CN103328964A - 电泳装置、毛细管阵列及毛细管单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供电泳装置。在少数试样分析装置中，抑制分离介质即聚合物的浪费。是一种安装多个能一个个从装置脱离的毛细管单元的装置结构，就聚合物封入结束毛细管而言，安装与分析试样数相应的毛细管个数，并进行分析。由于能够使用与分析试样数相同的毛细管进行分析，因此不会在分析中不使用的毛细管中使用多余的聚合物。另外，不需要聚合物注入机构，在维修、分析开始时不需要聚合物。能提供没有聚合物注入机构的小型、并且不会浪费聚合物的运行成本低的电泳装置。

Description

电泳装置、毛细管阵列及毛细管单元

技术领域

本发明涉及利用电泳对核酸、蛋白质等进行分离分析的技术，例如涉及毛细管电泳装置。

背景技术

以DNA的碱基排列及碱基长的决定等为目的，使用电泳法，该电泳法使用了毛细管。

向多个毛细管照射光的方式之一具有专利文献1所记载的多焦点方式。在该方式中，向由排列在平面基板上的多个毛细管构成的毛细管阵列的一方或两侧的端部的毛细管照射激光，激光依次传播到邻接的毛细管并横穿毛细管阵列，由光检测器检测在毛细管阵列产生的发光。将含有由荧光色素标识的DNA的试样导入毛细管内，以在排列为一列的多个毛细管中传播的方式照射激光。利用照射到毛细管的激光，被荧光标识的DNA产生荧光。通过测定来自各毛细管的荧光，能够进行被导入各毛细管的试样的DNA解析。进行蛋白质等的解析的场合也相同。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第5582705号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明人深入研究的结果，发现了以下课题。

在上述由多个毛细管构成的毛细管阵列装置中，由于一体地构成多个毛细管，因此如下所示，存在无谓地浪费作为分离介质的聚合物之类的问题。例如，在八个毛细管电泳装置中，在测定四个试样的场合，只使用四个毛细管，但在剩下四个毛细管中也注入聚合物。存在导致运行成本上升之类的问题。

另一方面，在由用于向上述毛细管阵列注入聚合物的泵功能构成的装置中，在工作频率少，一周一至二次左右的场合，存在由于其次数，利用聚合物装满泵内流道，为了作为维修的清洗，消耗大量的聚合物，运行成本上升，并且，为了维持性能，需要总是进行维修之类的问题。

用于解决课题的方法

本发明提供一种毛细管阵列电泳装置，其具有发光传输、检测系统，该发光传输、检测系统对由在平面上排列的多个毛细管构成的毛细管阵列的端部的毛细管照射激励光，上述激励光逐渐传播到邻接的毛细管并横穿毛细管阵列，使在毛细管阵列产生的发光在聚光、光检测器上成像，上述多个毛细管能相对于电泳装置在封入分离介质的状态下，一个一个独立地装卸，装置的阴极侧的毛细管末端连接在单独开有孔树脂部件上，装置的阳极侧的毛细管末端连接在单独开有孔的树脂部件上，阴极阳极侧的任一个都与缓冲液面垂直地连接在装置上。

另外，本发明提供电泳装置，其构成由上述每一个能装卸的多个毛细管构成的毛细管阵列，不需要聚合物重装用泵功能。

另外，上述每一个能装卸的毛细管封入作为分离介质的聚合物，在两端被密封的状态下保管，通过每次使用时在装置安装前取下阴极侧的密闭件而能使用。

提供在同时分析多个不同的种类的试样时，能选择对每个试样适当的长度的毛细管、适当的分离介质的毛细管电泳装置。

发明效果

在向由在平面基板上排列的多个毛细管构成的毛细管阵列的两侧的端部的毛细管照射激光，激光依次传播到邻接的毛细管的光照射方式的电泳装置中，能够根据试样数使用必要的毛细管数。另外，能够每次使用时安装包括新的分离介质的毛细管，进行分析。

由于不使用作为分离介质的聚合物的重装用泵，因此不需要维修。

附图说明

图1是本实施例的电泳装置的概略图。

图2是本发明的第一实施方式的毛细管的概略图。

图3是放大表示图2的A部的图。

图4是放大表示图2的B部的图。

图5是放大表示图2的C部的图。

图6是本发明的第一实施方式的毛细管的阳极侧的概略图。

图7是本发明的第一实施方式的毛细管的阴极侧的概略图。

图8是本发明的第一实施方式的多个毛细管的照射检测部的概略图。

图9是本发明的第二实施方式的不同的长度的毛细管安装时的电泳装置的概略图。

图10是本发明的第三实施方式的外部聚合物重装机构概略图。

具体实施方式

下面，根据附图说明上述及其他本发明的新的特征与利益。但是，附图仅是用于说明，并不限定本发明的范围。

实施例一

图1是本实施例的电泳装置的概略图。下面，参照图1对本装置的结构进行说明。

本装置包括用于光学地检测试样的检测部116、用于恒温地保持毛细管的恒温槽118、用于向毛细管阴极端搬运各种容器的搬运机125、用于向毛细管施加高电压的高压电源104、用于检测由高压电源产生的电流的第一电流计105、用于检测流向阴极侧电极的电流的第二电流计112、由单个或多个毛细管单元103构成的毛细管阵列117。

毛细管阵列117由能独立地装卸的四个毛细管单元103构成，是包括利用聚亚胺进行表面涂层的毛细管102的更换部件，包括成为毛细管阴极端127、检测部116、以及毛细管阳极端106的毛细管头。在改变测定方法的场合，置换毛细管阵列，调节毛细管的长度。另外，在发现在毛细管上产生破损、品质的劣化时，更换为新的毛细管阵列。

毛细管由内径数十～数百微米、外形数百微米的玻璃管构成，为了提高强度，而利用聚亚胺对表面进行涂层。但是，照射激光的光照射部为为了内部的发光容易泄露到外部而除去聚亚胺覆膜的结构。毛细管102的内部填充了在电泳时用于给予泳动速度差的分离介质。分离介质具有流动性和非流动性双方，但在本实施例中，使用流动性的聚合物。

检测部116是获得依赖于试样的信息的部件，照射激励光，释放依赖于试样的波长的光。各四个毛细管的检测部安装在毛细管检测部安装部108上，以高度数微米的精度在光照射部附近排列固定为光学平坦面。

光学系统照射检测部由用于照射检测部116的光源114、用于检测检测部116内的发光的光学检测器115构成。在电泳时，照射激光109，连续地透过全部的光照射部。利用该激光，从试样产生信息光（具有依赖于试样的波长的荧光），并从光照射部释放到外部。利用光学检测器115检测该信息，分析试样。激光照射固定在毛细管检测部安装部108上的全部的毛细管检测部，光学检测器检测从全部的毛细管产生的荧光。

毛细管阴极端127为分别通过金属制的空心电极126而固定，毛细管前端从空心电极126突出0.5mm左右的状态。另外，每个毛细管所配置的空心电极126在各毛细管单元103上安装在位于装置的装载头129上。另外，全部的空心电极126通过装载头129与安装在装置主体上的高压电源104导通，在需要施加电泳、试样导入等电压时作为阴极电极进行动作。

毛细管阴极端127的相反侧的毛细管阳极端106能够与砌块107气密地连接。并且，在砌块107内填满阳极缓冲剂110，毛细管阳极端106通过毛细管头连接部113连接在阳极缓冲剂上。在砌块107内设有多个毛细管头连接部，通过对每个毛细管进行连接，并且浸渍在阳极缓冲剂中，作为阳极电极起作用。

恒温槽118为了将恒温槽内保持为一定的温度，由绝热材料覆盖，利用加热冷却机构控制温度。另外，风扇119对恒温槽内的空气进行循环及搅拌，将毛细管117的温度在位置上均匀且一定地保持。

搬运机125具备三个电动马达与直线驱动器，能在上下、左右及进深方向的三轴上移动。另外，能够在搬运机125的移动台130上至少搭载一个以上的容器。另外，在移动台130上具备电动的柄131，能够紧箍或放开各容器。因此，能根据需要将缓冲容器121、清洗容器122、废液容器123及试样容器124搬运到阴极端。另外，不需要的容器被保管在装置内的规定收放处。

装置主体101在利用通信电缆与控制用电脑128连接的状态下使用。操作员利用控制用电脑128控制装置所具有的功能，授受由装置内的检测器检测的数据。

图2表示本装置的毛细管的示意图，对一个例子进行说明。

如图2所示，毛细管单元由一个毛细管构成，包括毛细管阳极端106、检测部116、毛细管阴极端127。在毛细管内封入作为分离介质的聚合物。

图3表示毛细管阳极端的详细剖面。毛细管使用粘接材料203固定在毛细管头201上。毛细管头是绝缘性的树脂材料。在毛细管内预先注入作为分离介质的聚合物204，利用阳极密闭材料202进行密封，在毛细管保管中不会与外部大气接触，但阳极密闭材料由导电性物质构成，在电性上确保与外部导通。因此，在浸入阳极侧缓冲剂的场合，能够得到阳极电极与毛细管内部的聚合物间的导通。即，能够不会在毛细管中进入气泡，在固定聚合物的状态下进行电泳。阳极密闭材料的材质是导电性树脂，期望在高电压下稳定。

另外，阳极密闭材料能够在使用前可以取下，装置自身将毛细管头直接连接在装置侧的砌块107上而进行电泳。

图4表示毛细管单元的检测部116。毛细管由聚合物薄膜覆盖石英的玻璃管，但在检测部中，为除去聚合物覆膜，石英露出的状态。石英管的内径/外径是50/320μm，含有聚合物薄膜的毛细管外径是363μm。毛细管以保护覆膜除去部207的形式固定在基体206上。各毛细管的检测部将基体作为安装基准安装在毛细管检测部安装部108上，构成由多个毛细管构成的检测部。详细结构以图8表示。

图5表示毛细管阴极端的剖视图。毛细管使用粘接材料203固定在空心电极126上。在毛细管内预先注入作为分离介质的聚合物204，毛细管单元保管时，利用阴极密闭材料205进行密封，在毛细管保管中，不会与外部大气接触。阴极密闭材料在将毛细管单元安装在装置上时、即分析前取下。

接着，使用图6至图8表示毛细管单元的装置安装方法及荧光检测方法。

图3表示毛细管单元的阳极侧连接。在阳极侧，在装置上安装蓄积了阳极缓冲剂110的砌块107。阳极缓冲剂110通过电极111连接在接地上。阳极缓冲剂110能更换，能够根据需要，用户进行更换。在砌块107上安装与能连接的毛细管相同数量的毛细管头连接部113。毛细管头连接部113由耐高压性高的树脂材料制造，设有与毛细管头的直径大致相等的孔，利用该孔，将毛细管头固定在砌块上。另外，通过该孔，毛细管头浸透到阳极缓冲剂中，在毛细管内部的聚合物与溶液缓冲剂、接地间确保导通。

图7表示毛细管单元的阴极侧连接。阴极侧在装置上安装用于连接、固定空心电极126的装载头129。在装载头129内组装用于固定空心电极126的、与能连接的毛细管相同数量的阴极连接件401。各毛细管单元的空心电极以两点与阴极连接件接触，空心电极垂直地安装在位于装置的装载头129上。另外，阴极连接件与高压电源104导通，因此全部的空心电极126通过装载头与安装在装置主体上的高压电源104导通。空心电极126在需要施加电泳、试样导入等电压时作为阴极电极起作用。

图8表示毛细管单元的检测部的安装方法及多个毛细管的照射及激励光检测。在毛细管单元中，将毛细管并列固定在基体206上。其独立的各毛细管单元在毛细管检测部安装部108上以安装面作为基准排列，形成多个毛细管阵列。

将毛细管检测部安装部上的四个毛细管的中心轴形成的平面及将其平面在全部空间上延长的假想的平面称为毛细管排列平面。另外，以下将在毛细管排列平面上，与四个毛细管轴垂直，并且贯通检测部的中央的假想的直线称为光轴基本轴。从毛细管阵列一侧导入的激光109与毛细管排列平面平行，与光轴基本轴同轴。

通过从阵列的一侧侧面向毛细管阵列的荧光检测部照射激光109，并观测从检测部发出的荧光，检测DNA。以下将位于阵列的端部，并导入激光的毛细管称为第一毛细管。导入第一毛细管的激光依次传播到邻接的毛细管，横穿四个毛细管。只要是四个左右，激光的强度便不会变弱地传播到与第一毛细管相反侧的毛细管，四个都能得到相同的荧光检测强度。

下面，说明由本发明得到的性能。

本发明的效果如下：

1）由于能够使用与分析试样数相同数量的毛细管进行分析，因此不会在分析中不使用的毛细管中使用无谓的聚合物。

2）不需要聚合物注入机构，在维修或分析开始时不需要聚合物。

根据以上，能够提供不需要聚合物注入机构，不浪费聚合物的电泳装置。

实施例二

对实施例二进行说明。图9表示实施例二的毛细管阵列与本装置的示意图。

在实施例一中，说明使用由多个相同种类的毛细管单元构成的毛细管阵列的电泳装置。在本实施例中，说明使用由不同种类的毛细管单元构成的毛细管阵列的例子。所谓不同的种类，是指具有不同的毛细管长度的毛细管单元、封入不同的种类的分离介质的毛细管单元。在本实施例中，同时将50cm毛细管单元601与36cm毛细管单元602连接在装置上。此时，以50cm毛细管单元与36cm毛细管单元的平面面积大致为相同的方式配置50cm毛细管单元的毛细管。因此，不需要使恒温槽大型化，能够使装置整体小型化。

通过安装不同长度的毛细管单元，能够在各试样中同时进行适于各个试样的分析。能够节约装置工作时间、消耗品等。

另外，通过使用不同的毛细管单元分析相同试样，能进行更长碱基的分析。即，通过利用短的毛细管单元分析10～600碱基那样短的部分，利用长的毛细管单元分析400～1200碱基那样长的部分，能一次分析共计1200碱基。

实施例三

对实施例三进行说明。图10表示实施例三的外部聚合物注入机构与毛细管单元的毛细管头部的示意图。

在实施例一中，说明将事先封入作为分离介质的聚合物的毛细管单元从保存状态连接在装置上而使用。在本实施例中，表示在结束一次分析的毛细管单元中，用于替换毛细管内的分离介质的外部聚合物注入机构。

图10所示的聚合物注入机701由注射器702、聚合物砌块704、毛细管连接部705构成。在注射器及聚合物砌块内装满新鲜的聚合物，聚合物注入机能够总是冷藏保管。在使用时，从冰箱取出，连接在从装置上使用完的毛细管单元上，进行聚合物的替换。毛细管单元的连接连接毛细管连接部705与毛细管单元的毛细管头。

能够反复使用毛细管单元，并且没有聚合物替换时的浪费，并能够在新鲜的状态下长期保管聚合物。

以上，说明了本发明的例子，但本发明未限定于此，本领域技术人员当然能在权利要求所记载的发明的范围进行多种改变。本发明的范围还包括适当组合各实施例的结构。

符号说明

101—装置主体，102—毛细管，103—毛细管单元，104—高压电源，105—第一电流计，106—毛细管阳极端，107—砌块，108—毛细管检测部安装部，109—激光，110—阳极缓冲剂，111—电极（GND），112—第二电流计，113—毛细管头连接部，114—光源，115—光学检测器，116—检测部，117—毛细管阵列，118—恒温槽，119—风扇，121—缓冲剂容器，122—清洗容器，123—废液容器，124—试样板，125—搬运机，126—空心电极，127—毛细管阴极端，128—控制用电脑，129—装载头，130—移动台，201—毛细管头，202—阳极密闭材料，203—粘接材料，204—聚合物，205—阴极密闭材料，206—基体，207—覆膜除去部，401—阴极连接件，601—50cm毛细管单元，602—36cm毛细管单元，701—聚合物注入机，702—注射器，703—注射器内聚合物，704—聚合物砌块，705—毛细管连接部。

Claims (13)

1.一种毛细管阵列，其特征在于，

在具有发光传输、检测系统的毛细管阵列电泳装置中，该发光传输、检测系统对由在平面上排列的多个毛细管构成的毛细管阵列的端部的毛细管照射激励光，上述激励光逐渐传播到邻接的毛细管并横穿毛细管阵列，使在毛细管阵列产生的发光在聚光、光检测器上成像，

上述多个毛细管能相对于电泳装置在封入分离介质的状态下，一个一个独立地装卸，

装置的阴极侧的毛细管末端与导电性贯通管连结，

阴极阳极侧的任一个都与缓冲液面垂直地连接在装置上。

2.根据权利要求1所述的毛细管阵列，其特征在于，

在毛细管中封入分离介质，利用塑料制膜密封阳极侧及阴极侧的毛细管末端，在该状态下进行长期保管及装置装卸。

3.根据权利要求1所述的毛细管阵列，其特征在于，

在毛细管中封入分离介质，利用导电性树脂或电性粘性树脂密封阳极侧的毛细管末端，在该状态下进行长期保管及装卸装卸。

4.根据权利要求1所述的毛细管阵列，其特征在于，

激励光的照射检测部的覆膜被剥离，利用相同平面状的部件固定其两端。

5.一种毛细管阵列电泳装置，其具有发光传输、检测系统，该发光传输、检测系统对由在平面上排列的多个毛细管构成的毛细管阵列的端部的毛细管照射激励光，上述激励光逐渐传播到邻接的毛细管并横穿毛细管阵列，使在毛细管阵列产生的发光在聚光、光检测器上成像，该毛细管阵列电泳装置的特征在于，

上述多个毛细管能相对于电泳装置在封入分离介质的状态下，一个一个独立地装卸，

装置的阴极侧的毛细管末端连接在单独开有孔的树脂部件上，

装置的阳极侧的毛细管末端连接在单独开有孔的树脂部件上，

阴极阳极侧的任一个都与缓冲液面垂直地连接在装置上。

6.根据权利要求5所述的毛细管阵列电泳装置，其特征在于，

在两点固定多个毛细管的阴极侧导电性贯通管，并与装置附属的高电压导通。

7.根据权利要求5所述的毛细管阵列电泳装置，其特征在于，

能安装多个不同的长度的毛细管。

8.根据权利要求5所述的毛细管阵列电泳装置，其特征在于，

在装置阴极侧的缓冲液保管部具有多个孔，以能够连接多个毛细管。

9.根据权利要求4所述的毛细管阵列电泳装置，其特征在于，

在装置阳极侧的缓冲液保管部具有多个孔，以能够连接多个毛细管。

10.一种毛细管阵列电泳装置，其具有发光传输、检测系统，该发光传输、检测系统对由在平面上排列的多个毛细管构成的毛细管阵列的端部的毛细管照射激励光，上述激励光逐渐传播到邻接的毛细管并横穿毛细管阵列，使在毛细管阵列产生的发光在聚光、光检测器上成像，该毛细管阵列电泳装置的特征在于，

上述多个毛细管相对于电泳装置在外部具有分离介质注入机构，

向能一个一个独立地装卸的毛细管注入分离介质，

上述分离介质注入后的毛细管的阴极阳极侧的任一个都连接在缓冲液面上。

11.一种毛细管单元，其特征在于，具备：

毛细管，其在内部填充分离介质，除了至少一部分，外部进行了表面涂层；以及

封闭材料，其封闭该毛细管的两端。

12.根据权利要求11所述的毛细管单元，其特征在于，

在毛细管的一端侧设有导电性的空心管，毛细管的前端从该空心管突出。

13.根据权利要求11所述的毛细管单元，其特征在于，

至少一方的封闭材料具有导电性。

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