光を導く導光部と、キャピラリから発せられた蛍光を取り出す導光部とを有するキャピラリホルダを備え、位置決め溝をキャピラリの外径と同じ幅で深さがキャピラリ外径より浅いＵ字型の溝とする。
発明を実施するための最良の形態
本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
図１は、本発明にかかわる電気泳動装置の全体概要図である。この電気泳動装置は、蛍光標識された試料を泳動するためキャピラリ３の両端に電圧を印加する高電圧ユニット１００、分離を安定させるためキャピラリ３を所定温度で温調するヒータユニット２００、複数の試料容器２２及びバッファ容器２３を保持し、自動的にキャピラリ３の一端を試料あるいはバッファ溶液に浸漬するためのオートサンプラ３００、キャピラリを泳動されてくる試料に励起光を照射し、得られた蛍光を検出する光学ユニット４００、及び検出された信号を処理する制御ユニット５００を備えている。本装置に試料としてＤＮＡを供給すれば、ＤＮＡの塩基配列を決定することができる。
図２は、本発明による電気泳動装置の部分概要図である。図３はオートサンプラ３００で使用されるカローセル１３の概略図、図４はカローセル１３とターンテーブル１５の断面図である。本発明の電気泳動装置は回転式のオートサンプラ３００を採用しており、オートサンプラ３００はヒータユニット２００の下部に設置されている。
図３に示すように、カローセル１３は円盤状であり、上面の縁部に試料容器２２を挿入するための穴４２及びバッファ容器２３を挿入するための穴４３がそれぞれ複数個設けられている。図示の例では試料容器２２を入れる穴は１列に配置してあるが、内周と外周の２列に配置しても良い。試料容器２２とバッファ容器２３とでは容量が異なり、容器の形状、大きさが異なる。そのためカローセル１３には２種類の容器設置用の穴４２，４３が設けられている。また、上面の中央部には、カローセルの取り扱いに便利なように、オペレータが指を挿入してつまむための円弧状の穴４４が２個設けられている。
カローセル１３はターンテーブル１５に対して着脱可能であり、ターンテーブル１５から取り外し、装置外において、試料が入った試料容器２２やバッファ溶液が入ったバッファ容器２３を装着することが可能である。カローセル１３の下部には磁石１６が埋め込まれており、磁石１６の吸引力により鉄製のターンテーブル１５に吸着して保持される。また、カローセル１３の下部には回転開始位置検出用の通光孔５があり、この通光孔を挟んで向き合うように配置された光源と光検出器とを備えるセンサ６が図示していないがターンテーブル１５を回転するモータ４５を保持する部材に固定されている。センサ６によってカローセル１３の通光孔５を検出することでカローセルの回転開始位置を知ることができる。そのため、ターンテーブル１５への装着時にカローセル１３の回転方向位置が決められていなくても、センサ６の検出信号をもとにカローセル１３の回転位置を求めることができる。
図４に示すように、カローセル１３の下面とターンテーブル１５の上面には、お互いの回転軸を合わせるようにカローセル１３の中心軸上に突起構造１７、並びにカローセル１３を乗せるターンテーブル１５の中心軸上に突起受け１８が設けてある。カローセル１３をターンテーブル１５に装着するときに、互いの構造がはめあうことで自動的に回転軸が一致し、回転による偏芯をなくする。カローセル１３の突起の先端、及びターンテーブル１５の突起受け１８の穴にはテーパを設け、互いの構造が容易にはめあうようにしている。これにより試料容器位置とキャピラリ３、電極２５の位置ずれがなくなり、正確に試料注入が行える。なお、図示の例では、カローセル１３の中心軸上に突起構造を設けターンテーブル１５の中心軸上に突起受けを設けているが、ターンテーブル１５の中心軸上に突起構造を設けカローセル１３の中心軸上に突起受けを設けるようにしても構わない。
オートサンプラ３００は、駆動源としてカローセル１３を円周方向に回転するためのモータ４５と、カム４８を回動してモータ４５を上下動させるためのモータ４６を内蔵している。モータ４５は、その回転軸先端に取り付けられたターンテーブル１５を回転することによってターンテーブル１５に装着されたカローセル１３を円周方向に駆動する。
オートサンプラ３００のターンテーブル１５の高さ位置は、高位置、中位置、低位置の３位置が設定されており、各高さ位置を検出するためのセンサ４９，５０，５１が設けられている。モータ４６の回動によってモータ４５及びターンテーブル１５が昇降した時に、モータ４５に固定された高さ位置検出用の遮蔽板４７がセンサ４９〜５１を通過したことを検出することで、ターンテーブル１５の高さ位置が検出される。ターンテーブル１５を高位置に上昇させると、カルーセル１３に装着した試料容器２２中の試料あるいはバッファ容器２３中のバッファに電極２５及びキャピラリ３の先端が挿入され、浸漬される。その後、ターンテーブル１５を中位置に下降すると、電極２５及びキャピラリ３が試料容器２２あるいはバッファ容器２３から抜き出され、ターンテーブル１５を回転することができる。
更にターンテーブル１５を低位置まで下降すると、カローセル１３はターンテーブル１５から分離され、トレイ５２上に保持される。カローセル１３の下面には磁石１６がついており、その吸引力によりターンテーブル１５に保持されているが、分離はカローセル１３の周縁部をトレイ５２の円周部の段差部６０に引っ掛け、ターンテーブル１５を下方へ移動するときの引く力がカローセル１３を保持している磁石１６の吸引力より勝ることで実行される。
トレイ５２には、トレイを前後に駆動するためのモータ４７が取り付けられている。ターンテーブル１５より分離したカローセル１３を上部に保持したトレイ５２をモータ４７で前後に駆動して、電気泳動装置本体から出し入れする。オートサンプラ３００の前部及び後部にはトレイ５２の前後の位置を検出するセンサ５３，５４が設置されており、このセンサ５３，５４をトレイ５２の前部及び後部に固定された位置検出用の遮蔽板５５，５６が通過することによりトレイ５２の前後方向の位置決めを行う。
カローセル１３のターンテーブル１５への装着は以下のようにして行われる。センサ５４が遮蔽板５５を検知するまでモータ４７でトレイ５２を駆動して、トレイ５２を電気泳動装置本体の前方に引き出す。トレイ５２を電気泳動装置から引き出した状態で、トレイ５２にカローセル１３を乗せる。この時、カローセル１３の外周部がトレイ５２の段差部６０に乗るようにしてカローセル１３をトレイ５２に載置することで、カローセル１３の中心軸はトレイ５２に対して大まかに位置決めされる。次に、モータ４７を駆動し、センサ５３が遮蔽板を検知するまでトレイ５２を後進させてトレイ５２を電気泳動装置本体内に収納し、保持したカローセル１３の位置がターンテーブル１５の真上になる位置でトレイ５２を止める。
次に、モータ４６によってカム４８を駆動し、低位置にあるターンテーブル１５を上昇する。すると、ターンテーブル１５の突起受け１８にカローセル１３の中心軸に設けられた突起構造１７がはまり込み、カローセル１３はターンテーブル１５に自動的に軸合わせされて載置される。カローセル１３の磁石１６とターンテーブル１５との間に作用する磁力によってカローセル１３を固着した後、中位置でターンテーブル１５の上昇を止め、モータ４５を駆動してターンテーブル１５を回転させる。センサ６によりカローセル１３回転開始位置を検出した後、所定角度回転し、その後、再びモータ４６によってカム４８を駆動してターンテーブル１５を高位置まで上昇することにより、目的とする試料容器２２あるいはバッファ容器２３に電極２５及びキャピラリ３の先端を挿入する。その後、中位置へ下降し、容器から電極２５及びキャピラリ３を抜き出す。
カローセル１３の取り出しは以下のようにして行われる。ターンテーブル１５を高さ方向の低位置まで下降させ、カローセル１３とターンテーブル１５を分離する。この時、カローセル１３はトレイ５２上に保持されている。次に、モータ４７を駆動してトレイ５２を前進させ、電気泳動装置外に引き出す。カローセル１３のターンテーブル１５への着脱は自動的に行われ、カローセル１３を引き出し式のトレイ５２に乗せるだけで後は人手を介さずに行える。これら一連の動作はプログラム化されてメモリに記憶させてあり、すべて自動的に行わせることができる。
図２に示したように、ヒータユニット２００の下部には、キャピラリ３に電圧を印加する電極２５及びキャピラリ３の一端を取り付ける支持体４０がある。この支持体４０の真下に目的とする試料容器２２が来るようターンテーブル１５の回転位置を制御する。ターンテーブル１５を時計方向あるいは反時計方向に所定角度回転させ、かつ上下に移動させることで、ヒータユニット２００の下部に取り付けられた支持体４０に固定されているキャピラリ３及び電極２５の先端を試料あるいはバッファに浸漬することができる。回転方向にモータ４５が所定角度回転し、上下方向にはモータ４６が回転することでターンテーブル１５が上下し、電極２５及びキャピラリ３を浸漬する容器を順次変えることができる。カローセル１３は位置決めピン等の機械的構造によって回転開始位置を決めるものではないため、装着された試料位置に関係なく、ターンテーブル１５に対して円周方向の任意回転位置において装着することができる。
ここで、オートサンプラを用いた電気泳動分析の手順について、図５のフローチャートを参照して説明する。
まず、カローセル１３に試料を入れた試料容器２２とバッファを入れたバッファ容器２３を所定数、所定の箇所にセットし、電気泳動装置外に引き出されているオートサンプラ３００のトレイ５２に載せる（Ｓ１１）。その後、モータ４７を駆動して、トレイ５２を電気泳動装置内に収納する（Ｓ１２）。トレイ５２が装置内の規定位置に戻ったら、モータ４６を駆動してターンテーブル１５を中位置まで上昇させる。この時、カローセル１３の中心軸に設けられた突起１７がターンテーブル１５の突起受け１８にはまり、カローセル１３は自動的に軸合わせされてターンテーブル１５に装着される（Ｓ１３）。次に、モータ４５によってターンテーブル１５を回転し、センサ６によってカローセルの通光孔５の位置を検出することでカローセルの回転開始位置を検知する（Ｓ１４）。
次に、最初の試料容器がキャピラリ部４１から垂下している中空電極２５とキャピラリ３の下方に位置するように、モータ４５によってターンテーブルを所定角度だけ回転させる（Ｓ１５）。次に、モータ４６を駆動してターンテーブル１５を高位置まで上昇させる。この時、試料容器２２のセプタ２１ａを通って電極２５とキャピラリ３の試料注入端が試料容器内の溶液に浸漬される（Ｓ１６）。次に、試料内に浸漬された電極２５とキャピラリ３の他端が浸漬しているバッファ内の電極の間に電源１００から高電圧を印加して、キャピラリの試料注入端に試料を電界注入する（Ｓ１７）。
試料注入が終了すると、モータ４６を駆動してターンテーブル１５を中位置に降下する（Ｓ１８）。そして、モータ４５によってターンテーブル１５を回転させ、バッファが入ったバッファ容器２３がキャピラリ部４１から垂下している中空電極２５とキャピラリ３の下方に位置させる（Ｓ１９）。その後、モータ４６を駆動してターンテーブル１５を高位置に上昇し、電極２５と試料が注入されたキャピラリ３の試料注入端をセプタ２１ｂを通してバッファ容器２３のバッファ中に浸漬する（Ｓ２０）。次に、バッファ容器内の電極２０とキャピラリ３の他端が浸漬しているバッファ内の電極の間に電源１００から電圧を印加して、試料注入端に注入された試料の電気泳動を開始する（Ｓ２１）。電気泳動された試料は、検出部にて励起光を照射し、試料を標識している蛍光物質からの蛍光を検知することで検出される（Ｓ２２）。こうして一つの試料容器内の試料の分析が終了する。
ステップ２３において、カローセル１３上に分析すべき試料が残っていると判定された場合には、ターンテーブルを中位置に下降（Ｓ２４）した後、ステップ１５に戻って、次に分析すべき試料が試料注入位置に来るようにターンテーブルを回転する。その後、ステップ２２までの操作を、全ての試料についての分析が終了するまで反復する。
カローセル上に載置された全ての試料についての分析が終了した場合には、終了処理を行う。終了処理では、ターンテーブルを低位置まで下降し、モータ４７によってトレイ５２を装置外に引き出し、分析の終了した試料が乗っているカローセルを取り外す。カローセルを取り外したトレイ５２はモータ５２によって装置内に収納され、全ての操作が完了する。
次に、本発明によるストリッパの構造について説明する。図６は本発明によるストリッパの一例を示す斜視図、図７はストリッパの側面図である。図８は、試料容器及びバッファ容器を塞いでいるセプタの概略図である。
電気泳動装置で使用する試料容器２２及びバッファ容器２３は、内部の溶液の蒸散を防ぐために、図８に示すようなセプタ２１ａ，２１ｂで塞がれている。セプタの下部には電極２５及びキャピラリ３が通るように隙間が開いている。キャピラリ３と電極２５の先端部は、ターンテーブル１５が上昇したときにセプタ２１ａ，２１ｂに設けられた隙間に挿入され、内部の溶液に浸漬される。ターンテーブル１５の下降時、キャピラリ３及び電極２５はセプタ２１ａ，２１ｂの隙間に挟まれ、容器２２，２３の自重のみによっては簡単には抜けないので、容器を下方に押してキャピラリ３及び電極２５から引き離すための手段としてストリッパ２０が用意されている。
ストリッパ２０は、駆動手段としてバネ６１を有し、装置本体に固定された案内部材６２に対して上下方向に一定距離だけ可動に保持されている。ターンテーブル１５を高さ方向の中位置から高位置に押し上げるとき、ストリッパ２０は下面が容器のセプタに接触して上方に押され、バネ６１は案内部材６２とストリッパ２０に設けられた凸部６３との間で圧縮される。そして、ターンテーブル１５を高さ方向の高位置から中位置に降下させる時、容器はヒータユニット１１に固定されたキャピラリ３及び電極２５に引きずられてカルーセル１３から浮き上がろうとするが、ストリッパ２０はバネ６１の反発力により容器を下方に押し下げ、キャピラリ３及び電極２５から引き離す。
一方、セプタ２１ａ，２１ｂは、試料容器用とバッファ容器用とでは材質や大きさが異なる。セプタはシリコーン樹脂で作られており粘着性があるため、ストリッパと面接触すると接している面に貼り付きやすい。従って、接触面積を減らして貼り付きを回避するため、ストリッパ２０がセプタ２１ａ，２１ｂに点接触に近い状態で接するように、ストリッパ２０の下面に突起２４ａ，２４ｂを設けた。
また、セプタ２１ａ，２１ｂの大きさ、形状は容器により異なるため、一つのストリッパ２０で複数種類の容器（今の場合、２種類の容器）に対応できるように、図７に示すように、各容器に適した２種類の突起２４ａ，２４ｂを設けた。たとえば、試料容器２２に対しては突起２４ａで小型のセプタ２１ａに接し、バッファ容器に対しては突起２４ｂで大型のセプタ２１ｂに接触するように容器ごとに接する面を変えている。本発明のストリッパ２０は、容器毎に適した突起でセプタを押すため、１種類のストリッパ２０で異なる容器を、セプタ２１ａ，２１ｂが貼りつくことなく引き離すことができる。そのため、容器２２，２３がキャピラリ３及び電極２５から離れなかったり、容器のセプタがストリッパに貼り付いたりしてオートサンプラの動作を阻害することがない。
次に、オートサンプラに装着された容器中の溶液に浸漬されるキャピラリ先端部と電極の構造について説明する。図９は、試料容器２２中の試料に浸漬されているキャピラリ３及び電極２５を示す概略図である。電極２５を中空のパイプ状の構造にし、その中空部分にキャピラリ３を通す。キャピラリ３の先端は電極２５の先端より約０．５ｍｍ出た状態で使用する。キャピラリ３と電極２５は別々の構造であるが、キャピラリ３を電極２５の中空部に通すことによりキャピラリ３と電極２５とが一体として動作するため、容器へのキャピラリ３の挿入、及び試料への浸漬動作が確実となり、試料の注入動作が安定する。
従来は電極２５とキャピラリ３との間に結びつきがなく、電極２５とキャピラリ３とを２本並行させた状態で容器に挿入していたため、挿入時にキャピラリ３がずれ、電極２５と同時に試料に浸漬しなかったり、キャピラリの先端がセプタに擦れ、試料の注入がうまくいかないことがあったが、本発明の構造によるとキャピラリ３を電極２５と一体で容器に挿入することができ、上記問題を解消することができる。キャピラリ３と電極２５とは互いに接着されていないため、メンテナンスをそれぞれ分けて行うことができ、それぞれ個別に交換することができる。電極２５はこれを支持する支持体４０と一体化し、支持体をネジ状の構造にしてキャピラリ部４１への取付けを容易にしている。電極２５と一体化した支持体４０はカセット状の構造とし、キャピラリ部４１へ挿入する形で使用しても良い。
次に、本発明によるヒータユニット２００について説明する。ヒータユニットは、電気泳動中、キャピラリを一定温度に加熱して保持するためのものである。
図１０は、ヒータユニット２００の構成を示す斜視図である。ヒータユニット２００は、金属板を熱シートで覆ったヒータプレート３５と、開閉自在の扉７１とを備える。キャピラリ３は、ヒータプレート３５上に配置される。キャピラリ３は一定の長さを有する石英管であり、定められた位置関係にある支持体４０と検知部であるキャピラリホルダ１２とで固定されるため、ヒータプレート３５上に配置したとき、ほぼ決まった曲線形状となる。キャピラリ３をヒータプレート３５上に配置した後、押さえスポンジ３６を貼った押さえ板３７を内側に有する扉７１を閉じてキャピラリ３をヒータプレート３５に密着させる。扉７１は閉じて保持する機構として扉のヒンジの近くにボールキャッチ、及びボールキャッチがある位置とは反対側の一端に磁石を取り付けており、扉を閉じたときボールキャッチの保持力、磁石の吸引力の２つの力により、ヒータプレート３５に固定される。
図１１は、押さえスポンジ３６を貼った押さえ板３７を取り外した状態のヒータユニット２００の扉７０の概略図である。図示するように、扉７１には、押さえ板３７を支持する支柱３８と押さえ板３７をヒータプレート３５に押圧するばね３９を別々の位置に配置し、かつ、ばね３９の位置がキャピラリ３の配置位置上になるように位置決めし、押さえ板３７によるキャピラリ３のヒータ面への密着をより確実にしている。これにより、キャピラリ３の温度分布のムラを低減し、試料の泳動距離のばらつきを低減することができる。従来は、キャピラリを温調している面とキャピラリとの接触が必ずしも十分ではなかったため、キャピラリの温度分布にわずかなムラが生じ、そのため試料の分離時間、分離精度が安定せず、分析結果がばらつくことがあったが、本発明のヒータユニット２００によると、分離が安定となる。
ヒータユニット２００のフレーム及び押さえ板を支持する扉７１の周縁には凹凸状の突起３４を設け、ヒータプレート３５でキャピラリ３を保温している熱が周縁部の隙間から放熱されるのを防いでいる。装置を低温環境で運転した場合、従来は分離時間が長くかかったが、ヒータユニット２００からの放熱を減少させることにより、泳動時間が長くなるのを防ぐことができる。
次に、本発明によるキャピラリホルダ１２について説明する。キャピラリホルダ１２は、ヒータユニット２００中に備えられ、キャピラリ３の検出窓付近を保持する。
図１２は、本発明によるキャピラリホルダ１２の斜視図である。キャピラリホルダ１２は、キャピラリの位置決めを行うためにキャピラリ３が挿入される溝３１、キャピラリを押さえる押さえ板３２、押さえ板に貼られたキャピラリ押さえ用のゴムシート３３、キャピラリの検出窓に励起光を照射する照射孔２９、及び発生された蛍光を検出する検知孔３０を備える。
図１３に示すように、キャピラリ位置決め用の溝３１は形状がＵ字型であり、溝の深さがキャピラリ外径より浅く、かつ溝の幅がキャピラリの外径と同じである。そのため、溝３１の側面、底面、及び押さえ板３２の面でキャピラリの位置を固定できる。キャピラリ３はキャピラリホルダ１２の表面からわずかに突出している側面を押さえ板３２で押さえて保持される。押さえ板３２にはゴムシート３３を貼って押さえ板３２が直接キャピラリ３に当たらないようにしてキャピラリ３の破損を防止している。従来はキャピラリを保持する溝の深さがキャピラリ径に対して深かったため、溝の中でキャピラリの位置が一定せず、照射孔からキャピラリに照射される励起光のビーム径に対してキャピラリ位置の再現性がなく、キャピラリの取付によってはキャピラリ内の試料から蛍光を得られないことがあったが、本発明のキャピラリホルダ１２によると、照射孔２９及び検知孔３０に対するキャピラリ位置の再現性が得られるため、キャピラリ取付の操作性が向上し、高精度な検出が可能となる。
産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明によればオートサンプラの位置ずれがなくなり、試料注入を正確に行うことができる。また、試料注入時、キャピラリの試料への浸漬が確実となり、容器がストリッパに貼りつくことなく離れる等、オートサンプラの動作が円滑になる。キャピラリの加熱ムラが低減され、泳動距離のばらつきが少なくなり、泳動時間の低下が低減する。更に、キャピラリ検出窓の取付けが再現性良く行え、測定結果の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明による電気泳動装置の概要図である。
図２は、オートサンプラとヒータユニットの部分概要図である。
図３は、カローセルの概要図である。
図４は、カローセルとターンテーブルの断面図である。
図５は、オートサンプラを用いた電気泳動分析の手順の一例を説明するフローチャート。
図６は、ストリッパの斜視図である。
図７は、ストリッパの側面図である。
図８は、セプタの斜視図である。
図９は、キャピラリへの試料注入の説明図である。
図１０は、ヒータユニットの斜視図である。
図１１は、ヒータユニットの押さえスポンジ、及び押さえ板を取り外した図である。
図１２は、キャピラリホルダの斜視図である。
図１３は、キャピラリホルダの断面図である。
【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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【国際調査報告】
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