[0001] 本发明涉及电泳装置。

[0002] 在多聚焦方式的毛细管电泳装置中，通过从两端对由排列成1列的多个毛细管构成的毛细管阵列照射激光，从全部毛细管检测均匀的信号强度。在这样的多聚焦方式的情况下，来自毛细管的反射返回光和透射返回光有可能返回到作为光源的激光单元，作为结果，激光振荡不稳定化，有时对分析性能造成不良影响。

[0003] 在专利文献1中记载有抑制反射返回光、透射返回光的电泳装置。例如，在专利文献1的图11(实施例6)中，公开了为了使从两端向毛细管阵列照射的激光与毛细管轴垂直并且抑制透射返回光而使用偏振器和半波长板的技术。另外，在专利文献1的图12(实施例7)中，公开了为了抑制反射返回光而相对于毛细管轴以从垂直偏离的角度照射激光的技术。

[0004] 现有技术文献

[0005] 专利文献

[0006] 专利文献1：美国专利申请公开第2003/0226756号说明书

[0027] 使用图1，对本发明的实施方式的电泳装置的结构进行说明。图1是本实施方式的电泳装置的概略图。如图1所示，电泳装置101具备：由1根以上的毛细管102构成的毛细管阵列117；将毛细管102保持为恒温的恒温槽118；对毛细管102施加电压的高压电源104；向毛细管102内注入聚合物的泵机构103；以及输送机构125。另外，输送机构125是用于将缓冲容器121、清洗容器122、废液容器123以及样品容器124输送到毛细管阴极端127的机构。

[0028] 毛细管阵列117具有设置于一端的装载头129、设置于另一端的毛细管头112、以及形成于装载头129与毛细管头112之间并检测在毛细管102内电泳的样品的检测部116。另外，毛细管阵列117例如由24根毛细管102构成，在变更测定方法的情况下，更换为具有不同的毛细管长度的毛细管阵列。另外，在观察到毛细管102破损、品质劣化的情况下，也更换为新品的毛细管阵列117。

[0029] 毛细管102由内径50μm、外径320μm的玻璃管形成，为了提高强度，表面用聚酰亚胺涂敷。但是，毛细管102中的被照射激光的检测部116以内部的发光容易向外部泄漏的方式去除聚酰亚胺覆膜。毛细管102的内部被泵机构103填充用于在电泳时赋予泳动差的分离介质。在本实施方式中，作为分离介质，使用作为高粘性溶液的聚合物。

[0030] 毛细管阴极端127分别通过金属制的中空电极126固定，毛细管102前端成为从中空电极126突出0.5mm左右的状态。另外，装备于每个毛细管102的中空电极126全部成为一体而安装于装载头129。并且，所有的中空电极126与搭载于装置主体的高压电源104导通，在电泳、样品导入等施加电压时作为阴极电极进行动作。

[0031] 与毛细管阴极端127相反的一侧的毛细管端部由毛细管头112捆扎成1束并粘接。毛细管头112以耐压气密的方式与块107连接。然后，利用泵机构103向毛细管102内填充新聚合物。为了提高测定的性能，在每次测定时实施毛细管102中的聚合物重装。

[0032] 光学系统由对检测部116进行照射的光照射机构114、保持检测部116的阵列支架105、将检测部116内的发光分光为各波长的分光器132、以及检测分光后的光的二维检测器
115构成。在检测通过电泳分离出的毛细管102中的样品时，利用光照射机构114照射检测部
116，利用分光器132对来自检测部116的发光进行分光后，利用二维检测器115进行检测。

[0033] 恒温槽118被隔热材料覆盖，通过加热冷却机构120将其内部控制为恒定的温度。另外，风扇119使恒温槽118内的空气循环及搅拌，将毛细管阵列117的温度保持为均匀且恒定。

[0034] 泵机构103由柱塞泵106、块107、止回阀108、电动阀113、聚合物容器109和阳极缓冲容器110构成。在块107设置有使柱塞泵106、聚合物容器109、阳极缓冲容器110以及毛细管阵列117连通的流路。在柱塞泵106与聚合物容器109之间的流路设置有防止聚合物逆流的止回阀108。在块107与阳极缓冲容器110之间的流路设置有电动阀113。在向柱塞泵106的腔室128和毛细管阵列117填充聚合物时，通过关闭电动阀113，防止缓冲液从阳极缓冲容器110流入。在实施电泳时，电动阀113打开，阳极电极111和毛细管阴极端127被通电。

[0035] 输送机构125具备未图示的3个电动马达和线性致动器，能够沿上下、左右以及进深方向这3个轴移动。另外，能够在输送机构125的移动台130载置1个以上的容器。并且，在移动台130具备电动的把手131，能够抓住、放开各容器。因此，能够根据需要将缓冲容器121、清洗容器122、废液容器123以及样品容器124输送到装载头129。另外，不需要的容器被保管在装置内的预定收容处。

[0036] 在此，说明基于光谱偏移的伪信号的概述。图2是表示通过电泳分离的DNA条带在毛细管内移动的状态的图。向毛细管102的检测部116照射聚光后的激光，该激光具有预定宽度的照射区域702。因此，在DNA条带701进入激光的照射区域702到出来为止的期间，由二维检测器115得到的信号发生变化。另外，由于泳动方向与波长分散方向相等，因此DNA条带701在通过激光的照射区域702的期间，在波长分散方向上移动。因此，由二维检测器115得到的信号的发光光谱703在外观上如图3所示那样变化。

[0037] 图3是表示发光光谱的变化的例子的图表。图3那样的光谱偏移在DNA条带701通过激光的照射区域702的期间，赋予与发光光谱703的波长经时变化同样的效果。在电泳法中，使用多个荧光色素，各个荧光色素与4种碱基相对应。因此，当发光光谱703外观上变化时，无法使观测到的发光光谱703与各荧光色素或各碱基完全对应(进行矩阵变换)。即，在对发光光谱703的各成分进行矩阵变换时，产生作为不能变换的残渣成分的伪信号。伪信号成为荧光色素的识别能力降低或误诊断的原因。当激光的照射区域702变宽时，由光谱偏移引起的伪信号变大。

[0038] 实施例1

[0039] 图4是示意性地表示实施例1的电泳装置的光学照射系统中的激光的路径的图。本实施例中的光照射机构114具有：作为使激光202振荡的光源的激光单元201；将激光202分支为2个的分束器205；改变激光202的路径的反射镜203；以及使激光202聚光的聚光透镜206。在从激光单元201到分束器205之间的光路上，插入偏振相关型光隔离器204。由分束器
205分支后的激光202中的一方被反射镜203引导至毛细管阵列的下方侧，另一方被反射镜
203引导至毛细管阵列的上方侧。并且，各激光202在被聚光透镜206聚光后，从毛细管阵列的上端或下端入射，从各毛细管102的检测部116发出的荧光被二维检测器115检测。

[0040] 此外，在图4中仅示出5根毛细管102，但在本实施例中，由24根毛细管102构成毛细管阵列，各毛细管102在检测部116中排列固定于基准基座207。在本说明书中，将基准基座207上的各毛细管的中心轴(毛细管轴)所形成的虚拟平面称为毛细管排列平面，将毛细管排列平面中与各毛细管轴垂直的虚拟直线称为光轴208。此外，在本实施例中，由24根毛细管102构成毛细管阵列，但毛细管102的根数并不限定于24根。

[0041] 使用图5A及图5B，表示偏振相关型光隔离器204的遮挡原理。图5A是表示激光正向入射至偏振相关型光隔离器的情况的图，图5B是表示返回光反向入射至偏振相关型光隔离器的情况的图。偏振相关型光隔离器204由第一偏振器302a、第二偏振器302b、位于第一偏振器302a与第二偏振器302b之间的法拉第旋转器301构成。在此，第二偏振器302b以透射轴相对于第一偏振器302a倾斜45°的状态设置。此外，无论入射方向和偏振方向如何，法拉第旋转器301都将偏振方向303旋转规定角度。在本实施例中，使用使偏振方向旋转45°的法拉第旋转器301。但是，法拉第旋转器301对于正向入射光旋转的偏振方向303的旋转方向与法拉第旋转器301对于反向入射光旋转的偏振方向303的旋转方向相反。

[0042] 如图5A所示，在激光从正向入射到偏振相关型光隔离器204的情况下，激光透过第一偏振器302a后，在法拉第旋转器301中偏振方向旋转45°，入射到第二偏振器302b。第二偏振器302b的透射轴倾斜45°，因此激光通过第二偏振器302b。

[0043] 另一方面，如图5B所示，在返回光从反方向入射到偏振相关型光隔离器204的情况下，返回光在透过第二偏振器302b之后，在法拉第旋转器301中偏振方向向与正向的情况相反的方向旋转45°，入射到第一偏振器302a。此时的返回光的偏振方向与第一偏振器302a的透射轴垂直，因此返回光被第一偏振器302a遮挡。

[0044] 在此，使用图6对反射返回光和透射返回光的概要进行说明。图6是表示向毛细管阵列照射激光时的透射返回光和反射返回光的概念图。在图6中，为了容易判断来自毛细管阵列的透射光和反射光，为了方便，将向毛细管阵列的入射光从与毛细管轴垂直的方向稍微倾斜地示出。

[0045] 当激光202入射到毛细管阵列时，在空气与毛细管外壁的界面、毛细管内壁与凝胶的界面分别产生激光202的反射。特别是，在前者的界面，由于折射率大，因此反射光强度变大。空气与毛细管外壁的界面对于1根毛细管存在2个，因此在由24根构成的毛细管阵列中，空气与毛细管外壁的界面处的反射合计产生48次。当来自该毛细管阵列的反射返回光401到达作为光源的激光单元201时，激光单元201所产生的激光振荡变得不稳定。

[0046] 另外，透过毛细管阵列并从与入射侧相反的一侧释放的透射光是透射返回光402。该透射返回光402与入射光相比，衰减了反射光的量。当该透射返回光402到达激光单元201时，激光单元201所产生的激光振荡变得不稳定。

[0047] 图7A是表示入射到偏振相关型光隔离器后从下方对毛细管阵列照射的激光及其透射返回光的直线偏振状态的图。图7A的xy平面是与激光的行进方向垂直的平面，表示各位置的直线偏振状态(图7B、图9A及图9B也同样)。另外，在图7A中，省略反射镜的图示，将分束器位置表示为A点。从激光单元201出射的激光以x轴方向的直线偏振状态入射到偏振相关型光隔离器204。入射至偏振相关型光隔离器204的激光成为正向的入射，因此如图5A所示，直线偏振光以旋转45°的状态通过。在分束器(A点)直行的激光以偏振角度45°从下方入射到毛细管阵列117。通过毛细管阵列117的透射返回光直接沿着另一个激光路径后再次入射到偏振相关型光隔离器204，但由于成为反方向的入射，因此如图5B所示，被第一偏振器302a遮挡。此外，反射返回光虽然在图7A中未示出，但一边沿着入射光的路径一边以相同的偏振角度入射到偏振相关型光隔离器204，因此与透射返回光同样地被遮挡。

[0048] 图7B是表示入射到偏振相关型光隔离器后从上方对毛细管阵列照射的激光及其透射返回光的偏振状态的图。与图7A的情况相同，从激光单元201出射的激光以x轴方向的直线偏振状态入射至偏振相关型光隔离器204，并以直线偏振光旋转45°的状态通过偏振相关型光隔离器204。在分束器(A点)反射的激光以偏振角度45°从上方入射到毛细管阵列117。通过了毛细管阵列117的透射返回光在沿着另一个激光路径之后再次入射到偏振相关型光隔离器204，但与图7A的情况同样，被第一偏振器302a遮挡。另外，反射返回光虽然在图
7B中未示出，但一边沿着入射光的路径一边以相同的偏振角度入射到光隔离器，因此与透射返回光同样地被遮挡。

[0049] 在本实施例中，即使在向毛细管阵列照射时激光的偏振状态被破坏，返回光的偏振角度产生偏差的情况下，如图5B所示，仅偏振角度45°的直线偏振光通过第二偏振器302b，入射到法拉第旋转器301。此外，在法拉第旋转器301中，由于返回光的偏振方向与正向的情况相反地旋转，因此返回光被第一偏振器302a遮挡。即，本实施例的偏振相关型光隔离器即使由于向毛细管阵列照射激光而直线偏振光的状态破坏，也起到可靠地遮挡返回光的作用。因此，也能够使用对返回光的耐性低的激光单元，激光装置的选择自由度提高。另外，从两端向毛细管阵列照射的激光的光轴为同轴且与毛细管轴垂直，因此激光的照射区域变窄，能够减少由光谱偏移引起的模拟信号。其结果，电泳装置的样品分离性能提高。

[0050] 实施例2

[0051] 使用图8A～图9B对实施例2的电泳装置的光学照射系统进行说明。本实施例中的光照射机构114中，作为光隔离器，与实施例1不同，具有偏振无关型光隔离器801。

[0052] 如图8A及图8B所示，偏振无关型光隔离器801由第一双折射晶体803a、第二双折射晶体803b、位于第一双折射晶体803a与第二双折射晶体803b之间的法拉第旋转器301、位于第一双折射晶体803a与第二双折射晶体803b之间的半波长板802、针孔板804构成。

[0053] 在此，法拉第旋转器301使用与实施例1同样的法拉第旋转器，但在本实施例中，也使用半波长板802。半波长板802也与法拉第旋转器301同样地使偏振方向旋转45°。然而，与法拉第旋转器301的情况不同，半波长板802对于正向入射光旋转的偏振方向的旋转方向与半波长板802对于反向入射光旋转的偏振方向303的旋转方向相同。

[0054] 图8A是表示从正向入射到偏振无关型光隔离器的激光所遵循的光路和从光束行进方向观察的各位置的偏振方向的图。正向行进的激光202通过针孔板804的针孔，入射到第一双折射晶体803a。第一双折射晶体803a通过各轴方向的折射率差，将激光202分离为偏振方向相差90°的正常光线806和异常光线807。在本实施例中，假设正常光线806的偏振光垂直于图8A的平面。各光线通过法拉第旋转器301旋转45°后，通过半波长板802向相同方向进一步旋转45°，从而偏振方向合计旋转90°，通过第二双折射晶体803b再结合。

[0055] 图8B是表示从反方向入射到偏振无关型光隔离器的返回光所遵循的光路和从光束行进方向观察的各位置的偏振方向的图。向反方向行进的返回光808入射到第二双折射晶体803b时，分离为正常光线806和异常光线807。各光线通过半波长板802旋转45°后，通过法拉第旋转器301向反方向旋转45°，从而偏振方向保持原来的状态，入射到第一双折射晶体803a。但是，由于第一双折射晶体803a中的各光线的偏振方向与通过第二双折射晶体803b后相同，因此各光线不进行再结合而以分离的状态通过第一双折射晶体803a，被针孔板804遮挡。

[0056] 图9A是表示入射到偏振无关型光隔离器后从下方对毛细管阵列照射的激光及其透射返回光的直线偏振状态的图。入射至偏振无关型光隔离器801的激光成为正向的入射，因此如图8A所示，通过偏振无关型光隔离器801。在分束器(A点)直行的激光从下方入射到毛细管阵列117。通过了毛细管阵列117的透射返回光直接沿着另一个激光路径后再次入射到偏振无关型光隔离器801，但由于成为反方向的入射，因此如图8B所示，被针孔板804遮挡。另外，反射返回光虽然在图9A中未示出，但在沿着入射光的路径后再次入射到偏振无关型光隔离器801，与透射返回光同样地被遮挡。

[0057] 图9B是表示入射到偏振无关型光隔离器后从上方对毛细管阵列照射的激光及其透射返回光的直线偏振状态的图。与图9A的情况相同，入射至偏振无关型光隔离器801的激光通过偏振无关型光隔离器801。之后，在分束器(A点)反射的激光从上方入射到毛细管阵列117。通过了毛细管阵列117的透射返回光直接沿着另一个激光路径后再次入射到偏振无关型光隔离器801，但被针孔板804遮挡。另外，反射返回光虽然在图9B中未示出，但是在沿着入射光的路径之后再次入射到偏振无关型光隔离器801，与透射返回光同样地被遮挡。

[0058] 在实施例1的偏振相关型光隔离器的情况下，即使返回光存在偏差，也能够通过偏振器遮挡特定的偏振角度以外的光，因此返回光的抑制效果高，但在本实施例的偏振无关型光隔离器的情况下，也能够在一定程度上期待返回光的抑制效果。即，根据本实施例，也能够使用对返回光的耐性低的激光单元，激光装置的选择自由度提高。另外，激光的照射区域窄，能够减少由光谱偏移引起的伪信号，因此电泳装置的样品分离性能也提高。

[0059] 本发明并不限定于上述的各实施例，能够进行各种变形。例如，在上述各实施例中，通过在从光源到分束器的光路上设置光隔离器，使光隔离器的个数为1个，但也可以是在由分束器分支后的光路上分别设置光隔离器的结构。

[0060] 符号说明

[0061] 101…电泳装置、102…毛细管、103…泵机构、104…高压电源、105…阵列支架、106…柱塞泵、107…块、108…止回阀、109…聚合物容器、110…阳极缓冲容器、111…阳极电极、112…毛细管头、113…电动阀、114…光照射机构、115…二维检测器、116…检测部、
117…毛细管阵列、118…恒温槽、119…风扇、120…加热冷却机构、121…缓冲容器、122…清洗容器、123…废液容器、124…样品容器、125…输送机构、126…中空电极、127…毛细管阴极端、128…腔室、129…装载头、130…移动台、131…把手、201…激光单元、202…激光、
203…反射镜、204…偏振相关型光隔离器、205…分束器、206…聚光透镜、207…基准基座、
208…光轴、301…法拉第旋转器、302a…第一偏振器、302b…第二偏振器、303…偏振方向、
401…反射返回光、402…透射返回光、701…DNA条带、702…照射区域、703…发光光谱、
801…偏振无关型光隔离器、802…半波长板、803a…第一双折射晶体、803b…第二双折射晶体、804…针孔板、806…正常光线、807…异常光线、808…返回光。