CN112654863B - 毛细管阵列单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种构成为装拆作业简单的毛细管阵列单元。毛细管阵列单元包括:毛细管；卡头,该卡头设置在毛细管的一端；毛细管头,该毛细管头设置在毛细管的另一端；检测部,该检测部设置在毛细管的一部分上；以及保持体，该保持体用于保持毛细管,保持体包括用于将毛细管保持为弯曲形状的第一保持部；用于将毛细管保持为直线形状的第二保持部；以及用于在规定方向上移动第二保持部的引导件。

Description

毛细管阵列单元

技术领域

本发明涉及毛细管阵列单元。

背景技术

毛细管电泳法作为分离并分析以脱氧核糖核酸(DNA)为代表的多种生物样品的技术而被广泛普及。其技术优点之一是基于毛细管的表面积与体积之比而产生的优越散热特性。该散热特性通过使用了高电压的电泳，实现高速且高分辨率的样品分离。

在日本专利特开2009-174897中,公开了一种用于将具有刚性较强的毛细管阵列固定到一个框架上从而简化其安装到毛细管电泳装置上的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2009－174897号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在毛细管电泳装置中,当样品或应用的种类改变时,与之相对应地更换毛细管阵列。由用户更换毛细管阵列。

现有的毛细管由于检测部和阵列头的重量而发生下垂。特别是在刚性较弱的毛细管阵列中,下垂明显。如果直接安装,检测部、泵有可能与装置接触,从而损坏毛细管。因此,为了校正下垂,用户用双手保持毛细管,并在弯曲的同时装拆毛细管。在上述弯曲的同时进行装拆的操作对用户来说是一种负担。

本发明提供一种毛细管阵列单元,该毛细管阵列单元构成为通过在将毛细管阵列安装到装置上和从装置拆下时将其保持成防止损坏毛细管的形态而与毛细管的刚性无关，从而简化毛细管阵列的装拆作业。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的毛细管阵列单元包括:毛细管；卡头(load header),该卡头设置在毛细管的一端；毛细管头,该毛细管头设置在毛细管的另一端；检测部,该检测部设置在毛细管的一部分上；以及保持体，该保持体用于保持毛细管,保持体包括用于将毛细管保持为弯曲形状的第一保持部；用于将毛细管保持为直线形状的第二保持部；以及用于使第二保持部在规定方向上移动的引导件。

发明效果

根据本发明，毛细管阵列的装拆作业变得简单。

附图说明

图1是示出了本发明的毛细管电泳装置的基本结构的图。

图2A是本发明的毛细管阵列单元的主视图。

图2B是本发明的毛细管阵列单元的侧视图。

图2C是分离器的图。

图3A是示出了第二框架被固定部固定时的毛细管阵列单元的图。

图3B是示出当毛细管头连接到泵机构时的毛细管阵列单元的形状的图。

图4是示出了本发明的卡头安装到烘箱的图。

图5示出了本发明的毛细管电泳装置安装了卡头之后的毛细管阵列单元的图。

图6A示出本发明安装了毛细管头之后的毛细管阵列单元的图。

图6B示出了本发明的毛细管头安装到块上的详细情况的图。

具体实施方式

图1是示出了毛细管电泳装置的基本结构的概要图。毛细管电泳装置具有：毛细管电泳部1，该毛细管电泳部1包括一个或多个毛细管；光学检测部2，该光学检测部2对毛细管内被电泳介质分离的样品进行光学检测；以及聚合物注入机构3,该聚合物注入机构3将作为电泳介质的高粘性聚合物溶液(以下称为聚合物)注入毛细管中。

毛细管电泳部1具有毛细管阵列110、烘箱(恒温槽)115、缓冲容器112和高电压电源114。

毛细管阵列110包括一个或多个毛细管。毛细管是石英管,并且外部涂覆有聚酰亚胺树脂。作为毛细管的例子,有高刚性的毛细管,该毛细管的外径为320μm，内径为50μm，聚酰亚胺涂层的厚度为20μm，还有柔性的毛细管,该毛细管的外径为125μm，内径为50μm，聚酰亚胺涂层的厚度为12.5μm。因此,聚酰亚胺涂层的外径为360μm。

毛细管阵列110的一端是通过捆束和粘接毛细管而形成的毛细管头203。毛细管阵列110的另一端被卡头202保持。卡头202固定到烘箱115上。

卡头202设置有管状的阴极电极204。毛细管穿过阴极电极204并从阴极电极204的下端突出。由此,毛细管阴极端206浸到缓冲容器112内的缓冲溶液中。

烘箱115容纳毛细管阵列110并调节毛细管阵列110的温度。珀耳帖元件用作烘箱115的热源,并且可以将温度设定为从低于室温的温度到50℃以上的高温。

聚合物注入机构3包括具有活塞的泵103、内部具有流路的块104、用于储存聚合物的聚合物容器101和用于储存缓冲溶液的缓冲容器107。阳极电极106浸到缓冲容器107的缓冲溶液中。块104内的流路的内径为0.5至2mm,比毛细管的内径大几倍至几十倍。这是为了避免电泳时产生电压损耗。

泵103、毛细管头203和两个管104a、104b连接到块104。泵103、毛细管头203和两个管104a、104b通过块104内的流路彼此连接。第一管104a连接在块104和聚合物容器101内的聚合物之间。在第一管104a设置有止回阀102。第二管104b连接在块104和缓冲容器107内的缓冲溶液之间。在第二管104b设置有电动的缓冲阀105。

具有连续运行所需的足够容量的聚合物储存在聚合物容器101中。聚合物容器101的形状灵活地改变,使得即使从聚合物容器101吸入聚合物时,聚合物容器内也不会变成负压。聚合物容器101配置在低于缓冲容器107的位置处。这是为了避免聚合物由于高度差引起的压力而从聚合物容器101回流到缓冲容器107。相反,通过止回阀102阻止聚合物或缓冲液回流到聚合物容器101。两个缓冲容器112、107内的缓冲液的液面保持在相同的高度。

当将聚合物注入毛细管阵列110的毛细管中时,电动的缓冲阀105关闭。因此,毛细管阵列110和缓冲容器107之间的流路被关闭。通过驱动泵103将聚合物容器101内的聚合物注入毛细管中。当进行电泳时,打开缓冲阀105，从而连接毛细管阵列110和缓冲容器107之间的流路。

光学检测部2具有光源111和光学检测器108。光学检测部2配置在设置于毛细管阵列110的检测部205上。检测部205安装在检测部保持器116上。光源111产生激光作为激励光。在检测部205中,毛细管的涂层被去除,石英管露出。来自光源111的激励光在检测部205照射毛细管内进行电泳的检测对象。检测对象产生荧光。由光学检测器108检测该荧光。

对电泳方法进行说明。虽然在图1中省略,但包括用于传送样品托盘、缓冲容器112的自动取样器。通过自动取样器将样品托盘配置在毛细管的阴极端206。首先,将样品托盘配置在毛细管的阴极端206下方,然后升高样品托盘。样品托盘具有多个阱,并且各个阱中容纳包括被荧光标记的DNA等检查对象在内的样品。毛细管201的阴极端206浸入样品托盘的阱的样品中。然后,通过高电压电源114在阳极电极106和阴极电极204之间施加大约几kV的高压。被荧光标记的DNA等检测对象物通过毛细管的阴极端206导入毛细管内。之后,如图1所示，将毛细管的阴极端206浸入缓冲容器112中。检测对象在毛细管内移动时发生分离。当被荧光标记的检测对象通过检测部205时,用来自光源111的激励光照射该检测对象。通过激励光使检测对象产生荧光。由光学检测器108检测该荧光。

对聚合物注入机构的动作进行说明。在泵103中,将活塞推入腔室内的方向作为马达的正转,并且将活塞退出的方向作为马达的反转来进行说明。首先,关闭缓冲阀105。接下来,马达反转。活塞退出,并且聚合物容器101内的聚合物经由块104内的流路被吸入泵103的腔室内。接下来,马达正转。活塞被推入,并且泵103的腔室内的聚合物被推入块104内的流路中。此时,通过止回阀102的作用,防止泵103的腔室内的聚合物回流到聚合物容器101。因此,聚合物经由块104内的流路流入毛细管,并从毛细管的阴极端206流出。最后,打开缓冲阀105，准备进行电泳。

参照图2A、图2B和图2C,说明本发明的毛细管阵列单元的示例。图2A示出本示例的毛细管阵列单元的正面结构，图2B示出该毛细管阵列单元的侧面结构。在本示例中,示出毛细管的从卡头到检测部的长度为28cm的情况。本示例的毛细管阵列单元包括毛细管阵列110、用于保持该毛细管阵列110的第一框架300、第二框架301、用于可装拆地固定第二框架的固定部302以及引导件311、312。如图2A所示,第一框架300包括第一脚部303、第二脚部304、桥接部305和支撑部313。框架300被构成为保持毛细管阵列110。两个脚部303、304固定于卡头202。支撑部313连接到毛细管管理标签306。毛细管阵列110的一端是通过捆束和粘接毛细管而形成的毛细管头203。毛细管阵列110的另一端即阴极端由设置在卡头202的管状的电极保持。

轴310设置在第一框架300上。如图2B所示,轴310与构成第一框架300的面正交地延伸。分离器324安装在该轴310上。第二框架301设置有狭缝314。狭缝314设置有垂直于构成第二框架301的面的槽。分离器325安装在该狭缝314上。

分离器324、325是膜或板状的,并且形成有与毛细管的数量相同或大于毛细管的数量的孔326(参见图2C)。孔326的内径略大于毛细管的外径,例如约φ1mm。各孔供一根毛细管穿过。由此,所有毛细管通过穿过分离器的孔326从而保持固定的形状。第二框架被配置成防止毛细管头和检测部由于重力而下垂,并且保持成在装拆毛细管阵列110时防止毛细管损坏的形态。

分离器324、325将毛细管彼此分离,并防止毛细管彼此缠结和紧密集中成束状。在本示例中,配置有多个分离器,并且以各个毛细管在相邻的分离器之间交叉的方式使毛细管穿过分离器。通过使毛细管立体地交叉,即使在毛细管较短的情况下,也能防止毛细管彼此接触。

可以根据毛细管的长度增加或减少分离器的数量。通常,毛细管越长,分离器的数量就越多。例如,当毛细管的长度为36cm时,将轴设置在开在桥接部的轴孔320和开在第一框架300的轴孔322中,并安装分离器。当毛细管的长度为50cm时,将轴设置于开在第一框架300的轴孔321、轴孔322和轴孔323中,并且安装分离器。

毛细管阵列110具有多个毛细管201。本示例的毛细管阵列具有8个毛细管201。

第二框架301可以沿着设置在第一框架300上的引导件311、312在直线方向上移动。板307连接到第二框架301。毛细管201通过毛细管固定带308、309粘附到板307,并且对毛细管201进行约束,使得毛细管201不会由于重力的影响而下垂。板307在多个位置处折弯以增加刚性。板307和毛细管固定带308、309优选为薄的并且具有良好的热传导性的材料,以便在电泳时将毛细管的温度保持恒定。板307是厚度为约0.1～0.5mm的树脂板,毛细管固定带308、309是厚度为约0.02～0.2mm的单面粘接胶带。

参照图3A和图3B,对本发明的毛细管阵列单元的第二框架301的动作进行说明。图3A是从相反侧观察图2A所示的图的附图。通过第二框架301、设置在第二框架301上的分离器325、连接到第二框架301的板307和毛细管固定带308、309来配置毛细管阵列的直线状部分110A。毛细管头203、检测部205、分离器325、第二框架301、第二框架固定部302和板307配置在一条直线上。当在毛细管头203上施加用箭头A所示的方向的外力时,第二框架301从第二框架固定部302解除固定,并且在用箭头A所示的方向上沿着引导件311、312直线移动。由此,毛细管头203连接到聚合物注入机构3的块104的安装部,成为图3B所示的状态。此外,将用箭头B所示的方向的外力施加在毛细管头203上。于是,毛细管头203从块104解除连接,并且在用箭头B所示的方向上沿着第二框架301的引导件311、312直线移动。由此,第二框架301被第二框架固定部302约束,并且成为图3A所示的状态。

接下来,将参照图4、图5、图6A和图6B，说明本发明的毛细管阵列110的安装步骤。首先,将卡头202安装在烘箱115上。参照图4进行说明。图4示出了烘箱115的下端的一部分和卡头202。省略了安装于卡头202的毛细管阵列的图示。在卡头上202上设置有手柄207。用户握住手柄207并将卡头202插入烘箱115的凹部。在卡头202的两个侧面上设置有槽,并且在烘箱115的凹部的内侧上设置有突起。当将卡头202插入烘箱115的凹部时,卡头202的槽和烘箱115的凹部的突起卡合。如图5所示,由于第二框架301被第二框架固定部302保持,因此毛细管头203和检测部205在电泳装置的任何部位都不会发生干扰。因此,该作业仅仅是握住手柄207并将卡头202插入烘箱115的凹部中，十分容易。

图5示出了将卡头202安装于烘箱115的状态。图2A和图3A中所示的毛细管阵列110的形状保持原样。本示例中，毛细管头203配置在聚合物注入机构3的块104的安装部的附近。检测部205配置在检测部保持器116的安装部的附近。

图6A示出了将毛细管头203安装在聚合物注入机构3的块104上的状态。将毛细管头203安装到块104上会使第二框架301沿着引导件在直线方向上移动。由此,使毛细管头203穿过块104的孔并安装在聚合物注入机构3上。卡头附近设有手柄208。通过握住208来移动第二框架,用户能在不直接接触毛细管的情况下将毛细管头203安装在块上。参照图6B说明详细情况。此时,如参照图3B所说明的那样,通过沿着引导件在直线方向上移动第二框架,毛细管头203穿过块104的孔。接着,将设置在块104上的紧固螺钉701拧紧,将毛细管头203的密封面702按压在块104上。由此,毛细管头203和块104之间被密封,毛细管头203被固定在块104上。如图5所示，毛细管头203配置在聚合物注入机构3的块104的安装部的附近。该作业仅通过沿着引导件311、312移动第二框架301，就能将毛细管头203插入块104的孔中,能容易地安装毛细管头。

最后,将检测部205安装在检测部保持器116上。如图6B所示,若将毛细管头203连接到聚合物注入机构3的块104,则检测部205配置在检测部保持器116的安装部。因此,能仅通过合上检测部保持器盖117来将检测部205安装在检测部保持器116上,能容易地安装检测部。

接下来,参照图4、图5、图6A和图6B说明本发明的毛细管阵列的拆下步骤。

首先,打开检测部保持器盖117，解除检测部205的固定。接着,将毛细管头203从聚合物注入机构3的块104拆下。参照图6B进行说明。首先,松开紧固螺钉701以释放紧固着毛细管头203的作用力。接着,通过沿着引导件311、312在直线方向上移动第二框架301,毛细管头203从块104的孔中脱离。此时,如参照图3说明的那样,通过沿着引导件311、312在直线方向上移动第二框架301,第二框架301被第二框架固定部302约束。此时,由于检测部205已经处于非固定状态,如图5所示,如果使第二框架301向第二框架固定部302侧移动,则检测部205也从检测部保持器116的安装部脱离。因此,该作业仅仅是沿着引导件311、312移动第二框架301，十分容易。

最后,从烘箱115拆下卡头202。参照图4进行说明。图4示出了烘箱115的下端的一部分和卡头202。省略了安装于卡头的毛细管阵列的图示。在卡头上202上设置有手柄207。用户握住手柄207将卡头202从烘箱115拆下。如图5所示,由于在将卡头拆下时，第二框架301被第二框架固定部302保持,因此毛细管头203和检测部205在装置的任何部位都不会发生干扰。因此,该作业仅仅是握住手柄207将卡头202从烘箱115拆下，十分容易。

如上所述，,根据本示例，当进行将毛细管阵列110安装到电泳装置和从电泳装置拆下毛细管阵列110的作业时,用户不需要在弯曲毛细管的同时装拆毛细管阵列110。因此,能容易地进行毛细管阵列的装拆作业。因此,毛细管阵列的更换作业变得容易。

虽然以上已对本发明的示例进行了说明,但是本领域技术人员容易理解,本发明不限于上述示例,并且可以在权利要求中记载的发明的范围内进行各种改变。

标号说明

1毛细管电泳部、2光学检测部、3聚合物注入机构、101聚合物容器、102止回阀、103泵、104块、105缓冲阀、106电极、107缓冲容器、108光学检测器、110毛细管阵列、111光源、112缓冲容器、113电极、114高电压电源、115烘箱、116检测部保持器、117检测器保持器盖、201毛细管、202卡头、203毛细管头、204阴极电极、205检测部、206阴极端、207卡头手柄、208手柄、300第一框架、301第二框架、302固定部、303第一脚部、304第二脚部、305桥接部、306毛细管管理标签、307板、308、309毛细管固定带、310轴、311、312引导件、313支撑部、314狭缝、310、320、321、322、323轴孔、324、325分离器、326孔、701紧固螺钉、702密封面。

Claims (9)

1.一种毛细管阵列单元，其特征在于，包括：

毛细管；

设于所述毛细管的一端的卡头；

设于所述毛细管的另一端的毛细管头；

设于所述毛细管的一部分的检测部；以及

用于保持所述毛细管的保持体，

所述保持体包括用于将毛细管保持为弯曲形状的第一保持部、用于将毛细管保持为直线形状的第二保持部、以及设置在第一保持部上的用于在规定方向上移动第二保持部的引导件。

2.如权利要求1所述的毛细管阵列单元，其特征在于，

保持体具有用于可装拆地固定第二保持部的固定部。

3.如权利要求1所述的毛细管阵列单元，其特征在于，

具有分离器，该分离器用于将毛细管保持在逐根分离的状态下。

4.如权利要求3所述的毛细管阵列单元，其特征在于，

配置有多个所述分离器,

毛细管穿过分离器,使得各个毛细管在相邻的分离器之间交叉。

5.如权利要求1所述的毛细管阵列单元，其特征在于，

第一保持部包括沿引导件移动的滑动部和将毛细管保持成直线状的板部。

6.如权利要求5所述的毛细管阵列单元，其特征在于，

板部具有高热传导性。

7.如权利要求5所述的毛细管阵列单元，其特征在于，

板部的一部分弯曲。

8.如权利要求5所述的毛细管阵列单元，其特征在于，

利用胶带将毛细管固定于板部。

9.如权利要求8所述的毛细管阵列单元，其特征在于，

胶带具有高热传导性。

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