WO2016157272A1 - 電気泳動装置および電気泳動方法 - Google Patents

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基博 山崎
仁史 宮田
洋幸 東野
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Definitions

  • the present invention relates to an electrophoresis apparatus and an electrophoresis method for separating and analyzing nucleic acids and proteins.
  • capillary electrophoresis apparatuses in which capillaries are filled with electrophoresis media such as polymer gels and polymer solutions have been widely used as electrophoresis apparatuses.
  • a capillary electrophoresis apparatus as disclosed in Patent Document 1 has been conventionally used.
  • This capillary electrophoresis apparatus has higher heat dissipation than the flat plate type electrophoresis apparatus, and can apply a higher voltage to the sample.
  • it has many advantages such as a small amount of sample, automatic filling of the electrophoresis medium, and automatic sample injection, and it is used for various separation analysis measurements including analysis of nucleic acids and proteins.
  • the electrophoresis medium is filled with a syringe pump.
  • a relay channel block having a syringe pump function, and a capillary is connected, the electrophoresis medium is sucked by the syringe pump, and the capillary is discharged to be filled.
  • a buffer solution for electrophoresis is connected to the relay channel block, and the channel is switched by opening and closing a valve in the relay channel block.
  • the capillary electrophoresis apparatus it is necessary to replace the electrophoresis medium container and the capillary. However, at the time of replacement, a part of the relay channel block is exposed to air, so that air may be mixed in the channel.
  • a high voltage of several to several tens of kV is applied across the flow path. For this reason, when air bubbles are present in the flow path, the flow path may be electrically blocked by the air bubbles.
  • the flow path is electrically interrupted, a high voltage difference is generated at the interrupted location, causing discharge. Depending on the magnitude of this discharge, the capillary electrophoresis apparatus may be destroyed. Therefore, it is necessary to remove bubbles from the flow path before starting electrophoresis.
  • the valve of the flow path connected to the buffer solution is opened, and the electrophoresis medium is flowed to the buffer solution side. Thereby, air bubbles are removed from the channel section in the relay channel block.
  • the capillary is filled with an amount of electrophoresis medium about twice the internal volume of the capillary. At this time, the inner diameter of the capillary is as thin as about 50 ⁇ m. For this reason, bubbles flow through the capillary together with the electrophoresis medium and are discharged from the other end of the capillary. That is, bubbles can be removed from the inside of the capillary.
  • the relay channel block may be damaged. In that case, repair of the damaged part is required, and a great deal of time is required until the inspection is resumed. Therefore, it is necessary for the user to check for the presence of bubbles.
  • Patent Document 2 shows a mechanism that eliminates the need to visually check the bubbles in the relay flow path block and reduces the difficulty of operation of the electrophoresis apparatus.
  • the electrophoresis medium container is a disposable electrophoresis medium container having a liquid feeding mechanism, and the flow path between the capillary, the electrophoresis medium, and the buffer is switched. Only when the electrophoresis medium is filled, the electrophoresis medium container and the capillary are connected, and during electrophoresis, the capillary is removed from the electrophoresis medium container, and both ends of the capillary are directly immersed in a buffer solution. That is, the relay flow path block itself becomes unnecessary.
  • the amount of useless electrophoresis medium for removing bubbles is reduced, and there is no risk of bubbles being mixed at the time of electrophoresis, and it is possible to eliminate visual confirmation of bubbles by the user before electrophoresis.
  • the damaged portion can be limited to the capillary.
  • the capillary since the capillary is a consumable item, it does not require repair unlike the relay flow path block. That is, the inspection can be resumed only by replacing the capillary. For this reason, the time required to resume the inspection can be greatly shortened.
  • connection portion with the capillary and the position of the liquid feeding mechanism have a high pressure resistance. This is because the inner diameter of the capillary is about 50 ⁇ m, and it is necessary to apply a pressure of several MPa in order to inject an electrophoresis medium having a viscosity several hundred times higher than water.
  • the electrophoresis medium container it is necessary to check the remaining amount in the electrophoresis medium container and manage the amount of liquid fed with fine resolution as before.
  • the resolution of the management of the liquid supply amount becomes rough, the liquid supply amount for determining that the electrophoresis medium can be filled in the capillary increases.
  • an electrophoresis medium for removing bubbles is unnecessary, but the amount of electrophoresis medium for filling the capillaries increases, and as a result, the necessary amount of electrophoresis medium increases. As a result, the running cost cannot be reduced.
  • An object of the present invention is to provide a capillary electrophoresis apparatus that achieves these problems.
  • the electrophoresis apparatus of the present invention is an electrophoresis apparatus for feeding a sample into a capillary by electrophoresis and optically detecting the sample.
  • Capillary A capillary head provided at the tip of the capillary;
  • a guide member that covers the side surface of the electrophoresis medium filling container;
  • a seal member for sealing the electrophoresis medium filled in the electrophoresis medium filling container from below; And a plunger that presses the seal member.
  • the expansion of the electrophoresis medium container can be suppressed, a high pressure resistant container can be obtained. Further, these can be realized by an electrophoresis medium container having an inexpensive liquid feeding function. This makes it possible to reduce running costs and improve user workability.
  • Device configuration schematic diagram of the present invention Device top view of the present invention AA cross section of the device Detailed view of pumping mechanism Detailed view of capillary array Detailed view of anode buffer container Detailed view of cathode buffer Detailed view of sample container Detailed view of electrophoresis medium container Detailed mounting diagram of electrophoresis medium container Connection diagram of capillary array and cathode buffer container Connection diagram of capillary array and anode buffer container Connection diagram of capillary array and electrophoresis medium container Analysis workflow in this example Detailed operation of capillary head cleaning (initial cleaning) Detail of capillary head cleaning operation (buffer solution contact) Detailed operation of capillary head cleaning operation (buffer cleaning) Electrophoresis medium feeding operation details (initial state) Detailed operation diagram of electrophoretic medium feeding (plunger contact detection) Electrophoretic medium feeding operation details (capillary connection) Electrophoretic medium feeding operation details (electrophoresis medium injection) Electrophoretic medium feeding operation details (Plunger contact release) Detailed operation diagram of
  • the fluid sealing portion in the electrophoresis medium container has a shape that forms an internal pressure sealing structure that is more sealed when the internal pressure increases.
  • a function for detecting the remaining amount of the electrophoresis medium container is provided on the apparatus side, and a function for removing the internal pressure in the electrophoresis medium container after liquid feeding is provided. Thereby, it is possible to manage the remaining amount in the electrophoresis medium container and the liquid supply amount.
  • the electrophoresis medium container has a syringe structure like a syringe and is set on a guide component for suppressing its own expansion.
  • This guide component has high rigidity, and when the migration medium container expands, it expands until it comes into contact with the guide component, and further expansion is suppressed.
  • the electrophoresis medium container and capillary are connected by bundling a plurality of capillaries together and providing a capillary head with a sharpened tip.
  • the electrophoresis medium container has a rubber plug, and the capillary head penetrates the rubber plug. Let them be connected. At this time, the capillary head is pressed against the rubber plug so as to suppress the expansion of the rubber plug due to the liquid feeding pressure with the capillary head.
  • the syringe medium electrophoresis medium container has a built-in movable seal part for feeding liquid.
  • the sealing surface of the sealing component is shaped and thickened so as to be more easily deformed by the internal pressure than the container syringe. Further, by making the shape of the sealing part concave inward of the container and using the concave tip as a sealing surface, an internal pressure sealing structure that is more sealed when the internal pressure increases is obtained.
  • the liquid feeding of the electrophoresis medium is performed by pushing the seal part of the electrophoresis medium container from the outside.
  • the liquid feeding mechanism including a plunger that pushes the seal part is provided with an encoder so as to detect a change in speed when the plunger contacts the seal part.
  • a force is exerted to return the seal part to the original position. In that state, the plunger that has been in contact with the seal part is once released. As a result, the seal component moves in the direction of the original position, and the internal pressure of the electrophoresis medium container is removed.
  • the expansion of the electrophoresis medium container can be suppressed, a high pressure resistant container can be obtained. Furthermore, by detecting the position of the seal component in the electrophoresis medium container and removing the residual pressure in the electrophoresis medium container, it is possible to manage the remaining amount and the liquid feeding amount in the electrophoresis medium container. Further, these can be realized by an electrophoresis medium container having an inexpensive liquid feeding function. This makes it possible to reduce running costs and improve user workability.
  • FIG. 1 shows an apparatus configuration diagram of a capillary electrophoresis apparatus to which the present invention is applied.
  • This apparatus can be roughly divided into two units: an autosampler unit 150 at the lower part of the apparatus and an irradiation detection / constant temperature chamber unit 160 at the upper part of the apparatus.
  • a Y-axis drive body 85 is mounted on the sampler base 80 and can be driven in the Y-axis.
  • a Z-axis drive body 90 is mounted on the Y-axis drive body 85 and can drive the Z-axis.
  • a sample tray 100 is mounted on the Z-axis driver 90, and the user sets the electrophoresis medium container 20, the anode buffer container 30, the cathode buffer container 40, and the sample container 50 on the sample tray 100. .
  • the sample container 50 is set on an X-axis driver 95 mounted on the sample tray 100, and only the sample container 50 can be driven on the X-axis on the sample tray 100.
  • a liquid feeding mechanism 60 is also mounted on the Z-axis drive body 90. The liquid feeding mechanism 60 is disposed below the electrophoresis medium container 20.
  • the irradiation detection / constant temperature chamber unit 160 includes a constant temperature chamber unit 110 and a constant temperature chamber door 120, and the inside can be maintained at a constant temperature.
  • An irradiation detection unit 130 is mounted behind the thermostatic chamber unit 110, and detection during electrophoresis can be performed.
  • the capillary array 10 is set by the user in the thermostat unit 110, and electrophoresis is performed while the capillary array 10 is kept at a constant temperature in the thermostat unit 110, and detection is performed by the irradiation detection unit 130.
  • the thermostatic chamber unit 110 is also equipped with an electrode 115 for dropping to GND when a high voltage for electrophoresis is applied.
  • the capillary array 10 is fixed to the thermostat unit 110.
  • the electrophoresis medium container 20, the anode buffer container 30, the cathode buffer container 40, and the sample container 50 can be driven on the YZ axis by the autosampler unit 150, and only the sample container 50 is further driven on the X axis. I can do it.
  • the electrophoresis medium container 20, the anode buffer solution container 30, the cathode buffer solution container 40, and the sample container 50 can be automatically connected to the fixed capillary array 10 at any position by the movement of the autosampler unit 150. .
  • FIG. 2 shows a view of the capillary electrophoresis apparatus as viewed from above.
  • the anode side buffer solution container 30 set on the sample tray 100 includes an anode side cleaning layer 31, an anode side electrophoresis buffer layer 32, and a sample introduction buffer layer 33.
  • the cathode side buffer container 40 includes a waste liquid layer 41, a cathode side cleaning layer 42, and a cathode side electrophoresis buffer layer 43.
  • the electrophoresis medium container 20, the anode buffer container 30, the cathode buffer container 40, and the sample container 50 are arranged in a positional relationship as shown in the figure.
  • the positional relationship between the anode side and the cathode side when connected to the capillary array 10 is “electrophoresis medium container 20—waste liquid layer 41”, “anode side cleaning layer 31—cathode side cleaning layer 42”, “anode side”.
  • Electrophoresis buffer layer 32 cathode side electrophoresis buffer layer 43 ”,“ sample introduction buffer layer 33—sample container 50 ”.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • the electrophoresis medium container 20 is set by being inserted into a guide 101 embedded in the sample tray 100. Further, the liquid feeding mechanism 60 is arranged such that the plunger 61 built in the liquid feeding mechanism 60 is located below the electrophoresis medium container 20.
  • the right side in FIG. 3 of the capillary array 10 is the cathode side, and the left side is the anode side.
  • the autosampler unit 150 moves to the position of “anode-side electrophoresis buffer layer 32-cathode-side electrophoresis buffer layer 43”, a high voltage is applied to the cathode-side capillary array 10, and the cathode-side buffer container 40 is moved. Electrophoresis is performed by flowing to GND at the electrode 115 through the anode buffer solution container 30.
  • FIG. 4 shows a detailed view of the liquid feeding mechanism 60.
  • a stepping motor 62 with a rotary encoder 63 is mounted on the liquid feeding mechanism base 70, and a driving pulley 67 is attached to the stepping motor 62.
  • the stepping motor 62 is a two-phase stepping motor and the rotary encoder 63 can count 400 per rotation.
  • the drive pulley 67 and the passive pulley 68 are connected by a belt 69, and the passive pulley 68 and the ball screw 65 are fixed.
  • a linear guide 66 is attached to the liquid feed mechanism base 70 in parallel with the ball screw 65, and the linear guide 66 and the ball screw 65 are fixed by a slider 71.
  • a detection plate 72 is attached to the slider 71, and origin detection is performed by shielding the origin sensor 64 with the detection plate 72.
  • the slider 71 has a plunger 61 facing the same axis direction as the drive shaft. Thereby, the plunger 61 can be driven by rotating the stepping motor 62.
  • FIG. 5 shows a detailed view of the capillary array 10.
  • the capillary array 10 includes a capillary 11 which is a glass tube having an inner diameter of about ⁇ 50 ⁇ m, and a detection unit 12 is attached to the capillary 11.
  • the detection unit 12 is detected by the irradiation detection unit 130.
  • a load head 16 and a SUS pipe 17 are attached to the cathode side end of the capillary 11.
  • the material of the load header 16 is preferably, for example, a PBT resin that is a resin having high insulation characteristics and a high comparative tracking index.
  • a part that conducts all of the SUS pipe 17 is built in the load header 16, and a high voltage is applied to all the SUS pipes 17 by applying a high voltage thereto.
  • the capillaries 11 are passed through the SUS pipes 17 and fixed. On the anode side, a plurality of capillaries 11 are combined into one by a capillary head 13.
  • the capillary head 13 includes a capillary head tip 15 that has an acute angle and a needle shape, and a capillary head boss 14 that has a larger outer diameter than the capillary head tip 15.
  • the material of the capillary head 13 is preferably PEEK resin which is hard to be chipped and has rigidity and is highly stable to chemicals and analysis.
  • the detection unit 12 performs positioning with high accuracy so that the detection unit 12 can be detected by the irradiation detection unit.
  • the load head 16 is fixed so as to be electrically connected to a portion to which a high voltage is applied when fixing.
  • the capillary head 13 is firmly fixed so that the tip 15 of the capillary head faces directly below and can withstand the load.
  • the positional relationship between the cathode side and the anode side at the time of fixing is such that a plurality of capillaries 11 do not overlap each other when set in the apparatus.
  • FIG. 6 shows a detailed view of the anode side buffer container 30.
  • the anode-side buffer container 30 includes the anode-side cleaning layer 31, the anode-side electrophoresis buffer layer 32, and the sample introduction buffer layer 33. It is a single container and is partitioned by a partition 56.
  • the anode buffer solution container 30 is preferably made of a PC resin or the like which is a transparent resin so that the buffer solution therein can be visually observed.
  • Cross sections of the anode-side cleaning layer 31, the anode-side electrophoresis buffer layer 32, and the sample introduction buffer layer 33 are shown in the BB, CC, and DD sectional views.
  • the upper surface of the anode-side buffer solution container 30 is sealed with a film 55.
  • the material of the film 55 is preferably a material that can be welded to the PC resin and can suppress water vapor permeation. Further, there is an operation of expanding the hole in the cleaning operation to be performed later. Considering this hole expansion operation, the film 55 needs to be made of a material that is difficult to stretch, and therefore, it is desirable that an aluminum layer be included.
  • An anode-side cleaning solution 35, an anode-side electrophoresis buffer solution 36, and a sample introduction buffer solution 37 are sealed therein. Each liquid has a capacity capable of analyzing 10 RUN.
  • the anode side cleaning layer 31 has a deeper container bottom than the anode side electrophoresis buffer layer 32 and the sample introduction buffer layer 33.
  • FIG. 7 shows a detailed view of the cathode side buffer container 40.
  • the cathode side buffer container 40 includes the waste liquid layer 41, the cathode side washing layer 42, and the cathode side electrophoresis buffer layer 43. It is a single container and is partitioned by a partition 56.
  • the cathode buffer container 40 is preferably made of a PC resin or the like, which is a transparent resin so that the buffer solution therein can be visually observed, like the anode buffer container 30.
  • Cross sections of the waste liquid layer 41, the cathode side cleaning layer 42, and the cathode side electrophoresis buffer layer 43 are shown in the EE cross section, the FF cross section, and the GG cross section.
  • the upper surface of the cathode buffer solution container 40 is sealed with a film 55 in the same manner as the anode buffer solution container 30.
  • Each layer has the same shape, and a waste liquid receiving liquid 45, a cathode side cleaning liquid 46, and a cathode side electrophoresis buffer 47 are sealed therein.
  • Each liquid has a capacity capable of analyzing 10 RUN.
  • the upper part of the partition 56 is also sealed with the film 55, so that the reagent is not mixed.
  • FIG. 8 shows a detailed view of the sample container 50.
  • the HH sectional view is a sectional view of the sample container 50, in which the sample 51 is enclosed. Since the sample 51 is prepared by the user, the sample container 50 is preferably a container that is easy to handle even in a pretreatment process or the like. In this apparatus, the sample container 50 is, for example, an eppendorf octal tube. Although illustration is omitted, when the sample container 50 is set in the apparatus, it is set in the apparatus as it is.
  • FIG. 9 shows a detailed view of the swimming medium container 20.
  • the electrophoresis medium container 20 has a concave seal 22 built in a syringe 21, and a rubber plug 23 is put on from above and sealed with a cap 24.
  • the cap 24 is further sealed with a film 55.
  • the material of the syringe 21 is preferably PP resin, which is a resin that can be molded thinly.
  • the material of the seal 22 is preferably an ultra-high molecular PE resin that is often used for sealing a fluid in a sliding portion and has excellent sliding characteristics.
  • the material of the rubber plug 23 is preferably silicon rubber or the like that is stable against analysis.
  • the material of the cap 24 is preferably PC resin or the like in order to unify with the film 55 of each container.
  • the electrophoresis medium 26 is sealed, and the air 27 that enters during the sealing is sealed so as to accumulate at the top.
  • the electrophoresis medium 26 has a capacity capable of analyzing 10 RUN.
  • the seal 22 can move the inside of the syringe 21 by applying a load from the outside.
  • FIG. 10 shows a detailed view of the mounting of the electrophoresis medium container 20.
  • the film 55 attached to the cap 24 is peeled off. Then, it inserts in the guide 101 embedded in the sample tray 100, and fixes from above so that it may not float up.
  • the gap between the outer diameter of the syringe 21 and the inner diameter of the guide 101 is made as small as possible. The smaller the gap is, the better.
  • the gap between the outer diameter of the syringe 21 that is a resin molded product and the inner diameter of the guide 101 that is a machined product is a reasonable clearance. Specifically, it is about 0.1 mm.
  • FIG. 11 shows a connection state between the capillary array 10 and the cathode side buffer container 40.
  • the cathode side buffer container 40 set on the sample tray 100 is connected to the fixed capillary array 10 by the Z-axis drive of the auto sampler unit 150.
  • the film 55 is penetrated by the SUS pipe 17 and connected at the illustrated position.
  • This connection method is the same for the waste liquid layer 41, the cathode side cleaning layer 42, and the cathode side electrophoresis buffer layer 43.
  • FIG. 12 shows a connection state between the capillary array 10 and the anode buffer solution container 30.
  • the anode buffer solution container 30 set on the sample tray 100 is connected to the fixed capillary array 10 by the Z-axis drive of the autosampler unit 150.
  • the film 55 is penetrated by the capillary head 13 and the electrode 115 and connected at the illustrated position.
  • This connection method is the same for the anode-side cleaning layer 31, the anode-side electrophoresis buffer layer 32, and the sample introduction buffer solution layer 33, but only the anode-side cleaning layer 31 is changed in insertion depth.
  • the film 55 When connecting the anode side buffer solution container 30 and the cathode side buffer solution container 40, the film 55 may be peeled off without being penetrated and then connected. Then, the load on the SUS pipe 17 and the capillary head 13 is eliminated.
  • the cathode side buffer solution container 40 when the cathode side buffer solution container 40 is set on the sample tray 100, there is a possibility that the buffer solution or the washing solution may be spilled. As a result, the buffer solution and the washing solution are evaporated. Therefore, the upper surface of the container may be a notched rubber scepter instead of the film 55. By doing so, the load on the SUS pipe 17 and the capillary head 13 can be reduced while preventing evaporation without spilling the buffer solution or the cleaning solution.
  • FIG. 13 shows a connection state between the capillary array 10 and the electrophoresis medium container 20.
  • the electrophoresis medium container 20 set on the sample tray 100 is connected to the fixed capillary array 10 by the Z-axis drive of the autosampler unit 150.
  • the rubber plug 23 is penetrated by the capillary head 13 and connected. Since the capillary head tip 15 has a needle shape, it can be penetrated into the rubber plug 23.
  • the electrode 115 is in a positional relationship not to contact the electrophoresis medium container 20.
  • the capillary head 13 has a capillary head boss 14 having a thick outer diameter, and the capillary head boss 14 is connected while pressing the upper surface of the rubber plug 23 from above.
  • Air 27 is also contained in the upper part of the electrophoresis medium container 20, but the capillary head tip 15 is arranged to be positioned below the air 27 after insertion.
  • the film 55 of the electrophoresis medium container 20 is peeled off and set, but the film 55 may be set without being peeled off, and the film 55 may be penetrated by the capillary head 13.
  • the load on the capillary head 13 is increased, but it is possible to prevent the film 55 from being forgotten to be peeled off, and the workability of the user is improved.
  • step 200 the user sets the capillary array 10 in the thermostat unit 110.
  • the electrophoresis medium container 20, the anode buffer container 30, the cathode buffer container 40, and the sample container 50 are set on the sample tray 100.
  • barcodes are affixed to the capillary array 10, the electrophoresis medium container 20, the anode side buffer container 30, the cathode side buffer container 40, and the sample container 50 that are consumables.
  • the user reads the barcode information of each consumable with a bar code reader installed in the apparatus. Thereby, it is possible to manage the product number, expiration date, number of times of use, etc. of each consumable.
  • step 201 the set capillary array 10 is kept at a constant temperature by the thermostatic chamber unit 110.
  • step 202 the capillary head 13 and the SUS pipe 17 of the capillary array 10 are inserted into the anode-side cleaning layer 31 and the cathode-side cleaning layer 42, respectively, by the movement of the autosampler unit 150 in the Y-axis drive and Z-axis drive. Thereby, the capillary head 13 and the SUS pipe 17 are cleaned. Details of the cleaning operation on the capillary head 13 side will be described later with reference to FIGS.
  • step 203 the capillary head 13 and the SUS pipe 17 of the capillary array 10 are inserted into the electrophoresis medium container 20 and the waste liquid layer 41 by the movement of the autosampler unit 150 in the Y-axis drive and the Z-axis drive, respectively.
  • the liquid feeding mechanism 60 is driven to feed the electrophoresis medium 26 enclosed in the electrophoresis medium container 20 to the capillary 11. Details of the liquid feeding operation will be described later with reference to FIGS.
  • step 202 the capillary head 13 and the SUS pipe 17 of the capillary array 10 are inserted into the anode-side cleaning layer 31 and the cathode-side cleaning layer 42, respectively, again by the movement of the autosampler unit 150 in the Y-axis drive and Z-axis drive. Thereby, the capillary head 13 and the SUS pipe 17 are cleaned.
  • step 204 the capillary head 13 and the SUS pipe 17 of the capillary array 10 are inserted into the sample introduction buffer layer 33 and the sample container 50 by the movement of the autosampler unit 150 in the Y-axis drive and Z-axis drive, respectively.
  • the electrode 115 is also inserted into the sample introduction buffer layer 33. Thereby, both ends of the capillary 11 are conducted. In this state, a high voltage is applied to introduce the sample 51 into the capillary 11.
  • step 202 the capillary head 13 and the SUS pipe 17 of the capillary array 10 are inserted into the anode-side cleaning layer 31 and the cathode-side cleaning layer 42, respectively, again by the movement of the autosampler unit 150 in the Y-axis drive and Z-axis drive. Thereby, the capillary head 13 and the SUS pipe 17 are cleaned.
  • step 205 the auto-sampler unit 150 is again driven in the Y-axis drive and Z-axis drive so that the capillary head 13 and the SUS pipe 17 of the capillary array 10 are moved through the anode-side electrophoresis buffer layer 32 and the cathode-side electrophoresis, respectively. Insert into the buffer layer 43. At this time, the electrode 115 is also inserted into the sample introduction buffer layer 33. Thereby, both ends of the capillary 11 are conducted. In this state, a high voltage is applied to perform electrophoresis. The sample 51 that has migrated is detected by the irradiation detection unit 130.
  • step 202 the capillary head 13 and the SUS pipe 17 of the capillary array 10 are inserted into the anode-side cleaning layer 31 and the cathode-side cleaning layer 42, respectively, again by the movement of the autosampler unit 150 in the Y-axis drive and Z-axis drive. Thereby, the capillary head 13 and the SUS pipe 17 are cleaned.
  • the capillary head 13 is in contact with the electrophoresis medium 26 during analysis.
  • a buffer solution is contained in the electrophoresis medium 26 at the time of liquid contact. If the electrophoresis medium 26 mixed with the buffer solution is fed to the capillary 11 as it is, the analysis performance deteriorates. Further, the electrophoresis medium 26 has a property of crystallizing when dried. If it remains crystallized, the capillary 11 may be clogged during liquid feeding, and the swimming medium 26 may not be fed.
  • the crystallized electrophoresis medium 26 may be caught in the connection part between the capillary head 13 and the electrophoresis medium container 20, and the electrophoresis medium 26 may leak during liquid feeding. Therefore, cleaning of the capillary head 13 is very important.
  • Fig. 15 shows the details of the initial cleaning in the analysis workflow.
  • the anode side cleaning layer 31 of the anode side buffer solution container 30 is inserted into the capillary head 13 and the electrode 115.
  • the film 55 is inserted until a hole is made in the capillary head boss 14 portion. Thereafter, the anode side cleaning layer 31 is pulled out.
  • the outer diameter of the capillary head boss 14 is thicker than the outer diameter of the capillary head tip 15, and the film 55 is in a state where an expansion hole 150 larger than the capillary head tip 15 is formed.
  • FIG. 16 shows the details of the liquid contact state with the buffer in the analysis workflow.
  • the sample introduction buffer layer 33 or the anode side electrophoresis buffer layer 32 of the anode side buffer solution container 30 is inserted into the capillary head 13 and the electrode 115.
  • the insertion depth is made shallower than when inserted into the anode-side cleaning liquid layer 31.
  • the through hole 151 is opened in the film 55, but the buffer solution adhering to the capillary head 13 falls within the buffer solution attachment range 155.
  • the range of the swimming medium 26 attached to the capillary head 13 when connected to the electrophoresis medium container 20 is also connected to be equal.
  • Fig. 17 shows details of cleaning in the analysis workflow.
  • the anode-side cleaning layer 31 of the anode-side buffer container 30 after the initial cleaning once is inserted into the capillary head 13 and the electrode 115.
  • the film 55 of the anode side cleaning layer 31 is in a state in which an expansion hole 150 is opened. Since the expansion hole 150 is thicker than the outer diameter of the capillary head tip 15, the capillary head tip 15 does not touch the film 55. Therefore, the portion of the buffer solution attachment range 155 attached to the capillary head tip 15 can be cleaned with the anode side cleaning solution 35 without touching the film 55. Further, since the insertion depth is also deep, it is possible to clean up to the cleaning range 156, and it is possible to clean all portions of the buffer solution adhesion range 155 adhering to the capillary head 13.
  • two anode side cleaning layers 31 may be provided.
  • the upper surface may be sealed with a notched rubber scepter instead of the film 55, and the solution adhering to the capillary head 13 may be wiped off. If the number of analyzes to be performed continuously is small, the amount of buffer mixed in the electrophoresis medium 26 is reduced. In that case, the cleaning operation itself becomes unnecessary.
  • FIG. 18 shows a diagram of an initial state, which is a series of movements of the electrophoresis medium 26 injection operation.
  • the electrophoresis medium container 20 is set by being inserted into the guide 101 embedded in the sample tray 100.
  • the plunger 61 of the liquid feeding mechanism 60 is disposed directly under the electrophoresis medium container 20, and the seal 22 in the electrophoresis medium container 20 can be moved by the movement of the plunger 61.
  • FIG. 19 shows a state of the plunger 61 contact detection state, which is a series of movements of the electrophoresis medium 26 injection operation.
  • the plunger 61 of the liquid feeding mechanism 60 is brought into contact with the seal 22 in the electrophoresis medium container 20, and the position thereof is detected.
  • the stepping motor 62 of the liquid feeding mechanism 60 is driven with a weak driving current, and the stepping motor 62 is stepped out when it contacts the seal 22. Since it is desired to reduce the load on the seal 22, the drive current of the stepping motor 62 is adjusted so that the thrust of the plunger 61 at this time is about 10N.
  • the contact of the plunger 61 is detected.
  • the contact position of the plunger 61 it is possible to accurately grasp the amount of the electrophoresis medium 26 in the electrophoresis medium container 20, and use it for managing the amount of liquid fed and detecting leaks.
  • the plunger 61 is excited with a current larger than the current at the time of driving and is held at a position in contact with the seal 22. It is desirable that the current value at the time of excitation is a current value that can hold the same thrust as the pressure generated when the electrophoresis medium 21 is fed.
  • FIG. 20 shows a state in which the capillary head 13 is connected, which is a series of movements of the electrophoresis medium 26 injection operation.
  • the capillary head 13 and the electrophoresis medium container 20 are connected by the movement of the Z-axis drive body 90 of the auto sampler unit 150.
  • the rubber cap 23 in the electrophoresis medium container 20 is penetrated and connected by the sharp capillary head tip 15. Since the plunger 61 of the liquid feeding mechanism 60 is mounted on the Z drive body 90 of the autosampler unit 150, the plunger 61 is connected while being in contact with the seal 22. Further, as described above, the capillary head boss 14 is connected while pressing the rubber plug 23 from above.
  • the capillary head 13 is inserted into the electrophoresis medium container 20 while being sealed by the rubber plug 23.
  • a volume change occurs in the electrophoresis medium container 20 and the pressure in the electrophoresis medium container 20 increases.
  • the seal 22 is suppressed by the plunger 61, the seal 22 does not operate.
  • FIG. 21 shows a diagram of the migration medium 26 injection state, which is a series of movements of the migration medium 26 injection operation.
  • the plunger 61 is driven by the liquid feeding mechanism 60, thereby operating the seal 22 and feeding the liquid by changing the volume in the electrophoresis medium container 20.
  • the inside of the electrophoresis medium container 20 becomes high pressure, and each component of the electrophoresis medium container 20 expands. Since the migration medium container 20 has low rigidity this time, the expansion amount is large and unstable. For this reason, the expansion of the electrophoresis medium container 20 greatly affects the sealing performance of the electrophoresis medium 26.
  • the expansion of the syringe 21 is suppressed by the guide 101. Further, the expansion of the rubber plug 23 is suppressed by the capillary head 13. Furthermore, since the shape of the seal 22 is a concave shape, the seal 22 is more sealed when the seal 22 is expanded by internal pressure. By making the shape and strength of the seal 22 easier to expand than the syringe 21, the influence of the expansion of the syringe 21 can be reduced. Specifically, the thickness of the syringe 21 is set to 1 mm, the thickness of the seal 22 is set to about 0.6 mm, and a difference is provided in the expansion coefficient.
  • the stepping motor 62 is driven by a driving current that provides a pressure necessary for liquid feeding, and the plunger 61 is driven.
  • the pressure required for liquid feeding this time is 3 MPa, and in order to generate the pressure, the drive current of the stepping motor 62 is adjusted so that the thrust of the plunger 61 is 75N.
  • the inside of the electrophoresis medium container 20 expands, but the stepping motor 62 steps out when the internal pressure increases by a necessary pressure.
  • this defoliation is detected by the rotary encoder 63. Even after the step-out is detected, the stepping motor 62 continues to drive while stepping out.
  • the plunger 61 Since the electrophoresis medium 26 is gradually fed through the capillary 11, the plunger 61 is gradually driven. Then, after detecting that the electrophoresis medium container 20 has fully expanded, the amount of the plunger 61 driven is detected by the rotary encoder 63, and the required amount of the electrophoresis medium 26 is sent to the capillary 11.
  • the liquid feeding amount can be managed without being affected by the expansion of the electrophoresis medium container 20.
  • FIG. 22 and 23 show details of the residual pressure removal operation in the electrophoresis medium container 20 as a series of movements of the electrophoresis medium 26 injection operation.
  • the plunger 61 of the liquid feeding mechanism 60 is lowered as shown in FIG. 21 to release the contact with the seal 22.
  • the pressure inside the electrophoresis medium container 20 is still increased.
  • the seal 22 is pushed back by the pressure inside the electrophoresis medium container 20, and the residual pressure inside the electrophoresis medium container 20 is removed.
  • FIG. 24 shows a detailed view of the capillary head 13 connection release operation, which is a series of movements of the electrophoresis medium 26 injection operation.
  • the connection between the capillary head 13 and the electrophoresis medium container 20 is released by the movement of the Z-axis drive body 90 of the autosampler unit 150.
  • the electrophoresis medium 26 is scattered when the capillary head 13 and the electrophoresis medium container 20 are disconnected.
  • the electrophoresis medium 26 is fed to the capillary 11.
  • a separate sensor may be provided when detecting contact of the plunger 61 during the liquid feeding operation.
  • the spring When the plunger 61 comes into contact with the seal 22, the spring may be bent, and the detection plate may cut the sensor due to the bending.
  • a contact type switch may be mounted.
  • the residual pressure When removing the residual pressure during the liquid feeding operation, the residual pressure remains in the electrophoresis medium container 20 by the sliding resistance of the seal 22. Therefore, the residual pressure may be removed by fixing the plunger 61 and the seal 22 and forcibly lowering the seal 22. At this time, a mechanism for fixing the plunger 61 and the seal 22 is required, but the residual pressure due to the sliding resistance of the seal 22 can also be removed.
  • FIG. 25 shows another form of the electrophoresis medium container 20.
  • the bottom of the syringe 21 is sealed, and the electrophoresis medium container 20 having a rubber stopper 23 having the same function as the seal 22 is provided.
  • the Z-axis driver 90 of the autosampler unit 150 By only moving the Z-axis driver 90 of the autosampler unit 150, the capillary head 13 is passed through the rubber plug 23 of the electrophoresis medium container 20, and the capillary head 13 is pushed further, thereby feeding the electrophoresis medium 26 to the capillary 11. Is also possible.
  • the sliding resistance when moving for liquid feeding is larger than the force for penetrating the rubber plug 23 with the capillary head 11.
  • the autosampler unit 150 may be divided on the anode side and the cathode side.
  • the X-axis driver 95 for sample switching may be mounted not on the sample tray 100 but on the sampler base 80 and driven on the X-axis for each sample tray 100.
  • the anode-side electrode 115 may be integrated with the capillary head 13. When the capillary head 13 is made of a material that can be electrically connected and falls to GND when the capillary head 13 is fixed, the electrode 115 itself becomes unnecessary.
  • a plurality of electrophoresis medium containers 20 may be set. By setting a plurality, it is possible to increase the number of times that continuous RUN can be performed. Alternatively, the amount of the electrophoresis medium 26 enclosed in the electrophoresis medium container 20 may be varied according to the number of times of performing the continuous RUN. Moreover, in order to make the type of the electrophoresis medium container 20 one type, the electrophoresis medium container 20 for 1 RUN may be sealed in the electrophoresis medium container 20 and set for the number of times of performing the continuous RUN.
  • a plurality of types of migration media 26 sealed in the migration media container 20 may be used. There are a plurality of types of migration media 26, and appropriate migration media 26 differ depending on the content of analysis. Therefore, the structure of the electrophoresis medium container 20 is the same, and various types of analysis can be handled by changing the type of the electrophoresis medium 26 enclosed therein. Management at that time is performed by a bar code attached to the electrophoresis medium container 20.

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Abstract

　本発明の電気泳動装置は、電気泳動によって、キャピラリ内にサンプルを送液し、当該サンプルを光学検出する電気泳動装置において、キャピラリと、キャピラリの先端に設けられたキャピラリヘッドと、電気泳動に用いる、泳動媒体が充填された泳動媒体充填容器と、泳動媒体充填容器の側面を覆うガイド部材と、泳動媒体充填容器に充填された泳動媒体を下方から封止するシール部材と、シール部材を押圧するプランジャと、を備えている。

Description

電気泳動装置および電気泳動方法
　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、電気泳動方法に関する。
　近年、電気泳動装置として、キャピラリに高分子ゲルやポリマ溶液等の泳動媒体を充填したキャピラリ電気泳動装置が広く用いられている。
　例えば、特許文献１に示されているようなキャピラリ電気泳動装置は、従来から用いられてきた。このキャピラリ電気泳動装置は、平板型電気泳動装置に比べて放熱性が高く、より高い電圧を試料に印加することができるため、高速で電気泳動を行うことができる長所がある。また、試料が微量で済むことや泳動媒体の自動充填やサンプル自動注入ができる点等、数多くの利点があり、核酸やタンパク質の解析をはじめ様々な分離分析測定に使用される。
　特許文献1では、泳動媒体をシリンジポンプにて充填を行っている。シリンジポンプ機能の備わった中継流路ブロックがあり、キャピラリを接続させ、シリンジポンプにて泳動媒体を吸引し、キャピラリに吐出を行うことで充填させる。中継流路ブロックには他にも電気泳動を行うための緩衝液も接続されており、中継流路ブロック内のバルブの開閉を行うことで流路の切替えを行っている。
　キャピラリ電気泳動装置では、泳動媒体容器やキャピラリの交換が必要である。しかし、これらの交換時には、中継流路ブロック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り除く必要がある。
　例えば、中継流路ブロックの流路内に気泡が存在する場合、緩衝液と繋がる流路のバルブを開け、泳動媒体を緩衝液側に流す。これにより、中継流路ブロック内の流路区間から気泡を除去する。一方、キャピラリの流路内に気泡が存在する場合、キャピラリの内容積に対して２倍程度の量の泳動媒体をキャピラリ内に充填する。この際、キャピラリの内径は、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内を流れ、キャピラリ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。
　キャピラリへの泳動媒体の充填は従来このような手法を用いられてきた。しかし、本泳動媒体充填方法だと、気泡を除去するために泳動媒体が余分に必要になり、その分無駄になる。一度に行う分析が多い場合は、気泡除去は最初一回のみのため、無駄になる泳動媒体の量は少ないが、一度に行う分析が少ない場合は、キャピラリや泳動媒体を接続させる度に気泡除去が必要となり、分析回数あたりの無駄になる泳動媒体の量が増える。泳動媒体は高価なため、無駄になる泳動媒体の量が増えることでランニングコストが増加してしまう。また、もし仮に気泡が残っていたまま電気泳動を行った場合、中継流路ブロックが破損する可能性がある。そうなると破損箇所の修理が必要となり、検査再開までに多大な時間を要することとなる。そのため、ユーザによる気泡の有無確認が必要となる。
　特許文献２は、中継流路ブロック内の気泡を目視確認する必要を無くし、電気泳動装置の操作の難易度を低下させる仕組みが示されている。具体的には、泳動媒体容器を、送液機構を備えた使い捨ての泳動媒体容器とし、且つキャピラリと泳動媒体、緩衝液との流路の切替えを着脱式とする。泳動媒体を充填する場合にのみ、泳動媒体容器とキャピラリが接続し、電気泳動時は泳動媒体容器からキャピラリを外し、キャピラリの両端を緩衝液に直接浸す。つまり、中継流路ブロック自体が不要となる。これにより、気泡除去のための無駄な泳動媒体の量が減り、電気泳動時の気泡混入のリスクのある流路を無くすことができ、電気泳動前のユーザによる気泡目視確認を省くことができる。もし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、中継流路ブロックのように修理を必要としない。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。
特開２００８－８６２１号 特許第５３９１３５０号
　特許文献２のように泳動媒体容器に送液機構を備えさせる手法としては、例えば注射器のようなシリンジ構造の泳動媒体容器とし、キャピラリを直接泳動媒体容器に接続する案がある。これを実用化するためには、泳動媒体容器を安価な樹脂成型品で作成しなければならない。無駄になる泳動媒体の量が減ったとしても、泳動媒体容器が高価になってしまっては、ランニングコストを低減させることができないからである。しかし、特許文献２の方法では、キャピラリへの泳動媒体の送液圧の影響により、泳動媒体容器の剛性を高くする必要がある。泳動媒体容器の剛性を高くすると、樹脂成型品では困難となり、泳動媒体容器のコストが上がってしまう。
　また、泳動媒体容器に送液機構を備えさせ、キャピラリとの接続を着脱式にするためには、キャピラリとの接続部及び送液機構箇所を高耐圧にする必要がある。キャピラリ内径はφ５０μｍ程度であり、水の数百倍も粘度が高い泳動媒体を注入するため、数ＭＰａの圧力を印加する必要があるからである。
　さらに、泳動媒体容器内の残量を確認し、送液量の管理を従来どおり細かい分解能で行う必要がある。この送液量の管理の分解能が粗くなると、キャピラリ内に泳動媒体を充填できたと判断するための送液量が多くなってしまう。こうなると、気泡除去のための泳動媒体は不要だが、キャピラリ充填のための泳動媒体量が増えてしまい、結果的に必要な泳動媒体量が増えてしまう。これにより、ランニングコストを低減させることができなくなる。
　上記問題を解決するためには、安価な泳動媒体容器のまま、送液圧による泳動媒体容器の膨張を抑える必要がある。本発明の目的は、これらの課題を達成したキャピラリ電気泳動装置を提供することにある。
　本発明の電気泳動装置は、電気泳動によって、キャピラリ内にサンプルを送液し、当該サンプルを光学検出する電気泳動装置において、
　キャピラリと、
　キャピラリの先端に設けられたキャピラリヘッドと、
　電気泳動に用いる、泳動媒体が充填された泳動媒体充填容器と、
　泳動媒体充填容器の側面を覆うガイド部材と、
　泳動媒体充填容器に充填された泳動媒体を下方から封止するシール部材と、
　シール部材を押圧するプランジャと、を備えている。
　本発明により、泳動媒体容器の膨張を抑えられるため、高耐圧の容器とすることが可能となる。また、これらを、安価な送液機能を備えた泳動媒体容器にて実現することが出来る。これにより、ランニングコストの低減、ユーザ作業性の向上の両立が可能となる。
本発明の装置構成概要図 本発明の装置上面図 装置のＡ－Ａ断面図 送液機構詳細図 キャピラリアレイ詳細図 陽極側緩衝液容器詳細図 陰極側緩衝液詳細図 サンプル容器詳細図 泳動媒体容器詳細図 泳動媒体容器取付け詳細図 キャピラリアレイと陰極側緩衝液容器の接続状態図 キャピラリアレイと陽極側緩衝液容器の接続状態図 キャピラリアレイと泳動媒体容器の接続状態図 本実施例における分析のワークフロー キャピラリヘッド洗浄動作詳細図(初期洗浄) キャピラリヘッド洗浄動作詳細図(緩衝液接液) キャピラリヘッド洗浄動作詳細図(緩衝液洗浄) 泳動媒体送液動作詳細図(初期状態) 泳動媒体送液動作詳細図(プランジャ接触検知) 泳動媒体送液動作詳細図(キャピラリ接続) 泳動媒体送液動作詳細図(泳動媒体注入) 泳動媒体送液動作詳細図(プランジャ接触解除) 泳動媒体送液動作詳細図(残圧除去) 泳動媒体送液動作詳細図(キャピラリ接続解除) 実施例における泳動媒体容器詳細図 実施例におけるＡ－Ａ断面図
　泳動媒体容器の膨張を抑えるために、泳動媒体容器自体の剛性を上げるのではなく、容器がセットされる装置側で膨張を抑える構造を作る。また、泳動媒体容器内の流体封止箇所は、内圧が高まった時に、より密閉される内圧シール構造となる形状にする。これにより、安価な泳動媒体容器のままでも、膨張を抑え、高耐圧にすることが可能となる。さらに、装置側に泳動媒体容器の残量を検知する機能を供え、送液後に泳動媒体容器内の内圧を除去できる機能を備える。これにより、泳動媒体容器内の残量管理、送液量の管理が可能となる。
　以下、具体的な構造を示す。
　泳動媒体容器は、注射器のようなシリンジ構造とし、自身の膨張を抑えるためのガイド部品にセットされる。このガイド部品は剛性が高く、泳動媒体容器が膨張した時にガイド部品と接触するまで膨張し、それ以上の膨張が抑えられる。
　泳動媒体容器とキャピラリの接続は、複数本のキャピラリを一つに束ね、先端を針状に尖らせたキャピラリヘッドを設け、泳動媒体容器にはゴム栓があり、キャピラリヘッドにてゴム栓を貫通させて接続させることとする。この時、キャピラリヘッドにて送液圧によるゴム栓の膨張を抑え込むように、ゴム栓にキャピラリヘッドを押付けるようにする。
　シリンジ構造の泳動媒体容器には、送液するための可動できるシール部品が内蔵されている。このシール部品のシール面が、容器シリンジよりも内圧により変形しやすくなるような形状及び肉厚とする。また、このシール部品の形状を容器の内向きに凹形状とし、凹形状の先端をシール面とすることで、内圧が高まった時に、より密閉される内圧シール構造となる。
　泳動媒体の送液は、外部から泳動媒体容器のシール部品を押すことで送液を行う。このシール部品を押すプランジャを備えた送液機構には、プランジャがシール部品に接触した場合の速度変化を検知するよう、エンコーダーを備える。また、送液後、泳動媒体容器の内部は圧力が高まったままなので、シール部品が元の位置に戻る力が働く。その状態でシール部品に接触していたプランジャを一度離す。これにより、シール部品が元の位置の方向に動き、泳動媒体容器の内圧が除去される。
　本発明により、泳動媒体容器の膨張を抑えられるため、高耐圧の容器とすることが可能となる。さらに、泳動媒体容器内シール部品の位置を検知し、且つ泳動媒体容器内の残圧を除去することで、泳動媒体容器内の残量及び送液量の管理が可能となる。また、これらを、安価な送液機能を備えた泳動媒体容器にて実現することが出来る。これにより、ランニングコストの低減、ユーザ作業性の向上の両立が可能となる。
　以下、図１～図１０を用いて、本発明の装置構成及び配置、主要部品構造、取り付け方法を説明する。
　図１に、本発明を適用したキャピラリ電気泳動装置の装置構成図を示す。本装置は、装置下部にあるオートサンプラーユニット１５０と、装置上部にある照射検出／恒温槽ユニット１６０の、二つのユニットに大きく分けることが出来る。
　オートサンプラーユニット１５０には、サンプラーベース８０の上にＹ軸駆動体８５が搭載され、Ｙ軸に駆動を行うことが出来る。Ｙ軸駆動体８５にはＺ軸駆動体９０が搭載され、Ｚ軸に駆動を行うことが出来る。Ｚ軸駆動体９０の上にはサンプルトレイ１００が搭載され、サンプルトレイ１００の上に、泳動媒体容器２０、陽極側緩衝液容器３０、陰極側緩衝液容器４０、サンプル容器５０をユーザがセットする。サンプル容器５０は、サンプルトレイ１００上に搭載されたＸ軸駆動体９５の上にセットされ、サンプルトレイ１００上でサンプル容器５０のみがＸ軸に駆動することが出来る。Ｚ軸駆動体９０には送液機構６０も搭載される。この送液機構６０は泳動媒体容器２０の下方に配置される。
　照射検出／恒温槽ユニット１６０には、恒温槽ユニット１１０、恒温槽ドア１２０があり、中を一定の温度に保つことが出来る。恒温槽ユニット１１０の後方には照射検出ユニット１３０が搭載され、電気泳動時の検出を行うことが出来る。恒温槽ユニット１１０の中に、キャピラリアレイ１０をユーザがセットし、恒温槽ユニット１１０にてキャピラリアレイ１０を恒温に保ちながら電気泳動を行い、照射検出ユニット１３０にて検出を行う。また、恒温槽ユニット１１０には、電気泳動のための高電圧印加時にＧＮＤに落とすための電極１１５も搭載されてある。
　上記のように、キャピラリアレイ１０は恒温槽ユニット１１０に固定される。泳動媒体容器２０、陽極側緩衝液容器３０、陰極側緩衝液容器４０、サンプル容器５０は、オートサンプラーユニット１５０にてＹＺ軸に駆動することができ、サンプル容器５０のみ、さらにＸ軸に駆動することが出来る。固定されたキャピラリアレイ１０に、泳動媒体容器２０、陽極側緩衝液容器３０、陰極側緩衝液容器４０、サンプル容器５０が、オートサンプラーユニット１５０の動きで任意の位置に自動で接続することが出来る。
　図２に、キャピラリ電気泳動装置を上面から見た図を示す。サンプルトレイ１００上にセットされた陽極側緩衝液容器３０には、陽極側洗浄層３１、陽極側電気泳動用緩衝液層３２、サンプル導入用緩衝液層３３がある。また、陰極側緩衝液容器４０には、廃液層４１、陰極側洗浄層４２、陰極側電気泳動用緩衝液層４３がある。
　泳動媒体容器２０、陽極側緩衝液容器３０、陰極側緩衝液容器４０、サンプル容器５０は図示のような位置関係に配置される。これにより、キャピラリアレイ１０との接続の際の陽極側-陰極側の位置関係は、「泳動媒体容器２０－廃液層４１」、「陽極側洗浄層３１－陰極側洗浄層４２」、「陽極側電気泳動用緩衝液層３２－陰極側電気泳動用緩衝液層４３」、「サンプル導入用緩衝液層３３－サンプル容器５０」となる。
　図３に、図２におけるＡ－Ａ断面図を示す。泳動媒体容器２０はサンプルトレイ１００に埋め込まれたガイド１０１の中に挿入してセットされる。また、送液機構６０は、送液機構６０に内蔵されたプランジャ６１が、泳動媒体容器２０の下方になるように配置される。
　電気泳動の際、キャピラリアレイ１０の図３における右側が陰極側となり、左側が陽極側となる。オートサンプラーユニット１５０が「陽極側電気泳動用緩衝液層３２-陰極側電気泳動用緩衝液層４３」の位置に移動し、陰極側のキャピラリアレイ１０に高電圧がかかり、陰極側緩衝液容器４０、陽極側緩衝液容器３０を介し、電極１１５にてＧＮＤに流すことで電気泳動を行う。
　図４に、送液機構６０の詳細図を示す。送液機構ベース７０に、ロータリーエンコーダー６３付きのステッピングモーター６２が搭載され、ステッピングモーター６２に駆動プーリ６７が取り付く。例えば、ステッピングモーター６２は２相ステッピングモーターとし、ロータリーエンコーダー６３は、１回転あたり４００カウント出来るものとする。駆動プーリ６７と受動プーリ６８間をベルト６９で繋ぎ、受動プーリ６８とボールネジ６５が固定される。送液機構ベース７０にはリニアガイド６６がボールネジ６５と平行に取り付けられ、スライダー７１にてリニアガイド６６とボールネジ６５が固定される。スライダー７１には検知板７２が取り付けられ、原点センサ６４を検知板７２で遮光することで原点検知を行う。また、スライダー７１には駆動軸と同一軸方向を向いたプランジャ６１が付いている。これにより、ステッピングモーター６２を回転させることでプランジャ６１を駆動させることが可能となる。
　図５に、キャピラリアレイ１０の詳細図を示す。キャピラリアレイ１０は、内径約φ50μｍ程度のガラス管であるキャピラリ１１があり、キャピラリ１１に検出部１２が付いている。この検出部１２を照射検出ユニット１３０にて検出する。キャピラリ１１の陰極側端部には、ロードヘッタ１６、ＳＵＳパイプ１７が付いている。ロードヘッタ１６の材質は、例えば絶縁特性が高く、比較トラッキング指数の高い樹脂であるＰＢＴ樹脂等が望ましい。ロードヘッタ１６内部に、ＳＵＳパイプ１７全ての導通を取る部品が内蔵されており、そこに高電圧をかけることで全てのＳＵＳパイプ１７に高電圧がかかる。このＳＵＳパイプ１７にキャピラリ１１をそれぞれ通して固定する。陽極側は、複数本のキャピラリ１１をキャピラリヘッド１３にて一本に纏める。キャピラリヘッド１３は、鋭角にして針状になったキャピラリヘッド先端１５、キャピラリヘッド先端１５より外径が太い部分であるキャピラリヘッドボス１４を有する。キャピラリヘッド１３の材質は、欠けにくく剛性もあり、薬品や分析に対して安定性の高い樹脂であるＰＥＥＫ樹脂等が望ましい。
　図は省略するが、キャピラリアレイ１０を恒温槽ユニット１１０に固定の際、検出部１２、ロードヘッタ１６、キャピラリヘッド１３をそれぞれ固定する。検出部１２は照射検出ユニットで検出できる位置になるように、高精度で位置決めを行う。ロードヘッタ１６は、固定の際に高電圧を印加する箇所と導通が取れるように固定する。キャピラリヘッド１３は、キャピラリヘッド先端１５が真下を向き、荷重に耐えられるよう強固に固定する。固定の際の陰極側、陽極側の位置関係は、装置にセットした時に複数本のキャピラリ１１同士が重ならないような配置とする。
　図６に、陽極側緩衝液容器３０の詳細図を示す。前記した通り、陽極側緩衝液容器３０には陽極側洗浄層３１、陽極側電気泳動用緩衝液層３２、サンプル導入用緩衝液層３３がある。一つの容器となっており、仕切り５６にて仕切られている。陽極側緩衝液容器３０の材質は、中の緩衝液が目視できるような透明の樹脂であるＰＣ樹脂等が望ましい。陽極側洗浄層３１、陽極側電気泳動用緩衝液層３２、サンプル導入用緩衝液層３３の断面を、Ｂ－Ｂ断面図、Ｃ－Ｃ断面図、Ｄ－Ｄ断面図に示す。各断面図に示すように、陽極側緩衝液容器３０の上面はフィルム５５で封止されている。フィルム５５の材質は、ＰＣ樹脂と溶着可能であり、水蒸気透過を抑えることのできるものが望ましい。また、後術する洗浄動作において、穴を拡張させる動作がある。この穴の拡張動作を考慮すると、フィルム５５は伸びにくい材質である必要があるため、アルミの層が含まれていることが望ましい。中にはそれぞれ、陽極側洗浄液３５、陽極側電気泳動用緩衝液３６、サンプル導入用緩衝液３７が封入されている。それぞれの液体は、１０ＲＵＮ分の分析が出来る容量が封入される。仕切り５６上部もフィルム５５で封止されているため、試薬間が混ざることは無い。また、陽極側電気泳動用緩衝液層３２、サンプル導入用緩衝液層３３に対し、陽極側洗浄層３１は容器底が深くなっている。図は省略するが、装置へ陽極側緩衝液容器３０セットする際は、フィルム５５を剥がしたりせず、そのまま装置にセットし、浮き上がらないようにロックをかける。
　図７に、陰極側緩衝液容器４０の詳細図を示す。前記した通り、陰極側緩衝液容器４０には廃液層４１、陰極側洗浄層４２、陰極側電気泳動用緩衝液層４３がある。一つの容器となっており、仕切り５６にて仕切られている。陰極側緩衝液容器４０材質は、陽極側緩衝液容器３０の材質と同様に、中の緩衝液が目視できるような透明の樹脂であるＰＣ樹脂等が望ましい。廃液層４１、陰極側洗浄層４２、陰極側電気泳動用緩衝液層４３の断面を、Ｅ－Ｅ断面図、Ｆ－Ｆ断面図、Ｇ－Ｇ断面図に示す。各断面図に示すように、陰極側緩衝液容器４０の上面は陽極側緩衝液容器３０と同様にフィルム５５で封止されている。どの層も形状は同じで、中にはそれぞれ廃液受け液４５、陰極側洗浄液４６、陰極側電気泳動用緩衝液４７が封入されている。それぞれの液体は、１０ＲＵＮ分の分析が出来る容量が封入される。陽極側緩衝液容器３０と同様に、仕切り５６上部もフィルム５５で封止されているため、試薬が混ざることは無い。図は省略するが、装置へ陰極側緩衝液容器４０セットする際は、フィルム５５を剥がしたりせず、そのまま装置にセットし、浮き上がらないようにロックをかける。
　図８に、サンプル容器５０の詳細図を示す。Ｈ－Ｈ断面図は、サンプル容器５０の断面図となり、中にサンプル５１が封入される。サンプル５１はユーザが準備するため、サンプル容器５０は前処理工程等でも扱いやすい容器が好ましい。本装置では、サンプル容器５０は、例えばエッペンドルフ社の八連チューブである。図は省略するが、装置にサンプル容器５０をセットする際は、そのまま装置にセットする。
　図９に、泳導媒体容器２０の詳細図を示す。泳動媒体容器２０は、シリンジ２１の中に凹形状のシール２２が内蔵され、上からゴム栓２３を乗せてからキャップ２４で封止する。キャップ２４の上にはさらにフィルム５５にて封止されている。シリンジ２１の材質は、薄肉成型が可能な樹脂であるＰＰ樹脂等が望ましい。シール２２の材質は、摺動部の流体のシール等で良く使われる、摺動特性に優れる超高分子ＰＥ樹脂等が望ましい。ゴム栓２３の材質は、分析に対して安定しているシリコンゴム等が望ましい。キャップ２４の材質は、各容器のフィルム５５と統一するため、ＰＣ樹脂等が望ましい。中には泳動媒体２６が封入され、封入の際に入ってしまう空気２７は上部に溜まるように封入する。泳動媒体２６は１０ＲＵＮ分の分析が出来る容量が封入される。シール２２は、外部から荷重をかけることでシリンジ２１の内部を可動できるようになっている。
　図１０に、泳動媒体容器２０取付け詳細図を示す。泳動媒体容器２０を装置にセットする際は、まずキャップ２４に付いているフィルム５５を剥がす。その後、サンプルトレイ１００に埋め込まれているガイド１０１に挿入し、浮き上がらないように上から固定する。この時、シリンジ２１の外径とガイド１０１の内径の隙間が限りなく小さくなるようにする。隙間は小さければ小さいほど良いが、樹脂成型品のシリンジ２１の外径と、機械加工品であるガイド１０１の内径の、加工上無理の無い隙間とする。具体的には、０．１ｍｍ程度となる。
　以下、図１１～図１３を用いて、本発明におけるキャピラリアレイ１０と泳動媒体容器２０、陽極側緩衝液容器３０、陰極側緩衝液容器４０との接続方法を説明する。
　図１１に、キャピラリアレイ１０と陰極側緩衝液容器４０の接続状態を示す。固定されたキャピラリアレイ１０に、サンプルトレイ１００にセットされた陰極側緩衝液容器４０が、オートサンプラーユニット１５０のＺ軸駆動にて接続される。接続の際、図示の位置にて、フィルム５５をＳＵＳパイプ１７にて貫通させて接続させる。この接続方法は、廃液層４１、陰極側洗浄層４２、陰極側電気泳動用緩衝液層４３の全て同一となる。
　図１２に、キャピラリアレイ１０と陽極側緩衝液容器３０の接続状態を示す。固定されたキャピラリアレイ１０に、サンプルトレイ１００にセットされた陽極側緩衝液容器３０が、オートサンプラーユニット１５０のＺ軸駆動にて接続される。接続の際、図示の位置にて、フィルム５５をキャピラリヘッド１３及び電極１１５にて貫通させて接続させる。この接続方法は、陽極側洗浄層３１、陽極側電気泳動用緩衝液層３２、サンプル導入用緩衝液層３３の全て同一だが、陽極側洗浄層３１のみ挿入深さを変える。
　陽極側緩衝液容器３０及び陰極側緩衝液容器４０との接続の際、フィルム５５を貫通させずに剥がしてから接続させてもよい。そうすると、ＳＵＳパイプ１７やキャピラリヘッド１３に対しての負荷は無くなるが、陰極側緩衝液容器４０をサンプルトレイ１００にセットする際、緩衝液や洗浄液をこぼしてしまう可能性があり、さらに分析の途中で緩衝液や洗浄液が蒸発してしまう。そこで、容器上面をフィルム５５ではなく、切込み付きのゴムセプタとしてもよい。そうすることにより、緩衝液や洗浄液をこぼすことなく、蒸発も防ぎつつ、ＳＵＳパイプ１７やキャピラリヘッド１３への負荷を減らすことが出来る。
　図１３に、キャピラリアレイ１０と泳動媒体容器２０の接続状態を示す。固定されたキャピラリアレイ１０に、サンプルトレイ１００にセットされた泳動媒体容器２０が、オートサンプラーユニット１５０のＺ軸駆動にて接続される。接続の際、ゴム栓２３をキャピラリヘッド１３にて貫通させて接続させる。キャピラリヘッド先端１５が針状になっているため、ゴム栓２３への貫通も可能となる。この時、電極１１５は泳動媒体容器２０に接触しない位置関係にしておく。キャピラリヘッド１３は、外径が太くなっているキャピラリヘッドボス１４を有しており、キャピラリヘッドボス１４にてゴム栓２３の上面を上から押さえつけながら接続する。また、泳動媒体容器２０内の上部には空気２７も入っているが、キャピラリヘッド先端１５は挿入後に空気２７よりも下方に位置するように配置することとする。
　今回、泳動媒体容器２０のフィルム５５を剥がしてセットしているが、フィルム５５を剥がさずにセットし、キャピラリヘッド１３でフィルム５５を貫通させてもよい。こうすることにより、キャピラリヘッド１３への負荷は増えるが、フィルム５５の剥がし忘れの防止も可能となり、ユーザの作業性が向上する。
　以下、図１４を用いて本実施例における分析のワークフローを説明する。
　ステップ２００にて、ユーザはキャピラリアレイ１０を恒温槽ユニット１１０にセットする。また、泳動媒体容器２０、陽極側緩衝液容器３０及び陰極側緩衝液容器４０、サンプル容器５０をサンプルトレイ１００にセットする。図は省略するが、消耗品であるキャピラリアレイ１０、泳動媒体容器２０、陽極側緩衝液容器３０、陰極側緩衝液容器４０、サンプル容器５０にはバーコードが貼り付けられてある。ユーザは装置に各消耗品をセットする際、装置に搭載しているバーコードリーダーにて各消耗品のバーコード情報を読み込む。これにより、各消耗品の製番や使用期限、使用回数等を管理することが出来る。
　ステップ２０１にて、恒温槽ユニット１１０により、セットされたキャピラリアレイ１０を一定温度に保つ。
　ステップ２０２にて、オートサンプラーユニット１５０のＹ軸駆動、Ｚ軸駆動の動きで、キャピラリアレイ１０のキャピラリヘッド１３、ＳＵＳパイプ１７をそれぞれ陽極側洗浄層３１、陰極側洗浄層４２に挿入する。これにより、キャピラリヘッド１３とＳＵＳパイプ１７の洗浄を行う。キャピラリヘッド１３側の洗浄動作の詳細は、後ほど図１５～図１７を用いて説明する。
　ステップ２０３にて、オートサンプラーユニット１５０のＹ軸駆動、Ｚ軸駆動の動きで、キャピラリアレイ１０のキャピラリヘッド１３、ＳＵＳパイプ１７をそれぞれ泳動媒体容器２０、廃液層４１に挿入する。この状態にて、送液機構６０を駆動させ、泳動媒体容器２０に封入された泳動媒体２６をキャピラリ１１に送液する。送液動作の詳細は、後ほど図１８～図２４を用いて説明する。
　ステップ２０２にて、再度オートサンプラーユニット１５０のＹ軸駆動、Ｚ軸駆動の動きで、キャピラリアレイ１０のキャピラリヘッド１３、ＳＵＳパイプ１７をそれぞれ陽極側洗浄層３１、陰極側洗浄層４２に挿入する。これにより、キャピラリヘッド１３とＳＵＳパイプ１７の洗浄を行う。
　ステップ２０４にて、オートサンプラーユニット１５０のＹ軸駆動、Ｚ軸駆動の動きで、キャピラリアレイ１０のキャピラリヘッド１３、ＳＵＳパイプ１７をそれぞれサンプル導入用緩衝液層３３、サンプル容器５０に挿入する。このとき、電極１１５もサンプル導入用緩衝液層３３に挿入される。これにより、キャピラリ１１の両端が導通される。この状態にて高電圧を印加させ、サンプル５１をキャピラリ１１に導入する。
　ステップ２０２にて、再度オートサンプラーユニット１５０のＹ軸駆動、Ｚ軸駆動の動きで、キャピラリアレイ１０のキャピラリヘッド１３、ＳＵＳパイプ１７をそれぞれ陽極側洗浄層３１、陰極側洗浄層４２に挿入する。これにより、キャピラリヘッド１３とＳＵＳパイプ１７の洗浄を行う。
　ステップ２０５にて、再度オートサンプラーユニット１５０のＹ軸駆動、Ｚ軸駆動の動きで、キャピラリアレイ１０のキャピラリヘッド１３、ＳＵＳパイプ１７をそれぞれ陽極側電気泳動用緩衝液層３２、陰極側電気泳動用緩衝液層４３に挿入する。このとき、電極１１５もサンプル導入用緩衝液層３３に挿入される。これにより、キャピラリ１１の両端が導通される。この状態にて高電圧を印加させ、電気泳動を行う。泳動してきたサンプル５１を、照射検出ユニット１３０にて検出を行う。
　ステップ２０２にて、再度オートサンプラーユニット１５０のＹ軸駆動、Ｚ軸駆動の動きで、キャピラリアレイ１０のキャピラリヘッド１３、ＳＵＳパイプ１７をそれぞれ陽極側洗浄層３１、陰極側洗浄層４２に挿入する。これにより、キャピラリヘッド１３とＳＵＳパイプ１７の洗浄を行う。
　この一連の動きにて検出したデータを解析することで、一つの分析が終了となる。連続して分析を行う場合は、サンプルトレイ１００上のＸ駆動体９５を駆動させ、サンプル容器５０の位置を切り替えて上記の動作を繰り返す。
　以下、図１５～図１７を用いて、キャピラリヘッド１３の洗浄動作の詳細を説明する。キャピラリヘッド１３は、分析の中で泳動媒体２６との接液を伴う。連続して分析を行った場合、接液の際、泳動媒体２６の中に緩衝液が入ってしまう。緩衝液が混ざった泳動媒体２６をそのままキャピラリ１１に送液すると、分析性能が悪化してしまう。また、泳動媒体２６は乾燥すると結晶化する性質がある。もし結晶化したままとなると、送液の際にキャピラリ１１が詰まり、泳導媒体２６を送液できなくなる恐れがある。さらに、キャピラリヘッド１３と泳動媒体容器２０との接続部に結晶化した泳動媒体２６が挟まり、送液時に泳動媒体２６がリークしてしまう恐れがある。そのため、キャピラリヘッド１３の洗浄は非常に重要である。
　図１５に、分析ワークフローにおける初期洗浄の詳細を示す。キャピラリヘッド１３及び電極１１５に、陽極側緩衝液容器３０の陽極側洗浄層３１を挿入する。その際、図示のように、キャピラリヘッドボス１４部分にてフィルム５５に穴を空けるまで挿入する。その後、陽極側洗浄層３１を引き抜く。キャピラリヘッドボス１４の外径はキャピラリヘッド先端１５の外径よりも太くなっており、フィルム５５にはキャピラリヘッド先端１５よりも太い拡張穴１５０空いた状態となる。
　図１６に、分析ワークフローにおける緩衝液との接液状態の詳細を示す。キャピラリヘッド１３及び電極１１５に、陽極側緩衝液容器３０のサンプル導入用緩衝液層３３もしくは陽極側電気泳動用緩衝液層３２を挿入する。その際、図示のように、陽極側洗浄液層３１へ挿入したときと比べて、挿入深さを浅くする。これにより、フィルム５５には貫通穴１５１が開くが、キャピラリヘッド１３に付着する緩衝液は、緩衝液付着範囲１５５の範囲となる。図を省略するが、泳動媒体容器２０と接続した際、キャピラリヘッド１３に付着する泳導媒体２６の範囲も、同等になるように接続する。
　図１７に、分析ワークフローにおける洗浄の詳細を示す。キャピラリヘッド１３及び電極１１５に、一度初期洗浄を行った後の、陽極側緩衝液容器３０の陽極側洗浄層３１を挿入する。図示のように、陽極側洗浄層３１のフィルム５５には、拡張穴１５０が空いた状態となっている。拡張穴１５０は、キャピラリヘッド先端１５の外径よりも太いため、キャピラリヘッド先端１５はフィルム５５に触れることは無い。そのため、キャピラリヘッド先端１５に付着した緩衝液付着範囲１５５の部分は、フィルム５５に触れることなく、陽極側洗浄液３５にて洗浄を行うことが出来る。また、挿入深さも深いため、洗浄範囲１５６まで洗浄が可能となり、キャピラリヘッド１３に付着した緩衝液付着範囲１５５の部分を全て洗浄することが出来る。
　本一連の動作により洗浄を行うが、各溶液キャピラリヘッド１３を引き抜くときの速度を極端に遅くする。これにより、キャピラリヘッド１３に付着するそもそもの溶液の量が減り、溶液の持ち込み量自体が減ることになる。
　洗浄効率を上げたい場合、陽極側洗浄層３１を二箇所設けてもよい。また、上面をフィルム５５ではなく切り込みつきのゴムセプタで封止し、キャピラリヘッド１３に付着した溶液を拭う方式でも良い。もし連続して行う分析回数が少ない場合、泳動媒体２６に混入する緩衝液の量が減る。その場合は、洗浄動作自体が不要となる。
　以下、図１８～図２４を用いて、泳導媒体２６の送液動作の詳細を説明する。
　図１８に、泳動媒体２６注入動作一連の動きである、初期状態の図を示す。前記した通り、泳動媒体容器２０は、サンプルトレイ１００に埋め込まれたガイド１０１内に挿入してセットされる。このとき、泳動媒体容器２０の真下には、送液機構６０のプランジャ６１が配置され、プランジャ６１の動きにて泳動媒体容器２０内のシール２２が可動できるようになっている。
　図１９に、泳動媒体２６注入動作一連の動きである、プランジャ６１接触検知の状態の図を示す。まず、図１８のように、送液機構６０のプランジャ６１を、泳動媒体容器２０内のシール２２に接触させ、その位置を検知する。送液機構６０のステッピングモーター６２を微弱な駆動電流で駆動させ、シール２２に接触した時点でステッピングモーター６２を脱調させる。シール２２への荷重は少なくしたいため、この時のプランジャ６１の推力が１０Ｎ程度となるように、ステッピングモーター６２の駆動電流を調整する。この時のステッピングモーター６２の脱調を、ロータリーエンコーダー６３にて検知することで、プランジャ６１接触検知を行う。このプランジャ６１接触位置検知を行うことにより、泳動媒体容器２０内の泳動媒体２６の量を正確に把握し、送液量の管理やリーク検知に用いることが出来る。プランジャ６１接触検知後、プランジャ６１は駆動時の電流よりも大きな電流で励磁させ、シール２２と接触した位置で保持させておく。励磁の際の電流値は、泳動媒体２１を送液する際に発生させる圧力と同じだけの推力を保持できるだけの電流値とすることが望ましい。
　図２０に、泳動媒体２６注入動作一連の動きである、キャピラリヘッド１３接続の状態の図を示す。オートサンプラーユニット１５０のＺ軸駆動体９０の動きにて、キャピラリヘッド１３と泳動媒体容器２０が接続される。前記した通り、鋭利なキャピラリヘッド先端１５にて、泳動媒体容器２０内のゴム栓２３を貫通させて接続する。送液機構６０のプランジャ６１は、オートサンプラーユニット１５０のＺ駆動体９０に搭載されているため、プランジャ６１はシール２２に接触した状態のまま接続される。また、前記した通り、キャピラリヘッドボス１４にてゴム栓２３を上から押さえつけながら接続する。このとき、キャピラリヘッド１３はゴム栓２３により、密閉されたまま泳動媒体容器２０内に挿入される。これにより、泳動媒体容器２０内にて体積変化が起き、泳動媒体容器２０内の圧力が上昇するが、シール２２をプランジャ６１で抑えているため、シール２２が稼動してしまうことは無い。
　図２１に、泳動媒体２６注入動作一連の動きである、泳動媒体２６注入状態の図を示す。キャピラリヘッド１３の接続後、送液機構６０にてプランジャ６１を駆動させることで、シール２２を稼動させ、泳動媒体容器２０内の体積を変化させて送液する。このとき、泳動媒体容器２０内が高圧になり、泳動媒体容器２０の各部品が膨張する。今回泳動媒体容器２０は剛性が低いため、膨張量は大きく、不安定となる。そのため、泳動媒体容器２０の膨張により、泳動媒体２６の密閉性に対して大きな影響が出てくる。
　そこで、ガイド１０１にてシリンジ２１の膨張を押さえ込む。また、キャピラリヘッド１３にてゴム栓２３の膨張を押さえ込む。さらに、シール２２の形状が凹形状となっているため、シール２２が内圧で膨張したとき、より密閉される形状となっている。シリンジ２１よりもシール２２の方が膨張しやすい形状や強度にしておくことで、シリンジ２１の膨張による影響も軽減することが出来る。具体的には、シリンジ２１の肉厚を１ｍｍ、シール２２の肉厚を０．６ｍｍ程度とし、膨張係数に差を設ける。
　これより、膨張による密閉性への影響を軽減させる。しかし、いくら膨張量を減らしても、膨張量を無くすことは出来ない。膨張量がばらつくことで、送液量管理に影響が出てくる。
　そこで、まず送液に必要な圧力となるような駆動電流でステッピングモーター６２を駆動させ、プランジャ６１を駆動させる。今回送液に必要な圧力は３ＭＰａとし、その圧力を発生させるため、プランジャ６１の推力が７５Ｎとなるよう、ステッピングモーター６２の駆動電流を調整する。これにより泳動媒体容器２０内が膨張するが、内圧が必要な圧力分高まった時点でステッピングモーター６２が脱調する。このとき、泳動媒体容器２０は膨張しきったことになるので、この脱腸をロータリーエンコーダー６３で検知する。脱調を検知してからも、ステッピングモーター６２は脱調をしながら駆動し続ける。泳動媒体２６は徐々にキャピラリ１１内を送液されていくため、徐々にプランジャ６１が駆動していく。そして、泳動媒体容器２０が膨張しきったことを検知した後に、プランジャ６１が駆動した量をロータリーエンコーダー６３で検知し、必要な泳動媒体２６分の量をキャピラリ１１に送液する。このような送液方法とすることで、泳動媒体容器２０の膨張による影響を受けずに送液量を管理することが出来る。
　図２２及び図２３に、泳動媒体２６注入動作一連の動きである、泳動媒体容器２０内残圧除去動作の詳細の図を示す。送液完了後、図２１のように送液機構６０のプランジャ６１を降下させ、シール２２との接触を解除する。送液完了後は、まだ泳動媒体容器２０の内部は圧力が高まったままである。しかし、この動作により、図２２のように、シール２２が泳動媒体容器２０内部の圧力により押し戻され、泳動媒体容器２０内の残圧が除去される。
　図２４に、泳動媒体２６注入動作一連の動きである、キャピラリヘッド１３接続解除動作の詳細の図を示す。オートサンプラーユニット１５０のＺ軸駆動体９０の動きにて、キャピラリヘッド１３と泳動媒体容器２０の接続が解除される。このとき、前の動作で泳動媒体容器２０内の残圧が除去されているため、キャピラリヘッド１３と泳動媒体容器２０の接続解除の際に泳動媒体２６が飛び散る心配はない。以上の動作で、泳動媒体２６をキャピラリ１１に送液する。
　本構造、送液動作とすることで、泳動媒体容器２０の膨張を抑えつつ、且つ膨張による影響を小さくして送液量の管理をすることが可能となる。また、これらを、安価な送液機能を備えた泳動媒体容器にて実現することが出来る。これにより、ランニングコストの低減、ユーザ作業性の向上の両立が可能となる。
　送液動作時のプランジャ６１接触検知の際、別途センサを設けても良い。プランジャ６１がシール２２に接触したらバネが撓み、撓んだことで検知板がセンサを切るようにしても良い。もしくは、接触式のスイッチを搭載しても良い。
　送液動作時の残圧除去の際、シール２２の摺動抵抗分、泳動媒体容器２０内に残圧が残ることになる。そこで、プランジャ６１とシール２２を固定させ、強制的にシール２２を下げることで残圧除去を行っても良い。この際、プランジャ６１とシール２２を固定させるための機構が必要となるが、シール２２の摺動抵抗による残圧も除去することが可能となる。
　図２５に、泳動媒体容器２０の別形態を示す。図２５では、シリンジ２１の底を封止し、シール２２と同じ機能を持ったゴム栓２３の内蔵された泳動媒体容器２０となっている。オートサンプラーユニット１５０のＺ軸駆動体９０の動きのみで、泳動媒体容器２０のゴム栓２３にキャピラリヘッド１３を貫通させ、さらにキャピラリヘッド１３押し込むことで、泳動媒体２６をキャピラリ１１に送液することも可能となる。このとき、ゴム栓２３をキャピラリヘッド１１にて貫通させる力よりも、送液のための可動時の摺動抵抗が大きくする。本形態とすることで、送液機構６０自体を無くすことも可能となる。
　図２６のように、オートサンプラーユニット１５０を陽極側と陰極側で分けても良い。また、サンプル切替えのためのＸ軸駆動体９５は、サンプルトレイ１００上ではなく、サンプラーベース８０上に搭載し、サンプルトレイ１００毎Ｘ軸に駆動させても良い。さらに、陽極側の電極１１５は、キャピラリヘッド１３と一体化しても良い。キャピラリヘッド１３を電気的導通の取れる材料で作り、キャピラリヘッド１３を固定した時点でＧＮＤに落ちるようにすることで、電極１１５自体が不要となる。
　泳動媒体容器２０は、複数個セットしてもよい。複数個セットすることで、連続ＲＵＮを行うことの出来る回数を増やすことも可能となる。もしくは、連続ＲＵＮを行う回数に応じて、泳動媒体容器２０の中に封入されている泳動媒体２６の量を可変させても良い。また、泳動媒体容器２０の種類を１種類とするために、泳動媒体容器２０に１ＲＵＮ分の泳動媒体２６を封入させ、連続ＲＵＮを行う回数分セットしても良い。
　泳動媒体容器２０に封入される泳動媒体２６の種類を複数化しても良い。泳動媒体２６は複数種類あり、分析の内容に応じて適切な泳動媒体２６が違う。そこで、泳動媒体容器２０の構造は同じとし、中に封入される泳動媒体２６の種類を変えることで、様々な分析に対応することが出来る。その際の管理は、泳動媒体容器２０に貼付けられるバーコードにて管理を行う。
１０：キャピラリアレイ
１１：キャピラリ
１２：検出部
１３：キャピラリヘッド
１４：キャピラリヘッドボス
１５：キャピラリヘッド先端
１６：ロードヘッタ
１７：ＳＵＳパイプ
２０：泳動媒体容器
２１：シリンジ
２２：シール
２３：ゴム栓
２４：キャップ
２６：泳動媒体
２７：空気
３０：陽極側緩衝液容器
３１：陽極側洗浄層
３２：陽極側電気泳動用緩衝液層
３３：陽極側サンプル導入用緩衝液層
３５：陽極側洗浄液
３６：陽極側電気泳動用緩衝液
３７：陽極側サンプル導入用緩衝液
４０：陰極側緩衝液容器
４１：廃液層
４２：陰極側洗浄層
４３：陰極側電気泳動用緩衝液層
４５：廃液受け液
４６：陰極側洗浄液
４７：陰極側電気泳動用緩衝液
５０：サンプル容器
５１：サンプル
５５：フィルム
５６：仕切り
６０：送液機構
６１：プランジャ
６２：ステッピングモーター
６３：ロータリーエンコーダー
６４：原点センサ
６５：ボールネジ
６６：リニアガイド
６７：駆動プーリ
６８：受動プーリ
６９：ベルト
７０：送液機構ベース
７１：スライダー
７２：検知板
８０：サンプラーベース
８５：Ｙ駆動体
９０：Ｚ駆動体
９５：Ｘ駆動体
１００：サンプルトレイ
１０１：ガイド
１１０：恒温槽ユニット
１１５：電極
１２０：恒温槽ドア
１３０：照射検出ユニット
１５０：オートサンプラーユニット
１６０：照射検出／恒温槽ユニット
２００：分析ワークフローのチャート(各消耗品セット)
２０１：分析ワークフローのチャート(キャピラリの温調)
２０２：分析ワークフローのチャート(キャピラリの洗浄)
２０３：分析ワークフローのチャート(泳動媒体の送液)
２０４：分析ワークフローのチャート(サンプル導入)
２０５：分析ワークフローのチャート(電気泳動)
２０６：分析ワークフローのチャート(分析終了)

Claims (17)

  1. 　電気泳動によって、キャピラリ内にサンプルを送液し、当該サンプルを光学検出する電気泳動装置において、
    　キャピラリと、
    　前記キャピラリの先端に設けられたキャピラリヘッドと、
    　電気泳動に用いる、泳動媒体が充填された泳動媒体充填容器と、
    　前記泳動媒体充填容器の側面を覆うガイド部材と、
    　前記泳動媒体充填容器に充填された泳動媒体を下方から封止するシール部材と、
    　前記シール部材を押圧するプランジャと、を備えたことを特徴とする、電気泳動装置。
  2. 　請求項１において、
    　前記泳動媒体充填容器の上方は開口部となっており、当該開口部は弾性体により封止されていることを特徴とする、電気泳動装置。
  3. 　請求項１において、
    　前記キャピラリヘッドの先端は、鋭角の角度を有していることを特徴とする、電気泳動装置。
  4. 　請求項１において、
    　さらに、前記泳動媒体充填容器を保持する平板を有することを特徴とする、電気泳動装置。
  5. 　請求項４において、
    　前記平板上には、さらに陽極側緩衝液容器、陰極側緩衝液容器、およびサンプル容器が載置されていることを特徴とする、電気泳動装置。
  6. 　請求項５において、
    　前記平板を当該平板面と平行な第１方向へ駆動させる第１駆動部と、当該平板面と垂直方向である第２方向へ駆動させる第２駆動部とを有することを特徴とする、電気泳動装置。
  7. 　請求項６において、
    　前記泳動媒体充填容器および前記陽極緩衝液容器は、前記第１方向に並んで配置されていることを特徴とする、電気泳動装置。
  8. 　請求項６において、
    　前記陰極側緩衝液容器および前記サンプル容器は、前記第１方向に並んで配置されていることを特徴とする、電気泳動装置。
  9. 　請求項８において、
    　前記陰極側緩衝液容器は、廃液層、陰極側洗浄層、および陰極側電気泳動用緩衝液層を備え、
    　廃液層、陰極側洗浄層、および陰極側電気泳動用緩衝液層は、この順に第１方向に仕切られて設けられており、
    　前記泳動媒体充填容器と前記廃液層は、前記平板面における前記第１方向と直交する第３方向に並んで配置されていることを特徴とする、電気泳動装置。
  10. 　請求項６において、
    　前記サンプル容器を、前記平板面における前記第１方向と直交する第３方向に駆動する第３駆動部を有することを特徴とする、電気泳動装置。
  11. 　請求項１において、
    　前記シール部材は前記泳動媒体充填容器よりも、膨張係数が大きいことを特徴とする、電気泳動装置。
  12. 　請求項１において、
    　前記キャピラリヘッドが陽極側の電極と一体化されていることを特徴とする、電気泳動装置。
  13. 　請求項１において、
    　前記プランジャが前記シール部材に接触した位置を検知する接触位置検知部を有することを特徴とする、電気泳動装置。
  14. 　請求項７において、
    　前記陽極緩衝液容器は、陽極側洗浄層、陽極側電気泳動用緩衝液層、および陽極側サンプル導入用緩衝液層を備え、
    　陽極側洗浄層、陽極側電気泳動用緩衝液層、および陽極側サンプル導入用緩衝液層は、この順に第１方向に仕切られて設けられており、
    　前記陽極側サンプル導入用緩衝液層とサンプル容器は前記平板面における前記第１方向と直交する第３方向に並んで配置されていることを特徴とする、電気泳動装置。
  15. 　請求項１において、
    　前記シール部材は、Ｕ字型の形状であることを特徴とする、電気泳動装置。
  16. 　キャピラリと、キャピラリの先端に設けられたキャピラリヘッドと、電気泳動に用いる、泳動媒体が充填された泳動媒体充填容器と、泳動媒体充填容器の側面を覆うガイド部材と、泳動媒体充填容器に充填された泳動媒体を下方から封止するシール部材と、シール部材を押圧するプランジャと、を備えた分析装置を用いた分析方法であって、
    　前記キャピラリヘッドを前記ポリマ充填容器の蓋を突き破る工程と、
    　前記シール部材を前記プランジャで押し込む時に、前記キャピラリヘッドで前記泳動媒体リマ充填容器の蓋部を押さえる工程を有することを特徴とする、電気泳動方法。
  17. 　請求項１６において、
    　前記プランジャからの前記シール部材への押圧力を解除してから、前記キャピラリヘッドをポリマ充填容器から抜く工程を有することを特徴とする電気泳動方法。
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