キャピラリ電気泳動装置
【課題】分析工程の種類や分析時間に応じた最適分量のバッファ溶液を必要個数だけ提供するキャピラリ電気泳動装置を得る。
【解決手段】本発明に係るキャピラリ電気泳動装置は、キャピラリとポリマーを用いて電気泳動によりサンプルを分離、検出するキャピラリ電気泳動装置であって、複数のバッファ容器を備える。
【解決手段】本発明に係るキャピラリ電気泳動装置は、キャピラリとポリマーを用いて電気泳動によりサンプルを分離、検出するキャピラリ電気泳動装置であって、複数のバッファ容器を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャピラリ電気泳動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
キャピラリ電気泳動装置は、キャピラリ内にサンプル（分析試料）を吸引して電気泳動を行う装置である。サンプルとバッファ溶液（緩衝液）は、それぞれサンプル容器とバッファ容器に入れられる。また、サンプルとバッファ溶液の蒸発を防ぐため、ゴム等の素材で形成された蒸発防止膜で各容器の上面を覆う。
【０００３】
キャピラリ電気泳動装置を用いてサンプルを分析する際には、キャピラリをサンプル容器内のサンプルに浸漬してサンプルをキャピラリ内に吸引する。次にキャピラリをバッファ容器内のバッファ溶液に浸漬してキャピラリ内に電気泳動媒体を供給し、電圧を印加して電気泳動を行う。電気泳動が終了すると、キャピラリを別のサンプルに浸漬してサンプルを吸引し、次にバッファ溶液に浸漬する。この工程を繰り返して分析を実行する。
【０００４】
サンプルが複数個ある場合、キャピラリをサンプルとバッファ溶液に交互に浸漬することになる。一般にバッファ溶液は各サンプルに対して共通的に用いるため、バッファ容器は１つのみ設けられている。
【０００５】
従来のキャピラリ電気泳動装置の１例として、下記特許文献１に記載のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００２／０９０９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
バッファ溶液内のイオンは電気泳動によって消耗し、その消耗量はサンプルの分析時間や回数に依存する。しかし、分析するサンプル数や分析工程の種類は、毎回の分析で異なる。任意のサンプル数や分析工程に対応するためには、最大サンプル数および最長分析時間に対応できるだけのバッファ溶液をあらかじめ準備しておく必要がある。
【０００８】
バッファ溶液の保存期間は限られているので、サンプル数が少ない場合や分析時間が短い場合に大量のバッファ溶液をあらかじめ準備してしまうと、余分なバッファ溶液を廃棄しなければならず、無駄となってしまう。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、分析工程の種類や分析時間に応じた最適分量のバッファ溶液を必要個数だけ提供するキャピラリ電気泳動装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るキャピラリ電気泳動装置は、キャピラリとポリマーを用いて電気泳動によりサンプルを分離、検出するキャピラリ電気泳動装置であって、複数のバッファ容器を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るキャピラリ電気泳動装置によれば、バッファ容器を複数備えている。そのため、ある分析工程で必要となるバッファ溶液をバッファ容器に収納し、他の分析工程で必要となるバッファ溶液は別のバッファ容器に収納する、といった個別の調整を容易に行うことができる。これにより、バッファ溶液の分量を最適に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る電気泳動装置１００の構成図である。
【図２】オートサンプラ１０７が分析工程にしたがって移動ステージ２００を移動させる様子を示す図である。
【図３】２つ目のサンプルの電気泳動を実施する工程を示す図である。
【図４】実施の形態２におけるオートサンプラ１０７の移動機構３００の具体構成を示す図である。
【図５】図４を回転軸の左端から見た側面図である。
【図６】図４を移動ステージ２００の正面から見た正面図である。
【図７】ドラムカム３０１の回転にともなって移動ステージ２００が移動する過程を示す図である。
【図８】図７で説明した動作を移動ステージ２００の座標として示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る電気泳動装置１００の構成図である。電気泳動装置１００は、キャピラリアレイ１０２、ポンプ機構１０３、光学系１０４、高圧電源１０５、オーブン１０６、オートサンプラ１０７を備える。
【００１４】
キャピラリアレイ１０２は、１本以上のキャピラリ１０１を有する。
キャピラリ１０１は交換可能な部材であり、測定手法を変更する場合や、キャピラリ１０１が破損または品質劣化したときに、必要に応じて交換する。キャピラリ１０１は、内径が数十〜数百ミクロン、外径が数百ミクロンのガラス管で構成され、表面はポリイミドでコーティングされている。キャピラリ１０１の内部には、電気泳動を実施する時にサンプルに泳動速度差を与え、これに基づく分析を行うための分離媒体が充填される。分離媒体は流動性のものと非流動性のものの双方が存在するが、本実施の形態１では流動性のポリマーを用いる。
【００１５】
キャピラリ１０１の一端にはキャピラリヘッド１１７が設けられ、他端にはキャピラリ陰極端１１５が形成されている。キャピラリヘッド１１７は、キャピラリ１０１の端部を束ねる部材であり、ポンプ機構１０３とキャピラリ１０１を接続する機能を有する。キャピラリ陰極端１１５は、試料、溶液等に接触する。キャピラリ１０１のキャピラリ陰極端１１５側は、ロードヘッダ１１６によって固定されている。ロードヘッダ１１６には陰極電極１１４が設けられている。
【００１６】
光学系１０４は、照射系と検出系を有する。照射系は、キャピラリ１０１のポリイミド被膜が除去されている部分、すなわち検出部に励起光を照射する機能を有する。検出系は、キャピラリ１０１の検出部の内部に存在するサンプルから発した蛍光を検出する機能を有する。検出系によって検出された光を用いて試料を分析することができる。
【００１７】
ポンプ機構１０３は、シリンジ１０８、ブロック１０９、逆支弁１１０、ポリマー容器１１１、陽極バッファ容器１１２を有する。キャピラリヘッド１１７をブロック１０９に接続することにより、キャピラリ１０１とブロック１０９内の流路が接続される。シリンジ１０８を操作すると、ポリマー容器１１１内のポリマーがブロック１０９内の流路を経由してキャピラリ１０１に充填されまたは詰め替えられる。測定性能を向上するため、測定を実施する毎にキャピラリ１０１内のポリマーを詰め替える。
【００１８】
陽極バッファ容器１１２には、陽極電極１１３が配置されている。高圧電源１０５は、陽極電極１１３と陰極電極１１４の間に高圧電圧を印加する。
【００１９】
オーブン１０６は、断熱材とヒータが取り付けられた温度制御板を用いてキャピラリアレイ１０２を平面状に挟み込み、キャピラリの温度を一定に保つ。温度制御板にはフィードバック用の温度センサが取り付けられている。また、キャピラリアレイのロードヘッダ１１６をオーブン１０６に固定することにより、キャピラリヘッド１１７の先端を所望の位置に固定することができる。
【００２０】
オートサンプラ１０７は、サンプル容器とバッファ容器を保持する移動ステージ２００（後述）を移動させる機能を有する。オートサンプラ１０７は、１つの電動モータとリニアガイドを備えており、移動ステージ２００を分析の順番にしたがって、上下／左右の２軸方向に移動させる。移動ステージ２００は、上記動作により、バッファ容器とサンプル容器を分析の順番にしたがってキャピラリ陰極端１１５まで搬送する。
【００２１】
図２は、オートサンプラ１０７が分析工程にしたがって移動ステージ２００を移動させる様子を示す図である。ここでは、移動ステージ２００の内部構造を移動過程とともに説明するため、側断面図を示した。はじめに移動ステージ２００および周辺部材の構成を説明し、次に移動ステージ２００の移動過程を説明する。
【００２２】
移動ステージ２００は、バッファ容器とサンプル容器を配置する窪みを有する。ここではバッファ容器２１１、２１２および２１３と、サンプル容器２２１および２２２を配置した例を示した。
【００２３】
バッファ容器とサンプル容器は、分析の過程でキャピラリ１０１をバッファ溶液およびサンプルに浸漬させる順番と同じ順番で配置される。したがって移動ステージ２００が有する上記窪みも、その順番と同じ順番で設けられている。バッファ容器の形状とサンプル容器の形状やサイズが異なる場合は、窪みの形状とサイズもこれに合わせて形成される。
【００２４】
バッファ容器２１１〜２１３とサンプル容器２２１〜２２２には、それぞれ同じバッファ溶液２３０とサンプル２４０を収納してもよいし、容器毎に異なるバッファ溶液２３０とサンプル２４０を収納してもよい。
【００２５】
バッファ容器２１１〜２１３とサンプル容器２２１〜２２２を移動ステージ２００に配置した後、バッファ溶液およびサンプルが蒸発することを防ぐため、蒸発防止膜２６０を用いて各容器の上部を覆う。さらにクリップ２５０を蒸発防止膜２６０の上から被せて蒸発防止膜２６０を移動ステージ２００との間に挟み込み、移動ステージ２００側部の突起にクリップ２５０を引っ掛けてクリップ２５０を固定する。
【００２６】
以上、移動ステージ２００および周辺部材の構成を説明した。次に、移動ステージ２００の移動過程を、図２〜図３にしたがって説明する。
【００２７】
図２（ａ）は、キャピラリ１０１にポリマーを充填する工程を示す。キャピラリ１０１をバッファ容器２１１内のバッファ溶液２３０に浸漬させた状態で、ポンプ機構１０３を稼動させ、ポリマー容器１１１内のポリマーをキャピラリ１０１内に供給し、キャピラリ１０１内にポリマーを充填する。余分なポリマーや先にキャピラリ１０１内に充填されていたポリマーなどは、バッファ容器２１１内に吐出される。
【００２８】
図２（ｂ）は、キャピラリ１０１にサンプルを注入する工程を示す。図２（ａ）の工程の後、キャピラリ１０１の位置はそのままで移動ステージ２００を移動させ、キャピラリ１０１をサンプル容器２２１内のサンプル２４０に浸漬させる。この状態で、キャピラリ１０１にサンプル２４０を供給する。
【００２９】
図２（ｃ）は、電気泳動を行う工程を示す。図２（ｂ）の工程の後、キャピラリ１０１の位置はそのままで移動ステージ２００を移動させ、キャピラリ１０１をバッファ容器２１２内のバッファ溶液２３０に浸漬させる。この状態で高電圧を印加し、電気泳動を実施する。
【００３０】
図３は、２つ目のサンプルの電気泳動を実施する工程を示す図である。以下、図３の各工程について説明する。
【００３１】
図３（ｄ）は、図２（ｃ）の工程に続いてキャピラリ１０１にポリマーを充填する工程を示す。キャピラリ１０１をバッファ容器２１２内のバッファ溶液２３０に浸漬させた状態で、ポリマー容器１１１内のポリマーをキャピラリ１０１内に供給し、キャピラリ１０１内にポリマーを充填する。余分なポリマーや先にキャピラリ１０１内に充填されていたポリマーなどは、バッファ容器２１２内に吐出される。
【００３２】
図３（ｅ）〜図３（ｆ）における動作は、図２（ｂ）〜図２（ｃ）と同様である。すなわち、サンプル容器２２２内のサンプルをキャピラリ１０１内に供給し、キャピラリ１０１をバッファ容器２１３内のバッファ溶液２３０に浸漬させて電気泳動を実施する。
【００３３】
以上、分析工程にしたがってオートサンプラ１０７が移動ステージ２００を移動させる過程を説明した。
【００３４】
図２〜図３の説明では、サンプル容器２２１〜２２２およびサンプルはそれぞれ２つとしたが、より多くのサンプル容器およびサンプルを後段に設けてもよい。この場合、バッファ容器およびバッファ溶液を、サンプルの数に合わせて増やすことになる。移動ステージ２００を移動させる手順は、図２〜図３と同様である。
【００３５】
また、図２〜図３の説明ではキャピラリ１０１を１本のみ用いたが、図面の法線方向に沿ってキャピラリ１０１を複数本並列に配置してもよい。このとき、バッファ容器２１１〜２１３とサンプル容器２２１〜２２２も、キャピラリ１０１の配置に合わせて図面の法線方向に複数並列に配置する。この構成により、複数の分析工程を同時並列で実施することができる。
【００３６】
また、キャピラリ１０１を図２〜図３の左右方向に複数本配置してもよい。例えばキャピラリ１０１を２本用いる場合、バッファ容器とサンプル容器をそれぞれ２組ずつ移動ステージ２００上に配置する。各容器の配置は、バッファ容器２１１ａ、バッファ容器２１１ｂ、サンプル容器２２１ａ、サンプル容器２２１ｂ、バッファ容器２１２ａ、バッファ容器２１２ｂ、サンプル容器２２２ａ、サンプル容器２２２ｂ、バッファ容器２１３ａ、バッファ容器２１３ｂとなる。この場合、工程毎の移動ステージ２００の移動量は、図２〜図３の２倍となる。
【００３７】
以上のように、本実施の形態１によれば、キャピラリ電気泳動装置１００は複数のバッファ容器２１１〜２１３を備え、各バッファ容器には個々の分析工程で必要となる分量のバッファ溶液２３０を小分けして収納する。これにより、余分なバッファ溶液２３０を大量に準備しておく必要がなくなるので、使用しなかったバッファ溶液２３０を廃棄するような状況を回避することができる。
【００３８】
また、本実施の形態１によれば、バッファ容器２１１〜２１３と同様にサンプル容器２２１〜２２２を複数備え、各サンプル容器には個々の分析工程で分析するサンプル２４０を小分けして収納する。これにより、分析に必要な分量のサンプル２４０のみを準備しておけばよいので、バッファ溶液２３０と同様に、使用しなかったサンプル２４０を廃棄するような状況を回避することができる。
【００３９】
また、本実施の形態１において、バッファ容器２１１〜２１３とサンプル容器２２１〜２２２は、分析工程にしたがってキャピラリ１０１を浸漬させる順番と同じ順番で配置されている。これにより、オートサンプラ１０７は、上下移動を除いて単一方向に移動ステージ２００を移動させればよいので、移動制御を簡易化することができる利点がある。
【００４０】
また、本実施の形態１によれば、バッファ溶液２３０とサンプル２４０の間のコンタミネーションに関し、以下に説明する利点を得ることができる。
【００４１】
従来のキャピラリ電気泳動装置では、キャピラリをバッファ溶液およびサンプルに浸漬させる合間で、キャピラリを適宜洗浄水に浸してサンプルまたはバッファを洗い流し、サンプルとバッファの間のコンタミネーションを防止している。しかし、分析するサンプル数が多い場合、キャピラリをサンプルとバッファ溶液に交互に浸漬する回数が多くなる。これに起因して、キャピラリを洗浄水に浸しても洗浄できない箇所にサンプルが残留し、この残留サンプルが各容器に付着する可能性が高くなる。
【００４２】
例えば、キャピラリ１０１をバッファ容器２３０またはサンプル２４０に浸漬させる過程で、キャピラリ１０１が蒸発防止膜２６０に接触し、キャピラリ１０１に残留しているバッファ溶液２３０またはサンプル２４０が蒸発防止膜２６０に付着してしまう可能性がある。仮に、バッファ容器またはサンプル容器が１つしかない場合、同一のバッファ容器またはサンプル容器が収納しているバッファ溶液２３０またはサンプル２４０を複数回数使用することになる。このとき、前回蒸発防止膜２６０に付着したバッファ溶液２３０またはサンプル２４０とキャピラリ１０１が再接触し、コンタミネーションが生じる可能性がある。
【００４３】
本実施の形態１では、バッファ容器２３０とサンプル２４０を小分けにし、各分析工程で使用する分量を各容器に収納するようにしている。そのため、キャピラリ１０１が同じ容器を何度も出入りすることはなく、蒸発防止膜２６０に付着した溶液等に起因するコンタミネーションなど、洗浄水で洗浄することができない部分に起因するコンタミネーションを防止することができる。
【００４４】
なお、本実施の形態１では、キャピラリ１０１の洗浄については説明していないが、各工程の合間にキャピラリ１０１を洗浄する工程を実施してもよい。キャピラリ１０１を洗浄水に浸漬させる手法としては、例えば以下のようなものが考えられる。
（洗浄手法その１）オートサンプラ１０７が洗浄水容器をキャピラリ１０１まで運搬し、キャピラリ１０１を洗浄水に浸漬させる。
（洗浄手法その２）洗浄水容器をキャピラリ１０１まで運搬する移動機構を別途設ける。
（洗浄手法その３）バッファ容器２１１〜２１３、サンプル容器２２１〜２２２と併せて洗浄水容器を移動ステージ２００に配置する。洗浄水容器の配置順は、キャピラリ１０１を洗浄する工程を実施する順番に合わせる。
【００４５】
また、以上の説明では、バッファ溶液２３０およびサンプル２４０を分析工程毎に小分けにした構成を説明したが、いずれか一方の容器のみ小分けにする構成を採用することもできる。例えば、サンプル２４０のみを小分けにし、バッファ溶液２３０を各工程で共通的に用いることが考えられる。この場合、サンプル容器２２１〜２２２は各工程で独立して用いられるので、コンタミネーションを低減することができる。
【００４６】
＜実施の形態２＞
実施の形態１では、バッファ容器２１１〜２１３とサンプル容器２２１〜２２２を分析工程の順番にしたがって配置することを説明した。これにより、移動ステージ２００の移動過程を単純化することができる。本発明の実施の形態２では、この特徴を利用し、オートサンプラ１０７の移動機構を簡易化した構成を説明する。オートサンプラ１０７の移動機構以外の構成は、実施の形態１と同様である。
【００４７】
図４は、本実施の形態２におけるオートサンプラ１０７の移動機構３００の具体構成を示す図である。移動機構３００は、ドラムカム３０１、上下動作カムフォロワ３０２、左右動作カムフォロワ３０３、上下動作リニアガイド３０４、左右動作リニアガイド３０５を備える。
【００４８】
本実施の形態２における「支持部」は、上下動作カムフォロワ３０２、左右動作カムフォロワ３０３、上下動作リニアガイド３０４、左右動作リニアガイド３０５が相当する。
【００４９】
ドラムカム３０１は、全体としては柱状の細長い形状を有し、長手方向が移動ステージ２００の横向き（水平方向）の移動方向に沿うようにして配置されている。
【００５０】
ドラムカム３０１は、底面側（回転軸側）から見ると、回転軸が中心からずれた偏心カムとして構成されている。ドラムカム３０１が図４に示す回転軸を中心として回転すると、偏心カム動作により上下動作リニアガイド３０４を上下運動させて移動ステージ２００を上下（垂直方向）に移動させる。
【００５１】
ドラムカム３０１の側面には、上下動作カムフォロワ３０２と左右動作カムフォロワ３０３が嵌合する溝が形成されている。この溝は、全体としてはドラムカム３０１の回転軸に対して斜めに交わる向きに形成されている。これにより、ドラムカム３０１の回転にともなって上下動作カムフォロワ３０２と左右動作カムフォロワ３０３を図４の左右方向に移動させる作用が発揮される。
【００５２】
すなわち、ドラムカム３０１は、回転軸を中心として回転することにより、移動ステージ２００を上下方向に移動させる機能と左右方向に移動させる機能をともに発揮することができる。ただし、移動ステージ２００を上下方向に移動させる区間は、キャピラリ１０１をバッファ容器またはサンプル容器に抜き差しする区間に対応していなければならない。同様に、移動ステージ２００を左右方向に移動させる区間は、キャピラリ１０１を次のバッファ容器またはサンプル容器に向かって移動させる区間に対応していなければならない。この上下移動および左右移動とドラムカム３０１の形状との関係について、以下の図５〜図６を用いて説明する。
【００５３】
図５は、図４を回転軸の左端から見た側面図である。ドラムカム３０１の底面形状は、回転中心を中心とし、半径が小さい部分、大きい部分、半径が小さい部分から大きい部分へ連続的に大きくなる部分、を有する。ドラムカム３０１の回転にともない、上下動作カムフォロワ３０２がいずれの上記各部分に接触するかが変化する。以下、この形状が発揮する作用について説明する。
【００５４】
（半径が大きいほうの円弧部分に接する区間）
半径が大きいほうの円弧部分と、上下動作カムフォロワ３０２とが接触している区間では、上下動作カムフォロワ３０２の動作軌跡は、底面が真円の円柱に上下動作カムフォロワ３０２を接触させている場合の動作軌跡と概ね同様の状態となる。すなわちこの区間では、回転軸から上下動作カムフォロワ３０２までの距離が他の区間と比べて大きく変化しないので、上下動作カムフォロワ３０２は上下方向には大きく移動しないことになる。したがって、キャピラリ１０１をバッファ容器またはサンプル容器内に挿入した状態を、この区間に対応させるとよい。換言すると、移動ステージ２００を持ち上げて最上部に達する時点で、回転軸と上下動作カムフォロワ３０２との間の距離が最大となるようにしておくとよい。
【００５５】
（半径が小さいほうの円弧部分に接する区間）
区間１に続いてドラムカム３０１を回転させると、上下動作カムフォロワ３０２は半径が小さいほうの円弧部分に近づく。これにより、回転軸と上下動作カムフォロワ３０２の間の距離が近くなり、移動ステージ２００はキャピラリ１０１から離れる方向（下向き）に移動することになる。本区間では、区間１と比較して上下方向の移動量が大きくなるため、キャピラリ１０１がバッファ容器またはサンプル容器の外に出ている区間を本区間に対応させるとよい。
【００５６】
図６は、図４を移動ステージ２００の正面から見た正面図である。ドラムカム３０１の側面に形成されている溝は、全体としては回転軸に対して斜めに交わるように形成されているが、より厳密には、回転軸に対して略直交する向きに形成されている直交部分と、回転軸に対して斜交する向きに形成されている斜交部分とを有する。図６（ｂ）に、その様子を簡略化して模式的に示した。ドラムカム３０１の回転にともない、左右動作カムフォロワ３０３がいずれの上記各部分に接触するかが変化する。以下、この形状が発揮する作用について説明する。
【００５７】
（直交部分に接する区間）
左右動作カムフォロワ３０３が直交部分に接している区間では、左右動作カムフォロワ３０３の移動軌跡は回転軸に略直交する。すなわちこの区間では、ドラムカム３０１が回転しても、左右動作カムフォロワ３０３の左右方向の位置は大きく変化しない。したがって、キャピラリ１０１をバッファ容器またはサンプル容器内に抜き差しする区間およびその状態を維持する区間を、この区間に対応させるとよい。
【００５８】
（斜交部分に接する区間）
左右動作カムフォロワ３０３が斜交部分に接している区間では、左右動作カムフォロワ３０３の移動軌跡は回転軸に斜交する。すなわちこの区間では、ドラムカム３０１が回転すると、左右動作カムフォロワ３０３の左右方向の位置が大きく変化する。したがって、キャピラリ１０１を次のバッファ容器またはサンプル容器に向けて移動させる区間を、この区間に対応させるとよい。
【００５９】
図７は、ドラムカム３０１の回転にともなって移動ステージ２００が移動する過程を示す図である。図７（ａ）はドラムカム３０１の正面図、図７（ｂ）は図７（ａ）と同時刻におけるドラムカム３０１の側面図、図７（ｃ）は図７（ａ）と同時刻における移動ステージ２００とキャピラリ１０１の位置関係を示す図である。以下、図７に示す各区間について説明する。
【００６０】
（区間１：キャピラリ１０１と移動ステージ２００が離れている区間）
本区間は、キャピラリ１０１と移動ステージ２００の間の上下方向の距離が最も遠い区間である。キャピラリ１０１の位置は固定であるため、キャピラリ１０１と移動ステージ２００の間の距離を最も遠くするためには、回転軸と上下動作カムフォロワ３０２との間の距離を最も小さくすればよい。すなわち、ドラムカム３０１の半径が小さいほうの円弧部分と上下動作カムフォロワ３０２を接触させればよい。
【００６１】
（区間２：移動ステージ２００を次の容器に移動させる区間：左右方向）
本区間では、移動ステージ２００を左右方向に移動させ、次の容器に向かわせる。すなわち本区間は、左右動作カムフォロワ３０３と、図６で説明した斜交部分とが接している区間に相当する。
【００６２】
（区間２：移動ステージ２００を次の容器に移動させる区間：上下方向）
本区間では、ドラムカム３０１の回転にともなって、上下動作カムフォロワ３０２は半径が大きいほうの円弧部分に近づき、回転軸と上下動作カムフォロワ３０２との間の距離が次第に広がる。これにより、キャピラリ１０１と移動ステージ２００の間の上下方向の距離が狭まる。
【００６３】
（区間３：移動ステージ２００を次の容器に移動させる区間その２：左右方向）
本区間では、区間２に続いて移動ステージ２００が左右方向に移動する。ただし、左右動作カムフォロワ３０３が図６で説明した直交部分に次第に近づくため、移動ステージ２００の左右方向の移動距離は次第に小さくなる。
【００６４】
（区間３：移動ステージ２００を次の容器に移動させる区間その２：上下方向）
本区間では、区間２に続いて移動ステージ２００が上下方向に移動する。ただし、上下動作カムフォロワ３０２は半径が大きいほうの円弧部分に近づくため、移動ステージ２００の上下方向の移動距離は次第に小さくなる。
【００６５】
（区間４：キャピラリ１０１を容器に挿入している区間：上下方向）
本区間では、ドラムカム３０１の半径が大きいほうの円弧部分と上下動作カムフォロワ３０２とが接触しているため、回転軸と上下動作カムフォロワ３０２との間の距離は最も大きくなる。キャピラリ１０１の位置は固定であるため、キャピラリ１０１と移動ステージ２００は本区間において最も接近し、キャピラリ１０１が容器内に挿入される。本区間では、図５で説明したように、移動ステージ２００は上下方向にはあまり移動しない。
【００６６】
（区間４：キャピラリ１０１を容器に挿入している区間：左右方向）
本区間では、左右動作カムフォロワ３０３と、図６で説明した直交部分とが接しているため、移動ステージは左右方向にはあまり移動しない。
【００６７】
図８は、図７で説明した動作を移動ステージ２００の座標として示した図である。図８に示すように、ドラムカム３０１の回転にともなって、移動ステージ２００は左右方向と上下方向ともに移動する。ただし、区間４ではキャピラリ１０１を容器内に挿入した状態で留めておきたいため、上下方向／左右方向ともに、移動量は少なくなっている。その他の区間では、移動ステージ２００は上下方向／左右方向ともに比較的大きく移動する。
【００６８】
以上のように、本実施の形態２によれば、ドラムカム３０１は、移動ステージ２００を左右方向に移動させる動作と、上下方向に移動させる動作を、並行して行なうように構成されている。これにより、移動機構３００の構成を簡易化し、キャピラリ電気泳動装置１００の製造コストを低減するなどの効果を発揮することができる。また、構造が簡易化されることにより、構造的な脆弱性が緩和され、信頼性の観点からも好ましい。
【００６９】
また、本実施の形態２によれば、ドラムカム３０１は上下動作カムフォロワ３０２を上下運動させる偏心カムとして構成されるとともに、左右動作カムフォロワ３０３を溝に沿って左右方向に移動させるように構成されている。これにより、簡易な構造で上記機能を発揮することができる。
【００７０】
また、本実施の形態２によれば、ドラムカム３０１の底面は半径が大きい部分と小さい部分を有する。半径が大きいほうの円弧部分と上下動作カムフォロワ３０２とが接触している区間（図７における区間４）では、上下動作カムフォロワ３０２の上下方向の移動量が少なくなっている。これにより、キャピラリ１０１を容器内に挿入している間は、移動ステージ２００が上下方向にあまり移動せず、キャピラリ１０１を容器内に略固定させることができる。
【００７１】
また、本実施の形態２によれば、半径が大きいほうの円弧部分と上下動作カムフォロワ３０２とが接している区間（図７における区間４）では、左右動作カムフォロワ３０３と直交部分とが接するように構成されている。これにより、キャピラリ１０１を容器内に挿入している間は、移動ステージ２００が左右方向にあまり移動せず、キャピラリ１０１を容器内に略固定させることができる。
【００７２】
＜実施の形態３＞
実施の形態２において、ドラムカム３０１と上下動作カムフォロワ３０２は、移動ステージ２００の自重により接しているが、バネ等を用いて押し付けてもよい。
【００７３】
また、図５で説明したドラムカム３０１の底面形状（断面形状）は、ドラムカム３０１全体で共通であるが、断面形状を部位によって変えてもよい。これにより、部位によって移動ステージ２００が到達する高さが異なることになるため、様々な上下動作を実現することができる。
【００７４】
また、図６で説明したドラムカム３０１の溝形状は、ドラムカム３０１全体で共通であるが、溝形状を部位によって変えてもよい。これにより、部位によって移動ステージ２００の左右方向の移動軌跡が異なることになるため、様々な左右動作を実現することができる。
【００７５】
＜実施の形態４＞
本発明の実施の形態４では、各容器、移動ステージ２００、クリップ２５０などの形状を工夫し、誤配置を防止する構成を説明する。その他の構成は、実施の形態１〜３いずれかと同様である。
【００７６】
以上の実施の形態１〜３において、キャピラリ電気泳動装置１００を用いて分析を行う手順はあらかじめ決まっている。したがって、バッファ容器２１１〜２１３およびサンプル容器２２１〜２２２は、所定位置にのみ配置することができるように構成されていることが望ましい。
【００７７】
そこで本実施の形態４では、バッファ容器２１１〜２１３とサンプル容器２２１〜２２２のサイズまたは形状をそれぞれ違うものとし、各容器を配置する移動ステージ２００の窪みの形状を容器に合わせて形成しておく。これにより、容器の位置を誤って配置すると、各容器の上面が揃わず、容器の配置位置を誤ったことを操作者が目視によって容易に認識することができる。また、容器上面が揃っていないとクリップ２５０を移動ステージ２００に取り付けることができないため、同様に操作者が容器の誤配置を容易に認識することができる。
【００７８】
また、蒸発防止膜２６０の外径が各容器の内径とマッチしていない場合、蒸発防止膜２６０を各容器に取り付けることができないため、同様に操作者が容器の誤配置を容易に認識することができる。すなわち、蒸発防止膜２６０と容器の組合せが整合しないため、操作者は異常があることを明確に認識し、誤配置を確実に防止することができる。蒸発防止膜２６０は、容器毎にバラで提供することもできるが、上記観点から、各容器の配置に合わせた形状で一体的に形成することが望ましい。
【００７９】
サンプル容器２２１〜２２２は、前処理などの観点から、バッファ容器２１１〜２１３と一体でない方が使い勝手がよいが、誤配置を防ぐため、サンプル容器２２１〜２２２とバッファ容器２１１〜２１３を一体的に構成してもよい。このとき、バッファ容器２１１〜２１３の中にバッファ溶液２３０があらかじめ入れられた状態でユーザに提供してもよい。これにより、サンプル２４０を入れる箇所をユーザが間違える可能性が低くなるため、誤配置防止の観点から望ましい。
【００８０】
バッファ溶液２３０は、フィルムなどでバッファ容器２１１〜２１３に密封された状態でユーザに提供するとよい。ユーザは、バッファ容器２１１〜２１３を使用する際にこのフィルムを剥がす。これにより、バッファ溶液２３０が使用前に汚染されることを防止できる。
【００８１】
バッファ容器２１１〜２１３は、容器毎にバッファ溶液２３０の容量を変えてもよい。すなわち、分析種類に応じてバッファ溶液２３０の分量を調整することもできる。この場合、電気泳動を実施する時のバッファ溶液２３０の液面は、アノード側のバッファ液面と同一とする必要がある。そこで、バッファ容器の深さを調整し、液面をアノード側のバッファ液面と同一に保ちつつ、容量を変更するとよい。
【符号の説明】
【００８２】
１００：電気泳動装置、１０１：キャピラリ、１０２：キャピラリアレイ、１０３：ポンプ機構、１０４：光学系、１０５：高圧電源、１０６：オーブン、１０７：オートサンプラ、１０８：シリンジ、１０９：ブロック、１１０：逆支弁、１１１：ポリマー容器、１１２：陽極バッファ容器、１１３：陽極電極、１１４：陰極電極、１１５：キャピラリ陰極端、１１６：ロードヘッダ、１１７：キャピラリヘッド、２００：移動ステージ、２１１〜２１３：バッファ容器、２２１〜２２２：サンプル容器、２３０：バッファ溶液、２４０：サンプル、２５０：クリップ、２６０：蒸発防止膜、３００：移動機構、３０１：ドラムカム、３０２：上下動作カムフォロワ、３０３：左右動作カムフォロワ、３０４：上下動作リニアガイド、３０５：左右動作リニアガイド。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャピラリ電気泳動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
キャピラリ電気泳動装置は、キャピラリ内にサンプル（分析試料）を吸引して電気泳動を行う装置である。サンプルとバッファ溶液（緩衝液）は、それぞれサンプル容器とバッファ容器に入れられる。また、サンプルとバッファ溶液の蒸発を防ぐため、ゴム等の素材で形成された蒸発防止膜で各容器の上面を覆う。
【０００３】
キャピラリ電気泳動装置を用いてサンプルを分析する際には、キャピラリをサンプル容器内のサンプルに浸漬してサンプルをキャピラリ内に吸引する。次にキャピラリをバッファ容器内のバッファ溶液に浸漬してキャピラリ内に電気泳動媒体を供給し、電圧を印加して電気泳動を行う。電気泳動が終了すると、キャピラリを別のサンプルに浸漬してサンプルを吸引し、次にバッファ溶液に浸漬する。この工程を繰り返して分析を実行する。
【０００４】
サンプルが複数個ある場合、キャピラリをサンプルとバッファ溶液に交互に浸漬することになる。一般にバッファ溶液は各サンプルに対して共通的に用いるため、バッファ容器は１つのみ設けられている。
【０００５】
従来のキャピラリ電気泳動装置の１例として、下記特許文献１に記載のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００２／０９０９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
バッファ溶液内のイオンは電気泳動によって消耗し、その消耗量はサンプルの分析時間や回数に依存する。しかし、分析するサンプル数や分析工程の種類は、毎回の分析で異なる。任意のサンプル数や分析工程に対応するためには、最大サンプル数および最長分析時間に対応できるだけのバッファ溶液をあらかじめ準備しておく必要がある。
【０００８】
バッファ溶液の保存期間は限られているので、サンプル数が少ない場合や分析時間が短い場合に大量のバッファ溶液をあらかじめ準備してしまうと、余分なバッファ溶液を廃棄しなければならず、無駄となってしまう。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、分析工程の種類や分析時間に応じた最適分量のバッファ溶液を必要個数だけ提供するキャピラリ電気泳動装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るキャピラリ電気泳動装置は、キャピラリとポリマーを用いて電気泳動によりサンプルを分離、検出するキャピラリ電気泳動装置であって、複数のバッファ容器を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るキャピラリ電気泳動装置によれば、バッファ容器を複数備えている。そのため、ある分析工程で必要となるバッファ溶液をバッファ容器に収納し、他の分析工程で必要となるバッファ溶液は別のバッファ容器に収納する、といった個別の調整を容易に行うことができる。これにより、バッファ溶液の分量を最適に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る電気泳動装置１００の構成図である。
【図２】オートサンプラ１０７が分析工程にしたがって移動ステージ２００を移動させる様子を示す図である。
【図３】２つ目のサンプルの電気泳動を実施する工程を示す図である。
【図４】実施の形態２におけるオートサンプラ１０７の移動機構３００の具体構成を示す図である。
【図５】図４を回転軸の左端から見た側面図である。
【図６】図４を移動ステージ２００の正面から見た正面図である。
【図７】ドラムカム３０１の回転にともなって移動ステージ２００が移動する過程を示す図である。
【図８】図７で説明した動作を移動ステージ２００の座標として示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る電気泳動装置１００の構成図である。電気泳動装置１００は、キャピラリアレイ１０２、ポンプ機構１０３、光学系１０４、高圧電源１０５、オーブン１０６、オートサンプラ１０７を備える。
【００１４】
キャピラリアレイ１０２は、１本以上のキャピラリ１０１を有する。
キャピラリ１０１は交換可能な部材であり、測定手法を変更する場合や、キャピラリ１０１が破損または品質劣化したときに、必要に応じて交換する。キャピラリ１０１は、内径が数十〜数百ミクロン、外径が数百ミクロンのガラス管で構成され、表面はポリイミドでコーティングされている。キャピラリ１０１の内部には、電気泳動を実施する時にサンプルに泳動速度差を与え、これに基づく分析を行うための分離媒体が充填される。分離媒体は流動性のものと非流動性のものの双方が存在するが、本実施の形態１では流動性のポリマーを用いる。
【００１５】
キャピラリ１０１の一端にはキャピラリヘッド１１７が設けられ、他端にはキャピラリ陰極端１１５が形成されている。キャピラリヘッド１１７は、キャピラリ１０１の端部を束ねる部材であり、ポンプ機構１０３とキャピラリ１０１を接続する機能を有する。キャピラリ陰極端１１５は、試料、溶液等に接触する。キャピラリ１０１のキャピラリ陰極端１１５側は、ロードヘッダ１１６によって固定されている。ロードヘッダ１１６には陰極電極１１４が設けられている。
【００１６】
光学系１０４は、照射系と検出系を有する。照射系は、キャピラリ１０１のポリイミド被膜が除去されている部分、すなわち検出部に励起光を照射する機能を有する。検出系は、キャピラリ１０１の検出部の内部に存在するサンプルから発した蛍光を検出する機能を有する。検出系によって検出された光を用いて試料を分析することができる。
【００１７】
ポンプ機構１０３は、シリンジ１０８、ブロック１０９、逆支弁１１０、ポリマー容器１１１、陽極バッファ容器１１２を有する。キャピラリヘッド１１７をブロック１０９に接続することにより、キャピラリ１０１とブロック１０９内の流路が接続される。シリンジ１０８を操作すると、ポリマー容器１１１内のポリマーがブロック１０９内の流路を経由してキャピラリ１０１に充填されまたは詰め替えられる。測定性能を向上するため、測定を実施する毎にキャピラリ１０１内のポリマーを詰め替える。
【００１８】
陽極バッファ容器１１２には、陽極電極１１３が配置されている。高圧電源１０５は、陽極電極１１３と陰極電極１１４の間に高圧電圧を印加する。
【００１９】
オーブン１０６は、断熱材とヒータが取り付けられた温度制御板を用いてキャピラリアレイ１０２を平面状に挟み込み、キャピラリの温度を一定に保つ。温度制御板にはフィードバック用の温度センサが取り付けられている。また、キャピラリアレイのロードヘッダ１１６をオーブン１０６に固定することにより、キャピラリヘッド１１７の先端を所望の位置に固定することができる。
【００２０】
オートサンプラ１０７は、サンプル容器とバッファ容器を保持する移動ステージ２００（後述）を移動させる機能を有する。オートサンプラ１０７は、１つの電動モータとリニアガイドを備えており、移動ステージ２００を分析の順番にしたがって、上下／左右の２軸方向に移動させる。移動ステージ２００は、上記動作により、バッファ容器とサンプル容器を分析の順番にしたがってキャピラリ陰極端１１５まで搬送する。
【００２１】
図２は、オートサンプラ１０７が分析工程にしたがって移動ステージ２００を移動させる様子を示す図である。ここでは、移動ステージ２００の内部構造を移動過程とともに説明するため、側断面図を示した。はじめに移動ステージ２００および周辺部材の構成を説明し、次に移動ステージ２００の移動過程を説明する。
【００２２】
移動ステージ２００は、バッファ容器とサンプル容器を配置する窪みを有する。ここではバッファ容器２１１、２１２および２１３と、サンプル容器２２１および２２２を配置した例を示した。
【００２３】
バッファ容器とサンプル容器は、分析の過程でキャピラリ１０１をバッファ溶液およびサンプルに浸漬させる順番と同じ順番で配置される。したがって移動ステージ２００が有する上記窪みも、その順番と同じ順番で設けられている。バッファ容器の形状とサンプル容器の形状やサイズが異なる場合は、窪みの形状とサイズもこれに合わせて形成される。
【００２４】
バッファ容器２１１〜２１３とサンプル容器２２１〜２２２には、それぞれ同じバッファ溶液２３０とサンプル２４０を収納してもよいし、容器毎に異なるバッファ溶液２３０とサンプル２４０を収納してもよい。
【００２５】
バッファ容器２１１〜２１３とサンプル容器２２１〜２２２を移動ステージ２００に配置した後、バッファ溶液およびサンプルが蒸発することを防ぐため、蒸発防止膜２６０を用いて各容器の上部を覆う。さらにクリップ２５０を蒸発防止膜２６０の上から被せて蒸発防止膜２６０を移動ステージ２００との間に挟み込み、移動ステージ２００側部の突起にクリップ２５０を引っ掛けてクリップ２５０を固定する。
【００２６】
以上、移動ステージ２００および周辺部材の構成を説明した。次に、移動ステージ２００の移動過程を、図２〜図３にしたがって説明する。
【００２７】
図２（ａ）は、キャピラリ１０１にポリマーを充填する工程を示す。キャピラリ１０１をバッファ容器２１１内のバッファ溶液２３０に浸漬させた状態で、ポンプ機構１０３を稼動させ、ポリマー容器１１１内のポリマーをキャピラリ１０１内に供給し、キャピラリ１０１内にポリマーを充填する。余分なポリマーや先にキャピラリ１０１内に充填されていたポリマーなどは、バッファ容器２１１内に吐出される。
【００２８】
図２（ｂ）は、キャピラリ１０１にサンプルを注入する工程を示す。図２（ａ）の工程の後、キャピラリ１０１の位置はそのままで移動ステージ２００を移動させ、キャピラリ１０１をサンプル容器２２１内のサンプル２４０に浸漬させる。この状態で、キャピラリ１０１にサンプル２４０を供給する。
【００２９】
図２（ｃ）は、電気泳動を行う工程を示す。図２（ｂ）の工程の後、キャピラリ１０１の位置はそのままで移動ステージ２００を移動させ、キャピラリ１０１をバッファ容器２１２内のバッファ溶液２３０に浸漬させる。この状態で高電圧を印加し、電気泳動を実施する。
【００３０】
図３は、２つ目のサンプルの電気泳動を実施する工程を示す図である。以下、図３の各工程について説明する。
【００３１】
図３（ｄ）は、図２（ｃ）の工程に続いてキャピラリ１０１にポリマーを充填する工程を示す。キャピラリ１０１をバッファ容器２１２内のバッファ溶液２３０に浸漬させた状態で、ポリマー容器１１１内のポリマーをキャピラリ１０１内に供給し、キャピラリ１０１内にポリマーを充填する。余分なポリマーや先にキャピラリ１０１内に充填されていたポリマーなどは、バッファ容器２１２内に吐出される。
【００３２】
図３（ｅ）〜図３（ｆ）における動作は、図２（ｂ）〜図２（ｃ）と同様である。すなわち、サンプル容器２２２内のサンプルをキャピラリ１０１内に供給し、キャピラリ１０１をバッファ容器２１３内のバッファ溶液２３０に浸漬させて電気泳動を実施する。
【００３３】
以上、分析工程にしたがってオートサンプラ１０７が移動ステージ２００を移動させる過程を説明した。
【００３４】
図２〜図３の説明では、サンプル容器２２１〜２２２およびサンプルはそれぞれ２つとしたが、より多くのサンプル容器およびサンプルを後段に設けてもよい。この場合、バッファ容器およびバッファ溶液を、サンプルの数に合わせて増やすことになる。移動ステージ２００を移動させる手順は、図２〜図３と同様である。
【００３５】
また、図２〜図３の説明ではキャピラリ１０１を１本のみ用いたが、図面の法線方向に沿ってキャピラリ１０１を複数本並列に配置してもよい。このとき、バッファ容器２１１〜２１３とサンプル容器２２１〜２２２も、キャピラリ１０１の配置に合わせて図面の法線方向に複数並列に配置する。この構成により、複数の分析工程を同時並列で実施することができる。
【００３６】
また、キャピラリ１０１を図２〜図３の左右方向に複数本配置してもよい。例えばキャピラリ１０１を２本用いる場合、バッファ容器とサンプル容器をそれぞれ２組ずつ移動ステージ２００上に配置する。各容器の配置は、バッファ容器２１１ａ、バッファ容器２１１ｂ、サンプル容器２２１ａ、サンプル容器２２１ｂ、バッファ容器２１２ａ、バッファ容器２１２ｂ、サンプル容器２２２ａ、サンプル容器２２２ｂ、バッファ容器２１３ａ、バッファ容器２１３ｂとなる。この場合、工程毎の移動ステージ２００の移動量は、図２〜図３の２倍となる。
【００３７】
以上のように、本実施の形態１によれば、キャピラリ電気泳動装置１００は複数のバッファ容器２１１〜２１３を備え、各バッファ容器には個々の分析工程で必要となる分量のバッファ溶液２３０を小分けして収納する。これにより、余分なバッファ溶液２３０を大量に準備しておく必要がなくなるので、使用しなかったバッファ溶液２３０を廃棄するような状況を回避することができる。
【００３８】
また、本実施の形態１によれば、バッファ容器２１１〜２１３と同様にサンプル容器２２１〜２２２を複数備え、各サンプル容器には個々の分析工程で分析するサンプル２４０を小分けして収納する。これにより、分析に必要な分量のサンプル２４０のみを準備しておけばよいので、バッファ溶液２３０と同様に、使用しなかったサンプル２４０を廃棄するような状況を回避することができる。
【００３９】
また、本実施の形態１において、バッファ容器２１１〜２１３とサンプル容器２２１〜２２２は、分析工程にしたがってキャピラリ１０１を浸漬させる順番と同じ順番で配置されている。これにより、オートサンプラ１０７は、上下移動を除いて単一方向に移動ステージ２００を移動させればよいので、移動制御を簡易化することができる利点がある。
【００４０】
また、本実施の形態１によれば、バッファ溶液２３０とサンプル２４０の間のコンタミネーションに関し、以下に説明する利点を得ることができる。
【００４１】
従来のキャピラリ電気泳動装置では、キャピラリをバッファ溶液およびサンプルに浸漬させる合間で、キャピラリを適宜洗浄水に浸してサンプルまたはバッファを洗い流し、サンプルとバッファの間のコンタミネーションを防止している。しかし、分析するサンプル数が多い場合、キャピラリをサンプルとバッファ溶液に交互に浸漬する回数が多くなる。これに起因して、キャピラリを洗浄水に浸しても洗浄できない箇所にサンプルが残留し、この残留サンプルが各容器に付着する可能性が高くなる。
【００４２】
例えば、キャピラリ１０１をバッファ容器２３０またはサンプル２４０に浸漬させる過程で、キャピラリ１０１が蒸発防止膜２６０に接触し、キャピラリ１０１に残留しているバッファ溶液２３０またはサンプル２４０が蒸発防止膜２６０に付着してしまう可能性がある。仮に、バッファ容器またはサンプル容器が１つしかない場合、同一のバッファ容器またはサンプル容器が収納しているバッファ溶液２３０またはサンプル２４０を複数回数使用することになる。このとき、前回蒸発防止膜２６０に付着したバッファ溶液２３０またはサンプル２４０とキャピラリ１０１が再接触し、コンタミネーションが生じる可能性がある。
【００４３】
本実施の形態１では、バッファ容器２３０とサンプル２４０を小分けにし、各分析工程で使用する分量を各容器に収納するようにしている。そのため、キャピラリ１０１が同じ容器を何度も出入りすることはなく、蒸発防止膜２６０に付着した溶液等に起因するコンタミネーションなど、洗浄水で洗浄することができない部分に起因するコンタミネーションを防止することができる。
【００４４】
なお、本実施の形態１では、キャピラリ１０１の洗浄については説明していないが、各工程の合間にキャピラリ１０１を洗浄する工程を実施してもよい。キャピラリ１０１を洗浄水に浸漬させる手法としては、例えば以下のようなものが考えられる。
（洗浄手法その１）オートサンプラ１０７が洗浄水容器をキャピラリ１０１まで運搬し、キャピラリ１０１を洗浄水に浸漬させる。
（洗浄手法その２）洗浄水容器をキャピラリ１０１まで運搬する移動機構を別途設ける。
（洗浄手法その３）バッファ容器２１１〜２１３、サンプル容器２２１〜２２２と併せて洗浄水容器を移動ステージ２００に配置する。洗浄水容器の配置順は、キャピラリ１０１を洗浄する工程を実施する順番に合わせる。
【００４５】
また、以上の説明では、バッファ溶液２３０およびサンプル２４０を分析工程毎に小分けにした構成を説明したが、いずれか一方の容器のみ小分けにする構成を採用することもできる。例えば、サンプル２４０のみを小分けにし、バッファ溶液２３０を各工程で共通的に用いることが考えられる。この場合、サンプル容器２２１〜２２２は各工程で独立して用いられるので、コンタミネーションを低減することができる。
【００４６】
＜実施の形態２＞
実施の形態１では、バッファ容器２１１〜２１３とサンプル容器２２１〜２２２を分析工程の順番にしたがって配置することを説明した。これにより、移動ステージ２００の移動過程を単純化することができる。本発明の実施の形態２では、この特徴を利用し、オートサンプラ１０７の移動機構を簡易化した構成を説明する。オートサンプラ１０７の移動機構以外の構成は、実施の形態１と同様である。
【００４７】
図４は、本実施の形態２におけるオートサンプラ１０７の移動機構３００の具体構成を示す図である。移動機構３００は、ドラムカム３０１、上下動作カムフォロワ３０２、左右動作カムフォロワ３０３、上下動作リニアガイド３０４、左右動作リニアガイド３０５を備える。
【００４８】
本実施の形態２における「支持部」は、上下動作カムフォロワ３０２、左右動作カムフォロワ３０３、上下動作リニアガイド３０４、左右動作リニアガイド３０５が相当する。
【００４９】
ドラムカム３０１は、全体としては柱状の細長い形状を有し、長手方向が移動ステージ２００の横向き（水平方向）の移動方向に沿うようにして配置されている。
【００５０】
ドラムカム３０１は、底面側（回転軸側）から見ると、回転軸が中心からずれた偏心カムとして構成されている。ドラムカム３０１が図４に示す回転軸を中心として回転すると、偏心カム動作により上下動作リニアガイド３０４を上下運動させて移動ステージ２００を上下（垂直方向）に移動させる。
【００５１】
ドラムカム３０１の側面には、上下動作カムフォロワ３０２と左右動作カムフォロワ３０３が嵌合する溝が形成されている。この溝は、全体としてはドラムカム３０１の回転軸に対して斜めに交わる向きに形成されている。これにより、ドラムカム３０１の回転にともなって上下動作カムフォロワ３０２と左右動作カムフォロワ３０３を図４の左右方向に移動させる作用が発揮される。
【００５２】
すなわち、ドラムカム３０１は、回転軸を中心として回転することにより、移動ステージ２００を上下方向に移動させる機能と左右方向に移動させる機能をともに発揮することができる。ただし、移動ステージ２００を上下方向に移動させる区間は、キャピラリ１０１をバッファ容器またはサンプル容器に抜き差しする区間に対応していなければならない。同様に、移動ステージ２００を左右方向に移動させる区間は、キャピラリ１０１を次のバッファ容器またはサンプル容器に向かって移動させる区間に対応していなければならない。この上下移動および左右移動とドラムカム３０１の形状との関係について、以下の図５〜図６を用いて説明する。
【００５３】
図５は、図４を回転軸の左端から見た側面図である。ドラムカム３０１の底面形状は、回転中心を中心とし、半径が小さい部分、大きい部分、半径が小さい部分から大きい部分へ連続的に大きくなる部分、を有する。ドラムカム３０１の回転にともない、上下動作カムフォロワ３０２がいずれの上記各部分に接触するかが変化する。以下、この形状が発揮する作用について説明する。
【００５４】
（半径が大きいほうの円弧部分に接する区間）
半径が大きいほうの円弧部分と、上下動作カムフォロワ３０２とが接触している区間では、上下動作カムフォロワ３０２の動作軌跡は、底面が真円の円柱に上下動作カムフォロワ３０２を接触させている場合の動作軌跡と概ね同様の状態となる。すなわちこの区間では、回転軸から上下動作カムフォロワ３０２までの距離が他の区間と比べて大きく変化しないので、上下動作カムフォロワ３０２は上下方向には大きく移動しないことになる。したがって、キャピラリ１０１をバッファ容器またはサンプル容器内に挿入した状態を、この区間に対応させるとよい。換言すると、移動ステージ２００を持ち上げて最上部に達する時点で、回転軸と上下動作カムフォロワ３０２との間の距離が最大となるようにしておくとよい。
【００５５】
（半径が小さいほうの円弧部分に接する区間）
区間１に続いてドラムカム３０１を回転させると、上下動作カムフォロワ３０２は半径が小さいほうの円弧部分に近づく。これにより、回転軸と上下動作カムフォロワ３０２の間の距離が近くなり、移動ステージ２００はキャピラリ１０１から離れる方向（下向き）に移動することになる。本区間では、区間１と比較して上下方向の移動量が大きくなるため、キャピラリ１０１がバッファ容器またはサンプル容器の外に出ている区間を本区間に対応させるとよい。
【００５６】
図６は、図４を移動ステージ２００の正面から見た正面図である。ドラムカム３０１の側面に形成されている溝は、全体としては回転軸に対して斜めに交わるように形成されているが、より厳密には、回転軸に対して略直交する向きに形成されている直交部分と、回転軸に対して斜交する向きに形成されている斜交部分とを有する。図６（ｂ）に、その様子を簡略化して模式的に示した。ドラムカム３０１の回転にともない、左右動作カムフォロワ３０３がいずれの上記各部分に接触するかが変化する。以下、この形状が発揮する作用について説明する。
【００５７】
（直交部分に接する区間）
左右動作カムフォロワ３０３が直交部分に接している区間では、左右動作カムフォロワ３０３の移動軌跡は回転軸に略直交する。すなわちこの区間では、ドラムカム３０１が回転しても、左右動作カムフォロワ３０３の左右方向の位置は大きく変化しない。したがって、キャピラリ１０１をバッファ容器またはサンプル容器内に抜き差しする区間およびその状態を維持する区間を、この区間に対応させるとよい。
【００５８】
（斜交部分に接する区間）
左右動作カムフォロワ３０３が斜交部分に接している区間では、左右動作カムフォロワ３０３の移動軌跡は回転軸に斜交する。すなわちこの区間では、ドラムカム３０１が回転すると、左右動作カムフォロワ３０３の左右方向の位置が大きく変化する。したがって、キャピラリ１０１を次のバッファ容器またはサンプル容器に向けて移動させる区間を、この区間に対応させるとよい。
【００５９】
図７は、ドラムカム３０１の回転にともなって移動ステージ２００が移動する過程を示す図である。図７（ａ）はドラムカム３０１の正面図、図７（ｂ）は図７（ａ）と同時刻におけるドラムカム３０１の側面図、図７（ｃ）は図７（ａ）と同時刻における移動ステージ２００とキャピラリ１０１の位置関係を示す図である。以下、図７に示す各区間について説明する。
【００６０】
（区間１：キャピラリ１０１と移動ステージ２００が離れている区間）
本区間は、キャピラリ１０１と移動ステージ２００の間の上下方向の距離が最も遠い区間である。キャピラリ１０１の位置は固定であるため、キャピラリ１０１と移動ステージ２００の間の距離を最も遠くするためには、回転軸と上下動作カムフォロワ３０２との間の距離を最も小さくすればよい。すなわち、ドラムカム３０１の半径が小さいほうの円弧部分と上下動作カムフォロワ３０２を接触させればよい。
【００６１】
（区間２：移動ステージ２００を次の容器に移動させる区間：左右方向）
本区間では、移動ステージ２００を左右方向に移動させ、次の容器に向かわせる。すなわち本区間は、左右動作カムフォロワ３０３と、図６で説明した斜交部分とが接している区間に相当する。
【００６２】
（区間２：移動ステージ２００を次の容器に移動させる区間：上下方向）
本区間では、ドラムカム３０１の回転にともなって、上下動作カムフォロワ３０２は半径が大きいほうの円弧部分に近づき、回転軸と上下動作カムフォロワ３０２との間の距離が次第に広がる。これにより、キャピラリ１０１と移動ステージ２００の間の上下方向の距離が狭まる。
【００６３】
（区間３：移動ステージ２００を次の容器に移動させる区間その２：左右方向）
本区間では、区間２に続いて移動ステージ２００が左右方向に移動する。ただし、左右動作カムフォロワ３０３が図６で説明した直交部分に次第に近づくため、移動ステージ２００の左右方向の移動距離は次第に小さくなる。
【００６４】
（区間３：移動ステージ２００を次の容器に移動させる区間その２：上下方向）
本区間では、区間２に続いて移動ステージ２００が上下方向に移動する。ただし、上下動作カムフォロワ３０２は半径が大きいほうの円弧部分に近づくため、移動ステージ２００の上下方向の移動距離は次第に小さくなる。
【００６５】
（区間４：キャピラリ１０１を容器に挿入している区間：上下方向）
本区間では、ドラムカム３０１の半径が大きいほうの円弧部分と上下動作カムフォロワ３０２とが接触しているため、回転軸と上下動作カムフォロワ３０２との間の距離は最も大きくなる。キャピラリ１０１の位置は固定であるため、キャピラリ１０１と移動ステージ２００は本区間において最も接近し、キャピラリ１０１が容器内に挿入される。本区間では、図５で説明したように、移動ステージ２００は上下方向にはあまり移動しない。
【００６６】
（区間４：キャピラリ１０１を容器に挿入している区間：左右方向）
本区間では、左右動作カムフォロワ３０３と、図６で説明した直交部分とが接しているため、移動ステージは左右方向にはあまり移動しない。
【００６７】
図８は、図７で説明した動作を移動ステージ２００の座標として示した図である。図８に示すように、ドラムカム３０１の回転にともなって、移動ステージ２００は左右方向と上下方向ともに移動する。ただし、区間４ではキャピラリ１０１を容器内に挿入した状態で留めておきたいため、上下方向／左右方向ともに、移動量は少なくなっている。その他の区間では、移動ステージ２００は上下方向／左右方向ともに比較的大きく移動する。
【００６８】
以上のように、本実施の形態２によれば、ドラムカム３０１は、移動ステージ２００を左右方向に移動させる動作と、上下方向に移動させる動作を、並行して行なうように構成されている。これにより、移動機構３００の構成を簡易化し、キャピラリ電気泳動装置１００の製造コストを低減するなどの効果を発揮することができる。また、構造が簡易化されることにより、構造的な脆弱性が緩和され、信頼性の観点からも好ましい。
【００６９】
また、本実施の形態２によれば、ドラムカム３０１は上下動作カムフォロワ３０２を上下運動させる偏心カムとして構成されるとともに、左右動作カムフォロワ３０３を溝に沿って左右方向に移動させるように構成されている。これにより、簡易な構造で上記機能を発揮することができる。
【００７０】
また、本実施の形態２によれば、ドラムカム３０１の底面は半径が大きい部分と小さい部分を有する。半径が大きいほうの円弧部分と上下動作カムフォロワ３０２とが接触している区間（図７における区間４）では、上下動作カムフォロワ３０２の上下方向の移動量が少なくなっている。これにより、キャピラリ１０１を容器内に挿入している間は、移動ステージ２００が上下方向にあまり移動せず、キャピラリ１０１を容器内に略固定させることができる。
【００７１】
また、本実施の形態２によれば、半径が大きいほうの円弧部分と上下動作カムフォロワ３０２とが接している区間（図７における区間４）では、左右動作カムフォロワ３０３と直交部分とが接するように構成されている。これにより、キャピラリ１０１を容器内に挿入している間は、移動ステージ２００が左右方向にあまり移動せず、キャピラリ１０１を容器内に略固定させることができる。
【００７２】
＜実施の形態３＞
実施の形態２において、ドラムカム３０１と上下動作カムフォロワ３０２は、移動ステージ２００の自重により接しているが、バネ等を用いて押し付けてもよい。
【００７３】
また、図５で説明したドラムカム３０１の底面形状（断面形状）は、ドラムカム３０１全体で共通であるが、断面形状を部位によって変えてもよい。これにより、部位によって移動ステージ２００が到達する高さが異なることになるため、様々な上下動作を実現することができる。
【００７４】
また、図６で説明したドラムカム３０１の溝形状は、ドラムカム３０１全体で共通であるが、溝形状を部位によって変えてもよい。これにより、部位によって移動ステージ２００の左右方向の移動軌跡が異なることになるため、様々な左右動作を実現することができる。
【００７５】
＜実施の形態４＞
本発明の実施の形態４では、各容器、移動ステージ２００、クリップ２５０などの形状を工夫し、誤配置を防止する構成を説明する。その他の構成は、実施の形態１〜３いずれかと同様である。
【００７６】
以上の実施の形態１〜３において、キャピラリ電気泳動装置１００を用いて分析を行う手順はあらかじめ決まっている。したがって、バッファ容器２１１〜２１３およびサンプル容器２２１〜２２２は、所定位置にのみ配置することができるように構成されていることが望ましい。
【００７７】
そこで本実施の形態４では、バッファ容器２１１〜２１３とサンプル容器２２１〜２２２のサイズまたは形状をそれぞれ違うものとし、各容器を配置する移動ステージ２００の窪みの形状を容器に合わせて形成しておく。これにより、容器の位置を誤って配置すると、各容器の上面が揃わず、容器の配置位置を誤ったことを操作者が目視によって容易に認識することができる。また、容器上面が揃っていないとクリップ２５０を移動ステージ２００に取り付けることができないため、同様に操作者が容器の誤配置を容易に認識することができる。
【００７８】
また、蒸発防止膜２６０の外径が各容器の内径とマッチしていない場合、蒸発防止膜２６０を各容器に取り付けることができないため、同様に操作者が容器の誤配置を容易に認識することができる。すなわち、蒸発防止膜２６０と容器の組合せが整合しないため、操作者は異常があることを明確に認識し、誤配置を確実に防止することができる。蒸発防止膜２６０は、容器毎にバラで提供することもできるが、上記観点から、各容器の配置に合わせた形状で一体的に形成することが望ましい。
【００７９】
サンプル容器２２１〜２２２は、前処理などの観点から、バッファ容器２１１〜２１３と一体でない方が使い勝手がよいが、誤配置を防ぐため、サンプル容器２２１〜２２２とバッファ容器２１１〜２１３を一体的に構成してもよい。このとき、バッファ容器２１１〜２１３の中にバッファ溶液２３０があらかじめ入れられた状態でユーザに提供してもよい。これにより、サンプル２４０を入れる箇所をユーザが間違える可能性が低くなるため、誤配置防止の観点から望ましい。
【００８０】
バッファ溶液２３０は、フィルムなどでバッファ容器２１１〜２１３に密封された状態でユーザに提供するとよい。ユーザは、バッファ容器２１１〜２１３を使用する際にこのフィルムを剥がす。これにより、バッファ溶液２３０が使用前に汚染されることを防止できる。
【００８１】
バッファ容器２１１〜２１３は、容器毎にバッファ溶液２３０の容量を変えてもよい。すなわち、分析種類に応じてバッファ溶液２３０の分量を調整することもできる。この場合、電気泳動を実施する時のバッファ溶液２３０の液面は、アノード側のバッファ液面と同一とする必要がある。そこで、バッファ容器の深さを調整し、液面をアノード側のバッファ液面と同一に保ちつつ、容量を変更するとよい。
【符号の説明】
【００８２】
１００：電気泳動装置、１０１：キャピラリ、１０２：キャピラリアレイ、１０３：ポンプ機構、１０４：光学系、１０５：高圧電源、１０６：オーブン、１０７：オートサンプラ、１０８：シリンジ、１０９：ブロック、１１０：逆支弁、１１１：ポリマー容器、１１２：陽極バッファ容器、１１３：陽極電極、１１４：陰極電極、１１５：キャピラリ陰極端、１１６：ロードヘッダ、１１７：キャピラリヘッド、２００：移動ステージ、２１１〜２１３：バッファ容器、２２１〜２２２：サンプル容器、２３０：バッファ溶液、２４０：サンプル、２５０：クリップ、２６０：蒸発防止膜、３００：移動機構、３０１：ドラムカム、３０２：上下動作カムフォロワ、３０３：左右動作カムフォロワ、３０４：上下動作リニアガイド、３０５：左右動作リニアガイド。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャピラリとポリマーを用いて電気泳動によりサンプルを分離、検出するキャピラリ電気泳動装置であって、
１本以上のキャピラリと、
前記キャピラリに供給するバッファ溶液を収納する複数のバッファ容器と、
を備えることを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
【請求項２】
前記キャピラリに供給する試料を収納するサンプル容器と、
前記キャピラリを移動させて前記バッファ容器内の前記バッファ溶液および前記サンプル容器内の前記試料に接触させる移動機構と、
を備え、
前記バッファ容器と前記サンプル容器は、
前記移動機構が前記キャピラリを前記バッファ溶液および前記試料に接触させる順番と同じ順番で配置されている
ことを特徴とする請求項１記載のキャピラリ電気泳動装置。
【請求項３】
前記バッファ容器および前記サンプル容器を保持する移動ステージを備え、
前記移動機構は、
前記移動ステージを前記順番にしたがって水平方向に移動させる水平移動と、
前記移動ステージを垂直方向に移動させて前記キャピラリを前記バッファ容器内および前記サンプル容器内に挿入する垂直移動と、
を並行して行うように構成されている
ことを特徴とする請求項２記載のキャピラリ電気泳動装置。
【請求項４】
前記移動機構は、
側面に溝を有し水平方向に沿って配置されたドラムカムと、
前記移動ステージを前記ドラムに対して支持する支持部と、
を備え、
前記ドラムカムは、
前記支持部を垂直方向に移動させるカムとして構成されており、
前記支持部を前記溝に嵌合させて回転することにより前記支持部を前記溝に沿って滑動させて前記移動ステージを水平方向に移動させる
ことを特徴とする請求項３記載のキャピラリ電気泳動装置。
【請求項５】
前記ドラムカムのカム形状は、半径が大きい部分と小さい部分を有し、
前記移動機構は、
前記円弧部のうち半径が大きいほうと前記支持部とが接している区間では、前記移動ステージの垂直方向の移動量がその他の区間よりも少なくなるように構成されている
ことを特徴とする請求項４記載のキャピラリ電気泳動装置。
【請求項６】
前記溝は、
前記ドラムカムの回転軸方向に対して斜交する斜交部分と、
前記ドラムカムの回転軸方向に対して略直交する直交部分と、
を有し、
前記円弧部のうち半径が大きいほうと前記支持部とが接している区間では、前記支持部が前記直交部分と接するように構成されている
ことを特徴とする請求項５記載のキャピラリ電気泳動装置。
【請求項７】
前記キャピラリに供給する試料を収納するサンプル容器と、
前記バッファ容器および前記サンプル容器を保持する移動ステージと、
を備え、
前記バッファ容器の形状と前記サンプル容器の形状またはサイズのうち少なくともいずれかが異なっている
ことを特徴とする請求項１記載のキャピラリ電気泳動装置。
【請求項８】
前記移動ステージのうち前記バッファ容器と前記サンプル容器を保持する部分は、それぞれ前記バッファ容器の形状と前記サンプル容器の形状およびサイズに合致する形状を有する
ことを特徴とする請求項７記載のキャピラリ電気泳動装置。
【請求項９】
前記バッファ溶液および前記試料が前記バッファ容器および前記サンプル容器から蒸発することを防ぐ蒸発防止膜を備え、
前記蒸発防止膜は、前記バッファ容器の形状または前記サンプル容器の形状に合致して各容器の上部を覆う蓋部を有し、
前記蓋部は、前記バッファ容器および前記サンプル容器が配置される順番と同じ順番で配置されている
ことを特徴とする請求項８記載のキャピラリ電気泳動装置。
【請求項１】
キャピラリとポリマーを用いて電気泳動によりサンプルを分離、検出するキャピラリ電気泳動装置であって、
１本以上のキャピラリと、
前記キャピラリに供給するバッファ溶液を収納する複数のバッファ容器と、
を備えることを特徴とするキャピラリ電気泳動装置。
【請求項２】
前記キャピラリに供給する試料を収納するサンプル容器と、
前記キャピラリを移動させて前記バッファ容器内の前記バッファ溶液および前記サンプル容器内の前記試料に接触させる移動機構と、
を備え、
前記バッファ容器と前記サンプル容器は、
前記移動機構が前記キャピラリを前記バッファ溶液および前記試料に接触させる順番と同じ順番で配置されている
ことを特徴とする請求項１記載のキャピラリ電気泳動装置。
【請求項３】
前記バッファ容器および前記サンプル容器を保持する移動ステージを備え、
前記移動機構は、
前記移動ステージを前記順番にしたがって水平方向に移動させる水平移動と、
前記移動ステージを垂直方向に移動させて前記キャピラリを前記バッファ容器内および前記サンプル容器内に挿入する垂直移動と、
を並行して行うように構成されている
ことを特徴とする請求項２記載のキャピラリ電気泳動装置。
【請求項４】
前記移動機構は、
側面に溝を有し水平方向に沿って配置されたドラムカムと、
前記移動ステージを前記ドラムに対して支持する支持部と、
を備え、
前記ドラムカムは、
前記支持部を垂直方向に移動させるカムとして構成されており、
前記支持部を前記溝に嵌合させて回転することにより前記支持部を前記溝に沿って滑動させて前記移動ステージを水平方向に移動させる
ことを特徴とする請求項３記載のキャピラリ電気泳動装置。
【請求項５】
前記ドラムカムのカム形状は、半径が大きい部分と小さい部分を有し、
前記移動機構は、
前記円弧部のうち半径が大きいほうと前記支持部とが接している区間では、前記移動ステージの垂直方向の移動量がその他の区間よりも少なくなるように構成されている
ことを特徴とする請求項４記載のキャピラリ電気泳動装置。
【請求項６】
前記溝は、
前記ドラムカムの回転軸方向に対して斜交する斜交部分と、
前記ドラムカムの回転軸方向に対して略直交する直交部分と、
を有し、
前記円弧部のうち半径が大きいほうと前記支持部とが接している区間では、前記支持部が前記直交部分と接するように構成されている
ことを特徴とする請求項５記載のキャピラリ電気泳動装置。
【請求項７】
前記キャピラリに供給する試料を収納するサンプル容器と、
前記バッファ容器および前記サンプル容器を保持する移動ステージと、
を備え、
前記バッファ容器の形状と前記サンプル容器の形状またはサイズのうち少なくともいずれかが異なっている
ことを特徴とする請求項１記載のキャピラリ電気泳動装置。
【請求項８】
前記移動ステージのうち前記バッファ容器と前記サンプル容器を保持する部分は、それぞれ前記バッファ容器の形状と前記サンプル容器の形状およびサイズに合致する形状を有する
ことを特徴とする請求項７記載のキャピラリ電気泳動装置。
【請求項９】
前記バッファ溶液および前記試料が前記バッファ容器および前記サンプル容器から蒸発することを防ぐ蒸発防止膜を備え、
前記蒸発防止膜は、前記バッファ容器の形状または前記サンプル容器の形状に合致して各容器の上部を覆う蓋部を有し、
前記蓋部は、前記バッファ容器および前記サンプル容器が配置される順番と同じ順番で配置されている
ことを特徴とする請求項８記載のキャピラリ電気泳動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１２２９６３（Ｐ２０１１−１２２９６３Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８１４５３（Ｐ２００９−２８１４５３）
【出願日】平成２１年１２月１１日（２００９．１２．１１）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１１日（２００９．１２．１１）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
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