JP5391350B2 - 電気泳動媒体用容器及び電気泳動装置の駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、核酸やタンパク質等を分離分析する電気泳動装置の駆動方法、及び当該装置で使用して好適な電気泳動媒体用容器に関する。

近年、試料物質の分離装置として、キャピラリ電気泳動装置が開発されている。キャピラリ電気泳動装置は、高分子ゲルやポリマ溶液などの電気泳動媒体（分離媒体）が充填されたキャピラリの内部で試料を分離する。

図１に、キャピラリ電気泳動装置の従来例を示す。キャピラリ電気泳動装置は、キャピラリ１０１、キャピラリ１０１の両端に高電圧を印加する電源１０２、レーザー光源等からなる不図示の照射系、蛍光を検出する不図示の受光光学系、キャピラリの温度を制御する温調部１０３、キャピラリ１０１に泳動媒体を充填する泳動媒体充填ユニット１０４、試料が入った容器を搬送する不図示の搬送機等で構成される。

キャピラリ１０１の陽極側は、泳動媒体充填ユニット１０４の流路と接合される。泳動媒体充填ユニット１０４内の流路は２つの流路に分岐される。流路の一方は電気泳動媒体が入った容器１０５に接合され、流路の他方は緩衝液が入った容器１０６に接合される。

キャピラリ電気泳動装置においては、５０μｍ程度の内径しか有しないキャピラリ１０１に対し、水の数百倍も粘度が高い泳動媒体を注入する必要がある。このため、泳動媒体充填ユニット１０４には、電気泳動媒体用の流路の一端に数ＭＰａの圧力を印加できる機構が採用されている。この種の機構として、例えばプランジャポンプ１０７が使用される。図１の場合、プランジャポンプ１０７は、紙面に対して垂直な方向に駆動される。これにより流路内の体積を変化させ、泳動媒体の充填に必要な圧力を発生させる。

試料の分析時には、キャピラリ１０１と連結された流路の両端間（緩衝液の入った容器１０６及び１０９間）に高電圧を印加し、蛍光標識されたＤＮＡ等の試料をキャピラリの分離媒体中で電気泳動させる。このとき、試料の泳動速度は、分子サイズの順番により異なる。従って、試料はキャピラリ１０１内で分子サイズ順に分離される。この分離位置の違いは、キャピラリの検出領域１０８にて検出される。

ところで、キャピラリ電気泳動装置では、泳動媒体が入った容器１０５の交換やキャピラリ１０１の交換が必要である。しかし、これらの交換時には、流路の一部が空気に晒されるので、流路内に空気が混入する可能性がある。

電気泳動時には、数〜数十ｋＶもの高電圧が流路の両端間に印加される。このため、流路内に気泡が存在する場合には、当該気泡によって流路が電気的に遮断される可能性がある。流路が電気的に遮断された場合、遮断箇所に高電圧差が発生し、放電が起こる。この放電の大きさによっては、キャピラリ電気泳動装置が破壊される可能性がある。

従って、電気泳動の開始前に、流路内から気泡を取除く必要がある。

例えば泳動媒体充填ユニット１０４の流路内に気泡が存在する場合、泳動媒体充填ユニット１０４とキャピラリ１０１との接続流路を閉じ、その状態で泳動媒体をユニット内の分岐路で折り返すように緩衝液の入った容器１０６に流す。これにより、泳動媒体充填ユニット１０４の流路区間から気泡を除去する。

一方、キャピラリ１０１の流路内に気泡が存在する場合、キャピラリ１０１の内容積に対して１．５倍程度の量の泳動媒体をキャピラリ１０１内に充填する。この際、キャピラリ１０１の内径は５０μｍ程度と細い。このため、気泡は泳動媒体と共にキャピラリ１０１内を流れ、キャピラリ１０１の他端側から排出される。すなわち、気泡を、キャピラリの内部から除去することができる。

特許文献１は、泳動媒体充填ユニット１０４の流路内から少ない泳動媒体量で気泡を除去するための仕組みが示されている。具体的には、泳動媒体充填ユニット１０４とキャピラリ１０１との接続部に泳動媒体が下方から上方に向かって流れるように接続流路を形成する構造を採用する。

特開２００８−１２８８５１号公報 特開２００８−８６２１号公報

従来装置の場合、電気泳動を開始する前に泳動媒体充填ユニット１０４の流路内に気泡があるか否かをユーザ自身が目視確認する必要がある。しかし、目視確認する方法は、流路の位置や気泡の見え方をユーザ自身が予め把握する必要がある。しかも、ユーザの気泡の見落としは、キャピラリ電気泳動装置の破壊を招いてしまう。このように、従来装置は、ユーザに対する負担が大きい。

そこで、発明者は、電気泳動の際に、キャピラリの一端に泳動媒体充填ユニット１０４を接続する必要が無い電気泳動装置を提供することを目的とする。

この目的を実現するために、本発明においては、キャピラリの両端が緩衝液に直接浸らせた状態で電気泳動を行う。また、キャピラリに泳動媒体を充填する場合に限り、キャピラリの一端に泳動媒体充填ユニット又は電気泳動媒体用容器を着脱可能に接続する。

本発明によれば、電気泳動時の流路から泳動媒体充填ユニットの流路を無くすことができる。このため、従来装置のように、泳動媒体充填ユニット内の気泡を目視確認する必要がない。結果的に、電気泳動装置の操作の難易度を低下させることができる。

さらに、本発明の場合には、仮に気泡が流路内に残存する状態で電気泳動が実行されたとしても、破損箇所をキャピラリに限定できる。しかも、キャピラリは消耗品であるため、泳動媒体充填ユニットのような修理を必要性としない。すなわち、キャピラリの交換だけで検査を再開することができる。このため、検査再開までに要する時間を大幅に短縮できる。

電気泳動装置の従来例を示す図。 実施例１に係る電気泳動装置の構成例を示す図。 実施例１に係る電気泳動装置で使用する電気泳動媒体用容器の構造を説明する図。 実施例１における電気泳動媒体の充填動作の流れを説明する図。 実施例２に係る電気泳動装置で使用する電気泳動媒体用容器の断面構造を示す図。 実施例３に係る電気泳動装置で使用する電気泳動媒体用容器の断面構造を示す図。 実施例３における電気泳動媒体の充填動作の流れを説明する図。 実施例４に係る電気泳動装置で使用するキャピラリアレイと接続端子の構造を説明する図。 実施例４に係る電気泳動装置で使用する泳動媒体充填ユニットの構成を説明する図。 実施例４における電気泳動時の装置状況と充填時の装置状況を説明する図。

以下、図面に基づいて、発明の実施の形態を説明する。なお、後述する装置構成や処理プロセスの内容は、専ら発明を解説するための一例であり、発明の範囲を限定するものではない。また、各実施の形態同士だけでなく、各実施の形態と既知の技術の組み合わせや置換により他の実施の形態を実現することもできる。

前述したように、従来装置における泳動媒体充填ユニット１０４と泳動媒体の入った容器１０５は、独立した部品として用意される。このため、泳動媒体の入った容器１０５に対し、キャピラリ１０１を直接接続することはできない。従って、従来装置の場合には、キャピラリ１０１の一端側に、流路が太く気泡が抜け難い泳動媒体充填ユニット１０４を固定的に接続する必要がある。

そこで、発明者は、泳動媒体充填ユニットを着脱式とすることを提案する。すなわち、泳動媒体を充填する場合にだけキャピラリに接続され、充填後はキャピラリから取り外しできる泳動媒体充填ユニット又は電気泳動媒体用容器を用いる充填方式を提案する。

この充填方式の採用により、キャピラリの両端を緩衝液に直接浸した状態で電気泳動を行うことが可能になる。このため、泳動媒体充填ユニットを用いる場合のような電気泳動前の気泡確認を省くことができる。

しかも、キャピラリは内径が細い。このため、キャピラリの内容積に対して十分な量の泳動媒体を充填するだけで、キャピラリ内から気泡を取り除くことができる。万一、キャピラリ内に気泡が残存し、そのためにキャピラリが破損しても、破損の影響は消耗品であるキャピラリに限定できる。従って、通常手順によりキャピラリを交換するだけで、新たな検査を開始することができる。すなわち、破損から復旧までの時間を大幅に短縮できる。また、泳動媒体充填ユニットの修理負担が大幅に低下することで、電気泳動装置のランニングコストを低下できる。

以下、発明者の提案する充填方式を実現する装置構成の具体例を説明する。

（実施例１）
（システム概要）
図２に、実施例１に係る電気泳動装置の全体構造の概要を示す。実施例に係る電気泳動装置は、単数又は複数本のキャピラリの集合体であるキャピラリアレイ２０１と、蛍光標識されたキャピラリ内の試料にレーザー光を照射する不図示の照射系、試料が発する蛍光を検出する不図示の受光光学系と、キャピラリに高電圧を加える電源２０２と、キャピラリを恒温に保つ恒温槽２０４と、各種の容器を搭載するトレイ４０１を搬送する搬送機２０８とを有する。

キャピラリアレイ２０１は恒温槽２０４に固定されている。また、恒温槽２０４の外部には、試料の検査に使用する検査領域１０８が設けられる。図中、トレイ４０１が配置されている側がキャピラリアレイ２０１の陰極側である。キャピラリアレイ２０１を構成する各キャピラリの陰極側端部には接続端子２２０が取り付けられている。後述するように、キャピラリへの泳動媒体の充填時に、泳動媒体が入った容器２０６を接続端子２２０に押し付ける。このため、十分な加重に耐え得るように、接続端子２２０の一端部は台座２２１に固定されている。台座２２１は恒温槽２０４と固定されていても良いし、恒温槽２０４からは独立した別の部材に固定されていても良い。また、接続端子２２０の先端側（キャピラリの端部側）はテーパ形状に加工されている。なお、接続端子２２０が挿入される容器側の開口部もテーパ形状に加工されている。従って、接続端子２２０の先端を後述する泳動媒体が入った容器２０６の開口部３１１に挿入することで気密状態を発生できる。

トレイ４０１には、キャピラリの陰極側端部を浸らせる緩衝液が入った容器２２２と、キャピラリ洗浄用の純水が入った容器２０５と、泳動媒体が入った容器２０６と、試料が入った容器２０７とが搭載されている。泳動媒体が入った容器２０６の側壁は、後述するように蛇腹構造を採用する。

搬送機２０８は、図中左右（水平方向：Ｘ）と図中上下方向（垂直方向：Ｙ）のそれぞれに対応する２つのタイミングベルト２０９で構成される。２つのタイミングベルト２０９の回転により、トレイ４０１を上下左右に搬送することができる。この２軸方向への搬送により、キャピラリアレイ２０１の陰極側端部の対向位置に、トレイ４０１に搭載された各容器をそれぞれ位置決めすることができる。なお、タイミングベルト２０９は、プーリー２１０を介して接続されたモータ２１１の回転により駆動される。

（泳動媒体用の容器の構造）
図３（Ａ）及び（Ｂ）に、実施例で使用する泳動媒体が入った容器２０６の詳細構造を示す。図３（Ａ）は容器２０６の断面構造例を示し、図３（Ｂ）は容器２０６の外観構造例を示す。なお、図３（Ａ）は使用開始前の構造例であり、図３（Ｂ）は泳動媒体を入れる前の構造例でもある。

容器２０６は、概略円筒形状を有する。容器２０６は、蛇腹構造の側壁部３０１と、開口部３１１と、開口部３１１から水平方向に広がる鍔部３１０と、底面部３１２とで構成される。側壁部３０１は、蛇腹の圧縮方向に外力が加わることで圧縮変形する一方、その外力が無くなると変形前の形状を復元する。このため、リング形状の鍔部３１０のうちトレイ４０１と対面する側には、面ファスナ（フック構造とループ構造）のいずれか一方の結合具３０３が取り付けられている。結合具３０３と対をなす他方の結合具は、トレイ４０１の表面側に配置される。

なお、結合具３０３は、鍔部３１０の全周に沿って配置されていても良い。すなわち、結合具３０３はリング形状でも良い。もっとも、結合具３０３は小面積の矩形形状であり、複数枚が鍔部３１０の外周に沿って付着されていても良い。

鍔部３１０に取り付け用の結合具３０３が設けることにより、接続端子２２０を取り外す際の容器２０６の変形を防ぐことができる。因みに、鍔部３１０がトレイ４０１の表面に固定されてない場合、取り外しのために接続端子２２０とトレイ４０１の距離を広げると、開口部３１１が接続端子２２０との間で気密保持された状態のまま引き上げられてしまう。すなわち、側壁部３０１の蛇腹が広がり、キャピラリに負圧を印加してしまう。結果的に、キャピラリアレイ２０１の陽極側端部（容器２０６に対して反対側）から気泡を吸引する可能性が発生する。

なお、容器２０６をトレイ４０１に収容する際の回転方向の位置決めの自由度を高めるには、容器２０６とトレイ４０１側にそれぞれ配置される結合部の両方をリング形状とするか、いずれか一方をリング形状とすることが望ましい。少なくとも一方の結合部がリング形状を有していれば、他方の結合部が面内に離散的に配置される場合でも、収容時の位置関係を考慮しなくても面ファスナとしての機能が実現される。

底面部３１２には位置決め用のくぼみ３０２が、底面のほぼ中心に形成されている。くぼみ３０２は、外側面に対して容器の内側に凹んでいる形状を意味する。くぼみ３０２の大きさや深さは使用環境に応じて設定する。後述するように、トレイ４０１の表面に形成された容器２０６の収容部の底面にはくぼみ３０２と対をなす突起が形成されている。くぼみ３０２が突起と合致することにより、泳動媒体３０５をキャピラリに充填する際に容器２０６が水平方向にずれないようにする。

なお、使用前の容器２０６の開口部３１１は、図３（Ａ）に示すように、シール３０４で封止されている。シール３０４で開口部３１１を封止することにより、保管中における泳動媒体３０５の漏れや蒸発を防ぐことができる。

（装置全体の動作）
次に、実施例に係る電気泳動装置による一連の処理動作を説明する。なお、下記に説明する電気泳動装置における搬送機２０８の駆動動作や電気泳動のための電圧の印加動作は、不図示の制御部（例えばコンピュータ）を通じて実現される。

図４（Ａ）〜（Ｄ）に、キャピラリアレイ２０１に対して泳動媒体を充填する際の処理ステップを示す。

まず、容器２０６をトレイ４０１に装着する前に、シール３０４が剥がされる。この後、容器２０６は、トレイ４０１の収容部に設置される。図４（Ａ）に、容器２０６がトレイ４０１の収容部に設置された状態を示す。トレイ４０１側の収容部には、泳動媒体が入った容器２０６のくぼみ３０２を位置決めするための突起４０２が形成されている。

次に、搬送機２０８によりトレイ４０１が水平方向に駆動され、容器２０６の開口部３１１が接続端子２２０の下方位置に位置決めされる。

この後、トレイ４０１は、搬送機２０８によって上方に持ち上げられる。因みに、接続端子２２０の先端部と容器２０６の開口部３１１とは、いずれもテーパ形状に加工されている。因みに、容器２０６の開口部３１１側の傾斜角は、接続端子２２０側の傾斜角よりも緩やかに形成されている。従って、トレイ４０１の押し上げが継続すると、容器２０６の開口部３１１のテーパ面が、接続端子２２０のテーパ面のいずれかの位置で線的に接触する。この際、接触位置は円を形成する。図４（Ｂ）に、この接触状態を示す。２つのテーパ面の接触により、接続端子２２０と容器２０６は封止状態になる。

この状態から更に上方にトレイ４０１が搬送された状態が図４（Ｃ）である。このとき、容器２０６にはトレイ４０１からキャピラリの軸方向（接続端子２２０に取り付けられた状態での軸方向）に外力が作用する。すなわち、容器２０６の側壁部３０１に形成された蛇腹を圧縮する方向に外力が作用する。これにより、容器２０６の内容積は縮小し、内部の泳動媒体をキャピラリの内部に充填できるだけの圧力が発生する。

結果的に、泳動媒体は容器２０６からキャピラリの内部に供給される。さらに、トレイ４０１が上方に搬送される。やがて、容器２０６の鍔部３１０に形成された取付用の結合具３０３と、トレイ４０１側に形成された結合具４０３とは、図４（Ｃ）に示すように互いに押し付け合う状態になる。これにより、容器側の結合具３０３とトレイ側の結合具４０３とは面ファスナとして結合する。

この圧縮工程の間、接続端子２２０の先端から突出するキャピラリの先端部は、常に、泳動媒体３０５の液面よりも下に位置する。

容器２０６の諸寸法は、結合具３０３と結合具４０３が結合する圧縮位置までの変形により、キャピラリのアレイ２０１の内容積の１．５倍ほどの泳動媒体をキャピラリの内部に充填できるように設計されている。少なくとも、容器２０６の側壁部３０１の高さは、トレイ４０１側の収容部の内壁高さよりも大きく形成される。この高さの違いが、容器２０６の圧縮長さとなる。従って、所望の泳動媒体をキャピラリに充填できるように、この圧縮長さと容器の内側の断面積が設計される。

図４（Ｃ）に示すように、容器２０６側の結合具３０３とトレイ４０１側の結合具４０３とが互い圧着する位置までトレイ４０１の押し上げが完了すると、今度は、搬送機２０８によってトレイ４０１は下方に搬送される。すなわち、接続端子２２０と容器２０６とを引き離す方向に、トレイ４０１は搬送される。搬送方向の向きの切替えを図４（Ｄ）に示す。

図４（Ｄ）に示すように、トレイ４０１の降下により接続端子２２０と容器２０６とは引き離される。ただし、容器２０６側の結合具３０３とトレイ４０１側の結合具４０３は面ファスナとして結合した状態のままである。すなわち、容器２０６は、最大圧縮時の状態のままトレイ４０１の内側に収容される。

この後、搬送機２０８はトレイ４０１を搬送し、キャピラリアレイ２０１の陰極側端部を試料の入った容器２０７、純水（洗浄のため）の入った容器２０５、緩衝液の入った容器２０３に順番に浸す。

そして、キャピラリアレイ２０１の陰極側端部が緩衝液の入った容器２０３に浸った状態で電気泳動が開始される。なお、キャピラリアレイ２０１の陽極側端部は、一連の処理動作の開始時から緩衝液の入った容器２０３に浸っている。このように、電気泳動は、キャピラリの両端部が緩衝液に直接漬かった状態で実行される。

（まとめ）
以上説明したように、本実施例に係る電気泳動装置を用いれば、泳動媒体の充填時に限り、泳動媒体が入った容器２０６をキャピラリの陰極側端部の接続端子２２０に接続し、充填後は、キャピラリの両端部を緩衝液に直接漬けた状態で電気泳動を実行することができる。従って、電気泳動の実行前の目視による気泡の観察を無くすことが可能となる。

また、本実施例では、電気泳動の度に容器２０６を使い捨てる。このため、電気泳動の１回分で消費される泳動媒体量が明確に確定する。従って、電気泳動装置で消費される泳動媒体量のコストの算出が容易になる。

（変形例）
前述の説明では、容器２０６の側壁部３０１を蛇腹構造に形成した。しかし、キャピラリの軸方向に外部から作用する圧縮力により圧縮変形できれば蛇腹構造である必要はない。例えば側壁部３０１は、剛性の高い素材と柔軟性の高い素材の複合材とし、圧縮力により柔軟性の高い素材部分が変形しても良い。

前述の説明では、側壁部３０１は蛇腹構造のために圧縮力がなくなると元の形状を復元できる場合を想定した。しかし、圧縮力がなくなっても元の形状を復元できないような剛性の高い素材を側壁部３０１に使用しても良い。

前述の説明では、容器２０６の鍔部３１０とトレイ４０１との接合に面ファスナーを用いたが、強磁性材と磁石を用いて結合しても良い。

（実施例２）
続いて、電気泳動装置の２つ目の実施例を説明する。なお、電気泳動装置の基本的なシステム構成は、図２に示したシステム構成と同じである。実施例１と実施例２の違いは、泳動媒体が入った容器２０６の構造である。

図５に、本実施例で使用する容器２０６の断面構造を示す。本実施例に係る容器２０６の構造も、基本的な構造は図３（Ａ）に示す容器の断面構造と同じである。すなわち、容器２０６は、蛇腹構造の側壁部３０１と、開口部３１１と、開口部３１１から水平方向に広がる鍔部３１０と、底面部３１２とで構成される。ただし、図５に示す容器２０６の場合には、開口部３１１に形成されるテーパ部のうち接続端子２２０のテーパ部と接触する箇所に、シール用にＯリング５０１を配置する。

実施例１の場合には、キャピラリアレイ２０１側の接続端子２２０と容器２０６との間における封止状態が、テーパ面同士の線接触で実現されていた。しかし、本実施例の場合には、接続端子２２０のテーパ面との接触時にＯリング５０１が変形し、面接触が実現される。このため、本実施例の方が、実施例１に比してリークに対する信頼性を向上させることができる。例えば実施例１のように線接触により封止を実現する場合には、封止位置に傷があると、そこからリークが起きる可能性がある。しかし、本実施例のように面接触により封止を実現する場合には、接触面より小さい傷である限り、リークの心配がない。

（実施例３）
前述した２つの実施例においては、泳動媒体の充填時に、泳動媒体が入っている容器２０６の側壁部３０１が外部から作用する力によって圧縮変形する場合について説明した。本実施例では、外力によって外壁が圧縮変形しない容器を使用する電気泳動装置について説明する。なお、本実施例に係る電気泳動装置の基本的なシステム構成自体は、図２に示したシステム構成と同じである。

（泳動媒体用の容器の構造）
図６に、本実施例において使用する泳動媒体が入る容器の構造を示す。すなわち、注射筒を使用する。注射筒は、円筒状の筒６０１とプランジャ６０７で構成される。

筒６０１の一端側には開口部６１１が設けられている。開口部６１１は、テーパ形状に加工されている。泳動媒体の出力口となる開口部６１１の形状は、実施例１で説明した容器２０６の開口部３１１の構造と同じである。すなわち、開口部６１１側のテーパ面の傾斜角は、接続端子２２０側のテーパ面の傾斜角よりも緩やかに形成されている。図６の場合、開口部６１１は、シール６０５で封止されている。シール６０５で開口部６１１を封止することにより、保管中における泳動媒体６０６の漏れや蒸発を防ぐことができる。

前述した開口部６１１と筒６０１の他端側の開口部とは、内径が異なる２つの円筒空間で接続されている。図６の場合、開口部６１１側に位置する円筒空間の内径の方が小さい。なお、内径の大きい方の円筒空間の形成範囲が、プランジャ６０７の可動範囲となる。プランジャ６０７を構成するロッドの一端部には円筒空間の内壁に沿って可動する可動板６１２が形成され、他端側にはプランジャ６０７に圧力を加える押圧板６０２が形成される。押圧板６０２の中央部分には鉄等の強磁性材料６０３が嵌め込まれている。強磁性材６０３は、注射筒形状の容器をトレイ４０１に固定するために用いられる。この強磁性材６０３は、トレイ４０１の容器収容部の底部に配置された磁石を通じてトレイ４０１に固定される。

図６に示す注射筒形状の容器の場合、押圧板６０２の外径は、筒６０１の外径よりも一回り以上大きく形成する。筒６０１のうちプランジャが挿入される開口側の端面と、当該端面と対向する押圧板６０２には、面ファスナを構成する一対の結合具６０４及び６１３が配置される。なお、結合具６０４と結合具６１３の配置関係は、実施例１の場合と同じである。すなわち、いずれか一方の結合具をリング状に形成すると、筒６０１とプランジャ６０７との取付関係の自由度を高めることができる。

（装置全体の動作）
次に、実施例に係る電気泳同装置による一連の処理動作を説明する。図７（Ａ）〜（Ｄ
）に、キャピラリアレイ２０１に対して泳動媒体を充填する際の処理ステップを示す。

まず、容器２０６をトレー４０１に装着する前に、シール６０５が剥がされる。この後、容器２０６は、トレイ４０１の収容部に設置される。図７（Ａ）に、容器２０６がトレイ４０１の収容部に設置された状態を示す。トレイ４０１側の収容部の底部には磁石７０２が配置されている。前述したように、この磁石７０２に対して、押圧板６０２に嵌め込まれた強磁性材６０３が磁力を通じて固定される。

次に、搬送機２０８によりトレイ４０１が水平方向に駆動され、容器２０６の開口部６１１が接続端子２２０の下方位置に位置決めされる。

この後、トレイ４０１は、搬送機２０８によって上方に持ち上げられる。因みに、接続端子２２０の先端部と容器２０６の開口部６１１とは、いずれもテーパ形状を有している。前述したように、容器２０６に設けられた開口部６１１側のテーパ面の傾斜角の方が、接続端子２２０側のテーパ面の傾斜角よりも緩やかである。従って、トレイ４０１の押し上げが継続すると、容器２０６の開口側に設けられたテーパ部は、接続端子２２０のテーパ部を内側に収容するように接触する。２つのテーパ部の接触により、接続端子２２０と容器２０６との間は封止状態になる。

封止後は、筒６０１の上方への移動は接続端子２２０により妨げられる。すなわち、筒６０１は封止位置に固定される。この後もトレイ４０１の押し上げが継続することで、プランジャ６０７が内容積を縮小するように移動する。図７（Ｂ）に、プランジャ６０７によって内容積が初期状態（図７（Ａ））から変化した様子を示す。この際、接続端子２２０と筒６０１の開口部６１１とは封止されているので、容器内の泳動媒体はトレイ４０１の上昇に伴ってキャピラリの内部へと流れ込む。

さらに、トレイ４０１が上方に搬送される。やがて、筒６０１の開口側端面に形成された取付用の結合具６０４と、押圧板６０２に形成された取付用の結合具６１３とは、図（Ｃ）に示すように互いに押し付け合う状態になる。これにより、一対の結合具６０４及び６１３は面ファスナとして結合する。すなわち、筒６０１とプランジャ６０７とが結合状態になる。なお、プランジャ６０７は磁力を通じてトレイ４０１に固定されているので、筒６０１もトレイ４０１に固定された状態になる。

この圧縮工程の間も、接続端子２２０の先端から突出するキャピラリの先端部は、常に、泳動媒体６０６の液面よりも下に位置する。この場合も、容器２０６の諸寸法は、一対の結合具６０４及び６１３が互いに圧着されるまでの間に、キャピラリアレイ２０１の内容積の１．５倍ほどの泳動媒体がキャピラリの内部に充填できるように設計される。すなわち、必要な充填量が得られるように、圧縮工程の過程で、プランジャ６０７が筒６０１の内筒空間を移動できる長さと移動部分の断面積が設計される。

図７（Ｃ）に示すように、一対の結合具６０４及び６１３が互いに圧着する位置までトレイ４０１の押し上げが完了すると、今度は、搬送機２０８によってトレイ４０１は下方に搬送される。すなわち、接続端子２２０と容器２０６とを引き離す方向に、トレイ４０１は搬送される。搬送方向の向きの切替えを図４（Ｄ）に示す。

図７（Ｄ）に示すように、トレイ４０１の降下により接続端子２２０と容器２０６の開口部６１１とは引き離される。ただし、容器２０６は、一対の結合具６０４と６１３の結合と強磁性材６０３と磁石７０２の磁気結合によりトレイ４０１に結合した状態のままである。すなわち、容器２０６は、最大圧縮時の状態のままトレイ４０１の内側に収容されたままである。この実施例の場合も、面ファスナを構成する一対の結合具６０４及び６１３により容器２０６内の容積は、接続端子２２０の取り外し時に変化しない。従って、キャピラリに対して負圧が加わることはなく、キャピラリの陽極側端部から新たに気泡が吸引されるおそれを回避できる。

この後、搬送機２０８はトレイ４０１を搬送し、キャピラリアレイ２０１の陰極側端部を試料の入った容器２０７、純水（洗浄のため）の入った容器２０５、緩衝液の入った容器２０３に順番に浸す。

そして、キャピラリアレイ２０１の陰極側端部が緩衝液の入った容器２０３に浸った状態で電気泳動が開始される。なお、キャピラリアレイ２０１の陽極側端部は、一連の処理動作の開始時から緩衝液の入った容器２０３に浸っている。このように、電気泳動は、キャピラリの両端部が緩衝液に直接漬かった状態で実行される。

（まとめ）
以上説明したように、本実施例に係る電気泳動装置を用いれば、実施例１と同様の動作を実現できる。すなわち、泳動媒体の充填時に限り、泳動媒体が入った容器２０６をキャピラリの陰極側端部の接続端子２２０に接続し、充填後は、キャピラリの両端部を緩衝液に直接漬けた状態で電気泳動を実行することができる。従って、電気泳動の実行前の目視による気泡の観察を無くすことが可能となる。

また、本実施例では、電気泳動の度に容器２０６を使い捨てる。このため、電気泳動の１回分で消費される泳動媒体量が明確に確定する。従って、電気泳動装置で消費される泳動媒体量のコストの算出が容易になる。

（変形例）
本実施例においては、筒６０１の開口部６１１とキャピラリアレイ２０１側の接続端子２２０が線接触して封止される場合について説明した。しかしながら、実施例１と２の関係と同様に、開口部６１１の内側にＯリング５０１を設置しても良い。Ｏリング５０１を用いることで、接続端子２２０と開口部６１１との封止性能を高めることができる。

前述の説明では、押圧板６０２とトレー４０１との固定に磁力を用いているが、面ファスナを使用しても良い。

（実施例４）
前述した実施例の場合には、いずれもキャピラリアレイ２０１の陰極側端部にのみ接続端子を接続し、当該陰極側端部から泳動媒体を充填する場合について説明した。しかしながら、キャピラリアレイ２０１の陽極側端部から泳動媒体を充填することもできる。以下では、陽極側端部から泳動媒体を充填するための構造を有する電気泳動装置の実施例を説明する。

なお、本実施例に係る電気泳動装置の基本的な構成は、前述した他の実施例と同様である。以下では、他の実施例と相違する構造部分を、図面を用いて説明する。

（フィッティング端子の構造）
図８（Ａ）に、本実施例に特徴的なキャピラリアレイ２０１の構成部分を抽出して示す。検査領域１０８に対して陰極側のキャピラリアレイ２０１の構成は、前述した他の実施例と同様である。一方、検査領域１０８に対して陽極側のキャピラリアレイ２０１には、不図示の泳動媒体充填ユニット用にフィッティング端子８０１を配置する。

図８（Ｂ）に、フィッティング端子８０１の断面図を示す。フィッティング端子８０１は、ネジ部８０３とフェラル部８０４を有している。フェラル部８０４は、不図示の泳動媒体充填ユニットの配管ジョイントとの接合に用いられる。また、ネジ部８０３は、不図示の泳動媒体充填ユニットの開口部に形成されたナット構造体との螺合に用いられる。ネジ部８０３とナット構造体とが螺合されることで、泳動媒体充填ユニットとキャピラリアレイ２０１の陽極側端部とを一体的に連結できる。

図８（Ｃ）に、フィッティング端子８０１の先端側から見た概観図を示す。図示したように、フィッティング端子８０１の中心部には穴が形成されている。キャピラリアレイ２０１の一端側は、その穴に連なる貫通孔８０５に沿うように配置されている。フィッティング端子８０１に形成された貫通孔８０５とキャピラリアレイ２０１の隙間には樹脂が充填されている。図８（Ａ）の場合、キャピラリアレイ２０１は２本のキャピラリの集合体である。このため、図８（Ｃ）に示すキャピラリアレイ２０１の端面を２つの白抜きの円で描いている。

（泳動媒体充填ユニットの構造）
図９に、本実施例で使用する泳動媒体充填ユニット９０２の断面構造を示す。図９に示すように、泳動媒体充填ユニット９０２は注射筒構造を有し、この点において実施例３で説明した泳動媒体用の容器の構造と類似する。すなわち、泳動媒体充填ユニット９０２は、円筒部品９０３とプランジャ９０４で構成される。

円筒部品９０３の内側には、泳動媒体９０５を収容する内筒空間が形成されている。泳動媒体９０５の出力口となる円筒部品９０３の開口部は、フィッティング端子８０１の外部形状と相似形状を有している。すなわち、開口部は、ネジ部８０３に螺合するメネジ９０６とテーパ形状の接合部９０７が設けられている。

（装置全体の動作）
図１０（Ａ）に、電気泳動時における設置状態を示す。なお、下記に説明する電気泳動装置における搬送機２０８の駆動動作、泳動媒体の充填に伴う泳動媒体充填ユニットの駆動動作、電気泳動のための電圧の印加動作等は、不図示の制御部（例えばコンピュータ）を通じて実現される。また、必要に応じ、泳動媒体充填ユニットや立て掛け部１００に対するフィッティング端子８０１の着脱についても、不図示の制御部（例えばコンピュータ）と不図示の搬送機構を通じて実現しても良い。

電気泳動の際、フィッティング端子８０１は、緩衝液が入った容器２０３の立て掛け部品１００１に保持される。立て掛け部品１００１は、キャピラリアレイ２０１の先端部分が緩衝液の液面より下に保持されるようにフィッティング端子８０１を保持できれば、その形状や設置の方法は問わない。例えばフィッティング端子８０１の外径より大きい外形を有する筒状の部材を用いても良い。また、立て掛け部品１００１にメネジを形成し、当該メネジに対してフィッティング端子８０１のネジ部８０３を螺合させても良い。

勿論、電気泳動は、キャピラリアレイ２０１の陰極側端部と陽極側端部の両方が緩衝液に浸された状態で行われる。

図１０（Ｂ）に、泳動媒体をキャピラリアレイ２０１に充填する場合における接続状態を示す。この場合、ユーザは、フィッティング端子８０１を立て掛け部品１００１から取り外し、フェラル部８０４とネジ部８０３を泳動媒体充填ユニット９０２の開口部に取り付ける。この際、泳動媒体充填ユニット９０２とフィッティング端子８０１との間は封止状態で接合される。この状態で、プランジャ９０４を押すと、キャピラリアレイ２０１に泳動媒体を充填することができる。泳動媒体を充填できたか否かは、キャピラリアレイ２０１の陰極側端部から泳動媒体が出てきたか否かで確認できる。キャピラリ内から気泡を確実に排出するためには、キャピラリアレイ２０１の内容積に対して１．５倍の量の泳動媒体を泳動媒体充填ユニット９０２が供給できることが望まれる。

（まとめ）
以上説明したように、本実施例に係る電気泳動装置を用いても、電気泳動のたびに泳動媒体が入った容器２０６をキャピラリの陰極側端部の接続端子２２０に接続し、電気泳動は、キャピラリの両端部を緩衝液に直接漬けた状態で実行することができる。

１０１…キャピラリ、１０２、２０２…電源、１０３、２０４…恒温槽、１０４、９０２…泳動媒体充填ユニット、１０５、２０６…泳動媒体用の容器、１０６、１０９、２０３、２２２…緩衝液用の容器、１０７…プランジャポンプ、１０８…検査領域、２０１…キャピラリアレイ、２０５…純水の入った容器、２０７…試料が入った容器、２０８…搬送機、２０９…タイミングベルト、２１０…プーリー、２１１…モータ、２２０…接続端子、３０１…側壁部、３０２…くぼみ、３０３、６０４…面ファスナの一方の結合具、３０４、６０５…シール、３０５、６０６、９０５…泳動媒体、３１０…鍔部、３１１、６１１…開口部、３１２…底面部、４０１…トレイ、４０２…突起、４０３、６１３…面ファスナの他方の結合具、５０１…Ｏリング、６０１、９０３…筒、６０２…押圧板、６０７、９０４…プランジャ、６０３…強磁性材、７０２…磁石、８０１…フィッティング端子、８０３…ネジ部、８０４…フェラル部、８０５…貫通孔、９０２…泳動媒体充填ユニット、９０３…円筒部品、９０４…プランジャ、９０６…メネジ、９０７…接合部、１００１…立て掛け部品。

Claims (4)

1. １本のキャピラリ又は複数本のキャピラリの集合体であるキャピラリアレイに電気泳動媒体を充填する際、前記キャピラリ又は前記キャピラリアレイの一端側の接続端子を気密保持する開口部と、
   電気泳動媒体を収容する収容部と、を備え、
   前記キャピラリに電気泳動媒体を充填する際、外部から作用される力により前記収容部の内容積は縮小し、
   さらに、電気泳動媒体を前記開口部の方向に前記電気泳動媒体を押し出すように、前記収容部の内壁に沿って可動することによって、前記収容部の内容積を縮小するプランジャと、
   電気泳動媒体の充填完了時に、前記収容部の開口側端面と前記プランジャの対向面同士が接触する場合に、電気泳動媒体の充填完了後に前記キャピラリがその軸方向に取り外される場合にも、台座に装着された前記プランジャと前記開口側端面の対向面同士の接触状態を保持する接触保持手段と
   を有することを特徴とする電気泳動媒体用容器。
2. 請求項１に記載の電気泳動媒体用容器において、
   前記接触保持手段は、前記台座面側と一対の着脱可能な結合部材であることを特徴とする電気泳動媒体用容器。
3. 請求項１に記載の電気泳動媒体用容器において、
   前記接触保持手段は、磁石であることを特徴とする電気泳動媒体用容器。
4. 請求項１に記載の電気泳動媒体用容器において、
   前記キャピラリ又は前記キャピラリアレイの一端側に配置される接続端子の外周面と前記開口部の内周面には、一対のネジ機構が形成されることを特徴とする電気泳動媒体用容器。

Images