WO2020050193A1 - キャピラリアレイユニット - Google Patents

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克洋 有留
剛 大浦
俊一 刈屋
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株式会社日立ハイテクノロジーズ
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    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/60—Construction of the column
    • G01N30/6047—Construction of the column with supporting means; Holders

Definitions

  • the present invention relates to a capillary array unit.
  • Capillary electrophoresis is widely used as a technique for separating and analyzing many biological samples including deoxyribonucleic acid (DNA).
  • DNA deoxyribonucleic acid
  • One of its technical advantages is the excellent heat dissipation properties resulting from the surface area to volume ratio of the capillary. This heat radiation property realizes high-speed and high-resolution sample separation by electrophoresis using a high voltage.
  • JP-A-2009-174897 discloses a technique in which a capillary array having high rigidity is fixed to one frame, and the capillary array is easily attached to a capillary electrophoresis apparatus.
  • a capillary electrophoresis device when the type of sample or application changes, the capillary array is replaced accordingly. The user replaces the capillary array.
  • the conventional capillary hangs down due to the weight of the detector and array head. Particularly in the case of a capillary array having low rigidity, droop was remarkable. If it is attached as it is, the detection unit or the pump may come into contact with the device, and the capillary may be damaged. For this reason, the user holds the capillary with both hands and attaches and detaches the capillary while bending it in order to correct the sag. The operation of attaching and detaching while bending is burdensome for the user.
  • the present invention is directed to a capillary array configured to simplify the attachment / detachment operation of the capillary array by holding the capillary array in a form that prevents damage when the capillary array is attached / detached to / from the apparatus regardless of the rigidity of the capillary. To provide units.
  • the capillary array unit of the present invention holds a capillary, a load header provided at one end of the capillary, a capillary head provided at the other end of the capillary, a detection unit provided at a part of the capillary, and a capillary.
  • the attachment / detachment work of the capillary array is simplified.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a capillary array unit after a load header is mounted on the capillary electrophoresis apparatus of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a capillary array unit after the capillary head of the present invention is mounted.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of a capillary electrophoresis apparatus.
  • the capillary electrophoresis apparatus includes a capillary electrophoresis unit 1 including one or a plurality of capillaries, an optical detection unit 2 for optically detecting a sample separated by an electrophoresis medium in the capillary, and a high-viscosity electrophoresis medium in the capillaries. It has a polymer injection mechanism 3 for injecting a polymer solution (hereinafter referred to as polymer).
  • polymer polymer solution
  • the capillary electrophoresis unit 1 includes a capillary array 110, an oven (a constant temperature bath) 115, a buffer container 112, and a high voltage power supply 114.
  • Capillary array 110 includes one or more capillaries.
  • the capillary is a quartz pipe, and the jacket is coated with a polyimide resin.
  • a capillary having an outer diameter of 320 ⁇ m, an inner diameter of 50 ⁇ m, and a polyimide coating having a thickness of 20 ⁇ m which is highly rigid, or a capillary having an outer diameter of 125 ⁇ m, an inner diameter of 50 ⁇ m, and a polyimide coating having a thickness of 12.
  • Some have a flexibility of 5 ⁇ m. It is. Therefore, the outer diameter of the polyimide coating is 360 ⁇ m.
  • One end of the capillary array 110 is a capillary head 203 in which capillaries are bundled and bonded.
  • the other end of the capillary array 110 is held by a load header 202.
  • the load header 202 is fixed to the oven 115.
  • the load header 202 is provided with a tubular cathode electrode 204.
  • the capillary penetrates the cathode electrode 204 and protrudes from the lower end of the cathode electrode 204.
  • the capillary cathode end 206 is immersed in the buffer solution in the buffer container 112.
  • the oven 115 houses the capillary array 110 and controls the temperature of the capillary array 110.
  • a Peltier element is used, and the temperature can be set from a temperature lower than room temperature to a high temperature of 50 ° C. or higher.
  • the polymer injection mechanism 3 includes a pump 103 having a plunger, a block 104 having a flow path therein, a polymer container 101 for storing a polymer, and a buffer container 107 for storing a buffer solution.
  • the anode electrode 106 is immersed in the buffer solution in the buffer container 107.
  • the inside diameter of the flow path in the block 104 is 0.5 to 2 mm, which is several to several tens times larger than the inside diameter of the capillary. This is to avoid the occurrence of voltage loss during electrophoresis.
  • the block 104 is connected to the pump 103, the capillary head 203, and two pipes 104a and 104b.
  • the pump 103, the capillary head 203, and the two tubes 104a, 104b are connected to each other by a flow path in the block 104.
  • the first tube 104a connects between the block 104 and the polymer in the polymer container 101.
  • the first pipe 104a is provided with a check valve 102.
  • the second tube 104b connects between the block 104 and the buffer solution in the buffer container 107.
  • An electric buffer valve 105 is provided in the second pipe 104b.
  • the polymer container 101 stores a sufficient amount of polymer necessary for continuous operation.
  • the shape of the polymer container 101 is flexibly changed so that the inside of the polymer container does not become a negative pressure even if the polymer is sucked from the polymer container 101.
  • the polymer container 101 is arranged at a position lower than the buffer container 107. This is to prevent the polymer from flowing back from the polymer container 101 to the buffer container 107 due to the pressure due to the height difference. Conversely, backflow of the polymer or buffer solution into the polymer container 101 is prevented by the check valve 102.
  • the buffer liquid levels in the two buffer containers 112 and 107 are maintained at the same height.
  • the motorized buffer valve 105 When injecting a polymer into the capillary of the capillary array 110, the motorized buffer valve 105 is closed. Thereby, the flow path between the capillary array 110 and the buffer container 107 is closed. By driving the pump 103, the polymer in the polymer container 101 is injected into the capillary. When performing electrophoresis, the buffer valve 105 is opened, and the flow path between the capillary array 110 and the buffer container 107 is connected.
  • the optical detection unit 2 has a light source 111 and an optical detector 108.
  • the optical detection unit 2 is arranged in a detection unit 205 provided in the capillary array 110.
  • the detection unit 205 is mounted on the detection unit holder 116.
  • the light source 111 generates laser light as excitation light.
  • the coating of the capillary is removed, and the quartz pipe is exposed.
  • the excitation light from the light source 111 irradiates a detection target that performs electrophoresis in the capillary in the detection unit 205. Fluorescence is generated from the detection target. This fluorescence is detected by the optical detector 108.
  • an autosampler for transporting the sample tray and the buffer container 112 is provided.
  • the sample tray is placed at the cathode end 206 of the capillary by an autosampler. First, the sample tray is arranged below the cathode end 206 of the capillary, and then the sample tray is raised.
  • the sample tray has a large number of wells, and each well stores a sample containing a test object such as fluorescently labeled DNA.
  • the cathode end 206 of the capillary 201 is immersed in the well sample in the sample tray.
  • a high voltage of about several kV is applied between the anode electrode 106 and the cathode electrode 204 by the high voltage power supply 114.
  • a detection target such as a fluorescently labeled DNA is introduced into the capillary via the cathode end 206 of the capillary. Thereafter, the cathode end 206 of the capillary is immersed in the buffer container 112 as shown in FIG. The detection target is separated while moving in the capillary.
  • excitation light from the light source 111 is emitted.
  • the detection target emits fluorescence by the excitation light. This fluorescence is detected by the optical detector 108.
  • the direction in which the plunger is pushed into the chamber is referred to as forward rotation of the motor, and the direction in which the plunger is pulled in is referred to as reverse rotation of the motor.
  • the buffer valve 105 is closed.
  • the motor is reversed.
  • the plunger is retracted, and the polymer in the polymer container 101 is sucked into the chamber of the pump 103 via the flow path in the block 104.
  • the motor is rotated forward.
  • the plunger is pushed, and the polymer in the chamber of the pump 103 is pushed into the flow path in the block 104.
  • the action of the check valve 102 prevents the polymer in the chamber of the pump 103 from flowing back to the polymer container 101. Accordingly, the polymer flows into the capillary via the flow path in the block 104 and flows out from the cathode end 206 of the capillary. Finally, the buffer valve 105 is opened to prepare for electrophoresis.
  • FIG. 2A shows a front configuration of the capillary array unit of the present example
  • FIG. 2B shows a side configuration thereof.
  • This example shows a case where the length of the capillary from the load header to the detection unit is 28 cm.
  • the capillary array unit of this example includes a capillary array 110, a first frame 300 holding the capillary array 110, a second frame 301, a fixing portion 302 for detachably fixing the second frame, and guides 311, 312.
  • the first frame 300 has a first foot 303, a second foot 304, a bridge 305, and a support 313.
  • the frame 300 is configured to hold the capillary array 110.
  • the two feet 303 and 304 are fixed to the load header 202.
  • the support section 313 is connected to the capillary management tag 306.
  • One end of the capillary array 110 is a capillary head 203 in which capillaries are bundled and adhered.
  • the other end of the capillary array 110, that is, the cathode end is held by a tubular electrode provided on the load header 202.
  • the shaft 310 is provided on the first frame 300. As shown in FIG. 2B, the shaft 310 extends so as to be orthogonal to the plane constituting the first frame 300.
  • a separator 324 is mounted on the shaft 310.
  • the second frame 301 is provided with a slit 314.
  • the slit 314 is provided with a groove perpendicular to the surface constituting the second frame 301.
  • the slit 314 is provided with a separator 325.
  • the separators 324 and 325 are in the form of a film or a plate, and have the same number of holes 326 as the number of capillaries or more holes 326 than the number of capillaries (see FIG. 2C).
  • the inner diameter of the hole 326 is slightly larger than the outer diameter of the capillary, for example, about 1 mm.
  • One capillary penetrates each hole.
  • all capillaries are held in a constant shape by penetrating through the holes 326 in the separator.
  • the second frame is disposed so as to prevent the capillary head and the detection unit from sagging due to gravity, and holds the capillary array 110 in a form that prevents damage to the capillary when the capillary array 110 is attached or detached.
  • the separators 324 and 325 separate the capillaries from each other, and prevent the capillaries from becoming entangled with each other and from being densely bundled.
  • a plurality of separators are arranged, and the capillaries are passed through the separators so that the capillaries intersect between the adjacent separators. By three-dimensionally intersecting, even when the capillaries are short, the capillaries can be prevented from contacting each other.
  • the number of separators may be increased or decreased according to the length of the capillary. Usually, the longer the capillary, the more the number of separators. For example, when the length of the capillary is 36 cm, a shaft is installed in the shaft hole 320 formed in the bridge and the shaft hole 322 formed in the first frame 300, and a separator is attached. When the length of the capillary is 50 cm, a shaft is installed in the shaft holes 321, 322, and 323 formed in the first frame 300, and a separator is attached.
  • the capillary array 110 has a plurality of capillaries 201.
  • the capillary array of this example has eight capillaries 201.
  • the second frame 301 is movable in a linear direction along guides 311, 312 provided in the first frame 300.
  • the plate 307 is connected to the second frame 301.
  • the capillary 201 is adhered to the plate 307 by capillary fixing tapes 308 and 309, and the capillary 201 is restrained so that the capillary 201 does not hang down under the influence of gravity.
  • the plate 307 is bent at a plurality of positions to increase rigidity.
  • the plate 307 and the capillary fixing tapes 308 and 309 are desirably thin and have good thermal conductivity in order to keep the temperature of the capillary constant during electrophoresis.
  • the plate 307 is a resin plate having a thickness of about 0.1 to 0.5 mm, and the capillary fixing tapes 308 and 309 are single-sided adhesive tapes having a thickness of about 0.02 to 0.2 mm.
  • FIG. 3A is a view of the view shown in FIG. 2A as viewed from the opposite side.
  • the linear portion 110A of the capillary array is arranged by a second frame 301, a separator 325 installed on the second frame 301, a plate 307 connected to the second frame 301, and capillary fixing tapes 308 and 309. I have.
  • the capillary head 203, the detection unit 205, the separator 325, the second frame 301, the second frame fixing unit 302, and the plate 307 are arranged on a straight line.
  • the capillary head 203 When an external force in the direction indicated by arrow A is applied to the capillary head 203, the second frame 301 is released from the second frame fixing portion 302, and is straightened along the guides 311 and 312 in the direction indicated by arrow A. Moving. As a result, the capillary head 203 is connected to the mounting portion of the block 104 of the polymer injection mechanism 3, and is in the state shown in FIG. 3B. Further, an external force in the direction indicated by arrow B is applied to the capillary head 203. Then, the capillary head 203 is disconnected from the block 104 and linearly moves along the guides 311 and 312 of the second frame 301 in the direction indicated by the arrow B. Thereby, the second frame 301 is restrained by the second frame fixing portion 302, and becomes the state shown in FIG. 3A.
  • the load header 202 is mounted on the oven 115. This will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a part of the lower end of the oven 115 and the load header 202. Illustration of the capillary array attached to the load header 202 is omitted.
  • the load header 202 is provided with a grip 207. The user grasps the grip 207 and inserts the load header 202 into the recess of the oven 115. Grooves are provided on both side surfaces of the load header 202, and protrusions are provided inside the concave portions of the oven 115.
  • FIG. 5 shows a state where the load header 202 is mounted on the oven 115.
  • the shape of the capillary array 110 shown in FIGS. 2A and 3A is kept as it is.
  • the capillary head 203 is arranged near the mounting portion of the block 104 of the polymer injection mechanism 3.
  • the detection unit 205 is disposed near the mounting unit of the detection unit holder 116.
  • FIG. 6A shows a state where the capillary head 203 is mounted on the block 104 of the polymer injection mechanism 3.
  • the attachment of the capillary head 203 to the block 104 moves the second frame 301 in a straight line along the guide.
  • the capillary head 203 is made to penetrate the hole of the block 104 and is mounted on the polymer injection mechanism 3.
  • a grip 208 is provided near the load head.
  • the capillary head 203 penetrates the hole of the block 104.
  • the set screw 701 provided in the block 104 is screwed in, and the sealing surface 702 of the capillary head 203 is pressed against the block 104.
  • the capillary head 203 is fixed to the block 104.
  • the capillary head 203 is arranged near the mounting part of the block 104 of the polymer injection mechanism 3. In this operation, by simply moving the second frame 301 along the guides 311, 312, the capillary head 203 can be inserted into the hole of the block 104, and the capillary head can be easily attached.
  • the detection unit 205 is mounted on the detection unit holder 116. As shown in FIG. 6B, when the capillary head 203 is connected to the block 104 of the polymer injection mechanism 3, the detection unit 205 is disposed on the mounting unit of the detection unit holder. Therefore, the detection unit 205 can be mounted on the detection unit holder 116 simply by closing the detection unit holder cover 117, and the detection unit can be easily attached.
  • the detection unit holder cover 117 is opened to release the fixing of the detection unit 205.
  • the capillary head 203 is removed from the block 104 of the polymer injection mechanism 3. This will be described with reference to FIG. 6B.
  • the push screw 701 is loosened to release the force holding down the capillary head 203.
  • the capillary head 203 comes out of the hole of the block 104.
  • the second frame 301 is restrained by the second frame fixing portion 302.
  • FIG. 4 shows a part of the lower end of the oven 115 and the load header 202.
  • the illustration of the capillary array mounted on the load header is omitted.
  • the load header 202 is provided with a grip 207. The user grasps the grip 207 and removes the load header 202 from the oven 115.
  • the load header is removed, as shown in FIG. 5, since the second frame 301 is held by the second frame fixing unit 302, the capillary head 203 and the detection unit 205 do not interfere with any part of the apparatus. Therefore, this operation is as simple as grasping the grip 207 and removing the load header 202 from the oven 115.
  • the user when performing the operation of attaching and detaching the capillary array 110 to and from the electrophoresis apparatus, the user does not need to attach and detach the capillary while bending the capillary. Therefore, the attachment / detachment work of the capillary array can be easily performed. Therefore, the operation of replacing the capillary array is facilitated.
  • SYMBOLS 1 Capillary electrophoresis part, 2 ... Optical detection part, 3 ... Polymer injection mechanism, 101 ... Polymer container, 102 ... Check valve, 103 ... Pump, 104 ... Block, 105 ... Buffer valve, 106 ... Electrode, 107 ... Buffer Vessel, 108: Optical detector, 110: Capillary array, 111: Light source, 112: Buffer vessel, 113: Electrode, 114: High voltage power supply, 115: Oven, 116: Detection unit holder, 117: Detection unit holder lid, 201 ... capillary, 202 ... load header, 203 ... capillary head, 204 ...

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Abstract

着脱作業が簡単となるように構成されたキャピラリアレイユニットを提供する。　キャピラリアレイユニットは、キャピラリと、キャピラリの一端に設けられたロードヘッダと、キャピラリの他端に設けられたキャピラリヘッドと、キャピラリの一部に設けられた検出部と、キャピラリを保持する保持体を有し、保持体は、キャピラリを湾曲状に保持する第一の保持部と、キャピラリを直線状に保持する第二の保持部と、第二の保持部を所定の方向に移動させるためのガイドを備える。

Description

キャピラリアレイユニット
　本発明は、キャピラリアレイユニットに関する。
　キャピラリ電気泳動法は、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。その技術的な利点の一つは、キャピラリの表面積対体積率から生まれる、優れた放熱特性である。この放熱特性が、高電圧を用いた電気泳動による、高速で高分解能な試料分離を実現している。
　特開２００９－１７４８９７には、剛性の強いキャピラリアレイを、一つのフレームに固定し、キャピラリ電気泳動装置への取り付けを簡単にする手法が開示されている。
特開２００９－１７４８９７号公報
　キャピラリ電気泳動装置では、試料やアプリケーションの種類が変化すると、それに応じて、キャピラリアレイを交換する。キャピラリアレイの交換は、ユーザが行う。
　従来のキャピラリは検出部やアレイヘッドの重さのため、キャピラリが垂れ下がっていた。とくに剛性の弱いキャピラリアレイでは、垂れ下がりが顕著だった。そのまま取り付けると、検出部やポンプが装置に接触して、キャピラリが破損する恐れがある。そのため、ユーザは垂れ下がりを補正するために、キャピラリを両手で保持し、曲げながら着脱していた。この曲げながら着脱するという操作がユーザにとって負担となっていた。
　本発明は、キャピラリの剛性に関わらず、キャピラリアレイを装置へ着脱するときに、キャピラリの損傷を防止する形態に保持することで、キャピラリアレイの着脱作業が簡単となるように構成されたキャピラリアレイユニットを提供することにある。
　本発明のキャピラリアレイユニットは、キャピラリと、キャピラリの一端に設けられたロードヘッダと、キャピラリの他端に設けられたキャピラリヘッドと、キャピラリの一部に設けられた検出部と、キャピラリを保持する保持体を有し、保持体は、キャピラリを湾曲状に保持する第一の保持部と、キャピラリを直線状に保持する第二の保持部と、第二の保持部を所定の方向に移動させるためのガイドを備える。
　本発明によると、キャピラリアレイの着脱作業が簡単となる。
本発明によるキャピラリ電気泳動装置の基本的構成を示す図 本発明のキャピラリアレイユニットの正面図 本発明のキャピラリアレイユニットの側面図 セパレータの図 第二フレームが固定部で固定されているときのキャピラリアレイユニットを示す図 キャピラリヘッドがポンプ機構に接続されたときのキャピラリアレイユニットの形状を示す図 本発明のロードヘッダのオーブンへの装着を示す図 本発明のキャピラリ電気泳動装置のロードヘッダ装着後のキャピラリアレイユニットを示す図 本発明のキャピラリヘッド装着後のキャピラリアレイユニットを示す図 本発明のキャピラリヘッドのブロックへの装着の詳細を示す図
　図１は、キャピラリ電気泳動装置の基本的構成を示す概略図である。キャピラリ電気泳動装置は、１又は複数のキャピラリを含むキャピラリ電気泳動部１、キャピラ内の電気泳動媒体によって分離された試料を光学的に検出する光学検出部２、キャピラリに電気泳動媒体である高粘性ポリマ溶液（以下、ポリマと称す）を注入するポリマ注入機構３を有する。
　キャピラリ電気泳動部１は、キャピラリアレイ１１０、オーブン（恒温槽）１１５、バッファ容器１１２、及び、高電圧電源１１４を有する。
　キャピラリアレイ１１０は、１又は複数のキャピラリを含む。キャピラリは、石英パイプであり、外被はポリイミド樹脂でコーティングされている。キャピラリの例として、キャピラリの外径が３２０μｍ、内径が５０μｍ、ポリイミドコーティングの厚さが２０μｍの剛性の強いものや、キャピラリの外径が１２５μｍ、内径が５０μｍ、ポリイミドコーティングの厚さが、１２．５μｍの柔軟性のあるものがある。である。従って、ポリイミドコーティングの外径は、３６０μｍである。
　キャピラリアレイ１１０の一端は、キャピラリを束ねて接着したキャピラリヘッド２０３となっている。キャピラリアレイ１１０の他端は、ロードヘッダ２０２に保持されている。ロードヘッダ２０２はオーブン１１５に固定されている。
　ロードヘッダ２０２には、管状の陰極電極２０４が設けられている。キャピラリは、陰極電極２０４を貫通して、陰極電極２０４の下端より突出している。こうして、キャピラリ陰極端２０６は、バッファ容器１１２内のバッファ溶液に漬かっている。
　オーブン１１５はキャピラリアレイ１１０を収容し、キャピラリアレイ１１０の温度を調節する。オーブン１１５の熱源にはペルチェ素子が使用され、室温より低い温度から５０℃以上の高温まで温度設定が可能である。
　ポリマ注入機構３は、プランジャを有するポンプ１０３、内部に流路を備えるブロック１０４、ポリマを貯蔵するポリマ容器１０１、及び、バッファ溶液を貯蔵するバッファ容器１０７を有する。バッファ容器１０７のバッファ溶液には、陽極電極１０６が漬かっている。ブロック１０４内の流路の内径は０．５～２ｍｍであり、キャピラリの内径よりも数～数十倍大きい。これは、電気泳動の際に電圧ロスの発生を回避するためである。
　ブロック１０４には、ポンプ１０３、キャピラリヘッド２０３、及び、２つの管１０４ａ、１０４ｂが接続されている。ポンプ１０３、キャピラリヘッド２０３、及び、２つの管１０４ａ、１０４ｂは、ブロック１０４の内の流路によって互いに接続されている。第１の管１０４ａは、ブロック１０４とポリマ容器１０１内のポリマの間を接続している。第１の管１０４ａには、逆止弁１０２が設けられている。第２の管１０４ｂは、ブロック１０４とバッファ容器１０７内のバッファ溶液の間を接続している。第２の管１０４ｂには、電動のバッファバルブ１０５が設けられている。
　ポリマ容器１０１には、連続運転に必要十分な容量のポリマが貯蔵されている。ポリマ容器１０１からポリマを吸入してもポリマ容器内が負圧にならないように、ポリマ容器１０１は柔軟に形状が変化するようになっている。ポリマ容器１０１はバッファ容器１０７よりも低い位置に配置されている。高低差による圧力でポリマ容器１０１からバッファ容器１０７にポリマが逆流することを回避するためである。逆に、ポリマ容器１０１へポリマもしくはバッファ液の逆流は、逆止弁１０２によって阻止される。２つのバッファ容器１１２、１０７内のバッファ液の液面は同一の高さに保持される。
　キャピラリアレイ１１０のキャピラリにポリマを注入するときには、電動のバッファバルブ１０５を閉じる。それによって、キャピラリアレイ１１０とバッファ容器１０７間の流路が閉鎖される。ポンプ１０３を駆動することによって、ポリマ容器１０１内のポリマをキャピラリに注入する。電気泳動を行うときには、バッファバルブ１０５を開き、キャピラリアレイ１１０とバッファ容器１０７間の流路を接続する。
　光学検出部２は、光源１１１と光学検出器１０８を有する。光学検出部２は、キャピラリアレイ１１０に設けられた検出部２０５に配置される。検出部２０５は、検出部ホルダ１１６に装着されている。光源１１１は励起光としてレーザ光を発生する。検出部２０５では、キャピラリのコーティングが除去されており、石英パイプが露出している。光源１１１からの励起光は、検出部２０５において、キャピラリ内を電気泳動する検出対象を照射する。検出対象から蛍光が発生する。この蛍光は、光学検出器１０８によって検出される。
　電気泳動方法を説明する。図１では省略されているが、サンプルトレイやバッファ容器１１２を搬送するオートサンプラが備えられている。オートサンプラによって、キャピラリの陰極端２０６に、サンプルトレイを配置する。先ず、キャピラリの陰極端２０６の下に、サンプルトレイを配置し、次に、サンプルトレイを上昇させる。サンプルトレイは、多数のウエルを有しており、各ウエルには、蛍光標識されたＤＮＡ等の検査対象を含むサンプルが収納されている。キャピラリ２０１の陰極端２０６は、サンプルトレイのウエルのサンプルに漬かる。次に、陽極電極１０６と陰極電極２０４の間に高電圧電源１１４による数ｋＶ程度の高電圧を印加する。蛍光標識されたＤＮＡ等の検出対象物は、キャピラリの陰極端２０６を介してキャピラリ内に導入される。その後、キャピラリの陰極端２０６は、図１に示すようにバッファ容器１１２に浸けられる。検出対象は、キャピラリ内を移動する間に、分離される。蛍光標識された検出対象が検出部２０５を通過するとき、光源１１１からの励起光が照射される。励起光によって、検出対象は蛍光を発生する。この蛍光は、光学検出器１０８によって検出される。
　ポリマ注入機構の動作を説明する。ポンプ１０３において、プランジャをチャンバ内に押し込む方向をモータの正転、プランジャを引き込む方向をモータの反転として説明を行う。まず初めに、バッファバルブ１０５を閉じる。次に、モータを反転する。プランジャが引き込まれ、ポリマ容器１０１内のポリマは、ブロック１０４内の流路を経由して、ポンプ１０３のチャンバ内に吸入される。次に、モータを正転する。プランジャが押し込まれ、ポンプ１０３のチャンバ内のポリマは、ブロック１０４内の流路に押し込まれる。このとき、逆支弁１０２の作用により、ポンプ１０３のチャンバ内のポリマが、ポリマ容器１０１へ逆流することが防止される。従って、ポリマはブロック１０４内の流路を経由してキャピラリに流れ込み、キャピラリの陰極端２０６から流出する。最後に、バッファバルブ１０５を開けて電気泳動に備える。
　図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃを参照して、本発明のキャピラリアレイユニットの例を説明する。図２Ａは、本例のキャピラリアレイユニットの正面構成を示し、図２Ｂは、その側面構成を示す。本例では、ロードヘッダから検出部までのキャピラリの長さが２８ｃｍの場合を示している。本例のキャピラリアレイユニットは、キャピラリアレイ１１０とそれを保持する第一フレーム３００と、第二フレーム３０１と、第二フレームを着脱可能に固定する固定部３０２、ガイド３１１、３１２とを有する。図２Ａに示すように、第一フレーム３００は、第１の足３０３、第２の足３０４、ブリッジ３０５、および支持部３１３を有する。フレーム３００は、キャピラリアレイ１１０を保持するように構成されている。２つの足３０３、３０４は、ロードヘッダ２０２に固定されている。支持部３１３は、キャピラリ管理タグ３０６と接続されている。キャピラリアレイ１１０の一端は、キャピラリを束ねて接着したキャピラリヘッド２０３となっている。キャピラリアレイ１１０の他端、即ち、陰極端は、ロードヘッダ２０２に設けられた管状の電極によって保持されている。
　第一フレーム３００には、軸３１０が設けられている。図２Ｂに示すように、軸３１０は、第一フレーム３００を構成する面に対して直交するように延びている。この軸３１０には、セパレータ３２４が装着されている。第二フレーム３０１には、スリット３１４が設けられている。スリット３１４は、第二フレーム３０１を構成する面に対して垂直な溝が設けられている。このスリット３１４には、セパレータ３２５が装着されている。
　セパレータ３２４、３２５は、フィルム又は板状で、キャピラリの本数と同一数か、キャピラリの本数より多くの孔３２６が形成されている（図２Ｃ参照）。孔３２６の内径はキャピラリの外径よりやや大きく、例えば、φ１ｍｍ程度である。各孔に１本のキャピラリが貫通する。こうして、全てのキャピラリは、セパレータの孔３２６を貫通することによって、一定の形状に保持される。第二フレームは、キャピラリヘッドと検出部にかかる重力による垂れ下がりを防止するように配置され、キャピラリアレイ１１０を着脱するときに、キャピラリの損傷を防止する形態に保持する。
　セパレータ３２４、３２５は、キャピラリを互いに分離し、キャピラリが互いに絡み合うこと、及び、密集して束状になることを防止する。本例におけるセパレータは複数個配置され、隣り合うセパレータ間でそれぞれのキャピラリが交差するように、キャピラリをセパレータに通過させる。立体的に交差させることで、キャピラリが短い場合でも、キャピラリ同士が接触するのを防ぐことができる。
　セパレータの数はキャピラリの長さに応じて増減してよい。通常、キャピラリが長いほどセパレータの数を増やす。例えばキャピラリの長さが３６ｃｍの場合は、ブリッジに空けられた軸穴３２０と、第一フレーム３００に開けられた軸穴３２２に軸を設置し、セパレータを取り付ける。キャピラリの長さが５０ｃｍの場合は、第一フレーム３００に開けられた軸穴３２１、軸穴３２２、軸穴３２３に軸を設置し、セパレータを取り付ける。
　キャピラリアレイ１１０は複数のキャピラリ２０１を有する。本例のキャピラリアレイは８本のキャピラリ２０１を有する。
　第二フレーム３０１は、第一フレーム３００に備えられたガイド３１１、３１２に沿って、直線方向に可動するようになっている。第二フレーム３０１には、プレート３０７が接続されている。プレート３０７には、キャピラリ固定テープ３０８、３０９によってキャピラリ２０１が貼り付けてあり、重力の影響でキャピラリ２０１が垂れ下がらないように、キャピラリ２０１を拘束している。プレート３０７は、剛性を上げるため、複数個所を折り曲げてある。プレート３０７と、キャピラリ固定テープ３０８、３０９は、電気泳動時にキャピラリの温度を一定に保つため、薄く、熱伝導性の良いものが望ましい。プレート３０７は、厚さ０．１～０．５ｍｍ程度の樹脂板、キャピラリ固定テープ３０８、３０９は、厚さ０．０２～０．２ｍｍ程度の片面粘着テープである。
　図３Ａ及び図３Ｂを参照して、本発明のキャピラリアレイユニットの第二フレーム３０１の動きについて説明する。なお図３Ａは、図２Ａに示す図を反対側から見た図である。キャピラリアレイの直線状の部分１１０Ａは、第二フレーム３０１と、第二フレーム３０１に設置されるセパレータ３２５と、第二フレーム３０１に接続されたプレート３０７と、キャピラリ固定テープ３０８、３０９によって配置されている。キャピラリヘッド２０３、検出部２０５、セパレータ３２５、第二フレーム３０１、第二フレーム固定部３０２及びプレート３０７は、一直線上に配置されている。キャピラリヘッド２０３に、矢印Ａにて示す方向の外力を加えられると第二フレーム３０１は、第二フレーム固定部３０２から固定解除され、矢印Ａにて示す方向に、ガイド３１１、３１２に沿って直線移動する。それによって、キャピラリヘッド２０３はポリマ注入機構３のブロック１０４の装着部に接続し、図３Ｂに示す状態となる。またキャピラリヘッド２０３に、矢印Ｂにて示す方向の外力を加える。するとキャピラリヘッド２０３はブロック１０４から接続解除され、矢印Ｂにて示す方向に、第二フレーム３０１のガイド３１１、３１２に沿って直線移動する。それによって、第二フレーム３０１は、第二フレーム固定部３０２に拘束され、図３Ａに示す状態となる。
　次に、図４、図５、図６Ａ及び図６Ｂを参照して、本発明によるキャピラリアレイ１１０の装着手順を説明する。最初に、ロードヘッダ２０２をオーブン１１５に装着する。図４を参照して説明する。図４は、オーブン１１５の下端の一部とロードヘッダ２０２を示す。ロードヘッダ２０２に装着されたキャピラリアレイの図示は省略されている。ロードヘッダ２０２にはグリップ２０７が設けられている。ユーザは、グリップ２０７を掴んで、ロードヘッダ２０２をオーブン１１５の凹部に挿入する。ロードヘッダ２０２の両側面には溝が設けられており、オーブン１１５の凹部の内側には突起が設けられている。ロードヘッダ２０２をオーブン１１５の凹部に挿入すると、ロードヘッダ２０２の溝とオーブン１１５の凹部の突起が係合する。図５に示したように、第二フレーム３０１が第二フレーム固定部３０２に保持されているため、キャピラリヘッド２０３と検出部２０５は、電気泳動装置のどこにも干渉しない。従って、この作業は、グリップ２０７を掴んで、ロードヘッダ２０２をオーブン１１５の凹部に挿入するだけであり、容易である。
　図５はロードヘッダ２０２をオーブン１１５に装着した状態を示す。図２Ａおよび図３Ａに示したキャピラリアレイ１１０の形状がそのまま保持されている。本例では、キャピラリヘッド２０３は、ポリマ注入機構３のブロック１０４の装着部の近傍に配置されている。また、検出部２０５は検出部ホルダ１１６の装着部の近傍に配置される。
　図６Ａは、キャピラリヘッド２０３をポリマ注入機構３のブロック１０４に装着した状態を示す。ブロック１０４へのキャピラリヘッド２０３の装着は、第二フレーム３０１をガイドに沿って直線方向に移動させる。これにより、キャピラリヘッド２０３をブロック１０４の穴に貫通させ、ポリマ注入機構３に装着する。ロードヘッタ近傍には、グリップ２０８がある。２０８をつかんで第二フレームを移動させることがで、ユーザはキャピラリを直接触らずに、キャピラリヘッド２０３をブロックに装着することが出来る。図６Ｂを参照して詳細を説明する。このとき、図３Ｂを参照して説明したように、第二フレームをガイドに沿って直線方向に移動させることで、キャピラリヘッド２０３はブロック１０４の穴に貫通する。次に、ブロック１０４に設けられた押しねじ７０１をねじ込み、キャピラリヘッド２０３のシール面７０２をブロック１０４に押し付ける。それによって、キャピラリヘッド２０３とブロック１０４の間がシールされ、キャピラリヘッド２０３はブロック１０４に固定される。図５に示したように、キャピラリヘッド２０３は、ポリマ注入機構３のブロック１０４の装着部の近傍に配置されている。この作業は、第二フレーム３０１をガイド３１１、３１２に沿って移動させるだけで、キャピラリヘッド２０３をブロック１０４の穴に挿入することができ、容易にキャピラリヘッドを取り付けることができる。
　最後に、検出部２０５を検出部ホルダ１１６に装着する。図６Ｂに示したように、キャピラリヘッド２０３を、ポリマ注入機構３のブロック１０４に接続すれば、検出部２０５は検出部ホルダ１１６の装着部に配置される。従って、検出部ホルダ蓋１１７を閉じるだけで検出部２０５を検出部ホルダ１１６に装着することができ、容易に検出部を取り付けることができる。
　続いて、図４、図５及び図６Ａ及び図６Ｂを参照して、本発明によるキャピラリアレイの取り外し手順を説明する。
　最初に、検出部ホルダ蓋１１７を開けて、検出部２０５の固定を解除する。次にキャピラリヘッド２０３をポリマ注入機構３のブロック１０４から取り外す。図６Ｂを参照して説明する。まず、押しねじ７０１を緩めて、キャピラリヘッド２０３を押さえつけている力を解放する。次に、第二フレーム３０１をガイド３１１、３１２に沿って直線方向に移動させることで、キャピラリヘッド２０３はブロック１０４の穴から抜ける。このとき、図３を参照して説明したように、第二フレーム３０１をガイド３１１、３１２に沿って直線方向に移動させることで、第二フレーム３０１は第二フレーム固定部３０２に拘束される。このとき検出部２０５は既に非固定状態であるため、図５に示したように、第二フレーム３０１を第二フレーム固定部３０２側に移動させれば、検出部２０５も検出部ホルダ１１６の装着部から外れる。従って、この作業は、第二フレーム３０１をガイド３１１、３１２に沿って移動させるだけであり、容易である。
　最後に、ロードヘッダ２０２をオーブン１１５から取り外す。図４を参照して説明する。図４は、オーブン１１５の下端の一部とロードヘッダ２０２を示す。ロードヘッダに装着されたキャピラリアレイの図示は省略されている。ロードヘッダ２０２にはグリップ２０７が設けられている。ユーザは、グリップ２０７を掴んで、ロードヘッダ２０２をオーブン１１５から取り外す。ロードヘッダを取り外すときは、図５に示したように、第二フレーム３０１が第二フレーム固定部３０２に保持されているため、キャピラリヘッド２０３と、検出部２０５は、装置のどこにも干渉しない。従って、この作業は、グリップ２０７を掴んで、ロードヘッダ２０２をオーブン１１５から取り外すだけであり、容易である。
　以上のように、本例によると、キャピラリアレイ１１０を、電気泳動装置に着脱する作業を行っているとき、ユーザはキャピラリを曲げながら着脱する必要が無い。そのため、キャピラリアレイの着脱作業を容易に行うことができる。従って、キャピラリアレイの交換作業が容易となる。
　以上本発明の例を説明したが、本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者に容易に理解されよう。
１…キャピラリ電気泳動部、２…光学検出部、３…ポリマ注入機構、１０１…ポリマ容器、１０２…逆止弁、１０３…ポンプ、１０４…ブロック、１０５…バッファバルブ、１０６…電極、１０７…バッファ容器、１０８…光学検出器、１１０…キャピラリアレイ、１１１…光源、１１２…バッファ容器、１１３…電極、１１４…高電圧電源、１１５…オーブン、１１６…検出部ホルダ、１１７…検出部ホルダ蓋、２０１…キャピラリ、２０２…ロードヘッダ、２０３…キャピラリヘッド、２０４…陰極電極、２０５…検出部、２０６…陰極端、２０７…ロードヘッダグリップ、２０８…グリップ、３００…第一フレーム、３０１…第二フレーム、３０２…固定部、３０３…第一の足、３０４…第二の足、３０５…ブリッジ、３０６…キャピラリ管理タグ、３０７…プレート、３０８，３０９…キャピラリ固定テープ、３１０…軸、３１１，３１２…ガイド、３１３…支持部、３１４…スリット、３１０，３２０，３２１，３２２，３２３…軸穴、３２４，３２５…セパレータ、３２６…孔、７０１…押しねじ、７０２…シール面

Claims (9)

  1. 　キャピラリと、
    　前記キャピラリの一端に設けられたロードヘッダと、
    　前記キャピラリの他端に設けられたキャピラリヘッドと、
    　前記キャピラリの一部に設けられた検出部と、
    　前記キャピラリを保持する保持体を有し、
    　前記保持体は、キャピラリを湾曲状に保持する第一の保持部と、キャピラリを直線状に保持する第二の保持部と、第二の保持部を所定の方向に移動させるためのガイドを備えるキャピラリアレイユニット。
  2. 　請求項１のキャピラリアレイユニットにおいて、
    　保持体は、第二の保持部を着脱可能に固定する固定部を有するキャピラリアレイユニット。
  3. 　請求項１のキャピラリアレイユニットにおいて、
    　キャピラリを１本ずつ離した状態で保持するためのセパレータを有するキャピラリアレイユニット。
  4. 　請求項３のキャピラリアレイユニットにおいて、
    　前記セパレータは複数個配置され、
    　隣り合うセパレータ間でそれぞれのキャピラリが交差するように、キャピラリがセパレータを通過することを特徴とするキャピラリアレイユニット。
  5. 　請求項１のキャピラリアレイユニットにおいて、
    　第一の保持部は、ガイドに沿って移動するスライド部と、キャピラリを直線状に保持するプレート部から構成されることを特徴とするキャピラリアレイユニット。
  6. 　請求項５のキャピラリアレイユニットにおいて、
    プレート部は、熱伝導性が高いことを特徴とするキャピラリアレイユニット。
  7. 　請求項５のキャピラリアレイユニットにおいて、
    　プレート部は、一部曲げられていることを特徴とするキャピラリアレイユニット。
  8. 　請求項５のキャピラリアレイユニットにおいて、
    　キャピラリは、テープによりプレート部に固定されることを特徴とするキャピラリアレイユニット。
  9. 　請求項８のキャピラリアレイユニットにおいて、
    　テープは、熱伝導性が高いことを特徴とするキャピラリアレイユニット。
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