CN115190972A - 毛细管阵列单元以及电泳装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供减少恒温槽内的温度偏差而且毛细管的装卸容易的电泳装置。本发明的电泳装置的特征在于，具有：毛细管阵列单元，其具有毛细管和支撑毛细管的支撑体；泵机构，其与毛细管的一端连接，用于向毛细管输送分离介质；检测单元，其向毛细管的一部分照射光，对毛细管内的试样进行测定；以及恒温槽，其在内部收纳毛细管，进行毛细管的温度调节，恒温槽具有热源和向恒温槽内送风的风扇，恒温槽或毛细管阵列单元具有整流板。

Description

毛细管阵列单元以及电泳装置

技术领域

本发明涉及电泳装置，尤其涉及毛细管阵列单元的安装性以及电泳装置的空气恒温槽。

背景技术

作为对包括脱氧核糖核酸(DNA)在内的大量生物体试样进行分离分析的技术，广泛地普及了毛细管电泳法。毛细管电泳通过将填充有泳动介质的毛细管保持为恒定温度并施加高电压，来分离样本。由于泳动介质的温度对样本的泳动速度等产生影响，所以为了得到分析性能，将毛细管保持为恒定温度是重要的。恒温槽内的风速的偏差也成为毛细管的温度的偏差的原因，从而降低分析性能。

专利文献1公开了一种能够装卸的风向控制板，该风向控制板根据毛细管的长度、根数来形成用于使从恒温槽的风扇的喷出口喷出的空气回旋的流路。即使毛细管的长度、根数变化，也能够用均匀的风速对毛细管整体进行温度调整，从而能够减少毛细管的温度的偏差。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-249539号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献1中，风向控制板沿毛细管的外周弯曲地配置。因此，当相对于泵机构装卸毛细管时，毛细管的可动区域被风向控制板限制，从而毛细管的装卸变得困难。

因此，本发明的目的在于提供能够减少恒温槽内的温度偏差且毛细管的装卸容易的电泳装置。

用于解决课题的方案

本发明的电泳装置的特征在于，具有：毛细管阵列单元，其具有毛细管和支撑毛细管的支撑体；泵机构，其与毛细管的一端连接，用于向毛细管输送分离介质；检测单元，其向毛细管的一部分照射光，对毛细管内的试样进行测定；以及恒温槽，其在内部收纳毛细管，进行毛细管的温度调节，恒温槽具有热源和向恒温槽内送风的风扇，恒温槽或毛细管阵列单元具有整流板。

发明的效果如下。

本发明的电泳装置能够减少恒温槽内的温度偏差，而且能够容易地进行毛细管的装卸。

附图说明

图1是示出电泳装置的基本结构的图。

图2A是示出毛细管阵列单元的图。

图2B是示出第二框架被保持部约束了的毛细管阵列单元的图。

图3是分离器的图。

图4是示出向恒温槽安装装载头的图。

图5是示出将装载头安装于恒温槽后的状态的图。

图6A是示出将毛细管头安装于区块后的状态的图。

图6B是示出向区块安装毛细管头的详细结构的图。

图7A是示出被恒温槽所夹的毛细管阵列单元的图。

图7B是示出第二框架的检测部附近和恒温槽的图。

图8A是示出没有整流板的情况下的恒温槽内的风的流动的图。

图8B是示出有整流板的情况下的恒温槽内的风的流动的图。

具体实施方式

[实施方式1]

图1是示出电泳装置100的基本结构的简图。电泳装置100主要具有包括毛细管101的毛细管阵列102、电泳部104、向毛细管101输送作为泳动介质的高粘性聚合物溶液(以下称作聚合物)的送液机构106、以及光学地检测通过电泳而分离出的试样的照射检测单元108。

毛细管阵列102具备一个或多个毛细管101、毛细管头110以及装载头112。毛细管阵列102在使用了预定次数的情况、变更分析项目的情况等被更换。毛细管101是石英管，为了提高强度，利用聚酰亚胺树脂对毛细管101的外皮进行涂层。毛细管头110是相对于送液机构106以耐压气密的方式装卸的部件。在毛细管102具有多个的情况下，毛细管头110将毛细管101的一端捆扎在一起。装载头112设有管状的阴极电极114。毛细管101贯通阴极电极114，以毛细管阴极端116比阴极电极114的下端更突出的状态固定于装载头112。毛细管阵列102以被定位于框架的状态作为毛细管阵列单元装卸。在下文中说明毛细管阵列单元的结构。

电泳部104具有恒温槽118、容纳缓冲溶液120的阴极侧缓冲容器122以及高电压电源124。恒温槽118容纳毛细管阵列102，对毛细管阵列102的温度进行调节。例如，恒温槽118的热源使用帕尔贴元件，温度能够从比室温低的温度设定至50℃以上的高温。虽图1中省略图示，但恒温槽118具有风扇，利用风扇使恒温槽118内的空气循环，减小恒温槽内的温度偏差。毛细管阴极端116以及阴极电极114浸渍在阴极侧缓冲容器122内的缓冲溶液120中。在该状态下，由高电压电源124施加电压。

送液机构106具有泵126、在内部具备流路的区块128、容纳聚合物130的聚合物容器132以及容纳缓冲溶液134的阳极侧缓冲容器136。阳极电极138浸渍在阳极侧缓冲容器136的缓冲溶液134中。区块128是用于使毛细管头110、聚合物容器132以及阳极侧缓冲容器136连通的连接部，经由区块128由泵126向毛细管101输送聚合物容器132内的聚合物130，或者将阳极侧缓冲容器136内的缓冲溶液134与毛细管101电连接。

照射检测单元108具有光源140和检测器142。向毛细管101的检测位置144照射来自光源140的激发光，并从通过毛细管的检测位置144的试样放出依存于试样的光。由检测器142对放出的光进行检测。毛细管101的检测位置144优选为聚酰亚胺树脂的涂层被除去，以免内部的发光泄漏到外部。在检测位置144的附近，通过设于毛细管阵列102的检测部146，以高度数微米的精度排列固定于光学平坦平面。检测部146例如是具有用于使毛细管101对齐的槽的基板。

接下来对电泳方法进行说明。虽在图1中省略，但具备将试样容器(未图示)、阴极侧缓冲容器122搬运至毛细管阴极端116的自动取样器。首先，通过自动取样器将试样容器与毛细管阴极端116连接。试样容器具有多个凹下部，在各凹下部收纳有含有被荧光标识了的DNA等试样的溶液。毛细管阴极端116浸渍在凹下部内的含有试样的溶液中。在该状态下，通过由高电压电源124在阳极电极138与阴极电极114之间施加数kV左右的电压，从而从毛细管阴极端116向毛细管101内导入试样。接着，如图1所示地向阴极侧缓冲容器122***毛细管阴极端116。在毛细管阴极端116浸渍在缓冲溶液120中的状态下，通过在阳极电极138与阴极电极114之间施加电压，从而试样在毛细管101内电泳而分离。由照射检测单元108对分离出的试样进行检测。

参照图2A对毛细管阵列单元200进行说明。图2A是毛细管阵列单元200的后视图。毛细管阵列单元200主要具有毛细管阵列102、将毛细管101保持为弯曲状的第一框架202、将毛细管保持为直线状的第二框架204、能够装卸地保持第二框架204的保持部206、分离器208、以及用于在恒温槽118内对风扇的风向进行调节的整流板210。

第一框架202固定于装载头112，与毛细管阵列102成为一体。第二框架204从毛细管头110支撑检测部146的附近，以便防止毛细管头110和检测部146因重力而垂下。第一框架202具有用于使第二框架204在预定的范围内运动的导向件212。第二框架204能够沿导向件212在一条直线上移动。在下文中对毛细管阵列单元的安装顺序进行详细说明，通过使第二框架204向箭头A的方向运动，来将毛细管头110与送液机构106连接，通过使第二框架204向箭头B的方向运动，来从送液机构106拆下毛细管头110。毛细管头110具有孔或槽，在第二框架204设有与设于毛细管头110的孔或槽卡合的凸部。当从送液机构106拆下毛细管头110时，防止第二框架204与毛细管头110偏离，从而能够稳定地从送液机构106拔出毛细管头110。

第二框架204由设于第一框架202的保持部206约束。作为保持部206，例如使用推压式闩锁。通过使未固定于保持部206的第二框架204向箭头B的方向运动而被推入至保持部206，从而第二框架204被保持部206约束。并且，通过使被保持部206约束后的第二框架向箭头B的方向运动而再次被推入至保持部206，来解除保持部206的约束。图2A是毛细管头110正与送液机构106连接时的毛细管阵列单元的状态。

并且，在第二框架204与毛细管101之间具有用于提高毛细管101的散热性能的散热片214(215)。通过使散热片214(215)与毛细管101接触，能够使在对毛细管101施加高电压后毛细管101所产生的热高效地释放，能够提高分析性能。散热片214(215)在第二框架204的毛细管头110与检测部146之间以及检测部146的上侧设有两片。在第二框架204的散热片215的上方，连接有用于将毛细管101配置在散热片214(215)上的固定件216。固定件146具有用于将毛细管101留在预定的位置的槽。由固定件146以使毛细管101的路径在散热片214上的方式进行调节。并且，槽可以设于配置有固定件146的位置的第二框架204，也可以设于固定件146和配置有固定件146的位置的第二框架204双方。

分离器208(参照图3)是薄膜或板状的部件，形成有毛细管101的根数以上的孔300。孔300的内径比毛细管101的外径稍大，例如为

左右。通过在每个孔300穿过一根毛细管101，来将所有毛细管101保持在预定的位置。分离器208将毛细管101分离，防止毛细管101相互缠绕以及毛细管101密集地捆成一束。分离器208的数量根据毛细管101的长度来增减即可，并根据毛细管101的长度而配置于适当的位置。

另外，本实施例的毛细管阵列单元200具有在设置于恒温槽118后用于调整恒温槽118内的风的流动的整流板210。整流板210是平板状的部件。由于整流板210进行风向的调整而并非限制恒温槽118内的风的流路，所以能够安装为不会变成毛细管阵列单元200的安装的阻碍。图2B示出第二框架204被保持部206约束了的状态。在第二框架204被保持部206保持的状态下，毛细管101的弯曲的部分大幅度地向外侧鼓出。整流板210设于毛细管101的外周的一部分，无论在第二框架204被保持部206保持的状态下，还是在第二框架与送液机构106连接的状态下，都配置于不与毛细管101接触的位置、即毛细管101的可动区域之外。具体而言，配置于在将毛细管阵列102设置于恒温槽118后将毛细管头110与检测部146连接的直线的下方、即第二框架运动的直线的下方。优选为设于在使第二框架204运动时毛细管101的运动较小的位置。在使第二框架204运动时，整流板210配置于毛细管101的可动区域的外侧，因此不会变成毛细管阵列单元200的安装时的阻碍，安装容易。作为整流板210，也可以使用不使毛细管101穿过的板状的分离器146。稍后对整流板210的风向控制进行详细说明。

另外，为了进一步容易进行毛细管阵列单元200的装卸，第一框架202具有手指搭放部218，第二框架204具有推入部220、把手222(参照图5)。推入部220形成有台阶，以便容易用手指向箭头B的方向推入第二框架204。

参照图4、图5、图6A及图6B对本发明的毛细管阵列单元200的安装顺序进行说明。毛细管阵列单元200在向恒温槽118安装前，预先成为图2A的第二框架204被保持部206约束的状态。在该状态下，将装载头112安装于恒温槽118。图4示出恒温槽118的下侧的一部分和装载头112。省略了安装于装载头112的毛细管101的图示。装载头112设有握柄400。用户把持握柄400，将装载头112***至恒温槽118的凹部402。虽省略图示，但在装载头112的两侧面设有槽，在恒温槽118的凹部402的内侧的面设有与设于装载头112的两侧面的槽卡合的突起。若将装载头202***至恒温槽118的凹部402，则设于装载头202的槽与设于恒温槽118的凹部402的内侧的面的突起卡合，毛细管阵列单元200如图5所示地配置在恒温槽118内。由于毛细管头110以及检测部146由第二框架204支撑，所以当将装载头112设置于恒温槽118时，能够防止毛细管头110以及检测部146碰到检测部支架500而变成安装的阻碍的情况。检测部支架500固定检测部146，相对于照射检测单元108进行检测位置144的定位。另外，由于在第二框架204被保持部206保持的状态下将毛细管阵列单元200配置于恒温槽118，所以也能够防止毛细管头110与区块128相撞而变成安装的阻碍的情况。即，能够在电泳装置100的任意部位都不会变成安装的阻碍的情况下将毛细管阵列单元200配置于恒温槽118。仅把持握柄400将装载头112***至恒温槽118的凹部402，就能将毛细管阵列单元200设置于恒温槽118。能够容易地设置毛细管阵列单元200。

接下来，解除保持部206对第二框架204的约束。用户分别将手指放置于手指搭放部218和推入部220，以用各个手指相互夹入的方式向箭头B的方向推入推入部220，解除保持部206对第二框架204的约束。由此，第二框架204变得能够沿导向件212(参照图2A)可动。通过设置手指搭放部218和推入部220，能够用单手解除保持部206对第二框架204的约束，从而操作变得容易。

接着，握住设于第二框架204的把手222，使第二框架204向箭头A的方向滑动。由此，如图6A所示地将毛细管头110***至区块128的孔。图6B示出区块128与毛细管头110的连接部的放大图。通过拧入设于区块128的按压螺纹件600，来将毛细管头110的密封面602按压至区块128。由此，毛细管头110与区块128之间被密封，毛细管头110固定于区块128。通过以上的顺序，将毛细管101与送液机构106连接。通过把持把手222使第二框架204运动，用户能够不直接接触毛细管101地将毛细管头110安装于区块128。另外，在该作业中，仅使第二框架204沿导向件212移动，就能够将毛细管头110***至区块128的孔，从而能够容易地将毛细管头110安装于区块128。

最后，将检测部146安装于检测部支架500。如图6A所示，当将毛细管头110与区块128连接时，检测部146被配置于检测部支架500。因此，仅关闭检测部支架500的盖502就能够将检测部146安装于检测部支架500，从而能够容易地安装检测部146。

接下来，对毛细管阵列单元200的拆下顺序进行说明。毛细管阵列单元200的拆下顺序为与上述的安装顺序相反的顺序。

首先，打开检测部支架500的盖502，解除检测部146的固定。接着从区块128拆下毛细管头110。拧松按压螺纹件600，解除毛细管头110与区块128的固定。接着，握住把手222，使第二框架204沿导向件212向箭头B的方向移动，从而从区块128的孔拔出毛细管头110。使第二框架204沿导向件212进一步向箭头B的方向运动，接着分别将手指放置于手指搭放部218和推入部220，以用各个手指相互夹入的方式向箭头B的方向推入推入部220，从而由保持部206约束第二框架204。最后，握住握柄400从恒温槽118拆下装载头112。与安装时相同，在拆下毛细管阵列单元200时，也在电泳装置100不会变成妨碍的情况下从恒温槽118拆下毛细管阵列单元200。综上所述，通过设为本发明的毛细管阵列单元200的结构，能够容易地进行毛细管阵列单元200的装卸作业。

对第二框架204的检测部146附近与第二框架204的检测部146附近以外的部位相比宽度变大的理由进行说明。毛细管阵列单元200的第二框架204成为从恒温槽118突出的状态。恒温槽118为空气循环式的，当进行温度控制时，为了缩短升温时间、提高温度稳定度，需要预先封闭。图7A示出毛细管阵列单元200安装于区块128、第二框架204在恒温槽118通过的状态。第二框架204所通过的位置的恒温槽118呈“コ”形状。成为在未图示的设于恒温槽118的盖与恒温槽118之间夹有第二框架204和第二框架204所保持的毛细管101的状态。通过该构造，将恒温槽118的空间封闭。在恒温槽118与毛细管101的接触面，设有封闭恒温槽118而且用于使毛细管101所产生的热释放的散热片700。在本实施例的毛细管阵列单元200中，检测部146通过第二框架204而滑动。若检测部146以与散热片700接触的状态移动，则散热片700摩擦，成为散热片700破损的原因。因此，与在安装有毛细管阵列单元200时通过恒温槽118的第二框架204的宽度相比，检测部146附近的第二框架204宽度较大。图7B示出检测部146在散热片700上通过时。在恒温槽118的“コ”形状部分的两侧面具备突起701(702)。通过使第二框架204的宽度比突起701与突起702的间隔大，检测部146附近的第二框架204搭在突起701(702)上，防止散热片700与检测部146接触，从而能够防止因检测部146与散热片700摩擦而导致的散热片700的破损。

接下来，使用图8A及图8B对由整流板210调整的风的流动进行说明。图8A示出没有整流板210的情况下的恒温槽118内的风的流动，图8B示出有整流板210的情况下的恒温槽118内的风的流动。在恒温槽内118配置有毛细管阵列单元200，但图8A及图8B仅示出毛细管101和整流板210的配置。

恒温槽118设有风扇800，由风扇800使恒温槽118内的风循环。风扇800具有搅拌恒温槽内的空气来减少温度偏差的功能和使在电泳中毛细管101所产生的焦耳热释放的功能这两个功能。在图8A的没有整流板210的情况下，从风扇800的喷出口802喷出的空气如箭头所示地沿恒温槽118的内壁流动，形成回旋流。回旋流的一部分被吸入至风扇800的抽吸口804。在恒温槽118的内壁附近，空气稳定地循环，但在远离恒温槽118的内壁的回旋流的中心，空气的流速较小，产生漩涡或停滞。在毛细管101较短的情况下，毛细管101穿过恒温槽118的空气的流速充足的区域和流速较小的区域双方。因此，毛细管101根据部位不同而散热量不同。由此，毛细管的温度产生偏差，成为分析性能的降低的原因。

图8B示出在毛细管阵列单元设有整流板210的情况下的恒温槽118内的风的流动。在本实施例的毛细管阵列单元200中，根据毛细管101的长度来设置整流板210。从风扇800的喷出口802喷出的空气沿恒温槽118的内壁流动，碰到整流板210。由整流板210以使风吹到毛细管101的方式调整风向，从而能够向毛细管101整体吹拂充足的风。本实施例的整流板210并非沿毛细管101形成流路，而是以风吹到毛细管101的方式使风的流动分支，使风遍及恒温槽118内循环。由于恒温槽118的整个表面的温度由帕尔贴元件控制，所以在沿毛细管101形成风流动的流路的情况下，产生风未循环的区域。因此，有可能在风循环的区域与风不循环的区域之间产生温度差。另一方面，在本实施例中，通过由整流板210将风扇800所产生的恒温槽118内的空气的回旋流分支，以风吹到毛细管101的方式引导空气的流动。由此，回旋流在恒温槽118整体循环，因此恒温槽118内的温度分布的偏差也变小，提高分析性能。并且，通过以使装载头112与整流板210不接触的方式设置空隙，能够高效地使风在恒温槽118内整体循环。

在本实施例中，设有两片整流板210，但既可以为一片也可以为三片以上。通过在毛细管101的可动区域之外设置整流板210，从而控制恒温槽118内的风的流动，而且提高安装性。也可以根据毛细管101的长度来变更整流板210的位置、数量。在本实施例中，通过在毛细管阵列单元200设置整流板210，能够根据毛细管阵列单元200的装卸来进行与毛细管101的长度匹配的整流板210的装卸。但是，虽然安装顺序增加，但也可以与毛细管阵列单元200相独立地在恒温槽118直接安装整流板210。即使在恒温槽118直接安装整流板210的情况下，通过在毛细管101的可动区域之外设置整流板210，也能够容易地进行毛细管阵列单元200的装卸。

以上，对本发明的例子进行了说明，但本发明不限定于上述的例子，本领域技术人员容易理解能够在权利要求书所记载的发明的范围内进行各种变更。

符号的说明

100—电泳装置，101—毛细管，102—毛细管阵列，104—电泳部，106—送液机构，108—照射检测单元，110—毛细管头，112—装载头，114—阴极电极，116—毛细管阴极端，118—恒温槽，120—缓冲溶液，122—阴极侧缓冲容器，124—高电压电源，126—泵，128—区块，130—聚合物，132—聚合物容器，134—缓冲溶液，136—阳极侧缓冲容器，138—阳极电极，140—光源，142—检测器，144—检测位置，146—检测部，200—毛细管阵列单元，202—第一框架，204—第二框架，206—保持部，208—分离器，210—整流板，212—导向件，214(215)—散热片，216—固定件，218—手指搭放部，220—推入部，222—把手，300—孔，400—握柄，凹部—402，500—检测部支架，502—盖，600—按压螺纹件，602—密封面，700—散热片，701(702)—突起，800—风扇，802—突出口，804—抽吸口。

Claims (17)

1.一种毛细管阵列单元，具有毛细管和支撑上述毛细管的支撑体，其特征在于，

上述毛细管阵列单元具有整流板，

上述整流板呈平板状。

2.根据权利要求1所述的毛细管阵列单元，其特征在于，

上述整流板设于上述毛细管的外周的一部分。

3.根据权利要求1所述的毛细管阵列单元，其特征在于，

上述整流板配置在不与上述毛细管接触的位置。

4.根据权利要求1所述的毛细管阵列单元，其特征在于，

上述支撑体具有将上述毛细管保持为弯曲状的第一支撑部和将上述毛细管保持为直线状的第二支撑部，

上述第一支撑部具有用于使上述第二支撑部向预定的方向移动的导向件，

上述整流板配置在比上述第二支撑部移动的直线上更靠下方，

并非配置在上述第二支撑部移动的直线上。

5.根据权利要求4所述的毛细管阵列单元，其特征在于，

上述第一支撑体具有能够装卸地保持上述第二支撑部的保持部。

6.根据权利要求5所述的毛细管阵列单元，其特征在于，

上述整流板在上述第一支撑体被上述保持部保持时，上述整流板与上述毛细管不接触。

7.根据权利要求4所述的毛细管阵列单元，其特征在于，

上述第一支撑体具有手指搭放部，

上述第二支撑体具有推压部。

8.根据权利要求4所述的毛细管阵列单元，其特征在于，

上述第二支撑体具有把手。

9.根据权利要求4所述的毛细管阵列单元，其特征在于，

上述毛细管的一端具有在一部分设有孔或槽的毛细管头，

上述第二支撑体具有与上述孔或槽卡合的凸部。

10.根据权利要求4所述的毛细管阵列单元，其特征在于，

在上述第二支撑体与上述毛细管之间具有散热体。

11.根据权利要求4所述的毛细管阵列单元，其特征在于，

具有用于将上述毛细管配置在上述第二支撑体上的固定件，

在上述固定件或者上述第二支撑体的配置上述固定件的位置，具有用于保持上述毛细管的槽。

12.根据权利要求1所述的毛细管阵列单元，其特征在于，

上述整流板与上述装载头之间具有空隙。

13.一种电泳装置，具有：

毛细管阵列单元，其具有毛细管和支撑上述毛细管的支撑体；

送液机构，其与上述毛细管的一端连接，用于向上述毛细管输送分离介质；

检测单元，其向上述毛细管的一部分照射光，对上述毛细管内的试样进行测定；以及

恒温槽，其在内部收纳上述毛细管，进行上述毛细管的温度调节，

上述电泳装置的特征在于，

上述恒温槽具有热源和向上述恒温槽内送风的风扇，

上述恒温槽或上述毛细管阵列单元具有用于对由上述风扇输送来的风的方向进行调整的整流板。

14.根据权利要求13所述的电泳装置，其特征在于，

上述整流板设于上述毛细管的外周的一部分。

15.根据权利要求13所述的电泳装置，其特征在于，

上述整流板将通过上述风扇在上述恒温槽内形成的空气的回旋流分支。

16.根据权利要求13所述的电泳装置，其特征在于，

上述支撑体具有将上述毛细管保持为弯曲状的第一支撑部和将上述毛细管保持为直线状的第二支撑部，

上述恒温槽在上述毛细管所接触的位置的至少一部分具有散热片，

第二支撑部的一部分与上述恒温槽的具有上述散热片的接触位置相比，宽度较大。

17.根据权利要求13所述的电泳装置，其特征在于，

上述送液机构的上述毛细管的连接位置和上述检测单元检测上述毛细管的检测位置配置在直线上，

上述整流板配置在上述直线的下方。

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