JP5143264B2 - 溶液収納装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＤＮＡ，蛋白質などの試料を電気泳動により分離及び分析するキャピラリ電気泳動装置に関し、特に、試料溶液，バッファ溶液，試薬溶液，洗浄液、等の溶液を収容する溶液収納装置に関する。

キャピラリ電気泳動装置にて用いられる試料，試薬，バッファ，洗浄液等の溶液は、蒸発防止膜によって密閉された容器に収容されている。キャピラリは、蒸発防止膜に開けられた孔を通って容器内の液体と接触する。

蒸発防止膜は弾性材料からなる。キャピラリが蒸発防止膜の孔に貫通している時、孔は弾性力によって収縮し、蒸発防止膜はキャピラリの周囲を密閉する。キャピラリを蒸発防止膜の孔に通す時、キャピラリと孔の間の摩擦力に抗して、キャピラリを孔に押し込むための駆動力が必要となる。また、キャピラリを蒸発防止膜の孔から引き抜く時も、摩擦力に抗してキャピラリを引き抜くための駆動力が必要となる。キャピラリを蒸発防止膜の孔から引き抜く時、キャピラリと孔の間の摩擦力によって、蒸発防止膜は容器から持ち上げられる。この摩擦力が大きい場合には、蒸発防止膜ばかりでなく容器が持ち上げられることがある。

従来、この問題を解決するために、特許文献１などではストリッパが用いられ、蒸発防止膜をストリッパで下方に押さえつけることにより、蒸発防止膜からキャピラリを引き抜くときに、蒸発防止膜や容器が持ち上がらないようにしている。

また、特許文献２に記載されたキャピラリ電気泳動装置では、キャピラリの抜き差しを行っても、試料が入っているマイクロタイタープレートやバッファ容器等の各種容器が容器収納部から外れないように、ガイドが配置されている。

再公表特許（Ａ１）ＷＯ２００２／０７９７７３号公報 再公表特許（Ａ１）ＷＯ２００２／０９０９６８号公報

特許文献１に記載されたキャピラリ電気泳動装置では、ストリッパがオートサンプラに接触している間は常に下方向への力がストリッパからオートサンプラへ加わっている。オートサンプラは、例えばステッピングモータ等によって駆動するが、ステッピングモータが励磁されている間は、ステッピングモータの静止トルクによってオートサンプラが動くことはない。しかし、電気泳動装置の電源等が切られ、ステッピングモータが励磁されておらず、静止トルクが働いていない状態では、オートサンプラがストリッパに押され下に動いてしまう可能性がある。

また、特許文献２に記載されたキャピラリ電気泳動装置では、ガイドがあるために、キャピラリの抜き差し方向からは容器を取り付けることができず、キャピラリの抜き差し方向に対して垂直な方向である容器収納部の側面から容器を取り付ける。従って、容器の配置方向は限られ、取り扱いが不便である。

本発明の目的は、キャピラリを蒸発防止膜から引き抜くときに、キャピラリが蒸発防止膜から外れ易いキャピラリ電気泳動装置を提供することにある。

本発明はＤＮＡ，蛋白質などの試料を電気泳動により分離及び分析するキャピラリ電気泳動装置及びその溶液収納装置に関する。溶液収納装置は、キャピラリが貫通するためのキャピラリ孔を有する蒸発防止膜と、溶液を収納する容器と、容器を収納するための容器収納部と、を有する。蒸発防止膜に形成された係合部と容器に形成された係合部が係合することにより、蒸発防止膜は容器を覆うように保持される。

また、上下方向から容器を容器収納部に入れるため、任意の位置に任意の順序で容器を配置可能できる。

本発明によると、キャピラリを引き抜くときに、蒸発防止膜が外れることがない。また、任意の順番で容器を取り出すことができる。

実施例におけるキャピラリ電気泳動装置の概要を示す図である。 実施例におけるキャピラリ電気泳動装置のキャピラリアレイの構成を示す図である。 実施例におけるキャピラリ電気泳動装置の溶液収納装置の分解図である。 実施例におけるキャピラリ電気泳動装置の溶液収納装置の使用状態を示す図である。 実施例におけるキャピラリ電気泳動装置の溶液収納装置の組立方法を示す図である。 実施例におけるキャピラリ電気泳動装置の溶液収納装置の容器と蒸発防止膜の係合部の例を示す図である。

図１は本実施例のキャピラリ電気泳動装置の概要を示す。本例のキャピラリ電気泳動装置は、単数又は複数本のキャピラリ１０１を含むキャピラリアレイ１０２，キャピラリ１０１をポリマーに注入するためのポンプ機構１０３，キャピラリ１０１内のサンプルに光を照射し、サンプルの蛍光を検出するための光学系１０４，キャピラリ１０１に高電圧を加えるための高圧電源１０５，キャピラリ１０１を恒温に保つためのオーブン１０６，試料，溶液等が入った容器を搬送するためのオートサンプラ１０７を有する。

キャピラリ１０１は交換可能な部材であり、測定手法を変更する場合や、キャピラリ１０１に破損や品質の劣化がみられたときに、交換する。キャピラリ１０１は、内径が数十から数百ミクロン、外径が数百ミクロンのガラス管で構成され、表面はポリイミドでコーティングされている。キャピラリ１０１の内部は、電気泳動時に泳動速度差を与えるための分離媒体が充填される。分離媒体は流動性と、非流動性の双方が存在するが、本実施例では流動性のポリマーを用いる。

キャピラリ１０１の一端にはキャピラリヘッド２０５が設けられ、他端にはキャピラリ陰極端２０６が形成されている。キャピラリヘッド２０５は、キャピラリ１０１の端部を束ねたものであり、ポンプ機構１０３とキャピラリ１０１を接続させる機能を有する。キャピラリ陰極端２０６は、試料，溶液等に接触する。キャピラリ陰極端側では、キャピラリ１０１はロードヘッダ２０３によって固定されている。ロードヘッダ２０３には陰極電極１１４が設けられている。

光学系１０４は、照射系と検出系からなる。光学系１０４は、キャピラリ１０１のポリイミド被膜が除去されている部分、即ち、検出部に励起光を照射する機能を有する。検出系は、キャピラリ１０１の検出部内のサンプルからの蛍光を検出する機能を有する。検出系によって検出された光によって試料を分析する。

ポンプ機構１０３は、シリンジ１０８，ブロック１０９，逆支弁１１０，ポリマー容器１１１及び陽極バッファ容器１１２を有する。キャピラリヘッド２０５をブロック１０９に接続することで、キャピラリ１０１とブロック１０９内の流路が接続される。シリンジ１０８の操作により、ポリマー容器１１１内のポリマーがブロック１０９内の流路を経由してキャピラリ１０１に充填され又は詰め替えられる。キャピラリ１０１中のポリマーの詰め替えは測定の性能を向上するために測定毎に実施される。

陽極バッファ容器１１２には陽極電極１１３が配置されている。高圧電源１０５は、陽極電極１１３と陰極電極１１４の間に高圧電圧を印加する。

オーブン１０６は、断熱材とヒータが取り付けられた温度制御板より、キャピラリアレイ１０２を平面状に挟み込んで、キャピラリの温度を一定に保つ。温度制御板にはフィードバック用の温度センサが取り付けられている。また、キャピラリアレイのロードヘッダ２０３をオーブンに固定することで、キャピラリヘッド２０５の先端を所望の位置に固定することができる。

オートサンプラ１０７は、移動ステージを移動させるための３つの電動モータとリニアガイドを備えており、移動ステージを上下，左右、および奥行きの３軸方向に移動可能である。移動ステージは、バッファ容器，洗浄容器，廃液容器およびサンプルプレートを必要に応じてキャピラリ陰極端２０６まで搬送できる。

図２は、図１のキャピラリ電気泳動装置のキャピラリアレイ１０２の詳細を示す。キャピラリ１０１の一端には、キャピラリヘッド２０５が設けられ、他端には、キャピラリ陰極端２０６が形成されている。ロードヘッダ２０３には金属製の中空電極が装着されている。キャピラリ陰極端２０６は中空電極と貫通し、その先から突出している。キャピラリ１０１はシート２０７上に固定されている。シート２０７はロードヘッダ２０３により保持されている。光学系１０４は、コーンレンズ２０８、及び、基準ベース２０４を有する。キャピラリ１０１の検出部は基準ベース２０４上に保持される。光源からの励起光はコーンレンズ２０８を経由してキャピラリ１０１の検出部に照射される。

図３を参照して本発明のキャピラリ電気泳動装置によって用いられる溶液収納装置の例を説明する。図３（ａ）に示すように、本例の溶液収納装置は、容器３００，容器収納部３１０、及び、蒸発防止膜３２０を有する。

容器３００は、試料溶液，バッファ溶液，試薬溶液，洗浄液、等の溶液を収納するリザーバ部３０１，リザーバ部３０１の上面に設けられた１対の第１の係合部３０２，リザーバ部３０１の側面に形成された１対の第２の係合部３０３を有する。第２の係合部３０３は、溝３０３ｂ、及び、この溝内に形成された凸部３０３ａを有する。

容器収納部３１０は、容器３００を保持するための保持部３１１と、保持部の上面より突出した１対の係合部３１３を有する。この係合部３１３は、突起部３１３ｂと、この突起部の先端に形成された爪部３１３ａを有する。保持部３１１には切り欠き部３１２が形成されている。

蒸発防止膜３２０は、キャピラリが貫通するためのキャピラリ孔３２１と、第１の係合部３０２が係合するための係合部を有する。この係合部は、貫通孔３２２を有する。蒸発防止膜３２０は弾性材料からなり、例えば、ゴム，樹脂等からなる。

図３（ｂ）は、本例の溶液収納装置が組み立てられた状態を示す。容器収納部３１０に容器３００が保持され、容器３００の上面を密閉するように蒸発防止膜３２０が装着されている。図３では、容器収納部３１０に１個の容器３００が収納されているが、複数の容器３００を並べて収納することもできる。例えば、３個の容器３００を収納する場合には、３個の容器３００を収納することができるように、容器収納部３１０の内部の寸法を設定すればよい。

次に、キャピラリの抜き差し方向と、容器３００を容器収納部３１０に入れる方向について説明する。本例のキャピラリ電気泳動装置では、キャピラリの抜き差し方向は、蒸発防止膜３２０に直交する方向、即ち、容器収納部３１０の深さ方向に沿った方向である。
一方、容器３００を容器収納部３１０に入れる方向は、キャピラリの抜き差し方向と同一の方向である。本例では、容器収納部３１０の上側から容器３００を入れる。従って、容器３００を入れる方向は、キャピラリの抜き差し方向と同一である。

図４は本実施例の溶液収納装置の使用状態を示す。蒸発防止膜３２０の孔３２２に容器３００の第１の係合部３０２が貫通しており、容器３００の凸部３０３ａに容器収納部３１０は爪部３１３ａが係合している。図示にように、リザーバ部３０１にバッファ溶液，試薬溶液，洗浄液，洗浄廃液等の溶液４０１が収納されている。

蒸発防止膜３２０のキャピラリ孔３２１は、円筒状の凹部３２１ａと円錐状の底部３２１ｂと底部の下端に形成された貫通孔３２１ｃを含む。貫通孔３２１ｃは、一文字が切られた薄い膜によって構成されてよい。凹部３２１ａ及び底部３２１ｂは、蒸発防止膜３２０の下面より突出するように形成されている。

キャピラリ陰極端２０６を蒸発防止膜３２０のキャピラリ孔３２１に挿入するとき、キャピラリ陰極端２０６と貫通孔３２１ｃの間の摩擦力によって、蒸発防止膜３２０は、下方に働く力を受ける。しかしながら、蒸発防止膜３２０の縁は、容器３００の上面によって支持されており、蒸発防止膜３２０が下方に移動することはない。

キャピラリ陰極端２０６を蒸発防止膜３２０のキャピラリ孔３２１から引き抜くとき、キャピラリ陰極端２０６と貫通孔３２１ｃの間の摩擦力によって、蒸発防止膜３２０は、上方に働く力を受ける。しかしながら、蒸発防止膜３２０の孔３２２と容器３００の第１の係合部３０２は互いに係合しているため、蒸発防止膜３２０が容器３００より離れて上方に移動することはない。キャピラリ陰極端２０６を蒸発防止膜３２０のキャピラリ孔３２１から引き抜くとき、キャピラリ陰極端２０６と貫通孔３２１ｃの間の摩擦力によって、容器３００も、上方に働く力を受ける。しかしながら、容器３００の凸部３０３ａと容器収納部３１０の爪部３１３ａは互いに係合しているため、容器３００が容器収納部３１０より離れて上方に移動することはない。

こうして本実施例によると、キャピラリ陰極端２０６を蒸発防止膜３２０のキャピラリ孔３２１に挿入するときも、キャピラリ陰極端２０６を蒸発防止膜３２０のキャピラリ孔３２１から引き抜くときも、蒸発防止膜３２０及び容器３００は、移動することがない。

蒸発防止膜３２０は、ゴムのような弾性材からなる。従って、キャピラリ陰極端２０６が蒸発防止膜３２０のキャピラリ孔３２１に挿入されていないとき、キャピラリ孔３２１は弾性力によって収縮し、閉じた状態となる。キャピラリ陰極端２０６が蒸発防止膜３２０のキャピラリ孔３２１に挿入されているとき、孔３２１は弾性力によって収縮し、孔３２１とキャピラリ陰極端２０６の間は密閉状態となる。従って、容器３００の内部は常に密閉された状態となる。

本実施例では、蒸発防止膜３２０の下面から突出するように凹部３２１ａ及び底部３２１ｂを形成し、この底部３２１ｂに貫通孔３２１ｃを形成している。従って、貫通孔３２１ｃの拡大及び縮小が容易になる利点を有する。

図５を参照して、容器３００，容器収納部３１０、及び、蒸発防止膜３２０を組み立てる方法を説明する。容器３００の第１の係合部３０２は頭部３０２ａと括れ部３０２ｂを有する。頭部３０２ａ及び括れ部３０２ｂは円形断面を有し、頭部３０２ａの外径は括れ部３０２ｂの外径より大きい。図５（ａ）に示すように、蒸発防止膜３２０の孔３２２が容器３００の第１の係合部３０２の頭部３０２ａに係合するように、蒸発防止膜３２０を容器３００の上面に配置する。蒸発防止膜３２０を容器３００上に押し込むと、蒸発防止膜３２０の孔３２２の内径は、弾性変形して、大きくなる。更に、蒸発防止膜３２０を容器３００上に押し込むと、蒸発防止膜３２０の孔３２２の内径は、頭部３０２ａを通過することができるまで拡大する。蒸発防止膜３２０の孔３２２は、容器３００の第１の係合部３０２の頭部３０２ａを通過すると、元の寸法に戻る。図５（ｂ）に示すように、蒸発防止膜３２０の孔３２２は、容器３００の第１の係合部３０２の括れ部３０２ｂに係合している。

容器３００を容器収納部３１０内に挿入すると、図５（ｃ）に示すように、容器３００の凸部３０３ａに容器収納部３１０は爪部３１３ａが当接する。更に容器３００を容器収納部３１０内に挿入すると、容器収納部３１０は爪部３１３ａが弾性変形し、容器３００の凸部３０３ａが容器収納部３１０の爪部３１３ａを乗り越えることができる。図５（ｄ）に示すように、容器３００の凸部３０３ａが容器収納部３１０の爪部３１３ａを乗り越えると、容器収納部３１０は爪部３１３ａは元の状態に戻る。こうして容器３００の第２の係合部３０３は容器収納部３１０の係合部３１３に係合する。この状態のとき、容器３００を容器収納部３１０から引き離すように持ち上げても、容器３００の凸部３０３ａが容器収納部３１０の爪部３１３ａに係合しており、容器３００を容器収納部３１０から引き離すことはできない。

本発明のキャピラリ電気泳動装置の溶液収納装置では、キャピラリを蒸発防止膜から引き抜くとき、蒸発防止膜３２０の孔３２２と容器３００の第１の係合部３０２は互いに係合しているため、蒸発防止膜が容器から外れること及び容器が容器収納部から外れることを確実に防ぐことができる。

本実施例のキャピラリ電気泳動装置の溶液収納装置では、蒸発防止膜３２０の孔３２２は蒸発防止膜３２０の下面より突出するように形成されているため、孔３２２の弾性変形量は僅かである。従って、蒸発防止膜３２０の孔３２２と容器３００の第１の係合部３０２を係合させるために、最低限の外力を作用させればよい。また、キャピラリを抜き差しするとき、キャピラリと蒸発防止膜の孔の間の摩擦力は小さく、キャピラリを抜き差しするために必要な力が少ない。

本実施例のキャピラリ電気泳動装置の溶液収納装置では、キャピラリ抜き差し方向に沿って、蒸発防止膜を容器に装着し、キャピラリ抜き差し方向に沿って、容器を容器収納部に挿入する。従って、複数の容器を容器収納部に収納することができるように構成されている場合、任意の容器を任意の順番で出し入れすることができる。そのため、溶液収納装置の操作性が向上する。

図６を参照して、本実施例によるキャピラリ電気泳動装置の溶液収納装置の容器と蒸発防止膜の係合部の例を説明する。本例の溶液収納装置は、容器３００，容器収納部３１０、及び、蒸発防止膜３２０を有する。蒸発防止膜３２０は、キャピラリが貫通するためのキャピラリ孔３２１が設けられている。容器３００を容器収納部３１０に挿入する方法は図５の例と同様である。

図６（ａ）に示す例では、容器３００の上端の鍔部３０４に孔３０５が設けられ、蒸発防止膜３２０に、係合部３２５が設けられている。係合部３２５は頭部３２５ａと括れ部３２５ｂを有する突起部である。この突起部は、蒸発防止膜３２０より下方に、即ち、重力方向に延びている。係合部３２５の括れ部３２５ｂが容器３００の孔３０５に係合し、係合部３２５の頭部３２５ａが容器３００の孔３０５より突出する。蒸発防止膜３２０の係合部３２５が容器３００に孔３０５に係合することにより、蒸発防止膜３２０は容器３００に保持される。

図６（ｂ）に示す例では、蒸発防止膜３２０の端部に掴み部３２６が形成されている。
容器３００の上端の鍔部３０４に蒸発防止膜３２０の掴み部３２６が係合することにより、蒸発防止膜３２０は容器３００に保持される。図６（ｃ）に示す例では、容器３００の上端に掴み部３０７が形成されている。蒸発防止膜３２０の端部が容器３００に掴み部３０７に係合することにより、蒸発防止膜３２０は容器３００に保持される。

図６（ｄ）に示す構造は、図６（ａ）の例と図５の例を組み合わせたものであり、左右非対称な構造である。即ち、一方の端部では、蒸発防止膜３２０に、頭部３２５ａと括れ部３２５ｂを有する突起部からなる係合部３２５が設けられている。容器３００の鍔部３０４に、孔３０５が設けられている。容器３００の孔３０５に、蒸発防止膜３２０の係合部３２５が係合する。他方の端部では、容器３００の上端に、頭部３０２ａと括れ部３０２ｂを有する突起部である係合部３０２が設けられている。蒸発防止膜３２０に、孔３２２が設けられている。蒸発防止膜３２０の孔３２２に、容器３００の係合部３０２の頭部３０２ａが係合する。

図６に示した容器と蒸発防止膜の係合部の例では、キャピラリを蒸発防止膜から引き抜くとき、蒸発防止膜３２０と容器３００は互いに係合しているため、蒸発防止膜が容器から外れること及び容器が容器収納部から外れることを確実に防ぐことができる。更に、蒸発防止膜３２０のキャピラリ孔３２１が変形しないため、キャピラリ孔３２１とキャピラリの間に発生する摩擦を最小にすることができる。従って、キャピラリを蒸発防止膜から容易に引き抜くことができる。

キャピラリを蒸発防止膜から引き抜くときばかりでなく、キャピラリを蒸発防止膜に挿入する場合も同様である。即ち、キャピラリを蒸発防止膜に挿入するとき、蒸発防止膜３２０のキャピラリ孔３２１が変形しないため、キャピラリ孔３２１とキャピラリの間に発生する摩擦を最小にすることができる。従って、キャピラリを蒸発防止膜に容易に挿入することができる。

本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者に容易に理解されよう。

１０１ キャピラリ
１０２ キャピラリアレイ
１０３ ポンプ機構
１０４ 光学系
１０５ 高圧電源
１０６ オーブン
１０７ オートサンプラ
１０８ シリンジ
１０９ ブロック
１１０ 逆支弁
１１１ ポリマー容器
１１２ 陽極バッファ容器
１１３ 陽極電極
１１４ 陰極電極
２０３ ロードヘッダ
２０４ 基準ベース
２０５ キャピラリヘッド
２０６ キャピラリ陰極端
２０７ シート
２０８ コーンレンズ
３００ 容器
３０１ リザーバ部
３０２，３０３，３１３，３２５ 係合部
３０２ａ，３２５ａ 頭部
３０２ｂ，３２５ｂ 括れ部
３０３ａ 凸部
３０３ｂ 溝
３０４ 鍔部
３０５，３２１，３２２ 孔
３０７，３２６ 掴み部
３１０ 容器収納部
３１１ 保持部
３１２ 切り欠き部
３１３ａ 爪部
３１３ｂ 突起部
３２０ 蒸発防止膜
３２１ａ 凹部
３２１ｂ 底部
３２１ｃ 貫通孔
４０１ 溶液

Claims (7)

1. キャピラリが貫通するためのキャピラリ孔を有する蒸発防止膜と、溶液を収納する容器と、該容器を収納するための容器収納部と、を有し、上記蒸発防止膜に上記キャピラリ孔とは別に形成された係合孔と上記容器の上端に形成された突起とが係合することにより、上記蒸発防止膜は上記容器を覆うように保持され、
   上記容器の突起は頭部と括れ部を有し、上記容器の突起が上記蒸発防止膜の上記係合孔に係合するとき、上記容器の上記括れ部が上記蒸発防止膜の上記係合孔に係合し、上記頭部が上記蒸発防止膜の上記係合孔より突出しており、
   上記突起の突出方向は、上記キャピラリが上記キャピラリ孔に貫通する貫通方向と同一であることを特徴とする溶液収納装置。
2. 請求項１記載の溶液収納装置において、キャピラリを上記キャピラリ孔に抜き差しする方向と、上記容器を上記容器収納部に出し入れする方向は同一であることを特徴とする溶液収納装置。
3. 請求項１記載の溶液収納装置において、キャピラリを上記キャピラリ孔に抜き差しする方向は重力方向であることを特徴とする溶液収納装置。
4. 請求項１記載の溶液収納装置において、上記キャピラリ孔は、上記蒸発防止膜に形成された円筒状の凹部と円錐状の底部と該底部の先端に形成された貫通孔によって形成され、上記蒸発防止膜の下面より突出していることを特徴とする溶液収納装置。
5. 請求項４記載の溶液収納装置において、上記貫通孔は一文字が切られた膜によって構成されていることを特徴とする溶液収納装置。
6. 請求項１記載の溶液収納装置において、上記蒸発防止膜は弾性材によって形成されていることを特徴とする溶液収納装置。
7. 請求項１記載の溶液収納装置において、上記蒸発防止膜のキャピラリ孔は、キャピラリが貫通していないとき弾性力によって閉じていることを特徴とする溶液収納装置。