JP2797252B2 - 電気泳動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば医学研究における血液蛋白質を分析
する場合等に用いられる電気泳動分析に係り、特に電気
泳動、着色、培養、乾燥、走査を経て試料の濃度測定に
至るプロセスを完全自動化するのに好適な装置に関す
る。

〔従来の技術〕

人間および動物における病気の診断においては多くの
情報が血精蛋白質、脂蛋白質、ヘモグロビンおよびイソ
エンジミのような生化学液体の分析により提供されるこ
とが知られている。電気泳動は、このような生化学液体
を顕微鏡分析にかけるため、あるいは試料の分析の際に
光学的濃度測定技術を適用するためにそれぞれの成分を
分離するのに有効な方法としてよく知られている。電気
泳動の基本的方法では試料がバッファ溶液を含んだ多孔
質な表面を有する支持媒体に支えられ、その分子が電界
の作用を受ける中で分離される。試料は液体の様々な成
分が支持媒体を通って異なった割合で移動するためにそ
れぞれの成分に分離される。その後の支持媒体中の分留
成分の着色具合が光学的濃度あるいは他の方法に委ねら
れて測定される。一般に、電気泳動は年数をかける中で
人為的な工程を経て成し遂げられる。この人為的プロセ
スは作業員が電気泳動チャンバの適当な空洞をバッファ
溶液で満たすことから始まる、バッファ溶液は電気泳動
工程において、支持媒体の表面に潤いを与えるために使
用される液体であり、しかも、それは電気泳動チャンバ
に適用される電源に電気的インタフェイスを提供し、こ
の結果、電界の働きが支持媒体に及ぶことになる。支持
媒体の代表的なものはセルローズアセテートないしアガ
ローズのような膠質で被覆された裏材、たとえばマイラ
（登録商標）の小片である。検査される液体試料の代表
には、勿論、他の液体も可能であるが、血精があり、そ
の成分は電界を通って移動させられる。電気泳動チャン
バが準備された後、精密に位置を保って、かつ可能な限
り正確さを期するように決められた量の試料が作業員の
手で支持媒体上に着けられる。作業員は、それから支持
媒体を電気泳動チャンバ内に支持媒体の長手方向各端部
がそれぞれ空洞内のバッファ溶液に浸されるように置
く。その後、空洞を横切って時間間隔を正確に保ち、か
つ一貫させるように高電圧を加えて、電気泳動を行な
う。

電気泳動が完了した後に、作業員は支持媒体の表面に
対して着色試薬あるいは着色剤の均一な膜を試薬と試料
とが化学的に結合するための時間間隔を正確に計り、か
つ一貫させて着ける。着色試薬は液体試料の分離した成
分と化学的に結合するために電気泳動の後に用いられる
液体であって、その成分の働きにより光学的特徴が現わ
れることになる。

次に、作業員は支持媒体を温度の制御されたオーブン
の中に入れ、正確かつ一貫した温度ならびに時間間隔の
もとで培養する。培養は時間間隔の固定した加熱による
液体試料の成分と着色試薬との間の化学的反応を制御す
るプロセスである。次に、作業員は温度水準を上昇さ
せ、第２の正確かつ一貫した温度ならびに時間間隔のも
とで試料プレートを乾燥する。この乾燥工程は支持媒体
から水分を除去することにより試料と試薬との間の反応
の進行を停止させる。

人為的走査による支持媒体の準備過程の問題の一つは
電気泳動に委ねられる支持媒体に分析される液体試料が
何度も係わることである。試料は吸い出し器を用いて支
持媒体に一度に一つ連続して着けられるが、吸い出し器
は新たな試料を吸い出す前に汚れがついてしまったなら
ば、洗浄剤を使ってすすぎ洗いしなければならない。ア
プリケータは試料を支持媒体に同時にないし並行して着
けるように設計されている。このようなアプリケータの
例はヘレナラボラトリ（テキサス州）の製品カタログ
（1984−1985年）の61頁に記載されている。このような
アプリケータは支持媒体に8,12ないしそれ以上の試料を
着けることになり、より容易な、そしてより再現し易い
電気泳動技術を作り出す利点がある。しかしながら、ア
プリケータによるこの種の作業は本質的に非自動的であ
り、支持媒体にそれぞれ試料を着けた後で取付用チップ
を洗浄することが要求される。この従来のアプリケータ
を使う上での不利な点は、各サイクルタイム中、ピペッ
トのバレルの洗浄を自動的に行なう手段がないことであ
る。この洗浄は新たな液体試料を新しい支持媒体に着け
る間を通してピペットのバレルが汚染させるのを防止す
るために実施される。不利とみられるもう一つの点は、
極めて少量−１マイクロリットルオーダーの試料液を支
持媒体に正確にしかも自動的に着けるための手段がない
ことである。さらに、別な不利な点として従来のものは
１マイクロリットルオーダの微量の試料液を希釈液を使
用して薄めるのに正確に、しかも自動的に行なう手段を
持たないことである。

電気泳動ならびに支持媒体に着けられた複数の試料の
着色を自動的に果たすための装置および方法には従来か
ら知られた技術がある。たとえば、米国特許第4360418
号および米国特許第4391689号は、自動化された電気泳
動ならびに着色装置および方法についてのべるものであ
る。この装置は電気泳動チャンバとプラットフォームに
装着され、かつ列をなしている一群の容器とを有し、容
器は液状着色剤および溶液を処理する一連のプレートを
それぞれ収容するのに適した形状になっている。水平に
開くフレームを有するホルダラックは電気泳動プレート
ないし電気泳動分流留用の試料を着けた支持媒体を支え
ている。この電気泳動プレートは、人手か、あるいは上
述した並行作業を可能にするアプリケータを使用する方
法の何れかの方法を用いて液体試料を着けたものを事前
に準備しておく必要がある。この電気泳動プレートは予
め決められた時間周期を切って電気泳動チャンバ内に並
べて収容される。揚重および移動装置はベース上に備え
られ、ホルダラックとプレートとを電気泳動チャンバか
らそれぞれの容器の内部に移動させるように機能する。

着色工程が上述した人為的システムよりもむしろ着色
工程用化学的手順を当てにしていることは注目すべきこ
とである。たとえ、上記した装置が多くの好ましい特徴
を備えているとしても、ユニット内に複数の化学的なら
びに洗浄溶液を定期的に与えることを要求するという点
において、装置の実用上の不利は否定できない。

電気泳動に委ねられた支持媒体を光学的に走査するた
めの従来技術による装置および方法は光電子増倍管、フ
ォトダイオードあるいは光信号に比例する電流ないし電
圧出力を発生するこれらと類似の装置が使用される。こ
れらの装置は、一般的に、検出器として知られるもので
ある。これらの検出器を利用する従来の装置は電気泳動
により準備された試料の物理的な特徴を決定づけるため
に用いられる。試料の分離されたバンドと関係する特徴
は大きさと光源からの光と異なる波長である放出光の光
学的密度ないし強度である。電気泳動に委ねられた各試
料の分離されたバンドから試料の成分を見分けることが
できる。こうした成分が量的に決められることは医学上
の診断あるいは研究の目的を果たするためにも特に望ま
れている。

一般的に、上記の検出器を使用する装置にはブロッキ
ング用スリットが使用される。このスリットの目的は、
検出器の働きとしてスリットとそれぞれの大きさおよび
形状が同じである試料プレートのある部分を同時に検出
することを可能にするためである。検出器は、それから
検出された光量に振幅で比例する電流ないし電圧を発生
する。この発生した電流ないし電圧はアナログ／デジタ
ル変換器により変換され、光量に相当する値がデジタル
計算機のメモリ内のフォーマットに蓄えられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

この従来技術を使用するときの問題の一つはスリット
の幅と長さについて、極めて高い精度が要求されること
である。仮に、その長さがあまりにも長いと、検出され
た光の幾分かは、それと隣接する試料から生じている可
能性がある。また、仮に、その長さが短かすぎると、実
際に走査している試料からの光のすべてが検出されない
可能性がある。プレート上の複数の試料に関しては試料
から試料までのスリットの大きさを変更する必要があ
る。仮に、スリットの幅があまりに大きいと、仮に境界
を生じさせることが不可能でないにしても、難しくなり
走査している複数の試料の隣接するバンドからの光が検
出されてしまう。仮に、幅が非常に小さいと、検出器の
出力は不規則となり、正確に比例する値を与えない。

スリットを用いる検出器のもう一つの不利な点は試料
の完全な観察のためにはそれぞれの試料が検出器か試料
プレートの何かを移動させることにより機械的に走査さ
れる必要があることである。この移動については速さを
一定に保つ必要があり、しかも光学的密度と試料の成分
の大きさの両方について、正確な値をデジタルデータと
して得るために振動から自由でなければならない。複数
の試料が走査されるために検出器ないし試料プレートは
スキャナが一つの試料を走査し、それを終わってから次
の試料へと走査工程を続けるといった具合に継続して移
動させる必要がある。このような移動の仕方は検出器が
完全な試料を精密に、かつ唯一求めている試料だけを探
し出すうえで高精度でなければならず、反復性も選れて
いなければならない。

従来の電気泳動装置でもう一つ不利な点は液体試料を
電気泳動分析する一つの装置では、第１の方向を実施後
に続けて行なう他の方向のための必要な手段がないこと
である。

本発明の目的は、複数の液体試料が支持媒体に自動的
に着けられ、支持媒体上にこれらの試料が委ねられて、
自動的に電気泳動、着色、培養工程に順に進み、試料の
成分がバンドに分離された支持媒体を乾燥し、バンドを
自動的に、しかも電気的に走査し、その走査結果から得
られるデータについて濃度測定法により自動的に分析
し、これにより、それぞれの液体試料の分析値を与える
ための装置を提供するものである。

本発明の別の目的は、電気泳動分析を完了させるため
に必要な時間を減少するように電気泳動電流が供給され
る間、支持媒体を冷却することを可能にした装置を提供
することにある。

さらに、本発明の別の目的は、支持媒体を極限まで冷
却するように電気泳動分析の間、冷却された空気を支持
媒体の表面に行きわたらせ、これにより電気泳動電流の
増加を可能にして分析時間を減少せしめるようにした装
置を提供することにある。

また、本発明の別の目的は、支持媒体に着けられた液
体試料を２次元の電気泳動分析にかけることを可能にし
た装置を提供することにある。

本発明の上記目的は他の利点や特徴と併せて液体試料
の電気泳動分析を自動的に行なう自動電気泳動装置によ
り提供される。

（課題を解決するための手段及び作用） この電気泳動装置は上面に分析プレートが支持される
ベースを有し、多孔性材料からなる支持小片はこの分析
プレートの上に置かれる。走査ボックスは分析プレート
を内に収容し、試料プレートは同じベースの分析プレー
トから縦方向に離れた位置に置かれる。この試料プレー
トは横方向に並んだ１列ないしそれ以上の試料が置かれ
るウェルの一群を備えている。電気泳動装置が捜査され
る前に、分析される液体試料がこのウェルに着けられ
る。フレームは走査ボックスの側壁に形成される開口部
を通して試料プレートと分析プレートとの間を移動し、
複数のピペット、１本ないしそれ以上の着色用試薬瓶、
１個ないしそれ以上のプランジャと結合しているソレノ
イドを運ぶ。

計算機制御のもとに、液体試料は試料プレートから支
持小片の表面に並んだウェルに着けられる。液体試料の
成分を縦方向に電気泳動の原理に従って移動させるため
に磁化されたポストと協働する電極バーが支持小片を通
して一面の広がりを持つ電流を供給する。このとき、分
析プレートは同時に冷却される。冷却装置は支持媒体の
内部の抵抗熱を運び去るために電気泳動の間を通して支
持媒体の膠質表面を横切って流される冷却空気を供給す
る。これにより電気泳動電流の増加ならびに電気泳動分
析時間の短縮が果たされる。

計算機制御のもとに、試薬は試薬用瓶から支持小片の
表面に放出され、そして、この試薬を薄く延ばすために
支持小片の表面を横切って電極バーが移動するようにプ
ランジャが駆動される。

この後、計算機制御のもとに、支持小片は培養され、
乾燥させられる。走査ボックスの天井に取付けられたカ
メラは移動した液体試料の成分が示すところのアナログ
電圧信号を発生する。これによらないときは、フレーム
上に配置された機械式走査装置が同じアナログ電圧信号
を発生するために使用される。

計算機制御のもとに、この移動した液体試料の成分に
よるアナログ表示は、支持小片の縦／横の座標の関数と
して濃度あるいは光の明暗度のデジタル表示に変換され
る。計算機処理手段は試料それぞれの各成分の横方向の
分離および該当部の濃度を決定する。

本発明の他の実施例においては液体試料が縦方向に電
気泳動分析され、その後、横方向に電気泳動分析される
２次元の電気泳動方法が提供される。

〔実施例〕

本発明の電気泳動装置の実施例を図面について説明す
る。

第１図および第1A図は自動電気泳動装置10およびそれ
に付随するデジタル式計算機400を示している。第１図
に示されるように、自動電気泳動装置10は試料プレート
ユニット14ならびに支持媒体12を取付けるため電気泳動
チャンバ13が搭載されるベース16を有する。電気泳動プ
ロセスで使用される好ましい支持媒体12はセルローズア
セテート、アガローズないし膠質からなる材料を用いて
被覆される裏材を有する。この支持媒体の本発明に従う
特別な構造は後に詳しく説明される。

自動電気泳動装置10は試料プレートユニット14と電気
泳動チャンバ13との間で縦方向に移動する自動クレーン
30を備えている。自動電気泳動装置10は側壁106および
入口壁102ならびに後壁を有する走査ボックス100を備え
ている。走査ボックス100の前側にはスロット104が形成
され、支持媒体12に着けられた試料の電気泳動、着色お
よび走査の各工程中、ドア（図示せず）が装着されて走
査ボックス100の隔離が行なわれる。このドアにはドア
が開放されているときには電気泳動チャンバ13内に電圧
が加えられるのを防止する回路と連動する安全装置が備
えられる。この安全装置は電気泳動チャンバ13内の2000
〜3000ボルト程度の高い電圧に起因する作業員の不注意
による事故を防止するものである。図中開放位置で示さ
れるカバー92は電気泳動チャンバ13を開き、あるいは閉
じるために縦方向に滑って動く。蛍光ランプ110A、110
B、110C、110Dは計算機400（第1A参照）で制御されたカ
メラ114/レンズ112からなるシステムにより走査が行な
われる間、支持媒体12を蛍光をもって照射するために走
査ボックス100の天井部に取付けられる。自動クレーン3
0を制御するために使用されるデジタル制御回路300なら
びに電気泳動プロセスは後述される。ブラウン管406は
自動電気泳動装置10に取付けられ、監視情報が作業員に
対して提供される。

第２図は自動電気泳動装置10の前側を断面して示すも
ので、走査ボックス100内の試料プレートユニット14、
自動クレーン30、電気泳動チャンバ13およびカメラ114/
レンズ112の詳細が示されている。自動電気泳動装置10
はベース16の上に試料プレートユニット14を移動させる
マウンティングプレート15を有する。試料プレートユニ
ット14（これは自動電気泳動装置10上に配置する前に液
体試料を人手により供給することもあり得る）は試料を
支持媒体12に自動的に着けるため液体試料が収容される
横方向に２列に並ぶウェル26、28を有する。吸取空間22
が配置されて、そこに吸取紙が置かれる。勿論、要求が
あれば集合式吸取空間としてそれぞれ自身のための吸取
紙が用意されてもよい。試料プレートユニット14上に
は、洗浄ウェル20と放出ウェル18とが設けられ、自動ク
レーン30により運ばれたピペットは、そこで洗浄にかけ
られると共に、試料の自動着床が行なわれる間、余った
試料がそこに棄てられる。

第２図および第４図に示されるように自動クレーン30
はローラ36により軌道34上を移動するために取付けられ
たフレーム40を有する。軌道34はベース16により支持さ
れる。第４図に示されるようにローラ36、36′はシャフ
ト38によりフレーム40に取付けられる。ローラ36、36′
は軌道34の横向きの突出部と係合する溝を有し、これに
より自動クレーン30に試料プレートユニット14と電気泳
動チャンバ13の間で縦方向の移動を行なわせる。軌道34
はベース16に立っている直立部材３に固定された水平部
材４により支えられている。第４図に示されるように、
ベース16に取付けられたモータ208は駆動ホィール210に
固定された出力シャフト209を有する。第３図に示され
るように、従動ホィール210Aは自動電気泳動装置10の縦
方向の反対側端部に備えられる。駆動ホィール210によ
り駆動され、しかも従動ホィール210Aのまわりに輪に結
ばれたベルト212はフレーム40のシャフト38の延長部214
に固定される。このため、モータ208の回転により駆動
ホィール210は従動ホィール210Aのまわりにベルト212を
駆動し、自動クレーン30がベース16に対して移動させら
れる。

第２図、第３図および第４図に示すに、自動クレーン
30はフレーム40により支持された縦部材56を有する。縦
部材56に固定された水平プレート58は、第４図に示され
るように瓶支持部材50のシャフト52を支えている。２本
の瓶48は止めねじ61により瓶支持部材50に取付けられ
る。フレーム40に対して固定されたモータ60は瓶支持部
材50のシャフト52に接続された出力軸を備えている。モ
ータ60の駆動は自動クレーン30が電気泳動チャンバ13に
さしかかり、ある位置にきたとき瓶48内に用意された試
薬が支持媒体12の表面に放出されるまで、瓶支持部材50
に回転動作を与える。

第２図および第３図に示されるように、直立バー46は
自動クレーン30のフレーム40から上方に延在し、そこに
２個のソレノイド42が取付けられる。このソレノイド42
はそれぞれその出力シャフトに取付けられたアーム44を
有する。このアーム44は電気泳動チャンバ13内に備えら
れる電極／延ばしバー74および76との係合が得られるよ
うにスロット44Aを備えている。また、アーム44は第３
図に示されるカバー92の穴93の内部に収められるように
なっている。

上記したところから、本発明に係る自動クレーン30が
試料プレートユニット14と電気泳動チャンバ13との間で
縦方向に移動して使用され、かつピペット集合体32、一
組のソレノイド42および一組の瓶48を有することは明ら
かである。液体試料をウェル26、28から汲み上げ、電気
泳動チャンバ13まで運ぶピペット集合体32の制御、試薬
を薄く延ばし、かつカバー92を閉じるアーム44を有する
ソレノイド42および支持媒体12に試薬を供給する瓶48に
ついては第６図に基づいて後に詳しく説明される。自動
クレーン30のこれ以外の特徴は第１図、第２図および第
４図に関連するものが以下に説明される。すなわち、自
動クレーン30は走査ボックス100の入口壁102にある開口
部101を通して走査ボックス100の外側から移動させられ
る。自動クレーン30が走査ボックス100の内部を通行し
ているときにピペット集合体32の頂点32′が開口部101
の内縁近くに迫るように横断面形状を形成する。カメラ
114/レンズ112からなるシステムにより支持媒体12の走
査が行なわれる間、走査ボックス100の外側から内部に
入る光は、開口部101の内縁に合わせて自動クレーン30
の外側断面形状を形成しているためにほぼ遮断される。

一方、第２図、第３図および第４図に示されるよう
に、マウンティングプレート15は自動クレーン30の軌道
34の間に横方向に向けて配置された分析プレート80を支
持している。自動クレーン30は分析プレート80の上方で
軌道34に沿って自由に縦方向に動く。第３図に示される
ように、分析プレート80には、１個ないしそれ以上の芯
出し用のガイドピン68が備えられ、支持媒体12を移動可
能に固定している。支持媒体12は縦方向の両端部に２個
のリザーバ64A、64Bを有する。このリザーバ64A、64Bは
支持媒体12の表層と同じ材料から構成された膠質の板材
である。支持媒体12は、好ましくは、２列に並ぶウェル
62、63を有し、電気泳動にかけられる試料がそこに収容
される。電気泳動チャンバ13は支持媒体12のレベルとほ
ぼ同じレベルに縦方向に延長される一対の第１の電極ポ
スト94を有する。同様に一対の第２の電極ポスト96は支
持媒体12の上方に同じように延在し、第１の電極ポスト
94から縦方向に離して配置される。この第１および第２
の電極ポスト94、96は、好ましくは金属のような磁気材
料から構成され、また、これは電気泳動電流を導くのに
使用される。第１の電極／延ばしバー74は電気泳動チャ
ンバ13の縦方向の一方の端に、また第２の電極／延ばし
バー76は縦方向の他方の端にそれぞれ配置される。この
第１および第２の電極／延ばしバー74、76は、好ましく
は金属ないし鋼のような強磁性材料から構成される。こ
のため、第３図に示されるように第１および第２の電極
／延ばしばー74、76が配置されたとき、これらと第１お
よび第２の電極ポスト94、96との磁気的結合力により第
１および第２の電極／延ばしバー74、76は第１および第
２の電極ポスト94、96に密着して置かれる。第3A図は第
１の電極ポスト94が電圧VEを保っている電源の正の端子
に、そして第２の電極ポスト96が負の端子にそれぞれ接
続される様子を示している。第１の電極ポスト94と協働
する第１の電極／延ばしバー74はリザーバ64Aに電気泳
動電流を分配し、その後電流は支持媒体12を横切る。こ
の電流は支持媒体12のリザーバ64Bに達するまで、横方
向全体に広がりを保ちながら支持媒体12を通って縦方向
に流れ、さらにそのあと電気泳動回路の終端である第２
の電極ポスト96まで第２の電極／延ばしバー76を通って
流れる。

第3C図および第3D図は第１および第２の電極／延ばし
バー74、76の詳細を示すもので、第3C図に示されるよう
に金属のような強磁性材料で完全に構成したものか、そ
の両端部のみを強磁性材料とし、中間部分をグラファイ
トないしステンレス鋼により構成したもの（第3C図）か
何れかが使用される。支持媒体12を通って流れている電
気泳動電流の働きによりウェル62、63内の液体試料の各
成分が縦方向に移動する。第3E図に支持媒体12内のウェ
ル62の列に関して横方向のバンド62A、62B内における成
分の移動状態、およびウェル63の列について横方向のバ
ンド63A、63B内における成分の移動状態がそれぞれ示さ
れる。

リザーバ64Aからリザーバ64Bにかけて支持媒体12を横
切って電流を流すための手段は上記のもの以外にも勿論
可能である。たとえば、第3F図には電圧VEの電源とそれ
ぞれ結ばれた導体ヒンジ75、77が示されている。この導
体ヒンジ75、77は支持媒体12を分析プレート80の上に置
くために分析プレート80全体を開放するときには各々外
に折って置き、支持媒体12を分析プレート80に置いた後
に、リザーバ64Aとリザーバ64Bとの電気的接触を果たす
ために下に折りたたむようにしたものである。

たとえ、ウェル62、63内の液体試料の成分が第3A図お
よび第3E図に示されるように、縦方向に移動したとして
も、支持媒体12は、後記のように蛍光ランプで光学的に
走査される前に試薬の付着、培養および乾燥工程を経て
着色されねばならない。電気泳動工程がより高い電流
（それは支持媒体12および分析プレート80の抵抗加熱に
終わる）の供給により早くなってしまう場合に備え、２
個の冷却／加熱装置70（好ましくは第３図に示されるよ
うに６個の配列による）が分析プレート80の真下に用意
される。この冷却／加熱装置70は、好ましくは、装置の
一つの方向に電流を流すことにより熱を上面から底面に
運ぶように機能するもの、例えばペルチェ形式がよい。
電流がこのようなペルチェ形式の装置で逆方向から流さ
れるとき、熱は分析プレート80に対して流れる。第3B図
は電流の向きを制御して熱を分析プレート80からその下
側に熱的に接続された放熱体84にかけて向かわせる方法
を示している。電流の向きが反対方向になると、熱は放
熱体84から分析プレート80にかけて運ばれる。

第４図は分析プレート80の真下に備えられる冷却／加
熱装置70の配置についてより明瞭に示すもので、金属製
の導体82は冷却装置の下側に設けられ、フィン形の放熱
体84はこの導体82の下側に配置される。絶縁材78は各冷
却／加熱装置70の側部の空間を満たしている。第５図に
示されるように、放熱体84は入口ダクト206の内部に延
在している。冷却空気はファン204により入口ダクト206
内を通して運ばれ、放熱体84のフィンに行き渡り、出口
ダクト208を経由して自動電気泳動装置10の後側まで導
かれる。第3A図および第3B図に示されるように、電気泳
動工程中、一つの方向に制御された電流が冷却／加熱装
置70に長され、工程が行なわれる間に生じた熱が入口ダ
クト206から導かれる空気によって外に運び出される。
この冷却／加熱装置70を用いる利点はより高い電気泳動
電流を流せることにあり、これにより電気泳動工程のた
めに必要な時間を減少させることができる。このような
高い電流により生じる熱は冷却／加熱装置70により効果
的に棄てられる。

電気泳動工程が終了した後、試薬を支持媒体12の表面
に着ける。試薬の延ばしが完了したならば、支持媒体12
は試薬と共に培養が必要となる。この培養は電気泳動チ
ャンバ13のまわりに密閉された空間を作るためにカバー
92を閉じて行なわれる。

第２図、第３図および第４図に示されるように、縦方
向に延びる一対のバー88は分析プレート80から垂直に延
在している。スロット90は、このバー88の内部に形成さ
れ、そこにカバー92が嵌められ、縦方向にそれが滑って
動き、これにより分析プレート80の上側部分が開け閉め
される。第３図はカバー92が開かれた位置にある場合を
示しており、カバー92には、これを開け閉めするための
ソレノイド42のアーム44と協働する一対の穴93が一方の
端部に形成されている。上記のように冷却／加熱装置70
は分析プレート80の真下に備えられ、これが培養工程
（および乾燥工程）に用いられるとき、電流は冷却のた
めの電流と反対方向に流される。冷却／加熱装置70で反
対方向に流される電流の働きにより試薬を培養するため
の熱が支持媒体12にその熱を伝える分析プレート80に直
接加えられる。

第２図、第３図および第４図には培養工程が完了した
後に支持媒体12の表面を横切って流される乾燥空気を供
給する手段が示される。縦方向に延びるスロット86は分
析プレート80の領域内の支持媒体12が配置される空間の
外側に形成される。このようなスロット86の配置は第３
図に示され、また第４図の分析プレート80を横方向に断
面したところの図にも示されている。このスロット86の
右側は入口ダクト98と連絡しており、一方左側は出口タ
クト99と連絡している。

加熱器202は乾燥用ファン200と同様に入口ダクト98内
に設けられる。入口ダクト98は放熱体84に固定されたブ
ラケット218により支持されている。同様に、出口ダク
ト99は放熱体84に固定されたブラケット216により支持
されている。乾燥工程の間、空気は入口ダクト98を通っ
てファン200により自動電気泳動装置10の前側から送り
込まれ、加熱器202を横切って支持媒体12の表面に流さ
れる。

第4A図は電気泳動電流が供給される間、支持媒体12の
中に発生する熱を取り除くのに好適な別な実施例を示し
ている、上述されたように、支持媒体12の膠質上に置か
れた試料から成分を分離するために要する時間をさらに
減少させようとする場合、電流はそれまで以上に増加す
る必要がある。この電流の増加は結果的に膠質により多
くの熱を発生させることになる。膠質がこの熱の影響か
ら損傷あるいは溶解を生じないようにするためには熱を
取り除かねばならない。第4A図に示される装置はこの熱
を取り除く働きにおいて、第４図のペルチェ形式の冷却
／加熱装置70よりも一層高い能力を有する。

第4A図において、コールドプレート702はダクト99を
形成している部材の頂上部分に配置されている。冷却フ
ィン708はこのコールドプレート702からダクト99の内部
にかけて下に向かって延びている。冷却装置700の底面
はコールドプレート700の上面と接するように配置され
ている。ホットプレート704は冷却装置700の上側に取付
けられる。放熱体706は、このホットプレート704に熱的
に接触している。電気泳動電流が支持媒体12に供給され
る間中、ファン200′は装置の前側に向かって流れるよ
うに空気を循環させる。ファン200′によるところのこ
の空気の流れは上述されたように乾燥工程の間は逆向き
に変えられる。

電気泳動電流が支持媒体12に供給される間を通して、
ファン200′は装置の後側からダクト99を経由して空気
を内に吸込むために制御される。同時に、スィッチ12が
閉じられ、直流電源Vp′から冷却装置700を通過する電
流が加えられる。冷却装置700はコールドプレート702
と、これに結合された冷却フィン708とを冷却するもと
となるこの電流に応答している。結果として、ダクト99
に入ってくる空気は冷却フィン708を通過するときに冷
却され、図中矢印710で示されるようにスロット86を経
由してチャンバ76に流入する。この冷たい空気は支持媒
体12の膠質部分の上面に広がってそこを通り抜ける間に
電気泳動でもたらされる抵抗熱を奪い、続いて装置の前
側にスロット86およびダクト98を通して送られる。スィ
ッチ712が開かれ、ファン200′が電気泳動電流が切られ
たとき、あるいはその後、間もなく停止される。続いて
行なわれる乾燥工程の間、ファン200′は逆回転させら
れ、このときスィッチ712は開いたままである。このた
め、装置の前側から吸込まれた空気はダクト98を経由し
て内側に向けられ、支持媒体12を横切って流れ、さらに
ダクト99を経て装置の後側から外に送り出される。

第６図の冷却器回路314は、後述されるように、冷却
／加熱装置70の冷却過程を制御するだけでなく、電気泳
動電流が支持媒体12に供給される間を通してさらにその
後も少しの間、スィッチ712を閉じることにより１台な
いしそれ以上の冷却装置700を制御する。

電気泳動電流の供給中に支持媒体12の上方を通過させ
る冷却空気の別の供給方法は、冷却装置700の代用とし
て使用される。小型の冷却装置の分野で使用される類似
の冷却装置ユニットは冷却装置700の代わりに使用でき
る。これ以外にも、カバー92の底面に結合された電気的
に非導体の冷却プラテンは電気泳動電流が供給される
間、支持媒体12を冷却するために膠質との間に直接的か
つ密な接触を与える。

第２図および第４図に示されるように、走査ボックス
100はそのボックス100の天井部近くに正方形に取付けら
れた４本の蛍光ランプ110A、110B、110C、110Dを有す
る。レンズ112を有するカメラ114は走査ボックス100の
天井壁109の内側に支持され、支持媒体12の表面に向け
られて視界をそこに定めている。勿論、カメラ114によ
る効果的な走査のためにカバー92はカメラ114/レンズ11
2からなるシステムに支持媒体12をさらすように縦方向
に、かつ外方向に移動させねばならない。支持媒体12の
走査の間、外側からの光はスロット104（第１図参照）
内に嵌め込まれる前部カバー（図示せず）によりほぼ遮
断され、しかも自動クレーン30により入口壁102内の開
口部101がほぼ塞がれる。

第６図に第１図に示されたデジタル制御回路300間の
相互の継続ならびに自動クレーン30の移動を制御する要
素をブロック線図として示している。様々な情報および
電気泳動チャンバ13内に配置されたデジタル制御回路30
0が図示される。デジタル制御回路300はバス410により
計算機400に接続される。計算機400のデジタル制御回路
300への接続は第1A図中に物理的に示され、さらに第６
図および第７図に線図的に示され、これらは後に詳しく
説明される。

デジタル制御回路300は、たとえばモトローラ社製のM
C6802のようなマイクロプロセッサチップである中央演
算処理装置（以下CPUと称する）301を有する。リードオ
ンリーメモリ（以下ROMと称する）302は制御用プログラ
ムを蓄えている。ランダムアクセスメモリ（以下RAMと
称する）303は一時的に使用されるデータを蓄えるため
に備えられる。入出力インターフェイス（以下VIAと称
する）304はプログラマブル入出力インタフェイスなら
びに出力制御および入力伝達ないし監視機能ならびに時
間間隔を与えるために使用されるシステムタイマを備え
ている。デジタルアナログ変換器（以下D/A変換器と称
する）305は電気泳動チャンバ13内のアナログ回路にア
ナログ出力電圧を与えるために用いられる。アナログデ
ジタル変換器（以下A/D変換器と称する）306は電気泳動
チャンバ13内の回路から出力される監視電圧を与えるた
めに使用される。シリアル入出力インターフェイス328
は計算機400とバス410を経由するデジタル制御回路300
との間で入力コマンドおよび出力信号を変換するために
用いられる。

データバス329はCPU301、ROM302、RAM303、VIA304、D
/A変換器305、A/D変換器306およびシリアル入出力イン
ターフェイス328の間における双方向デジタル接続用と
して備えられる。バス330はCPU301からROM302、RAM30
3、VIA304、D/A変換器305、A/D変換器306およびシリア
ル入出力インタフェイス328への一方向デジタル接続用
として使用されるアドレスバスである。このアドレスバ
ス330はCPU301によってデジタルデータが運ばれ、ある
いはそこからデジタルデータが取り出されるデバイスが
唯一選択されて使用される。出力インターフェイスバス
331はVIA304から取り出され、CPU301のデジタル出力を
与えるためにCPU301が制御する各回路の入口端に接続さ
れる。同様に、入力インターフェイスバス332は監視お
よび検出回路の出力をVIA304を経由してCPU301にデジタ
ル入力として与えるようにその入力端に接続される。

自動クレーン30に注目すると、５個の分離している各
要素すなわち、フレーム40、ピペット集合体32のバレル
およびプランジャ、試薬用瓶支持部材50およびソレノイ
ド42が制御される。

フレーム40の制御は制御用モータ208のためのモータ
駆動および制動回路307によるものである。第６図中に
線図的に示された位置検出器316は第３図中に示される
試料カムプレート201、作業カムプレート203およびリミ
ットスィッチ205、207をもって具体的に構成される。位
置検出器316はスィッチ205、207が試料カムプレート201
および作業カムプレート203に触れてそれを通過すると
き、スィッチ205、207の動作中断を数えることにより機
能する。瓶支持部材50に関して、モータ駆動回路310
は、フレーム40が支持媒体12の上方に置かれたとき、２
方向のうちの一つの方向にモータ60を回転させるため、
CPU301およびVIA304からの指令を受けて制御される。リ
ミットスィッチ（図示せず）は第４図に示されるように
瓶支持部材50のシャフト52と係わって位置検出器319と
して好適である。

ソレノイド駆動回路311は信号がソレノイド42に与え
られたとき、アーム44を下方向の位置まで延ばすように
ソレノイド42と協働して働く。

インタロック回路323は試料プレートユニット14の真
下に備えられ、試料プレートユニット14が正規の位置に
置かれ、かつ自動電気泳動装置10が計算機400から始動
コマンドを受け入れ可能である場合にVIA304を経由して
CPU301に信号を出力する。

電気泳動チャンバ13内の回路に注目すると、高電圧回
路325および高電圧監視回路326が第3A図中に示されるよ
うに電気泳動電流を支持媒体12へ供給するために使用さ
れる。高電圧回路325はD/A変換器305、バス333および走
査ボックスアインタロック回路373を経由してCPU301か
ら出力されるコマンドに応答する。高電圧監視回路326
からの監視信号はバス334を経由してA/D変換器306に入
力される。同様に、温度監視回路327はCPU301による確
認のためバス334を経由してA/D変換器306にアナログ信
号を入力している。温度センサないし変換器327は第２
図中の電気泳動チャンバ13内の温度を感知して出力す
る。冷却／加熱装置70に対するデジタル制御信号はバス
331から加熱器培養回路313に出力される。同様に、デジ
タル制御信号はバス331から冷却器回路314に出力され
る。ランプ回路315は走査ボックス100内の蛍光ランプ11
0A、110B、110C、110Dを制御するためにバス331を経由
して出力されるデジタル信号に応答している。

第７図に注目すると、計算機400の要素の線図的な表
示はシリアル入出力インターフェイス328およびバス410
を経由してデジタル制御回路300に至る接続を示してい
る。シリアル入出力インターフェイス401は計算機400の
ためのインターフェイスとして使用される。好ましくは
計算機400はコンパクトデスクプロモデル（登録商標）
のようなパーソナル形計算機を使用する。計算機400の
働きは第1A図のシステム構成において、作業員から与え
られるコマンドを自動電気泳動装置10に伝えることと、
自動電気泳動装置10から作業員へテータを報告すること
であり、計算機400内に蓄えられたデジタルデータが分
析され、出力装置により作業員に対するグラフィック表
示およびテキストレポートの双方が与えられる。計算機
400に対する作業員からの入力はキーボード407により与
えられ、一方プリント出力はプリンタ408により与えら
れる。ビデオテキスト用ブラウン管405は計算機400と直
接係わり、一方ビデオグラフィック用ブラウン管406は
第1A図に示されるように自動電気泳動装置10と結合して
設けられる。カメラ114は、好ましくは、観察領域のア
ナログ電圧表示を発生するビディコンを用いる。フレー
ムグラバ403はカメラ114のアナログ出力をデジタルデー
タ表示に変換するためにカメラ114と接続される。フレ
ームグラバ403が続けて発生するグラフィックおよびテ
キスト用の双方の分析結果はメモリ409内にデジタル表
示として蓄えられる。運転操作中、カメラ114は電気泳
動および着色工程が計算機400およびデジタル制御回路3
00の制御のもとに自動的に完了した後に、第3E図に幾分
類似した観察表面を見ることになる。蛍光ランプ110A、
110B、110C、110Dが点灯されたとき、カメラ114は支持
媒体12を走査する。このとき、カメラ114はビデオ用信
号と、同期化信号とを発生する。ビデオ用電圧振幅は支
持媒体12の表面から放出された光量を表示している。こ
のアナログ電圧は上述したようにフレームグラバ403に
より512カラム、512画素列のマトリックスからなるデジ
タル表示に変換される。同期化信号はビデオアナログテ
ータを支持媒体12上の精密な位置と相関させるために使
用される。試料プレートユニット14および電気泳動操作
が自動電気泳動装置10で始まる前に、カメラ114/レンズ
112からなるシステムの較正は終了させる。この較正は5
12カラム、512列のマトリックスの個々の画素における
濃度レベルの不均一な応答を生じる非直線性の影響を正
す目的で実施される。

カメラ114/レンズ112からなるシステムを較正するた
めに均一なテスト支持媒体12′が第15A図に示されるよ
うに走査ボックス100内の分析プレート80上に置かれ
る。このテスト支持媒体12′は試料が着けられていない
支持媒体であり、勿論電気泳動、培養ないし着色も行な
われないものである。走査ボックス100のドアが閉じら
れ、自動クレーン30が開口101内に移動させられて走査
ボックス100内に入るすべての外光がほぼ遮断された実
際の走査条件を模擬する条件がつくられる。次に、蛍光
ランプ110A、110B、110C、110Dが点灯され、それからカ
メラ114/レンズ112からなるシステムが働き出す。フレ
ームグラバ403は支持媒体12′のスナップショット、す
なわちメモリ409内に蓄えられた512カラム、512列のマ
トリックスの画素のそれぞれの濃度を受け取る。

次に、分析プレート80上に置かれた実際の支持媒体12
の15トラックあるいは列と同じ15トラックについてテン
プレート801、802…815がプログラム制御のもとに電子
的に定められる。それぞれのトラックの高さないし“Y"
方向はメモリ409の高さ（約34画素）のおよそ1/15であ
る。トラックそれぞれの幅ないし“X"方向はそのメモリ
の合計幅である512画素に等しい。これらの15トラック
は、後に走査される分析プレートの試料トラックの位置
に一致する。15トラックのそれぞれの範囲内において、
画素濃度データの二次元配列は合計することにより一次
元配列のデータに変換され、そして約34画素列のそれぞ
れの範囲内で512縦カラムのそれぞれにつき画素値の平
均が求められる。これはトラックの、縦カラムの各々に
ついて行なわれる。トラック内の34画素の濃度は合計さ
れ、そして画素列の数、たとえば34により分割される。
結果として、各々15トラックはＸ＝１からＸ＝512まで
ランニングする画素のＸ方向の関数として平均濃度の列
ベクトルにより表される。この15トラック、512濃度値
の“平均濃度”マトリックス内の各平均濃度の探査は、
それから最大値Imaxの決定が行なわれる。次に、その平
均濃度マトリックス（15トラック、512濃度値）内の平
均の画素濃度は最大値Imaxの値に分割される。このマト
リックスのそれぞれの要素は、その分割の結果により再
配置される。したがって、マトリックスのそれぞれの要
素は実際の支持媒体12が15のウェルの２セットに収めら
れた試料を着けた後に正規に走査される間、支持媒体12
に適用される“正規の因子マトリックス”の正しい因子
として扱われる。

第15B図は実際の支持媒体12のためにフレームグラバ4
03により蓄えられた512×512画素の各々の分析領域を自
動的に決めるため、プログラム制御のもとに形成された
601、612、616、623のような電子テンプレートを示して
いる。電子プレートの“Y"軸方向は先に述べられた15ト
ラックと同様なものである。たとえば、電子テンプレー
ト601はウェル701の箇所に支持媒体12と接して置かれた
試料の縦方向の電気泳動パターンと正しく合せるために
予め決められている。支持媒体12が分析プレート80に接
して予め決められた位置に置かれており、しかもカメラ
114/レンズ112が分析プレート80に対して固定されてい
るので、電子テンプレート601はウェル701での液体試料
のための電気泳動バターンと正確に合うことになる。こ
れらの電子テンプレートは試料の各々に備えられる。こ
の電子テンプレートの各データは試料のそれぞれに電子
泳動進展距離Ｘの関数として単一の濃度表示を与えるた
めにそのテンプレートの内側がＹ列の画素にわたり平均
が求められる。次に、各電子テンプレートのそれぞれの
Ｘ画素位置に対する平均濃度値に上に述べられた因子マ
トリックスに蓄えられた同じ因子数が掛けられる。この
データは濃度の分析が行なわれる計算機400のデジタル
メモリ409内のフォーマット内に蓄えられる。本出願人
による米国特許4242730号はマイクロプロセッサによる
制御を特徴としている濃度計について述べている。この
特許は第1A図の計算機400に示されたブナウン管406のよ
うな陰極線管にアナログ表示するため走査された試料の
デジタル量がどのように処理されるかについて記述する
ものである。作業員は表示された濃度曲線について手を
加えることも可能である。

ビデオカメラあるいはCCDのような類似のデバイスを
使用する場合、試料の走査は30分の１秒で終了させら
れ、非常に有利である。この走査は第3E図に示されるよ
うに30試料全部の情報を含んである。このテータは計算
機により二次元配列に編成され、このため、計算機が正
確に試料の縦方向の個々の成分を定めるだけでなく、試
料の分離が平行な状態に起こらない場合に、試料の境界
を正確に決定することが可能である。

支持媒体12の走査では電子式の走査による利点が適え
られない状況が考えられる。製造コストについてより安
価なものが求められる場合、第16図の自動クレーン30′
の部品として従来技術による機械式光学スリットおよび
走査装置900が使用されることになる。この自動電気泳
動装置10′は走査装置900が第１図のカメラ114/レンズ1
12からなるシステムの電子式走査の代替として機械的に
駆動される電子式走査を提供する点を除いて第１図の自
動電気泳動装置10と実質的に同一である。

自動クレーン30′の前側に固定された走査装置900
は、好ましくは蛍光ランプ901、視準器903および光電子
増倍管905を有する。蛍光ランプ901はカバー906の内側
に配置される。視準器903はカバー906の内側に形成され
る横方向のスリット904内に置かれ、走査される間、正
面が支持媒体12の方向（下向き）に向けられる。光電子
増倍管905は視準器903を経由して伝えられる光に応答し
ている。図示しないモータは視準器903/光電子倍増管90
5を支持媒体12を横切り、横方向に進ませるために設け
られる。電気のサービスループ907あるいはケーブルは
光電子増倍管905と、計算機400へ走査信号を入力するた
めの変換器（図示せず）との間に備えられる。サービス
ループ907は走査している間、蛍光ランプ901を制御する
デジタル制御回路300（第６図参照）に接続される。支
持媒体12を横切って行なわれる走査はモータ210（第３
図参照）を備えた自動クレーン30′により成し遂げられ
る。先に述べられたように、機械式スリットおよび走査
装置900は支持媒体12上の試料の縦方向に分離された成
分の濃度の電気信号を発生する。第16図は支持媒体12の
上に縦方向に移動する前の自動クレーン30′を示してい
る、走査ボックス909が第１図に示される走査ボックス1
00よりも高さにおいてより低い構造にしているのはカメ
ラ116/レンズ112からなるシステムを必要としないから
である。

作業員が第１図に示されるように自動電気泳動装置10
のベース16上の位置に試料プレートユニット14を据付
け、かつ支持媒体12を第３図に示されるように分析プレ
ート80の上に置いた後に走査ボックス100の前側のドア
が閉じられ、この後、計算機400のキーボード407を通し
てコマンドが打たれて運転が開始される。分析される液
体試料が試料プレートユニット14のウェル26、28にそれ
ぞれ置かれることは既に知るところである。各ウェル2
6、28は、好ましくは15個の分離したウェルを有する。
標準液体試料は比較のためにこれらのウェルの１個に置
かれる。また、吸取紙が吸取空間22に置かれ、かつ洗浄
ウェル20がそれ以前から洗浄水で満たされていることも
理解される。ベース16上への試料プレートユニット14の
移動は、第６図に示されるようにデジタル制御回路300
にバス332を通して信号を送る。計算機400は自動処理が
デジタル制御のもとに進む指示を受ける。

第８図ないし第13図は試料プレートユニット14のウェ
ル26、28に蓄えた液体試料の自動処理における重要なス
テップを示している。第８図はピペット集合体32の個々
のピペットが予め決められた量の試料を汲み上げるとこ
ろを示している。

第９図は自動クレーン30が支持媒体12の領域まで縦方
向に移動したところを示し、ここで液体試料がその支持
媒体12の表面にあるウェル62、63に着けられる。このと
き、電気泳動チャンバ100のカバー92が開放位置にある
ことは、特に注目されねばならない。

第10図はアーム44がカバー92の穴93と係合するために
ソレノイド42により駆動された後に、カバー92が閉じら
れる様子を示している。また、同時に、自動クレーン30
が電気泳動チャンバ100の方向に縦方向に移動したとこ
ろを示し、これによりカバー92が閉じられる。

カバー92が閉じられた後に試料の電気泳動工程が行な
われることは確実に保証されている。この工程は先に述
べられているが、要するに、電極ポスト94、96および電
極／延ばしバー74、76により支持媒体12に電気泳動電流
を供給することが含まれる。同時に、支持媒体12に対す
る電気泳動電流の供給について、電流は冷却／加熱装置
70に一つの方向から供給される。支持媒体12の冷却はよ
り高い電気泳動電流の供給を可能にし、これにより電気
泳動工程はより速い速度で成し遂げることができる。第
11図は試薬を入れた瓶48から試薬47を供給している様子
を示している。この試薬47はモータ60により瓶支持部材
50を回転させることにより支持媒体12の表面に放出され
る。また、本図は第10図に示された手順と逆の手順によ
りカバー92が開放位置に運ばれたところも示している。

第12図は、支持媒体12の表面を横切って試薬が薄く延
ばされるところを示している。好ましくは、この延ばし
はプランジャ式のアーム44の駆動により行なわれ、この
ため、アーム44のスロット44Aは電極／延ばしバー76と
係合させられる。自動クレーン30は、それから試薬が支
持媒体12の表面を横切って薄く延ばされるように往復運
動させられる。もう一つの電極／延ばしバー74は電極／
延ばしバー76に付加して、さらに支持媒体12の表面に試
薬を延ばすために同様に使用される。

次に、カバー92は第11図に示される操作と同じ操作で
密閉位置に移され、培養および乾燥工程が行なわれる。
この培養工程は分析プレート80を予め決められた時間だ
け加熱するように冷却／加熱装置70を操作することを要
求する。乾燥工程は第４図により明らかに示されるよう
にダクト98を通して、さらに支持媒体12を横切って乾燥
用空気を供給することを要求する。

培養および乾燥工程が行なわれた後に、支持媒体12の
電子式走査が実施される。第13図に示されるように、カ
メラ114/レンズ112からなるシステムは蛍光ランプ110
A、110B、110C、110Dにより照射された支持媒体12の視
界領域の示すアナログ信号を発生する。この光学的信号
のイメージは自動電気泳動装置10に直接取付けられたブ
ラウン管406に再生される。また、第13図はカメラ114に
よる走査が行なわれる間、走査ボックス100の外から内
部に入る光を遮断するために自動クレーン30が走査ボッ
クス100の入口壁102にある開口部101の内側に置かれる
ことを示している。

第14A図ないし第14F図は自動電気泳動装置10の制御に
関係するフローチャートを示している。第14A図は電気
泳動工程の自動制御のためのデジタル制御回路300に計
算機400からの信号が出力される手順を示している。論
理ボックス500により示されるように、ピペット集合体3
2の各ピペットがバレルアップおよびプランジャダウン
の姿勢を取ることにより休止位置へ動かされる。フレー
ム40はモータ駆動および制動回路307に制御信号を伝え
ることにより原位置に動かされ、位置検出器316で、そ
の位置を感知する。次に、計算機400は論理ブロック501
により示されるように、シリアル入出力インターフェイ
ス328を経由して始動コマンドが与えられるまで待機す
る。計算機400は、この後、仮に試料プレートユニット1
4がマウンティングプレート15に置かれたならば、論理
ブロック502により指示が決定される。仮に、信号がイ
ンターロック回路323からあるとすれば、そのプロセス
の制御は続けられ、仮に、信号がないとすれば、エラー
信号が作業員に対するエラー通報を印字ないし表示する
ために計算機400に回答される。

第14B図に示されるように、論理ブロック503は支持媒
体12にウェル62から液体試料を着床する。ピペットの洗
浄ならびに乾燥の働きは支持媒体12に試料を着けること
に先行する。ウェル28から抽出された液体試料は、この
後支持媒体12のウェル63に着けられる。ピペットは再び
洗浄される。次に、論理ブロック505において、ピペッ
ト集合体32が駆動され、各ピペットがバレルアップおよ
びプランジャダウンの姿勢になる。

第14C図に示されるように、連続したブロック506によ
り電気泳動チャンバ13の全面にわたりカバー92による密
閉が行なわれる。これらのステップはフレーム40がカバ
ー92の開放位置へ動かされる論理ブロック507から始ま
る。それから論理ブロック508の中で、アーム44がカバ
ー92の穴93と係合するために下に向かって動かされるよ
うに電流がソレノイド駆動回路311に供給される。次
に、論理ブロック509では、フレーム40が電気泳動チャ
ンバ13の方向へカバー92の密閉位置まで動かされる。論
理ブロック510において、ソレノイド駆動回路311からの
電流が遮断され、これによりアーム44が休止位置へと戻
される。論理ブロック511の中で、フレーム40はその原
位置に移される。

論理ブロック512は支持媒体12に電気泳動電流を供給
し、一方、同時にそれを冷却することを果たす。論理ブ
ロック513は電気泳動電流を供給する時間をセットし、
かつ調整すると共に、電極ポスト94、96の間に電圧を加
える。論理ブロック514では、冷却／加熱装置70および
ファン204を働かせるために冷却器回路314が接続され
る。論理回路516は回路325からの電圧を監視し、電気泳
動時間を計測し、この後上記電圧ならびに冷却／加熱装
置70が遮断される。

次に、第14D図に注目すると、符号515として一まとめ
に付された論理ブロックはカバー92を開くために必要な
ステップについて述べている。このステップはカバー92
を閉じるための論理ブロック506に類似しており、詳細
な説明は省略する。符号518が付された論理ブロックは
支持媒体12の表面に試薬を着けるための制御を与えるも
のである。論理ブロック519においては、フレーム40が
電極／延ばしバー74、76の間のほぼ中間で支持媒体12と
向かい合う位置に駆動される。論理ブロック520では、
モータ60が駆動され、これにより瓶48を回転させて支持
媒体12の表面に試薬を供給することができる。モータ60
の駆動は、それから瓶支持部材50をその休止位置に戻す
ために逆方向に動かされる。符号521が記された論理ブ
ロックは支持媒体12の表面を横切って試薬を薄く延ばす
ために必要なステップを記述している。論理ブロック52
2においては、ソレノイド42が電極／延ばしバー74の上
方にくるまで、フレーム40が動かされる。論理ブロック
523では、アーム44が下方向に延びてスロット44Aが電極
／延ばしバー74を“握る”か、あるいは平行に取り囲む
ように電流がソレノイド駆動回路311に供給される。論
理ブロック524の中でフレーム40はウェル62の方向へ動
かされ、その後、電極ポスト94の位置まで再び移動させ
られる。ソレノイド駆動回路311に対する電流はアーム4
4を休止位置へ戻すために論理ブロック525の中で断たれ
る。論理ブロック526、527、528、529は支持媒体12の表
面を横切って電極／延ばしバー76を動作させ、試薬を薄
く延ばすように制御すると共に、アーム44をその休止位
置まで戻す。

カバー92は、この後、論理回路530に従って先に述べ
られた符号506と同一の手順により密閉される。

第14E図に注目すると、プロセスは符号531として一ま
とめに付された論理ブロックに続く。これらのステップ
中のデジタル制御回路300は試薬の供給と培養の開始と
の間で実施されるため、充分な時間を掛けることが許さ
れる。一まとめに試薬培養532として記された論理ステ
ップは培養時間をセットするためステップ533および温
度をセットするためのステップ534から始まる。この培
養加熱器回路313は論理ブロック535の中で投入される。
論理回路536は温度検出器327から送られる培養温度を監
視し、乾燥ステップ538に制御を回す。

一まとめに乾燥538として記された論理ステップは乾
燥時間および温度がセットされる論理ブロック539およ
び540から始まる。論理ブロック541では、乾燥器回路34
0が加熱器202およびファン200を働かすために接続され
る。論理ブロック542は温度検出器327から送られる乾燥
温度ならびに乾燥時間を監視する。論理ブロック543は
培養加熱器回路313および乾燥器回路340を遮断する。

次に、第14F図はカバー92が一まとめに符号544として
記されたステップの制御のもとに再び開かれることを示
している。このステップは上記の論理ブロック517（第1
4D図参照）と同一である。この制御は、この後、計算機
400により蛍光ランプ110A、110B、110C、110Dが点灯し
ているか否かが決められる論理ブロック545に回され
る。もし、否であると制御は論理ブロック546の中でそ
れらを点灯する信号を発する計算機400へ回される。そ
れらが点灯したことを示す論理ブロック547の信号を受
けるとすぐに制御はカメラ114からのビデオイメージを
受信し、かつ蓄える論理ブロック548に回される。蛍光
ランプ110A、110B、110C、110Dは論理ブロック549の制
御のもとに消灯される。

計算機400は、この後、試料の成分の濃度を決定する
公知の方法に従う論理ブロック550において濃度の算定
を行なう。各々論理ブロック551および論理ブロック552
により指示されるようにグラフィック出力がブラウン管
405、406上に表示され、プリントレポートがプリンタ40
8上に出力される。

第17図、第18図および第19図は２次元の電気泳動分析
を成し遂げることのできる装置を示している。第３図の
外観に類似する外観を呈する第17図を参照すると、支持
媒体12′は縦方向のリザーバ962、964と同様な横方向の
リザーバ958、960を有する。支持媒体12′の表面側には
液体試料を受け入れるための４個のウェル956、954が備
えられる。この試料は上述されたように試料プレート1
4′のウェル952、950からこのウェルと同数のピペット
で試料を吸い出した後に、そのピペットから吐き出して
着けられる。

本実施例では４個のウェル956、954および952、950が
示されているが、このウェルの数は支持媒体12′の横方
向の寸法によってはそれ以上の数にすることができる。
第３図の支持媒体12および第17図の支持媒体12′に示さ
れるように横方向の寸法によてはウェル956、954の数は
それ以下の数にしなければならない。すなわち、以下に
説明されるように、縦方向に電気泳動分析した後、続い
て横方向に分析を行なうためには横方向の間隔を充分に
取る必要があるからである。

第17図に示されるように、試料液がウェル956、954に
着けられた後、電極／延ばしバー74は電極ポスト940、9
42と、そして電極／延ばしバー76は電極ポスト980、982
とそれぞれ電気的な接触が保たれている。上記されたよ
うに、電極／延ばしバー74はリザーバ958と、そして電
極／延ばしバー76はリザーバ960とそれぞれ電気的接触
が保たれる。電極ポスト940、942は連結スィッチ1000が
“X"ないし縦方向の位置にあるとき、その連結スィッチ
1000を介してリード線990、992により電圧VEの電源の正
側に接続される。電極ポスト980、982はＸ位置にある連
結スッイッチ1000を介してリード線994、996により電源
の負側に接続される。電気泳動電流は電極／延ばしバー
74およびリザーバ958を経由し、一面の広がりを保ちな
がら支持媒体12′の膠質を縦方向に横切り、その後、リ
ザーバ960および電極／延ばしバー76を経由するように
供給され、異なる電荷を担う液体試料の成分が第19図の
参照符号976、978により示されるように縦方向に移動さ
せられる。

第18図に示されるように、電気泳動が“X"ないし縦方
向に行われた後に、電極／延ばしバー74は電極ポスト94
0、980の間に電気的な接触を保って置かれ、同時に縦方
向のリザーバ962にも接触させられる。同様に、電極／
延ばしバー76は電極ポスト942、982の間に電気的な接触
を保って置かれ、縦方向のリザーバ962との接触が果た
される。電極／延ばしバー74、76は全く同じ構造である
ため、それぞれの位置を交換し合うことができる。

第18図の電極／延ばしバー74、74の配置については、
電圧VEの電源の負側“Y"位置に置かれた連結スィッチ10
00を介してリード線990、994により電極ポスト940、980
に接続される。連結スィッチ1000は、この位置の他に電
極ポスト942、982にリード線992、996を介して電圧VEの
電源の正側が結ばれるように置かれる。

第18図の接続において電気泳動電流は電極ポスト94
2、982および電極／延ばしバー76からリザーバ964を経
由し、一面の広がりを保ちながら支持媒体12′の膠質を
貫き、リザーバ962および電極／延ばしバー74を経て電
極ポスト940、980まで流れる。第19図に示されるよう
に、縦方向の電気泳動によってそれ以前に縦方向に移動
させられた成分966、978は続いて行なわれる横方向の電
気泳動によって横方向にさらに移動させられる。このよ
うな横方向成分の移動は第19図中に参照符号984、986と
して示されている。勿論、ウェル956、954内に置かれた
試料は、第17図、第18図および第19図に示された装置を
用いて縦方向の電気泳動に引き続き実施される横方向の
電気泳動に始めて委ねられる。

縦方向および横方向の電気泳動の後に実施される他の
工程は、先に説明された縦方向の電気泳動のみに使用さ
れる装置に関する説明とほぼ同一の手順により成し遂げ
られる。

上述された自動電気泳動装置および方法について、当
業者が本発明の精神から離れることなく、様々な変更を
なし得ることは明らかである。上記説明は発明の好まし
い例を示すためのもので、例証として、一方これに制限
されることのないものとして理解されねばならない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動電気泳動装置の全体を示す斜
視図、第1A図はデジタル制御回路にコマンドおよび制御
信号を与える計算機と結合した自動電気泳動装置を示す
斜視図、第２図は第１図に示される自動電気泳動装置の
正面図、第３図は第２図のIII−III線に沿う位置で示さ
れる自動電気泳動装置の平面図、第3A図は支持媒体の縦
方向の端部に備えられる電極ポストにわたるように配置
された電源を示す電気系統線図、第3B図は分析プレート
の真下に配置された冷却／加熱装置の電源を示す電気系
統線図、第3Cおよび第3D図は電極／延ばしバーを示す斜
視図、第3E図は支持媒体に着けられた試料の成分の移動
状態を示す説明図、第3F図は別の方法による支持媒体に
対する電気泳動電流の供給方法を示す電気系統線図、第
４図は第２図のIV−IV線に沿う断面図、第4A図はダクト
内に配置される冷却装置に係るもので、第２図のIV−IV
線に沿う断面図、第５図は第２図のＶ−Ｖ線に沿う断面
図、第６図はデジタル制御回路と自動クレーンに関係す
る要素とのインターフェイスを示すブロック線図、第７
図は自動電気泳動装置と係わる計算機を示すブロック線
図、第８図ないし第13図は本発明の主要な工程を示す工
程説明図、第14A図ないし第14F図は計算機内に蓄えられ
たプログラムの論理ブロックを示すフローチャート、第
15A図はカメラ／レンズシステムを較正するために使用
される均一な支持媒体を示す説明図、第15B図はプログ
ラム制御のもとに作成された電子テンプレートを示す説
明図、第16図は本発明の他の実施例を示す斜視図、第17
図は２次元の電気泳動分析で用いられる装置に係る実施
例を示す平面図、第18図は横方向の電気泳動のために電
源との接続関係を示す回路接続図、第19図は２次元の電
気泳動により得られる分析結果を示す濃度分布図であ
る。 12、12′……支持媒体、13……電気泳動チャンバ、14…
…試料プレートユニット、15……マウンティングプレー
ト、16……ベース、30……自動クレーン、32……ピペッ
ト集合体、34……軌道、36、36′……ローラ、40……フ
レーム、42……ソレノイド、50……瓶支持部材、50′…
…第２の瓶支持部材、64A、64B、958、960、962、964…
…リザーバ、70……冷却／加熱装置、74、74′、76、7
6′……電極／延ばしバー、80……分析プレート、94、9
6、940、942、980、982……電極ポスト、100……走査ボ
ックス、300……デジタル制御回路、307……モータ駆動
および制動回路、310……モータ駆動回路、311……ソレ
ノイド駆動回路、400……計算機、406……ブラウン管、
700……冷却装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フィリップ、エー、ガターニョ アメリカ合衆国テキサス州、ビダー、コ ンコード、465 (56)参考文献 特開 昭63−236952（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 27/26

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベースと、 このベース上に縦方向に配置された分析プレートと、 この分析プレートの上面に移動可能に設けられ、その上
   面に電気泳動媒体を有する電気的に非導体の裏材を具備
   し、その縦方向の各端部に電気作用により伝導する第１
   および第２のリザーバ部を有すると共に、前記電気泳動
   媒体内に配置された少なくとも一つのウェルを備えた支
   持媒体と、 横方向を向いて前記第１および第２のリザーバ部と電気
   的な接触をそれぞれ保ち、電源と逆の極性となるように
   接続された第１および第２の電極と、 前記支持媒体のウェルに液体試料を着床させるための手
   段と、 前記支持媒体の横方向の区間にわたり、それを縦方向に
   貫いてほぼ均一に電気泳動電流が流れるように前記第１
   および第２の電極の間を前記電源と接続する手段と、前
   記支持媒体内を流れる電気泳動電流から生じる熱を取り
   除く熱交換器手段と を備え、 前記熱交換手段が前記支持媒体を貫いて電気泳動電流が
   流れるとき、少なくともある時間の間、前記支持媒体の
   媒体部分を横切って冷却された空気を供給するための手
   段を有し、これにより該支持媒体から熱が取り除かれる
   ようになっている電気泳動装置。
2. 【請求項２】前記熱交換器手段は前記分析プレートの近
   くにあって前記支持媒体を貫いて電気泳動が流されると
   き、少なくともある時間、前記分析プレートおよび前記
   支持媒体を実質的に覆うチャンバと、 前記分析プレートの第１および第２の縦方向の側部を貫
   く第１および第２のスロットと、 その装置の外の大気領域と前記第１のスロットとの間に
   第１の空気通路を定める第１のダクト手段と、 その装置の外の大気領域と前記第２のスロットとの間に
   第２の空気通路を定める第２のダクト手段と、 前記第１のダクト手段に対して冷却された空気を有する
   冷却器手段と、 前記第２の空気通路内に備えられ、前記第１の通路内に
   ある冷却された空気を前記第１のスロットを経て前記支
   持媒体の表面に、さらに前記第２のスロットを通し、前
   記第２の空気通路を経て、その装置の外の大気領域に循
   環せしめる第１の手段と を備え、 これにより前記支持媒体を貫いて電気泳動電流が流れる
   とき、前記支持媒体が少なくともある時間、前記支持媒
   体の表面を横切って流される冷却された空気により冷却
   されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の電気
   泳動装置。
3. 【請求項３】前記冷却器手段は前記第１のダクトに取付
   けられ、前記第１の空気通路内部に延在するフィンを有
   するコールドプレートと、 前記コールドプレートに取付けられた平面部を有する冷
   却装置と、 前記コールドプレートを冷却するように一つの方向に前
   記冷却装置を通して電流を供給するための手段と を備え、 これにより前記冷却フィンが前記第１の空気通路内で空
   気を冷却するように構成したことを特徴とする請求項２
   記載の電気泳動装置。
4. 【請求項４】ベースと、 このベース上に縦方向に配置された分析プレートと、 この分析プレートの上面に移動可能に設けられ、その上
   面に電気泳動媒体を有する電気的に非導体性の裏材を具
   備し、その縦方向の各端部に横方向を向く電気作用によ
   り伝導する第１および第２のリザーバ部、横方向の各端
   部に縦方向を向く電気作用により伝導する第３および第
   ４のリザーバ部を有する支持媒体と、 ある時間周期の間、前記第１および第２のリザーバ部の
   間に前記支持媒体を通して縦方向の電気泳動電流を、ま
   た他の時間周期の間、前記第３および第４のリザーバ部
   の間に前記支持媒体を通して横方向の電気泳動電流をそ
   れぞれ供給する電気手段と から構成され、 前記電気泳動媒体が前記裏材の頂部に平らな表面を形成
   しているほぼ均一な厚さの媒体であることを特徴とする
   電気泳動装置。
5. 【請求項５】前記第１、第２、第３および第４のリザー
   バ部が前記支持媒体の平らな表面の上方に垂直に延在す
   ることを特徴とする請求項４記載の電気泳動装置。
6. 【請求項６】前記電極手段が前記第１のリザーバ部の横
   方向の相対する側に前記支持媒体の第１の端部に隣接し
   て設けられた第１および第２の電極ポストと、 前記第２のリザーバの横方向の相対する側に前記支持媒
   体の第２の端部に隣接して設けられた第３および第４の
   電極ポストと、 ある時間周期の間、横方向を向いて前記第１および第２
   のリザーバ部、前記第１および第２の電極ポストならび
   に第４の電極ポストとそれぞれ電気的な接触を保ち、前
   記支持媒体を横切って移動可能に、また他の時間周期の
   間、縦方向を向いて前記第３および第４のリザーバ部、
   前記第１および第３の電極ポストならびに前記第２およ
   び第４の電極ポストとそれぞれ電気的な接触を保ち、前
   記支持媒体を横切って移動可能に設けられた第１および
   第２の電極／延ばしバーと、 ある時間周期の間、前記第１および第２の電極ポストに
   前記電源の一の側を、前記第３および第４の電極ポスト
   に前記電源の他の側をそれぞれ接続し、また他の時間周
   期の間、前記第１および第３の電極ポストに前記電源の
   一の側を、前記第２および第４の電極ポストに前記電源
   の他の側を各々接続するための手段とを備えることを特
   徴とする請求項４記載の電気泳動装置。