DE112017007698T5

DE112017007698T5 - Kapillarelektrophoresegerät

Info

Publication number: DE112017007698T5
Application number: DE112017007698.6T
Authority: DE
Inventors: Katsuhiro Aritome; Ryusuke Kimura; Motohiro Yamazaki
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2017-07-31
Filing date: 2017-07-31
Publication date: 2020-03-19
Also published as: JPWO2019026133A1; WO2019026133A1; JP6770650B2; GB2578984B; CN110945350A; US20210156821A1; US11360047B2; GB2578984A; GB202000904D0

Abstract

Ein Elektrophoresegerät hat eine Probenschale (112), auf der ein positiv-elektrodenseitiger Pufferlösungsbehälter (103), der eine Pufferlösung enthält, und einen Phoresemediumbehälter (102), der ein Phoresemedium enthält, angeordnet sind, und die in einer vertikalen Richtung und einer horizontalen Richtung angetrieben wird, eine Thermostatofeneinheit (113), die eine Kapillaranordnung mit einem Kapillarkopf hält, in der eine Vielzahl von Kapillaren in einer einzigen Einheit an einem Ende davon in einem Zustand gebündelt sind, in dem die Kapillaranordnung in einem Zustand gehalten wird, in dem der Kapillarkopf nach unten vorsteht, und die die Innentemperatur konstant gehalten wird, einen Lösungsabgabemechanismus (106) zum Zuführen des Phoresemediums im Phoresemediumbehälter zu der Kapillaranordnung von dem Kapillarkopf; und eine Stromquelle zum Anlegen einer Spannung an beiden Enden der Kapillaranordnung. Öffnungen zum Einsetzen des Kapillarkopfes sind in den oberen Abschnitten des positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälters und des Phoresemediumbehälters vorgesehen. Die Thermostatofeneinheit ist mit einem ersten Deckelelement (207) versehen, das oberhalb der Probenschale angeordnet ist und den oberen Teil des positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälters während der Abgabe des Phoresemediums durch den Lösungsabgabemechanismus abdichtet.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kapillarelektrophoresegerät, insbesondere auf ein Kapillarelektrophoresegerät mit einem Mechanismus zur Verhinderung der Lösungsverdunstung.
Hintergrund Stand der Technik
In den vergangenen Jahren war ein Kapillarelektrophoresegerät, bei dem eine Kapillare mit einem Phoresemedium wie z.B. einem Polymergel und einer Polymerlösung gefüllt wurde, als Elektrophoresegerät weit verbreitet. Das Kapillarelektrophoresegerät, wie es in JP-A-2001-281221 (PTL 1) und JP-A-2001-324473 (PTL 2) beschrieben wird, wird zum Beispiel in einer verwandten Technik verwendet. Dieses Kapillarelektrophoresegerät hat eine höhere Wärmeableitung als ein Flachplatten-Elektrophoresegerät und kann eine höhere Spannung an eine Probe anlegen, was den Vorteil hat, dass es die Elektrophorese mit hoher Geschwindigkeit durchführen kann. Es gibt auch viele Vorteile, wie z.B. die Durchführung mit einer kleinen Probenmenge, das automatische Einfüllen des Phoresemediums und die automatische Probeninjektion, wodurch es für verschiedene Trennanalysemessungen, einschließlich der Analyse von Nukleinsäure und Protein, verwendet werden kann.
Die Oberseite eines Pufferlösungsbehälters wird mit einer Gummifolie abgedeckt, die als Septum bezeichnet wird, wie in JP-A-2014-163714 (PTL 3) beschrieben. Im Septum bildet sich eine Kerbe und wenn ein Kapillarendabschnitt in das Septum eingeführt wird, wird die Kerbe durch Drücken aufgeweitet und somit der Kapillarendabschnitt in den Pufferlösungsbehälter eingeführt. Wenn das Kapillarendstück nicht in das Septum eingeführt wird, ist die Kerbe des Septums geschlossen, wodurch ein Verdunsten der Pufferlösung im Inneren des Behälters verhindert werden kann.
Zitatliste
Patent-Literatur

PTL 1: JP-A-2001-281221
PTL2: JP-A-2001-324473
PTL 3: JP-A-2014-163714

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Beim Einführen des Kapillarendabschnitts in das Septum und beim Ausdehnen der Kerbe durch das Pressen wird der Kapillarendabschnitt gegen die Kerbe gerieben. Durch dieses Reiben entsteht ein Fremdstoff, und wenn der Fremdstoff in die Lösung gemischt wird, kommt es zu einem Analysefehler. Deshalb ist im Kapillarendabschnitt, insbesondere in einem positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälter und einem Phoresemediumbehälter, in den ein Kapillarkopf eingesetzt wird, eine Öffnung vorzusehen, durch den der Kapillarkopf eingeführt wird, um die Bildung des Fremdstoffes durch das Reiben am Kapillarkopf zu verhindern. Wenn sich die Öffnung jedoch in einem oberen Teil des Behälters befindet, verdunstet die Lösung im Inneren des Behälters und damit ändert sich die Konzentration der Lösung, sodass sich die Analyseleistung verschlechtert. Daher ist es erforderlich, ein Gerät zu liefern, das die Verdunstung des Phoresemediums und der Pufferlösung während einer Reihe von Analysenvorgängen verhindert und dessen Analyseleistung sich nicht verschlechtert.
Lösung des Problems
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Elektrophoresegerät eine Probenschale, auf der ein positiv-elektrodenseitiger Pufferlösungsbehälter, der eine Pufferlösung enthält, und ein Phoresemediumbehälter, der ein Phoresemedium enthält, angeordnet sind, und die in vertikaler und horizontaler Richtung angetrieben wird, eine Thermostatofeneinheit, die eine Kapillaranordnung mit einem Kapillarkopf hält, in der eine Vielzahl von Kapillaren in einer einzigen Einheit an einem Ende davon in einem Zustand gebündelt sind, in dem der Kapillarkopf nach unten vorsteht, und die eine Innentemperatur konstant hält, einen Lösungsabgabemechanismus zur Abgabe des Phoresemediums im Phoresemediumbehälter an die Kapillaranordnung vom Kapillarkopf und eine Stromquelle zum Anlegen einer Spannung an beiden Enden der Kapillaranordnung, wobei Öffnungen zum Einsetzen des Kapillarkopfes in oberen Abschnitten des positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälters und des Phoresemediumbehälters vorgesehen sind und die Thermostatofeneinheit ein erstes Deckelelement aufweist, das über der Probenschale angeordnet ist und den oberen Abschnitt des positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälters abdichtet, während das Phoresemedium durch den Lösungsabgabemechanismus zugeführt wird.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Es ist möglich, ein Gerät zu liefern, das nicht nur die Verdunstung aus einem positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälter verhindert, sondern auch eine Verschlechterung der Analyseleistung.
Ein Problem, eine Konfiguration und eine andere Wirkung als die oben beschriebenen werden durch die Beschreibung der folgenden Ausführungsformen geklärt.
Figurenliste

[1] 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für die Gerätekonfiguration eines Kapillarelektrophoresegeräts darstellt.
[2] 2 ist eine schematische Draufsicht auf das Kapillarelektrophoresegerät einer Ausführungsform in der Draufsicht.
[3] 3 ist eine schematische Draufsicht, die ein weiteres Beispiel für ein Kapillarelektrophoresegerät darstellt.
[4] 4 ist eine schematische Darstellung, die ein detailliertes Beispiel einer Kapillaranordnung darstellt.
[5] 5 ist eine schematische Darstellung eines Querschnitts entlang der Linie A-A in 2.
[6] 6 ist eine schematische Darstellung eines Querschnitts entlang der Linie B-B in 2.
[7] 7 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein detailliertes Beispiel eines Phoresemediumbehälters darstellt.
[8] 8 ist ein Flussdiagramm, das einen Arbeitsablauf bei der Elektrophoreseanalytik darstellt.
[9] 9 ist ein schematischer Querschnitt, der die Lagebeziehung zwischen einem Auto-Sampler und einer Thermostatofeneinheit in einem Phoresemediumbehälter mit Lösungszuführungsprozess darstellt.
[10] 10 ist ein schematischer Querschnitt, der die Positionsbeziehung zwischen dem Auto-Sampler und der Thermostatofeneinheit in einem Elektrophoreseprozess darstellt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine perspektivische Darstellung einer Gerätekonfiguration am Beispiel der Ausführungsform eines Kapillarelektrophoresegeräts. Das Kapillarelektrophoresegerät der Ausführungsform ist grob in zwei Einheiten unterteilt: eine Auto-Sampler-Einheit 117 im unteren Teil des Geräts und eine Bestrahlungserkennungs- und Thermostatofeneinheit 118 im oberen Teil des Geräts.
Die Auto-Sampler-Einheit 117 umfasst einen Y-Achsen-Antriebskörper 109, der auf einer Probennehmergrundplatte 108 montiert ist, einen Z-Achsen-Antriebskörper 110, der auf dem Y-Achsen-Antriebskörper 109 montiert ist, und eine Probenschale 112, die auf dem Z-Achsen-Antriebskörper 110 montiert ist. Ein Phoresemediumbehälter 102, ein positiv-elektrodenseitiger Pufferlösungsbehälter 103, ein negativ-elektrodenseitiger Pufferlösungsbehälter 104 und ein Probenbehälter 105 werden von einem Anwender auf die Probenschale 112 gestellt. Der Probenbehälter 105 wird auf einen X-Achsen-Antriebskörper 111 gesetzt, der auf der Probenschale 112 montiert ist. Ein Lösungsabgabemechanismus 106 ist ebenfalls auf dem Z-Achsen-Antriebskörper 110 montiert. Der Lösungsabgabemechanismus 106 ist unterhalb des Phoresemediumbehälters 102 angeordnet. Die Probenschale 112 wird durch den Y-Achsen-Antriebskörper 109 in Y-Achsen-Richtung, d.h. in horizontaler Richtung gefahren, und verbindet den Phoresemediumbehälter 102 und den positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälter 103, und durch den Z-Achsen-Antriebskörper 110 in Z-Achsen-Richtung, d.h. in vertikaler Richtung gefahren. Auf der Probenschale 112 kann nur der Probenbehälter 105 durch den X-Achsen-Antriebskörper 111 in X-Achsen-Richtung gefahren werden.
Die Bestrahlungserkennungs- und Thermostatofeneinheit 118, die mit einer Tragsäule 119 an der Probennehmergrundplatte 108 befestigt ist, enthält eine Thermostatofeneinheit 113 und eine Bestrahlungserkennungseinheit 116. Die Thermostatofeneinheit 113 besteht aus einem Thermostatofenhauptkörper und einer sich öffnenden und schließenden Tür 115, wobei die Temperatur im Inneren der Thermostatofeneinheit 113 durch Schließen der sich öffnenden und schließenden Tür 115 konstant gehalten werden kann. Die Bestrahlungserkennungseinheit 116 ist hinter der Thermostatofeneinheit 113 montiert und kann die Erkennung während der Elektrophorese durchführen. In der Thermostatofeneinheit 113 ist eine Kapillaranordnung 101 eingesetzt und eine Probe wird elektrophoretisch behandelt, während die Kapillaranordnung 101 in der Thermostatofeneinheit 113 auf einer konstanten Temperatur gehalten wird, wobei die Erkennung durch die Bestrahlungserkennungseinheit 116 erfolgt. Eine Elektrode 114 zum Absenken der Kapillarkopfseite gegen Masse beim Anlegen einer Hochspannung für die Elektrophorese ist ebenfalls an der Thermostatofeneinheit 113 angebracht.
Die Kapillaranordnung 101 wird, wie oben beschrieben, an der Thermostatofeneinheit 113 befestigt. Der Phoresemediumbehälter 102, der positiv-elektrodenseitige Pufferlösungsbehälter 103, der negativ-elektrodenseitige Pufferlösungsbehälter 104 und der auf der Probenschale 112 montierte Probenbehälter 105 können mit der Auto-Sampler-Einheit 117 in Richtung der Y-Achse und der Z-Achse verfahren werden und nur der Probenbehälter 105 kann in Richtung der X-Achse weiter verfahren werden. Durch die Bewegung der Auto-Sampler-Einheit 117 können der Phoresemediumbehälter 102, der positiv-elektrodenseitige Pufferlösungsbehälter 103, der negativ-elektrodenseitige Pufferlösungsbehälter 104 und der Probenbehälter 105 automatisch mit der feststehenden Kapillaranordnung 101 verbunden werden.
2 ist eine schematische Draufsicht auf das Kapillarelektrophoresegerät der Ausführungsform in der Draufsicht. Die sich öffnende und schließende Tür 115 ist geschlossen. Im positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälter 103, der auf die Probenschale 112 aufgesetzt ist, sind ein positiv-elektrodenseitiger Probenaufgabepufferlösungstank 201, ein positiv-elektrodenseitiger Elektrophoresepufferlösungstank 202 und ein positiv-elektrodenseitiger Waschtank 203 voneinander getrennt angeordnet. Im negativ-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälter 104 sind ein Abfalllösungstank 204, ein negativ-elektrodenseitiger Waschtank 205 und ein negativ-elektrodenseitiger Elektrophoresepufferlösungstank 206 angeordnet. In der Thermostatofeneinheit 113 sind zur Verhinderung der Verdunstung der Lösung aus dem Phoresemediumbehälter 102 und dem positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälter 103 ein Phoresemediumbehälterdeckel 208 und ein positiv-elektrodenseitiger Pufferlösungsbehälterdeckel 207 zur Verhinderung der Verdunstung jeweils entsprechend vorgesehen.
In der Ausführungsform sind der Phoresemediumbehälter 102, der positiv-elektrodenseitige Pufferlösungsbehälter 103, der negativ-elektrodenseitige Pufferlösungsbehälter 104 und der Probenbehälter 105 in einer Lagebeziehung wie in der Zeichnung dargestellt angeordnet. Dementsprechend ergibt sich die Lagebeziehung zwischen der positiven und der negativen Elektrodenseite bei Verbindung mit der Kapillaranordnung 101 wie folgt: der Phoresemediumbehälter 102 - der Abfalllösungstank 204, der positiv-elektrodenseitige Waschtank 203 - der negativ-elektrodenseitige Waschtank 205, der positiv-elektrodenseitige Elektrophoresepufferlösungstank 202 - der negativ-elektrodenseitige Elektrophoreseufferlösungstank 206 und der positiv-elektrodenseitige Probenzuführungspufferlösungstank 201 - der Probenbehälter 105.
3 zeigt eine schematische Draufsicht einer weiteren Ausführungsform des Kapillarelektrophoresegeräts, wobei der Phoresemediumbehälter 102, der positiv-elektrodenseitige Pufferlösungsbehälter 103, der negativ-elektrodenseitige Pufferlösungsbehälter 104 und der Probenbehälter 105 in einer anderen Lagebeziehung als in 2 auf der Probenschale 112 angeordnet sind. Da die Lagebeziehung in Y-Achsenrichtung zwischen dem Phoresemediumbehälter 102 und dem positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälter 103 zu der in 2 umgekehrt ist, ist auch die Lagebeziehung zwischen dem Phoresemediumbehälterdeckel 208 und dem positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälterdeckel 207 in der Thermostatofeneinheit 113 zu der in 2 umgekehrt. Die Lagebeziehung zwischen der positiven und der negativen Elektrodenseite bei Anschluss an die Kapillaranordnung 101 ist die gleiche wie in 2 und ist wie folgt aufgebaut: der Phoresemediumbehälter 102 - der Abfalllösungstank 204, der positiv-elektrodenseitige Waschtank 203 - der negativ-elektrodenseitige Waschtank 205, der positiv-elektrodenseitige Elektrophorese-Pufferlösungstank 202 - der negativ-elektrodenseitige Elektrophorese-Pufferlösungstank 206 und die positiv-elektrodenseitige Probenzuführungspufferlösungstank 201 - der Probenbehälter 105.
In dem in 2 dargestellten Beispiel ist der positiv-elektrodenseitige Pufferlösungsbehälterdeckel 207 auf einem Hauptkörper der Thermostatofeneinheit 113 und der Phoresemediumbehälterdeckel 208 auf der sich öffnenden und schließenden Tür 115 montiert. In dem in 3 dargestellten Beispiel ist der positiv-elektrodenseitige Pufferlösungsbehälterdeckel 207 auf der sich öffnenden und schließenden Tür 115 und der Phoresemediumbehälterdeckel 208 auf dem Hauptkörper der Thermostatofeneinheit 113 montiert. Obwohl in der Zeichnung nicht dargestellt, kann eine Konstruktion verwendet werden, bei der sowohl der positiv-elektrodenseitige Pufferlösungsbehälterdeckel 207 als auch der Phoresemediumbehälterdeckel 208 auf dem Hauptkörper der Thermostatofeneinheit 113 oder sowohl der positiv-elektrodenseitige Pufferlösungsbehälterdeckel 207 als auch der Phoresemediumbehälterdeckel 208 auf der sich öffnenden und schließenden Tür 115 montiert sind.
Als typisches Beispiel wird hier eine Ausführungsform beschrieben, bei der der Phoresemediumbehälterdeckel 208 gegenüber dem Phoresemediumbehälter 102 und der positiv-elektrodenseitige Pufferlösungsbehälterdeckel 207 gegenüber dem positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälter 103 vorgesehen ist, wobei sowohl der Phoresemediumbehälterdeckel 208 als auch der positiv-elektrodenseitige Pufferlösungsbehälterdeckel 207 nicht unbedingt vorgesehen werden müssen. Das heißt, selbst in einer Konfiguration, in der der Phoresemediumbehälterdeckel 208 entfällt und der positiv-elektrodenseitige Pufferlösungsbehälterdeckel 207 nur in Bezug auf den positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälter 103 vorgesehen ist, kann zumindest eine Wirkung zur Verhinderung der Verdunstung der Lösung aus dem positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälter 103 erzielt werden. Auf die gleiche Weise kann auch in einer Konfiguration, in der der positiv-elektrodenseitige Pufferlösungsbehälterdeckel 207 weggelassen wird und der Phoresemediumbehälterdeckel 208 nur in Bezug auf den Phoresemediumbehälter 102 vorgesehen ist, zumindest eine Wirkung zur Verhinderung der Verdunstung der Lösung aus dem Phoresemediumbehälter 102 erzielt werden.
4 ist eine schematische Darstellung, die ein detailliertes Beispiel der Kapillaranordnung zeigt. Die Kapillaranordnung 101 besteht aus einer Vielzahl von Kapillaren 401, die als Glasröhrchen mit einem Innendurchmesser von ca. 50 µm ausgeführt sind. Die Kapillaren 401 sind in einem Erkennungsabschnitt 402 in einer Ebene ausgerichtet angeordnet. Die Bestrahlungserkennungseinheit 116 bestrahlt die Vielzahl der im Erkennungsabschnitt 402 angeordneten Kapillaren mit Licht und erkennt die zu erzeugende Fluoreszenz aus einer Probe, die in jeder Kapillare elektrophoriert wird. An einem negativ-elektrodenseitigen Endabschnitt der Kapillaranordnung 101 sind ein Lastkopf 406 und ein SUS-Röhrchen 407 angebracht. Als Material des Lastkopfes 406 ist z.B. ein PBT-Harz wünschenswert, das ein Harz mit hoher Isolierfähigkeit und einer hohen Vergleichszahl für die Kriechwegbildung ist. Im Lastkopf 406 ist ein Teil zur Leitung aller SUS-Röhrchen 407 integriert und an alle SUS-Röhrchen 407 wird eine Hochspannung angelegt. Die Kapillaren 401 werden jeweils durch das SUS-Röhrchen 407 geführt und daran befestigt. An einem positiv-elektrodenseitigen Endabschnitt der Kapillaranordnung 101 wird die Vielzahl der Kapillaren 401 durch einen Kapillarkopf 403 gebündelt. Der Kapillarkopf 403 enthält eine Kapillarkopfspitze 405 mit spitzem Winkel und Nadelform und einem runden Kapillarkopfvorsprung 404, dessen Außendurchmesser größer ist als der der Kapillarkopfspitze 405. Als Werkstoff des Kapillarkopfes 403 ist ein PEEK-Harz wünschenswert, das ein kaum bruchempfindliches, aber auch steifes und chemisch und analytisch hochstabiles Harz ist.
Wenn die Kapillaranordnung 101 auf der Thermostatofeneinheit 113 montiert ist, werden der Erkennungsabschnitt 402, der Lastkopf 406 und der Kapillarkopf 403 jeweils auf der Thermostatofeneinheit 113 befestigt. Der Erkennungsabschnitt 402 wird mit hoher Genauigkeit so angeordnet, dass er sich an einer Position befindet, die von der Bestrahlungserkennungseinheit 116 erfasst werden kann. Der Lastkopf 406 wird an einer Stelle befestigt, an der die Hochspannung angelegt wird. Der Kapillarkopf 403 ist fest mit der Thermostatofeneinheit 113 verbunden, sodass die Kapillarkopfspitze 405 direkt nach unten zeigt und einer Belastung standhält. Die Lagebeziehung zwischen der positiven Elektrodenseite und der negativen Elektrodenseite zum Zeitpunkt der Fixierung ist so gestaltet, dass sich die Vielzahl der Kapillaren 401 beim Einsetzen in das Gerät nicht gegenseitig überschneiden.
5 ist eine schematische Darstellung, die einen Querschnitt entlang der Linie A-A aus 2 zeigt. Der Phoresemediumbehälter 102 wird in eine in der Probenschale 112 eingebettete Führung 301 eingesetzt. Der Lösungsabgabemechanismus 106 wird so angeordnet, dass ein in den Lösungsabgabemechanismus 106 integrierter Druckstempel 302 unter dem Phoresemediumbehälter 102 angeordnet ist.
6 ist eine schematische Darstellung, die einen Querschnitt entlang der Linie B-B aus 2 zeigt. Von einer Unterseite der Thermostatofeneinheit 113, dem Kapillarkopf 403 der Kapillaranordnung 101, ragen die Vielzahl der SUS-Röhrchen 407, in die jeweils die Kapillaren eingesetzt sind und die Elektrode 114 nach unten. Zum Zeitpunkt der Elektrophorese wird die rechte Seite in 6 der Kapillaranordnung 101 zur negativen Elektrodenseite und die linke Seite zur positiven Elektrodenseite. Die Reihe des positiv-elektrodenseitigen Elektrophoresepufferlösungstanks 202 und des negativ-elektrodenseitigen Elektrophoresepufferlösungstanks 202 wird von der Auto-Sampler-Einheit 117 unter der Thermostatofeneinheit 113 angeordnet, der Kapillarkopf 403 und die Elektrode 114 jeweils in zwei Öffnungen, die in einem oberen Abschnitt des positiv-elektrodenseitigen Elektrophoresepufferlösungstanks 202 vorgesehen sind, und der SUS-Röhrchen 407, in die die Kapillaren eingesetzt sind, in den negativ-elektrodenseitigen Elektrophoreseufferlösungstank 206 eingesetzt werden. Die Pufferlösung im positiv-elektrodenseitigen Elektrophoresepufferlösungstank 202, in den der Kapillarkopf 403 eingesetzt ist, wird über die Elektrode 114 geerdet. An das andere Ende jeder Kapillare wird über den Lastkopf 406 und die SUS-Röhrchen 407 eine negative Hochspannung von einer Stromquelle 408 angelegt, wobei eine an der negativ-elektrodenseitigen Spitze jeder Kapillare eingebrachte Probe durch Elektrophorese in der Kapillare bewegt und vom Erkennungsabschnitt 402 erkannt wird. Der Y-Achsen-Antriebskörper 109, der Z-Achsen-Antriebskörper 110, der X-Achsen-Antriebskörper 111, der Lösungsabgabemechanismus 106 und die Stromquelle 408 der Auto-Sampler-Einheit 117 werden durch das Steuerteil 600 gesteuert.
7 ist ein schematischer Querschnitt, der ein detailliertes Beispiel für den Phoresemediumbehälter zeigt. Im Phoresemediumbehälter 102 ist eine eingelassene Dichtung 502 in eine Spritze 501 integriert und ein Gummistopfen 503 von oben aufgesetzt und mit einer Kappe 504 verschlossen. Die Kappe 504 wird von oben mit einer Folie 505 verschlossen. Das Material der Spritze 501 ist vorzugsweise ein PP-Harz, das sich dünn formen lässt. Ein Material der Dichtung 502 ist ein wünschenswerterweise super-polymeres PE-Harz, das häufig zum Abdichten einer Flüssigkeit in einem Gleitbereich verwendet wird und hervorragende Gleiteigenschaften aufweist. Ein Material des Gummistopfens 503 ist wünschenswerterweise ein analysestabiler Silikonkautschuk. Eine Durchbrechung 508, durch die der Kapillarkopf 403 die Kapillaranordnung 101 durchdringen kann, ist im Gummistopfen 503 vorgängig vorgesehen. Da ein Material des Kapillarkopfes 504 mit der Folie 505 jedes Behälters verbunden ist, ist ein PC-Harz wünschenswert. Ein Phoresemedium 506 wird im Phoresemediumbehälter 102 versiegelt und die zum Zeitpunkt des Versiegelns eintretende Luft 507 wird zur Ansammlung in einem Oberteil versiegelt. Als Phoresemedium 506 wird ein Gel oder ein Polymer verwendet und eine Kapazität, die in der Lage ist, eine Vielzahl von Analysen durchzuführen, wird versiegelt. Die Dichtung 502 kann sich in der Spritze 501 bewegen, indem sie von außen durch den Druckstempel 302 des Lösungsabgabemechanismus 106 belastet wird.
Nachfolgend wird ein Funktionsablauf zur Analyse in der Ausführungsform beschrieben. 8 ist ein Flussdiagramm, das einen Funktionsablauf für die Elektrophoreseanalyse darstellt. 9 ist ein schematischer Querschnitt, der die Lagebeziehung zwischen einer Probenschale, einer Thermostatofeneinheit und einem Deckelmechanismus in einem Lösungszuführungsprozess für ein Phoresemedium darstellt, und 10 ist ein schematischer Querschnitt, der die Lagebeziehung zwischen der Probenschale, der Thermostatofeneinheit und dem Deckelmechanismus in einem Elektrophoreseprozess darstellt.
In Schritt S11 stellt ein Anwender die Kapillaranordnung 101 auf die Thermostatofeneinheit 113 ein. Der Anwender setzt den Phoresemediumbehälter 102, den positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälter 103, den negativ-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälter 104 und den Probenbehälter 105 auf die Probenschale 112. Die Kapillaranordnung 101, der Phoresemediumbehälter 102, der positiv-elektrodenseitige Pufferlösungsbehälter 103, der negativ-elektrodenseitige Pufferlösungsbehälter 104 und der Probenbehälter 105, die Verbrauchsartikel sind, werden mit einer ID-Information wie z.B. einem Barcode versehen. Bei der Einstellung jedes Verbrauchsmaterials im Gerät liest der Anwender die ID-Informationen jedes Verbrauchsmaterials mit einem am Gerät angebrachten Barcodeleser aus. Auf diese Weise können eine Produktionsnummer, ein Verfallsdatum und die Anzahl der Benutzungen jedes Verbrauchsmaterials verwaltet werden.
In Schritt S12 treibt das Steuerteil 600 den Y-Achsen-Antriebskörper 109 und den Z-Achsen-Antriebskörper 110 der Auto-Sampler-Einheit 117 an, danach werden der Kapillarkopf 403 und die SUS-Röhrchen 407 der Kapillaranordnung 101 in den positiv-elektrodenseitigen Elektrophoresepufferlösungstank 202 bzw. den negativ-elektrodenseitigen Elektrophoresepufferlösungstank 206 eingesetzt. Dabei sind der Phoresemediumbehälterdeckel 208 und der positiv-elektrodenseitige Pufferlösungsbehälterdeckel 207 zur Verhinderung von Verdunstung an einem oberen Abschnitt des positiv-elektrodenseitigen Probenzuführungspufferlösungstanks 201 des Phoresemediumbehälters 102 und des positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälters 103 angeordnet. Der positiv-elektrodenseitige Pufferlösungsbehälterdeckel 207 und der Phoresemediumbehälterdeckel 208 sind auf einer unteren, den Behälter berührenden Fläche mit viskoelastischen Folien 209 und 210 wie Gummi versehen. Die Probenschale 112 wird durch eine Z-Achsen-Antriebskraft der Auto-Sampler-Einheit 117 nach oben gefahren, die viskoelastischen Folien 209 und 210 werden durch Anpressen des positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälters 103 und des Phoresemediumbehälters 102 an den positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälterdeckel 207 und den Phoresemediumbehälterdeckel 208 von unten gedrückt und der Phoresemediumbehälter 102 und der positiv-elektrodenseitige Pufferlösungsbehälter 103 können verschlossen werden.
In Schritt S13 wird die im Inneren eingestellte Kapillaranordnung 101 durch die Thermostatofeneinheit 113 auf einer konstanten Temperatur gehalten.
In Schritt S14 treibt das Steuerteil 600 den Y-Achsen-Antriebskörper 109 und den Z-Achsen-Antriebskörper 110 der Auto-Sampler-Einheit 117 an, wonach der Kapillarkopf 403 und die SUS-Röhrchen 407 der Kapillaranordnung 101 in den positiv-elektrodenseitigen Waschtank 203 bzw. den negativ-elektrodenseitigen Waschtank 205 eingesetzt werden. Dementsprechend wird die Wäsche des Kapillarkopfes 403 und der SUS-Röhrchen 407 durchgeführt.
In Schritt S15 treibt das Steuerteil 600 den Y-Achsen-Antriebskörper 109 und den Z-Achsen-Antriebskörper 110 der Auto-Sampler-Einheit 117 an, wonach der Kapillarkopf 403 bzw. die SUS-Röhrchen 407 der Kapillaranordnung 101 in den Phoresemediumbehälter 102 und den Abfalllösungstank 204 eingesetzt werden. 9 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Querschnitt entlang der Linie A-A aus 2 zeigt. Das Steuerteil 600 treibt den Lösungsabgabemechanismus 106 an, drückt und schiebt die Dichtung 502 des Phoresemediumbehälters 102 durch den Druckstempel 302 nach oben und fördert so das im Phoresemediumbehälter 102 versiegelte Phoresemedium 506 über den Kapillarkopf 403 zur Einzelkapillare 401. Hier ist, wie in 9 beschrieben, der positiv-elektrodenseitige Pufferlösungsbehälterdeckel 207 zur Verhinderung der Verdunstung am oberen Teil des positiv-elektrodenseitigen Probenzuführungspufferlösungstanks 201 des positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälters 103 angeordnet. Die Probenschale 112 wird durch den Z-Achsen-Antriebskörper 110 nach oben gefahren und ein oberer Abschnitt des positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälters 103 wird gegen eine untere Oberfläche des positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälterdeckels 207 gedrückt. Die viskoelastische Folie 209 auf der unteren Oberfläche des positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälterdeckels 207, die mit dem positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälter 103 in Berührung kommt, wird durch die Berührung mit einer oberen Oberfläche des positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälters 103 durch die Z-Achsen-Antriebskraft der Auto-Sampler-Einheit 117 gedrückt und damit wird der positiv-elektrodenseitige Pufferlösungsbehälter 103 versiegelt. Als Ergebnis wird die Verdunstung der Pufferlösung aus dem positiv-elektrodenseitigen Probenzuführungspufferlösungstank 201 und dem positiv-elektrodenseitigen Elektrophoresepufferlösungstank 202 verhindert.
In Schritt S16 treibt das Steuerteil 600 wieder den Y-Achsen-Antriebskörper 109 und den Z-Achsen-Antriebskörper 110 der Auto-Sampler-Einheit 117 an, wonach der Kapillarkopf 403 und die SUS-Röhrchen 407 der Kapillaranordnung 101 in den positiv-elektrodenseitigen Waschtank 203 bzw. den negativ-elektrodenseitigen Waschtank 205 eingesetzt werden. Entsprechend werden der Kapillarkopf 403 und die SUS-Röhrchen 407 gewaschen.
In Schritt S17 treibt das Steuerteil 600 den Y-Achsen-Antriebskörper 109 und den Z-Achsen-Antriebskörper 110 der Auto-Sampler-Einheit 117 an, wonach der Kapillarkopf 403 und die SUS-Röhrchen 407 der Kapillaranordnung 101 in den positiv-elektrodenseitigen Probenzuführungspufferlösungstank 201 bzw. den Probenbehälter 105 eingesetzt werden. Auch hier wird die Elektrode 114 in den positiv-elektrodenseitigen Probenzuführungspufferlösungstank 201 eingesetzt. Entsprechend werden beide Enden der Kapillare 401 geführt. Hier steuert das Steuerteil 600 die Stromquelle 408 zum Anlegen einer Hochspannung an die Kapillaranordnung 101 und führt an der Spitze jeder Kapillare 401 eine Probe zu.
In Schritt S18 treibt das Steuerteil 600 wieder den Y-Achsen-Antriebskörper 109 und den Z-Achsen-Antriebskörper 110 der Auto-Sampler-Einheit 117 an, wonach der Kapillarkopf 403 und die SUS-Röhrchen 407 der Kapillaranordnung 101 in den positiv-elektrodenseitigen Waschtank 203 bzw. den negativ-elektrodenseitigen Waschtank 205 eingesetzt werden. Entsprechend werden der Kapillarkopf 403 und die SUS-Röhrchen 407 gewaschen.
In Schritt S19 treibt das Steuerteil 600 wieder den Y-Achsen-Antriebskörper 109 und den Z-Achsen-Antriebskörper 110 der Auto-Sampler-Einheit 117 an, wonach der Kapillarkopf 403 und die SUS-Röhrchen 407 der Kapillaranordnung 101 in den positiv-elektrodenseitigen Elektrophoresepufferlösungstank 202 bzw. den negativ-elektrodenseitigen Elektrophoresepufferlösungstank 206 eingesetzt werden. 10 ist eine schematische Darstellung eines Querschnitts entlang der Linie A-A der 2 hier. Die Elektrode 114 wird ebenfalls in den positiv-elektrodenseitigen Elektrophoresepufferlösungstank 202 eingesetzt. Entsprechend werden beide Enden der Kapillare 401 geführt. Hier steuert das Steuerteil 600 die Stromquelle 408 an, um die Hochspannung an die Kapillaranordnung 101 anzulegen, wodurch die Elektrophorese durchgeführt wird. Die Bestrahlungserkennungseinheit 116 erkennt durch jede Kapillare eine elektrophoretische Probe. Hier ist, wie in 10 dargestellt, der Phoresemediumbehälterdeckel 208 zur Verhinderung der Verdunstung an einem oberen Abschnitt des Phoresemediumbehälters 102 angeordnet. Die Probenschale 112 wird durch den Z-Achsen-Antriebskörper 110 nach oben gefahren und der obere Teil des Phoresemediumbehälters 102 wird gegen eine Unterseite des Phoresemediumbehälterdeckels 208 gedrückt. Die viskoelastische Folie 210, z.B. Gummi, ist auf einer Kontaktfläche mit dem Phoresemediumbehälter 102 des Phoresemediumbehälterdeckels 208 vorgesehen, die Folie 210 wird durch die Z-Achsen-Antriebskraft der Auto-Sampler-Einheit 117 gedrückt und der Phoresemediumbehälter 102 wird versiegelt.
In Schritt S20 treibt das Steuerteil 600 wieder den Y-Achsen-Antriebskörper 109 und den Z-Achsen-Antriebskörper 110 der Auto-Sampler-Einheit 117 an, wonach der Kapillarkopf 403 und die SUS-Röhrchen 407 der Kapillaranordnung 101 in den positiv-elektrodenseitigen Waschtank 203 bzw. den negativ-elektrodenseitigen Waschtank 205 eingesetzt werden. Entsprechend werden der Kapillarkopf 403 und die SUS-Röhrchen 407 gewaschen.
In Schritt S21 treibt das Steuerteil 600 den Y-Achsen-Antriebskörper 109 und den Z-Achsen-Antriebskörper 110 der Auto-Sampler-Einheit 117 an, wonach der Kapillarkopf 403 und die SUS-Röhrchen 407 der Kapillaranordnung 101 in den positiv-elektrodenseitigen Elektrophoresepufferlösungstank 202 und den negativ-elektrodenseitigen Elektrophoresepufferlösungstank 206 eingesetzt werden. Da die Kapillaranordnung nach dem Trocknen unbrauchbar wird, wird der Kapillarkopf 403 in den positiv-elektrodenseitigen Elektrophorese-Pufferlösungstank 202 eingesetzt und steht bei Nichtdurchführung der Phorese in Bereitschaft.
Eine Analyse wird durch die Analyse der durch diese Bewegungsserie erfassten Daten vervollständigt. Bei der kontinuierlichen Analyse wird der X-Achsen-Antriebskörper 111 auf der Probenschale 112 angetrieben, eine Position des Probenbehälters 105 umgeschaltet und der oben beschriebene Vorgang wiederholt.
Bei der oben beschriebenen Vorgehensweise bei der Analyse wird für Schritt S15 und Schritt S19 viel Zeit benötigt. Daher ist es wichtig, das Verdampfen der Pufferlösung und des Phoresemediums in Schritt S15 und Schritt S19 zu verhindern.
Hier, wenn die Höhe des positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälters von der des Phoresemediumbehälters abweicht, z.B. an einer Probenzuführposition, wenn die Höhe des Phoresemediumbehälters niedriger ist als die des positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälters, stört in einigen Fällen der Deckelmechanismus des Phoresemediumbehälters den positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälter und der Auto-Sampler kann nicht auf eine vorgegebene Position hochfahren. Hier ist es möglich, durch einen Verschiebungsdämpfungsmechanismus im Phoresemediumbehälterdeckel 208 einen Behälter mit anderer Höhe zu bewältigen.
Wie oben beschrieben, ist es gemäß dem Elektrophoresegerät der Ausführungsform möglich, eine Verdunstung der Lösung zu verhindern, indem man ein mit einer Öffnung im oberen Bereich versehenes Behältnis zum Eindringen in den Kapillarkopf 403 verwendet. Die Verdunstung kann effizient verhindert werden, ohne eine Reihe von Analyseströmen zu verändern.
Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform, sondern umfasst verschiedene Modifikationen. Zum Beispiel wurde die Ausführungsform zum leichten Verständnis der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben und ist nicht notwendigerweise auf diejenigen beschränkt, die alle beschriebenen Konfigurationen enthalten. Es ist möglich, einen Teil der Konfiguration einer Ausführungsform durch die Konfiguration einer anderen Ausführungsform zu ersetzen, und es ist auch möglich, der Konfiguration einer Ausführungsform die Konfiguration einer anderen Ausführungsform hinzuzufügen. Es ist möglich, andere Konfigurationen in Bezug auf einen Teil der Konfiguration jeder Ausführungsform hinzuzufügen, zu löschen und zu ersetzen.
Bezugszeichenliste

101:: Kapillaranordnung
102:: Phoresemediumbehälter
103:: positiv-elektrodenseitiger Pufferlösungsbehälter
104:: negative-electrode-side Pufferlösungsbehälter
105:: Probenbehälter
106:: Lösungsabgabemechanismus
108:: Probennehmergrundplatte
109:: Y-Achsen-Antriebskörper
110:: Z-Achsen-Antriebskörper
111:: X-Achsen-Antriebskörper
112:: Probenschale
113:: Thermostatofeneinheit
114:: Elektrode
115:: öffnende und schließende Tür
116:: Bestrahlungserkennungseinheit
117:: Auto-Sampler-Einheit
118:: Bestrahlungserkennungs- und Thermostatofeneinheit
201:: positiv-elektrodenseitiger Probenzuführungspufferlösungstank
202:: positiv-elektrodenseitiger Elektrophoresepufferlösungstank
203:: positiv-elektrodenseitiger Waschtank
204:: Abfalllösungstank
205:: negativ-elektrodenseitiger Waschtank
206:: negativ-elektrodenseitiger Elektrophorese-Pufferlösungstank
207:: positiv-elektrodenseitiger Pufferlösungsbehälterdeckel
208:: Phoresemediumbehälterdeckel
209, 210:: viskoelastische Folie
301:: Führung
302:: Druckstempel
401:: Kapillare
402:: Erkennungsabschnitt
403:: Kapillarkopf
406:: Lastkopf
407:: SUS-Röhrchen
501:: Spritze
503:: Gummistopfen
504:: Kappe
506:: Phoresemedium
508:: Durchbrechung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2001281221 A [0002, 0003]
JP 2001324473 A [0002, 0003]
JP 2014163714 A [0003]

Claims

Elektrophoresegerät, umfassend: eine Probenschale, auf der ein positiv-elektrodenseitiger Pufferlösungsbehälter, der eine Pufferlösung enthält, und ein Phoresemediumbehälter, der ein Phoresemedium enthält, angeordnet sind, und die in einer vertikalen und einer horizontalen Richtung angetrieben wird; eine Thermostatofeneinheit, die eine Kapillaranordnung mit einem Kapillarkopf hält, in der eine Vielzahl von Kapillaren in einer einzelnen Einheit an einem Ende davon in einem Zustand gebündelt sind, in dem der Kapillarkopf nach unten vorsteht, und die eine Innentemperatur konstant hält; einen Lösungsabgabemechanismus zur Abgabe des Phoresemediums im Phoresemediumbehälter an die Kapillaranordnung aus dem Kapillarkopf; und eine Stromquelle zum Anlegen einer Spannung an beiden Enden der Kapillaranordnung, wobei Öffnungen zum Einsetzen des Kapillarkopfes in den oberen Bereichen des positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälters und des Phoresemediumbehälters vorgesehen sind, und die Thermostatofeneinheit ein erstes Deckelelement umfasst, das über der Probenschale angeordnet ist und den oberen Teil des positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälters während der Abgabe des Phoresemediums durch den Lösungsabgabemechanismus abdichtet.
Elektrophoresegerät gemäß Anspruch 1, wobei der obere Teil des positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälters durch Hochfahren der Probenschale und Anpressen des positiv-elektrodenseitigen Pufferlösungsbehälters an das erste Deckelelement abgedichtet wird.
Elektrophoresegerät gemäß Anspruch 1, wobei das erste Deckelelement auf der Unterseite eine viskoelastische Folie umfasst.
Elektrophoresegerät gemäß Anspruch 1, wobei die Thermostatofeneinheit einen Thermostatofenhauptkörper und eine sich öffnende und schließende Tür umfasst, wobei das erste Deckelelement an der sich öffnenden und schließenden Tür angeordnet ist.
Elektrophoresegerät gemäß Anspruch 1, wobei die Thermostatofeneinheit einen Thermostatofenhauptkörper und eine sich öffnende und schließende Tür umfasst und das erste Deckelelement sich am Thermostatofenhauptkörper befindet.
Elektrophoresegerät gemäß Anspruch 1, wobei der positiv-elektrodenseitige Pufferlösungsbehälter eine Vielzahl von voneinander getrennten Pufferlösungsbehältern umfasst.
Elektrophoresegerät gemäß Anspruch 1, wobei die Thermostatofeneinheit ein zweites Deckelelement zur Abdichtung des oberen Teils des Phoresemediumbehälters umfasst, während die Elektrophorese durch Anlegen der Spannung von der Stromquelle durchgeführt wird.
Elektrophoresegerät gemäß Anspruch 7, wobei der obere Teil des Phoresemediumbehälters abgedichtet wird, indem die Probenschale nach oben gefahren und der Phoresemediumbehälter gegen das zweite Deckelelement gedrückt wird.
Elektrophoresegerät gemäß Anspruch 7, wobei das zweite Deckelelementt auf der Unterseite eine viskoelastische Folie umfasst.
Elektrophoresegerät gemäß Anspruch 7, wobei die Thermostatofeneinheit einen Thermostatofenhauptkörper und eine sich öffnende und schließende Tür umfasst und das zweite Deckelelement auf dem Thermostatofenhauptkörper angeordnet ist.
Elektrophoresegerät gemäß Anspruch 7, wobei die Thermostatofeneinheit einen Thermostatofenhauptkörper und eine sich öffnende und schließende Tür umfasst und das zweite Deckelelement an der sich öffnenden und schließenden Tür vorgesehen ist.