JP7341308B2

JP7341308B2 - 電気泳動装置

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Publication number: JP7341308B2
Application number: JP2022501545A
Authority: JP
Inventors: 和希野田; 克洋有留; 剛大浦
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Current assignee: Hitachi High Tech Corp
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Filing date: 2020-02-21
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Description

本発明は、電気泳動装置に関わり、特に流路中の異常検知に関する。

キャピラリ電気泳動装置は、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）をはじめ、多くの生体試料を分離分析する技術として広く普及している。キャピラリ電気泳動装置は、高電圧を用いて電気泳動を行うことが可能なため、高速かつ高分解能な試料の分離を実現している。

特開２００３－３４４３５６は、試料の電気泳動に先立って、泳動媒体を含む通電路に試料を電気泳動する際の電圧より小さい電圧を印加し、通電路に流れる電流を検出し、検出された電流に基づいて、通電路の状態を判断する方法を開示している。これにより、通電路の異常による弊害を回避及び減少させることが可能である。

特開２００３－３４４３５６

特許文献１は、電気泳動に先立って行われる通電路の状態の確認では、電圧立ち上がり時の異常の検知のみで、気泡等の異物の状態の変化が考慮されていなかった。

本発明は、上記課題を鑑み、異常検知の精度を向上することを目的とする。

本発明の電気泳動装置は、内部に泳動媒体が充填される流路と、前記流路の陰極側に設けられた第１電極と、前記流路の陽極側に設けられた第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加するための電源と、前記流路に前記泳動媒体を送液するポンプと、制御部と、を有する電気泳動装置において、前記制御部は、前記流路に前記泳動媒体を充填する充填工程と、試料の電気泳動を行う電気泳動工程と、前記試料の電気泳動に先立って、前記第１電極及び前記第２電極に電圧を印加し、前記流路に充填された前記泳動媒体を含む通電路に流れる電流値に基づいて、前記通電路の状態を判断する異常検知工程と、を有する分析ワークフローに関する制御を行い、前記制御部は、前記異常検知工程で、前記通電路に２０秒以上電圧を印加することを特徴とする。

本発明の電気泳動装置は、異常検知の精度を向上することが可能である。

実施例１の電気泳動装置の概略図。電気泳動装置の電圧制御機構を示す高圧電源回路図。印加時間による電流値の変化を示す図。印加電圧による電流値変化を示す図。実施例１の分析ワークフロー図。実施例３の第３電極を備えた電気泳動装置の概略図。実施例２の分析ワークフロー図。

図１は本実施例による電気泳動装置の概略図である。電気泳動装置１００は、キャピラリアレイ１０２、電気泳動によって分離された試料を光学的に検出する照射検出ユニット１０４、泳動媒体を送液するポンプユニット１０６を有する。

キャピラリアレイ１０２は、単数もしくは複数本のキャピラリ１０８、ロードヘッダ１１０及びキャピラリヘッド１１２を備えている。

キャピラリ１０８は、内径数十～数百ミクロンメートル、外形数百ミクロンメートルのガラス管で構成されており、強度を向上させるためキャピラリ１０８の表面はポリイミド樹脂でコーティングされている。ただし、照射検出ユニット１０４により試料の情報を読み取るためのキャピラリ１０８の検出位置１１４は、内部の発光が外部に漏れるようにポリイミド樹脂のコーティングを除去されている。照射検出ユニット１０４は、光源１１６と光学検出器１１８を有し、光源１１６からの励起光が検出位置１１４にある試料に照射され、試料に依存した波長の光が放出される。放出された光を光学検出器１１８によって検出する。

ロードヘッダ１１０は、キャピラリ１０８の陰極側に設けられている。ロードヘッダ１１０に中空電極１２０が装着されており、ロードヘッダ１１０と中空電極１２０は一体となっている。キャピラリ１０８の陰極端は中空電極１２０内を通り、中空電極１２０から突出した状態で固定される。中空電極１２０は、高圧電源１２２と導通しており、電気泳動や試料導入など電圧を印加する際に、中空電極１２０は陰極電極として機能する。高圧電源１２２による電圧印加時に、通電路の電流を検出するための第１電流計１２４と第２電流計１２６が電気泳動装置１００に設けられている。必要に応じて、キャピラリ１０８の陰極端に、バッファ１２８を収容した陰極バッファ容器１２９、純水１３０を収容した洗浄容器１３１、廃液容器１３２及び試料を含んだ溶液１３４を収容した試料容器１３５が、３軸に移動可能な搬送機１３６により搬送される。

キャピラリヘッド１１２は、ポンプユニット１０６と耐圧機密で着脱する部材である。キャピラリヘッド１１２は、キャピラリ１０８が複数の場合に、キャピラリ陽極端を一つに束ねる。キャピラリ１０８の内部は、泳動媒体１３７がポンプユニット１０６により充填される。泳動媒体１３７は、電気泳動時の試料に泳動速度差を与える。

ポンプユニット１０６は、流路が形成されたブロック１３８と、ポンプ１４０とから主に構成される。ブロック１３８は、キャピラリアレイ１０２、泳動媒体１３７が収容された泳動媒体容器１４２及び陽極バッファ容器１４４を連通させるための接続部であり、キャピラリアレイ１０２、泳動媒体容器１４２及び陽極バッファ容器１４４を連通させるための流路が形成されている。また、ブロック１３８に、陽極バッファ容器１４４とブロック１３８をつなぐ連結管１４６が接続されている。連結管１４６は、バルブ１４８が設けられている。バルブ１４８が開いた状態で泳動媒体容器１４２に収容された泳動媒体１３７がポンプ１４０により送液されると、泳動媒体１３７は、ブロック１３８に形成された流路と連結管１４６を経由し、陽極バッファ容器１４４に向かって送液される。これにより、ブロック１３８内の流路に泳動媒体１３７が充填される。バルブ１４８が閉まった状態で泳動媒体１３７が送液される場合は、キャピラリアレイ１０２に泳動媒体１３７が送液され、キャピラリ１０８内を泳動媒体１３７で充填することが可能となる。ブロック１３８と泳動媒体容器１４２の間には、泳動媒体容器１４２から吸引された泳動媒体１３７が逆流しないよう逆止弁１５２が設けられている。また、連結管１４６と電極（ＧＮＤ）１５６は、陽極バッファ容器１４４内のバッファ１５４に浸るように、陽極バッファ容器１４４に挿入される。連結管１４６がバッファ１５４に浸っていない状態で電圧を印加すると、放電が生じる恐れがある。また、陽極バッファ容器１４４と陰極バッファ容器１２９に収容されるバッファ１５４とバッファ１２８の液面の位置は同程度であることが望ましい。これは、液面の高低差による圧力の差により、キャピラリ１０８内にバッファ１５４(１２８)が流れるのを防ぐためである。また、本実施例ではポンプ１４０を用いて泳動媒体１３７の送液を行っているが、ユーザがシリンジ等を用いて手動で流路内に泳動媒体１３７を送液してもよい。

さらに電気泳動装置１００は、試料の電気泳動中にキャピラリアレイ１０２の温度を一定に保つための恒温槽１５８を有し、キャピラリアレイ１０２は、恒温槽１５８内に配置される。また、電気泳動装置１００は、コンピュータ１６０と、通信ケーブル１６２等で接続された状態で使用される。図１では詳細に記載していないが、より具体的には、コンピュータ１６０は電気泳動装置１００のマイコン１６４と接続されている。コンピュータ１６０は、電気泳動装置１００の動作や保有する機能を制御し、電気泳動装置１００で検出されたデータを授受できる。本実施例では、コンピュータ１６０とマイコン１６４を制御部として詳細を説明するが、１つの制御部でコンピュータ１６０とマイコン１６４の役割を行っても良い。

図２は、本装置の電圧制御機構を示す高圧電源回路図である。以下図２を参照して、電圧制御機構を説明する。

電圧制御機構は、マイコン１６４、コントローラ１６６、高圧電源１２２、第１電流計１２４、第２電流計１２６を含む。コントローラ１６６の制御に基づいて、高圧電源１２２の出力、通電路への電圧の印加を行う。ここで、通電路とは、中空電極１２０、陰極バッファ容器１２９に満たされたバッファ１２８、電気泳動路、陽極バッファ容器１４４に満たされたバッファ１５４，電極（ＧＮＤ）１５６である。電気泳動路は、キャピラリ１０８、ブロック１３８に形成された流路及び連結管１４６に充填された泳動媒体１３７である（図１参照）。

高圧電源１２２は、第１電流計１２４を介して中空電極１２０と、第２電流計１２６を介して電極（ＧＮＤ）１５６と導通している。第２電流計１２６はマイコン１６４と接続されている。高圧電源１２２により電圧を印加すると、中空電極１２０と電極（ＧＮＤ）１５６の間に電界が生じる。この電界によって、負に帯電した試料は、キャピラリ１０８の陰極側からキャピラリ１０８の陽極側へ移動する。第１電流計１２４は、高圧電源１２２から中空電極１２０に流れる電流を検出し、その電流値をマイコン１６４に送信する。第２電流計１２６は、電極（ＧＮＤ）１５６からＧＮＤに流れる電流を検出し、その電流値をマイコン１６４に送信する。後述する異常検知では、通電路を流れる電流値として、第２電流計１２６の値を使用する。第１電流計１２４と第２電流計１２６の間はバッファ１５４（１６８）や泳動媒体１３７など金属に比べて比較的抵抗の大きい媒体が介在している。さらに、第１電流計１２４と第２電流計１２６の間は、ブロック１３８やキャピラリアレイ１０２などの接続部が多く存在する。従って、第１電流計１２４と第２電流計１２６の間は、測定される電流値にノイズが発生しやすい部分である。一方で、第２電流計１２６が示す数値はノイズが含まれにくい。第２電流計１２６では、電気泳動路を流れる正味の電流値が検出される。

マイコン１６４は第１電流計１２４及び第２電流計１２６からの電流値を読み込み、演算を行う。そして、コントローラ１６６に命令を送り、高圧電源１２２を高電圧印加、低電圧印加、電圧遮断等の各状態に制御する。

分析ワークフローの詳細は後述するが、本発明の分析ワークフローでは、試料の電気泳動に先立って、中空電極１２０と電極（ＧＮＤ）１５６間に電圧を印加し、通電路を流れる電流と閾値とを比較することで通電路の状態を判断するための異常検知を行う。電気泳動路内に異物がある状態で通電路に電圧を印加すると、異物の抵抗により電流が流れにくくなり、異物がない状態に比べ電流値は小さくなる。そのため、電流値と閾値とを比較することで通電路の状態を判断可能である。特許文献１では、電流の立ち上がり時間しか意識されておらず、電流立ち上がり時に検出可能な異物の検出しか考慮されていなかった。しかし、電流立ち上げ時には異物として検出できない微小な気泡等の異物が、異常検知工程後の電圧印加のジュール熱により膨張し、電気泳動路を閉塞して放電を起こす可能性がある。異常検知工程後は、異常検知工程よりも大きい電圧が印加される。そのため、異常検知工程後の電圧印加は異常検知工程での電圧印加よりも、ポンプユニット１０６の故障やキャピラリ１０８の破損等の原因となりやすく、異常検知工程で異物を検知することが好ましい。また、異常検知工程の際に検知されなかった異物が電気泳動等の異常検知工程の後に検出されると、分析動作を停止させてしまう。異物の検出が遅れるとその分戻り作業が増えてしまい、分析に要する時間が長くなってしまう。

図３は気泡が混入した状態で中空電極１２０と電極（ＧＮＤ）１５６間に２キロボルトの電圧を印加した際の、電圧の印加時間に対する電流値の変化を示すグラフである。本データ測定時は、電気泳動路内にあえて気泡を混入させて電流値を測定している。上述したように所定の閾値よりも低い場合は、異常があると判断される。図３のグラフの、実線のデータは電流立ち上がり時(例えば電圧印加から３秒後)に気泡が検知できているもの、点線のデータは電流立ち上がり時に気泡が検知されていないものである。いずれの場合も気泡が混入した状態だが、点線のデータは、電流立ち上がり時に気泡を検知することができていない。しかし、引き続き電圧を印加していくと、気泡の膨張等、異物の状態変化に伴い電流値が大きく減少していき、電流値が閾値を超え異物が検出される状態となった。特許文献１の気泡検知の方法では、実線のデータの場合しか異常検知で検出することができない。図３から電圧印加から１７秒で検出電流値が大きく減少しはじめることが確認できる。そのため、異常検知工程での電圧印加は、電流値の変化が大きく表れる(例えば検出電流値の変化が１μＡ)、少なくとも２０秒以上行うことが好適である。印加時間を長くし過ぎても、放電等の危険があるため、異常状態である場合でも放電等の危険がない程度、印加時間を６０秒以下に設定するのが好適である。また、印加時間を長くすることは異物の検知性能を高めることになるが、長時間印加しすぎると、分析ワークフローに係る時間を延ばすことになるため、上述の２０秒以上６０秒以下が好適である。

次に図４のグラフを用いて、印加電圧と検出電流との関係を示す。横軸は中空電極１２０と電極（ＧＮＤ）１５６に加える印加電圧、縦軸は第２電流計１２６で取得される通電路を流れる電流値である。異物がない場合は、印加電圧と検出される電流値はおおよそ線形関係になる。印加電圧が小さい場合は、異物がない状態でも電流値が低く、異物の有無による電流値の差が小さかった。図４のグラフでも印加電圧３キロボルト以下の場合は、気泡の有無で検出電流値が重なってしまっていることが確認できる。そのため、印加電圧が小さい場合、最適な閾値の設定が困難であり、異常の発生の有無を特定することは難しかった。一方で、印加電圧が大きい場合は、異物がない状態と異物がある状態とで、検出される電流値に大きく差が生じるため、異常かどうかを判別することが容易となる。さらに気泡有の場合の印加電圧が４キロボルトから５キロボルトで減少していることからも分かるように、印加電圧が大きい場合は、気泡等が膨張しやすく検出電流はより減少する。そのため、印加電圧が大きい方がより高精度に異物の検知を行うことが可能となる。そのため、４キロボルト以上の電圧を印加し異常検知を行うのが良い。しかし、印加電圧を大きくしすぎた場合、放電等の危険がある。したがって、異常検知では、気泡や異物が流路に混入している等の異常状態でも放電等が起きにくい、４キロボルト～６キロボルト程の電圧を異常検知の際に印加することが好適である。

上述したように、４キロボルト以上の電圧を２０秒以上印加し、異常を検知することでより高精度に異物を検知することが可能となる。異常検知工程後の分析動作の停止頻度を減少させることが可能となる。さらに、ポンプユニット１０６の故障やキャピラリ１０８の破損、放電等のリスクを低減することも可能となる。

次に、分析ワークフローを開始する前の準備を説明する。オペレータは陰極バッファ容器１２９、洗浄容器１３１、陽極バッファ容器１４４、泳動媒体容器１４２、キャピラリアレイ１０２、試料容器１３５を装置に設置する。陰極バッファ容器１２９、洗浄容器１３１、陽極バッファ容器１４４、泳動媒体容器１４２、キャピラリアレイ１０２及び試料容器１３５は、いずれも交換部材であるため、所定のタイミングで交換を行う。分析ワークフロー開始前に、電気泳動路は泳動媒体１３７で充填されている必要があるため、キャピラリアレイ１０２や、泳動媒体容器１４２の交換の際は分析ワークフローを行う前にポンプユニット１０６を用いてキャピラリ１０８及びブロック１３８に形成された流路に泳動媒体１３７を充填する。

図５を参照して分析ワークフローを説明する。分析ワークフローは、コンピュータ１６０から開始の命令を受け取ると実行される（３００）。分析ワークフローが実行されると、はじめに、ポンプ１４０により、ブロック１３８に形成された流路及び連結管１４６に泳動媒体１３７が充填される(３０１)。次に、キャピラリアレイ１０２に泳動媒体１３７を充填する(３０２)。続いて、通電路に異常がないか確認するため異常検知を行う(３０３)。

異常検知は、上述したように電気泳動に用いる電圧よりも小さい電圧を印加し、その際に通電路に流れる電流値を測定する。測定した電流値と所定の閾値とを比較することで異常の有無を確認する。これにより、異常を事前に検出し、異常事態での電気泳動によるポンプユニット１０６やキャピラリ１０８の故障、また異常検知後の異常の検出を低減することができる。異常検知は、４キロボルト以上の電圧を２０秒以上印加することが好ましい。

異常検知において、異常なしと判断された場合、予備泳動を実行する(３０４)。予備泳動は、キャピラリ１０８内の泳動媒体１３７の状態を電気泳動に適した状態にするためのものである。予備泳動で、数～十数キロボルトの電圧を数十分間加える。予備泳動の間も電流を測定し、異常の検出を行う。予備泳動中に、異常が検出されなかった場合、キャピラリ１０８に試料を導入する(３０５)。搬送機１３６によって試料容器１３５を移送し、キャピラリ１０８陰極端及び中空電極１２０を、試料を含んだ溶液１３４に浸す。次に、中空電極１２０と電極（ＧＮＤ）１５６間に高圧電源１２２により電圧を印加することで、試料をキャピラリ１０８内に導入する。その後、搬送機１３６によって、キャピラリ１０８陰極端及び中空電極１２０をバッファ１２８に浸透するように、陰極バッファ容器１２９を移送し、電気泳動を開始する(３０６)。中空電極１２０と電極（ＧＮＤ）１５６間に高圧電源１０９により電圧を印加することで、検出対象である試料はキャピラリ１０８内を移動する間に分離される。試料は、キャピラリ１０８の検出位置１１４を通過する際に、照射検出ユニット１０４により検出される。

ステップ３０３の異常検知、または、ステップ３０４の予備泳動で異常が検出された場合、異常状態を解消する必要がある。異常が検知された場合は、通電路に異常があるため、バッファ１２８（１５４）の液量不足、電気泳動路内の気泡の残留や異物の混入、キャピラリ１０８の破損等が異常の原因として考えられる。従来は異常が確認された場合は、直ちにエラーを報知し、オペレータに対応を要求していた。オペレータは、目視で異常状態の確認を行い、確認された異常の原因に応じて所定の対応行っていた。異物の除去は、流路内に異物が確認された場合に行われる。しかし、流路内の異物は見えにくく、異物の有無の特定は困難であり、非常に手間であった。特に、微小な異物は目視では捕えにくい。また、目視による確認では前記問題に加えて、ひとが目視により異物の有無を判断するため、異物の検知に個人差が生じるという問題がある。電気泳動路内に異物が混入したまま電気泳動を続けると、異物が大きな抵抗として働く場合があり、導通不良による分析精度の低下や、部分放電による構成部品の破損等を招く恐れがある。本実施例の分析ワークフローでは、異常が検知された場合に、自動で異物の除去を行うため、オペレータへの対応要求の頻度を低減することができ、操作性を向上することが可能となる。また、異常が検知された場合に所定のフローを自動で行うため、異常検知の個人差を低減することが可能である。

本実施例の分析ワークフローでは、異常が検出された場合、ステップ３０３またはステップ３０４で異常が検出された回数をコンピュータ１６０またはマイコン１６４等の制御部に記録する(３０７)。ステップ３０３またはステップ３０４で異常が検知されたのが１回目の場合、ステップ３０１に戻りブロック１３８の流路及びキャピラリ１０８に泳動媒体１３７を再充填し、ステップ３０３の異常検知を行う。異常が検知されたのが２回目以降かつ閾値回数未満の場合、泳動媒体１３７の再充填前後のステップ３０３で計測した電流値の比較を行う(３０８)。気泡の拡大や異物が移動した場合、測定される電流値が変動するため、泳動媒体１３７の再充填前後のステップ３０３の電流値を比較することで異物の状態の変化を確認する。泳動媒体１３７の再充填前後のステップ３０３で測定した電流値の変化が所定の閾値よりも大きい場合、異常の状態が変化したと判断する。この場合、泳動媒体１３７の再充填により異常の状態が変化しているため、泳動媒体１３７の充填を行うことで異常状態が解除される可能性が高い。そのため、ステップ３０１に戻り、泳動媒体１３７を再充填することで異物の除去を試みる。ステップ３０８で泳動媒体１３７の再充填前後の電流値の変化が閾値未満の場合、異常状態に変化が生じなかったと考えられる。異物が電気泳動路で詰まってしまっている等異物が動きにくい状態である可能性があるため、送液圧力の増加や送液速度を早くすることにより強く泳動媒体１３７を送液する(３０９)。具体的には、ポンプ１４０の駆動電流を大きくすることでポンプ１４０の泳動媒体１３７を押し出す力を増加させる。またはポンプ１４０をモータで駆動している場合は、モータの回転速度を上げて、泳動媒体１３７を速く送液する。その後ステップ３０３の異常検知と同様に、電流値の測定による異常検知を行う(３１０)。異常が検出されなかった場合、異物を除去できているので、ステップ３０４の予備泳動を行う。ステップ３１０の異常検知で異常が検出された場合、前回のステップ３０３で測定した電流値と、ステップ３１０で測定した電流値との比較を行う(３１１)。電流値の変化が閾値未満の場合、異常状態に変化が生じなかったと考えられるため、電気泳動路内の異物以外のエラー原因の可能性が高いと考えられる。異物以外のエラーは、バッファ１２８（１５４）の液量不足やキャピラリ１０８の破損等、原因は多岐に渡るため、エラーを報知し、オペレータに対応を要求する(３１３)。電流値の変化が閾値を超えた場合、異物が移動したことが想定される。そのため、ステップ３０１に戻り泳動媒体１３７の再充填を行う。

異常が検出された回数をステップ３０７で記録し、ステップ３０３またはステップ３０４で異常が検出された回数に閾値を設ける。ステップ３０７で記録した異常が検出された回数が閾値を超えた場合、エラーを表示し、装置を停止させる(３１３)。閾値を設けることで、必要以上の泳動媒体１３７の消費を抑えることができ、また所定の回数異物の除去を行うことで、エラー表示時に異物以外の異常の可能性が高いことを提示することが可能である。また、本実施例ではステップ３０３またはステップ３０４で異常が検出された回数に閾値を設けたが、ステップ３０１～ステップ３０２の充填工程の回数を記録し、回数に閾値を設けることでも、同様の分析ワークフローを実施することが可能である。

本実施例の電気泳動装置６００は、異常の発生位置を確認するための第３の電極６０２を有する。第３の電極６０２を有する以外の装置構成は実施例１と同様である。

図６を参照して、本実施例の第３の電極６０２を備えた電気泳動装置６００について説明する。本実施例では、ブロック１３８に形成された流路のうち、泳動媒体容器１４２とキャピラリ１０８とを連通する流路を第１流路６０４、電極（ＧＮＤ）１５６が収容された陽極バッファ容器１４４とキャピラリ１０８とを連通する流路を第２流路６０６、第１流路６０４と第２流路６０６が交差しかつキャピラリヘッド１１２が接続される箇所をキャピラリ接続部６０８とする。

本実施例の電気泳動装置６００は、第１流路６０４に新たに第３の電極６０２を備える。実施例１の異常検知では、中空電極１２０と電極（ＧＮＤ）１５６との間の電流値から、異常の有無しか判断できなかった。本実施例の異常検知では、中空電極１２０と電極（ＧＮＤ）１５６との間の電流値と、中空電極１２０と第３の電極６０２との間の電流値とを測定し、通電路の状態を判断する。

中空電極１２０と電極（ＧＮＤ）１５６との間の電流値を第１電流値、中空電極１２０と第３の電極６００との間の電流値を第２電流値として、本実施例の異常検知を説明する。

本実施例では、異常検知のパターンとして、第１電流値及び第２電流値でエラーなし(ケース１)、第１電流値でのみ異常検知（ケース２）、第２電流値でのみ異常検知（ケース３）、第１電流値及び第２電流で異常検知（ケース４）の４つのパターンが考えられる。ケース１のみ異常なしと判断される。

第１電流値からは、キャピラリ１０８、キャピラリ接続部６０８、第２流路６０６または連結管１１６にある異物または、異物以外の異常状態の場合のエラーが検出される。第２電流値からは、キャピラリ１０８、キャピラリ接続部６０８または第１流路内６０４の異物または、異物以外の異常状態が検出される。そのため、第１電流値または第２電流値の一方に基づき異常と判断される場合は、いずれか一方でのみで検出可能な異常原因と判断できる。つまり、第１電流値からのみ異常が判断される場合(ケース２)は、エラー原因が第２流路６０６内または連結管１４６内の異物、第２電流値からのみ異常が判断される場合（ケース３）は、エラー原因が第１流路６０４内の異物と判断することが可能となる。実施例１では、異常が検知された場合は、ブロック１３８及びキャピラリ１０８に泳動媒体１３７の再充填を行っていた。本実施例のケース２またはケース３の場合は、異常原因がブロック１３８内または連結管１４６内の異物と特定できるため、ブロック１３８の流路に泳動媒体１３７を送液することで異物を除去することができる。これにより、異物の除去に用いる泳動媒体１３７の使用量を削減することが可能である。第３の電極６０２は、第１流路６０４全体の異常を検知したいため、ブロック１３８の泳動媒体容器１４２の接続部に設けるのが好ましい。また、図６では第３の電極６０２はブロック１３８に設けているが、泳動媒体容器１４２に挿入しても良い。

図７を用いて、本実施例の、実施例１の分析ワークフローと異なる部分を説明する。本実施例では、実施例１と泳動媒体１３７の再充填を行うときのフローが異なる。その他のフローは実施例１と同様であるため、説明は省略する。また、ステップ３０３及びステップ３１０の異常検知では、第１電流値及び第２電流値に基づき異常の判断を行い、第１電流値または第２電流値の少なくともいずれか一方に基づき異常が検知された場合は、異常ありと判断される。第１電流値及び第２電流値に基づき異常なしと判断された場合（ケース１）を異常なしと判断する。また、図７は、見やすさのためステップ３０７からステップ３１１の図示を省略したが、実施例１の図５におけるステップ３０７からステップ３１１と同様である。

ステップ３０７からステップ３１１で泳動媒体１３７を再充填することになった場合（７００）、本実施例では異常検知の結果の確認を行う（７０１）。本実施例では、異常検知の結果によりフローが異なる。

ケース２またはケース３の、第１電流値または第２電流値のいずれか一方から異常が検知された場合は、上述したように、それぞれ異常の原因が第２流路６０６内または連結管１４６内の異物、または第１流路６０４内の異物と判断できるため、ブロック１３８に形成された流路に泳動媒体１３７を充填する（７０２）。ブロック１３８の流路に泳動媒体１３７を充填する場合、泳動媒体容器１４２内の泳動媒体１３７が第１流路６０４、キャピラリ接続部６０８、第２流路６０６及び連結管１４６を経由し、陽極バッファ容器１４４へと送液され、異物が陽極バッファ容器１４４へと排出される。ケース２の第１電流値で異常が検知された場合は、第２流路６０６または連結管１４６内の異物が原因であり、異物が、異物の排出先の陽極バッファ容器１４４に近くに位置している。第２流路６０６及び連結管１４６充填分の泳動媒体１３７を送液すれば良いため、ステップ３０１やステップ７０２の泳動媒体充填よりも少量の泳動媒体１３７をブロック１３８の流路に送液する（７０３）。ケース２とケース３で泳動媒体１３７の送液量を調整することでさらに泳動媒体１３７の使用量を削減することが可能となる。

ケース４の第１電流値及び第２電流値で異常が検知された場合は、キャピラリ１０８内の異物や、第１流路６０４内の異物及び第２流路６０６または連結管１４６内の異物等様々なケースが考えられる。そのため、ケース４では、ステップ３０２に戻り実施例１と同様にブロック１３８の流路及びキャピラリ１０８へ泳動媒体１３７の再充填を行う。

以上のように、本例は、電気泳動装置において、電気泳動前に通電路の状態を確認し、異常があった場合、混入した異物を除去するシステム、また、異物の除去回数に制限を持たせること、異物の混入位置によって除去方法を変えることで、泳動媒体泳動媒体の消費量を抑えるシステムを確立した。

実施例１及び実施例２では、分析ワークフローの送液後の異常検知について説明したが、分析ワークフローを行う前の泳動媒体１３７の充填後に、上述した異常検知工程を行うことも可能である。

また、実施例１及び実施例２の異常検知工程では、電流値と閾値を比較し通電路の状態を判断したが、電流値の傾き等から異常状態を判断しても良い。

１００：電気泳動装置、１０２：キャピラリアレイ、１０４：照射検出ユニット、１０６：ポンプユニット、１０８：キャピラリ、１１０：ロードヘッダ、１１２：キャピラリヘッド、１１４：検出位置、１１６：光源、１１８：光学検出器、１２０：中空電極、１２２：高圧電源、１２４：第１電流計、１２６：第２電流計、１２８：バッファ、１２９：陰極バッファ容器、１３０：純水、１３１：洗浄容器、１３２：廃液容器、１３４：試料を含んだ溶液
１３５：試料容器、１３６：搬送機、１３７：泳動媒体、１３８：ブロック、１４０：ポンプ、１４２：泳動媒体容器、１４４：陽極バッファ容器、１４６：連結管、１４８：バルブ、１５２：逆止弁、１５４：バッファ、１５６：電極（ＧＮＤ）、１５８：恒温槽、１６０：コンピュータ、１６２：通信ケーブル、１６４：マイコン、１６６：コントローラ、１６８：バッファ、６００：電気泳動装置、６０２：第３の電極、６０４：第１流路、６０６：第２流路、６０８：キャピラリ接続部

Claims

内部に泳動媒体が充填される流路と、
前記流路の陰極側に設けられた第１電極と、
前記流路の陽極側に設けられた第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加するための電源と、
前記流路に前記泳動媒体を送液するポンプと、
制御部と、
を有する電気泳動装置において、
前記制御部は、前記流路に前記泳動媒体を充填する充填工程と、
試料の電気泳動を行う電気泳動工程と、
前記試料の電気泳動に先立って、前記第１電極及び前記第２電極に電圧を印加し、前記流路に充填された前記泳動媒体を含む通電路に流れる電流値に基づいて、前記通電路の状態を判断する異常検知工程と、
を有する分析ワークフローに関する制御を行い、
前記制御部は、前記異常検知工程で、前記通電路に２０秒以上電圧を印加し、
前記流路は、キャピラリと、ブロックとを備え、
前記ブロックは、前記キャピラリと泳動媒体容器を連通する第１流路と、前記第２電極が収容された緩衝液容器と前記キャピラリとを連通する第２流路と、を有し、
前記第１流路または前記泳動媒体容器は、異常を確認するための第３電極を備え、
前記異常検知工程では、前記第１電極と前記第２電極との間の第１電流値と、前記第１電極と前記第３電極との間の第２電流値とに基づいて、前記通電路の状態を判断することを特徴とする電気泳動装置。
請求項１の電気泳動装置において、
前記第１電流値及び前記第２電流値から異常が判断された場合は、前記キャピラリ及び前記ブロックに前記泳動媒体の充填を行い、
前記第１電流値または前記第２電流値のいずれか一方から異常が判断された場合は、前記ブロックに前記泳動媒体の充填を行うことを特徴とする電気泳動装置。
請求項２の電気泳動装置において、
前記第１電流値から異常が検知されかつ前記第２電流値から異常が検知されない場合は、
前記第２電流値から異常が検知され、かつ前記第１電流値から異常が検知されない場合よりも、少量の前記泳動媒体が送液されることを特徴とする電気泳動装置。
請求項１乃至３のいずれか一項の電気泳動装置において、
前記制御部は、前記異常検知工程で、４キロボルト以上の電圧を印加することを特徴とする電気泳動装置。
内部に泳動媒体が充填される流路と、
前記流路の陰極側に設けられた第１電極と、
前記流路の陽極側に設けられた第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加するための電源と、
前記流路に前記泳動媒体を送液するポンプと、
制御部と、
を有する電気泳動装置において、
前記制御部は、前記流路に前記泳動媒体を充填する充填工程と、
試料の電気泳動を行う電気泳動工程と、
前記試料の電気泳動に先立って、前記第１電極及び前記第２電極に電圧を印加し、前記流路に充填された前記泳動媒体を含む通電路に流れる電流値に基づいて、前記通電路の状態を判断する異常検知工程と、
を有する分析ワークフローに関する制御を行い、
前記制御部は、前記異常検知工程で、前記通電路に２０秒以上電圧を印加し、前記異常検知工程で異常が検知された場合は、再度充填工程を行い、前記異常検知工程で異常が検出された回数または前記充填工程を行った回数を記録し、
前記分析ワークフローにおいて、異常が検知されたのが２回目の場合は、１回目の異常検知時の電流値と、２回目の異常検知時の電流値とに基づいて、再度前記充填工程を行うか判断し、
１回目の異常検知時の電流値と２回目の異常検知時の電流値との差が閾値を基準に電流値の変化が小さいと判断された場合は、前記充填工程での前記泳動媒体の送液よりも、速い送液速度または大きな送液圧力で前記泳動媒体を送液することを特徴とする電気泳動装置。
請求項５の電気泳動装置において、
速い送液速度または大きな送液圧力で前記泳動媒体を送液した後に電流値を測定し、２回目の異常検知の電流値と比較することで、再度前記充填工程を行うか判断を行い、
前記充填工程を行わない場合は、エラーを報知することを特徴とする電気泳動装置。
内部に泳動媒体が充填される流路と、
前記流路の陰極側に設けられた第１電極と、
前記流路の陽極側に設けられた第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加するための電源と、
前記流路に前記泳動媒体を送液するポンプと、
制御部と、
を有する電気泳動装置において、
前記制御部は、前記流路に前記泳動媒体を充填する充填工程と、
試料の電気泳動を行う電気泳動工程と、
前記試料の電気泳動に先立って、前記第１電極及び前記第２電極に電圧を印加し、前記流路に充填された前記泳動媒体を含む通電路に流れる電流値に基づいて、前記通電路の状態を判断する異常検知工程と、
を有する分析ワークフローに関する制御を行い、
前記制御部は、前記異常検知工程で、前記通電路に２０秒以上電圧を印加し、前記異常検知工程で異常が検知された場合は、再度充填工程を行い、前記異常検知工程で異常が検出された回数または前記充填工程を行った回数を記録し、
前記分析ワークフローにおいて、異常が検知されたのが２回目の場合は、１回目の異常検知時の電流値と、２回目の異常検知時の電流値とに基づいて、再度前記充填工程を行うか判断し、
記録された前記回数が所定の回数に達した場合は、エラーを報知することを特徴とする電気泳動装置。
請求項１の電気泳動装置において、
前記異常検知工程は、前記通電路を流れる電流値と、所定の閾値とを比較することで前記通電路の状態を判断することを特徴とする電気泳動装置。