CN110140047A - 毛细管电泳装置及恒温槽 - Google Patents

Abstract

本发明的毛细管电泳装置能够保持多个毛细管的每一个的长度方向的温度均匀，因此能够使毛细管电泳装置的分离性能稳定化，能够提高分析性能。本发明的毛细管电泳装置具备：恒温槽，其具有热源、第一导热部件、以及试样检测用的检测窗，且将毛细管保持为预定的温度；毛细管保持件，其具有在与上述第一导热部件之间夹着上述毛细管的第二导热部件，且保持上述毛细管；以及检测部，其对在毛细管内电泳的试样进行检测，该毛细管电泳装置的特征在于，上述检测窗的周围以及上述毛细管的端部的至少一方的上述热源的发热量比除此之外的部位的发热量高。

Description

毛细管电泳装置及恒温槽

技术领域

本发明涉及分离分析核酸、蛋白质等的毛细管电泳装置的恒温槽。

背景技术

对于向毛细管填充高分子凝胶、聚合物溶液等的电泳介质，并通过对毛细管两端施加高电压来进行电泳的毛细管电泳装置，在专利文献1中记载了“恒温装置具有主体框架和门框架，在主体框架内装配有温度控制部件。”、“毛细管被夹在主体框架的温度控制部件与门框架的毛细管阵列按压用海绵之间而保持，因此始终保持恒定的温度。”。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007－322367号公报

发明内容

发明所要解决的课题

专利文献1中记载了通过使毛细管接触温度控制部件而对毛细管的自发热有效地进行散热的恒温装置。但是，在专利文献1记载的恒温装置中，在固定于恒温装置的检测部的周围，恒温装置温度局部降低，因此温度控制部件的温度分布不均匀。

本发明为了解决这样的课题而做成，其通过恒定地保持毛细管的长度方向的温度，提供分析性能高的毛细管电泳装置。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明的毛细管电泳装置具备：

恒温槽，其具有热源、第一导热部件、以及试样检测用的检测窗，且将毛细管保持为预定的温度；

毛细管保持件，其具有在与上述第一导热部件之间夹着上述毛细管的第二导热部件，且保持上述毛细管；以及

检测部，其对在上述毛细管内电泳的试样进行检测，

上述毛细管电泳装置的特征在于，

上述检测窗的周围以及上述毛细管的端部的至少一方的上述热源的发热量比除此之外的部位的发热量高。

发明的效果

本发明的毛细管电泳装置能够保持毛细管的长度方向的温度均匀，因此能够使毛细管电泳装置的分离性能稳定化，能够提高分析性能。

附图说明

图1是毛细管电泳装置的恒温槽的分解图。

图2A是恒温槽的立体图。

图2B是恒温槽的剖视图。

图3A是毛细管保持件的俯视图。

图3B是毛细管保持件的剖视图。

图4是加热器的俯视图。

图5是说明未应用本发明的恒温槽的毛细管径向的温度差的图。

图6是说明毛细管径向的温度差的图。

图7A是恒温槽的概略立体图。

图7B是恒温槽的剖视图。

图8A是恒温槽的剖视图。

图8B是恒温槽的剖视图。

图9是毛细管电泳装置的立体图。

具体实施方式

图9表示本实施方式的毛细管电泳装置的装置结构图。本装置能够大致分为位于装置下部的自动取样器单元150和位于装置上部的照射检测/恒温槽单元160这两个单元。

在自动取样器单元150，在取样器底座80上搭载有Y轴驱动体85。另外，在Y轴驱动体85搭载有Z轴驱动体90。能够在Z轴驱动体90上搭载有样品盘100，在样品盘100上安装有泳动介质容器20、阳极侧缓冲液容器30、阴极侧缓冲液容器40、样品容器50。样品容器50安装于搭载于样品盘100的X轴驱动体95上，且能够沿X轴驱动。在Z轴驱动体90还搭载送液机构62。该送液机构62配置于泳动介质容器20的下方。

在照射检测/恒温槽单元160具备恒温槽1，能够将内部保持恒定的温度。在恒温槽1的后方搭载有照射检测单元3，能够进行电泳时的检测。在恒温槽1内安装毛细管6，利用恒温槽1保持毛细管6恒温，并且进行电泳，通过照射检测单元3进行检测。另外，在恒温槽1还搭载有用于在为了电泳而施加高电压时降为GND的电极115。

如上述那样，毛细管6固定于恒温槽1。泳动介质容器20、阳极侧缓冲液容器30、阴极侧缓冲液容器40、样品容器50能够通过自动取样器单元150沿Y轴及Z轴驱动，样品容器50还能够沿X轴驱动。通过自动取样器单元150的运动，能够切换泳动介质容器20、阳极侧缓冲液容器30、阴极侧缓冲液容器40、以及样品容器50，并且与被固定的毛细管6连接。

图1是毛细管电泳装置的恒温槽1的结构图。恒温槽1具备壳体主体部2a、保持毛细管6的毛细管保持件5、以及壳体盖部2b。在此，毛细管6及毛细管检测部56本来配置于看不到的面，但为了进行说明，在图1中用虚线图示。在壳体主体部2a配置有照射检测单元3、温度调节部4。在此，照射检测单元3从激光、LED等光源(未图示)向毛细管6照射光，并检测从毛细管6发出的荧光等。因此，在温度调节部4设有检测窗41。

另外，在温度调节部4配置有用于测量温度调节部4的温度的温度传感器42，测量温度调节部4的表面温度，并调整温度调节部4的输出，以成为期望的温度。在毛细管保持件5固定有毛细管6，在毛细管保持件5的下端通过电极保持件57和毛细管水头58固定毛细管6的两端部，毛细管6的阴极端51和阳极端52突出。

在毛细管电泳装置中，使阴极端51接触试样溶液(未图示)，使阳极端52接触缓冲溶液(未图示)，通过对两端施加高电压来进行电泳。毛细管保持件5为被壳体盖部2b和壳体主体部2a夹着，且被温度调节部4挤压的构造。在壳体主体部2a的下部，以使从壳体主体部2a向外部露出的阴极端51和阳极端52能够与试样溶液或缓冲溶液接触的方式设有开口部21。

图2A是利用壳体盖部2b将毛细管保持件5固定于壳体主体部2a时的立体图，图2B是图2A中的包括毛细管6的恒温槽1的A－A’截面的剖视图。

在图2A所示的恒温槽1中，相对于壳体主体部2a，将毛细管保持件5利用壳体盖部2b以被温度调节部4挤压的方式固定。在该构造中，观察不到温度调节部4及毛细管保持件5的构造，在此，示意性地用虚线示出毛细管6及毛细管检测部56的配置。另外，在本实施方式中示出了将毛细管6配置四根的例，但毛细管根数不限定于四根。

如图2B所示，设于壳体主体部2a的温度调节部4由隔热层43、加热器层44、热扩散板45、第一导热板46构成。

毛细管保持件5包括支撑基板53、固定于支撑基板53的具有可挠性的第二导热板54、以及配置于第二导热板54表面的直径(d)的毛细管6。支撑基板53具备高度(h1)的凹部55。此时，形成于支撑基板53的凹部55的高度(h1)比毛细管6的直径(d)小(h1＜d)。由于第二导热板54具有可挠性，所以沿支撑基板53的凹部55变形。另外，毛细管6沿形成于支撑基板53的凹部55配置。

在此，利用壳体盖部2b将毛细管保持件5固定于壳体主体部2a，从而固定于支撑基板53的第二导热板54接触温度调节部4的表面即第一导热板46。另外，配置于支撑基板53的凹部55的毛细管6与第一导热板46和沿支撑基板53的凹部55变形的第二导热板54接触。

第一导热板46及第二导热板54将加热器层44的热传递至毛细管6，同时具有获取在毛细管6产生的热，抑制毛细管6的过度的温度上升的功能。因此，导热板具有导热性，而且要求绝缘性，例如，使用导热性橡胶这样的原料形成。

使用图3A、图3B详细地说明毛细管保持件5的构造。图3A是表示配置于毛细管保持件5的毛细管6的位置的俯视图，图3B是表示毛细管保持件5的剖视图(图3A的B－B’截面)。毛细管保持件5通过在支撑基板53固定具有可挠性的第二导热板54并在第二导热板54上配置毛细管6而形成。第二导热板54具有可挠性，因此能够根据支撑基板53的表面形状变形。另外，毛细管6的端部固定于电极保持件57，毛细管6沿在第二导热板54形成的凹部55配置。另外，毛细管6固定于设于毛细管保持件5的毛细管检测部56，另一方的端部连接毛细管水头58。毛细管检测部56固定于温度调节部4的检测窗41。

支撑基板53将毛细管6挤压于第一导热板46，但壳体盖部2b无温度调节的功能，为温度调节部4的散热路径，因此，优选导热率低，例如，可以由树脂材料形成。另外，也可以在支撑基板53与壳体盖部2b之间设置隔热层。另外，设于支撑基板53的凹部55不必相对于多个毛细管6形成一个凹部55，也可以按照每一根毛细管都形成凹部55。

图4表示将温度调节部4的加热器层44设为薄板状加热器70的情况下的发热电阻线的图案。薄板状加热器70由底座部件49和第一发热电阻线48a、第二发热电阻线48b形成。底座部件49例如使用聚酰亚胺薄膜、硅橡胶、陶瓷等。本实施方式中，在底座部件49设置加热器端子47，相对于加热器端子47，串联连接第一发热电阻线48a和第二发热电阻线48b。第一发热电阻线48a采用宽度比第二发热电阻线48b大的发热电阻线。

在此，在电极保持件57的固定部设置密集地配置第二发热电阻线48b而成的第一高发热量区域60、和在检测窗41的周围采用第二发热电阻线48b密集地配置从而提高发热量的第二高发热量区域61。除此之外的区域采用第一发热电阻线48a疏松地配置，从而减小发热量。即，加热器层44形成为至少分成使面内的发热量大的区域和小的区域这两个。

但是，不必仅通过配线的粗细、或者疏密来调整发热量，例如，也可以对每个区域分割加热器，独立地进行温度控制。另外，加热器的发热量不限于两级，也可以根据温度调节构造的放热条件分割成三级以上。

另外，形成温度调节部4的热扩散板45要求使加热器的发热在第一导热板46均匀地扩展，因此优选为导热率高的金属材料，例如，能够由铝、铜形成。

根据上述的本实施方式，能够起到以下的作用效果。

(1)缩小毛细管6的长度方向的温度偏差

在毛细管6中，设于恒温槽1的外部的电极保持件57和毛细管水头58附近由于在壳体主体部2a设有开口部21而放热量大，开口部21附近的温度调节部4的温度降低。另外，同样地，检测窗41在加热器背面配置有照射检测单元3，无法配置加热器，另外照射检测单元3成为散热路径，因此，加热器面的温度局部降低。在本实施方式的加热器层44中，设于壳体主体部2a的开口部21、及检测窗41附近的发热量大，因此通过在温度调节部4的开口部21和检测窗41附近具备第一高发热量区域60和第二高发热量区域61，抑制温度降低，第一导热板46表面的温度偏差变小，能够将毛细管6的长度方向上的温度偏差抑制得较小。

(2)缩小毛细管6的径向的温度偏差

沿设于毛细管保持件5的支撑基板53的凹部55配置有毛细管6，因此第二导热板54与设于温度调节部4的第一导热板46紧贴，第二导热板54与第一导热板46的温度差变小。毛细管6被第一导热板46和第二导热板54夹着，因此温度差变小，从而毛细管6的径向的温度差变小。

图5表示在支撑基板53未设置凹部55的恒温槽的从壳体主体部2a到壳体盖部2b的温度分布，图6表示本实施方式的恒温槽1中的毛细管6的径向的温度分布。

如图5所示，在支撑基板53未设置凹部55，将第一导热板46的温度以成为Th的方式控制的情况下，第二导热板54的温度Tc与第一导热板46不接触，因此第二导热板54的温度Tc比第一导热板46的温度Th低(Th＞Tc)，在毛细管6的径向上产生Th－Tc的温度差。另外，将壳体盖部2b的温度设为Tcase1，将壳体主体部2a的温度设为Tcase2。

图6表示本实施方式的温度分布。在支撑基板53设有凹部55的情况下，在凹部55以外的区域，第二导热板54与第一导热板46接触，因此第二导热板54的温度(Tc’)比图5所示的第二导热板54的温度(Tc)高(Tc’＞Tc)。因此，在第一导热板46和第二导热板54产生的温度差(Th－Tc’)变小。因此，能够将与双方的导热板接触的毛细管6的两接触点的温度差抑制得较小({Th－Tc}＞{Th－Tc’})。

这样，采取提高加热器层44的检测窗41和设于壳体主体部2a的开口部21的发热量的构造，在支撑基板53设置凹部55，从而能够使毛细管6的长度方向和径向的温度偏差缩小，能够抑制毛细管电泳中的样品的分离性能的降低。

对本发明的第二实施方式进行说明。第二实施方式为将设于支撑基板53的凹部的高度设为两级的构造的例。

对于与标注有已经说明的同一符号的结构具有相同的功能的部分，省略说明。

图7、图8表示第二实施方式的恒温槽及其剖视图。图7A表示恒温槽的概略立体图，图7B表示毛细管长度方向的C－C’剖视图，图8A表示图7B的D－D’截面，图8B表示图7B的E－E’截面。

第二实施方式的恒温槽1是将形成于支撑基板53的凹部的高度分成两级的构造。

如图7B所示，支撑基板53具有第一凹部101和第二凹部102。在第一凹部101中，毛细管6接触第二导热板54和第一导热板46。另一方面，在第二凹部102中，毛细管6不与第二导热板54接触。在此，图8A表示第一凹部101的截面，图8B表示第二凹部102的截面。如图8A所示，毛细管6与配置于第一凹部101的第二导热板54和第一导热板46接触，因此第一凹部101的高度(h2)比毛细管的直径(d)小(h2＜d)。

另外，如图8B所示，使毛细管6与配置于第二凹部102的第二导热板54不接触，因此第二凹部102的高度(h3)比毛细管的直径(d)大(h3＞d)。

配备于支撑基板53的凹部的高度不限定于2级，也可以考虑将壳体盖部2b挤压于壳体主体部2a时的变形，将凹部的高度设为3级以上，以使毛细管6与第一导热板46均匀地接触，而与第二导热板54的接触面积变小的方式进行调整。

根据上述的本实施方式，通过降低设于毛细管保持件5的第二导热板54与毛细管6的接触面积，能够将比第一导热板46温度低的第二导热板54对毛细管的温度降低的影响抑制得较小。因此，毛细管6接近对温度进行调节的第一导热板46的温度，能够抑制毛细管径向的温度偏差。

符号说明

1—恒温槽，2a—壳体主体部，2b—壳体盖部，3—照射检测单元，4—温度调节部，5—毛细管保持件，6—毛细管，20—泳动介质容器，21—开口部，30—阳极侧缓冲液容器，40—阴极侧缓冲液容器，41—检测窗，42—温度传感器，43—隔热层，44—加热器层，45—热扩散板，46—第一导热板，47—加热器端子，48a—第一发热电阻线，48b—第二发热电阻线，49—底座部件，50—样品容器，51—阴极端，52—阳极端，53—支撑基板，54—第二导热板，55—凹部，56—毛细管检测部，57—电极保持件，58—毛细管水头，60—第一高发热量区域，61—第二高发热量区域，62—送液机构，70—薄板状加热器，80—取样器底座，85—Y轴驱动体，90—Z轴驱动体，95—X轴驱动体，100—样品盘，101—第一凹部，102—第二凹部，115—电极，150—自动取样器单元，160—照射检测/恒温槽单元。

Claims (14)

1.一种毛细管电泳装置，其具备：

恒温槽，其具有热源、第一导热部件、以及试样检测用的检测窗，且将毛细管保持为预定的温度；

毛细管保持件，其具有在与上述第一导热部件之间夹着上述毛细管的第二导热部件，且保持上述毛细管；以及

检测部，其对在上述毛细管内电泳的试样进行检测，

上述毛细管电泳装置的特征在于，

上述检测窗的周围以及上述毛细管的端部的至少一方的上述热源的发热量比除此之外的部位的发热量高。

2.根据权利要求1所述的毛细管电泳装置，其特征在于，

上述热源的发热量设定为随着远离上述检测窗的周围而降低。

3.根据权利要求1所述的毛细管电泳装置，其特征在于，

上述热源的发热量设定为随着远离上述毛细管的端部而降低。

4.根据权利要求1所述的毛细管电泳装置，其特征在于，

上述热源为薄板状的加热器，具有串联连接的发热电阻线，在毛细管保持件中的上述检测窗的周围以及上述毛细管的端部的至少一方的发热电阻线的宽度比除此之外的部位的发热电阻线的宽度窄。

5.根据权利要求1所述的毛细管电泳装置，其特征在于，

上述热源为薄板状的加热器，具有串联连接的发热电阻线，在毛细管保持件中的上述检测窗的周围以及上述毛细管的端部的至少一方的发热电阻线配置得比除此之外的部位的发热电阻线密。

6.根据权利要求1所述的毛细管电泳装置，其特征在于，

在上述毛细管保持件具有沿保持上述毛细管的部位设置的凹部。

7.根据权利要求6所述的毛细管电泳装置，其特征在于，

按照每个上述毛细管设置有上述凹部。

8.根据权利要求6所述的毛细管电泳装置，其特征在于，

上述凹部的高度比上述毛细管的外径小。

9.根据权利要求6所述的毛细管电泳装置，其特征在于，

上述凹部具有沿上述毛细管比上述毛细管的外径小的部位和比上述毛细管的外径大的部位的至少两个不同的高度。

10.根据权利要求1所述的毛细管电泳装置，其特征在于，

第二导热部件具有可挠性。

11.根据权利要求1所述的毛细管电泳装置，其特征在于，

在上述第一导热部件与上述热源之间设有热扩散板。

12.根据权利要求1所述的毛细管电泳装置，其特征在于，

上述毛细管的端部为阴极侧的端部。

13.根据权利要求1所述的毛细管电泳装置，其特征在于，

上述毛细管的两端从上述毛细管保持件突出，一端固定于毛细管保持件，另一端固定于电极保持件。

14.一种恒温槽，使用于毛细管电泳装置，

上述恒温槽的特征在于，

容纳毛细管，该毛细管具有热源、导热部件以及试样检测用的检测窗，且使用于对作为检测对象的试样的电泳，

上述检测窗的周围以及上述毛细管的端部的至少一方的上述热源的发热量比除此之外的部位的发热量高。