JP7120443B2

JP7120443B2 - 電気泳動装置

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Publication number: JP7120443B2
Application number: JP2021506881A
Authority: JP
Inventors: 博幸松本; 弘貴宮▲崎▼
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2019-03-19
Filing date: 2019-03-19
Publication date: 2022-08-17
Anticipated expiration: 2039-03-19
Also published as: US20220155255A1; WO2020188734A1; CN113574371A; JPWO2020188734A1

Description

この発明は、電気泳動装置に関する。

例えば、特開２０１８－４５５７号公報（以下、「特許文献１」という。）には、ウェルプレートと、保護シートと、分注プローブと、プレパンチピンと、チップ保持部と、を備える電気泳動装置が記載されている。ウェルプレートは、複数の収容部を有しており、各収容部には、サンプル（ＤＮＡやタンパク質等）が収容されている。ウェルプレートは、ベース面に設置されたラックに支持されている。保護シートは、収容部に収容されたサンプルの蒸発を防止するために、各収容部を覆うようにウェルプレートの表面に貼り付けられている。分注プローブは、ウェルプレートに収容されたサンプルの吸引や分注等に使用される。プレパンチピンは、分注プローブによりウェルプレート内のサンプルを吸引する前に、保護シートに孔を開けるために用いられる。チップ保持部は、ベース面に設置されている。チップ保持部は、電気泳動によりサンプルを分離するための分離流路を有するマイクロチップを保持する。

特開２０１８－４５５７号公報

特許文献１に記載されるような電気泳動装置では、各分析間の所要時間を短縮したいというニーズがある。例えば、特許文献１に記載される電気泳動装置において、ウェルプレート（以下、「サンプルプレート」と表記する。）を支持するラックを取り外すことができない場合、マイクロチップの流路等の洗浄中にサンプルプレートの交換ができないため、次の分析までに要する時間が長くなる。

また、特許文献１に記載される電気泳動装置では、プレパンチピンにより保護シートに孔を開ける回数が増えると、プレパンチピンの先端に保護シートの粘着剤が付着するおそれがある。そうすると、プレパンチピンの先端に付着した粘着剤がサンプルプレートに接触した場合、プレパンチピンの上昇とともにサンプルプレートがラックから浮き上がるため、サンプルプレート内のサンプルが飛散する懸念がある。

本発明の目的は、各分析間の所要時間の短縮と、分析中におけるサンプルプレートの浮き上がりの抑制と、の双方を達成可能な電気泳動装置を提供することである。

本発明の第１態様は、分析対象のサンプルを収容するサンプル収容部を有するサンプルプレートと、前記サンプル収容部を覆うように前記サンプルプレートの表面に接着された保護シートと、前記サンプルプレートを支持するラックと、前記保護シート上に載置されるカバーと、前記ラックを収容するラック収容機構と、前記保護シートに孔を開けるパンチピンと、前記収容部に収容された前記サンプルの吸引及び分注を行う分注プローブと、電気泳動により前記サンプルを分離するための分離流路を有するマイクロチップを保持するチップ保持部と、を備え、前記ラック収容機構は、前記ラックを着脱自在に保持するラック保持部と、前記ラック保持部に前記ラックが保持されているときに、前記カバーを前記サンプルプレートに向けて付勢する付勢部と、を有する、電気泳動装置に関する。

本電気泳動装置は、サンプルプレートを支持するラックを着脱自在に保持するラック保持部を有しているため、ラックをラック保持部から取り外すことにより、次回の分析に用いられるサンプルプレートの準備とマイクロチップの分離流路の洗浄等とを同時に行うことが可能となる。このため、各分析間の所要時間の短縮が可能となる。さらに、この電気泳動装置では、ラックがラック保持部に保持されているときに付勢部によってカバーがサンプルプレートに向けて付勢されているため、パンチピンに保護シートの粘着剤が付着した場合においても、分析中におけるサンプルプレートの浮き上がりが抑制される。

本発明の一実施形態の電気泳動装置の構成を概略的に示す斜視図である。図１に示される電気泳動装置のサンプルユニットの斜視図である。サンプルユニットの分解斜視図である。ラック収容機構にサンプルユニットが収容される前の状態を示す斜視図である。ラック収容機構にサンプルユニットが収容された状態を示す斜視図である。図５におけるＶＩ－ＶＩ線での断面図である。

この発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

図１は、本発明の一実施形態の電気泳動装置の構成を概略的に示す図である。図１に示されるように、電気泳動装置１は、装置本体１００と、サンプルユニット２００と、を備えている。

装置本体１００は、サンプル（ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質等）の分析を行う。装置本体１００は、筐体１１０と、分注プローブ部１２０と、チップ保持部１３０と、電圧印加部１３４と、ラック収容機構１４０と、制御部１５０と、を有している。

筐体１１０は、分注プローブ部１２０、チップ保持部１３０、電圧印加部１３４、ラック収容機構１４０、制御部１５０等を収容している。筐体１１０には、サンプルユニット２００を挿入するための挿入口１１０ｈが設けられている。

分注プローブ部１２０は、サンプルの分注や洗浄液の供給等を行う。分注プローブ部１２０は、分注プローブ１２２と、パンチピン１２４と、を有している。

分注プローブ１２２は、サンプルの吸引及び分注や、洗浄液の分注等に使用される。分注プローブ１２２は、プローブ支持体（図示略）に支持されている。

パンチピン１２４は、後述の保護シート２２０に孔を開ける。パンチピン１２４は、プローブ支持体（図示略）に支持されている。

チップ保持部１３０は、マイクロチップ１３２を保持する。チップ保持部１３０は、筐体１１０内に固定されている。マイクロチップ１３２は、電気泳動によりサンプルを分離するための分離流路１３２ａを有している。

電圧印加部１３４は、マイクロチップ１３２に電圧を印加する。これにより、分離流路１３２ａでサンプルが分離される。

ラック収容機構１４０は、サンプルユニット２００を収容する。ラック収容機構１４０については後述する。

制御部１５０は、分注プローブ部１２０や電圧印加部１３４等を制御する。制御部１５０は、例えば、ＣＰＵ（中央演算処理装置）や記憶装置などを搭載したいわゆるマイコンによって実現される。制御部１５０は、電気泳動装置１の外部に設けられたコンピュータに接続される。

サンプルユニット２００は、サンプルを保持しており、装置本体１００に対して着脱されるユニットである。図２及び図３に示されるように、サンプルユニット２００は、サンプルプレート２１０と、保護シート２２０と、ラック２３０と、カバー２４０と、を有している。

サンプルプレート２１０は、複数の（本実施形態では９６個の）収容部２１２を有している。各収容部２１２は、分析対象のサンプルを収容する。

保護シート２２０は、収容部２１２を覆うようにサンプルプレート２１０の表面に接着されている。保護シート２２０は、収容部２１２に収容されたサンプルの蒸発を防止する機能を有している。

ラック２３０は、サンプルプレート２１０を支持する。ラック２３０は、ラック本体２３２と、プレート支持部２３６と、取っ手２３９と、を有している。

ラック本体２３２は、装置本体１００のラック収容機構１４０に収容される。ラック本体２３２は、一対の側壁２３２ａと、一対の位置決め突起２３２ｂと、被ガイド部２３２ｃ（図６を参照）と、を有している。

各側壁２３２ａは、互いに対向している。各側壁２３２ａは、平板状に形成されている。各側壁２３２ａは、一方向（ラック収容機構１４０に挿入される方向）に長い形状を有している。

各位置決め突起２３２ｂは、一方の側壁２３２ａの上端部から上方に向かって突出する形状を有している。各位置決め突起２３２ｂは、平板状に形成されている。各位置決め突起２３２ｂは、一方向に互いに離間する位置に設けられている。なお、一方の位置決め突起２３２ｂは、省略されてもよい。

被ガイド部２３２ｃは、各側壁２３２ａの下端部に接続されている。被ガイド部２３２ｃは、各側壁２３２ａの下端部から幅方向（一対の側壁２３２ａが互いに対向する方向）における内向きに突出するとともに一方向に沿って延びる形状を有している。

プレート支持部２３６は、サンプルプレート２１０を支持する。プレート支持部２３６は、ラック本体２３２の一対の側壁２３２ａ間に固定されている。プレート支持部２３６には、各収容部２１２を挿通させるための開口２３６ｈが設けられている。

取っ手２３９は、ラック本体２３２を一方向に沿って移動させる際に使用者が把持する部位である。取っ手２３９は、各側壁２３２ａに接続されている。

カバー２４０は、保護シート２２０上に載置される。カバー２４０は、押付部２４２と、張出部２４４と、一対の腕部２４６と、を有している。

押付部２４２は、保護シート２２０を介してサンプルプレート２１０をラック２３０のプレート支持部２３６に向けて押し付ける部位である。押付部２４２は、平板状に形成されている。押付部２４２には、分注プローブ１２２やパンチピン１２４を挿通させるための開口２４２ｈが設けられている。

張出部２４４は、押付部２４２に接続されている。具体的に、張出部２４４は、幅方向における押付部２４２の両端部から幅方向の外向きに張り出す形状を有している。一方の張出部２４４には、位置決め突起２３２ｂの挿通を許容するスリットＳが形成されている。

各腕部２４６は、張出部２４４に接続されている。腕部２４６については、ラック収容機構１４０の説明後に説明する。

ここで、ラック収容機構１４０について説明する。ラック収容機構１４０は、ラック２３０を収容する機構である。ラック収容機構１４０は、挿入口１１０ｈを通じて外部と連通している。図４に示されるように、ラック収容機構１４０は、底板１４２と、ラック保持部１４４と、規制レール部１４５と、付勢部１４６と、保持腕部１４８と、を有している。

底板１４２は、平板状に形成されている。
ラック保持部１４４は、ラック２３０を着脱自在に保持する。ラック保持部１４４は、挿入口１１０ｈを通じた筐体１１０内へのラック２３０の挿入を案内する形状を有している。具体的に、ラック保持部１４４は、被ガイド部２３２ｃを案内するように前記一方向（ラック２３０の挿入方向）に沿って延びる形状を有している。

規制レール部１４５は、ラック２３０が底板１４２から離間する向き（上向き）に変位するのを規制する。規制レール部１４５は、ラック保持部１４４の上方に設けられている。規制レール部１４５は、挿入方向に沿って延びる形状を有している。

付勢部１４６は、ラック保持部１４４にラック２３０が保持されているときに、カバー２４０をサンプルプレート２１０に向けて付勢する。付勢部１４６は、ラック保持部１４４にラック２３０を挿入する挿入方向の先端に向かうにしたがって次第に底板１４２に近づく形状を有している。本実施形態では、付勢部１４６は、板バネで構成されている。

保持腕部１４８は、付勢部１４６が底板１４２と対向するように付勢部１４６を保持する。保持腕部１４８は、起立部１４８ａと、保持片１４８ｂと、を有している。

起立部１４８ａは、幅方向における底板１４２の外端部から起立する形状を有している。各起立部１４８ａは、挿入方向に互いに離間した位置に設けられている。

保持片１４８ｂは、起立部１４８ａの上端部から幅方向における内側に向かって突出する形状を有している。起立部１４８ａ及び保持片１４８ｂは、金属の板材を折り曲げることによって形成されている。保持片１４８ｂの下面（底板１４２と対向する面）に付勢部１４６が接続されている。

続いて、腕部２４６について説明する。各腕部２４６は、被付勢部２４６ａと、連結部２４６ｂと、を有している。

被付勢部２４６ａは、付勢部１４６によって底板１４２に向けて付勢される部位である。被付勢部２４６ａは、挿入方向に沿って延びる形状を有している。被付勢部２４６ａは、平板状に形成されている。被付勢部２４６ａは、側壁２３２ａと平行である。

連結部２４６ｂは、張出部２４４と被付勢部２４６ａとを連結する部位である。連結部２４６ｂは、被付勢部２４６ａのうち挿入方向における後端部に接続されている。つまり、連結部２４６ｂは、張出部２４４と被付勢部２４６ａとの間への保持片１４８ｂ及び付勢部１４６の挿入を許容する位置に設けられている。

次に、サンプルユニット２００の組立操作と、ラック収容機構１４０へのサンプルユニット２００の装着操作と、について説明する。

（組立操作）
まず、各収容部２１２にサンプルが収容されたサンプルプレート２１０に保護シート２２０を貼り付ける工程と、サンプルプレート２１０をラック２３０のプレート支持部２３６に組み付ける工程と、が行われる。なお、これらの工程は、いずれの順序で行われてもよい。

そして、ラック２３０にカバー２４０が載置される。このとき、位置決め突起２３２ｂがカバー２４０のスリットＳに挿入されるため、ラック２３０に対するカバー２４０の位置が固定される。

以上のようにして、サンプルユニット２００が組み立てられる。
（装着操作）
図４に示されるように、ラック収容機構１４０に対してサンプルユニット２００が挿入される。具体的に、ラック２３０の被ガイド部２３２ｃがラック収容機構１４０のラック保持部１４４に案内されながら、ラック２３０がラック収容機構１４０に挿入される。ラック２３０の挿入が進むと、付勢部１４６が被付勢部２４６ａの先端に当接する。そして、そのままラック２３０の挿入が継続されると、被付勢部２４６ａは、付勢部１４６の付勢力に抗しながら付勢部１４６を押し上げる。換言すれば、被付勢部２４６ａは、付勢部１４６によって底板１４２に向けて付勢される。これにより、カバー２４０の押付部２４２は、サンプルプレート２１０に向けて押し付けられる。

そして、被付勢部２４６ａが付勢部１４６に当接して以降、ラック２３０の挿入が進むにしたがって、付勢部１４６による付勢力が次第に増大する。その後、ラック２３０の挿入が完了することにより、サンプルユニット２００の装置本体１００への装着が完了し、サンプルの分析の開始が可能となる。

以上に説明したように、本実施形態の電気泳動装置１では、ラック２３０がラック保持部１４４に保持されているときに付勢部１４６によってカバー２４０がサンプルプレート２１０に向けて付勢されているため、パンチピン１２４に保護シート２２０の粘着剤が付着した場合においても、分析中におけるサンプルプレート２１０の浮き上がりが抑制される。

さらに、サンプルプレート２１０を支持するラック２３０が装置本体１００に対して着脱自在に保持されているため、ラック２３０をラック保持部１４４から取り外す（引き出す）ことにより、次回の分析に用いられるサンプルプレート２１０の準備とマイクロチップ１３２の分離流路１３２ａの洗浄等とを同時に行うことが可能となる。このため、各分析間の所要時間の短縮が可能となる。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、上記実施形態では、付勢部１４６として、板バネが示されたが、カバー２４０をサンプルプレート２１０に向けて付勢可能であれば、付勢部１４６は、板バネに限られない。例えば、付勢部１４６として、カバー２４０をラック２３０に向けて引き付けるマグネットが設けられてもよいし、カバー２４０をラック２３０に向けて押圧するプランジャを有するソレノイドが設けられてもよい。

［態様］
上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

（第１項）一態様に係る前記電気泳動装置は、分析対象のサンプルを収容する収容部を有するサンプルプレートと、前記収容部を覆うように前記サンプルプレートの表面に接着された保護シートと、前記サンプルプレートを支持するラックと、前記保護シート上に載置されるカバーと、前記ラックを収容するラック収容機構と、前記保護シートに孔を開けるパンチピンと、前記収容部に収容された前記サンプルの吸引及び分注を行う分注プローブと、電気泳動により前記サンプルを分離するための分離流路を有するマイクロチップを保持するチップ保持部と、を備えている。前記ラック収容機構は、前記ラックを着脱自在に保持するラック保持部と、前記ラック保持部に前記ラックが保持されているときに、前記カバーを前記サンプルプレートに向けて付勢する付勢部と、を有する。

第１項に記載の電気泳動装置は、サンプルプレートを支持するラックを着脱自在に保持するラック保持部を有しているため、ラックをラック保持部から取り外すことにより、次回の分析に用いられるサンプルプレートの準備とマイクロチップの分離流路の洗浄等とを同時に行うことが可能となる。このため、各分析間の所要時間の短縮が可能となる。さらに、この電気泳動装置では、ラックがラック保持部に保持されているときに付勢部によってカバーがサンプルプレートに向けて付勢されているため、パンチピンに保護シートの粘着剤が付着した場合においても、分析中におけるサンプルプレートの浮き上がりが抑制される。

（第２項）第１項に記載の電気泳動装置において、前記ラック収容機構、前記パンチピン、前記分注プローブ及び前記チップ保持部を収容する筐体をさらに備えていてもよい。この場合において、前記筐体には、前記ラックを挿入するための挿入口が形成されており、前記ラック保持部は、前記挿入口を通じた前記筐体内への前記ラックの挿入を案内する形状を有することが好ましい。

第２項に記載の電気泳動装置によれば、筐体の外部から挿入口を通じてラックをラック保持部に沿って挿入する操作を行うことによってラック保持部にラックが装着され、前記操作と逆の操作を行うことによってラック保持部からラックが取り外される。

（第３項）第２項に記載の電気泳動装置において、前記ラック収容機構は、前記ラック保持部を支持する底板と、前記付勢部が前記底板と対向するように前記付勢部を保持する保持腕部と、をさらに有していてもよい。この場合において、前記付勢部は、前記ラック保持部に前記ラックを挿入する挿入方向の先端に向かうにしたがって次第に前記底板に近づく形状を有していることが好ましい。

第３項に記載の電気泳動装置によれば、ラックをラック保持部に沿って挿入するに従って次第に付勢部によるカバーの付勢力が増すため、付勢部がカバーを付勢する際にラックに対してカバーが振動することが抑制される。このため、カバーがサンプルプレートに固定される際におけるサンプルプレート内のサンプルの飛散が抑制される。

（第４項）第１項から第３項のいずれかに記載の電気泳動装置において、前記カバーは、前記付勢部による付勢力を受ける被付勢部と、前記被付勢部が前記付勢部によって付勢されているときに前記保護シートを介して前記サンプルプレートを前記ラックに向けて押し付ける押付部と、を有していてよい。

（第５項）第１項から第４項のいずれかに記載の電気泳動装置において、前記マイクロチップに電圧を印加する電圧印加部と、前記パンチピン、前記分注プローブ及び前記電圧印加部を制御する制御部と、をさらに備えていてもよい。

１電気泳動装置、１００装置本体、１１０筐体、１１０ｈ挿入口、１２０分注プローブ部、１２２分注プローブ、１２４パンチピン、１３０チップ保持部、１３４電圧印加部、１４０ラック収容機構、１４２底板、１４４ラック保持部、１４６付勢部、１４８保持腕部、１５０制御部、２００サンプルユニット、２１０サンプルプレート、２１２収容部、２２０保護シート、２３０ラック、２３２ラック本体、２３２ａ側壁、２３２ｂ位置決め突起、２３２ｃ被ガイド部、２３６プレート支持部、２３９取っ手、２４０カバー、２４２押付部、２４２ｈ開口、２４４張出部、２４６腕部、２４６ａ被付勢部、２４６ｂ連結部。

Claims

分析対象のサンプルを収容する収容部を有するサンプルプレートと、
前記収容部を覆うように前記サンプルプレートの表面に接着された保護シートと、
前記サンプルプレートを支持するラックと、
前記保護シート上に載置されるカバーと、
前記ラックを収容するラック収容機構と、
前記保護シートに孔を開けるパンチピンと、
前記収容部に収容された前記サンプルの吸引及び分注を行う分注プローブと、
電気泳動により前記サンプルを分離するための分離流路を有するマイクロチップを保持するチップ保持部と、を備え、
前記ラック収容機構は、
前記ラックを着脱自在に保持するラック保持部と、
前記ラック保持部に前記ラックが保持されているときに、前記カバーを前記サンプルプレートに向けて付勢する付勢部と、を有する、電気泳動装置。
前記ラック収容機構、前記パンチピン、前記分注プローブ及び前記チップ保持部を収容する筐体をさらに備え、
前記筐体には、前記ラックを挿入するための挿入口が形成されており、
前記ラック保持部は、前記挿入口を通じた前記筐体内への前記ラックの挿入を案内する形状を有している、請求項１に記載の電気泳動装置。
前記ラック収容機構は、
前記ラック保持部を支持する底板と、
前記付勢部が前記底板と対向するように前記付勢部を保持する保持腕部と、をさらに有し、
前記付勢部は、前記ラック保持部に前記ラックを挿入する挿入方向の先端に向かうにしたがって次第に前記底板に近づく形状を有している、請求項２に記載の電気泳動装置。
前記カバーは、
前記付勢部による付勢力を受ける被付勢部と、
前記被付勢部が前記付勢部によって付勢されているときに前記保護シートを介して前記サンプルプレートを前記ラックに向けて押し付ける押付部と、を有する、請求項１から３のいずれかに記載の電気泳動装置。
前記マイクロチップに電圧を印加する電圧印加部と、
前記パンチピン、前記分注プローブ及び前記電圧印加部を制御する制御部と、をさらに備える、請求項１に記載の電気泳動装置。