CN113302487B - 能使多个样品独立进行电泳的电泳装置 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于，使电泳装置能够在任意的时机设置盒，能够按照设置盒的顺序执行预处理过程，能够按照预处理过程结束的顺序转移到电泳过程。为了解决上述课题，本发明的电泳装置的特征在于，具有：多根毛细管，其用于填充分离介质；恒温槽，其将毛细管保持为预定的温度；照射检测部，其在使用了毛细管的电泳时进行光的照射和检测；高压电源单元，其对毛细管施加电压；以及自动进样器，其用于输送容器，针对每个毛细管控制高压电源单元的电压施加。

Description

能使多个样品独立进行电泳的电泳装置

技术领域

本发明涉及一种电泳装置，通过使此前同时对多个检体进行的预处理过程中的盒的保持功能、送液功能、搅拌功能、加热冷却功能、电泳过程的聚合物填充功能和电压施加功能按每1个检体独立地运转，能够在任意的时机设置多个装有样品的盒，并且能够以短的TAT执行预处理过程以及电泳过程。

背景技术

使用了核酸分析的应用在法医科学、出入国管理、反恐对策等领域中被实用化。

例如在法医科学领域，STR解析被实用化。STR解析分析基因组中某一区域的重复碱基序列(Short Tandem Repeat：STR)。使用STR碱基序列的长度是个人固有的这一情况，来进行个人识别、亲子鉴定等DNA鉴定。

在专利文献1中，公开了一次解析美国FBI指定的13种区域的STR解析方法。STR解析首先从生物体(主要是人体)采集检体样品。从采集的检体样品中提取DNA，进行DNA扩增、DNA的单链改性。接着，按照DNA片段的分离、DNA片段的检测的顺序进行解析。

进一步详细说明步骤，首先从生物体样品或生物体来源物质的样品等检体样品中提取成为模板的核酸(大多为DNA)。并且，通过PCR反应(聚合酶链式反应Polymerase ChainReaction)对提取出的模板DNA进行扩增，进一步通过甲酰胺处理或加热和急速冷却使DNA双链改性为单链。在DNA扩增中，对于一个测定DNA样品，使用13种引物组进行多重PCR扩增。在DNA扩增中将作为扩增产物的DNA片段标记化。进行了该DNA扩增和标记化的溶液为解析样品。

若将从前述的检体样品到制作解析样品为止的工序作为预处理过程，则通过电泳来分离标记化DNA片段，直到检测并分析所得到的分离DNA片段的电泳图案为止为电泳过程。

迄今为止，DNA片段的分离、DNA片段的检测通过因人类基因组解析而广为人知的DNA测序仪等积极地进行了自动化。另一方面，在预处理过程中，迄今为止一般通过熟练者的手动作业来进行，但近年来，通过使该预处理过程自动化，对于包含STR解析的许多遗传基因解析，不仅在有限的设施和熟练者中使用，还进行了在更多的情况下使用的尝试。

例如在专利文献2中，为了防止样品以外的DNA、RNA的混入，示出了在与外部空气隔绝的状态下封入有试剂类的试剂类保存设备。在专利文献3中，示出了具有与试剂类保存设备类似的结构的生化用盒在与外部空气隔断的状态下不使用移液管、分注机器人等地输送试剂类并进行搅拌用的结构。另外，在专利文献4中，示出了同样适用于在生化用盒内部进行PCR反应的调温机构、调温模块以及生化处理装置的结构。

根据这些专利文献，投入到试剂类保存设备或生化学盒中的DNA样品在与外部空气隔绝的状态下被送液、搅拌、调温而扩增、标记化，从而成为能够进行片段解析的状态的解析样品。在专利文献5中，示出了与包括检测解析样品的单元的预处理/电泳用一体型盒、预处理一体型毛细管电泳装置相关的结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第6531282号

专利文献2：日本专利第6216451号

专利文献3：日本专利第6202713号

专利文献4：日本专利第6012518号

专利文献5：日本专利第6029366号

发明内容

发明所要解决的课题

然而，尽管设计了与这些各种STR解析相关的自动化技术，但这些自动化技术尚未成为STR解析的主流。作为其原因之一，存在STR解析整体的周转时间(turnaround time，以下称为TAT)的问题。TAT在信息、航空等领域中具有各种意义，但总的来说是指直到一个工作结束为止的时间。在将预处理过程自动化的STR解析中，可以说从用户将包含DNA、蛋白质等的检体样品投入设备开始到装置显示解析结果为止的时间为TAT。于是，TAT中主要有预处理过程和电泳过程。预处理过程包括检体样品的投入、DNA的提取、DNA的扩增、DNA向单链的改性的大致4个步骤，电泳过程包括DNA片段的分离、DNA片段的检测、解析结果的显示这3个步骤。

当然，对于用户而言，由于该时间成为单纯的等待时间，所以优选为短的TAT。

作为实现短TAT的一种方法，一般考虑两种研究方向。缩短每一个工序的研究方向和减少工序与工序之间的等待时间的研究方向。

关于缩短每一个工序的研究方向，在STR解析整体中花费大量时间的是预处理过程中的DNA扩增和电泳过程中的DNA片段的分离。为了缩短这些工序所花费的时间，包括试剂制造商在内致力于开发，在每次追赶世代时稍微缩短。

发明人所关注的是另一种减少工序和工序之间的等待时间的研究方向。关于经过预处理过程而生成的解析样品转移到电泳过程的工序，在专利文献5中有记载。由此，首先，在盒内部将循环序列区划的样品输送至泳动溶液槽，并且载置有盒的自动进样器移动，毛细管的两端与泳动溶液槽和阳极缓冲液槽接触。接着，对毛细管的两端短时间地施加弱的电压，适量的样品被导入到填充有分离介质的毛细管。之后，将毛细管的两端浸入到阴极缓冲液槽和阳极缓冲液槽，通过施加高电压而调温的分离介质对DNA片段进行分离。并且，通过检测器检测由激光发出的照射光激发的荧光，从而检测出DNA片段。

但是，专利文献5中记载的结构所示的是使用1台装置和1个盒进行的电泳和荧光检测。专利文献3的结构也是对于一个检体样品需要1台装置的结构。当然，与1台装置只能解析1个检体的结构相比，1台装置能够解析多个检体的装置一般为高吞吐量。

专利文献2所记载的结构记载了针对多个检体的预处理过程的自动化，但没有记载如何对结束了多个预处理过程的解析样品进行电泳和检测。因此，在同时准备多个检体样品的情况下，通过组合专利文献2和专利文献5的结构，能够实现短的TAT。即，通过进行专利文献2的预处理过程，能够同时生成解析样品。如果专利文献2的结构如专利文献5那样搭载于自动进样器，则能够直接将多个解析样品同时与毛细管连接。

如上所述，在同时准备多个检体样品的情况下，通过现有的专利文献的组合，预处理过程、电泳过程一起能够实现短TAT的STR自动分析装置。

但是，设想同时准备多个检体样品作为实际的使用条件是困难的情况。例如，在犯罪搜查的个人识别中，等待解析直至聚集多个检体样品这一情况会导致使事件的解决延迟。另外，在灾害时的个人识别中，会左右救助活动的方针。

另一方面，如果按照得到检体样品的顺序进行解析，则运行成本增加。另外，一般即使在装置的运行中其他检体样品到达，在全部的工序结束之前，也无法开始下一个检体样品的运行。

即，期望的是，在设想设置了想要测定的检体样品A并在进行预处理过程的过程中取入检体样品B、或者在检体样品B在电泳中取入检体样品C的状况下，能够灵活地应对。

当然，如果大量地导入了仅满足要求的1个检体解析装置，则能够进行灵活的应对。但是，为了时期、规模的预测困难的犯罪搜查、灾害，预先大量准备仅解析1个检体的装置对于用户来说也是很大的负担。

即，用户所需求的是能够在任意的时机设置多个检体样品装入盒，并且能够以短TAT执行预处理过程以及电泳过程的电泳装置。为了实现这些目的，通过现有的装置和现有技术文献的组合无法实现的课题有以下3点。

(1)能够在任意的时机设置盒。

(2)能够按照盒的设置顺序执行预处理过程。

(3)能够按照预处理过程结束的顺序转移到电泳过程。

用于解决课题的方法

本发明的电泳装置的特征在于，具有：多根毛细管，其用于填充分离介质；恒温槽，其将毛细管保持为预定的温度；照射检测部，其在使用了毛细管的电泳时进行光的照射和检测；高压电源单元，其对毛细管施加电压；以及自动进样器，其具备输送容器的移动台，针对每个毛细管控制高压电源单元的电压施加。

发明效果

通过上述的结构，能够得到以下的效果。

(1)能够在任意的时机设置盒。

(2)能够按照盒的设置顺序执行预处理过程。

(3)能够按照预处理过程结束的顺序转移到电泳过程。

附图说明

图1是预处理一体型电泳装置的立体图。

图2A是表示筒状的聚合物容器和聚合物输送单元的图。

图2B是表示袋形状的聚合物容器和聚合物输送单元的图。

图3A是毛细管阵列的概要图。

图3B是毛细管局部放大图。

图4是表示高压电源与毛细管的连接的图。

图5是表示实施例1的高压控制的图。

图6是预处理一体型电泳装置的俯视图。

图7是表示信息处理系统的图。

图8是实施例2的预处理一体型电泳装置的立体图。

图9是表示实施例2的泵单元的图。

图10是表示实施例2的泵单元的电流的示意图。

图11是表示实施例3的泵单元的图。

图12是表示实施例4的高压控制的图。

图13是表示实施例5的高压控制的图。

图14是表示实施例6的高压控制的图。

图15是表示实施例7的毛细管阵列的图。

图16是表示实施例8的加热冷却单元的图。

图17是表示实施例9的加热冷却单元的图。

图18是表示实施例10的加热冷却单元的图。

图19是表示实施例11的加热冷却单元的图。

图20是表示实施例12的电泳装置的图。

具体实施方式

例如在开发能够设置最大4个样品盒(sample cartridge)、且满足上述课题(1)(2)(3)的装置的情况下，在能够分别设置4个样品盒和4根毛细管的装置中，能够容易地实现全部的构成部件各4个独立存在的结构。但是，这与排列4台装置没有多大差别。因此，以低成本提供给用户会带来用户优势，因此以尽可能共享能够共享的功能、部件为目的进行了研究。以4个样品盒、4根毛细管为例进行了研究，但只要能够设置多个样品盒和毛细管即可，而不限定样品盒和毛细管的数量。

针对上述课题，发现了如果能够使此前同时对多个检体进行的预处理过程中的盒的保持功能、送液功能、搅拌功能、加热冷却功能、电泳过程的聚合物填充功能和电压施加功能按每1个检体独立地运转，则课题得以解决和用于实现该课题的构造。另外，同时发现了虽然这些功能独立地运转，但至少能够共享照射光源、检测器、恒温槽的结构。分别进行说明。

＜电泳过程中的恒温功能的共享＞

现有的装置一般搭载有能够将使毛细管的温度保持恒定的恒温槽的温度设定到45℃～70℃左右的功能。但是，着眼于在核酸分析的应用固定时不需要使温度变化这一点，发现除了因毛细管更换等停止装置的情况以外，恒温槽只要以固定温度维持毛细管的温度即可。因此，能够共享恒温槽。另外，在进行多个应用时，在恒温槽的设定温度相等的情况下不需要使恒温槽的温度变化，能够共享恒温槽并同时进行不同的应用。

＜电泳过程中的照射光源与检测器的共享＞

以现有的装置为例，一个照射光源照射照射光，贯穿多根毛细管的照射部。在现有的装置中，仅在电泳中进行照射，通过检测器检测荧光，但贯穿的条件是毛细管的照射部精度良好地排列、且在全部的毛细管内部填充有聚合物。在现有的方法中，对所有的毛细管同时施加相同电压。在检测器为一个的情况下，针对毛细管No校准检测器中的读取位置。

例如，在4根毛细管中的3根毛细管中填充有聚合物，仅在第4根毛细管中没有填充有聚合物的情况下，照射光在贯穿毛细管内部的同时发出散射光。散射光至少对相邻的毛细管的检测造成不良影响。另一方面，如果在全部的毛细管中填充有聚合物，则即使在某毛细管中没有解析样品，即使没有施加电压，对该毛细管照射激发而被检测出的也只是在现有的装置中产生的背景噪声。另外，即使在聚合物填充中照射照射光而进行检测，只要能够没有气泡地进行填充，背景噪声的变动也是微小的。这些研究的结果是，发现能够共享照射光源和检测器。

作为向毛细管照射照射光的方法，以上叙述了贯穿多根毛细管的例子，但有将光分割为毛细管的根数的量而向各个毛细管照射的方法、或者将照射光扩展到排列的多根毛细管的宽度而进行照射的方法等各种光的照射方法。如果在不用于解析的毛细管中也填充有聚合物，则能够防止散射光的产生，能够使用任意的照射方法。

＜每一根毛细管的电压施加＞

在现有的装置中，捆扎多根毛细管而成的毛细管阵列被产品化，对多根毛细管同时施加相同电压。作为毛细管阵列的构造，每一根毛细管的一端穿过了中空的一根导电管，多根毛细管的另一端被树脂捆扎而形成毛细管头。将穿过了导电管的毛细管端浸入到阴极侧缓冲液容器中，将另一端的毛细管头浸入到阳极侧缓冲液容器中。金属板与导电管接触。通过对该金属板施加高电压，通过阴极侧缓冲液容器对毛细管内部的聚合物施加高电压。金属板与以同样的结构穿过了多根毛细管的导电管接触，另外，阴极侧缓冲液容器也同样如此，因此通过一个高压电源对多根毛细管全部同时施加相同电压。

在本发明中，为了对每1根毛细管独立地施加高电压，首先对高压电源的输出进行分割。另外，针对各个毛细管各准备一个阴极侧缓冲液容器。发现了将聚合物容器和供给机构分割的实施例和未分割的实施例。

实施例1

在本实施例中，对于本发明的预处理一体型电泳装置，以作为应用之一的STR解析为例进行说明。以STR解析为例进行说明，但这是用于说明本申请发明的一例，能够用于包括STR解析、MLPA解析(Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification，多重连接探针扩增)、SNP解析(Single Nucleotide Polymorphism，单核苷酸多态性)等在内的各种片段解析、序列解析。

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。但是，附图仅用于解说，并不限定本发明的范围。

图1表示本实施例的预处理一体型电泳装置01的立体图。

[自动进样器(autosampler)]

自动进样器02是具有XY轴或XYZ轴的驱动方向的自动输送台单元。图1所示的自动进样器02是XY轴驱动。自动进样器02上搭载有预处理单元03、盒盖04和聚合物输送单元05。另外，输送物为盒06、阴极侧缓冲液容器07、废液容器08、阳极侧缓冲液容器09、聚合物容器10，它们全部是由用户设置的消耗品。详细内容予以后述，但盒06、阴极侧缓冲液容器07、废液容器08、阳极侧缓冲液容器09和聚合物容器10具有如图1那样的配置和结构，使得自动进样器02能够进行XY轴驱动。

本实施例的自动进样器02设置有与能够搭载的盒06的数量相应的数量。

用户将盒06设置在搭载于自动进样器02的预处理单元03上，通过手动或自动关闭盒盖04将盒06位置精度良好地固定在自动进样器02上。

用户将聚合物容器10设置在搭载于自动进样器02的聚合物输送单元05上，通过手动或自动来位置精度良好地固定聚合物容器10。

用户设置阴极侧缓冲液容器07、废液容器08、阳极侧缓冲液容器09、聚合物容器10，通过手动或自动将阴极侧缓冲液容器07、废液容器08、阳极侧缓冲液容器09、聚合物容器10位置精度良好地固定在自动进样器02上。

固定在自动进样器02上的作为消耗品的盒06、阴极侧缓冲液容器07、废液容器08、阳极侧缓冲液容器09、聚合物容器10全部内含有电泳所需的试剂，并且毛细管31的导电管35或毛细管头32进行获取。毛细管阵列14的详细情况予以后述。

图1所示的预处理一体型电泳装置01中，自动进样器02和毛细管31的根数相同，自动进样器02为XY轴驱动。虽未图示，但也可以设置比毛细管31的数量多的自动进样器02，设置比毛细管31的数量多的盒06。在这种情况下，自动进样器02是XYZ轴驱动，其结构变得复杂，但是可以提高处理效率。

[预处理单元]

预处理单元03是搭载于自动进样器02的用于进行送液和搅拌动作的单元。

使用时，由用户设置盒06，手动或自动地关闭盒盖04。

预处理单元03作用于盒06，通过外力输送、搅拌盒06内部的试剂、样品溶液。

送液功能以例如在盒06上粘贴膜厚0.1mm～1mm左右的弹性体薄膜，通过空气压力使其如隔膜泵那样脉动而进行送液的方法等为优选例。此外，送液方法有EWOD(Electrowetting on Dielectric，介质上电润湿)、利用空气压力挤出液滴的方法等各种方法。

混合所需的搅拌动作是指在手工作业中通过被称为吸移(Pipetting)、涡旋(Vortex)、敲击(Tapping)等作业中进行，单纯地混合不同来源的液体物并使其运动的动作。因此，简单地使用送液的功能如滴管那样进行搅拌动作等是优选例，为了实现更高的搅拌效率，也可以附加对盒06赋予高速振动的功能。

此时，在想要促进从裂解缓冲液(Lysis Buffer)提取DNA的情况下，优选构成为以与进行DNA提取的部位接触的方式附加盒06的加热功能、或者附加盒06的进行搅拌的功能。

[盒]

一般将用户获取的检体样品改性为装置可解析的解析样品的过程称为预处理。盒06是输入为检体样品、输出为解析样品的预处理用的设备。在密闭式的情况下，在盒06中封入有预处理过程所需的试剂，在开放式的情况下，从外部向盒06投入试剂。但是，在任何情况下都需要投入检体样品。

以作为本发明的目的应用之一的STR解析为例，在忠实地进行基于目前的手动作业的解析的自动化的情况下，例如考虑以下4种盒。

第一个是样品盒。样品盒在被投入检体样品时，通过裂解缓冲液提取DNA。提取液与PCR反应所需的引物混合物(Primer Mix)和反应混合物(Master Mix)混合，经过PCR反应DNA被扩增。对扩增后的DNA进行定量，与甲酰胺混合而改性为单链(根据需要也进行热改性)，作为解析样品进行电泳。DNA向单链的改性优选将DNA与甲酰胺混合来进行热改性，但也可以是与甲酰胺的混合或热改性中的任一方。

第二个是阴性对照盒(Negative Control cartridge)。不放入检体样品而进行PCR反应，除此以外以与样品盒相同的顺序进行电泳。是未检测到任何物质这一情况确认PCR反应系统中未混入多余的核酸(未引起污染)的盒。

第三个是阳性对照盒(Positive Control cartridge)。代替检体样品而加入已知的对照DNA进行PCR反应，除此以外以与样品盒相同的顺序进行电泳。是通过测定对照DNA来确认准确地进行了PCR反应的盒。

第四个是梯状条带盒(Ladder cartridge)。不得到PCR反应工序，将成为解析的内部指标的等位基因梯阶(Allelic Ladder)和甲酰胺混合进行电泳。

用户可以根据需要将这些盒06组合使用。在此，设为全部是样品盒，对以后的实施例进行说明。

此外，盒06是在使用后被卸下的消耗品。

在STR解析时，使用上述4个盒，但将适合每个应用的试剂封入到盒内。

[盒盖]

盒盖04通过手动或自动进行开闭，具有在关闭时固定保持盒06的功能。

在将解析样品电泳地导入到毛细管31时，需要使导电管35穿过的毛细管端与盒06的连接口连接，因此在盒盖04上还需要设置连接口部分作为开口部。

[加热冷却单元]

加热冷却单元11是由散热体13、热交换元件、导热块12构成的构造体。热交换元件虽然未图示，但优选配置在散热体13与导热块12之间。加热冷却单元11是用于对从检体样品提取出的DNA样品、引物混合物、反应混合物的混合液反复进行加热冷却而进行PCR反应的调温单元。前述的混合液存在于盒06内。并且，由于快速准确地反复进行PCR反应中的加热和冷却是重要的，所以加热冷却单元11需要与盒06接触。因此，盒盖04开口，在开口部嵌入有加热冷却单元11。由此，构成为加热冷却单元11与盒06直接接触。另外，在盒盖04的导热率高的情况下，也可以隔着盒盖04，通过加热冷却单元11对盒06进行加热或冷却。

在本实施例中，对于一个盒06仅具备一个加热冷却单元11，加热冷却单元11安装在盒盖04上。在该结构的情况下，作为热交换元件，优选珀耳帖元件等能够进行高速的升温降温的部件。另外，导热块12是用于在热交换元件与盒06的PCR部之间传导热量的部件，是为了向盒06均匀地传递热量而设置的。因此，导热块12优选导热率高，且热容量低的导热块。因此，使用铝等硬且导热率高的材质，并且将体积设计得较小的结构是优选的结构之一。

[散热体]

散热体13是加热冷却单元11的一部分，是用于在热交换元件的冷却时高效率地进行冷却的构造体。因此，与热交换元件和导热块12中的一个或两者接触。

在空气冷却的情况下，散热体13一般被称为散热片，采用在金属材料中取得较多的传热面积、使传递热量增加的构造。在进一步提高冷却速度的情况下，安装空气冷却风扇以便风吹向散热体13。

在水冷却(液体冷却)的情况下，作为散热体13，设置供冷却液流动的水箱(waterblock)、使热在装置外散热的散热器、使冷却液循环的泵、将冷却液暂时向储存泵供给的贮存器等。仅将这些部件部分一体化的简易水冷也同样如此。水冷却与空气冷却相比冷却效率稍高的情况较多，也能够将夺取的热在任意的场所散热，因此在想要防止装置内温度上升的情况下是有效的。

[废液容器]

废液容器08具有将多余地注入到毛细管31的聚合物、上次使用时的旧的聚合物等排出并暂时储存的功能。聚合物通常为高粘度且干燥时结晶化的高分子液体，因此为了使废液时的除液良好，并且防止干燥引起的结晶化，优选废液容器被某种液体充满。优选的是，液体例如是纯水、缓冲液、与缓冲液类似的液体等。另外，在图1中，废液容器08和阴极侧缓冲液容器07是不同的容器，但废液容器08和阴极侧缓冲液容器07是同一容器的结构也是优选的方式之一。

[聚合物容器、聚合物输送单元]

聚合物容器10是内含有聚合物的容器。聚合物输送单元05是用于将聚合物容器10内的聚合物输送至毛细管31的单元。

聚合物是用于在电泳时对解析样品赋予泳动速度差的分离介质。分离介质存在流动性和非流动性这两种，在本实施例中使用流动性的聚合物。

使用图2，对本实施例的聚合物容器10和聚合物输送单元05的详细情况进行说明。图1的聚合物输送单元05配置于聚合物容器10的侧面，但也可以配置于聚合物容器10的下方。

图2A所示的聚合物容器10具有圆筒形的筒21(狭义上将其称为注射器)、将聚合物密封在筒内部并在筒内部可动的密封部件22、将聚合物停留在筒内部并与毛细管连接的连接体23。在毛细管31与连接体23接触或贯穿而与聚合物液接触的状态下，从聚合物容器20底部施加外力，上推密封部件，由此将聚合物注入到毛细管31内部。使聚合物容器底部运转的外力机构是聚合物输送单元05。图2A的聚合物输送单元05具备柱塞24(plunger)。通过柱塞24上推密封部件22，由此将聚合物注入到毛细管内部。

设为圆筒形的聚合物容器10的优点在于，聚合物输送单元05的结构为使柱塞24上下移动的单轴机构即可，能够使聚合物输送单元05为简单的结构，以及聚合物容器10内的死体积(dead volume)少。

另外，如图2B所示，在聚合物容器10采取小型的袋形状(pouch shape)的情况下，没有按压件，而是袋25和连接体26的结构。此时，作为聚合物输送单元05，以从外部夹入袋的方式进行压入(参照图2B的(1))，或者以从袋底部挤压内含的聚合物的方式进行驱动(参照图2B的(2))，从而将聚合物注入到毛细管31内部。

设为袋形状的聚合物容器25的优点在于，容器本身的结构简单且容易进行廉价的设计，因此能够以低成本提供给用户。

此外，在本实施例中，聚合物容器10以能够插入毛细管头32的方式配置于自动进样器02，但也可以在毛细管31的导电管35侧配置聚合物输送单元05及聚合物容器10，从导电管35侧向毛细管注入聚合物。此时，废液容器08配置于毛细管头32侧。

[阴极侧缓冲液容器、阳极侧缓冲液容器、阳极电极]

阳极侧缓冲液容器09和阴极侧缓冲液容器07都是内置有包含电解质的缓冲液的容器。阴极侧缓冲液容器07和阳极侧缓冲液容器09都搭载在自动进样器02上。

另外，虽未图示，但在装置上搭载有与毛细管数量相应数量的由铂、SUS等耐腐蚀的导电性材质构成的阳极电极。在对毛细管31施加高电压时，配置为阳极电极与阳极侧缓冲液容器09中的内用液接触。在施加高电压时，阳极侧缓冲液经由阳极电极接地。由此，从高压电源单元15产生的高电压通过高压配线、毛细管的金属板、导电管、阴极侧缓冲液、毛细管线材、毛细管头、阳极侧缓冲液、阳极电极接地而进行施加。

[照射单元]

照射光17从照射单元16的光源射出，直接或经由几个光学部件而到达毛细管的照射检测区域33。在设置有n根毛细管C1、C2…Cn时，照射光17依次连续地透过C1、C2…Cn的毛细管31。检测器18直接或经由几个光学部件检测出因该照射光17从解析样品发出的信息光，由此作为检测数据。

作为例子，具体说明STR解析的应用，照射光17是激光。解析样品是通过PCR反应一边扩增一边附着有荧光色素的DNA。信息光是由激光激发的荧光，荧光色是依赖于碱的波长的光。关于被激发的荧光的荧光色，通过作为光学部件的滤光器将检测数据中多余的波长的光(例如激光的波长)截止，接着通过作为其他光学部件的分光器按波长向检测器18的不同位置分光。例如，在利用检测器18进行拍摄时，在纵向上分开毛细管C1、C2…Cn，在横向上分开检测每个波长的光。检测出的数据被取入到控制用计算机，通过软件适当地解析。

用户能够通过控制用计算机来控制装置所保有的功能，并且能够授受由装置内的检测器18检测出的数据。另外，检测数据能够通过控制用计算机所包含的软件、或者基于从控制用计算机得到的数据而通过其他解析用计算机所包含的软件来得到解析结果。

在本实施例中，以依次连续地透过毛细管31的方式将照射光照射到毛细管31的照射检测区域33的照射方法为例进行说明，但有将照射光17分割成毛细管31的根数的量并照射到各个毛细管31的方法，或者将照射光17扩展到排列的多根毛细管31的宽度并照射到毛细管31的方法等各种光的照射方法，可以是任意的照射方法。

[恒温槽单元]

恒温槽单元19具有将毛细管阵列14的温度保持为设定的温度的功能。具有在聚合物填充时加快填充速度、在电泳时将电泳中的解析样品的移动速度差保持为固定的效果。在图1中，记载为知晓恒温槽单元19的内部。在本发明中，如图1所示，毛细管阵列14的配线路径不是2维的平面而是3维，因此恒温槽单元19优选在聚酰亚胺加热器、橡胶加热器等加热器的隔热性高的恒温壳体内对毛细管线材31的大部分进行保温的空间恒温槽。为了使恒温壳体内的温度保持均匀，安装风扇以使风在恒温壳体内循环的结构也是优选的一例。

另一方面，为了缩短升温时间，也可以采用接触式恒温槽。在该情况下，将导热率、传热率及热量高的保温板沿着毛细管阵列14的配线路径弯曲，将具有平面的加热器粘贴在弯曲的保温板上。并且，将包覆毛细管线材并用于传递从加热器产生的热的导热性弹性体部件粘贴在加热器上。考虑以将毛细管与保温板和加热器、导热性弹性体结合而成的构件夹入的方式设有隔热材料的结构。在该结构的情况下，各部件的粘贴顺序不限于此。

[检测单元]

检测单元是将检测器18和光学系统部件组合而成的单元。虽未图示，但荧光经由多个光学系统部件被检测器18检测出。在光学系统部件中，例如可举出截止不需要的照射光的LP滤波器、对荧光波长进行分光的分光器等，但只要在通过检测器18检测时能够分开检测出各个毛细管31以及所发出的波长，则可以是任意的方法。检测器18例如可以考虑CCD区域图像传感器、CMOS照相机等。

[毛细管阵列的结构]

使用图3对本发明中的毛细管阵列14的结构进行说明。图3A是图1所示的毛细管阵列14的分解图，图3B是局部的放大图。

毛细管31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，表面被聚酰亚胺被膜涂敷。

各个毛细管31全部以相同的长度被切断，与聚合物容器10连接的一方被非导电物质一根一根地单独捆扎。将其称为毛细管头32。毛细管线材31从毛细管头32的端点露出。

被照射光照射的毛细管的照射检测区域33是向毛细管内部照射照射光的位置，同时是检测从解析样品发出的信息光的位置。因此，为了高效地接受照射光照射的光能，并且为了容易检测因照射光从解析样品产生的信息光，成为除去了聚酰亚胺被膜的结构。所有的照射检测区域33被高精度地排列并固定，通过检测保持部件34进行捆扎。

检测保持部件34是使照射检测区域33高精度地排列并固定的部件。另外，为了照射单元16向照射检测区域33照射照射光17，并且确定检测出信息光的位置，检测保持部件34的外形或定位孔等是高精度地制造的部件。同样地，在恒温槽中具备位置精度良好地固定检测保持部件34的机构。

在与毛细管头32相反的毛细管线材31的端点，各个毛细管线材31穿到各个导电管35中，以露出的状态或者稍微突出0.5mm左右的状态被固定。图3B表示导电管侧的毛细管端。各个导电管35分别固定于不同的金属板36。虽然在图3B中未图示，但金属板36和导电管35的一部分被作为非导电物质的装载头(load header)37保护。将金属板36和导电管35一并保持的装载头37可以是不同的部件，也可以是同一部件或能够连结的部件。

在施加电压时，供给来自高压电源单元15的电力的高压配线与装载头37内的金属板36接触，向导电管35施加电压，作为阴极电压发挥功能。

根据该结构，虽然无法单独地更换各个毛细管31，但能够向用户提供易安装的毛细管阵列14。

此外，现有的毛细管阵列14的目的在于使多根毛细管31全部同时以相同的电压进行电泳，因此全部导电管35在以一定间隔排列的状态下固定于一个金属板36，并且被一个装载头保护。另外，相反侧将所有毛细管31捆扎成一点，并被一个毛细管头32包裹。根据该结构，在现有的毛细管阵列31中，能够施加的电压是单一的，且只能同时施加电压。

[高压配线、高压电源]

使用图4，对本发明的高压电源和高压配线进行说明。

首先，在现有装置中，在一个高压电源上有一个高压配线，经由金属板对多根毛细管施加高电压。根据电泳过程的步骤，各自所需的电压的大小也不同，另外还依赖于用户作为目的的应用、解析样品浓度，因此输出也能够细微地调整(输出可变)，以便用户能够设定。

另一方面，在本发明中，为了实现多根毛细管31分别在不同的时机进行电泳，如使用图3说明的那样，是在各个毛细管的导电管35上分别带有各金属板36的结构。因此，用于将高压电源单元15的电压施加到毛细管31的高压配线41也需要多根。高压电源单元15成为能够对各个毛细管31单独地施加电压的结构，并且能够施加与各个电泳的步骤相应的电压。毛细管是消耗品并被更换，因此高压配线41优选构成为和毛细管连接的一侧的前端容易与毛细管装卸。例如，具体而言，制造将导电构件的圆柱的前端加工成半球形状的插头，在该插头上连接高压配线41的导线，以在插头被弹簧压入时运转的方式组装成运转插头。运转插头通过设置于各毛细管31的装载头37的连接口，与金属板36接触而停止。此时，运转插头的壳体和装载头37分别由绝缘材质构成，构成为不从导线、插头、金属板以外的路径放电。例如，在运转插头与装载头之间夹着绝缘性高的弹性体。通过这样的结构，高压配线41的运转插头和各毛细管31的装载头37能装卸且不向外部放电，能对各毛细管31施加高电压。

图5是控制图4的高压电源单元15的实施例之一。

为了简单地实现本发明的高压电源单元15，只要准备与毛细管31的根数相应的能够个别地进行电压控制的高压电源42即可。该实施例具有控制容易、开发容易等优点。

＜以STR解析为目的的装置中的数据取得工序的一例＞

在STR解析例中，以下示出了将进行核酸分析的预处理过程和电泳过程一体化的本实施例的预处理一体型电泳装置中的、将从用户得到检体样品到装置得到数据为止的工序简化的一个例子。

步骤0：用户用拭子从受检者采集口腔内细胞或通过装置(kit)采集血液样品等生物体细胞作为检体样品。

步骤1：用户将检体样品投入到盒06中。这样，与盒06内部的裂解缓冲液混合，从生物体细胞中提取出DNA。

步骤2：用户将盒06设置于预处理单元03。

步骤3：预处理单元03在盒06内输送一定量的通过裂解缓冲液提取出的DNA样品溶液。并且，与封入到盒06中的引物混合物和反应混合物进行混合。

步骤4：通过加热冷却单元11进行盒06的加热和冷却，在盒内，对提取出的DNA样品与引物混合物和反应混合物的混合液反复进行加热冷却。加热冷却的温度、时间、循环次数基本上遵循所使用的PCR试剂的规程。

步骤5：使PCR反应后液改性为单链作为解析样品。若将通过手工作业进行的工序直接自动化，则通常是对PCR反应后液进行定量，将其一部分与甲酰胺混合，进行加热的方法。在对DNA浓度进行定量的情况下，将一定量的吸附DNA的珠(beads)封入到盒06中，并且，从珠剥离DNA来进行定量的方法较佳。在不对DNA浓度进行定量而对液量进行定量的情况下，从PCR反应后液的全部液量将一定量的液量输送至盒06内部的其他位置并储存，并且与甲酰胺混合。在装置的检测单元中的动态范围足够大的情况下，也可以不进行这样的定量而与甲酰胺混合。此外，在即使仅与甲酰胺混合也充分改性为单链时，不进行加热的构成也是本实施例的优选例。另外，即使仅通过基于加热的热改性也可以将DNA改性为单链，不使用甲酰胺而仅进行加热的构成也是本实施例的优选例。

步骤6：装置使自动进样器02运转，使废液容器08与毛细管的一侧连接，使另一侧与聚合物容器10连接。在图1中，配置为将毛细管的导电管35侧与废液容器08连接，将毛细管头32与聚合物容器10连接，但也可以将毛细管头与废液容器08连接，将导电管35与聚合物容器10连接。

步骤7：装置使自动进样器02运转，使导电管35与阴极侧缓冲液容器07接触，使毛细管头32与阳极侧缓冲液容器09接触。

步骤8：装置对毛细管31施加-15kV～-20kV左右的电压。这是为了排出注入到毛细管31的聚合物的离子，提高测定时的分离性能，被称为预运行(PreRun)。电压从高压电源单元15通过高压配线41、装载头37、导电管35、阴极侧缓冲液容器07而被施加到毛细管内部的聚合物。此时，毛细管头32侧的阳极电极与阳极侧缓冲液容器09接触，通过阳极电极接地。

步骤9：装置使自动进样器02运转，使导电管35与位于盒06的样品孔(samplewell)中的解析样品接触，使毛细管头32与阳极侧缓冲液容器09接触。

步骤10：装置对毛细管31施加0.5kV～2.0kV的电压。解析样品从盒06的连接口电泳到毛细管31内。至少在该步骤10之前，恒温槽单元19需要将毛细管31保持为固定温度，并使温度稳定。

步骤11：与步骤7相同，使自动进样器运转，使毛细管的导电管35与阴极侧缓冲液容器07接触，使另一测的毛细管头32与阳极侧缓冲液容器09接触。

步骤12：通过高压电源单元15，对毛细管31施加8.0kV～12.0kV的电压。解析样品在填充有聚合物的毛细管31的内部从导电管35侧向毛细管头32侧移动。(电泳)

步骤13：装置从照射单元16向毛细管31的照射检测区域33照射照射光17。毛细管31的照射检测区域33通过检测保持部件34而精密地排列，因此贯穿最初的毛细管31的照射光入射到下一个毛细管31，反复进行贯穿。照射光17贯穿所有的毛细管31并在装置内部被吸收而停止。

步骤14：通过电泳而移动来的解析样品依次到达毛细管的照射检测区域33。通过照射光17使得在解析样品上标签化的荧光色素发光。根据解析样品的碱基，所标记的荧光色不同。

步骤15：检测单元检测出所发出的荧光。荧光经由装置的多个光学系统部件被检测器18检测出。光学系统部件例如可举出截止不需要的照射光的LP滤波器、对荧光波长进行分光的分光器等，但只要在被检测器18检测出时能够分开检测出各个毛细管31以及所发出的波长，则可以是任意的方法。

在进行电泳的步骤8、步骤10、步骤12～15中，阳极电极与阳极侧缓冲液容器09的内用液接触。此时，阳极侧缓冲液经由阳极电极接地。从高压电源单元15产生的高电压通过高压配线41、设于毛细管的金属板36、导电管35、阴极侧缓冲液、毛细管线材31、毛细管头32、阳极侧缓冲液、阳极电极而接地并加以施加。

到以上的步骤15为止是装置得到检测数据的一例。此时，步骤0是由用户进行的检体样品取得过程，步骤1至步骤5是预处理过程，步骤6至步骤15是电泳过程。此外，实际上存在之后用软件对在步骤15中得到的检测数据进行解析并显示的工序和用户保存数据等工序，但不用于说明本发明，因此不在此进行叙述。

上述的步骤0～步骤15示出了到此为止的各工序。实际上，根据本发明的结构，一部分工序能够并行地进行，能够实现更短的TAT。例如，作为预处理过程的步骤1至步骤5和作为电泳过程的步骤6至步骤8两者需要在步骤9之前结束。因此，步骤6不一定必须在步骤5之后进行，能够并行地进行。

更具体而言，在需要比较长的时间(在多路STR的试剂规程中，31循环(cycle)为19.7分钟等)的步骤4的PCR反应中，预先使步骤6至步骤8进行、或预先进行步骤10中记载的恒温槽升温和温度稳定化控制等，同时进行预处理过程和电泳过程的一部分是使用了本实施例的实现较短TAT时间的优选例。

[实施例1中的实际动作]

图6是预处理一体型电泳装置1的俯视图。使用图6，对作为本发明的效果的针对每个盒06进行了单独的电泳的状态进行说明。此外，高压电源、高压电源配线、检测单元、恒温槽单元为了易于观察而排除显示，但包含在装置内。

首先，说明上述电泳过程中的、由自动进样器02进行的毛细管31的配置。

虽然在图1中进行了省略，但仅如通道(lane)4所示，在废液容器08、聚合物容器10、阴极侧缓冲液容器07、阳极侧缓冲液容器09、盒06以及盒盖04设置有用于与毛细管31连接的连接口。将设置于废液容器的连接口设为h1，将设置于聚合物容器的连接口设为h2，将设置于阴极侧缓冲液容器的连接口设为h3，将设置于阳极缓冲液的连接口设为h4和h6，将设置于盒以及盒盖的连接口设为h5。

对上述电泳过程中的毛细管31和连接口进行详细说明。在步骤6中，导电管35与废液容器08的连接口h1接触，毛细管头32与聚合物容器10的连接口h2接触。

在步骤7、步骤8、步骤11～15中，导电管35与阴极侧缓冲液容器07的连接口h3接触，毛细管头32与阳极侧缓冲液容器09的连接口h4接触。

在步骤9、步骤10中，导电管35与盒09以及盒盖04的连接口h5接触，毛细管头32与阳极侧缓冲液容器09的连接口h6接触。

在提供毛细管的导电管35与毛细管头32的间隔x1在装置运转中固定的装置时，h1与h2的距离、h3与h4的距离、h5与h6的距离为等间隔的距离x1。另外，通过将这些连接口h1、h2、h3、h4、h5、h6配置成例如X轴方向上的一列，能够将现有的装置中需要XYZ轴这3个轴的自动进样器02的驱动轴设为XY轴这2个轴，能够向用户提供廉价的装置。

此外，X轴是连接阴极侧缓冲液容器07和盒06的样品孔(或后述的样品管)的直线方向，Z轴是相对于装置的安装平面水平且相对于X轴正交的方向，剩余的Y轴是相对于X轴和Z轴正交的方向。在本实施例中，作为附图说明了所有自动进样器02在Z轴方向上排列，多个毛细管31在相同方向上排列而具有X轴的结构的一例。由于准确地对每1根毛细管分别确定XZ轴，因此在多个毛细管31分别具有不同的X轴方向的情况下(例如放射状等)，各个自动进样器02的X轴也遵循连接了各个毛细管31的毛细管头32及导电管35的X轴方向。

在本图中，将最上侧的毛细管设为C1，将最下侧的毛细管设为C4。将包含自动进样器02、搭载于自动进样器02的各种构成部件组、以及毛细管31的装置的能够单独进行电泳的运用单位设为通道。使用毛细管C1的运用单位是通道1，使用毛细管C4的运用单位是通道4。

在图6中，通道1结束了步骤1至步骤13，并且正在执行步骤14和步骤15。来自照射单元16的照射光17照射到毛细管C1的照射检测区域33，从通过电泳在聚合物中移动来的解析样品发出信息光，并通过检测器18检测出。为了电泳而施加10kV的电压。

通道2是在通道1之后执行的通道。结束步骤1至步骤9、正在执行步骤10。毛细管的导电管35与盒06的连接口h5连接，正在向毛细管C2注入解析样品。由于通道1处于执行中，因此照射光17当然贯穿毛细管C1而到达毛细管C2，另外检测单元也执行C2的拍摄。然而，由于未到达步骤14以后，因此在通道2到达步骤14之前，所获得的检测数据持续被废弃。为了样品注入而施加1.5kV的电压。

通道3是在通道2之后执行的通道。结束步骤1～步骤3，反复进行步骤4的PCR反应的同时执行步骤6。与通道2同样地，照射光17贯穿毛细管C1、C2而到达毛细管C3，与通道2同样地得到的检测数据持续被废弃直至到达步骤14。电压为0kV。

通道4是在通道3之后执行的通道。作为步骤2，用户正想要投入盒06。与通道2、通道3相同，照射光17贯穿毛细管C1、C2、C3而到达毛细管C4。在此，由于通道4未处于执行步骤6的过程中，因此聚合物未被新填充，但由于上次使用时的聚合物残留在毛细管C4内部，因此不会产生成为测定噪声的程度的散射光。此外，与通道2、通道3同样地得到的检测数据持续被废弃，直到步骤14。电压为0kV。

在毛细管C4中，虽然残留有上次使用时的聚合物，但在初次使用装置时或更换毛细管时，即使在一根毛细管中进行解析样品的电泳时，也向全部的毛细管填充聚合物，抑制散射光的产生。

虽然为了容易观察而未图示，但从高压电源单元15通过高压配线41施加与各个通道对应的电压。另外，恒温槽单元19被调温至60℃并稳定。

[实施例1中的各构成部件的控制以及数据的关系]

图7是表示实施例1中的信息连接的图。细实线表示控制信息、检测出的数据、电力供给等的交换。虚线表示来自高压电源的电交换。粗箭头表示光学信息的流向。控制信息包含对各单元指定动作、或包含来自各单元的测定数值或执行完成等的一般的双向的电信号。

如本图所示，虽然在图1～图6中没有记载，但实际的装置的控制以安装于装置的电气基板即主板为中心进行。在图7中，为了简单，从主板直接与所有的构成部件交换控制信息，但在装置结构上，在比利用1根配线连接主板与构成部件之间更有益的情况下，也包含将中继基板夹在中间的情况。另外，为了控制这些部件的动作，当然需要软件的控制，因此需要在主板上直接安装在连接装置内的内计算机、从装置外控制装置的外部计算机。图7所记载的软件控制(Software Control)包括此计算机。

至此对实施例1进行了说明，但以STR解析为例是用于解说的示例，并不限定本发明的范围。

实施例2

＜使用了泵的聚合物注入方式的实施例＞

使用作为实现本发明的、与实施例1不同的方式的预处理一体型电泳装置01的结构图的图8进行说明。

在本实施例中，自动进样器02、盒06、盒盖04、加热冷却单元11、废液容器08、阴极侧缓冲液容器07的结构与实施例1相同。另外，虽然未图示，但预处理单元、高压电源、高压配线、阳极电极、控制用计算机以及主板等作为构成部件存在的情况也是相同的。

本实施例的特征在于，没有聚合物输送单元，取而代之，在装置中安装有泵单元51。详细情况后述，泵单元51由聚合物流路块、送液机构、阳极侧阀、送液机构侧阀、止回阀构成。另外，泵单元51与毛细管阵列14连接，并且连接有聚合物容器10、阳极侧缓冲液容器09。

本结构的优点主要有2点，第一个是装置成本。在实施例1中，对各毛细管31分别设置作为驱动源的聚合物输送单元，而在本结构中，能够利用一个作为驱动源的泵单元51而注入聚合物。

第二个是分析性能。毛细管头32不需要被各通道的自动进样器02分开，而是集中连接于泵单元51，因此如图所示，从毛细管阵列14的照射检测区域33到毛细管头32的距离与实施例1不同，能够缩短。在毛细管31的长度相同时，关于分析性能之一的样品的分离性能，从导入管35侧的前端到照射检测区域33的长度越长越好。另外，与该变更相应地，如图示那样变更照射光17、恒温槽单元19、检测器18的位置。

图9是表示图8所示的泵单元51的具体结构的一例。在毛细管根数为n根时，由绝缘物质制作的聚合物流路块52具有n条独立的流路53。对于n条独立的流路连接一个阳极侧缓冲液容器09。另外，阳极侧缓冲液容器09与聚合物流路块52所具备的一个阳极电极54连接。阳极电极54通过聚合物流路块52的内部后与装置的地线(groud)连接。即使是阳极电极54不与聚合物流路块连接的结构，只要是阳极电极54位于装置的某处、其一方与地线连接、另一方与n个阳极侧缓冲液容器分别连接的状态，则可以是任意的结构。

阳极侧缓冲液容器09能够从聚合物流路块52装卸，用户能够进行更换。

n条流路53与阳极侧缓冲液容器09连接。在该连接端点，阳极侧阀55设置于各个流路上，能够通过软件来控制开闭的定时。

在流路53的另一侧分别连接有毛细管头32。由于从流路53通过毛细管头32向毛细管阵列14内部单独地注入聚合物，因此该连接需要被密闭，并且相对于压力是牢固的。具体而言，毛细管头32为螺纹构造、在聚合物流路块52设置水阀(tap)而进行连接的方法，或者将毛细管头32与聚合物流路块52连接后进行按压的盖构造等是优选例。

在各流路的端点与端点之间分别设置有另一个流路，聚合物流路块内的流路53成为三叉路。该另一个流路独立设置，与送液机构56相连，送液机构56与聚合物容器10相连。毛细管线材31的配管直径相对于流路的配管直径极其狭窄，因此若打开阳极侧阀55并从送液机构56送出聚合物，则聚合物因压力差而向阳极侧缓冲液容器09流动。若关闭阳极侧阀55并从送液机构56送出聚合物，则由于高压，聚合物缓慢地流入到毛细管线材31，最终向阴极侧缓冲液容器07流动。

作为送液机构56，具体而言驱动柱塞的高压泵是合适的。简单地说，有将柱塞组合为注射器形状的容器和使用了用于驱动柱塞的滚珠丝杠的驱动结构的组合。类似的结构广为人知，只要是具有能够将高粘度的分离介质可靠地注入到毛细管31的内径的压力和能够无泄漏地注入的密闭性的送液机构56，则可以是任意的结构。

如图9所示，在与送液机构56相连的各个流路53上分别设置有送液机构侧阀57，之后汇集为一个合流流路。优选合流流路与送液机构56相连，送液机构56与聚合物容器10相连的结构。作为其他例子，对n根毛细管配置n个送液机构56的方法简单。

为了便于说明，图9再现了图8所示的装置的状态。另外，这是与实施例1中的图6类似的装置状态。即，毛细管31的总根数为4根，与毛细管C1对应的通道1被施加10kV的电压，与毛细管C2对应的通道2被施加1.5kV，与毛细管C3对应的通道3被注入聚合物，与毛细管C4对应的通道4正在更换盒。

在图9中，毛细管C1及毛细管C2被施加电压，因此阳极侧阀55分别打开，送液机构侧阀57关闭。如果在该状态下施加电压，则从阳极侧阀一方的流路端点通过聚合物内部施加电压，通过阳极侧缓冲液，进一步在阳极电极流过电流，并接地。

因此，在实施例1中说明的电泳过程的步骤8、步骤10、步骤12～15中，从高压电源42产生的高电压通过高压配线41、毛细管的金属板36、导电管35、阴极侧缓冲液07、毛细管线材31、毛细管头32、聚合物流路块的流路内部53、阳极侧缓冲液09、阳极电极54接地而被施加。与实施例1不同的是，聚合物流路块的各流路53进入毛细管头32与阳极侧缓冲液09之间。

在通道3的毛细管C3中注入有聚合物。聚合物的注入在2个工序中进行。作为前工序，打开阳极侧阀55，打开送液机构侧阀57，驱动送液机构56的泵。这样，聚合物被排出至阳极侧缓冲液容器09，聚合物容器10与阳极侧缓冲液容器09之间的流路被聚合物充满。作为后工序，关闭阳极侧阀55，驱动送液机构56，由此向毛细管C3的内部注入聚合物。图9表示后工序。

在通道4中，因为正在更换盒06，所以阳极侧阀55和泵侧阀57都处于关闭状态。

止回阀58是为了在送液机构56进行吸引、排出时不会使聚合物从送液机构56侧向聚合物容器10逆流而设置的阀，在对送液机构56赋予止回阀58的功能的情况下不需要。

根据图9的结构，n根毛细管31全部经由泵单元51的聚合物流路块的流路53与一个阳极侧缓冲液容器09的内部连接。因此，当对某根毛细管31施加高电压时，电流经由前述的路径，从阳极侧缓冲液09连接到阳极电极54，并接地。此时，电流的大部分流向具有零电位的地线，但由于在阳极侧缓冲液09的内部存在与其他毛细管连接的流路，因此理论上可以认为电流也向其他毛细管31逆流。

图10是用于将在通道1中流动的电流设为I₁、将在通道2中流动的电流设为I₂、将向通道3逆流的电流设为I₃来计算逆流的电流的示意图。根据该结构，当尝试求出逆流的电流时，如上所述，施加于通道1的电压为10kV，施加于通道2的电压为1.5kV，通道3和通道4为0kV。将阳极侧缓冲液09、阳极电极54、到接地为止的电阻设为配线电阻r，将施加于配线电阻r的电压设为v。将通道3的毛细管及流路所具有的阻力设为R₃。阳极侧缓冲液09极其容易流过电流，r＝10mΩ左右。另外，毛细管31的配管直径细，因此R₃＝10MΩ左右。I₁+I₂＝100μA左右。v＝r×(I₁+I₂)，I3＝v/R₃，因此I₃＝10^-15A左右。因此，可知在通道3中仅流过极其微弱的电流。毛细管31的配管直径在任何毛细管中均相同，因此通道4也与通道3相同。在通道2中，与来自通道1的电流同样地逆流，但其量与流经通道2的来自1.5kV的电流值相比，理论上非常小。因此，对电泳的影响极其轻微。尽管如此，在想要防止逆电流的情况下，在对毛细管31附加高电压的高压电源单元15中，使用搭载有组合了二极管、电容器等电子部件的逆流防止电路的高压电源单元15的情况是优选的实施例之一。

另外，从该示意图可知，若聚合物容器10及容器内部的聚合物接地，则不经由毛细管31的配线电阻而引起逆电流。因此，在使用泵单元51的结构中，优选地，聚合物容器10不接地的结构。具体而言，聚合物容器10仅与泵单元连接而不与装置的壳体接触的结构，或由塑料等非导电物质支承等是优选的结构的例子。

实施例3

＜使用了泵的聚合物注入方式的其他实施例＞

作为电流的逆流对电泳的影响变多的主要原因，是毛细管31的电阻变小的情况。作为电流的逆流对电泳的影响变多的具体的主要原因，可举出毛细管31的配管直径变大、毛细管31的配管长度变短、毛细管31的根数变多、使用电阻小的聚合物等。为了提供这些装置，在图11中示出了用于防止在图10中求出的极微弱的电流的逆流的、图8所示的泵单元的具体结构的另一例。

与图9同样地，在毛细管根数为n根时，由绝缘物质制成的聚合物流路块52具有n条独立的流路53，但作为与图9不同的点，n个阳极侧缓冲液容器09分别与n条独立的流路53连接。另外，n个阳极侧缓冲液容器09分别与聚合物流路块52所具备的n个阳极电极54连接。

阳极侧缓冲液容器09能够从聚合物流路块52装卸，用户能够更换。为了减轻该用户更换作业的麻烦，在图11中，多个阳极侧缓冲液容器09集中收纳于一个保持器59内。此外，也可以是容器为一个，容器内的室分为n个，分别充满阳极侧缓冲液的结构。

n条流路分别单独地与阳极侧缓冲液容器09连接。在该连接端点，阳极侧阀55设置于各个流路，能够通过软件来控制开闭的定时。

根据该结构，阳极侧缓冲液容器09按每个通道、每个毛细管分开，因此能够向用户提供不产生电流的逆流的装置。

实施例4

＜高压电源的其他结构＞

图12是控制图5的高电压的高压电源单元15的其他实施例之一。

该结构是在一个高压电源43中准备与毛细管根数相应的输出可变的高压端口44的结构。这虽然因毛细管根数而难以开发高压电源单元15，但与个别地准备高压电源42相比，具有节省空间、导入成本小等优点。

实施例5

＜高压电源的其他结构＞

图13是控制图5的高电压的高压电源单元15的其他实施例之一。

该结构是准备固定了输出的固定高压电源45的结构。例如，在使用本发明提供如STR解析那样的专用于单一应用的专用机的情况下，应用已确定，并且样品浓度也缩小到某种程度的范围内。这样，确定在实施例1中说明的电泳过程的施加电压的步骤8、步骤10、步骤12中所需的电压。现在，若所需的高电压为3种，则准备3种固定高压电源45，另外，也包括0kV的接地端(GND)在内，按各毛细管准备4根高压配线41。是配合施加电压的步骤，机械地或控制而施加高电压的方法。

该结构的高压电源的输出不是可变的，而是按每个单体固定，因此具有高压电源的开发容易且廉价的优点。

实施例6

＜高压电源的其他结构＞

图14是控制图5的高压电源的其他实施例之一。

该结构是准备多个将输出固定于一个高压电源43的高压端口46的结构。是仅准备毛细管根数的量的高压配线41，在高压电源单元15中，配合施加各自的电压的步骤，机械地或控制输出固定的高压端口46与高压配线41的连接而施加高电压的方法。

另外，该结构也有因高压电源的输出按每个单体固定，具有高压电源的开发容易且廉价的优点。

实施例7

＜毛细管阵列的其他结构＞

图15是图3A的毛细管阵列14的其他实施例之一。在各个毛细管31的照射检测区域33固定有高精度地制造的排列部件38。各个排列部件38全部集中排列，并通过排列部保持部件39被固定。在装置中具有位置精度良好地固定排列部保持部件39的机构。通过该结构，照射单元16能够向毛细管的照射检测区域33照射照射光17，并且确定检测出信息光的位置。

该实施例的优点在于，打开毛细管阵列14的排列部保持部件39，能够以1根为单位更换毛细管31。只要不受软件限制，可以逐个独立地电泳的毛细管阵列14可以使多个毛细管中的使用次数具有偏差。。

例如，是能够设置最大n根毛细管31的结构，毛细管No为C1、C2…Cn。另外，毛细管31的使用次数上限为电泳500次。假设各种用户反复使用一个装置，考虑在毛细管C2…Cn的使用次数为100次左右时，只有毛细管C1的使用次数达到500次而达到使用上限次数的情况。此时，在实施例1的结构中，不仅毛细管C1，毛细管C2…Cn也必须同时更换。与此相对，在本结构中，用户或装置维护人员仅更换毛细管C1，毛细管C2…Cn能够继续使用。

此外，此时排列部保持部件38的作用在于各毛细管31的排列及固定，因此将排列部保持部件38直接搭载于装置也是优选的结构例之一。

实施例8

＜加热冷却单元的其他结构＞

图16是图1、图6、图8的加热冷却单元11的其他实施例之一。在进行温度循环处理时，不是一个加热冷却单元11使温度上升下降，而是准备设定温度不同的多个加热冷却单元61、62，通过盒内的液体移动来进行温度循环处理。

例如在基于PCR的温度循环处理所需的温度为4℃、55℃、60℃这3种等的情况下，优选具备控制为各自的恒定温度的3种加热冷却单元。但是，由于55℃和60℃的温度差低，因此也可以是4℃的加热冷却单元61和兼用作55℃和60℃的加热冷却单元62的组合。

因准备多个加热冷却单元61、62而看起来价格高，但实际上不需要配合PCR高速地控制温度，因此具有能够向用户提供例如在高温设定下使用电阻加热器、在低温设定下使用冷却速度慢的珀耳帖元件等硬件方面的成本降低、以及不需要高度的温度控制程序的软件方面的成本降低、以及稳定性的优点。

如图16所示，加热冷却单元61、62是固定于盒盖06的结构。

实施例9

＜加热冷却单元的其他结构＞

图17是图1、图6、图8的加热冷却单元11的其他实施例之一。

与图16的结构相同，设定温度不同的多个加热冷却单元61、62沿X轴方向配置，但本实施例的加热冷却单元61、62固定于装置盖或恒温槽单元(未图示)，而不固定于盒盖04。在进行温度循环处理时，不是如实施例8那样液体在盒06内移动，而是自动进样器02驱动XY轴而将盒06按压于加热冷却单元61、62的导热块12的结构。因此，为了使加热冷却单元61、62的导热块12与盒06接触，虽未图示，但优选在盒盖04上设置空隙，加热冷却单元61、62固定于装置盖或恒温槽单元等的结构。为了能够隔着盒盖04对盒06进行温度调节，优选盒盖04的至少一部分由导热率和传热率良好的材质制成的结构。

作为该结构的优点，除了实施例9所列举的成本降低和稳定性的优点以外，还可列举出通过不将加热冷却单元61、62搭载于盒盖04，从而降低用户操作的作为零件的盒盖04的重量，提高用户的作业性的优点。

实施例10

＜加热冷却单元的其他结构＞

图18是图1、图6、图8的加热冷却单元11的其他实施例之一。

与图17的结构相同，本实施例的加热冷却单元63中，设定温度不同的热交换元件、加热器与导热块12的组合沿X轴方向配置，但它们固定于装置盖、恒温槽单元，而不固定于盒盖04。另外，在进行温度循环处理时，自动进样器02驱动XY轴而将盒06按压于加热冷却单元11的导热块12这一点也相同。与图17的结构不同，本实施例的加热冷却单元63是设定温度不同的多个热交换元件、加热器以及多个导热块12共用一个散热体13的结构。

作为该结构的优点，除了单纯地减少散热体13的数量这一点之外，还能够列举容易调整多个导热块12的高度这一点。散热体13一般由金属制成，因此是具有一定刚性的结构体。由于将该结构体以共用的方式来组装多个导热块12和热交换元件、加热器，因此只要调整整体的水平，就能够向用户提供调整容易且装置间的个体差异少的装置。

实施例11

＜加热冷却单元的其他结构＞

图19是图1、图6、图8的加热冷却单元及散热体的其他实施例之一。

本结构的加热冷却单元64是与多个通道对应的、设定温度不同的多个导热块12共享一个散热体13的结构。换言之，多个自动进样器上的盒06与具有与一个散热体13连接的设定温度不同的多个导热块12的一体型的加热冷却单元64接触而进行温度调节。加热冷却单元64固定于装置盖或恒温槽单元等，不会因自动进样器02的驱动而移动。

该结构的优点与实施例10大致相同。使用比实施例10大的散热体13，但每1台装置所使用的散热体13的数量变少，因此选择优点大的一方即可。此外，在图19中，加热用的导热块12和冷却用的导热块12都共享单一的散热体64，但在使稳定性和达到稳定为止的升温高温速度优先的情况下，根据温度来划分散热体64也是优选例。

实施例12

＜能够单独电泳的电泳装置＞

作为实现本发明的与实施例1不同的方式，使用作为电泳装置的结构图的图20进行说明。

在实施例1以及实施例2中，说明了预处理一体型电泳装置01的结构例，但本发明也能够应用于作为通用机的、进行预处理完毕的解析样品的电泳的电泳装置。

图20是作为通用的电泳装置70的结构例。用户决定要测定的解析样品的种类和数量并注入到具有8个孔的样品管71中。样品管71被用户嵌入到样品隔板72。样品管71按照每个样品隔板72收纳至样品保持器73。样品隔板72是在以嵌入样品管71的方式设计的弹性体材料上以导电管35穿过的方式设置有孔或狭缝的内盖。本发明防止在装置内设置样品管71后的时间经过引起的蒸发，另外减少在毛细管的导电管35的侧面附着液滴引起的遗留。

样品保持器73是位置精度良好且竖立地保管样品管71的储料器，设置有盖以使样品管71、样品隔板72在解析中不脱落。在盖上设置有使毛细管31进入样品管71的孔或狭缝。样品保持器73位置精度良好地设置在自动进样器上，用户容易安装拆卸。

此外，图20所示的结构与实施例2相同。即，在自动进样器02中设置有废液容器08、阴极侧缓冲液容器07。装置中设置有毛细管阵列14、恒温槽单元19、检测器18、泵单元51、阳极侧缓冲液容器09、聚合物容器10。另外，虽未图示，但设置有具有高压电源、高压配线、照射照射光的光源的照射单元。作为电气基板的主板、控制用计算机也是相同的。

作为装置内的样品容器，在图20中示出了样品管72，但除此之外，经常使用例如96孔的孔板等。在将96孔的孔板作为样品容器的情况下，自动进样台构成为XYZ轴运转而不是XY的2轴。

在本实施例中，如上所述，采用了与实施例2相同的使用泵单元51的装置结构，但与实施例1同样地，采用了使用聚合物输送单元05的装置结构也是优选例。

通过设为这些结构，不限于使用本发明进行STR解析那样的单一应用的专用机，在作为通用机的碱基序列解析装置中，也能够向用户提供进行单独的电泳的装置。

附图标记说明

01：预处理一体型电泳装置，02：自动进样器，03：预处理单元，04：盒盖，05：聚合物输送单元，06：盒，07：阴极侧缓冲液容器，08：废液容器，09：阳极侧缓冲液容器，10：聚合物容器，11：加热冷却单元，12：导热块，13：散热体，14：毛细管阵列，15：高压电源单元，16：照射单元，17：照射光，18：检测器，19：恒温槽单元，21：筒，22：密封部件，23：连接体，24：柱塞，25：袋，26：连接体，31：毛细管，32：毛细管头，33：照射检测区域，34：检测保持部件，35：导电管，36：金属板，37：装载头，38：排列部件，39：排列部保持部件，41：高压配线，42：高压电源，43：高压电源，44：输出高压端口，45：固定高压电源，46：高压电源，51：泵单元，52：聚合物流路块，53：流路，54：阳极电极，55：阳极侧阀，56：送液机构，57：送液机构侧阀，58：止回阀，59：保持器，61、62、63、64：加热冷却单元，70：电泳装置，71：样品管，72：样品隔板，73：样品保持器。

Claims (21)

1.一种电泳装置，其特征在于，具有：

多根毛细管，其用于填充分离介质；

恒温槽，其将毛细管保持为预定的温度；

照射检测部，其在使用了毛细管的电泳时进行光的照射和检测；高压电源单元，其对毛细管施加电压；

送液机构，其用于将分离介质输送至毛细管；以及

自动进样器，其用于将保持试剂或样品的容器输送至毛细管，针对每个毛细管控制高压电源单元对毛细管的电压施加，

高压电源单元具有一个高压电源和多个高压端口，

高压端口的输出是固定的，

能够切换毛细管与多个高压端口的连接。

2.一种电泳装置，其特征在于，具有：

多根毛细管，其用于填充分离介质；

恒温槽，其将毛细管保持为预定的温度；

照射检测部，其在使用了毛细管的电泳时进行光的照射和检测；高压电源单元，其对毛细管施加电压；

送液机构，其用于将分离介质输送至毛细管；以及

自动进样器，其用于将保持试剂或样品的容器输送至毛细管，针对每个毛细管控制高压电源单元对毛细管的电压施加，

高压电源单元具有固定了输出的多个高压电源，

能够切换毛细管与多个高压电源的连接。

3.根据权利要求2所述的电泳装置，其特征在于，

高压电源单元具有与毛细管相同数量的高压电源。

4.根据权利要求1或2所述的电泳装置，其特征在于，

所述电泳装置具有多个自动进样器。

5.根据权利要求4所述的电泳装置，其特征在于，

自动进样器的数量与毛细管的数量相同，

自动进样器为2轴驱动。

6.根据权利要求4所述的电泳装置，其特征在于，

在自动进样器设置有保持试剂或样品的多个容器，

容器具有用于连接毛细管的连接口，

设置于容器的连接口在自动进样器上被配置成一列。

7.根据权利要求6所述的电泳装置，其特征在于，

所述多个容器包括：保持样品的盒或样品容器；保持分离介质的分离介质容器；保持用于对毛细管的两端施加电压的缓冲液的阴极侧缓冲液容器和阳极侧缓冲液容器；以及废液容器，

设置于废液容器的连接口与设置于分离介质容器的连接口的距离、设置于阴极侧缓冲液容器的连接口与设置于阳极侧缓冲液容器的第一连接口的距离、盒或样品容器的连接口与设置于阳极侧缓冲液容器的第二连接口的距离相等。

8.根据权利要求4所述的电泳装置，其特征在于，

针对每个自动进样器具有用于将分离介质输送至毛细管的送液机构，

送液机构设置于自动进样器。

9.根据权利要求1或2所述的电泳装置，其特征在于，

送液机构与保持分离介质的分离介质容器和保持用于对毛细管施加电压的缓冲液的缓冲液容器连接，

送液机构具有用于与毛细管连接的连接口、毛细管以及用于连接分离介质容器与缓冲液容器的流路，

针对每个连接口设置有所述流路。

10.根据权利要求9所述的电泳装置，其特征在于，

连接口的数量与毛细管的数量相同。

11.根据权利要求9所述的电泳装置，其特征在于，

在所述流路设置有阀。

12.根据权利要求1或2所述的电泳装置，其特征在于，

所述容器中的保持样品的容器是用于进行样品的预处理的盒。

13.根据权利要求12所述的电泳装置，其特征在于，

所述电泳装置具有进行所述盒的温度控制的加热冷却单元，

加热冷却单元具有用于进行盒的加热或冷却的热交换元件、用于提高冷却效率的散热体、向盒传递热的导热块。

14.根据权利要求12所述的电泳装置，其特征在于，

所述电泳装置具有进行所述盒的温度控制的加热冷却单元，

加热冷却单元具有用于加热盒的加热器、向盒传递热的导热块。

15.根据权利要求12所述的电泳装置，其特征在于，

自动进样器具有用于将盒固定于自动进样器的盒盖，

在盒盖设置有进行盒的温度控制的加热冷却单元。

16.根据权利要求13所述的电泳装置，其特征在于，

所述电泳装置具有设定温度不同的多个加热冷却单元。

17.根据权利要求13所述的电泳装置，其特征在于，

针对设置的每个盒设置有加热冷却单元。

18.根据权利要求13所述的电泳装置，其特征在于，

加热冷却单元在一个散热体中设置有多个导热块。

19.根据权利要求18所述的电泳装置，其特征在于，

针对设置的每个盒设置有加热冷却单元的导热块，

散热体用于所设置的多个盒。

20.根据权利要求1或2所述的电泳装置，其特征在于，

所述电泳装置具有用于排列毛细管的保持部件，

多根毛细管通过保持部件将被照射检测部照射光的毛细管的检测区域集中而被固定，

多根毛细管的两端按每个毛细管而分开。

21.根据权利要求20所述的电泳装置，其特征在于，

能够从保持部件逐根地装卸毛细管。