JP2009139168A - Capillary unit and living body analyzer using it - Google Patents

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Masahiro Takashita
雅博 高下
Kazuyoshi Mori
一芳 森
Takatsugu Shimizu
隆次 清水
Takako Tomikawa
貴子 冨川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a capillary unit providing high detection sensitivity when the fluorescence of a sample is measured, and also to provide a living body analyzer using it. <P>SOLUTION: In the capillary unit having: a capillary tube to be filled with the sample; and a measuring part for measuring the sample in the capillary tube, the measuring part has an opening part opened at its one end and a mirror arranged so as to reflect the light emitted from the sample charged in the capillary tube within the measuring part to condense it. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

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、キャピラリー電気泳動装置に用いるキャピラリーユニットとそれを用いた生体分析装置に関する。   The present invention relates to a capillary electrophoresis apparatus, and more particularly, to a capillary unit used in a capillary electrophoresis apparatus and a biological analyzer using the same.

DNAやタンパク質などの分子量の大きさによって分析する方法には、蛍光検出を利用した平板型のゲル電気泳動装置が用いられていた。しかし、近年、キャピラリーにゲルや流動性ポリマーを充填し、分析管として用いるキャピラリーゲル電気泳動装置が用いられている。   A plate-type gel electrophoresis apparatus using fluorescence detection has been used as a method for analyzing the molecular weight of DNA or protein. However, in recent years, a capillary gel electrophoresis apparatus in which a capillary is filled with a gel or a fluid polymer and used as an analysis tube has been used.

図6に従来のキャピラリー電気泳動装置を示す。61は平板、62はキャピラリー、63はキャピラリーユニット、64は光学ユニット、65は光源、66は受光部、67は駆動部である。従来のキャピラリー電気泳動装置は、キャピラリーに電解質を満たし、両端を電解槽に入れる。キャピラリーの一端に試料を入れてキャピラリーの両端に電圧を加えれば、試料は、試料を構成する各成分の移動度に応じて分離されながら他端に向けて移動する。このため、キャピラリー管の途中に光学ユニットを設置し、各成分の通過時間を検出することにより、試料の分析が出来る。この検出には、吸光度測定が多く用いられ、平板にキャピラリーを埋めこんだキャピラリーユニット63は、(一端が受光部でその反対側が光源)の光U字型学ユニット64で挟み込むように設置されている。このキャピラリーユニットの側方は光を透過しない材質でマスクしているため、キャピラリーに電圧を印加すれば、サンプルを分析することが出来る。分析を行う前に、キャピラリーに緩衝液を満たした状態で、光源から平行光を照射してキャピラリーを透過した透過光を受光部で検出しながら、駆動部によって光源からの光軸と直交する方向に光学ユニットを移動させ、この透過光の強度が最大となる位置に光学ユニットを移動させ、光源の位置とキャピラリーの中心との位置合わせを行う(例えば、特許文献1参照。)。
特開平5−52806号公報
FIG. 6 shows a conventional capillary electrophoresis apparatus. 61 is a flat plate, 62 is a capillary, 63 is a capillary unit, 64 is an optical unit, 65 is a light source, 66 is a light receiving unit, and 67 is a drive unit. A conventional capillary electrophoresis apparatus fills a capillary with an electrolyte and puts both ends into an electrolytic cell. If a sample is put into one end of the capillary and voltage is applied to both ends of the capillary, the sample moves toward the other end while being separated according to the mobility of each component constituting the sample. For this reason, the sample can be analyzed by installing an optical unit in the middle of the capillary tube and detecting the passage time of each component. Absorbance measurement is often used for this detection, and a capillary unit 63 in which a capillary is embedded in a flat plate is installed so as to be sandwiched by an optical U-shaped unit 64 (one end is a light receiving portion and the opposite side is a light source). Yes. Since the side of the capillary unit is masked with a material that does not transmit light, the sample can be analyzed by applying a voltage to the capillary. Before performing analysis, with the capillary filled with a buffer solution, the drive unit detects the transmitted light that has passed through the capillary by irradiating parallel light from the light source, while the drive unit detects the direction perpendicular to the optical axis from the light source. The optical unit is moved to a position where the intensity of the transmitted light is maximized, and the position of the light source and the center of the capillary are aligned (for example, see Patent Document 1).
JP-A-5-52806

しかしながら、前記従来の構成では、試料の蛍光を測定する場合には、キャピラリー管の中の試料から発せられる蛍光が放射状に発せられるため、その全てを受光部で受光することが出来ず、検出感度を高くすることが出来ないという課題を有していた。   However, in the conventional configuration, when the fluorescence of the sample is measured, the fluorescence emitted from the sample in the capillary tube is emitted radially, so that all of the fluorescence cannot be received by the light receiving unit, and the detection sensitivity There was a problem that it was not possible to raise it.

本発明は前記従来の課題を解決するもので、試料の蛍光を測定する際に、高い検出感度を実現できるキャピラリーユニット及びそれを用いた生体分析装置を提供することを目的とする。  The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a capillary unit capable of realizing high detection sensitivity when measuring fluorescence of a sample, and a biological analyzer using the same.

前記従来の課題を解決するために、本発明のキャピラリーユニット及びそれを用いた生体分析装置は、試料を充填するための毛細管と前記毛細管内の試料を測定するための測定部を持つキャピラリーユニットにおいて、前記測定部は、一端が開放された開口部を持つとともに前記測定部内の毛細管に充填された試料から発する光を反射させて集光するように配置されたミラーを有することを特徴としたものである。   In order to solve the above-described conventional problems, a capillary unit of the present invention and a biological analyzer using the same are provided in a capillary unit having a capillary for filling a sample and a measurement unit for measuring the sample in the capillary. The measuring unit has an opening that is open at one end and has a mirror that is arranged to reflect and collect light emitted from a sample filled in a capillary tube in the measuring unit. It is.

さらに、本発明のキャピラリーユニット及びそれを用いた生体分析装置は、請求項2に記載のキャピラリーユニットを装着した際に、前記測定部に貫入するように配置された検出部を備えたことを特徴としたものである。   Furthermore, the capillary unit of the present invention and a biological analyzer using the same include a detection unit arranged to penetrate the measurement unit when the capillary unit according to claim 2 is mounted. It is what.

本発明のキャピラリーユニット及びそれを用いた生体分析装置によれば、毛細管内部の試料からの発する蛍光を効率良く検出部に集光することができるため、微弱な試料の蛍光を感度良く検出することができる。また、従来の吸光測定のようにキャリピラリー管Tと光学ユニットとの間の複雑な位置合わせ機構の必要が無い。   According to the capillary unit of the present invention and the bioanalyzer using the same, the fluorescence emitted from the sample inside the capillary can be efficiently collected on the detection unit, so that the fluorescence of the weak sample can be detected with high sensitivity. Can do. Further, there is no need for a complicated alignment mechanism between the caliper tube T and the optical unit as in the conventional absorption measurement.

以下に、本発明のキャピラリーユニットおよび光学系の位置決め方法の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。   Embodiments of a capillary unit and an optical system positioning method according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における検出部の構成を示す斜視図を示すものである。図1(a)は、本発明の実施の形態1における毛細管ブロックの検出部の構成を示す斜視図を示すものである。毛細管ブロック11は、Polymethyl Methacrylate(以下、PMMAと称す)などの樹脂材料を用いており、第1の毛細管12と、測定するための検出窓13と、ミラーブロック16とで構成される。第1の毛細管12は、ポリイミドが表面に被覆された外径0.3mm、内径0.1mmのガラス管で、毛細管ブロック11の直径0.6mmの貫通穴に接着剤を用いて埋め込まれている。第1の毛細管12の中には、サンプルまたは緩衝液が注入される。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a detection unit according to Embodiment 1 of the present invention. Fig.1 (a) shows the perspective view which shows the structure of the detection part of the capillary block in Embodiment 1 of this invention. The capillary block 11 is made of a resin material such as Polymethyl Methacrylate (hereinafter referred to as PMMA), and includes a first capillary 12, a detection window 13 for measurement, and a mirror block 16. The first capillary 12 is a glass tube having an outer diameter of 0.3 mm and an inner diameter of 0.1 mm, the surface of which is coated with polyimide, and is embedded in a through-hole having a diameter of 0.6 mm in the capillary block 11 using an adhesive. . A sample or buffer is injected into the first capillary 12.

検出窓13の大きさは、6mm×6mmである。毛細管ブロック11はこの検出窓13の形状で凹状に窪んでおり、この凹状の部分では、被覆が除去された第1の毛細管12が露出して検出部を形成している。ミラーブロック16は、第1の毛細管12のほぼ半周部を取り囲むように検出部の内部に配置されている。ミラーブロック16に用いる材料は、試料から発生される光を反射できる金属材料、あるいは樹脂材料でも良い。金属材料としてはAlが好適である。また、図で示しているように、凹面ミラー15と位置決め基準面14を有している。凹面ミラー15は、第1の毛細管12内部のサンプルの蛍光を得るための励起光およびサンプルからの蛍光を反射できることが必要である。そのために、凹面ミラー15は、ミラーブロック16に用いた金属材料の表面を研磨し、表面が鏡面になるよう加工されている。または、ミラーブロック16が樹脂材料で作製した場合は、凹面ミラー15の表面にAlなどの金属材料薄膜を成膜してもよい。凹面ミラー15は、第1の毛細管12よりも上方に中心をもつ半径1mmの円弧であり、保持基準面111よりもファイバ側に0.3mm上方に焦点を持つような形状となっている。本実施例では、円筒状のミラーを作製した。   The size of the detection window 13 is 6 mm × 6 mm. The capillary block 11 is recessed in the shape of the detection window 13, and the first capillary 12 from which the coating has been removed is exposed to form a detection portion. The mirror block 16 is disposed inside the detection unit so as to surround substantially the half circumference of the first capillary 12. The material used for the mirror block 16 may be a metal material or a resin material that can reflect light generated from the sample. Al is suitable as the metal material. In addition, as shown in the figure, a concave mirror 15 and a positioning reference surface 14 are provided. The concave mirror 15 needs to be able to reflect the excitation light for obtaining the fluorescence of the sample inside the first capillary 12 and the fluorescence from the sample. Therefore, the concave mirror 15 is processed so that the surface of the metal material used for the mirror block 16 is polished and the surface becomes a mirror surface. Alternatively, when the mirror block 16 is made of a resin material, a metal material thin film such as Al may be formed on the surface of the concave mirror 15. The concave mirror 15 is a circular arc with a radius of 1 mm centered above the first capillary 12 and has a shape with a focal point 0.3 mm above the holding reference surface 111 on the fiber side. In this example, a cylindrical mirror was produced.

図1(b)は、本発明の実施の形態1における光学ユニットの検出部の構成を示す斜視図を示すものである。光学ユニット17は、本発明のキャピラリーユニットをこの生体分析装置に取り付けたときに、毛細管ブロック11の測定部に検出窓を通して接続するように図示しない生体分析装置に配置されている。   FIG.1 (b) shows the perspective view which shows the structure of the detection part of the optical unit in Embodiment 1 of this invention. The optical unit 17 is arranged in a biological analyzer (not shown) so as to be connected to the measurement unit of the capillary block 11 through a detection window when the capillary unit of the present invention is attached to the biological analyzer.

光学ユニット17(6mm×6mm)は、受光用光ファイバ18、第1の励起用光ファイバ19と第2の励起用光ファイバ110、保持基準面111、ガイド112とで構成される。受光用光ファイバ18(直径0.5mm)は、光学ユニット17上部中央に設置されており、サンプルから直接入射する蛍光および凹面ミラー15で反射して入射する蛍光及び励起光を受光する。このとき、蛍光と励起光の波長の違いを利用し、受光用光ファイバ18入射する励起光を装置内部のバンドパスフィルター(図示していない)にて除去する。   The optical unit 17 (6 mm × 6 mm) includes a light receiving optical fiber 18, a first pumping optical fiber 19, a second pumping optical fiber 110, a holding reference surface 111, and a guide 112. The light receiving optical fiber 18 (diameter 0.5 mm) is installed at the upper center of the optical unit 17 and receives the fluorescence directly incident from the sample and the fluorescence reflected by the concave mirror 15 and the excitation light incident thereon. At this time, utilizing the difference in wavelength between the fluorescence and the excitation light, the excitation light incident on the light receiving optical fiber 18 is removed by a band-pass filter (not shown) inside the apparatus.

第1の励起用光ファイバ19(直径0.5mm)および第2の励起用光ファイバ110(直径0.5mm)は、受光用光ファイバ18の両脇に設置されており、サンプルに照射すると蛍光を得ることができる所定の波長の励起光を保持基準面111の垂直方向へ照射する。第1の励起用光ファイバ19および第2の励起用光ファイバ110は特性が同じである。なお、ここでは励起用光ファイバを2つ設ける構成を示したが、高出力のものを用いるのであればファイバの数は一つでも良い。あるいは、十分な光量を得るために3つ以上のファイバを用いても良い。   The first pumping optical fiber 19 (diameter 0.5 mm) and the second pumping optical fiber 110 (diameter 0.5 mm) are installed on both sides of the light receiving optical fiber 18. Is irradiated in the direction perpendicular to the holding reference plane 111. The first pumping optical fiber 19 and the second pumping optical fiber 110 have the same characteristics. Here, a configuration in which two pumping optical fibers are provided is shown, but if a high output fiber is used, the number of fibers may be one. Alternatively, three or more fibers may be used to obtain a sufficient amount of light.

保持基準面111は、光学ユニット17上面に設置されており、位置決め基準面14と接することで毛細管ブロック11のストッパーとして機能する。なお、保持基準面111は、光学ユニット側面からの突起部を利用したものであってもよい。ガイド112は、光学ユニット17上面に設置されており、第1の毛細管12の位置決めを行う。   The holding reference surface 111 is installed on the upper surface of the optical unit 17 and functions as a stopper of the capillary block 11 by contacting the positioning reference surface 14. Note that the holding reference surface 111 may use a protrusion from the side surface of the optical unit. The guide 112 is installed on the upper surface of the optical unit 17 and positions the first capillary 12.

図1(c)は、本発明の実施の形態1における光学ユニットのガイドの構成を示す斜視図を示すものである。図1(c)において、ガイド112は、面取り部113、毛細管保持部114とで構成される。面取り部113は、光学ユニットの一部を保持基準面111に対して20〜70°の角度を成す面取り加工をすることにより、光学ユニット17と毛細管ブロック11が組み合わさるとき、第1の毛細管12を毛細管保持部114へと案内することができる。毛細管保持部114は、保持基準面111に対して溝形状を形成するように設置されており、溝の幅は第1の毛細管12の外径(直径0.3mm)と同じである。毛細管保持部114は、光学ユニット17と毛細管ブロック11が組み合わさっている間、面取り部113により案内された第1の毛細管12を保持する。   FIG.1 (c) shows the perspective view which shows the structure of the guide of the optical unit in Embodiment 1 of this invention. In FIG. 1C, the guide 112 includes a chamfered portion 113 and a capillary holding portion 114. When the optical unit 17 and the capillary block 11 are combined by chamfering a part of the optical unit by chamfering an angle of 20 ° to 70 ° with respect to the holding reference surface 111, the chamfered portion 113 is the first capillary 12. Can be guided to the capillary holder 114. The capillary holding part 114 is installed so as to form a groove shape with respect to the holding reference surface 111, and the width of the groove is the same as the outer diameter (diameter 0.3 mm) of the first capillary 12. The capillary holding part 114 holds the first capillary 12 guided by the chamfered part 113 while the optical unit 17 and the capillary block 11 are combined.

次に図2と図3とを用いて、光学系および毛細管の位置決め方法について説明する。第1の毛細管12は、ポリイミドが表面に被覆された外径0.3mm、内径0.1mmのガラス管で、毛細管ブロック11の直径0.6mmの貫通穴に接着剤を用いて埋め込まれているので、第1の毛細管12と毛細管ブロックの組立誤差は±0.15mmである。第1の毛細管12の中心を凹面ミラーブロックの焦点と一致させるために、第1の毛細管12の目標位置は、毛細管ブロックの直径0.6の貫通穴の中心を原点とした時に、水平方向が0mm、垂直方向が+0.15mmとしなければならない。この目標位置に第1の毛細管12を案内するように、ガイド112の寸法を決める。ここで、水平方向とは、位置決め基準面14に平行な方向とする。また、垂直方向とは、水平方向と第1の毛細管12の長手方向に対して垂直な方向とする。図2および図3に、水平方向および垂直方向を矢印で示している。   Next, the optical system and the capillary positioning method will be described with reference to FIGS. The first capillary 12 is a glass tube having an outer diameter of 0.3 mm and an inner diameter of 0.1 mm, the surface of which is coated with polyimide, and is embedded in a through-hole having a diameter of 0.6 mm in the capillary block 11 using an adhesive. Therefore, the assembly error between the first capillary 12 and the capillary block is ± 0.15 mm. In order to make the center of the first capillary 12 coincide with the focal point of the concave mirror block, the target position of the first capillary 12 is horizontal when the center of the through hole having a diameter of 0.6 of the capillary block is the origin. 0mm, vertical direction must be + 0.15mm. The dimensions of the guide 112 are determined so as to guide the first capillary 12 to this target position. Here, the horizontal direction is a direction parallel to the positioning reference plane 14. The vertical direction is a direction perpendicular to the horizontal direction and the longitudinal direction of the first capillary 12. 2 and 3, the horizontal direction and the vertical direction are indicated by arrows.

次に、図2を用いて水平方向の位置決めの説明をする。図2は本発明の実施の形態1における毛細管ブロックと光学ユニットの検出部を第1の毛細管の長手方向から観察した断面図を示すものである。図2(a)は、毛細管ブロックと光学ユニットの組み合わせ前の断面図を示すものである。図2(b)は、毛細管ブロックと光学ユニットの組み合わせ後の断面図を示すものである。   Next, horizontal positioning will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a cross-sectional view of the capillary block and the detection unit of the optical unit in the first embodiment of the present invention observed from the longitudinal direction of the first capillary. FIG. 2A shows a sectional view before the combination of the capillary block and the optical unit. FIG. 2B shows a cross-sectional view after the combination of the capillary block and the optical unit.

毛細管ブロック11と光学ユニット17が組み合わさるとき、光学ユニット17は検出窓13に挿入される。そのとき、第1の毛細管12を面取り部113により毛細管保持部114に案内され毛細管保持部114で保持することにより、毛細管ブロックの直径0.6の貫通穴の中心を原点として目標位置である水平方向0mmの位置に位置決めすることができる。その後、毛細管ブロック11の位置決め基準面14と光学ユニット17の保持基準面111が突き合わさることで、光学ユニット17とミラーブロック16の垂直方向の位置決めを行う。
次に図3を用いて垂直方向の位置決めの説明をする。図3は、本発明の実施の形態1における毛細管ブロックと光学ユニットの検出部を第1の毛細管の長手方向に対して垂直方向から観察した断面図を示すものである。図3(a)は、本発明の実施の形態1における毛細管ブロックと光学ユニットの組み合わせ前の断面図を示すものである。図3(b)は、本発明の実施の形態1における毛細管ブロックと光学ユニットの組み合わせ後の断面図を示すものである。
When the capillary block 11 and the optical unit 17 are combined, the optical unit 17 is inserted into the detection window 13. At that time, the first capillary 12 is guided to the capillary holding portion 114 by the chamfered portion 113 and is held by the capillary holding portion 114, whereby the center of the through hole having a diameter of 0.6 of the capillary block is set as the origin and the horizontal position which is the target position. It can be positioned at a position of 0 mm in the direction. Thereafter, the positioning reference surface 14 of the capillary block 11 and the holding reference surface 111 of the optical unit 17 abut each other, thereby positioning the optical unit 17 and the mirror block 16 in the vertical direction.
Next, the positioning in the vertical direction will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the capillary block and the detection unit of the optical unit according to Embodiment 1 of the present invention observed from a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first capillary. Fig.3 (a) shows sectional drawing before the combination of the capillary block and optical unit in Embodiment 1 of this invention. FIG. 3B shows a cross-sectional view after the combination of the capillary block and the optical unit in the first embodiment of the present invention.

毛細管ブロック11と光学ユニット17が組み合わさるとき、光学ユニット17のガイド112は第1の毛細管12を、目標位置である毛細管ブロックの直径0.6の貫通穴の中心を原点として垂直方向に+0.15mmの位置まで押し上げる。凹面ミラー15は励起光および蛍光の波長以外の波長を持つ光を反射しても構わない。凹面ミラー15の形状は第1の毛細管12よりも上方に中心をもつ半径1mmの円弧であり、保持基準面111よりもファイバ側に0.3mmに焦点を有する。凹面ミラー15を設置することで、第1の毛細管12内のサンプルに効率よく励起光を照射することができ、さらにサンプルからの蛍光を効率よく受光用光ファイバ110に集光することができる。位置決め基準面14は、第1の毛細管12よりも下方に設けられており、光学ユニット17の保持基準面111と接することで光学ユニット17のストッパーとして機能する。   When the capillary block 11 and the optical unit 17 are combined, the guide 112 of the optical unit 17 moves the first capillary 12 in the vertical direction with the center of the through hole having the diameter 0.6 of the capillary block as the target position as the origin. Push it up to the 15mm position. The concave mirror 15 may reflect light having a wavelength other than the wavelengths of excitation light and fluorescence. The shape of the concave mirror 15 is a circular arc with a radius of 1 mm centered above the first capillary 12 and has a focal point of 0.3 mm closer to the fiber side than the holding reference surface 111. By installing the concave mirror 15, the sample in the first capillary 12 can be efficiently irradiated with excitation light, and the fluorescence from the sample can be efficiently collected on the light receiving optical fiber 110. The positioning reference surface 14 is provided below the first capillary 12 and functions as a stopper of the optical unit 17 by contacting the holding reference surface 111 of the optical unit 17.

このように毛細管ブロック11と光学ユニット17を組み合わせる事で、第1の毛細管12を位置決めすることができるため、位置決め用の駆動部も不要で、補正時間が必要ないキャピラリーユニットを提供することができる。   By combining the capillary block 11 and the optical unit 17 in this way, the first capillary 12 can be positioned, and therefore a capillary drive unit that does not require positioning and does not require correction time can be provided. .

図4は、本発明の実施の形態1におけるキャピラリーユニットの構成を示すものである。図4(a)は、本発明の実施の形態1におけるキャピラリーユニットの斜視図である。キャピラリーユニット417は、第1の緩衝液保持ブロック41と第2の緩衝液保持ブロック42と、毛細管ブロック11と、サンプル注入ブロック43、ゲル注入ブロック44より構成されている。電気泳動を行う際は、キャピラリーユニット417は、これらの5つのブロックを接続された形で装置にセットされる。   FIG. 4 shows the configuration of the capillary unit in the first embodiment of the present invention. FIG. 4A is a perspective view of the capillary unit according to Embodiment 1 of the present invention. The capillary unit 417 includes a first buffer solution holding block 41, a second buffer solution holding block 42, a capillary block 11, a sample injection block 43, and a gel injection block 44. When performing electrophoresis, the capillary unit 417 is set in the apparatus with these five blocks connected.

第1の緩衝液保持ブロック41と第2の緩衝液保持ブロック42には、各々上面に緩衝液を注入するための第1の注入口45(直径1mm)と第2の注入口46(直径1mm)ならびに第1の空気抜き穴47(直径1mm)と第2の空気抜き穴48(直径1mm)が設けられている。そのため、緩衝液を第1の注入口45と第2の注入口46から注入した場合、第1の緩衝液保持ブロック41と第2の緩衝液保持ブロック42内の空気が第1の空気抜き穴47と第2の空気抜き穴48から抜けるため、抵抗なく注入できる。   In the first buffer solution holding block 41 and the second buffer solution holding block 42, a first injection port 45 (diameter 1 mm) and a second injection port 46 (diameter 1 mm) for injecting a buffer solution on the upper surface, respectively. ) As well as a first air vent hole 47 (diameter 1 mm) and a second air vent hole 48 (diameter 1 mm). Therefore, when the buffer solution is injected from the first injection port 45 and the second injection port 46, the air in the first buffer solution holding block 41 and the second buffer solution holding block 42 becomes the first air vent hole 47. And the second air vent hole 48 allows the injection without resistance.

サンプル注入ブロック43の上部にはサンプルを注入するためのサンプル注入口411(直径1mm)および第4の空気抜き穴412(直径1mm)が設けられている。そのため、サンプルをサンプル注入口411から注入した場合、サンプル注入ブロック43内の空気が第4の空気抜き穴412から抜けるため、抵抗なく注入できる。   A sample injection port 411 (diameter 1 mm) and a fourth air vent hole 412 (diameter 1 mm) for injecting a sample are provided in the upper part of the sample injection block 43. Therefore, when the sample is injected from the sample injection port 411, the air in the sample injection block 43 passes through the fourth air vent hole 412, so that the sample can be injected without resistance.

ゲル注入ブロック44の上部には泳動媒体を注入するためのゲル注入口49(直径1mm)および第3の空気抜き穴410(直径1mm)が設けられている。そのため、泳動媒体をゲル注入口49から注入した場合、ゲル注入ブロック44内の空気が第3の空気抜き穴410から抜けるため、抵抗なく注入できる。   In the upper part of the gel injection block 44, a gel injection port 49 (diameter 1 mm) and a third air vent hole 410 (diameter 1 mm) for injecting the electrophoresis medium are provided. Therefore, when the electrophoresis medium is injected from the gel injection port 49, the air in the gel injection block 44 escapes from the third air vent hole 410, and can be injected without resistance.

図4(b)は、本発明の実施の形態1におけるキャピラリーユニットの各ブロックの断面図を示すものである。図4(b)において、第1の緩衝液保持ブロック41と第2の緩衝液保持ブロック42の内部には、緩衝液に浸漬されるよう第1の電極414,第2の電極415が設けられている。第1の電極414,第2の電極415の一部は第1の緩衝液保持ブロック41と第2の緩衝液保持ブロック42からそれぞれ突出している。第2の緩衝液保持ブロック42のサンプル注入ブロック43と接合される側には、第2の毛細管416が埋めこまれている。第1の緩衝液保持ブロック41とゲル注入ブロック44の間に、浸透膜413が設置されている。このため、第1の注入口45から注入した緩衝液が泳動媒体と混合せず、第1の緩衝液保持ブロック41内の第1の電極414により発生した電界を緩衝液と泳動媒体を介して毛細管ブロック11へ発生させることが出来る。サンプル注入ブロック43の左右両端は貫通穴でつながっており毛細管ブロック11と第2の緩衝液保持ブロック42で両端を挟み込む形で接続される。   FIG. 4B shows a cross-sectional view of each block of the capillary unit according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 4B, a first electrode 414 and a second electrode 415 are provided in the first buffer solution holding block 41 and the second buffer solution holding block 42 so as to be immersed in the buffer solution. ing. Part of the first electrode 414 and the second electrode 415 protrudes from the first buffer solution holding block 41 and the second buffer solution holding block 42, respectively. A second capillary 416 is embedded on the side of the second buffer holding block 42 that is joined to the sample injection block 43. A osmotic membrane 413 is installed between the first buffer solution holding block 41 and the gel injection block 44. Therefore, the buffer solution injected from the first inlet 45 is not mixed with the electrophoresis medium, and the electric field generated by the first electrode 414 in the first buffer solution holding block 41 is passed through the buffer solution and the electrophoresis medium. It can be generated in the capillary block 11. The left and right ends of the sample injection block 43 are connected by a through hole, and are connected in such a manner that both ends are sandwiched between the capillary block 11 and the second buffer solution holding block 42.

図4(c)は、本発明の実施の形態1におけるブロック接続後のキャピラリーユニットを示すものである。図4(c)において、緩衝液保持ブロック41、42とサンプル注入ブロック43、毛細管ブロック11を連結させることにより、キャピラリーユニット417となる。   FIG. 4 (c) shows the capillary unit after block connection in the first embodiment of the present invention. In FIG. 4C, a buffer unit 417 is obtained by connecting the buffer holding blocks 41 and 42 to the sample injection block 43 and the capillary block 11.

図5は、本発明の実施の形態1におけるキャピラリーユニットとキャピラリーユニット保持部(装置側)の構成図を示すものである。図5(a)は、本発明の実施の形態1における組立前のキャピラリーユニットと装置の断面図を示すものである。図5(b)は、本発明の実施の形態1における組立後のキャピラリーユニットと装置の断面図を示すものである。   FIG. 5 shows a configuration diagram of the capillary unit and the capillary unit holding part (apparatus side) in the first embodiment of the present invention. FIG. 5A shows a cross-sectional view of the capillary unit and device before assembly in the first embodiment of the present invention. FIG.5 (b) shows sectional drawing of the capillary unit and apparatus after the assembly in Embodiment 1 of this invention.

図5(b)に示すように、キャピラリーユニット417はキャピラリーユニット保持部51に保持される。キャピラリーユニット保持部51には第3の電極52および第4の電極53が設置されている。キャピラリーユニット417がキャピラリーユニット保持部51に保持されるとき、第1の電極414および第2の電極415は第3の電極52および第4の電極53に接触する。また、キャピラリーユニット保持部51には光学ユニット17が設置されている。キャピラリーユニット417がキャピラリーユニット保持部51に保持されたとき、光学ユニット17が検出窓13に挿入される構成になっている。   As shown in FIG. 5B, the capillary unit 417 is held by the capillary unit holding unit 51. The capillary unit holder 51 is provided with a third electrode 52 and a fourth electrode 53. When the capillary unit 417 is held by the capillary unit holding unit 51, the first electrode 414 and the second electrode 415 are in contact with the third electrode 52 and the fourth electrode 53. The capillary unit holder 51 is provided with the optical unit 17. When the capillary unit 417 is held by the capillary unit holding part 51, the optical unit 17 is inserted into the detection window 13.

図5に示したキャピラリーユニットを用いて、毛細管ブロック11内部にミラーブロックを設置しないもの(比較例)と設置したもの(実施例)を作製した。この比較例と実施例に同一の試料を同一の条件で電気泳動させ、検出された試料の蛍光を測定した。試料として1μMのFITC標識試料を第1の毛細管12内に充填し、その後、蛍光顕微鏡からの励起光を、第1の励起用光ファイバ41および第2の励起用光ファイバ42を介して第1の毛細管12内のFITC標識試料に照射した。その後、受光用光ファイバ18に入射したFITC標識試料から発せられる蛍光を、蛍光顕微鏡で画像を取得した。その画像をもとに8bit(256階調)のデジタル値で蛍光強度を評価した。なお、比較例および実施例においてバックグラウンドノイズを測定するために、緩衝液を用いて同様の実験を行った。シグナル(1μMFITC標識試料)をノイズ(緩衝液)で割った値をS/Nとした。以上の結果を表1に示す。   Using the capillary unit shown in FIG. 5, a capillary block 11 in which no mirror block is installed (comparative example) and an installation (example) are prepared. The same sample as in the comparative example and the example was electrophoresed under the same conditions, and the fluorescence of the detected sample was measured. A 1 μM FITC-labeled sample is filled in the first capillary 12 as a sample, and then the excitation light from the fluorescence microscope is supplied through the first excitation optical fiber 41 and the second excitation optical fiber 42 to the first capillary 12. The FITC-labeled sample in the capillary 12 was irradiated. Thereafter, an image of the fluorescence emitted from the FITC-labeled sample incident on the light receiving optical fiber 18 was obtained with a fluorescence microscope. Based on the image, the fluorescence intensity was evaluated with a digital value of 8 bits (256 gradations). In addition, in order to measure background noise in Comparative Examples and Examples, similar experiments were performed using a buffer solution. A value obtained by dividing the signal (1 μM FITC-labeled sample) by noise (buffer) was defined as S / N. The results are shown in Table 1.

Figure 2009139168
Figure 2009139168

表1に示した比較例と実施例の実験結果より、試料からの蛍光強度がミラーブロックを設置することにより、約2.7倍(62/24)に向上している。すなわち、蛍光の検出感度が約2.7倍高くなったことを示している。また、実施例と比較例のS/Nを比べると、実施例の方が比較例に比べて1.2倍程度、向上していることが分かる。以上の結果より、本願発明の凹面ミラーを用いることで、検出部内でのキャピラリー管の周囲から発する試料の蛍光をより効率的に検出できることを示している。   From the experimental results of the comparative example and the example shown in Table 1, the fluorescence intensity from the sample is improved by about 2.7 times (62/24) by installing the mirror block. That is, it shows that the fluorescence detection sensitivity is increased by about 2.7 times. Further, when the S / N ratios of the example and the comparative example are compared, it can be seen that the example is improved by about 1.2 times compared to the comparative example. From the above results, it is shown that the fluorescence of the sample emitted from the periphery of the capillary tube in the detection unit can be detected more efficiently by using the concave mirror of the present invention.

本発明にかかるキャピラリーユニット及びそれを用いた生体分析装置は、ミラーブロックで毛細管からの光を集光させることで、簡素な構成で操作も簡便な高感度なキャピラリーユニットを有し、キャピラリー電気泳動装置等として有用である。   A capillary unit according to the present invention and a biological analyzer using the same have a high-sensitivity capillary unit with a simple configuration and easy operation by condensing light from a capillary with a mirror block, and capillary electrophoresis It is useful as a device.

(a)毛細管ブロックの検出部の構成を示す斜視図(b)光学ユニットの検出部の構成を示す斜視図(c)光学ユニットのガイドの構成を示す斜視図(A) Perspective view showing the configuration of the detection unit of the capillary block (b) Perspective view showing the configuration of the detection unit of the optical unit (c) Perspective view showing the configuration of the guide of the optical unit 本発明の実施の形態1における毛細管ブロックと光学ユニットの検出部を第1の毛細管の長手方向から観察した断面図Sectional drawing which observed the detection part of the capillary block and optical unit in Embodiment 1 of this invention from the longitudinal direction of the 1st capillary 本発明の実施の形態1における毛細管ブロックと光学ユニットの検出部を第1の毛細管の長手方向に対して垂直方向から観察した断面図Sectional drawing which observed the detection part of the capillary block and optical unit in Embodiment 1 of this invention from the orthogonal | vertical direction with respect to the longitudinal direction of the 1st capillary (a)本発明の実施の形態1におけるキャピラリーユニットの斜視図(b)本発明の実施の形態1におけるキャピラリーユニットの各ブロックの断面図(c)本発明の実施の形態1におけるブロック接続後のキャピラリーユニットの断面図(A) Perspective view of capillary unit in Embodiment 1 of the present invention (b) Cross-sectional view of each block of capillary unit in Embodiment 1 of the present invention (c) After block connection in Embodiment 1 of the present invention Cross section of capillary unit 本発明の実施の形態1におけるキャピラリーユニットとキャピラリーユニット保持部(装置側)の構成図Configuration diagram of capillary unit and capillary unit holding unit (apparatus side) in Embodiment 1 of the present invention 従来のキャピラリー電気泳動装置の斜視図Perspective view of a conventional capillary electrophoresis apparatus

符号の説明Explanation of symbols

11 毛細管ブロック
12 第1の毛細管
13 検出窓
14 位置決め基準面
15 凹面ミラー
16 ミラーブロック
17 光学ユニット
18 受光用光ファイバ
19 第1の励起用光ファイバ
110 第2の励起用光ファイバ
111 保持基準面
112 ガイド
113 面取り部
114 毛細管保持部
41 第1の緩衝液保持ブロック
42 第2の緩衝液保持ブロック
43 サンプル注入ブロック
44 ゲル注入ブロック
45 第1の注入口
46 第2の注入口
47 第1の空気抜き穴
48 第2の空気抜き穴
49 ゲル注入口
410 第3の空気抜き穴
411 サンプル注入口
412 第4の空気抜き穴
413 浸透膜
414 第1の電極
415 第2の電極
416 第2の毛細管
417 キャピラリーユニット
51 キャピラリーユニット保持部
52 第3の電極
53 第4の電極
61 平板
62 キャピラリー
63 キャピラリーユニット
64 光学ユニット
65 光源
66 受光部
67 駆動部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Capillary block 12 1st capillary 13 Detection window 14 Positioning reference surface 15 Concave mirror 16 Mirror block 17 Optical unit 18 Optical fiber for light reception 19 First optical fiber for excitation 110 Second optical fiber for excitation 111 Holding reference surface 112 Guide 113 Chamfered portion 114 Capillary holding portion 41 First buffer solution holding block 42 Second buffer solution holding block 43 Sample injection block 44 Gel injection block 45 First injection port 46 Second injection port 47 First air vent hole 48 Second air vent 49 Gel inlet 410 Third air vent 411 Sample inlet 412 Fourth air vent 413 Osmosis membrane 414 First electrode 415 Second electrode 416 Second capillary 417 Capillary unit 51 Capillary unit Holding unit 52 3rd Electrode 53 fourth electrode 61 flat 62 capillary 63 capillaries unit 64 the optical unit 65 light source 66 light receiving unit 67 drive unit

Claims (9)

試料を充填するための毛細管と前記毛細管内の試料を測定するための測定部を持つキャピラリーユニットにおいて、
前記測定部は、一端が開放された開口部を持つとともに前記測定部内の毛細管に充填された試料から発する光を反射させて集光するように配置されたミラーを有するキャピラリーユニット。
In a capillary unit having a capillary for filling a sample and a measurement unit for measuring the sample in the capillary,
The measurement unit is a capillary unit having an opening having one end opened and a mirror arranged to reflect and collect light emitted from a sample filled in a capillary tube in the measurement unit.
前記ミラーはミラーブロック上に配置されており、前記ミラーブロックは前記測定部内に配置されている請求項1に記載のキャピラリーユニット。 The capillary unit according to claim 1, wherein the mirror is disposed on a mirror block, and the mirror block is disposed in the measurement unit. 前記ミラーによる集光は、前記測定部内に焦点を結ぶように配置されている請求項1及び2に記載のキャピラリーユニット。 The capillary unit according to claim 1, wherein the condensing by the mirror is arranged so as to focus on the measurement unit. 前記ミラーは、凹面形状である請求項1及び2に記載のキャピラリーユニット。 The capillary unit according to claim 1, wherein the mirror has a concave shape. 前記ミラーブロックは、前記ミラーの両端に位置決め基準面を設けた請求項2に記載のキャピラリーユニット。 The capillary unit according to claim 2, wherein the mirror block is provided with positioning reference surfaces at both ends of the mirror. 請求項2に記載のキャピラリーユニットを装着した際に、前記測定部に貫入するように配置された検出部を備えた生体分析装置。 A bioanalyzer comprising a detection unit arranged to penetrate the measurement unit when the capillary unit according to claim 2 is attached. 前記検出部は、前記ミラーブロックの位置決め基準面に接続するための保持基準面と前記毛細管を保持するためのガイド部を持つ請求項6に記載の生体分析装置。 The bioanalyzer according to claim 6, wherein the detection unit includes a holding reference surface for connecting to a positioning reference surface of the mirror block and a guide unit for holding the capillary tube. 前記検出部は、前記毛細管内の試料に励起光を与える光源と前記試料から発する蛍光を検出するための受光部とを前記保持基準面に設けている請求項7に記載の生体分析装置。 The bioanalyzer according to claim 7, wherein the detection unit is provided with a light source for applying excitation light to the sample in the capillary and a light receiving unit for detecting fluorescence emitted from the sample on the holding reference plane. 前記ガイド部は、前記試料から発する光を前記ミラーにより反射して前記受光部に集光するよう設置された検出部を持つ請求項7に記載の生体分析装置。 The bioanalyzer according to claim 7, wherein the guide unit has a detection unit installed so that light emitted from the sample is reflected by the mirror and collected on the light receiving unit.
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