JP3818187B2 - Capillary array device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、DNAや蛋白質などの試料を分離分析するキャピラリアレイ電気泳動装置,電気泳動装置に組み込まれるキャピラリアレイ、及び該キャピラリアレイの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
複数のキャピラリを組み合わせてキャピラリアレイ装置を構成し、各キャピラリに電気泳動媒体と分析または分離すべき試料を供給,泳動させて、対象となる試料を分離,分析などに利用する技術はよく知られている。また、蛍光物質で標識されたDNA,蛋白質などの試料をキャピラリに供給する技術は、米国特許第5366608号,第5529679号,第5516409号,第5730850号,第5790727号,第5582705号,第5439578号,第5274240号などに記載されている。分離,分析のスループットの観点からすると、平板ゲルを用いた電気泳動法よりもマルチキャピラリを用いた方が多くの利点がある。特開平9−96623号公報にキャピラリアレイ電気泳動装置が記載されている。
【0003】
図2はキャピラリアレイ装置の説明図である。1本1本のキャピラリ1は、外径が0.1〜0.7mm、内径が0.02〜0.5mmで、外被はポリイミド樹脂コーティングされている。キャピラリ自体は石英パイプであり複数本(数本から数10本が一般的である)のキャピラリを配列してキャピラリアレイ装置を構成する。キャピラリアレイ装置は、蛍光標識されたDNAサンプル等が入った試料容器から電気泳動でキャピラリにサンプルを取り込むロードヘッダ4,複数のキャピラリを整列配置するためのセパレータ16,ロードヘッダ4のサンプル番号順にキャピラリ1を配列固定する検知部(ウインドウユニット)5,複数本のキャピラリを束ねて接着したキャピラリヘッド17を備える。ロードヘッダ4には、キャピラリに泳動電圧を印加するための中空電極20が設けられている。検知部(ウインドウユニット)5は、整列保持した複数のキャピラリに光照射するための開口とキャピラリから発せられた発光を取り出すための開口とを備える。尚、本発明にかかる検知部5は、複数のキャピラリのレーザ光照射部(試料から蛍光を生じさせるためのレーザ光がキャピラリを通過する部分)を並列に保持できる機能を備えれば十分である。
【0004】
図3は電気泳動システムを示す概略図である。図2に示したキャピラリアレイ装置は、ロードヘッダ4から突出した中空電極20及びキャピラリ1の試料注入端が蛍光標識されたDNAサンプルを入れた試料容器2を複数入れたサンプルトレイ3に浸漬され、他端のキャピラリヘッド17は緩衝液13が入った緩衝液容器14に耐圧気密で取り付けられる。緩衝液容器14とロードヘッダ4には高電圧電源15から15kV前後の高電圧印加され、緩衝液容器からキャピラリ内に入れた緩衝液により試料容器の試料が電気泳動されて試料を分離する。
【0005】
レーザ光源6は、ミラー7,ビームスプリッタ8,集光レンズ9等からなる励起光学系によって検知部(ウインドウユニット)5に励起光を照射する。励起光照射によってキャピラリ中を泳動している試料から発せられる信号光である蛍光10は、検出レンズ系11を介してCCDカメラ12で検出される。検出された信号は、信号処理演算装置21で演算処理される。
【0006】
図示の例の電気泳動システムは、電気泳動するDNAや蛋白質の入ったキャピラリアレイ装置の両側面からレーザ光を照射し、キャピラリのレンズ作用によってレーザ光を集光させることにより全てのキャピラリに励起光を照射し、各キャピラリからの蛍光を検出光学系によって検出する。
【0007】
ロードヘッダ4の目的は試料をサンプリングするほかに、試料と緩衝液容器14間に高電圧を印加するための試料容器側の中空電極20となっている。図4は従来のロードヘッダの構造を示す図で、16本のキャピラリ1はそれぞれステンレススチール(以下、SUSと記す)の細いパイプからなる中空電極20に差し込まれ、試料側先端は中空電極よりわずかに出ていてエポキシ系の接着剤27で固定されている。16本の中空電極20は予め図5に示すようにはんだ付け雇22に接続板23とともに厳しい公差で整列セットされ、はんだ24で接続板23に接合されている。SUSパイプ電極を使用する理由は、分離分析する試料や試薬が腐食性であるためである。
【0008】
接合された中空電極20と接続板23はプラスチックのホルダー25に組み込まれ、フタ26をホルダー25に超音波接合して固定される。その後、ホルダー25と中空電極20は気密と固定をするため接着剤27で外側から接着され、ロードヘッダは完成する。キャピラリ1は、抜け防止のためと高電圧のリクが無いようにフタ26に接着剤27で封止される。接続板23の一部は90°曲げられてホルダー25に設けた開口から高電圧接触子(図には記されていない)が接続できる構造となっている。
【0009】
なお、キャピラリアレイ装置は数10回使用すると所望の特性が得られなくなるため廃棄処分される消耗品である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べた従来のロードヘッダには下記のような問題があった。
(1)ロードヘッダ組み立て時に接着や接合などの作業が多く、製作に時間を要し、コスト高である。
(2)接着や接合などの作業は作業者の技量,作業条件や環境の影響を受け易く信頼性が悪い。
(3)接続板とSUSの電極のはんだ付作業では強酸のフラックスを使用するため、イオン性の不純物となり、電気泳動が損なわれる。したがって、細い電極の内外は高品質の洗浄が必要である。
【0011】
本発明は、キャピラリアレイ装置に試料を取り込み、電気泳動のための高電圧を印加するキャピラリアレイ装置のロードヘッダを安価でクリンに製造可能な構造とすること、また、長期的にも信頼性のある構造とすることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様においては、キャピラリアレイ装置のロードヘッダに設けられる複数の電極と接続板との電気接続方法を、はんだを使用しない、ばね接触とすることで前記目的を達成する。また、接着作業を少なくするため、プラスチックのホルダーと電極を一体モールドで成形し、信頼性を高める。さらに、接触部の信頼性を高めるため、接触部を接着剤または導電性接着剤でカバーして大気から接触部を遮断することで接触部表面に電気抵抗の大きい酸化被膜が発生しないようにする。
【0013】
すなわち、本発明によるキャピラリアレイ装置は、複数のキャピラリと、複数のキャピラリを長さ方向の途中で整列保持し当該整列保持した複数のキャピラリに光照射するための開口とキャピラリから発せられた発光を取り出すための開口とを備えるウインドウユニットと、試料注入端において複数のキャピラリ及び電極を保持するロードヘッダと、他方の端部において複数のキャピラリを束ねて保持するキャピラリヘッドとを含むキャピラリアレイ装置において、ロードヘッダは、ホルダーと、ホルダーに固定された複数の中空電極と、中空電極の外側面にばね接触した導電性の接続板とを備え、複数のキャピラリはそれぞれ対応する中空電極を通り先端が当該中空電極から露出していることを特徴とする。
【0014】
中空電極及び接続板は耐食性の高いSUS304又はSUS316などのオーステナイト系ステンレス鋼とするのが好ましい。
【0015】
接続板と中空電極とは、中空電極の外側面と接続板のエッジとで電気接続させ接触面圧を高めるのが好ましい。
【0016】
また、接続板は、各中空電極の周囲に対称に設けられた複数の爪状ばねによって中空電極の外側面にばね接触させるのが好ましい。
【0017】
接続板の複数の爪状ばねの内接円を中空電極の外径より小さく(70〜85%程度が良い)設定し、接続板を中空電極の上端から差し込んで組み立てるのが好ましい。
【0018】
中空電極の外側面と接続板の爪状ばねとの接触面圧は5〜10MPaであることが好ましい。
【0019】
接続板の材質は、金属,導電性ゴム板,導電性プラスチック等とすることができる。
【0020】
中空電極はホルダーに一体モールド成形するのが好ましい。
【0021】
また、接続板と中空電極とのばね接触部を大気から遮断するようにしてもよい。具体的には、ばね接触部に接着剤を塗布することで大気から遮断することができる。接着剤は導電性接着剤としてもよい。導電性接着剤の導電性物質はニッケル粒子が好ましい。また、接着剤はエポキシ系接着剤が好ましい。
【0022】
本発明の他の態様は、キャピラリイの試料注入端と同時に試料に浸される複数の中空電極と電気接続する導電性の接続板が、その体積弾性力により中空電極と密着するキャピラリアレイ電気泳動装置及びキャピラリアレイである。好適には、中空電極は弾力性に富む接続板に形成された孔を貫通して固定される。これにより、接続板に中空電極を差し込むことで両者を固定することができ、また、中空電極と接続板との接触面が圧着されるため、接触抵抗値を小さくすることができる。
【0023】
本発明の他の態様は、複数の中空電極が固定されたホルダーとフタとの間に弾性力を有する接続板を配置し、ホルダーとフタを挟むことによりロードヘッダを作成する方法である。これにより、中空電極と接続板を電気的に接続し、ホルダーとフタを接合してロードヘッダを作成することができる。好適には、ロードヘッダ完成時に、ホルダーとフタが中空電極と接続板との近傍の接続板を圧縮する様にロードヘッダを設計する。これにより、中空電極と接続板の圧着力をより大きくすることができる。
【0024】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
[実施の形態1]
図6に、ばねの締付力で中空電極と接続板の電気接続をしたロードヘッダ構造の一例を示す。図6(a)はロードヘッダの正面断面図、図6(b)はフタを外してみた上面図、図6(c)は側断面図である。
【0025】
図7は、図6に示したロードヘッダに組み込まれる接続板の形状を示す図である。図7(a)は接続板の上面図、図7(b)は正面図、図7(c)は側面図である。
【0026】
図6から判るように、ホルダー25には2列に16本の中空電極20が接着剤27で精度良く接着固定されており、2列の中空電極間に図7に示す接続板23が押し込まれている。接続板23の幅wは2列の中空電極20間の内法より10%程度広く作り、端をU字状に曲げた接触部28と中空電極20間にばね力が発生し、所望の接触面圧が得られる。ホルダー25に固定された2列の中空電極20の間に接続板23を押し込んだ後でフタ26を接合し、フタ26に設けたキャピラリガイド孔29からキャピラリ1を中空電極20に差し込みロードヘッダを組み立てる。以上によりはんだを使用しないロードヘッダ構造が得られる。
【0027】
しかし、この構造では次の問題があることが判った。
(1)接続板23のばね力で中空電極20が外側に曲げられ、フタ26を接合するとフタに設けたキャピラリガイド孔29と中空電極の芯ずれが生じ、キャピラリが中空電極に通せないことがある。
(2)2列の中空電極20間内法のばらつきにより接触面圧がばらつき、湿度試験や振動試験で接触抵抗が大きく変化する。
【0028】
図1に、以上の問題を解決した好適なロードヘッダの一例を示す。図1(a)はロードヘッダの断面図を示し、図1(b)は側断面図、図1(c)は接続板の要部を示す上面図、図1(d)は図1(c)のd−d断面図である。
【0029】
ホルダー25と電極用のオーステナイト系の中空電極20をインジェクションモールドすることによって、中空電極20をホルダー25に一体モールド成形して組み込んだ。これによりホルダー25と中空電極20との接着作業を省略することができる。インジェクションモールドでは、ホルダーを製作する金型の上型と下型に中空電極が入る穴が加工してあり、金型に中空電極をセットした状態で樹脂を圧入して一体成形する。この場合、電極表面が汚れているとホルダーから中空電極が抜けやすくなるため、使用する電極は充分洗浄して使用することが大事である。樹脂の注入圧力は40〜60MPaで、使用する樹脂の種類により金型の温度は変わる。このようにして製作した中空電極20とホルダー25は寸法精度が良く、従来法では接着後に電極の曲がりを補修していたが、一体成型品では補修が不要となり、原価低減の効果が一層大きい。
【0030】
また、接続板23は図1(c)に示すように各電極の周囲に複数の爪30を対称に配置して接触部とし、中空電極20を曲げる力が発生しないようにした。接続板23の材質は、ばね力を大きくするために、また腐食耐性を高めるため、中空電極20と同じオーステナイト系のSUS板とした。
【0031】
以下詳細に接続板の取付方法を説明する。中空電極20を一体モールド成形したホルダー25の上に接続板23を乗せ、16本の中空電極20の内径と接触部の芯を合わせる。
【0032】
図8は、この時の接触部上面の拡大図、すなわち図1(c)のA部拡大図である。図8中の一点鎖線の円は、4個の爪30の内接円31である。爪30の内接円は中空電極20の外径に比べて20%程度小さくして、組み込んだ後のばね性が得られるようにしている。
【0033】
また、図9は、中空電極20と接続板23との接触部の拡大側面図、すなわち図1(a)のB部拡大図である。
【0034】
接続板23は矢印の方向に押し込まれて中空電極の外周面を爪30がこすりながら組み込まれる。この時、両者の表面にある不動態被膜が破れて金属同志の接続となる。なお、接続板23はプレス加工で図9の矢印方向に打抜いて作られ、爪部30の断面は図からも判るように下側にエッジができ接触面圧が大きくなるようにしている。爪30の数は接触部の大きさや加工方法にもよるが3〜6個が適当である。この時の接触面圧は5〜10MPaで、これを越えると中空電極20の変形につながり、中空電極20にキャピラリ1が入らなくなる。接触抵抗は0.05Ω から数Ωが得られ、腐食性のガス試験や湿度試験などの環境試験でも殆ど変わることが無いことを確認した。図8では爪の先端が直角になっているが、実用的には0.2R 程度の丸みが有っても接触抵抗に差が無いことを確認した。
【0035】
なお、中空電極20の側面と接続板23の爪30の接触面圧Pは、爪30が中空電極20を押す力をF,接触部面積をSとして、下式で求められる。
【0036】
P=F/S
ここで、接触部面積Sは0.5〜1.0×10-4cm2 程度であり、力Fは爪30の曲がり角度と力の関係を応力解析すると、爪30の材料をステンレスの0.2mm厚さの板で、θが12〜15度に曲がるように爪30の長さと中空電極の径を選ぶと、図10に示すように、Fとして45〜65グラムが得られた。この時の接触圧Pは4.4MPa〜12.7MPaとなり、内数として5〜10MPaであれば良いことになる。
【0037】
接続板23の別の材質として、導電性ゴムや導電性プラスチック等の非金属材料でも良い。この場合は接触部形状は、円や多角形でも良い。また、接触抵抗は数Ωから数10kΩが許容されるように設計されると実用的である。
【0038】
図11は、導電性ゴムを用いて作製した接続板23の例を示す図である。導電性ゴムは、厚さが0.5〜1.0mmのゴム材に炭素粉や金属粉を混入して導電性を与えたもので、中空電極の外径の1/4〜3/4程度の内接円となるように爪部の孔をあけたもので、中空電極20の上から矢印のように押し込む。中空電極の上部がフレア状であり、開口部の径が円柱部の径より20〜30%大きい場合も、ゴムは復元力が大きいため、バネと同じく接続板を保持する効果が得られる。爪部に設けた割り溝33は、接続板を差し込みやすいように設けたものである。ゴム剤としてはNR,NBRやEPDMゴムが良い。また、ゴムのばね性を増すため硬度を70以上とすると接触圧も大きく得られる。
【0039】
図12は、導電性プラスチックを使用して作った接続板23の例を示す図である。導電性プラスチックは厚さ0.1mm 前後のものが一般的に使用されている。材質はポリアセチレン,金属粉混入プラスチック,金属メッキフィルムや金属蒸着フィルムであっても良く、図には、円孔の内側に接触爪30を複数個設けた例を示している。円孔でなく、切込みだけでも電気接続が可能である。
【0040】
このように、導電性ゴムや導電性プラスチック等の非金属材料で接続板23を作ると、爪の変形が大きくても塑性変形が少なく安定した特性が得られる。また、安価な抜型で作製できるという利点もある。
【0041】
キャピラリアレイ装置がより厳しい環境や輸送条件で使用される場合や、構造上適切な接触面圧が得られない場合には、中空電極20と接続板23の爪30のSUS接触部の界面に不動態被膜が生じないように酸化性の大気や水分から接触部を遮断するのが望ましい。これにより接触抵抗は安定に保持できる。
【0042】
具体的には、図13に示すように、中空電極20と接続板23の爪30のSUS接触部の界面に接着剤27を塗布して硬化させ、酸化性の大気や水分から接触部を遮断する。これにより不動態被膜の発生や不動態被膜の増大を阻止することができ、安定した接触抵抗が保たれる。また、接触部が接着剤27で固定されるため効果は倍増する。なお、一般的に接着剤は絶縁体であるが、安心のためには接着剤に導電性粒子を混ぜた導電性接着剤27を使用すればよい。導電性粒子としてはニッケルなどが良い。接着剤としては安価で強度が大きく、耐水性の良いエポキシ系接着剤が最適である。
[実施の形態2]
本実施例は、弾力性のある接続板を中空電極が貫通し、接続板の体積弾性力で中空電極が接続板に圧着されているロードヘッダ、及びその製造方法である。以下、図14〜図18を参照に本実施例を説明する。
【0043】
本実施例のロードヘッダを図14(a)〜(d)に示す。(a)は断面図を示し、(b)は側断面図、(c)は接続板を示し、(d)は図14(a)のAについての詳細図を示す。
【0044】
ロードヘッダは、96本の中空電極20と、96本の中空電極と接合し、中空電極に高電圧を印加するための電気泳動装置の高電圧接触子と接続される接続板23と、中空電極20を8×12のマトリックス状に配置し、その内部に接続板を包含するプラスチック製のホルダー25と、ホルダー25に超音波で接合して固定されるフタ26から構成され、中空電極20に高電圧を印加するための高電圧端子用プラグ101と、ロードヘッダを電気泳動装置に嵌合接続するための凹状のガイド102を備える。
【0045】
このロードヘッダを電気泳動装置本体に取り付ける際は、ガイド102を電気泳動装置本体の凸状レールに嵌めて連結する。また、高電圧端子用プラグ101に電気泳動装置の高電圧接触子を差し込み、中空電極20に電気泳動のための高電圧を印加できる状態とする。ここで、高電圧端子用プラグ101は、ホルダー25に形成された開口であり、接続板23に形成されたタグ133をロードヘッダの外部に露出させている。
【0046】
96本のキャピラリ1は、それぞれステンレススチールの細いパイプからなる中空電極20に差し込まれ、試料側先端は中空電極よりわずかに出ていてエポキシ系の接着剤27で固定されている。SUSパイプ中空電極を使用する理由は分離分析する試料や試薬が腐食性であるためである。
【0047】
接続板23は、図14(c)に図示するように板状の部材であり、中空電極20を貫通させるための貫通穴(差込位置)131が8×12のマトリックス状に形成され、ホルダー25に設けられたガイドピン128と嵌め合わさりホルダー25と接続板23の位置ズレを防止する穴130と、高電圧接触子と接続するタグ133を備えている。接続板の材質は、弾力性と導電性がある部材であり、好適には導電性ゴムである。
【0048】
図14(d)に示すように、中空電極20は、弾力性のある接続板23に設けられた穴(差込位置)131を貫通し、中空電極が穴131を押し広げることによる接続部材の弾性力により結合している。より具体的には、中空電極20の外形面と接続板の穴(差込位置)131の内面とが密着し、接続板23の弾性力(体積弾性力)により結合の度合が増している。このため、中空電極と接続板の接触抵抗値が小さくなり、各中空電極20と接続板との接触抵抗率が均一になるため、各キャピラリごとの分離能を一定に担保することができる。また、各中空電極と接続板とのはんだ付けが不要となる。
【0049】
中空電極とホルダーの固定は、ホルダーに形成された、中空電極の外形より大きい孔に中空電極を差し込み、その隙間に接着剤27を充填して行われる。接着剤がホルダー上面から反対側の下面にまで達するようにすると、前記隙間が接着剤により確実に塞がれる。一般に狭い隙間に入り込んだ液体の除去は毛細管現象のため難しく、狭い隙間に隙間に入り込んだ試料はコンタミネーションの要因となるが、本実施例ではホルダーと中空電極との間に隙間が存在しないため、コンタミネーションを回避できる。
【0050】
図15(a),(b)に、接続板の体積弾性力により中空電極に加わる力の状態を示す。図15(a)に示すように、中空電極は対向する接続板の体積弾性力(F1,F2)により挟持されることにより保持される。特に、中空電極の全外側面が接続板と接触する場合、中空電極は全ての方向から弾性力をうけるため、どの方向から中空電極に負荷が加えられても中空電極を元の状態に戻そうとする復元力が生じる。特に中空電極の一断面が円である場合は、復元力(弾性力)が全方向から均等に加わるため、復元性が増す。
【0051】
接続板の一部であるタグ133は、折り曲げられている。これは、タグの高電圧接触子との接触面を、ロードヘッダの電気泳動装置への取り付け方向と直角にすることで、高電圧接触子の取り付け機構を簡略化するためである。また、高電圧接触子はタグと直接接触する。金属等の導電性部材を介して間接的に接続する場合に比べ、導電性部材間の接触抵抗値の個体差の問題が回避できるためである。本実施例において、中空電極は、接続板のみを介して高電圧接触子と電気的に接続されるため、上記接触抵抗値の固体差の問題を回避でき、キャピラリ間のみならず、キャピラリアレイ間の分離能の均一化を図ることができる。
【0052】
以下、図16〜図18を参照して、本実施例にかかるロードヘッダの作成方法を説明する。
【0053】
図16(a)に示すように、中空電極を接着したホルダーの上に接続板を乗せ、ホルダーに設けられた凸状のガイドピン128と接続板の穴130を合致させることで、中空電極の中心と接続板の差込位置131の中心を揃える。ここで、ゴムシート端部のタグ133は、あらかじめホルダーの溝134の形状に沿って折り曲げられて、挿入される。また、中空電極は、ガイドに設けられた中空電極挿入用穴に差し込まれ、その先端を置き台136により固定され、中空電極と中空電極挿入穴の隙間を樹脂で充填することで、ホルダーに接着される。これにより、96本の中空電極先端の位置合わせを高精度に行うことができる。
【0054】
また、中空電極の先端部は、図16(b)に示すように、端部から離れるに従い開口が段段と小さくなるフレア形状をしている。先端の開口が大きいため、中空電極にキャピラリを挿入する作業が容易となる。特に、中空電極を接続板に差し込み、フタをホルダーに超音波で固着した後に、96本のキャピラリをフタと中空電極に容易に挿入することができる。フタに設けられたキャピラリの通過穴と中空電極との距離が小さく、前記通過穴より中空電極先端の開口が大きいためである。
【0055】
次に図17(a)に示すように、接続板上の96ヶ所の差込位置に順に中空状で穴のあいた中空電極挿入雇135を覆い被せる。接続板は差込前にφ0.5mm程度の針で突き破られているため、中空電極を所定の位置にスムーズに挿入できる構造となっている。尚、中空電極20を挿入する前の貫通穴は、接続板の弾性力により閉じていることが好ましい。そうすることにより、中空電極20と接続板の接触圧が増大するためである。差込位置周囲の接続板を矢印の方向(中空電極の長手方向)に押し込むことにより、中空電極の差込位置周囲に負荷が生じ、中空電極が接続板を突き破る。これにより、中空電極が接続板に密着した状態となる。
【0056】
図17(b)は、中空電極挿入雇135の差込口の形状(c)を示す。差込口はドーナツ形状であり、その内径は中空電極外形より若干大きい程度が好ましい。内径が小さいと差し込みが面倒になり作業効率が悪化し、内径が大きいと中空電極付近の接続板がめくれてしまうためである。
【0057】
また、図18に示すように、中空電極と接続板の上部に接着剤27を塗布して硬化させる。接着剤は、強度,耐水性が良く安価なエポキシ系接着剤が最適である。これにより、酸化性の大気や水分から接触部が遮断されるため、不動態皮膜の発生や増大を阻止でき、接触抵抗の劣化を抑制することができる。また、中空電極と接続板の接触圧を増大することができる。特に、氷点下となる飛行機の貨物室を利用して空輸される場合等、キャピラリイアレイが過酷な環境下で輸送・保管される際の性能低下を防止できる。
【0058】
なお、接着剤27として導電性粒子を混ぜた導電性接着剤を使用すれば、中空電極と接続板との接触抵抗をより低減することができる。導電性粒子としては、銀,ニッケル、及びカーボンなどが好適である。
【0059】
本実施例によれば、中空電極と接続板との接触抵抗値を低減することができるため、高電圧電源の安定性に起因するキャピラリ中の試料に印加される電気泳動電圧の変動を小さくできる。また、各中空電極と接続板の接触状態を同一の状態とできる。従って、電気泳動装置の分離能を向上できる。
【0060】
また、中空電極と接続板の電気的接続を非常に容易に行うことができる。
[実施の形態3]
本実施例は、ロードヘッダ生産工程における接続板の穴に中空電極を挿入する作業とホルダーにフタを超音波で接合する作業を一度に実施する方法である。以下、図19,図20を参照して本実施例の内容を説明する。尚、図19(a)は超音波接合前の状態、図19(b)は接合後の状態、図19(c)は図19(b)のDに示した接合後の中空電極近傍の詳細、図20は生産のフローをそれぞれ示す。
【0061】
先ず、実施例2と同様の方法で、ホルダー25に96本の中空電極20を固定する。
【0062】
次に、図19(a)に示すとおり、接続板23とフタ26を、96本(12行8列)の中空電極が接着剤で精度よく固定されたホルダーの上に、接続板23,フタ26の順に重ね合わせ配置する。この時、接続板23の穴130とフタ26に設けた合わせ溝137は、ホルダー25に設けられた複数個のガイドボス138に合致させておく。これにより、ホルダー25,接続板23及びフタ26の位置ズレを防止することができる。この状態では接続板の穴は中空電極に差し込まれていない。
【0063】
そして、超音波を発するホーン140でフタ26に負荷をかける。フタ26に設けた円周状のリブ139が接続板23の穴131の周囲を押して中空電極20を接続板23に突き差し、接続板23はホルダー25と接触する位置に移動する。
【0064】
最後に、円環状のリブ139が接続板23の穴131の周囲をさらに押し込むことでホルダーとフタが接触し、その直後、図19(b)に示すように、ホルダー25とフタ26は超音波で接合される。以上により、フタとホルダーを挟み込む動作のみで、96本の中空電極を接続板に貫通させることができる。
【0065】
図21(a)〜(c)に、以上の方法により作成されたロードヘッダを示す。図22(a)はロードヘッダの部分断面詳細図、図22(b)は部分断面側面図、図21(c)は図21(a)のEについての詳細図である。本実施例において、リブ139とホルダー25と接続板23を所定の寸法とすることにより、リブ139が中空電極と接続板23との圧着力を増大させるロードヘッダを製造することができる。図19(c)を参照して説明すると、円環状のリブ139が中空電極周囲の接続板を圧縮し、接続板23に中空電極長手方向への力(F)を加えるため、中空電極周囲の接続板が圧縮される。これにより、接続板23がリブ139から離れる方向に押し出されるため、中空電極20に加わる体積弾性力(F′)が増加する。従って、中空電極20と接続板23の圧着力が増大し、接触抵抗を減少させることができる。このように、ロードヘッダが中空電極と接続板との接触面の近傍を圧縮する機構を備えると、前記接触面の接触抵抗値を減少させることができる。
【0066】
また、例えばリブ139が円管状である場合等、リブの1断面が凹形状であり、接続板の圧縮部分(前記リブによって圧縮された接続板の部分)に挟まれた領域に中空電極が存在すると、中空電極への対向する体積弾性力がほぼ均等に増大するため、キャピラリの生産が容易になる。ここで、「近傍」とは接続板23の圧縮により、体積弾性力の増加が認められる範囲を意味する。
【0067】
以上の生産方法において、ホルダー,接続板及びフタの形状が所定条件を満たすと、ホルダーにフタをスムーズに差し込み、かつ、接続板を圧縮することができる。以下、その条件式(1)〜(4)を、図19(a),(b)に示す距離a〜fに基づいて説明する。
【0068】
ここで、距離a〜fは以下の意味で用いられる。
a;超音波接合前の接続板上面から、超音波接合後の接続板上面までの距離。
b;超音波接合前の接続板上面から、超音波接合後の接続板下面までの距離。
c;超音波接合後の接続板装着部下面からガイドボスの先端までの距離。
d;超音波接合前の状態において、ホルダーとフタとが相対する部分の距離。
e;超音波接合後の接続板装着部下面から、フタに設けられた合わせ溝が挿入する溝の最深面までの距離。
f;合わせ溝の深さ。
t;接続板の厚さ。
[条件式(1);b−a≦t]
この条件式は、最終組み立て後における接続板の圧縮後の寸法条件を示す。この条件を充たすとき、超音波接合後のリブ139は、接続板23に接しているか、または、接続板23を圧縮している。一方、この条件を充たさないと、超音波接合後のリブ139は、接続板23と離れてしまう。
[条件式(2);a≦d]
この条件式は、ホルダーとフタを超音波で接合する寸法条件を示す。この条件を充たすとき、ホルダーとフタを接合することができるが、この条件を充たさないと、ホルダーとフタの間に隙間が生じて接合することができない。
[条件式(3);c>a+t]
この条件式は、ガイドボスを合わせ溝で位置決めする寸法条件を示す。この条件を充たすとき、超音波接合前にガイドボス先端が接続板から突出しているため、ガイドボスを合わせ溝に連結することができ、ホルダーとフタの位置ズレを防止することができる。
[条件式(4);c+f>e]
この条件式は、ガイドボスの長さを決める寸法条件を示す。この条件を充たさないとき、ガイドボスと合わせ溝が接触するため、ホルダーとフタを接合することができない。
【0069】
本実施例では、ホルダーに凸状のガイドボス138が設けられ、フタに凹状の合わせ溝137が設けられ、接続板の穴の内径をガイドボス138の外形とほぼ同一にすることで、位置ズレ防止機構を構成している。しかし、位置ズレ防止機構の構成はこれのみに限定されるものではなく、図22(a),図22(b)を参照に、その変形例の一例を示す。
【0070】
図22(a)は、ホルダーにボスの中央部が凹んだ形状の合わせ溝を設け、フタにそれと合致するガイドボスを設けた位置ズレ防止機構を有するロードヘッダの断面図を示す。
【0071】
この時の必要条件は、次のようになる。
[条件式(1);b−a≦t]
[条件式(2);a≦d]
[条件式(3);g>a+t]
[条件式(4);h+i>j]
また、図22(b)は、フタにボスの中央部が凹んだ形状のあわせ溝を設け、接続板の穴とを合致させたロードヘッダの断面図を示す。この時接続板の穴径は合わせ溝よりも0.5mm 程度小さくすると外れ防止となる。
【0072】
この時、ホルダーにフタをスムーズに差し込むための条件式は、次のようになる。
【0073】
[条件式(1);b−a≦t]
[条件式(2);a≦d]
[条件式(3);k>a+t]
[条件式(4);l+k<e]
ここで、図22(a),(b)に示すg〜lは、以下の意味で用いられる。
g;超音波で接合後の接続板装着部下面から合わせ溝の先端までの距離。
h;ガイドボスの長さ。
i;合わせ溝の溝深さ。
j;合わせ溝の最深面からガイドボス根元までの距離。
k;合わせ溝の溝深さ。
l;超音波で接合後の接続板装着部下面からガイドボスの先端までの距離。
t;接続板の厚さ。
また、図示しないが、接続板が中空電極やリブと接する個所に凹状窪部を設けてもよい。このように、ホルダー,接続板、及びフタの少なくとも一つが、これら部材相互間の、中空電極の長手方向と垂直な方向への相対的移動を防止することで、中空電極と接続板を電気的に接続し、ホルダーとフタを接合することができる。特に、96本の中空電極と接続板をほぼ均一な状態で接続することができるため、電気泳動装置の分離能を担保することができる。
【0074】
本実施例により、ホルダーとフタとの挟みにより、中空電極が接続板と体積弾性力により接触するロードヘッダを備えたキャピラリアレイを生産することができる。また、好適には、中空電極周囲の接続板が圧縮されているキャピラリアレイを生産することができる。
【0075】
【発明の効果】
本発明によると、分離能がよく、製作が容易で、信頼性の高いキャピラリアレイ、及びキャピラリアレイを備えた電気泳動装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるロードヘッダの一例を示す図。
【図2】キャピラリアレイ装置の説明図。
【図3】電気泳動システムを示す概略図。
【図4】従来のロードヘッダの構造を示す図。
【図5】従来装置を説明する図。
【図6】ばねの締付力で電極と接続板の電気接続をしたロードヘッダ構造の一例を示す図。
【図7】接続板の形状を示す図。
【図8】接触部上面の拡大図。
【図9】電極と接続板との接触部の側面図。
【図10】爪の曲げ角度と爪が電極を押す力の関係を示す図。
【図11】導電性ゴムを用いて作製した接続板の例を示す図。
【図12】導電性プラスチックを使用して作った接続板の例を示す図。
【図13】接続板と電極との接触部を雰囲気から遮断する例を示す図。
【図14】実施例2にかかるロードヘッダを示す図。
【図15】接続板が中空電極に及ぼす力を表した図。
【図16】実施例2にかかるロードヘッダの生産方法を示す図。
【図17】実施例2にかかるロードヘッダの生産方法を示す図。
【図18】中空電極と接続板との接着剤による固定を示す図。
【図19】実施例3にかかるロードヘッダの生産方法を示す図。
【図20】実施例3にかかるロードヘッダの生産方法のフロー図。
【図21】実施例3にかかるロードヘッダを示す図。
【図22】実施例3にかかるロードヘッダの生産方法の変形例を示す図。
【符号の説明】
1…キャピラリ、2…試料容器、3…サンプルトレイ、4…ロードヘッダ、5…検知部、6…レーザ光源、7…ミラー、8…ビームスプリッタ、9…集光レンズ、10…蛍光、11…検出レンズ系、12…CCDカメラ、13…緩衝液、14…緩衝液容器、15…高電圧電源、16…セパレータ、17…キャピラリヘッド、20…中空電極、21…信号処理演算装置、22…はんだ付け雇、23…接続板、24…はんだ、25…ホルダー、26…フタ、27…接着剤、28…接触部、29…キャピラリガイド孔、30…爪、31…内接円、101…高電圧端子用プラグ、102…ガイド、128…ガイドピン、129…フレア形状、130130…接続板の穴、131…差込位置、132…導電性接着剤、133…タグ、134…ホルダーの溝、135…中空電極挿入雇、136…置き台、137…合わせ溝、138…ガイドボス、139…リブ、140…ホーン。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a capillary array electrophoresis apparatus for separating and analyzing a sample such as DNA or protein, a capillary array incorporated in the electrophoresis apparatus, and a method for manufacturing the capillary array.
[0002]
[Prior art]
A technique is well known in which a capillary array apparatus is configured by combining a plurality of capillaries, and an electrophoresis medium and a sample to be analyzed or separated are supplied and migrated to each capillary, and the target sample is used for separation and analysis. ing. In addition, a technique for supplying a sample such as DNA or protein labeled with a fluorescent substance to a capillary is disclosed in US Pat. Nos. 5,366,608, 5,529,679, 5,516,409, 5,730,850, 5,790,727, 5,582,705, and 5,439,578. No. 5,274,240. From the viewpoint of separation and analysis throughput, the use of a multicapillary has many advantages over electrophoresis using a slab gel. Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-96623 discloses a capillary array electrophoresis apparatus.
[0003]
FIG. 2 is an explanatory diagram of the capillary array device. Each
[0004]
FIG. 3 is a schematic view showing an electrophoresis system. In the capillary array apparatus shown in FIG. 2, the
[0005]
The laser light source 6 irradiates the detection unit (window unit) 5 with excitation light by an excitation optical system including a
[0006]
The electrophoresis system in the illustrated example irradiates laser light from both sides of the capillary array device containing the DNA or protein to be electrophoresed, and condenses the laser light by the lens action of the capillary, thereby exciting all the capillaries. , And fluorescence from each capillary is detected by a detection optical system.
[0007]
The purpose of the
[0008]
The joined
[0009]
The capillary array device is a consumable item that is discarded because desired characteristics cannot be obtained if it is used several tens of times.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional load header described above has the following problems.
(1) There are many operations such as bonding and joining at the time of assembling the load header, and it takes time to manufacture and the cost is high.
(2) Work such as bonding and joining is easily affected by the skill, work conditions and environment of the worker, and is unreliable.
(3) Since a strong acid flux is used in the soldering operation between the connection plate and the SUS electrode, it becomes an ionic impurity, which impairs electrophoresis. Therefore, high quality cleaning is required for the inside and outside of the thin electrode.
[0011]
According to the present invention, a load header of a capillary array device that takes a sample into a capillary array device and applies a high voltage for electrophoresis can be manufactured at low cost and can be manufactured in a clean manner. The purpose is to have a certain structure.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In one aspect of the present invention, the object is achieved by making the electrical connection method between the plurality of electrodes provided on the load header of the capillary array device and the connection plate a spring contact without using solder. In addition, in order to reduce the bonding work, the plastic holder and electrode are formed by an integral mold to improve reliability. Furthermore, in order to increase the reliability of the contact portion, the contact portion is covered with an adhesive or a conductive adhesive, and the contact portion is shielded from the atmosphere so that an oxide film having a large electric resistance is not generated on the contact portion surface. .
[0013]
That is, the capillary array device according to the present invention includes a plurality of capillaries, openings for illuminating the plurality of capillaries aligned and held in the middle of the length direction, and light emitted from the capillaries. In a capillary array apparatus including a window unit including an opening for extraction, a load header that holds a plurality of capillaries and electrodes at a sample injection end, and a capillary head that holds a plurality of capillaries in a bundle at the other end. The load header includes a holder, a plurality of hollow electrodes fixed to the holder, and a conductive connection plate in spring contact with the outer surface of the hollow electrode, and the plurality of capillaries each pass through the corresponding hollow electrode and the tip thereof It is exposed from the hollow electrode.
[0014]
The hollow electrode and the connection plate are preferably made of austenitic stainless steel such as SUS304 or SUS316 having high corrosion resistance.
[0015]
The connecting plate and the hollow electrode are preferably electrically connected at the outer surface of the hollow electrode and the edge of the connecting plate to increase the contact surface pressure.
[0016]
Further, it is preferable that the connection plate is brought into spring contact with the outer surface of the hollow electrode by a plurality of claw-shaped springs provided symmetrically around each hollow electrode.
[0017]
It is preferable to set the inscribed circles of the plurality of claw-shaped springs of the connection plate to be smaller than the outer diameter of the hollow electrode (preferably about 70 to 85%) and insert the connection plate from the upper end of the hollow electrode for assembly.
[0018]
The contact surface pressure between the outer surface of the hollow electrode and the claw-shaped spring of the connection plate is preferably 5 to 10 MPa.
[0019]
The material of the connection plate can be a metal, a conductive rubber plate, a conductive plastic, or the like.
[0020]
The hollow electrode is preferably molded integrally with the holder.
[0021]
Moreover, you may make it interrupt | block the spring contact part of a connection board and a hollow electrode from air | atmosphere. Specifically, it can be shielded from the atmosphere by applying an adhesive to the spring contact portion. The adhesive may be a conductive adhesive. The conductive material of the conductive adhesive is preferably nickel particles. The adhesive is preferably an epoxy adhesive.
[0022]
Another aspect of the present invention is a capillary array electrophoresis in which a conductive connection plate that is electrically connected to a plurality of hollow electrodes immersed in a sample simultaneously with the sample injection end of the capillary is in close contact with the hollow electrode by its volume elasticity. An apparatus and a capillary array. Preferably, the hollow electrode is fixed through a hole formed in a connection plate having a high elasticity. Thereby, both can be fixed by inserting a hollow electrode in a connection board, and since a contact surface of a hollow electrode and a connection board is crimped | bonded, a contact resistance value can be made small.
[0023]
Another aspect of the present invention is a method of creating a load header by disposing a connecting plate having elasticity between a holder to which a plurality of hollow electrodes are fixed and a lid, and sandwiching the holder and the lid. Thereby, a hollow electrode and a connection board are electrically connected, a holder and a lid can be joined and a load header can be created. Preferably, when the load header is completed, the load header is designed so that the holder and the lid compress the connection plate in the vicinity of the hollow electrode and the connection plate. Thereby, the crimping | compression-bonding force of a hollow electrode and a connection board can be enlarged more.
[0024]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[Embodiment 1]
FIG. 6 shows an example of a load header structure in which the hollow electrode and the connection plate are electrically connected by the tightening force of the spring. 6 (a) is a front sectional view of the load header, FIG. 6 (b) is a top view with the lid removed, and FIG. 6 (c) is a side sectional view.
[0025]
FIG. 7 is a diagram showing the shape of a connection plate incorporated in the load header shown in FIG. 7A is a top view of the connection plate, FIG. 7B is a front view, and FIG. 7C is a side view.
[0026]
As can be seen from FIG. 6, 16
[0027]
However, this structure has been found to have the following problems.
(1) When the
(2) The contact surface pressure varies due to variations in the internal method between the two rows of
[0028]
FIG. 1 shows an example of a suitable load header that solves the above problems. 1A is a cross-sectional view of the load header, FIG. 1B is a side cross-sectional view, FIG. 1C is a top view showing the main part of the connecting plate, and FIG. 1D is FIG. It is a dd sectional view of).
[0029]
The
[0030]
In addition, as shown in FIG. 1C, the
[0031]
The method for attaching the connection plate will be described in detail below. The
[0032]
FIG. 8 is an enlarged view of the upper surface of the contact portion at this time, that is, an enlarged view of a portion A in FIG. A circle indicated by an alternate long and short dash line in FIG. 8 is an inscribed
[0033]
FIG. 9 is an enlarged side view of a contact portion between the
[0034]
The connecting
[0035]
The contact surface pressure P between the side surface of the
[0036]
P = F / S
Here, the contact area S is 0.5 to 1.0 × 10. -Four cm 2 When the force F is a stress analysis of the relationship between the bending angle of the
[0037]
Another material of the
[0038]
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the
[0039]
FIG. 12 is a diagram showing an example of the
[0040]
As described above, when the
[0041]
When the capillary array device is used in a harsher environment or transportation conditions, or when a contact surface pressure appropriate for the structure cannot be obtained, the interface between the
[0042]
Specifically, as shown in FIG. 13, the adhesive 27 is applied to the interface between the
[Embodiment 2]
The present embodiment is a load header in which a hollow electrode penetrates an elastic connection plate and the hollow electrode is pressure-bonded to the connection plate by the volume elastic force of the connection plate, and a manufacturing method thereof. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0043]
The load header of a present Example is shown to Fig.14 (a)-(d). (A) shows a cross-sectional view, (b) shows a side cross-sectional view, (c) shows a connecting plate, and (d) shows a detailed view of A in FIG. 14 (a).
[0044]
The load header includes 96
[0045]
When the load header is attached to the electrophoresis apparatus body, the
[0046]
The 96
[0047]
The
[0048]
As shown in FIG. 14 (d), the
[0049]
The hollow electrode and the holder are fixed by inserting the hollow electrode into a hole formed in the holder that is larger than the outer shape of the hollow electrode, and filling the
[0050]
FIGS. 15A and 15B show the force applied to the hollow electrode by the bulk elastic force of the connection plate. As shown to Fig.15 (a), a hollow electrode is hold | maintained by being clamped by the volume elastic force (F1, F2) of the connecting plate which opposes. In particular, when the entire outer surface of the hollow electrode is in contact with the connection plate, the hollow electrode is subjected to elastic force from all directions, so that the hollow electrode can be returned to its original state regardless of which direction the load is applied to the hollow electrode. A restoring force is generated. In particular, when one cross section of the hollow electrode is a circle, the restoring force (elastic force) is evenly applied from all directions, so that the restoring property is increased.
[0051]
The
[0052]
Hereinafter, a method for creating a load header according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0053]
As shown in FIG. 16 (a), the connection plate is placed on the holder to which the hollow electrode is bonded, and the
[0054]
Moreover, as shown in FIG.16 (b), the front-end | tip part of a hollow electrode is carrying out the flare shape where an opening becomes small gradually as it leaves | separates from an edge part. Since the opening at the tip is large, it is easy to insert the capillary into the hollow electrode. In particular, 96 capillaries can be easily inserted into the lid and the hollow electrode after the hollow electrode is inserted into the connection plate and the lid is fixed to the holder with ultrasonic waves. This is because the distance between the passage hole of the capillary provided in the lid and the hollow electrode is small, and the opening at the tip of the hollow electrode is larger than the passage hole.
[0055]
Next, as shown in FIG. 17A, the hollow
[0056]
FIG. 17B shows the shape (c) of the insertion port of the hollow
[0057]
Also, as shown in FIG. 18, an adhesive 27 is applied to the upper part of the hollow electrode and the connection plate and cured. As the adhesive, an epoxy adhesive that has good strength and water resistance and is inexpensive is optimal. Thereby, since a contact part is interrupted | blocked from oxidizing air | atmosphere and a water | moisture content, generation | occurrence | production and increase of a passive film can be prevented and deterioration of contact resistance can be suppressed. In addition, the contact pressure between the hollow electrode and the connection plate can be increased. In particular, it is possible to prevent performance degradation when the capillary array is transported and stored in a harsh environment, such as when air transported using a cargo compartment of an airplane that is below freezing.
[0058]
If a conductive adhesive mixed with conductive particles is used as the adhesive 27, the contact resistance between the hollow electrode and the connection plate can be further reduced. As the conductive particles, silver, nickel, carbon and the like are suitable.
[0059]
According to this embodiment, since the contact resistance value between the hollow electrode and the connection plate can be reduced, fluctuations in the electrophoresis voltage applied to the sample in the capillary due to the stability of the high voltage power source can be reduced. . Moreover, the contact state of each hollow electrode and the connection plate can be made the same state. Therefore, the separation performance of the electrophoresis apparatus can be improved.
[0060]
Further, the electrical connection between the hollow electrode and the connection plate can be performed very easily.
[Embodiment 3]
The present embodiment is a method in which a work of inserting a hollow electrode into a hole of a connection plate in a load header production process and a work of joining a lid to a holder by an ultrasonic wave are carried out at a time. The contents of the present embodiment will be described below with reference to FIGS. 19A shows a state before ultrasonic bonding, FIG. 19B shows a state after bonding, and FIG. 19C shows details of the vicinity of the hollow electrode after bonding shown in D of FIG. 19B. FIG. 20 shows the production flow.
[0061]
First, 96
[0062]
Next, as shown in FIG. 19A, the
[0063]
Then, the
[0064]
Finally, the
[0065]
FIGS. 21A to 21C show the load header created by the above method. 22A is a partial cross-sectional detail view of the load header, FIG. 22B is a partial cross-sectional side view, and FIG. 21C is a detailed view of E in FIG. 21A. In this embodiment, by setting the
[0066]
In addition, for example, when the
[0067]
In the above production method, when the shape of the holder, the connection plate, and the lid satisfies the predetermined conditions, the lid can be smoothly inserted into the holder and the connection plate can be compressed. Hereinafter, the conditional expressions (1) to (4) will be described based on the distances a to f shown in FIGS.
[0068]
Here, the distances a to f are used in the following meaning.
a: Distance from the upper surface of the connection plate before ultrasonic bonding to the upper surface of the connection plate after ultrasonic bonding.
b: Distance from the upper surface of the connection plate before ultrasonic bonding to the lower surface of the connection plate after ultrasonic bonding.
c: Distance from the lower surface of the connecting plate mounting portion after ultrasonic bonding to the tip of the guide boss.
d: The distance between the portions where the holder and the lid face each other in the state before ultrasonic bonding.
e: Distance from the lower surface of the connecting plate mounting portion after ultrasonic bonding to the deepest surface of the groove into which the alignment groove provided on the lid is inserted.
f: Depth of the alignment groove.
t: thickness of the connecting plate.
[Condition (1); ba ≦ t]
This conditional expression indicates the dimensional condition after compression of the connecting plate after final assembly. When this condition is satisfied, the
[Condition (2); a ≦ d]
This conditional expression indicates a dimensional condition for joining the holder and the lid with ultrasonic waves. When this condition is satisfied, the holder and the lid can be joined. However, if this condition is not satisfied, a gap is generated between the holder and the lid, so that the joining cannot be performed.
[Condition (3); c> a + t]
This conditional expression indicates the dimensional condition for positioning the guide boss with the mating groove. When this condition is satisfied, the guide boss tip protrudes from the connection plate before ultrasonic bonding, so that the guide boss can be coupled to the mating groove, and displacement between the holder and the lid can be prevented.
[Condition (4); c + f> e]
This conditional expression indicates a dimensional condition that determines the length of the guide boss. When this condition is not satisfied, the guide boss and the alignment groove come into contact with each other, so that the holder and the lid cannot be joined.
[0069]
In this embodiment, a
[0070]
FIG. 22A is a cross-sectional view of a load header having a misalignment prevention mechanism in which an alignment groove having a recessed central portion of the boss is provided in the holder and a guide boss that matches the groove is provided in the lid.
[0071]
The necessary conditions at this time are as follows.
[Condition (1); ba ≦ t]
[Condition (2); a ≦ d]
[Condition (3); g> a + t]
[Condition (4); h + i> j]
FIG. 22B is a cross-sectional view of the load header in which a fitting groove having a shape in which the center portion of the boss is recessed is provided on the lid so as to match the hole of the connection plate. At this time, if the hole diameter of the connecting plate is about 0.5 mm smaller than the mating groove, it will be prevented from coming off.
[0072]
At this time, the conditional expression for smoothly inserting the lid into the holder is as follows.
[0073]
[Condition (1); ba ≦ t]
[Condition (2); a ≦ d]
[Condition (3); k> a + t]
[Condition (4); l + k <e]
Here, g to l shown in FIGS. 22A and 22B are used in the following meaning.
g: Distance from the lower surface of the connecting plate mounting portion after joining with ultrasonic waves to the tip of the alignment groove.
h: The length of the guide boss.
i: Groove depth of the alignment groove.
j: Distance from the deepest surface of the alignment groove to the root of the guide boss.
k: Groove depth of the alignment groove.
l: Distance from the lower surface of the connecting plate mounting portion after ultrasonic bonding to the tip of the guide boss.
t: thickness of the connecting plate.
Although not shown, a concave recess may be provided where the connection plate contacts the hollow electrode or the rib. In this way, at least one of the holder, the connection plate, and the lid prevents the relative movement of these members in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the hollow electrode, thereby electrically connecting the hollow electrode and the connection plate. The holder and lid can be joined. In particular, since 96 hollow electrodes and connection plates can be connected in a substantially uniform state, the separation performance of the electrophoresis apparatus can be ensured.
[0074]
According to the present embodiment, it is possible to produce a capillary array having a load header in which the hollow electrode comes into contact with the connection plate by bulk elastic force by sandwiching the holder and the lid. In addition, preferably, a capillary array in which the connection plate around the hollow electrode is compressed can be produced.
[0075]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to obtain a capillary array having high resolution, easy manufacture, and high reliability, and an electrophoresis apparatus including the capillary array.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a load header according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a capillary array device.
FIG. 3 is a schematic diagram showing an electrophoresis system.
FIG. 4 is a diagram showing a structure of a conventional load header.
FIG. 5 illustrates a conventional device.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a load header structure in which an electrode and a connection plate are electrically connected by a spring tightening force.
FIG. 7 is a view showing the shape of a connection plate.
FIG. 8 is an enlarged view of the upper surface of the contact portion.
FIG. 9 is a side view of a contact portion between an electrode and a connection plate.
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the bending angle of the nail and the force with which the nail presses the electrode.
FIG. 11 is a view showing an example of a connection plate manufactured using conductive rubber.
FIG. 12 is a diagram showing an example of a connection plate made using a conductive plastic.
FIG. 13 is a diagram showing an example in which a contact portion between a connection plate and an electrode is shielded from the atmosphere.
FIG. 14 is a diagram showing a load header according to the second embodiment.
FIG. 15 is a diagram showing the force exerted by the connection plate on the hollow electrode.
FIG. 16 is a diagram illustrating a load header production method according to the second embodiment;
FIG. 17 is a diagram showing a load header production method according to the second embodiment;
FIG. 18 is a view showing fixing between a hollow electrode and a connection plate by an adhesive.
FIG. 19 is a diagram illustrating a load header production method according to the third embodiment;
FIG. 20 is a flowchart of a load header production method according to the third embodiment;
FIG. 21 is a diagram showing a load header according to the third embodiment.
FIG. 22 is a diagram showing a modification of the load header production method according to the third embodiment;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (32)
前記導電性接続部材が、前記中空電極との接触面を有し、かつ、前記接触面を体積弾性力により圧着するキャピラリアレイ。A plurality of capillaries that are filled with a separation medium for separating a sample and have a sample injection end for introducing the sample, and a plurality of laser light irradiation units of the capillaries (laser light for generating fluorescence from the sample is the capillary A load header provided with a conductive connection member that is disposed in parallel with the detection unit that holds the portion in the vicinity of the sample injection end and is electrically connected to the hollow electrode; A capillary array including a capillary head holding the other end,
A capillary array, wherein the conductive connecting member has a contact surface with the hollow electrode, and the contact surface is pressure-bonded by a volume elastic force.
前記導電性接続部材が、導電性ゴムであることを特徴とするキャピラリアレイ。The capillary array according to claim 1 , wherein
The capillary array, wherein the conductive connecting member is a conductive rubber.
前記中空電極が、オーステナイト系ステンレス鋼からなることを特徴とするキャピラリアレイ。The capillary array according to claim 1 , wherein
The capillary array, wherein the hollow electrode is made of austenitic stainless steel.
前記中空電極の外側面の断面形状が円であることを特徴とするキャピラリアレイ。The capillary array according to claim 1 , wherein
A capillary array characterized in that the cross-sectional shape of the outer surface of the hollow electrode is a circle.
前記ロードヘッダが、前記中空電極と前記導電性接続部材との接触面の近傍の前記導電性接続部材を圧縮する圧縮部材を備えていることを特徴とするキャピラリアレイ。The capillary array according to claim 1 , wherein
The capillary array, wherein the load header includes a compression member that compresses the conductive connection member in the vicinity of a contact surface between the hollow electrode and the conductive connection member.
前記中空電極が、複数の圧縮部分(前記圧縮部材によって圧縮された前記導電性部材の部分)の間に存在することを特徴とするキャピラリアレイ。The capillary array according to claim 5 , wherein
The capillary array, wherein the hollow electrode exists between a plurality of compressed portions (portions of the conductive member compressed by the compression member).
前記導電性部材が高電圧接触子と直接接触することを特徴とするキャピラリアレイ。The capillary array according to claim 1 , wherein
A capillary array, wherein the conductive member is in direct contact with a high voltage contact.
前記導電性接続部材が、前記中空電極との接触面を有し、かつ、前記接触面を体積弾性力により圧着するキャピラリアレイを有する電気泳動装置。A plurality of capillaries that are filled with a separation medium for separating a sample and have a sample injection end for introducing the sample, and a plurality of laser light irradiation units of the capillaries (laser light for generating fluorescence from the sample is the capillary A load header provided with a conductive connection member that is disposed in parallel with the detection unit that holds the portion in the vicinity of the sample injection end and is electrically connected to the hollow electrode; An electrophoresis apparatus having a capillary array including a capillary head holding the other end,
An electrophoretic device, wherein the conductive connecting member has a contact surface with the hollow electrode, and a capillary array that presses the contact surface with a volume elastic force.
前記導電性接続部材が、導電性ゴムであることを特徴とする電気泳動装置。The electrophoretic device, wherein the conductive connecting member is a conductive rubber.
前記中空電極が、オーステナイト系ステンレス鋼からなることを特徴とする電気泳動装置。The electrophoresis apparatus, wherein the hollow electrode is made of austenitic stainless steel.
前記中空電極の外側面の断面形状が円であることを特徴とする電気泳動装置。The electrophoresis apparatus according to claim 1, wherein a cross-sectional shape of an outer surface of the hollow electrode is a circle.
前記ロードヘッダが、前記中空電極と前記導電性接続部材との接触面の近傍の前記導電性接続部材を圧縮する圧縮部材を備えていることを特徴とする電気泳動装置。The electrophoretic device, wherein the load header includes a compression member that compresses the conductive connection member in the vicinity of a contact surface between the hollow electrode and the conductive connection member.
前記中空電極が、複数の圧縮部分(前記圧縮部材によって圧縮された前記導電性部材の部分)の間に存在することを特徴とする電気泳動装置。The electrophoresis apparatus, wherein the hollow electrode is present between a plurality of compressed portions (portions of the conductive member compressed by the compression member).
前記導電性部材が高電圧接触子と直接接触することを特徴とする電気泳動装置。The electrophoretic device, wherein the conductive member is in direct contact with a high voltage contact.
光が照射される複数本の該キャピラリの一部を保持する検知部材と、A detection member that holds a part of the plurality of capillaries irradiated with light;
前記試料注入端を保持する中空電極と、該中空電極と電気的に接続される導電性接続部材とを備える試料注入端保持部材と、A sample injection end holding member comprising: a hollow electrode holding the sample injection end; and a conductive connection member electrically connected to the hollow electrode;
前記複数のキャピラリにおける他方の端部を保持する他端部保持部材とを含むキャピラリアレイであって、A capillary array including a second end holding member that holds the other end of the plurality of capillaries,
前記導電性接続部材が導電性ゴム又は導電性プラスチックからなることを特徴とするキャピラリアレイ。The capillary array, wherein the conductive connecting member is made of conductive rubber or conductive plastic.
前記中空電極が、オーステナイト系ステンレス鋼からなることを特徴とするキャピラリアレイ。The capillary array, wherein the hollow electrode is made of austenitic stainless steel.
前記導電性接続部材が導電性接続板であることを特徴とするキャピラリアレイ。The capillary array, wherein the conductive connection member is a conductive connection plate.
前記導電性接続部材は、各中空電極の周囲に対称に設けられた複数の爪状ばねによって前記中空電極の外側面に接触していることを特徴とするキャピラリアレイ。The capillary array, wherein the conductive connecting member is in contact with an outer surface of the hollow electrode by a plurality of claw-shaped springs provided symmetrically around each hollow electrode.
前記中空電極の外側面と前記導電性接続部材の爪状ばねとの接触面圧が5〜10MPaであることを特徴とするキャピラリアレイ。A capillary array, wherein a contact surface pressure between the outer surface of the hollow electrode and the claw-shaped spring of the conductive connecting member is 5 to 10 MPa.
前記中空電極と前記導電性接続部材の爪状ばねとの接触部に接着剤を塗布して硬化させたことを特徴とするキャピラリアレイ。A capillary array, wherein an adhesive is applied to a contact portion between the hollow electrode and the claw-shaped spring of the conductive connecting member and cured.
前記中空電極が前記導電性接続部材を貫通していることを特徴とするキャピラリアレイ。The capillary array, wherein the hollow electrode penetrates the conductive connecting member.
前記中空電極と前記導電性接続部材の接触面を体積弾性力により圧着していることを特徴とするキャピラリアレイ。A capillary array, wherein a contact surface between the hollow electrode and the conductive connecting member is pressure-bonded by a volume elastic force.
前記複数本のキャピラリ内の試料を電気泳動できる電源と、A power source capable of electrophoresis of the samples in the plurality of capillaries;
前記検知部材に光を照射できる励起光学系と、An excitation optical system capable of irradiating the detection member with light;
試料から発せられる光を検出できる検出レンズ系とを含む電気泳動装置であって、An electrophoresis apparatus including a detection lens system capable of detecting light emitted from a sample,
前記導電性接続部材が導電性ゴム又は導電性プラスチックからなることを特徴とする電気泳動装置。The electrophoretic device, wherein the conductive connecting member is made of conductive rubber or conductive plastic.
前記中空電極が、オーステナイト系ステンレス鋼からなることを特徴とする電気泳動装置。The electrophoresis apparatus, wherein the hollow electrode is made of austenitic stainless steel.
前記導電性接続部材が導電性接続板であることを特徴とする電気泳動装置。The electrophoretic device, wherein the conductive connecting member is a conductive connecting plate.
前記導電性接続部材は、各中空電極の周囲に対称に設けられた複数の爪状ばねによって前記中空電極の外側面にばね接触していることを特徴とする電気泳動装置。The electrophoretic device, wherein the conductive connecting member is in spring contact with an outer surface of the hollow electrode by a plurality of claw-shaped springs provided symmetrically around each hollow electrode.
前記中空電極の外側面と前記導電性接続部材の爪状ばねとの接触面圧が5〜10MPaであることを特徴とする電気泳動装置。An electrophoretic device, wherein a contact surface pressure between the outer surface of the hollow electrode and the claw-shaped spring of the conductive connecting member is 5 to 10 MPa.
前記中空電極と前記導電性接続部材の爪状ばねとの接触部に接着剤を塗布して硬化させたことを特徴とする電気泳動装置。An electrophoresis apparatus, wherein an adhesive is applied to a contact portion between the hollow electrode and the claw-shaped spring of the conductive connecting member and cured.
前記中空電極が前記導電性接続部材を貫通していることを特徴とする電気泳動装置。The electrophoresis apparatus, wherein the hollow electrode penetrates the conductive connecting member.
前記中空電極と前記導電性接続部材の接触面を体積弾性力により圧着していることを特徴とする電気泳動装置。An electrophoresis apparatus, wherein a contact surface between the hollow electrode and the conductive connecting member is pressure-bonded by a volume elastic force.
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