JP2008008808A - Capillary electrophoretic system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、キャピラリー電気泳動装置に関し、より詳細には、キャピラリーの交換作業を容易にする技術に関する。 The present invention relates to a capillary electrophoresis apparatus, and more particularly to a technique for facilitating capillary replacement work.
以下、従来のキャピラリー電気泳動装置について説明する。従来のキャピラリー電気泳動装置としては、図4に示すように、筐体41の中央部に設けられた恒温層43内に、可撓性を有するキャピラリー42を逆U字状に取り付け、キャピラリー42の一端から他端に向けて試料液を電気泳動させ、例えば生体試料の分子量の大きさを分析するものがある。
Hereinafter, a conventional capillary electrophoresis apparatus will be described. As shown in FIG. 4, a conventional capillary electrophoresis apparatus has a
以下、分析動作の順に従って、装置の構成をあわせて説明する。キャピラリー42の両端部は、回転トレイよりなる試料液搬送部47が回転及び上下動することで、回転トレイに支持されている試料液保持容器44a、44b、44c、44dに浸漬される。そして容器内の試料液はポンプ49で吸引あるいは加圧してキャピラリー42内に導入される。
Hereinafter, the configuration of the apparatus will be described in the order of the analysis operation. Both ends of the
その後に、導入された試料液は、キャピラリー42の両端近傍において、同じく試料液に浸漬された電極45から印加された電圧によってキャピラリー42内を泳動する。
Thereafter, the introduced sample solution migrates in the
試料液を泳動させる際にキャピラリー42内を温度制御するため、恒温槽43でキャピラリー全体を覆い、恒温槽43の一部に取り付けてある温度制御部46から加熱あるいは冷却をするための空気を送り込み、空気による熱伝達でキャピラリー42の温度制御で行っていた。
In order to control the temperature inside the
キャピラリー42内を泳動する試料液を検出するための試料液検出部48は、恒温槽43の一部に貫通孔を設けてあり、その貫通孔にレーザーやランプの光を照射しながら光の変化をフォトダイオード等で測定し、試料液の泳動時間と光の変化の関係をグラフなどで結果を表示していた。
The sample
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
しかしながらこのような従来のキャピラリー電気泳動装置は、キャピラリー42を筐体41に取り付けたり、取り外したりする操作が非常に困難であった。すなわち、キャピラリー42の筐体41への着脱は、筐体41の側面を開放し、そしてさらに恒温槽43の側面を開放してから、操作者が両腕を突っ込み、恒温層43内に設けたキャピラリー42をガイドする穴にキャピラリー42を通して取り付けたり、また逆に、取り外したりする。
However, in such a conventional capillary electrophoresis apparatus, it is very difficult to attach or remove the
このような筐体41内部の奥まったとところで作業を行うため、キャピラリー42の表面のコーティングに傷をつけたり、またキャピラリー自体を折損してしまったりするという問題があった。また、キャピラリー42の両端部に位置する電極45にも操作者の手が触れてしまい、電極を曲げてしまうなど、装置を損傷させてしまう問題もあった。
Since the work is performed at the back of the inside of the
そこで、本発明はこのような問題を解決したもので、キャピラリーの交換作業が特に簡単なキャピラリー電気泳動装置を提供することを目的としたものである。 Accordingly, the present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a capillary electrophoresis apparatus that is particularly easy to replace a capillary.
この目的を達成するために本発明のキャピラリー電気泳動装置は、上部を開放する蓋体を有する筐体と、前記蓋体によって開放された前記筐体の上部より、前記筐体に対して着脱自在に取り付けられるとともに、電気泳動の行われるキャピラリーの少なくとも一部分を水平に保持するキャピラリー保持部と、前記キャピラリーの両端を保持するとともに、前記電気泳動を行うための電圧を印加する電極を備えた電気泳動部と、前記キャピラリーの両端と電極とがそれぞれ浸漬される試料液保持部と、前記キャピラリー保持部の下方に配置され、前記キャピラリー保持部を介してキャピラリーの温度制御を行う温度制御部と、前記キャピラリー保持部の下方に配置され、その上方に位置するキャピラリーで行われる電気泳動の状況を光学的に検出する試料液検出部と、を備えることを特徴とするものである。 In order to achieve this object, the capillary electrophoresis apparatus of the present invention is detachable from the casing from a casing having a lid that opens at the top and the top of the casing that is opened by the lid. And a capillary holding part for horizontally holding at least a part of the capillary on which electrophoresis is performed, and an electrode for holding the both ends of the capillary and applying a voltage for performing the electrophoresis A sample solution holding unit in which both ends of the capillary and the electrodes are respectively immersed, a temperature control unit disposed below the capillary holding unit and performing temperature control of the capillary via the capillary holding unit, The state of electrophoresis performed in the capillary located below the capillary holder and above it is optically detected. It is characterized in further comprising a sample liquid detection unit for, a.
本発明のキャピラリー電気泳動装置によれば、キャピラリーを保持するキャピラリー保持部を筐体の上部に設け、さらにこのキャピラリー保持部を、開放された筐体の上部から着脱できるようにしているので、キャピラリーの交換作業を非常に容易にすることができるものとなり、所期の目的を達成することができる。 According to the capillary electrophoresis apparatus of the present invention, the capillary holding part for holding the capillary is provided on the upper part of the casing, and the capillary holding part can be detached from the upper part of the opened casing. The replacement work can be made very easy, and the intended purpose can be achieved.
以下に、本発明のキャピラリー電気泳動装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a capillary electrophoresis apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例におけるキャピラリー電気泳動装置の全体の構成図を示す。装置内部の構成をわかりやすくするため正面のカバーを取り外した状態を示している。 FIG. 1 shows an overall configuration diagram of a capillary electrophoresis apparatus according to an embodiment of the present invention. The front cover is removed for easy understanding of the internal configuration of the apparatus.
図1において、1はキャピラリー電気泳動装置を構成する筐体であり、天面は開閉自在な蓋構造となっている。2はキャピラリーであり、本実施例では、内径が0.05mm〜0.1mm,外径が0.3mmのガラス管にポリイミドでコーティングされたキャピラリー管を用いることができる。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a casing constituting a capillary electrophoresis apparatus, and the top surface has a lid structure that can be freely opened and closed.
3は電気泳動部であり、キャピラリー2の両端部がそれぞれ固定されるとともに、キャピラリー2の端部とともに、試料液に浸漬される電極を有している。4はキャピラリー2の一部をその2枚のプレートの間に挟持し、筐体1の上部で水平に保持するキャピラリー保持部である。
5は試料液検出部であり、キャピラリー保持部4の下方からキャピラリー2における電気泳動の状態を光学的に検出する。6は温度制御部であり、キャピラリー保持部4の下面に接して、キャピラリー保持部4に挟持されたキャピラリー2の温度制御を行う。7は試料液搬送部であり、生体試料などの試料液を収容する容器を保持するトレイを備え、このトレイをxyz方向移動可能に支持している。なお、試料液搬送部はこのようにxyz方向に必ずしも移動可能に構成したのでなくともよい。試料搬送部7はキャピラリー電気泳動装置の左右対称に配置されており、上部にキャピラリー保持部4が取り付けられるよう、板金によって橋渡しされた構造となっている。
8は電気泳動を行うための高圧電源部であり、−10kV〜10kVの電圧を印加する。9は試料液搬送部7の容器に浸漬されたキャピラリー2内に、試料液を充填させるための吸引ポンプである。
Reference numeral 8 denotes a high voltage power supply unit for performing electrophoresis, and applies a voltage of −10 kV to 10 kV. Reference numeral 9 denotes a suction pump for filling the sample liquid into the
以上のように構成されたキャピラリー電気泳動装置の動作を以下に説明する。測定に先立って測定試料を試料搬送部7に設置する。筐体1の正面のカバーを開放した後、試料搬送部7を自動で下限まで下降させてから前方の装置外部へスライドさせる。このため使用者は試料液が分注された容器を、装置内部に手を入れることなく設置することができ、また使用者は装置内に突出している電気泳動用電極に手を触れることなく設置できるため、電極の破損や使用者の損傷がなくなる。
The operation of the capillary electrophoresis apparatus configured as described above will be described below. Prior to the measurement, the measurement sample is installed in the
キャピラリー2は、その中央部がキャピラリー保持部4により挟持した状態でキャピラリー電気泳動装置1にセットする。キャピラリー保持部4にキャピラリー2を挟持させるに先立ち、キャピラリー2に被覆されているポリイミドのうち、キャピラリー2の途中部分だけを剥がし、剥がした部分をキャピラリー保持部4の開口部と位置合わせをしながらキャピラリー保持部4の溝に設置してキャピラリー2を取り付ける。キャピラリー2を装置に取り付ける方法は、キャピラリー電気泳動装置1の天面の蓋を開け、キャピラリー保持部4の両側にあるキャピラリー2の両端部を撓ませながら、電気泳動部3の穴に差し込むことで設置が完了する。
The
キャピラリー電気泳動を行う試料液を前記キャピラリー2へ導入する場合、試料液搬送部7が上下、左右、前後方向に動き、電気泳動部3の下側に押し当てることによって試料液の容器と電気泳動部3の間に密閉空間が構成される。電気泳動部3の片方の穴から吸引ポンプ9で吸引することによって、吸引ポンプとは反対側のキャピラリー2の口が浸された試料液がキャピラリー2へ導入できる。
When introducing a sample solution to be subjected to capillary electrophoresis into the
キャピラリー2へ導入された試料液は、電気泳動部3に電圧を印加することで、試料液が陰イオンの場合は、電極の正極側へ、陽イオンの場合は負極側へ移動する。このときキャピラリー2の中で発生する電気浸透流と電気泳動との流速の違いで分子量の小さいものは早く、大きいものは遅く移動するので、それぞれの分子量で分けることができる。
The sample solution introduced into the
なお、図1の装置では、図の右側に負極を、左側に正極を配置しており、キャピラリー2を右から左に電気泳動する状態を分析するものである。そして電気泳動を行うための高圧電源部8を、電気泳動部3の正極部の下方に配置しているので、正極部への電源ラインが最短距離で接続されているため電源ラインへ伝わるノイズ、電源ラインから伝わるノイズである伝導ノイズ、電源ラインから空中へ放射される放射ノイズを最小限に抑えることができ、キャピラリー電気泳動装置の試料液検出部5へのノイズの影響を防止することができるという利点がある。
In the apparatus of FIG. 1, a negative electrode is disposed on the right side and a positive electrode is disposed on the left side, and the state in which the
泳動している試料液を検出するために、キャピラリー2へ試料液を導入する前に試料液と蛍光物質を修飾しておく、このようにすることでキャピラリー2の中を流れる試料液を試料液検出部5で蛍光検出することが可能となる。試料液検出部5では試料液に修飾されている蛍光物質の蛍光をフォトダイオードで、電気信号に変換し検出結果としてみることができる。図1で示した装置では、蛍光色素にはCy5(赤色蛍光色素で最大吸収波長650nm、最大蛍光波長670nmの波長スペクトルを示す。)を使用しているため、励起光源に630nmの半導体レーザーが使われている。本装置では蛍光色素にあった励起光源とフィルターを選定することで、様々な波長域の蛍光色素を検出することができる。
In order to detect the migrating sample solution, the sample solution and the fluorescent material are modified before the sample solution is introduced into the
以上のように本実施例のキャピラリー電気泳動装置においては、キャピラリー保持部4は筐体1の最上段に位置し、試料液検出部5、温度制御部6、試料液搬送部7が下に配置されているために、折れやすく非常に扱いにくいキャピラリー2の交換作業を非常に簡単におこなうことができる。
As described above, in the capillary electrophoresis apparatus of the present embodiment, the
次に、キャピラリー保持部4と、温度制御部6と試料液検出部5の構成について説明する。図2、3は温度制御部6にキャピラリー保持部4が取り付けられた状態における上面図と側方断面図を示す。
Next, the configuration of the
図において、キャピラリー保持部4は2枚のプレートからなっており、下方のプレートには、キャピラリー2と同じ幅の溝が付けられており、その溝にキャピラリー2を置いて挟み込むことで、容易に位置あわせができキャピラリー2が保持される構成となっている。なおこのキャピラリー2が嵌り合う溝は、2枚のプレートのいずれにも形成してもかまわない。プレート2の材料としては、温度制御部からの熱が伝わりやすい熱伝達率の良いアルミニウムや鋳鉄などの金属製のものがよいが、電気泳動時に高圧電圧を印加するため装置内部に放電が発生するのを防止する目的で、樹脂製のABS(アセトニトリル・ブタジエン・スチレン)樹脂やアクリル、ポリカーボネイトなどを用い、形状は長方形でありキャピラリー管を保持する溝を付けている長手方向を85mm、その他の方向55mmの大きさで2枚のプレートの厚さが2mmでキャピラリー管を保持する程度の厚みのものを使用することができる。
In the figure, the
また、図3において、キャピラリー保持部4を温度制御部6上に設置すると、キャピラリー保持部4のプレートに温度制御部6のペルチェ素子14が圧縮バネ10で押し付けられる。このためペルチェ素子14により効率的に加熱・冷却の温度制御をおこなうことができる。また温度制御部6の筐体は断熱材で構成されており、この断熱材は、キャピラリー保持部4の下方の試料液検出部5を含む空間のみを覆うものであるため、非常に小さい空間を効率的に温度制御することができる。
In FIG. 3, when the
ペルチェ素子14の加熱あるいは冷却された熱は、ペルチェ素子14と接触しているキャピラリー保持部4に熱伝達により伝えられ、さらにキャピラリー保持部4と接触しているキャピラリー2の内部に伝えられる。キャピラリー2の内部に伝えられた熱により電気泳動をしている試料液の泳動速度は、冷却した場合に遅くなり、加熱した場合に早くなり電気浸透流との速度差で分子量ごとに分けられることは既知である。キャピラリー保持部4とペルチェ素子14と接触している場所で分離された試料液は、分離されたまま電気泳動を行い、試料液の泳動方向に対して、ペルチェ素子14の下流側に配置されている試料液検出部5によって検出される。キャピラリー保持部4は、試料液の泳動方向に対して、その上流側に温度制御部6が接触し、下流側に試料液検出部5の光学系の一部が配置されている。試料検出部5は、キャピラリー保持部4の下方に設けた光源より励起光11を上方に向けて照射し、蛍光12の検出を行う。
Heat that is heated or cooled by the
温度制御部6を構成する断熱材の一部は、励起光11を透過する透明部材15で構成されており、対物レンズ13を通して、キャピラリー2に焦点を結ぶ。励起光11が照射されるキャピラリー保持部4は、励起光11の楕円の径(長軸0.7mm、短軸0.2mm)に対して直径6mm以上の貫通穴16を開けてある。キャピラリー管をせん断するように通った励起光は、キャピラリー管の曲面がレンズのような作用をするため、扇状に広がり照射部の近辺にある保持プレート2に反射してしまう。そこで、このように励起光の光径より、貫通孔の開口径を大きくしていることにより、扇状に広がった光を照射側と同じ方向に設置されている検出部へ反射することをなくすることができるため、検出ノイズを軽減することができ、蛍光検出の検出限界を上げることができるため検出する試料の量を少量にできる効果がある。
A part of the heat insulating material constituting the
以上のように構成したキャピラリー保持部4よれば、2枚の平板状のプレートでキャピラリー2を挟持することで、可撓性を持ったキャピラリーを容易に、まっすぐに保持することができ、また、検出の行われる領域を外傷から保護することができ、また、手に保持しての装置への着脱の取り扱いも容易となる。
According to the
また、キャピラリー2は、キャピラリー保持部4と、ペルチェ素子14が接している部分だけを加熱あるいは冷却するため、温度制御部6の構成が小さくなり、小型の装置を作製することが出来る。また、ペルチェ素子14が接触している部分だけを温度制御するため、温度の応答速度が良くなり温度誤差の少ない温度制御が可能となる。
Further, since the capillary 2 heats or cools only the portion where the
またキャピラリー保持部4は、試料液検出部5の励起光11が照射される部分に貫通穴16があるため、前記キャピラリー保持部4の自家蛍光や前記キャピラリー2の光の屈折による試料液検出部5へ与えるバックグランド・ノイズの影響を軽減することができる。
Further, since the
以上説明したように、本発明によれば、キャピラリーを交換する場合や試料液を本体に設置する場合に、容易に作業が出来ることができることとなり、キャピラリー式の電気泳動装置に好適である。 As described above, according to the present invention, when a capillary is exchanged or when a sample solution is installed in a main body, the operation can be easily performed, which is suitable for a capillary type electrophoresis apparatus.
1 筐体
2 キャピラリー
3 電計泳動部
4 キャピラリー保持部
5 試料液検出部
6 温度制御部
7 試料液搬送部
8 高圧電源部
9 吸気ポンプ
10 圧縮バネ
11 励起光
12 蛍光
13 対物レンズ
14 ペルチェ素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (10)
前記蓋体によって開放された前記筐体の上部より、前記筐体に対して着脱自在に取り付けられるとともに、電気泳動の行われるキャピラリーの少なくとも一部分を水平に保持するキャピラリー保持部と、
前記キャピラリーの両端を保持するとともに、前記電気泳動を行うための電圧を印加する電極を備えた電気泳動部と、
前記キャピラリーの両端と電極とがそれぞれ浸漬される試料液保持部と、
前記キャピラリー保持部の下方に配置され、前記キャピラリー保持部を介してキャピラリーの温度制御を行う温度制御部と、
前記キャピラリー保持部の下方に配置され、その上方に位置するキャピラリーで行われる電気泳動の状況を光学的に検出する試料液検出部と、
を備えるキャピラリー電気泳動装置。 A housing having a lid that opens the top;
A capillary holding part that is detachably attached to the case from the upper part of the case opened by the lid, and that holds at least a portion of the capillary that undergoes electrophoresis horizontally;
An electrophoresis unit having electrodes for holding the both ends of the capillary and applying a voltage for performing the electrophoresis;
A sample solution holding part in which both ends of the capillary and the electrode are immersed,
A temperature control unit arranged below the capillary holding unit and performing temperature control of the capillary via the capillary holding unit;
A sample liquid detection unit that is disposed below the capillary holding unit and optically detects the state of electrophoresis performed in the capillary located above the capillary holding unit;
Capillary electrophoresis apparatus comprising:
The sample solution holding part is held horizontally so that the capillaries and the electrodes are immersed from the opened upper surface, and further, the sample solution holding part is arranged in the outward direction of the side surface of the opened housing. 2. The capillary electrophoresis apparatus according to claim 1, wherein the capillary electrophoresis apparatus is configured to be slidable and detachable from the housing.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006180668A JP2008008808A (en) | 2006-06-30 | 2006-06-30 | Capillary electrophoretic system |
Applications Claiming Priority (1)
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