CN105723212B - 毛细管电泳装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是在毛细管电泳装置中能够以少量的泳动介质除去在将泳动介质容器设置于装置时混入的气泡。本发明在毛细管电泳装置中仅利用阳极侧的泳动介质进行电泳，从而能够简化阳极侧的流路。根据本发明，能够容易地且以少量的泳动介质将此前在将泳动介质容器与装置连接时混入的气泡除去。并且，能够使消耗品的管理容易进行并能够减少消耗品数量，使电泳前的准备变得简单。进而能够简化装置并实现装置尺寸的小型化。

Description

毛细管电泳装置

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，特别是涉及毛细管电泳装置。

背景技术

近年开始广泛采用在毛细管中填充高分子凝胶、聚合物溶液等泳动介质的毛细管电泳装置。

以往采用了例如专利文献1所示的毛细管电泳装置。与平板型电泳装置相比散热性高，并能够向试样施加更高的电压，因而具有能够高速地进行电泳的优点。并且，具有试样为微量即可、能够进行分离介质的自动填充、样本自动注入等很多优点，能够在以核酸、蛋白质的解析为代表的各种分离分析测定中使用。

图1表示毛细管电泳装置的现有例。毛细管电泳装置构成为包含：毛细管101；在毛细管101的两端施加高电压的电源102；由激光光源等构成的未图示的照射系统；检测荧光的未图示的受光光学系统；控制毛细管的温度的恒温槽103；向毛细管101填充泳动介质的泳动介质填充单元104；以及搬送装入有试样的容器的未图示的搬送机等。

毛细管101的阳极侧与泳动介质填充单元104的流路接合。泳动介质填充单元104内的流路分支为两个流路。一个流路与泳动介质容器105接合，另一个流路与缓冲液容器A106接合。

在毛细管电泳装置中，相对于仅具有50μm程度的内径的毛细管101，需要注入粘度比水高数百倍的泳动介质。因此，在泳动介质填充单元104中，采用了向泳动介质用流路的一端施加数MPa的压力的机构。作为这种机构，可以使用例如柱塞泵107。在图1的情况下，柱塞泵107在垂直于纸面的方向上进行驱动。由此使流路内的容积变化，产生填充泳动介质所需的压力。

在分析试样时，在与毛细管101连结的流路的两端间(缓冲液容器A 106及缓冲液容器B109间)施加高电压，使进行了荧光标识的DNA等试样在毛细管的泳动介质中进行电泳。此时，电泳中使用的电荷基本上都是使用阳极侧的缓冲液中的电荷。试样因分子大小而在泳动速度上产生差异，从而被检测部108检出。

另外，在毛细管电泳装置中，需要进行泳动介质容器105的更换或毛细管101的更换。但是，在进行这些更换时，由于流路的一部分暴露于空气，因此存在空气混入流路内的可能性。

电泳时将几～几十kV的高电压施加在流路的两端间。因此，在流路内存在气泡的情况下，存在因该气泡而使流路电阻断的可能性。在流路被电阻断的情况下，会在阻断部位产生高电压差而引起放电。根据该放电的大小，而存在毛细管电泳装置被破坏的可能性。

因此，需要在电泳开始前从流路内去除气泡。

例如在泳动介质填充单元104的流路内存在气泡的情况下，将泳动介质填充单元104与毛细管101的连接流路关闭，在该状态下使泳动介质在单元内的分支路折返地流向缓冲液容器A 106。由此，从泳动介质填充单元104的流路区间将气泡除去。

另一方面，当毛细管101的流路内存在气泡时，则将相对于毛细管101的内容积为1.5倍程度的量的泳动介质向毛细管101内填充。此时，毛细管101的内径为50μm程度而较细。因此，气泡与泳动介质一起在毛细管101内流动，并从毛细管101的另一端侧排出。即，能够将气泡从毛细管的内部除去。

专利文献2示出了以较少的泳动介质量将气泡从泳动介质填充单元104的流路内除去的结构。具体而言，采用了以泳动介质从下方向上方流向泳动介质填充单元104与毛细管101的连接部的方式形成连接流路的构造。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第2776208号公报

专利文献2：日本特开2008-8621号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在现有装置的情况下，由于泳动介质填充单元104的流路较长，因此为了排除流路内的气泡而需要消耗较多的泳动介质。

为此，本发明目的是提供一种毛细管电泳装置，其能够缩短泳动介质填充单元104的流路，并使排除气泡使用的泳动介质减少。

用于解决课题的方法

为了实现该目的，在本发明中例如关于毛细管阳极端，不是从缓冲液使用而是从泳动介质使用电泳所需的电荷，即仅利用电泳介质进行电泳。

发明的效果

根据本发明，能够从电泳时的流路取消泳动介质填充单元104中的、从毛细管连接部到装入有缓冲液的容器的流路。因此，能够抑制在泳动介质填充单元104内排除气泡所需的泳动介质的消耗。

并且，不需要缓冲液容器106，能够减小消耗品数量，并简化分析前的准备及装置。结果是，能够使电泳装置的操作难度降低。

附图说明

图1是表示毛细管电泳装置的现有例的图。

图2是表示实施例1的电泳装置的整体构造的概要的图。

图3是毛细管阵列的外观图。

图4A是泳动介质容器的外观构造图。

图4B是泳动介质容器的剖视图。

图4C是泳动介质容器的外观分解构造图。

图4D是泳动介质容器结构部件(盖)的构造图。

图4E是泳动介质容器结构部件(中间盖)的构造图。

图4F是泳动介质容器结构部件(橡胶膜)的构造图。

图4G是泳动介质容器结构部件(主体部)的构造图。

图5是表示在实施例1中使用的电绝缘性高的树脂制流路块的构造的图。

图6是表示向毛细管内填充泳动介质时的处理步骤的图。

图7A是表示变形例记载的电绝缘性高的树脂制流路块内的流路的图。

图7B是将变形例记载的中空管用作电极时的构造图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，后述的装置结构或处理过程的内容仅为用于解说本发明的一个例子，而非对发明范围进行限定。并且，不仅在各实施方式彼此间，而且也能够通过各实施方式与已知技术的组合或置换来实现其它实施方式。

以下对本发明人提出的电泳装置的装置结构的具体例进行说明。

实施例1

(系统概要)

图2示出实施例1的电泳装置的整体构造的概要。实施例1的电泳装置具有：单根或多根毛细管201的集合体即毛细管阵列202；向进行了荧光标识的毛细管内的试样照射激光的激光光源203；检测试样发出的荧光的受光光学系统204；向毛细管施加高电压的高电压施加部205；使毛细管保持恒温的恒温槽206。

毛细管阵列202固定于恒温槽206。并且，在恒温槽206的外部设有用于试样检查的检测部207。图中，配置有缓冲液容器208的一侧为毛细管阵列202的阴极端，是注入试样的试样吸引端209。

试样吸引端209浸渍于缓冲液容器208内的缓冲液210，另一方(毛细管头302)与电绝缘性高的树脂制流路块211连接。在树脂制流路块211上，除了毛细管阵列202之外还接合有中空管212，该中空管212与装入有泳动介质213的泳动介质容器214连接。并且，在树脂制流路块211内也设置有电极215。

(毛细管阵列的构造)

图3示出毛细管阵列202的外观图。参照图2、图3进行以下说明。构成毛细管阵列202的每一根毛细管201，其外径为0.1～0.7mm、内径为0.02～0.5mm程度，表膜施以聚酰亚胺树脂涂装。毛细管201自身为石英管，将一根或多根(在本例中为八根)毛细管201排列构成毛细管阵列202。毛细管阵列202具备：利用电气作用从装入有进行了荧光标识的DNA样本等的试剂容器将样本取入毛细管201的加载集管302；按照加载集管302的样本编号顺序排列固定毛细管201的检测部207；以及使多根毛细管201集束并粘接而成的毛细管头301。在从加载集管302突出的试样吸引端209，设有用于向毛细管201施加高电压的中空电极A303。检测部207具备：用于从侧方向整齐排列保持的毛细管阵列202照射激光的开口304；以及用于将从毛细管发出的发光取出的开口305。

毛细管阵列202的毛细管头301与树脂制流路块211的连接部形状在将毛细管201汇成一束而成的圆型的毛细管头301上安装套筒之后，通过紧固顶紧螺钉并使套筒变形而埋没隙间，从而能够安装于树脂制流路块211。

(泳动介质容器的构造)

图4示出在实施例中使用的泳动介质容器214的详细构造。图4(A)示出泳动介质容器214的外观构造图，图4(B)示出剖面构造图，图4(C)示出外观分解构造图，图4(D)～图4(G)示出各结构部件的外观构造图。

泳动介质容器214具有：盖401、中间盖402、橡胶膜403、主体部404、柱塞405。橡胶膜403介由中间盖402并通过设于盖401的螺纹部406使盖401旋转而固定于主体部404。此时中间盖402是为了如下目的而设置的，即避免橡胶膜403的锥部A 407因盖401的旋转而扭曲，因此作为构造如图4G所示，在设于主体部404的槽408上嵌合中间盖402具有的突起409，中间盖402在紧固安装盖401时仅向橡胶膜403传递铅垂方向的力。并且，向位于橡胶膜403上部的凹陷部410插入中空管212。橡胶膜403具有的锥部A 407是如下构造：在利用柱塞405输送泳动介质214时，通过中间盖402的锥部B411推压橡胶膜403的锥部A 407，从而在中空管212插通时防止从中空管212周围发生泄漏。

(树脂制流路块211的构造)

图5示出在实施例1中使用的树脂制流路块211的构造。树脂制流路块211由中空管212、电极215构成。

并且，树脂制流路块211内的流路是如下流路：直径比在流路内产生的气泡的直径小，以便在将泳动介质213向毛细管201填充时，在树脂制流路块211内的流路中存在的气泡能够确实地运动。在本实施例中使流路的内径为

(装置整体的动作)

接下来对实施例的毛细管电泳装置的一系列的处理动作进行说明。另外，以下说明的毛细管电泳装置中的用于电泳的电压施加动作等可以通过未图示的控制部(例如计算机)来实现。

图6示出向毛细管阵列202填充泳动介质213时的处理步骤。

首先，使中空管212插通于泳动介质容器214。其后，推压泳动介质容器214具有的柱塞405，从而将泳动介质213注入毛细管201内。此时，混入树脂制流路块211及中空管212的气泡，由于树脂制流路块211内及毛细管201的内径较细而与泳动介质213一起在毛细管201内通过，并从试样吸引端209排出。注入毛细管201内的泳动介质213量约为中空管212与树脂制流路块211的内容积+毛细管阵列202的内容积的1.5倍，在树脂制流路块211内的流路及泳动介质容器214内，残留带有电泳一次所需的电荷量的泳动介质213。

在本实施例中设想为26cm、8ch、内径的毛细管阵列202，电泳所需的电荷量根据实验值取87mC，采用Life Technologies公司制造的泳动介质(POP-7^TM)约60μl时满足该量。在填充泳动介质213时，试样吸引端209浸入利用未图示的搬送托盘搬送的未图示的废弃箱(装入有纯水)。

此后，将试样吸引端209浸入利用未图示的搬送托盘搬送的未图示的试样容器内，并按照顺序浸入未图示的装入有纯水(用于洗净)的容器、缓冲液容器208。然后，以毛细管阵列202的试样吸引端209浸入缓冲液容器208的状态开始电泳。

如以上说明的那样，如果采用本实施例的电泳装置，则容易将在泳动介质容器214及毛细管阵列202设置时混入的气泡除去并能够以少量的泳动介质213进行而大幅减小运行成本，进而比现有装置更容易进行电泳前的准备。

实施例2

在上述说明中，树脂制流路块211的流路形状采用直径比流路内产生的气泡的直径小的圆型的形状，从而是气泡确实地运动而不会在流路内残留气泡的构造。但是，即使在树脂制流路块211内混入气泡，只要避免气泡堵塞流路、即避免气泡在阻碍电泳的位置残留就没有问题。例如像图7A记载的流路那样，也可以在微化学芯片等的流路上设置众所周知的气泡捕捉用的微通道。这里所说的微通道是指利用因表面张力而容易在更加微小的通道侧形成气泡的情况，即使气泡混入树脂制流路块211内，也能够确保气泡向微通道侧移动而在宽度较大的流路中确保旁通的流动，因此不会阻碍电泳。

在上述说明中，树脂制流路块211由中空管212、电极215构成。但是，也可以如图7B所示，将中空管用作电极而取消电极。

在上述说明中，树脂制流路块211和毛细管头301由不同部分构成。但是，这些部分也可以原本就是一体的零部件。

符号说明

101—毛细管；102—电源；103—恒温槽；104—泳动介质填充单元；105—泳动介质容器；106—缓冲液容器A；107—柱塞泵；108—检测部；109—缓冲液容器B；201—毛细管；202—毛细管阵列；203—激光光源；204—受光光学系统；205—高电压施加部；206—恒温槽；207—检测部；208—缓冲液容器；209—试样吸引端；210—缓冲液；211—树脂制流路块；212—中空管；213—泳动介质；214—泳动介质容器；215—电极；301—毛细管头；302—加载集管；303—中空电极A；304—用于照射激光的开口部；305—用于取出发光的开口部；401—盖；402—中间盖；403—橡胶膜；404—主体部；405—柱塞；406—螺纹部；407—锥部A；408—槽；409—突起；410—凹陷部；411—锥部B。

Claims (10)

1.一种毛细管电泳装置，其特征在于，具备：

毛细管；

使上述毛细管的一端即注入试样的试样吸引端浸渍于缓冲液的缓冲液容器；

连接上述毛细管的另一端即毛细管头的流路；

与上述流路连接的装入有泳动介质的泳动介质容器；以及

经由上述流路将装入上述泳动介质容器的泳动介质注入上述毛细管的机构，

上述泳动介质容器具有盖、中间盖、橡胶膜、主体部以及柱塞，

在上述盖设有螺纹部，通过旋转而使该盖固定于主体部，

主体部以及中间盖相互嵌合而固定，在紧固盖时仅将铅垂方向的力传递至橡胶膜，

在上述主体部设有槽，并在上述中间盖设有与上述槽嵌合的突起。

2.根据权利要求1所述的毛细管电泳装置，其特征在于，

上述流路构成为具有连接上述毛细管头的流路块以及连接于上述流路块的中空管。

3.根据权利要求1所述的毛细管电泳装置，其特征在于，

上述机构是连接于上述泳动介质容器的柱塞，并构成为通过使该柱塞可动而能够将装入上述泳动介质容器的泳动介质注入上述毛细管。

4.根据权利要求1所述的毛细管电泳装置，其特征在于，具备：

向上述毛细管内的进行了荧光标识的试样照射激光的激光光源；

检测试样发出的荧光的受光光学系统；以及

向上述毛细管施加高电压的高电压施加部。

5.根据权利要求4所述的毛细管电泳装置，其特征在于，

上述高电压施加部构成为阴极侧的电极配置于上述缓冲液容器内且阳极侧的电极配置于上述流路，并能够向上述毛细管施加高电压。

6.根据权利要求1所述的毛细管电泳装置，其特征在于，

经由上述毛细管将通过电泳而向阳极侧泳动过来的DNA片段挤出至阴极侧。

7.根据权利要求1所述的毛细管电泳装置，其特征在于，

将电泳中使用的泳动介质排出至阴极侧。

8.根据权利要求2所述的毛细管电泳装置，其特征在于，

即使气泡混入到流路块内的流路中，也能够利用微通道来确保电泳通道。

9.根据权利要求2所述的毛细管电泳装置，其特征在于，

上述毛细管头与上述流路块成为一体。

10.根据权利要求1所述的毛细管电泳装置，其特征在于，

在上述橡胶膜设有锥部A，并在上述中间盖设有锥部B，通过将上述盖固定于上述主体部，从而上述中间盖的锥部B被上述橡胶膜的锥部A推压。