DE112016006388T5

DE112016006388T5 - Kapillarelektrophoresevorrichtung

Info

Publication number: DE112016006388T5
Application number: DE112016006388.1T
Authority: DE
Inventors: Taro Nakazawa; Motohiro Yamazaki; Kenko Uchida; Akira Fujii
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2016-03-18
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2018-10-25
Also published as: US11125720B2; CN111693591A; WO2017158811A1; GB201814667D0; GB2562986B; GB2562986A; GB2603633B8; CN108700548A; GB2603633A8; CN111693591B; JP6633737B2; CN108700548B; GB2603633B; US20210382004A1; US20190041359A1; US12013369B2; GB2562986B8; GB2603633A; JPWO2017158811A1

Abstract

Eine Kapillarelektrophoresevorrichtung, bei der keine Entladung auftritt und die selbst mit einer Teilkonfiguration, die einen unzureichenden räumlichen Abstand oder Kriechabstand aufweist, sowohl kompakt als auch leistungsfähig ist. Diese Kapillarelektrophoresevorrichtung ist mit einer Widerstandsheizung (62) zum Erwärmen von Kapillaren (02), einem Elektrodenhalter (05), der Kapillarelektroden hält und mit einer Hochspannungseinheit verbunden ist, und einem leitenden Element (63), das zumindest teilweise ein Metall aufweist und auf ein niedriges Potential geerdet wurde, versehen. Der Elektrodenhalter und das leitende Element stehen in Kontakt mit einem dazwischen angeordneten Wärmeabfuhrgummi (64), welches eine ein Isolationselement aufweisende Struktur bildet. Durch diese Konfiguration wird infolge der Verringerung des Potentials von Teilen in der Nähe der Hochspannungseinheit und der langsamen Verringerung des hohen Potentials der Hochspannungseinheit das Entladungsrisiko verringert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrophoresevorrichtung, wobei eine Kapillare und insbesondere eine Technik zum Verringern ihrer Größe und des Entladungsrisikos verwendet werden.
Technischer Hintergrund
In den letzten Jahren hat sich die Anwendung der DNA-Analyse in Bereichen von Forschungsanwendungen bis zum klinischen Gebiet in der Art von Krankenhäusern schnell verbreitet. Zur DNA-Analyse steht ein Verfahren zur Zerlegung eines DNA-Fragments einer Probe durch Elektrophorese zur Verfügung, welches für kriminelle Untersuchungen, die Beurteilung von Blutbeziehungen und die Krankheitsdiagnose verwendet wird.
Bei der Kapillarelektrophorese wird eine mit einem Trennmedium gefüllte Kapillare auf einer konstanten Temperatur gehalten und es wird eine hohe Spannung angelegt, wodurch geladene DNA für jede Basenlänge zerlegt wird. Eine Kapillare wird mit Anregungslicht bestrahlt, und die vom fluoreszierenden Farbstoffmarker der durch die Kapillare hindurchtretenden DNA emittierte Fluoreszenz wird detektiert, wodurch die Basensequenz der Probe gelesen werden kann.
In den letzten Jahren wurden einhergehend mit der Diversifizierung verschiedener Benutzer auch die Anforderungen diversifiziert. Eine Anforderung besteht darin, die Größe einer Vorrichtung zu verringern, und eine andere besteht darin, das Ergebnis der DNA-Analyse möglichst schnell zu erhalten.
Um die Größe einer Vorrichtung zu verringern, wird erwogen, zusätzlichen Platz in der Vorrichtung aktiv zu beseitigen, um die Größe der Vorrichtung selbst zu verringern. Wenn in der Nähe eines Kathodenendes einer Kapillare ein leitender Teil mit einer Potentialdifferenz existiert, besteht die Möglichkeit, dass in von der Kapillare verschiedenen Randteilen eine Entladung auftritt. Eine Kapillarelektrophoresevorrichtung aus dem Stand der Technik wurde so ausgelegt, dass in der Nähe eines Kathodenendes einer Kapillare keine leitenden Teile angeordnet werden, um Entladungen zu vermeiden. Falls die Größe der Vorrichtung verringert wird, wird der leitende Teil jedoch unvermeidlich in der Nähe des Kathodenendes der Kapillare angeordnet, so dass die Möglchkeit einer Entladung zunimmt.
Dies ist ein Problem, das auch in PTL 1 behandelt ist, und PTL 1 offenbart eine Struktur, bei der selbst in einem Fall, in dem ein leitender Teil in der Nähe eines Kathodenendes einer Kapillare angeordnet ist, der räumliche Abstand oder Kriechabstand von der Elektrode der Kapillare zum leitenden Teil zunimmt.
In Bezug auf das Erreichen einer schnellen DNA-Analyse sei bemerkt, dass ein Verfahren zur Verkürzung der zum Einleiten der Elektrophorese benötigten Zeit und ein Verfahren zum Erhöhen der Elektrophoresegeschwindigkeit selbst erwogen werden. PTL 2 offenbart eine Elektrophoresevorrichtung, die eine Kapillare, einen Tragkörper, in dem die Kapillare auf einer Oberfläche angeordnet ist, eine Heizung zur Temperaturregelung, die in direktem Kontakt mit der Kapillare steht, ein optisches System und eine Hochspannungsversorgung aufweist. Durch die Struktur, bei der die Kapillare direkt in Kontakt mit der Heizung gebracht ist, kann die zur Erhöhung der Temperatur auf einen vorgegebenen Wert bei der Elektrophoreseanalyse benötigte Zeit verkürzt werden.
PTL 2 ist ein wirksames Mittel zum schnellen Erhalten des Analyseergebnisses durch Verkürzen der für das Einleiten der Kapillarelektrophorese benötigten Zeit. Zusätzlich steht zum schnellen Erhalten des Analyseergebnisses durch Erreichen einer schnellen Kapillarelektrophorese beispielsweise ein Verfahren zur Verfügung, bei dem eine Hochspannung an eine Kapillare angelegt wird. Wenn eine Hochspannung angelegt wird, wird die vorstehend erwähnte Potentialdifferenz jedoch weiter erhöht, und es besteht die Möglichkeit, dass in von der Kapillare verschiedenen Randteilen eine Entladung auftritt.
Zitatliste
Patentliteratur

PTL 1: JP-A-2010-249579
PTL 2: JP-A-2006-284530

Kurzfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wie vorstehend beschrieben wurde, tritt bei der Verringerung der Größe einer Kapillarelektrophoresevorrichtung und beim Erreichen einer schnellen DNA-Analyse das gemeinsame Problem auf, dass Gegenmaßnahmen gegen Entladungen getroffen werden müssen. Wenn eine Hochspannung an eine Kapillare angelegt wird, steigt auch das Risiko einer Entladung zu Randteilen. Zur Verringerung des Entladungsrisikos muss ein großer räumlicher Abstand oder Kriechabstand von der Elektrode der Kapillare zum leitenden Randteil sichergestellt werden, beim einfachen Sicherstellen des Abstands nimmt jedoch die innere Kapazität der Vorrichtung in gleichem Maße zu, was der Größenverringerung der Vorrichtung entgegenwirkt.
Um einen großen Kriechabstand sicherzustellen, wird üblicherweise ein Verfahren verwendet, bei dem Teile, die dem Kriechabstand entsprechen, mit komplizierten Formen versehen werden, um die Oberfläche zu erhöhen. Ein Verfahren besteht darin, den Kriechabstand zu vergrößern, indem Stellen mit einer Rauigkeit versehen werden, wenn einfache Oberflächenformen ausreichen. Das Entladungsrisiko nimmt jedoch abhängig vom Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Schnittmarkierungen, Formungsmarkierungen oder dergleichen an der Oberfläche der Teile sowie von der Atmosphärentemperatur und der Feuchtigkeit innerhalb der Vorrichtung zu oder ab. Infolge eines als Kriechwegbildung bezeichneten Phänomens wirkt die Stelle, an der einmal eine Entladung aufgetreten ist, als Entladungsweg, und es ist wahrscheinlich, dass dort wieder eine Entladung auftritt. Demgemäß lassen sich lediglich durch komplizierte Gestaltung von Bestandteilen nur schwer Gegenmaßnahmen gegen Entladungen ergreifen.
Zusätzlich wird außer durch einfaches Sicherstellen eines Abstands ein Verfahren zum Erreichen einer Isolation durch Blockieren eines Raums verwendet. Wenn die Elektrode einer Kapillare angebracht wird, während sie räumlich vom Außenbereich getrennt ist, lässt sich ein Raum, der eine Hochspannungseinheit aufweist, leicht blockieren. Weil die Kapillare jedoch eine Komponente ist, die verbraucht wird und nach Ausführung einer bestimmten Anzahl von Elektrophoresen ausgetauscht werden muss, muss sich die Kapillarelektrode auch in einem Raum befinden, der für den Austausch durch einen Benutzer zugänglich ist, und es ist auch schwierig, eine räumliche Blockierung ausführen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die vorstehenden Probleme zu lösen und eine Kapillarelektrophoresevorrichtung bereitzustellen, die das Entladungsrisiko selbst mit einer Teilkonfiguration, die einen unzureichenden räumlichen Abstand oder Kriechabstand aufweist, verringert.
Lösung des Problems
Zum Lösen der vorstehenden Aufgabe ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Kapillarelektrophoresevorrichtung zur Analyse einer Probe durch Elektrophorese unter Verwendung einer Kapillare vorgesehen, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: eine Heizung, welche die Kapillare erwärmt, einen Elektrodenhalter, der Kapillarelektroden der Kapillare hält und mit einer Hochspannungseinheit verbunden ist, und ein leitendes Element, das zumindest teilweise aus Metall besteht und auf ein niedriges Potential geerdet ist, wobei der Elektrodenhalter und das leitende Element in Kontakt mit einer dazwischen angeordneten Struktur stehen und die Struktur ein Isolationselement ist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Kapillarelektrophoresevorrichtung bereitgestellt werden, die das Entladungsrisiko selbst mit einer Teilkonfiguration verringert, die einen unzureichenden räumlichen Abstand oder Kriechabstand aufweist.
Figurenliste
Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer Konfiguration einer Kapillarelektrophoresevorrichtung gemäß jeder Ausführungsform,
2 eine Draufsicht der Kapillarelektrophoresevorrichtung aus 1,
3 eine Schnittansicht der Vorrichtung entlang einer Linie A-A in 2,
4 eine Ansicht einer Konfiguration einer Kapillarpatrone gemäß einer ersten Ausführungsform,
5 eine Einzelteilansicht der Kapillarpatrone gemäß der ersten Ausführungsform,
6 eine schematische Ansicht der Anbringung der Kapillarpatrone gemäß der ersten Ausführungsform,
7 eine Konfiguration in der Nähe der Kapillare, wobei das Entladungsrisiko verringert ist, gemäß der ersten Ausführungsform,
8 ein Beispiel einer Form eines leitenden Elements gemäß der ersten Ausführungsform,
9 eine Konfigurationsansicht zur Veranschaulichung der Isolationsbehandlung für das leitende Element gemäß der ersten Ausführungsform,
10 eine Konfiguration in der Nähe einer Kapillare, wobei das Entladungsrisiko verringert ist, gemäß einer zweiten Ausführungsform,
11 eine Konfiguration in der Nähe einer Kapillare, wobei das Entladungsrisiko verringert ist, gemäß einer dritten Ausführungsform,
12 eine Konfiguration in der Nähe einer Kapillare, wobei das Entladungsrisiko verringert ist, gemäß einer vierten Ausführungsform,
13 eine Graphik 1 zur Veranschaulichung der Wirkung der Konfiguration der dritten Ausführungsform,
14 eine Graphik 2 zur Veranschaulichung der Wirkung der Konfiguration der dritten Ausführungsform,
15 eine Graphik 3 zur Veranschaulichung der Wirkung der Konfiguration der dritten Ausführungsform und
16 eine Graphik 4 zur Veranschaulichung der Wirkung der Konfiguration der dritten Ausführungsform.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachstehend werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In allen Zeichnungen, die verschiedene Ausführungsformen zeigen, sind Bestandteile, welche die gleiche Funktion aufweisen, mit den gleichen Bezugszahlen oder -symbolen bezeichnet.
Erste Ausführungsform
Eine erste Ausführungsform ist eine Kapillarelektrophoresevorrichtung, die selbst bei einer Teilkonfiguration mit einem unzureichenden räumlichen Abstand oder Kriechabstand das Entladungsrisiko verringert. Das heißt, dass die erste Ausführungsform eine Kapillarelektrophoresevorrichtung zur Analyse einer Probe durch Elektrophorese unter Verwendung einer Kapillare ist und eine Heizung, welche die Kapillare erwärmt, einen Elektrodenhalter, der Kapillarelektroden der Kapillare hält und mit einer Hochspannungseinheit verbunden ist, und ein leitendes Element, das zumindest teilweise aus Metall besteht und auf ein niedriges Potential geerdet ist, aufweist, wobei der Elektrodenhalter und das leitende Element mit einer dazwischen angeordneten Struktur in Kontakt stehen und die Struktur ein Isolationselement ist. Nachstehend wird die erste Ausführungsform unter Verwendung der 1 bis 9 beschrieben.
1 zeigt ein Konfigurationsbeispiel einer Kapillarelektrophoresevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. Die Vorrichtung kann grob in zwei Einheiten unterteilt werden, nämlich eine Bestrahlungsdetektions-/Thermostatisches-Bad-Einheit 40 am oberen Abschnitt der Vorrichtung und eine automatische Probennahmeeinheit 20 am unteren Abschnitt der Vorrichtung.
In der automatischen Probennahmeeinheit 20, die ein Injektionsmechanismus ist, ist ein Y-Achsen-Antriebskörper 23 auf einer Probennahmevorrichtungsbasis 21 angebracht und kann auf der Y-Achse angetrieben werden. Ein Z-Achsen-Antriebskörper 24 ist auf dem Y-Achsen-Antriebskörper 23 angebracht und kann auf der Z-Achse angetrieben werden. Eine Probenablage 25 ist auf dem Z-Achsen-Antriebskörper 24 angebracht, und ein Benutzer ordnet einen Elektrophoresemediumbehälter 28, einen anodenseitigen Pufferflüssigkeitsbehälter 29, einen kathodenseitigen Pufferflüssigkeitsbehälter 33 und einen Probenbehälter 26 auf der Probenablage 25 an. Der Probenbehälter 26 wird auf dem X-Achsen-Antriebskörper 22 angeordnet, der auf der Probenablage 25 angebracht ist, und nur der Probenbehälter 26 kann auf der Probenablage 25 zur X-Achse angetrieben werden. Ein Flüssigkeitszufuhrmechanismus 27 ist auch auf dem Z-Achsen-Antriebskörper 24 angebracht. Der Flüssigkeitszufuhrmechanismus 27 ist unterhalb des Elektrophoresemediumbehälters 28 angeordnet.
Die Bestrahlungsdetektions-/Thermostatisches-Bad-Einheit 40 weist eine Thermostatisches-Bad-Einheit 41, wobei es sich um das thermostatische Bad handelt, und eine Thermostatisches-Bad-Tür 43 auf und kann die Innentemperatur konstant halten. Eine Bestrahlungs- und Detektionseinheit 42, wobei es sich um den Bestrahlungsdetektionsabschnitt handelt, ist hinter der Thermostatisches-Bad-Einheit 41 angebracht und kann bei der Elektrophorese eine Detektion vornehmen. Ein Benutzer ordnet eine nachstehend detailliert beschriebene Kapillarpatrone in der Thermostatisches-Bad-Einheit 41 an, die Elektrophorese wird ausgeführt, während die Kapillare in der Thermostatisches-Bad-Einheit 41 auf einer konstanten Temperatur gehalten wird, und die Detektion wird durch die Bestrahlungs- und Detektionseinheit 42 ausgeführt. Zusätzlich ist auch eine Elektrode (Anode) 44 an der Thermostatisches-Bad-Einheit 41 angebracht, um eine Hochspannung an Masse zu legen, wenn die Hochspannung für die Elektrophorese angelegt wird. Die Thermostatisches-Bad-Einheit 41 ist mit einer Fläche 50 zur Anbringung der Kapillarpatrone versehen, welche später beschrieben wird.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird die Kapillarpatrone an der Thermostatisches-Bad-Einheit 41 befestigt. Der Elektrophoresemediumbehälter 28, der anodenseitige Pufferflüssigkeitsbehälter 29, der kathodenseitige Pufferflüssigkeitsbehälter 33 und der Probenbehälter 26 können durch die automatische Probennahmeeinheit 20 zur Y- und Z-Achse angetrieben werden, und nur der Probenbehälter 26 kann weiter zur X-Achse angetrieben werden. Der Elektrophoresemediumbehälter 28, der anodenseitige Pufferflüssigkeitsbehälter 29, der kathodenseitige Pufferflüssigkeitsbehälter 33 und der Probenbehälter 26 können durch die Bewegung der automatischen Probennahmeeinheit 20 in der Kapillare der festen Kapillarpatrone automatisch mit einer beliebigen Position verbunden werden.
2 zeigt eine Draufsicht der in 1 dargestellten Kapillarelektrophoresevorrichtung. Der auf der Probenablage 25 angeordnete anodenseitige Pufferflüssigkeitsbehälter 29 weist ein anodenseitiges Waschbad 30, ein anodenseitiges Elektrophoresepufferflüssigkeitsbad 31 und ein anodenseitiges Probeneinbringungspufferflüssigkeitsbad 32 auf. Zusätzlich weist der kathodenseitige Pufferflüssigkeitsbehälter 33 ein Abfallflüssigkeitsbad 34, ein kathodenseitiges Waschbad 35 und ein kathodenseitiges Elektrophoresepufferflüssigkeitsbad 36 auf.
Der Elektrophoresemediumbehälter 28, der anodenseitige Pufferflüssigkeitsbehälter 29, der kathodenseitige Pufferflüssigkeitsbehälter 33 und der Probenbehälter 26 sind in der in 2 dargestellten Positionsbeziehung angeordnet. Daher wird die Positionsbeziehung zwischen der Anodenseite und der Kathodenseite bei einer Verbindung mit einer Kapillare 02 der Kapillarpatrone in der Thermostatisches-Bad-Einheit 41 „Elektrophoresemediumbehälter 28 - Abfallflüssigkeitsbad 34“, „anodenseitiges Waschbad 30 - kathodenseitiges Waschbad 35“, „anodenseitiges Elektrophoresepufferflüssigkeitsbad 31 - kathodenseitiges Elektrophoresepufferflüssigkeitsbad 36“ und „anodenseitiges Probeneinbringungspufferflüssigkeitsbad 32 - Probenbehälter 26“.
3 ist eine Schnittansicht der in 2 dargestellten Kapillarelektrophoresevorrichtung entlang einer Linie A-A. Der Elektrophoresemediumbehälter 28 ist auf der Probenablage 25 angeordnet. Zusätzlich ist der Flüssigkeitszufuhrmechanismus 27 so angeordnet, dass sich ein in den Flüssigkeitszufuhrmechanismus 27 eingebetteter Kolben unter dem Elektrophoresemediumbehälter 28 befindet.
Bei der Elektrophorese wird die rechte Seite in 3 zur Kathodenseite der Kapillare 02 und wird die linke Seite zur Anodenseite. Die automatische Probennahmeeinheit 20 bewegt sich zu einer Position „anodenseitiges Elektrophoresepufferflüssigkeitsbad 31 - kathodenseitiges Elektrophoresepufferflüssigkeitsbad 36“, wie in 2 dargestellt, eine Hochspannung wird auf einer Elektrodenseite (Kathodenseite) 08 an die Kapillare 02 angelegt, und ein Strom fließt von der Elektrode (Anode) 44 durch den kathodenseitigen Pufferflüssigkeitsbehälter 33 und den anodenseitigen Pufferflüssigkeitsbehälter 29 zur Masse, wodurch die Elektrophorese ausgeführt wird. Es kann eine Vorrichtungsstruktur bereitgestellt werden, bei der die Position der Probenablage 25 fest ist und die Bestrahlungsdetektions-/Thermostatisches-Bad-Einheit 40 betrieben wird.
4 zeigt eine schematische Ansicht einer Konfiguration der Kapillarpatrone gemäß der Ausführungsform. Die Kapillarpatrone 01 ist so ausgelegt, dass sie die Kapillare 02, einen Tragkörper 03, einen Wärmeabfuhrkörper 04, einen Elektrodenhalter 05, eine Detektionseinheit 06, einen Kapillarkopf 07, die Elektrode (Kathode) 08 und einen Griff 09 als Griffabschnitt aufweist. Zusätzlich kann die Elektrode (Kathode) 08 eine Struktur aufweisen, bei der die Elektrode direkt am Tragkörper 03 befestigt ist. In 4 ist die Kapillarpatrone 01 von der Vorderseite von 4 in der Reihenfolge Tragkörper 03 mit dem Griff 09, Wärmeabfuhrkörper 04 und Kapillare 02 angeordnet.
Der Kapillarkopf 07 ist ein Endabschnitt der Kapillare 02 und ein Injektionsende oder ein Abgabeende, welches die Kapillare 02 in einem Bündel hält und das Elektrophoresemedium einfüllt. Gemäß der Ausführungsform wird, wenn die Kapillarpatrone 01 an der Elektrophoresevorrichtung angebracht wird, der Kapillarkopf 07 mit einem Behälter verbunden, worin das Elektrophoresemedium enthalten ist, so dass der Kapillarkopf 07 als Injektionsende wirkt. Der Kapillarkopf 07 wird in einem gebogenen Zustand in der Elektrophoresevorrichtung installiert.
5 zeigt eine Einzelteilansicht der Kapillarpatrone 01 gemäß der in 4 dargestellten Ausführungsform. Der Wärmeabfuhrkörper 04 ist durch die Haftfähigkeit oder Klebrigkeit des Wärmeabfuhrkörpers 04, chemische Haftung, einen physikalischen Anbringungsmechanismus oder dergleichen am Tragkörper 03 angebracht. Zusätzlich hat die Kapillare 02 durch die Anbringung des Elektrodenhalters 05 und der Detektionseinheit 06 am Tragkörper 03 eine integrale Struktur. Der Elektrodenhalter 05 hält die Elektrode (Kathode) 08 und ist so aufgebaut, dass ein Elektrodenhalter-Befestigungsstift 10, der im Elektrodenhalter 05 ausgebildet ist, durch ein Elektrodenhalter-Befestigungsloch 11 des Tragkörpers 03 hindurchtritt, wodurch er am Tragkörper 03 befestigt wird. Zusätzlich weist der Tragkörper 03 einen Belichtungszellen-Befestigungsrahmen 12 zur Befestigung der Detektionseinheit 06 auf und ist die Detektionseinheit 06 in den im Tragkörper 03 ausgebildeten Belichtungszellen-Befestigungsrahmen 12 eingepasst und dadurch fest mit dem Tragkörper 03 verbunden.
Die Kapillare 02 ist ein beschichteter Stagnierende-Strömung-Kanal zum Beibehalten der Lichtabschirmung und der Stärke, und es handelt sich dabei beispielsweise um ein Quarzglasröhrchen mit einem Innendurchmesser von etwa 50 µm, das mit Polyimid beschichtet ist. Das Röhrchen ist mit einem Elektrophoresemedium gefüllt, wodurch es zu einem Elektrophoreseweg wird, der eine Probe trennt. Weil die Kapillare 02 und der Wärmeabfuhrkörper 04 in engem Kontakt miteinander stehen, kann Wärme, die von der Kapillare 02 beim Anlegen einer Hochspannung erzeugt wird, durch den Wärmeabfuhrkörper 04 zur Seite des Tragkörpers 03 hin abgegeben werden und kann verhindert werden, dass die Temperatur innerhalb der Kapillare 02 ansteigt.
Die Elektrode (Kathode) 08 ist entsprechend der Anzahl der Kapillaren 02 vorhanden, eine geladene Probe kann durch Anlegen einer Spannung in die Kapillare 02 eingebracht werden, und es kann dadurch eine Elektrophoresetrennung für jede Molekülgröße ausgeführt werden. Die Elektrode (Kathode) 08 ist ein Edelstahlrohr mit einem Innendurchmesser von beispielsweise etwa 0,1 bis 0,5 mm, und die Kapillare 02 ist darin eingeführt.
Die Detektionseinheit 06 befindet sich an einem Zwischenabschnitt der Kapillare 02, und die Kapillaren 02 sind mit konstanter Genauigkeit planar angeordnet. Die Detektionseinheit 06 ist ein Abschnitt zum Detektieren der Fluoreszenz einer durch die Kapillare 02 hindurchtretenden Probe, und es ist erforderlich, eine genaue Positionierung in Bezug auf das Detektionssystem der Vorrichtung vorzunehmen.
6 zeigt ein Beispiel einer detaillierten Ansicht zur Anbringung der Kapillarpatrone 01 gemäß der Ausführungsform. Im oberen Teil von 6 ist ein Zustand dargestellt, bevor die Kapillarpatrone an der Thermostatisches-Bad-Einheit angebracht ist, und im unteren Teil von 6 ist ein Zustand dargestellt, in dem die Kapillarpatrone an der Thermostatisches-Bad-Einheit 41 angebracht ist. Wenn ein Belichtungszellen-Positionierungsstift 13 der Detektionseinheit 06 an der Anbringungsfläche 50 auf der Seite der Elektrophoresevorrichtung, die der Thermostatisches-Bad-Einheit 41 zugewandt ist, angebracht wird und durch ein Positionierungsloch 14 des Tragkörpers 03 dagegen gedrückt wird, wird die Detektionseinheit 06 vorübergehend durch eine Klammer 51 befestigt. Weil ein zulaufender Elektrodenhalter-Positionierungsstift 15 auf der Seite einer Vorrichtung, die der Thermostatisches-Bad-Einheit 41 zugewandt ist, zur Anbringung automatisch in ein ElektrodenhalterPositionierungsloch 16 des Tragkörpers 03 eingeführt wird, wird die Kapillarpatrone 01 gleichzeitig durch einen einmaligen Vorgang vorübergehend an der Thermostatisches-BadEinheit 41 befestigt. Der ElektrodenhalterPositionierungsstift 15 und das ElektrodenhalterPositionierungsloch 16 können an entgegengesetzten Positionen angebracht werden. Das heißt, dass der Elektrodenhalter 05 und der Tragkörper 03 befestigt werden können, indem veranlasst wird, dass der auf einer Seite bereitgestellte Elektrodenhalter-Positionierungsstift durch das auf der anderen Seite bereitgestellte Elektrodenhalter-Positionierungsloch geführt wird.
7 zeigt ein Konfigurationsbeispiel in der Nähe der Kapillare 02, wobei das Entladungsrisiko bei der Kapillarelektrophoresevorrichtung gemäß der Ausführungsform verringert ist. Eine Heizungsanordnung 60 ist an einer Thermostatisches-Bad-Basis 67 angebracht. In 7 ist die Heizungsanordnung 60 für ein einfaches Verständnis von der Thermostatisches-Bad-Basis 67 getrennt. Das Gleiche gilt für Folgendes.
Die Heizungsanordnung 60 weist ein wärmeisolierendes Material 61, eine Widerstandsheizung 62, ein leitendes Element 63 und ein Wärmeabfuhrgummi 64, das eine aus einem Isolationselement gebildete Struktur bildet, auf, wobei diese Elemente durch ein Verfahren in der Art von Bonden, Schweißen oder Schrauben aneinander befestigt sind. Gemäß der Ausführungsform wird durch die Widerstandsheizung 62 erzeugte Wärme durch das leitende Element 63 und das Wärmeabfuhrgummi 64 auf die Kapillare 02 der Kapillarpatrone 01 übertragen, um die Kapillare 02 zu erwärmen. Zusätzlich ist ein wärmeisolierendes Material 61 auf der Seite der Heizungsanordnung 60 angebracht, die der Thermostatisches-Bad-Basis 67 zugewandt ist, so dass die Wärme der Widerstandsheizung 62 nicht abgeführt wird.
Es ist wünschenswert, dass das Wärmeabfuhrgummi 64 eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit aufweist, weil es erforderlich ist, die von der Widerstandsheizung 62 erzeugte Wärme wirksam auf die Kapillare 02 zu übertragen. Zusätzlich ist es wünschenswert, dass das Wärmeabfuhrgummi aus einem flexiblen Material besteht, um eine Beschädigung der Kapillare 02 beim Kontakt zu verhindern.
Die Temperaturregelung der Widerstandsheizung 62 geschieht mit einem Temperaturmesssensor in der Art eines Thermistors, der an der Heizungsanordnung 60 angebracht ist. Die in der Zeichnung nicht dargestellte Anbringungsposition des Thermistors kann sich am wärmeisolierenden Material 61, an der Widerstandsheizung 62, am leitenden Element 63 und am Wärmeabfuhrgummi 64 befinden, liegt jedoch wünschenswerterweise am Wärmeabfuhrgummi 64.
Ein Abschnitt niedrigen Potentials wird in Kontakt mit dem leitenden Element 63 gebracht. Der Abschnitt niedrigen Potentials wird im Allgemeinen als Erde oder Masse (GND) bezeichnet und hat ein virtuelles Nullpotential, indem er mit der Leistungsversorgung der Vorrichtung verbunden ist. Gemäß der Ausführungsform wird eine Erdungsplatte 66 an der Thermostatisches-Bad-Basis 67 angebracht, wenn der Abschnitt niedrigen Potentials in Kontakt mit dem leitenden Element 63 gebracht wird. Die Erdungsplatte 66 ist zum leitenden Element 63 geerdet, während die Oberflächen des wärmeisolierenden Materials 61 und der Widerstandsheizung 62 vermieden werden. Für den Abschnitt niedrigen Potentials kann ein Erdungsdraht oder eine Rahmenmasse über den Vorrichtungsrahmen an Stelle der Erdungsplatte verwendet werden.
8 zeigt eine Struktur, die als spezifisches Beispiel für die Form des leitenden Elements 63 gemäß der Ausführungsform mit einer Abschrägung 70 versehen ist. Das leitende Element 63 besteht zumindest teilweise aus Metall und hat eine ausgezeichnete Leitfähigkeit. Ein bevorzugtes Beispiel ist eine Metallplatte aus Aluminium, Eisen, Messing, Edelstahl oder dergleichen. Zusätzlich kann eine Harzplatte, in die ein Metallpulver oder ein Metallfüllstoff eingemischt ist, ein Elastomer oder dergleichen verwendet werden. Ferner kann eine auf die Widerstandsheizung 62 und das Wärmeabfuhrgummi 64 aufgebrachte Metalloberfläche, eine darauf aufgebrachte Metalllage, ein darauf aufgebrachter Metalldünnfilm oder dergleichen verwendet werden.
Das leitende Element 63 hat auch durch Erdung zur Erdungsplatte 66 mit einem Nullpotential, wie vorstehend beschrieben wurde, ein Nullpotential. Wenn das leitende Element 63 ein Nullpotential hat, werden eine Verringerung des Potentials von Randteilen und eine Bestimmung des Punkts, an dem das Potential in Bezug auf einen Abschnitt, woran eine Hochspannung angelegt wird, abfällt, erreicht, so dass eine beliebige Form verwendet werden kann, solange die Wirkung und die Funktion erhalten werden. Ein bevorzugtes Beispiel zur Verwirklichung von Platzeinsparungen ist eine Einzelplattenform. Zur Vermeidung einer Konzentration des elektrischen Felds ist es jedoch wünschenswert, eine spitze Form möglichst zu vermeiden und das Entladungsrisiko zu verringern, indem ein Abschnitt, der eine Kante aufweist, mit einer Abschrägung 70 oder dergleichen versehen wird. Beim spezifischen Beispiel in 8 wird eine entlang der Heizungsanordnung 60 gebildete Plattenform eingesetzt und wird eine Konzentration des elektrischen Felds durch Abschrägung 70 vermieden.
9 zeigt ein Beispiel eines Falls, in dem das in 8 dargestellte leitende Element 63 einer Isolationsbehandlung unterzogen wird. Es ist wünschenswert, dass das leitende Element 63 isoliert wird, so dass keine direkte Entladung in Bezug auf das leitende Element 63 auftritt. Beispielsweise wird bei einem bevorzugten Beispiel das gesamte leitende Element 63 mit einer Polyimidlage, einem isolierenden Elastomer, einem Harz oder dergleichen bedeckt.
9 zeigt ein spezifisches Beispiel eines Entwurfs, wobei die Dicke des Isolationselements proportional zum Abstand von der Hochspannungseinheit geändert wird, um die optimale Isolationsbehandlung auszuführen. Ein Isolationsmaterial 80 ist um den oberen Abschnitt des leitenden Elements 63 gewickelt, weil der obere Abschnitt den größten Abstand von der Hochspannungseinheit aufweist, zwei Isolationsmaterialien 81 sind um den Zwischenabschnitt davon gewickelt, und drei Isolationsmaterialien 82 sind um den unteren Abschnitt gewickelt, der den geringsten Abstand von der Hochspannungseinheit aufweist, so dass der untere Abschnitt die größte Dicke aufweist. Ein Isolationsmaterial in Gestalt einer Polyimidlage ist im Allgemeinen kostspielig, und seine Wärmeleitfähigkeit nimmt ab, wenn seine Dicke zunimmt. Demgemäß können durch die Konfiguration verglichen mit einem Fall, in dem das Isolationsmaterial mit einer gleichmäßigen Dicke angebracht wird, geringe Kosten erreicht werden und eine Verringerung der Wärmeleitfähigkeit verhindert werden. Zusätzlich kann, statt die Anzahl der Wicklungen des Isolationsmaterials zu ändern, eine Abstufung auf die Isolationswirkung und die Wärmeleitfähigkeit eines Isolationsmaterials angewendet werden. Solange die Verringerung der Kosten und der Wärmeleitfähigkeit innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt, kann natürlich ein Isolationsmaterial mit einer gleichmäßigen Dicke angebracht werden. In diesen Fällen ist es jedoch erforderlich, eine Isolationsbehandlung auszuführen, wobei das leitende Element 63 zur Erdungsplatte 66 geerdet wird. Zusätzlich kann die Kontaktfläche der Thermostatisches-Bad-Basis 67 und des leitenden Elements 63 vorstehen, um einen ausreichenden Kriechabstand in Bezug auf das leitende Element 63 zu gewährleisten.
Bei der Konfiguration gemäß der Ausführungsform wird, wenn die Elektrophorese unter Verwendung der Kapillarelektrophoresevorrichtung eingeleitet wird, bei der das in den 8 und 9 dargestellte leitende Element 63 in der Thermostatisches-Bad-Basis 67 aus 7 enthalten ist, eine Hochspannung durch einen Elektrodenstecker 65 an die Hochspannungseinheit im Elektrodenhalter 05 angelegt. Ein Entladungsphänomen tritt infolge der Potentialdifferenz auf, so dass eine Entladung in Bezug auf die Erdungsplatte 66 oder das leitende Element 63 auftritt, das zu dieser Zeit ein Nullpotential hat. Bei der Konfiguration gemäß der Ausführungsform stehen das leitende Element 63 und die Thermostatisches-Bad-Basis 67 jedoch in Kontakt mit der Unterseite des leitenden Elements 63 und stehen die Thermostatisches-Bad-Basis 67 und der Elektrodenhalter 05 in Kontakt miteinander, so dass der Elektrodenstecker 65 bedeckt ist.
Weil die Thermostatisches-Bad-Basis 67 und der Elektrodenhalter 05 Isolationselemente sind, stehen die Hochspannungseinheit und die Niederspannungseinheit mit einem Nullpotential dabei in Kontakt mit mehreren dazwischen angeordneten isolierten Strukturen. Dann wird das Potential von einem Abschnitt, woran eine Hochspannung angelegt ist, zum leitenden Element 63 mit einem Nullpotential unter Verwendung der Thermostatisches-Bad-Basis 67 als Dielektrikum allmählich verringert. Das leitende Element 63, das zur Erdungsplatte 66 geerdet ist, welche ein Abschnitt mit einem niedrigen Potential ist, hat ebenso wie die Erdungsplatte 66 in der Vorrichtung ein virtuelles Nullpotential. Im Allgemeinen wird ein hohes Potential an einem Abschnitt, an den eine Hochspannung angelegt ist, und in seiner Nähe erzeugt. Weil das Potential von Teilen, die sich im leitenden Element 63 und in seiner Nähe, das ein Nullpotential aufweist, befinden, verringert ist, tritt in der Hochspannungseinheit des Elektrodensteckers 65 und des Elektrodenhalters 05 keine Entladung zu anderen Teilen als zum leitenden Element 63 auf.
Hier wird, wenn die strukturelle Größe des leitenden Elements 63 zunimmt, auch das Potential von Teilen in der Nähe des leitenden Elements 63 leicht verringert. Beispielsweise ist die Tatsache, dass die Fläche des leitenden Elements 63 größer ist als die Fläche eines Elements, woran durch die vom Elektrodenhalter gehaltene Kapillarelektrode eine Hochspannung angelegt wird, ein Faktor, der das Verhindern von Entladungen in der Nähe weiter verbessert.
Zweite Ausführungsform
Gemäß einer anderen zweiten Ausführungsform einer Kapillarelektrophoresevorrichtung wird das Entladungsrisiko selbst mit einer Teilkonfiguration, die einen ungenügenden Kriechabstand oder räumlichen Abstand aufweist, verringert.
Wie in 10 dargestellt ist, sind die gleichen Konfigurationselemente wie bei der in 7 dargestellten ersten Ausführungsform bereitgestellt, die Reihenfolge der leitenden Oberfläche und der Widerstandsheizung 62, die in der Heizungsanordnung 60 enthalten sind, ist jedoch verschieden. Das heißt, dass das leitende Element 63 angrenzend an das wärmeisolierende Material 61 angeordnet wird und anschließend die Widerstandsheizung 62 angeordnet wird. Bei dieser Konfiguration wird der Abstand zwischen der leitenden Oberfläche des leitenden Elements 63 und der Thermostatisches-Bad-Basis 67 durch Schalten der Widerstandsheizung 62 und der leitenden Oberfläche des leitenden Elements 63 verringert und werden das Potential der leitenden Oberfläche des leitenden Elements 63 und das Potential der Thermostatisches-Bad-Basis 67 einander stärker angenähert als wenn sich die Widerstandsheizung 62 dazwischen befindet. Durch die Verwendung der Konfiguration gemäß der Ausführungsform kann erwartet werden, dass das Potential der Thermostatisches-Bad-Basis 67 und von Teilen in der Nähe der Thermostatisches-Bad-Basis weiter verringert werden kann. Zusätzlich wird eine Isolationsgegenmaßnahme auf das leitende Element 63 angewendet, so dass nicht wie bei der ersten Ausführungsform eine direkte Entladung in Bezug auf das leitende Element 63 auftritt.
Wie bei der ersten und der zweiten Ausführungsform beschrieben kann die Form geändert werden, wenn die Reihenfolge der Bestandteile zur Verbesserung der Funktionsweise geändert wird.
Dritte Ausführungsform
Gemäß einer dritten Ausführungsform einer Kapillarelektrophoresevorrichtung wird das Entladungsrisiko selbst mit einer Teilkonfiguration verringert, die einen unzureichenden Kriechabstand oder räumlichen Abstand aufweist, und sie hat ferner eine Wärmeisolationsfunktion. Das heißt, dass die dritte Ausführungsform einer Kapillarelektrophoresevorrichtung zur Analyse einer Probe durch Elektrophorese unter Verwendung einer Kapillare eine Heizung, welche die Kapillare erwärmt, einen Elektrodenhalter, der Kapillarelektroden hält und mit einer Hochspannungseinheit verbunden ist, und eine leitende Wärmespeicherplatte, die zumindest teilweise aus Metall besteht und auf ein niedriges Potential geerdet ist, aufweist, wobei der Elektrodenhalter und die leitende Wärmespeicherplatte in Kontakt mit einer Struktur stehen, die ein Isolationselement ist.
Gemäß der in 11 dargestellten Ausführungsform wird an Stelle des bei der in 7 dargestellten Ausführungsform verwendeten leitenden Elements 63 eine leitende Wärmespeicherplatte 90 mit einer Wärmespeicherfunktion verwendet. Die leitende Wärmespeicherplatte 90 als leitendes Element weist zumindest teilweise ein Metall auf und hat eine ausgezeichnete Leitfähigkeit und eine hohe Wärmekapazität. Beispielsweise ist in Hinblick auf die Leitfähigkeit und die Wärmekapazität eine Metallplatte mit einer Dicke von etwa 1,0 mm bis 10,0 mm aus Aluminium, Eisen, Messing oder Edelstahl bevorzugt. Zusätzlich ist eine Harzplatte, in die ein Metallpulver oder ein Metallfüllstoff eingemischt ist, und ein Elastomer mit einer hohen Wärmekapazität bevorzugt. Es wird wie gemäß der ersten Ausführungsform eine Isolationsmaßnahme ergriffen, damit in Bezug auf die leitende Wärmespeicherplatte 90 keine direkte Entladung auftritt. Zusätzlich stehen wie gemäß der ersten Ausführungsform die leitende Wärmespeicherplatte 90 und der Elektrodenhalter 05 in Kontakt mit dem Wärmeabfuhrgummi 64 als aus einem Isolationselement gebildete Struktur.
Bei der Konfiguration gemäß der Ausführungsform, wobei die leitende Wärmespeicherplatte 90 verwendet wird, lässt sich beispielsweise beim Austauschen der Kapillarpatrone 01, selbst wenn ein Benutzer die Thermostatisches-Bad-Tür 43 öffnet oder schließt, erreichen, dass die Temperatur nicht leicht verringert wird. Dies liegt daran, dass die leitende Wärmespeicherplatte 90 als leitendes Element die Funktion hat, das Entladungsrisiko zu verringern und infolge ihrer hohen Wärmekapazität ausreichend von der Widerstandsheizung 62 erzeugte Wärme zu speichern.
Die Wirkung der Ausführungsform wird mit Bezug auf die 13 bis 16 mit tatsächlichen Prüfergebnissen auf der Grundlage der Konfiguration der Ausführungsform beschrieben.
Zuerst ist 13 eine Graphik, die einen Idealzustand zeigt, wobei um den Elektrodenhalter 05, an den eine Hochspannung angelegt wird, kein schwebendes Metall angeordnet ist und alle isolierten Strukturen, mit denen der Elektrodenhalter 05 in Kontakt gebracht wird, als Dielektrika wirken. Die horizontale Achse zeigt einen Abstand, und die vertikale Achse zeigt ein Potential, und der Abstand x der Position des Elektrodenhalters 05, woran -20 kV angelegt sind, wird als null angenommen. Dabei fällt, wie im oberen Teil der Darstellung gezeigt ist, das Potential allmählich von -20 kV auf 0 kV ab und tritt keinerlei Entladung auf.
Auf der rechten Seite von 14 ist das Ergebnis eines Elektrophoresetests dargestellt, nachdem die leitende Wärmespeicherplatte 90 aus der Konfiguration in der Nähe der Kapillare gemäß der Ausführungsform aus 11 entfernt wurde. Wie in der Graphik dargestellt ist, schwanken, während die an die Vorrichtung angelegte Spannung stufenweise von 0 kV auf -20 kV geändert wird, sowohl der Stromwert der Leistungsversorgung der Vorrichtung als auch der Stromwert der Kapillare erheblich. In der Nähe von 18 kV tritt eine starke Entladung von der Leistungsversorgung der Vorrichtung und von der Kapillare auf. Dies liegt daran, dass in einem Spalt von etwa 10 mm, der durch das Nichtvorhandensein der leitenden Wärmespeicherplatte 90 gebildet wird, eine Entladung vom Elektrodenhalter 05 auftritt, woran eine Hochspannung angelegt wird.
Auf der linken Seite in 14 ist ein Beispiel für die Vorhersage des zu dieser Zeit auftretenden Phänomens in Hinblick auf das Potential und das elektrische Feld dargestellt. Weil eine Konzentration des elektrischen Felds durch den Spalt auftritt und das elektrische Feld den Spannungswiderstand der Luft überschreitet, tritt eine Entladung auf. Zu dieser Zeit wird das Potential schnell verringert.
Als nächstes ist auf der rechten Seite in 15 das Ergebnis des Elektrophoresetests in einem Zustand dargestellt, in dem die leitende Wärmespeicherplatte 90 und der Elektrodenhalter 05 bereitgestellt sind und ein Spalt von höchstens 1 mm zwischen der isolierten Struktur, die zwischen der leitenden Wärmespeicherplatte und dem Elektrodenhalter angeordnet ist, und der leitenden Wärmespeicherplatte 90 bereitgestellt ist. Verglichen mit 14 treten, wenngleich keine extremen Schwankungen des Stromwerts auftreten, stattdessen geringe Schwankungen des Stromwerts selbst in einer Niederspannungsumgebung intermittierend auf, und treten erhebliche Schwankungen des Stromwerts auf, wenn Spannungen von -19 kV und -20 kV angelegt werden.
Auf der linken Seite in 15 ist ein Beispiel für die Vorhersage des zu dieser Zeit auftretenden Phänomens in Hinblick auf das Potential und das elektrische Feld dargestellt. Weil die leitende Wärmespeicherplatte 90 ein Nullpotential aufweist, fällt das Potential zur leitenden Wärmespeicherplatte ab, es tritt jedoch infolge der Isolation keine Entladung auf. Zusätzlich tritt in einem kleinen Spalt von höchstens 1 mm eine Konzentration des elektrischen Felds auf, es tritt jedoch keine erhebliche Entladung auf. Dieser Spalt von höchstens 1 mm ist jedoch kleiner als der Spalt beim in 14 dargestellten Beispiel, so dass intermittierende Schwankungen des Stromwerts auftreten. Zusätzlich tritt schließlich eine Entladung auf, wenn eine Hochspannung von -19 kV oder darüber angelegt wird.
Schließlich ist auf der rechten Seite in 16 das Ergebnis des Elektrophoresetests mit der Struktur gemäß der Ausführungsform dargestellt. Der in 15 vorhandene Spalt ist beseitigt, und die leitende Wärmespeicherplatte 90 und der Elektrodenhalter 05 stehen in kontinuierlichem Kontakt mit einer einzigen isolierten Struktur oder mehreren isolierten Strukturen, die sich ohne einen Spalt dazwischen befinden. Sowohl in der Leistungsversorgung der Vorrichtung als auch in der Kapillare treten keine Schwankungen des Stromwerts auf.
Auf der linken Seite in 16 ist ein Beispiel für die Vorhersage des zu dieser Zeit auftretenden Phänomens in Hinblick auf das Potential und das elektrische Feld dargestellt. Weil die leitende Wärmespeicherplatte 90 ein Nullpotential aufweist, fällt das Potential zur leitenden Wärmespeicherplatte hin ab, infolge der Isolation tritt jedoch keine Entladung auf. Zusätzlich wirkt die Struktur, die ein isolierendes Element ist, weil kein Spalt vorhanden ist, jenseits der leitenden Wärmespeicherplatte 90 als Dielektrikum, und das Potential wird allmählich verringert.
Vierte Ausführungsform
Eine vierte Ausführungsform einer Kapillarelektrophoresevorrichtung ist so konfiguriert, dass das Entladungsrisiko selbst mit einer Teilkonfiguration verringert wird, die einen unzureichenden Kriechabstand oder räumlichen Abstand aufweist, und ferner eine Wärmeisolationsfunktion aufweist. Das heißt, dass die vierte Ausführungsform einer Kapillarelektrophoresevorrichtung eine Heizung, die eine Kapillare erwärmt, eine nicht leitende Wärmespeicherplatte, einen Elektrodenhalter, der Kapillarelektroden der Kapillare hält und mit einer Hochspannungseinheit verbunden ist, und ein leitendes Element, das zumindest teilweise aus Metall besteht und auf ein niedriges Potential geerdet ist, aufweist, wobei der Elektrodenhalter und das leitende Element in Kontakt mit sich dazwischen befindenden Strukturen stehen und die Strukturen Isolationselemente sind.
Wie in 12 dargestellt ist, ist die leitende Wärmespeicherplatte 90 mit einer Wärmespeicherfunktion bei der in 11 dargestellten Struktur durch eine nicht leitende Wärmespeicherplatte 100 ausgetauscht und ist ferner das leitende Element 63 als leitende Fläche daran angebracht. Es ist beispielsweise bevorzugt, als nicht leitende Wärmespeicherplatte 100 eine nicht leitende Wärmespeicherplatte mit einer Dicke von etwa 1,0 mm bis 10,0 mm zu verwenden, die in Hinblick auf die Wärmekapazität aus einer Aluminiumoxid- oder Glasplatte besteht. Beispiele des an der nicht leitenden Wärmespeicherplatte 100 anzubringenden leitenden Elements 63 umfassen eine Metallplatte aus Aluminium, Eisen, Messing, Edelstahl oder dergleichen, eine Harzplatte, worin ein Metallpulver oder ein Metallfüllstoff eingemischt ist, ein Elastomer und eine aufgebrachte Metalloberfläche oder Metalllage und einen Metalldünnfilm, die im vorstehenden Beispiel erwähnt wurden. Auch ist es gemäß der Ausführungsform wünschenswert, dass das leitende Element 63 isoliert ist, so dass im leitenden Element 63 keine direkte Entladung auftritt.
Zusätzlich ist in 12 die leitende Oberfläche des leitenden Elements 63 zwischen der Widerstandsheizung 62 und der nicht leitenden Wärmespeicherplatte 100 angeordnet. Es ist jedoch wünschenswert, dass das leitende Element 63 an einer durch Kombinieren der Widerstandsheizung 62 und der leitenden Wärmespeicherplatte 90 gebildeten nicht leitenden Heizung angebracht wird, beispielsweise einer im Allgemeinen als Keramikheizung oder Glasheizung bezeichneten Heizung, die so isoliert ist, dass keine direkte Entladung auftritt.
Es kann davon ausgegangen werden, dass gemäß der vorstehend beschriebenen vorliegenden Erfindung das leitende Element, das auf ein allgemein als Erde oder Masse bezeichnetes niedriges Potential geerdet ist und zumindest teilweise aus einem Metall besteht, ein Potential nahe null aufweist. Beim durch das Isolationselement mit dem leitenden Element in Kontakt stehenden Teil wirkt das Isolationselement als Dielektrikum, so dass eine eventuell auftretende Potentialdifferenz allmählich verringert werden kann.
Weil der die Kapillarelektroden haltende Elektrodenhalter mit der Hochspannungseinheit verbunden ist, weist er ein hohes Potential auf. Demgemäß kann das Potential allmählich verringert werden, solange der Elektrodenhalter und das leitende Element durch das Isolationselement in Kontakt miteinander stehen, selbst wenn durch die Elektrode eine Hochspannung an die Kapillare angelegt wird.
Wenn ein ausreichender Kriechabstand oder räumlicher Abstand zwischen dem Elektrodenhalter und der ein niedriges Potential aufweisenden Struktur bereitgestellt wird, tritt dazwischen beispielsweise keine Entladung auf. Wenn zur Größenverringerung kein ausreichender Abstand sichergestellt ist, wird davon ausgegangen, dass dazwischen ein Isolationselement bereitgestellt wird. Wenn ein Spalt zwischen dem Isolationselement und dem Elektrodenhalter oder dem ein niedriges Potential aufweisenden Körper gebildet wird, tritt im Spalt jedoch eine Entladung auf. Dies liegt daran, dass in einem Fall, in dem das Isolationselement als Dielektrikum verwendet wird, der Potentialgradient im Dielektrikum allmählich abfällt, da der Potentialgradient zwischen dem Isolationselement und dem Spalt verglichen mit einem Fall, in dem dazwischen nichts bereitgestellt ist, steil ist, tritt jedoch leicht eine Entladung auf. Dementsprechend ist es wünschenswert, dass der Elektrodenhalter und das leitende Element in kontinuierlichem Kontakt mit einem einzigen Isolationselement oder mehreren Isolationselementen, die ohne einen Spalt dazwischen angeordnet sind, stehen.
Weil die Struktur keine dielektrischen Eigenschaften aufweist, wenn sie kein Isolationselement ist, hat sie nicht die Funktion der allmählichen Verringerung einer Potentialdifferenz. Demgemäß besteht die Struktur aus einem Isolationselement aus einer einzigen Schicht oder mehreren Schichten.
Ferner ist in einem Fall, in dem das leitende Element einfach eine Metallplatte oder eine aufgebrachte Metalloberfläche ist und nicht zur Erde oder Masse geerdet ist, das leitende Element beispielsweise ein in der Luft schwebendes Metall, so dass die Potentialdifferenz nicht abnimmt und auf einem konstanten Niveau gehalten wird. Zusätzlich ist in einem Fall, in dem kein leitendes Element vorhanden ist, der Abfallspunkt des hohen Potentials der Hochspannungseinheit nicht festgelegt. Dann tritt entsprechend dem Oberflächenzustand der Randteile oder einer Abstandsänderung bei einem Antrieb eine Entladung auf oder wird der Entladungsabschnitt geändert. Deshalb ist es schwierig, Gegenmaßnahmen gegen eine Entladung zu ergreifen, wenn das leitende Element gemäß der vorliegenden Erfindung, das zumindest teilweise aus Metall besteht und auf ein niedriges Potential geerdet ist, und eine Oberfläche, die ein auf das niedrige Potential geerdetes Metall aufweist, nicht existieren.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und schließt verschiedene Modifikationsbeispiele ein. Beispielsweise wurden die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben und sind nicht notwendigerweise darauf beschränkt, dass sie alle beschriebenen Konfigurationen aufweisen. Zusätzlich kann ein Teil einer Konfiguration einer Ausführungsform durch eine Konfiguration einer anderen Ausführungsform ersetzt werden und kann eine Konfiguration einer anderen Ausführungsform zu einer Konfiguration einer Ausführungsform hinzugefügt werden. Ferner kann ein Teil einer Konfiguration jeder Ausführungsform zu anderen Konfigurationen hinzugefügt, daraus entfernt werden und dadurch ersetzt werden.
Bezugszeichenliste
01: Kapillarpatrone, 02: Kapillare, 03: Tragkörper, 04: Wärmeabfuhrkörper, 05: Elektrodenhalter, 06: Detektionseinheit, 07: Kapillarkopf, 08: Elektrode (Kathode), 09: Griff, 10: Elektrodenhalter-Befestigungsstift, 11: Elektrodenhalter-Befestigungsloch, 12: BelichtungszellenBefestigungsrahmen, 13: BelichtungszellenPositionierungsstift, 14: Positionierungsloch, 15: Elektrodenhalter-Positionierungsstift, 16: Elektrodenhalter-Positionierungsloch, 20: automatische Probennahmeeinheit, 21: Probennahmevorrichtungsbasis, 22: X-AchsenAntriebskörper, 23: Y-Achsen-Antriebskörper, 24: Z-AchsenAntriebskörper, 25: Probenablage, 26: Probenbehälter, 27: Flüssigkeitszufuhrmechanismus, 28: Elektrophoresemediumbehälter, 29: anodenseitiger Pufferflüssigkeitsbehälter, 30: anodenseitiges Waschbad, 31: anodenseitiges Elektrophoresepufferflüssigkeitsbad, 32: anodenseitiges Probeneinbringungspufferflüssigkeitsbad, 33: kathodenseitiger Pufferflüssigkeitsbehälter, 34: Abfallflüssigkeitsbad, 35: kathodenseitiges Waschbad, 36: kathodenseitiges Elektrophoresepufferflüssigkeitsbad, 40: Bestrahlungsdetektions-/Thermostatisches-Bad-Einheit, 41: Thermostatisches-Bad-Einheit, 42: Bestrahlungs- und Detektionseinheit, 43: Thermostatisches-Bad-Tür, 44: Elektrode (Anode), 50: Anbringungsfläche, 51: Klammer, 60: Heizungsanordnung, 61: wärmeisolierendes Material, 62: Widerstandsheizung, 63: leitendes Element, 64: Wärmeabfuhrgummi, 65: Elektrodenstecker, 66: Erdungsplatte, 67: Thermostatisches-Bad-Basis, 70: Abschrägung, 80: ein Isolationsmaterial, 81: zwei Isolationsmaterialien, 82: drei Isolationsmaterialien, 90: leitende Wärmespeicherplatte, 100: nicht leitende Wärmespeicherplatte
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2010249579 A [0008]
JP 2006284530 A [0008]

Claims

Kapillarelektrophoresevorrichtung zur Analyse einer Probe durch Elektrophorese unter Verwendung einer Kapillare, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: eine Heizung, welche die Kapillare erwärmt, einen Elektrodenhalter, der Kapillarelektroden der Kapillare hält und mit einer Hochspannungseinheit verbunden ist, und ein leitendes Element, das zumindest teilweise aus Metall besteht und auf ein niedriges Potential geerdet ist, wobei der Elektrodenhalter und das leitende Element in Kontakt mit einer dazwischen angeordneten Struktur stehen und die Struktur ein Isolationselement ist.
Kapillarelektrophoresevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das leitende Element einer Isolationsbehandlung unterzogen wird.
Kapillarelektrophoresevorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Isolationsbehandlung des leitenden Elements entsprechend dem Abstand vom Elektrodenhalter stufenweise ausgeführt wird.
Kapillarelektrophoresevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kapillare und das leitende Element in kontinuierlichem Kontakt mit der dazwischen angeordneten Struktur stehen.
Kapillarelektrophoresevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Struktur aus einer einzigen Schicht oder mehreren Schichten besteht.
Kapillarelektrophoresevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das leitende Element eine Fläche aufweist, die größer ist als die Fläche eines Elements, woran durch die Kapillarelektrode eine Hochspannung angelegt wird.
Kapillarelektrophoresevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das leitende Element abgeschrägt ist.
Kapillarelektrophoresevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das leitende Element aus einer leitenden Wärmespeicherplatte besteht.
Kapillarelektrophoresevorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine nicht leitende Wärmespeicherplatte zwischen dem leitenden Element und der Struktur angeordnet ist.
Kapillarelektrophoresevorrichtung zur Analyse durch Elektrophorese unter Verwendung einer Kapillare, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: eine Heizung, welche die Kapillare erwärmt, einen Elektrodenhalter, der Kapillarelektroden der Kapillare hält und mit einer Hochspannungseinheit verbunden ist, und eine leitende Wärmespeicherplatte, die zumindest teilweise aus Metall besteht und auf ein niedriges Potential geerdet ist, wobei der Elektrodenhalter und die leitende Wärmespeicherplatte in kontinuierlichem Kontakt mit einer einzigen Struktur oder mehreren Strukturen, die dazwischen angeordnet sind, stehen und die Struktur ein Isolationselement ist.