JPH06341974A

JPH06341974A - 分離媒質中で所定の動作方向を有する帯域を検出する装置

Info

Publication number: JPH06341974A
Application number: JP3216677A
Authority: JP
Inventors: John Richard Allington; ジョン・リチャード・アリントン; Robert W Allington; ロバート・ウィリアム・アリントン
Original assignee: Isco Inc
Current assignee: Teledyne Isco Inc
Priority date: 1990-01-24
Filing date: 1991-01-24
Publication date: 1994-12-13
Anticipated expiration: 2016-08-20
Also published as: US5169511A; EP0443320A1; JP3199781B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【構成】分離媒体において所定の運動方向を有するバン
ドを検出する装置は、光源と、光検出器と、分離媒体を
保持する電気泳動毛細管装置３０と、バンドを検出する
様に配置され分離媒体を横切って電位を加える装置５２
と、異なる成分に対応して異なるバンドを受取る様に構
成される収集捕捉装置２１と、収集捕捉装置の一部およ
び毛細管３０の一端を信号に応答して相互に対して移動
する装置とを備える。【効果】領域の比較的小さい体積を収集可能であり、試
料が電極にプレートアウトしないが、緩衝剤内にプレー
トされ、しかも過度に希釈されず、小部分コレクタにお
いて濃縮可能であり、試料容器が便利に取扱われて、挿
入される試料容器を有する他のキャリアにおける濃縮ま
たは貯蔵のために電気泳動装置から除去され、薄膜との
接触によって悪影響を受ける溶離液が収集過程の一部と
して塩トラップにおける高密度塩層上で濃縮可能であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、分離科学の技法、特
に、例えば小部分コレクタとして周知の装置によって実
施される収集の型式の様な分離された検体を収集する技
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】分離装置によって分離される材料を自動
的に収集することは、分離科学において周知である。一
型式の該分離装置は、電気泳動によって分離を行い、電
気泳動装置として周知である。この方法では、試料は、
分子の種として媒体中で分離され、電位の影響の下で媒
体を通って移動する。

【０００３】電気泳動装置の１つの種類は、毛細管電気
泳動装置である。毛細管電気泳動装置では、媒体は、小
さい直径の毛細管内にある。この管は、通常、融合され
た石英で作られる。電気泳動媒体は、毛細管泳動におい
てゲルまたは液体でもよい。分子の種の分離されたバン
ドないし領域は、媒体を通して光を伝達し種が媒体に沿
って移動する際に吸光度の差異によって種を検知する検
出器によって検知される。該領域の体積は、例えば２０
ナノリットルの様に小さい。

【０００４】その上に容器を有する回転テーブルの様な
小部分コレクタは、分離装置によって分離された小部分
を収集するのに使用された。しかしながら、従来技術の
該小部分コレクタは、毛細管内の試料成分ないし領域の
小さい体積のために最初の吸光度検知器の評価分析の後
に更に使用する様に毛細管電気泳動装置から小部分を収
集するのに容易には使用されない。領域内の試料濃度が
既に低くあり得るために、小部分収集過程における一層
の希釈は、回避されねばならない。これは、電気的接地
結合部と、毛細管との双方が電気的連続性を与えるため
に必要である収集用電解液に浸漬されるため、実施する
のに困難である。電解液のこの体積は、試料領域を更に
希釈する。

【０００５】

【発明の要約】上述の問題を軽減するため、分離媒体に
おいて所定の運動方向を有するバンドを検出する装置
は、光源と、光検出器と、分離媒体を保持する毛細管装
置と、バンドを検出する様に配置され分離媒体を横切っ
て電位を加える装置とを備えている。該装置は、異なる
成分に対応して異なるバンドを受取る様に構成される収
集捕捉装置と、該収集捕捉装置の少くとも一部および毛
細管の一端を前記信号に応答して相互に対して移動する
装置とによって特徴づけられる。

【０００６】有利に、特定の異なる成分は、２０ナノリ
ットルから２ミリリットルまでの体積を有し、収集装置
は、幾つかの試料収集カップを保持するキャリア装置
と、該カップ内の電解液緩衝剤に電気的に接触して電導
性電解液に浸漬される様に構成される接地電極とを有し
ている。

【０００７】一実施例では、該試料収集カップは、
（１）電解液を収容する様に構成される２つのウェル
と、（２）緩衝剤イオンの流れを許容するが分離される
試料の移動を許容しない様に締付けられる半透過性薄膜
組立体によって被われる該ウェルの底と、（３）電解液
レベルが充分に高ければウェルの間の流体および電気の
結合を与えるがウェル内の電解液または緩衝剤のいづれ
かのレベルがブリッジの高さよりも低ければ該結合を防
止する２つのウェルの間の結合ブリッジとを備えてい
る。該収集装置は、キャリア装置と、制御可能な圧力容
器装置を有する注入装置とを備えている。

【０００８】該装置は、（１）支持装置と、（２）制御
可能な圧力容器装置を被う着脱可能なキャップ装置に結
合される毛細管と共に、ガイド装置上を摺動可能に水平
に該支持装置を移動する装置と、（３）キャリア装置の
頂上より上に該毛細管端部の引上げを行う装置と、
（４）支持板を移動しこれにより次の試料収集カップが
小部分収集のための位置に移動されるか、または着脱可
能なキャップの円錐形孔が次の試料の注入のために毛細
管の下の位置に移動される通常の割出し装置とを備えて
いる。試料カップは、一体に固定されてもよく、キャリ
アは、一体に固定される試料カップの各グループに対し
て使用される１つの配置用ないしキー形の特徴を有して
もよい。試料収集セルは、塩トラップでもよく、または
試料セルは、固相抽出セルでもよい。

【０００９】電気泳動を実施するため、電位は、分離媒
体を横切って設定され、試料は、それを介する電気泳動
のために分離媒体に挿入され、媒体の一端は、腕によっ
て小部分コレクタ上に支持され、該腕は、トラップを組
込む試料カップのウェルより上の毛細管を伴って設置さ
れ、毛細管が試料カップのウェル内の電解液に進入する
まで降下される。

【００１０】毛細管がウェル内の電解液中に降下され、
従って電気的連続性を生じた後、電気泳動にかけられる
材料およびまたは電気浸透される材料は、毛細管から収
集用ウェル内の電解液へ移動される。重要な試料成分が
ウェルに完全に溶出するとき、結電が遮断されて、腕
は、上昇されて回転された後、毛細管が収集された試料
領域の間の廃棄材料を収集するキャリア内の電解液に浸
かるまで降下される。

【００１１】有利に、試料カップは、電気泳動分離後に
分離された試料成分を濃縮するのに使用され、試料カッ
プは、電気泳動装置から除去されたキャリア内に並んで
堆積される。一層の電解液緩衝剤は、電解液がブリッジ
を被う様に試料カップに添加され、電極は、キャリア内
の電解液の溶液に挿入される。１００ボルトから２００
ボルトまでの電位差は、電極に加えられて、従って、ウ
ェル内の試料の分子は、半透過性薄膜の上面まで下方へ
移動し、充分な時間が濃縮を生じさせるために経過した
後、試料カップは、除去されて、堅い面上に横たわる半
透過性薄膜を伴って垂直に置かれる。薄膜の直ぐ上に横
たわる濃縮された試料は、ピペットで除去される。

【００１２】一実施例では、濃縮された塩溶液は、細い
ボア内に支持され、希薄な緩衝剤溶液は、毛細管におけ
ると同一のボア上に入れられ、試料領域は、毛細管から
ウェル内の希薄な緩衝剤溶液へ排出され、試料は、ウェ
ル内の緩衝剤への小部分収集の後に塩トラップ内に濃縮
される。

【００１３】他の実施例では、電解液レベルは、電気的
連続性を与えるためにブリッジより上のレベルまでカッ
プ内で上昇され、電位は、試料をウェルからウェルへ移
動する様な電極に加えられる電圧の極性で加えられ、こ
れにより分離された試料は、ウェルから移動して、半透
過性薄膜に達する以前に捕捉されるボア内の濃縮された
塩溶液へ円錐状底によって下方に導かれ、従って、薄膜
に付着することも薄膜を通過することも不能である。該
試料は、ミクロピペットによって除去される。

【００１４】更に他の実施例では、アナレート（ａｎａ
ｌａｔｅ）は、その溶液によって微粒子の詰ったベッド
で捕捉され、該ベッド材料は、溶剤がアナレートと相互
作用するよりも強くアナレートと相互作用して、アナレ
ートが溶解または懸濁されている溶剤と弱く相互作用す
る様に選定される。濃縮されたアナレートは、ベッド材
料およびアナレートの双方に強く相互作用する第２溶剤
によってベッド粒子から溶出される。

【００１５】上述により、本発明の電気泳動装置は、例
えば（１）毛細管電気泳動により領域の比較的小さい体
積を収集可能であり、（２）試料が電気泳動装置の電極
にプレートアウトしないが、緩衝剤内にプレートされ、
しかも過度に希釈されず、（３）試料が小部分コレクタ
において便利に濃縮可能であり、（４）試料容器が便利
に取扱われて、挿入される試料容器を有する他のキャリ
アにおける濃縮または貯蔵のために電気泳動装置から除
去されてもよく、（５）薄膜との接触によって悪影響を
受ける溶離液が収集過程の一部として塩トラップにおけ
る高密度塩層上で濃縮可能である様な幾つかの利点を備
えることが認められる。

【００１６】

【実施例】図１では、キャビネット１２と、電源１４
と、試料注入系統１６と、検知部門１８と、試料変更部
門２０と、電気泳動部門２２と、小部分コレクタ系統２
１とを備える毛細管電気泳動装置１０が示される。この
毛細管電気泳動装置は、ロバートウィリアムアリントン
の名前で本特許出願人と同一の出願人による１９８８年
１１月２９日付米国特許出願第２７７，５６６号に開示
されるが小部分コレクタ部門２１を備える装置１０に類
似する。キャビネット１２は、その上部を除去されて図
１に示される。該キャビネットは、分子の種を分離する
ために一体に結合される電源１４と、試料変更系統２０
と、電気泳動部門２２と、検知部門１８と、試料注入系
統１６と、小部分コレクタ系統２１とを支持する。

【００１７】電気泳動部門２２は、試料変更系統２０に
結合され、毛細管の電気泳動分離領域の少くとも１つの
部分を水平に維持する様に構成される。検知部門１８
は、電気泳動部門２２に結合され、分離を監視し下記で
説明されるべき精密な試料体積を導く改良された方法の
ために吸光度検出セルを有している。小部分コレクタ部
門２１は、複数の試料収集セル４１２−４４８と、ハウ
ジング４１１と、電極と、駆動機構とを有している。試
料カップは、分離された分子の種を収容する様に構成さ
れる。

【００１８】キャリア４１１を移動して個々のセルに廃
液を入れるため、試料注入、小部分収集機構２１は、キ
ャリア４１１と、キャップ９８を有する制御可能な圧力
容器とを備えている。キャリア４１１と、制御可能な圧
力容器とは、ガイドレール４０６，４０７上を摺動可能
に水平に移動する支持板４１０（図７）上に支持され
る。毛細管３０は、キャップ９８の下に制御可能な圧力
容器８０を被う除去可能なキャップ９８は（図１４）を
経て導かれてもよい。該容器は、支持板４１０（図７）
の凹所に装着され、キャリア４１１と共に移動する。

【００１９】密封片４００Ａ（図７）は、截頭円錐形の
形状であり、腕が降下されるときにキャップ９８の円錐
形孔５０１（図１３）とシールを形成する。該容器は、
前述の特許出願に開示される様に、毛細管に最初に電解
液を充填して毛細管に試料を装填するために可撓性結合
配管９４を経てそれに加えられる真空を有してもよい。
結合配管９４は、装着面４０５の孔５０２を経て試料注
入系統の圧力制御系統１６へ導かれる。試料注入系統の
圧力制御部分は、装着面４０５の下に配置される。操作
の際、注入装置は、キャップ９８の下の容器内に負圧を
生じさせ、該負圧は、前述の特許出願に開示されるのと
同様な態様で緩衝剤ビーカー６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃま
たは６０Ｄの１つから充填用緩衝剤を毛細管３０に吸引
するか、または試料変更部門２０に配置される試料容器
の１つから小量の試料を吸引する。

【００２０】キャリア４１１は、幾つかの試料収集カッ
プ４１２−４４８（図１３）を保持する。キャリア４１
１は、電導性電解液４５１に浸漬される接地電極５０５
（図７）を備えている。電極５０５は、可撓性導体９０
によって結合され、図１の高圧電源１４の端子１０５に
結合される電気的接地へ装着面４０５の孔５０３を経て
導かれる。また、キャリア４１１は、電導性電解液４０
５に浸漬される電極５３５を有している。

【００２１】この配置により、試料変更部門２０は、毛
細管３０の一端を試料に接触させ、試料注入系統１６
は、該端部に試料を吸引して、電気泳動に好適な電位に
おいて毛細管の一端を緩衝剤に接触させる。電力は、試
料が低拡散を伴って急速に試料に電気泳動をかけるため
に毛細管の水平な部分内にある際に高電位で加えられ
る。分離されたバンドは、検知されて（１）センサーに
おける分離媒体の両側の狹いスリットを経て光を伝達
し、（２）バンドの吸光度を測定し、（３）センサーバ
ンドからの信号に応答して検知されるバンドの１つまた
はそれ以上または１つの一部を受ける様に所定の位置に
移動される試料セルにバンドを集めることによって集め
られる。

【００２２】好適実施例では、試料変更部門２０は、試
料中に毛細管の一端を挿入し、試料注入系統部門１６が
該端部に試料を吸引した後、試料変更系統２０は、電解
液部門５０からの緩衝剤に毛細管の端部を挿入する。電
力が加えられ、試料が毛細管の水平部分にあるとき、電
圧は、分離を加速するために上昇される。

【００２３】或る実施例では、毛細管は、電気泳動のそ
の長さにわたって水平であり、試料変更部門は、試料か
ら緩衝剤へ毛細管の端部を移動する必要がない。この実
施例では、試料を収容する水平な毛細管は、再シール可
能な容器に穿孔する様な或る好適な方法によって緩衝剤
に水平に挿入される。他の実施例では、試料容器および
緩衝剤は、毛細管の端部を移動するのではなく毛細管の
端部に接触する様に移動される。

【００２４】電気泳動部門２２は、電気泳動の際の温度
制御のためにキャビネット１２内に配置され、毛細管３
０と、着脱可能な水平カバー板３２と、水平な棚３４と
を有し、該カバー板３２は、キャビネット１２の水平な
棚３４上に休止する。着脱可能な水平カバー板３２と、
水平な棚３４とは、それ等の間で毛細管３０の長さの変
更を可能にする様に成形される水平な棚３４の凹所内に
カバー板３２と棚３４との間で毛細管３０を収容する。
これは、試料変更部門と光センサーとの間の距離が変化
しても、毛細管３０が水平な位置に維持される際に試料
変更部門による毛細管３０の端部の移動を可能にする。

【００２５】毛細管３０は、（１）電気泳動部門から試
料変更系統２０内に延び試料および緩衝剤溶液への移動
によって可能である試料および緩衝剤に接触する様に系
統２０において保持される第１端部と、（２）好ましく
は水平であり、それを介して電気泳動が高電圧において
或る環境の下で行われる電気泳動部門内の中央部分と、
（３）電気泳動部門から検知部門１７，１８、試料注入
系統１６および小部分収集系統２１へ延びる第２端部と
を有している。

【００２６】毛細管３０は、好適実施例では０．０３ｍ
ｍから０．２ｍｍまでの内径を有する石英から作られ、
任意の分離媒体を含んでもよい。好適実施例の毛細管壁
は、０．１ｍｍから０．２ｍｍまでの範囲の厚さであ
る。電気泳動のための通常の型式の毛細管は、該好適実
施例に対して考慮されるが、その他の寸法の管およびそ
の他の材料の管は、明らかに使用されてもよい。

【００２７】棚３４における細長い水平の凹所内の毛細
管３０の水平な部分を冷却することによって温度制御を
与えるため、水平な棚３４（図３）および着脱可能な水
平カバー板３２（図３に想像線で示す）は、好ましくは
高度に熱伝導性の材料で作られ、および／または着脱可
能な水平カバー板３２は、毛細管３０の冷却を容易にす
る様に多数の孔を有している。着脱可能な水平カバー板
３２は、ハンドル３６によって除去されてもよい。

【００２８】毛細管３０が細長い凹所および水平な棚３
４を越えて試料変更系統２０および検知部門１８まで延
びるのを可能にするため、（１）ノッチ４０は、試料変
更系統２０からの毛細管３０を収容するために水平な棚
３４の一側部（図３で見て左端）に設けられ、（２）他
のノッチは、毛細管３０が検知部門１７，１８の孔３８
を通って電気泳動部門の外へ通過するのを可能にする様
に図３で見て右端である他の端部に設けられる。

【００２９】毛細管３０に試料を供給するため、試料変
更系統２０は、試料保持リール４４と、可動腕４６と、
ロータヘッド４８と、電解液部門５０とを備えている。
試料保持リール４４と、電解液部門５０とは、間隔を設
けられた容器内に試料と、電解液とを収容する。可動腕
４６は、ロータヘッド４８によって支持され、電極を電
解液に挿入して、毛細管３０の端部を電解液および試料
に挿入するために二方向へ可動である。

【００３０】この電極５２および毛細管３０は、試料変
更系統２０の可動腕４６にブラケット５４によって装着
される。ブラケット５４は、水平なレベルに、即ち、毛
細管の端部が電解液に接触する様に降下されるとき、水
平である長さを最大限にする様に水平カバー板３４内の
凹所のレベルおよびセンサー７２のレベルと同一のレベ
ルに毛細管３０を装着する。一実施例では、腕は、試料
変更系統２０のロータヘッド４８のスロット５６を通っ
て上下に移動する。

【００３１】他の実施例では、腕およびその軸は、上下
に移動して回転し、ロータケーシングは、不可欠ではな
い。これは、可動な試料保持リール４４において５８
Ａ，５８Ｂ等として示される試料バイアル（小型びん）
への毛細管３０の浸漬を可能にする。可動な試料保持リ
ール４４は、その４０個の試料チューブの任意のものを
毛細管３０の下にもたらす様にプログラム可能に回転可
能であり、ロータヘッド４８は、試料チューブの上また
は電解液部門５０の電解液容器６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ
または６０Ｄの上のいづれかに毛細管３０を設置する様
に回転可能である。

【００３２】所望の電解液容器または試料チュープがロ
ータヘッド４８の回転によって選択されるとき、可動腕
４６は、試料チューブ内の試料または電解液容器内の電
解液６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃまたは６２Ｄのいづれかに
接触して毛細管３０の端部を置く様に下方へ移動する。
毛細管３０の端部が電解液容器内の電解液中に浸漬する
とき、電極マニフォールド３０１は、容器内の電解液中
の電極５２を付勢する。従って、所望の電解液容器は、
電極５２によって付勢され、毛細管３０によって選択さ
れる。

【００３３】電解液部門５０（図１）は、毛細管を横切
る電位を生じさせるために、上述の様に電解液容器中に
電極と、毛細管との双方を浸漬するのではなく、複数の
白金電極を総ての電解液容器に同時に浸漬する静止する
が容易に可動な電極マニフォールド３０１を備えてい
る。この作用は、回路がプログラムされる時間において
遮断されてまた設定されてもよいが、緩衝剤における永
続的な接続として下記で説明されるべきその他の電気的
接続により毛細管３０に電気泳動のための一電位を生じ
させる。

【００３４】電極マニフォールド３０１は、それに取付
けられる着脱可能な４本の白金線電極３００Ａ，３００
Ｂ，３００Ｃ，３００Ｄを有している。これ等の電極
は、４個の緩衝剤電解液ビーカー６０Ａ，６０Ｂ，６０
Ｃ，６０Ｄに浸漬する。旋回可能に装着される接地クラ
ッパ３０１Ａは、図２の頭上に近接蓋１４４が開放され
るときに電導性電極マニフォールド３０１に向って旋回
することで安全接地として作用する様に、装着面４０５
の下に配置される電磁石（図１に示さず）によって解放
される。好ましくは、接地クラッパ３０１Ａは、接地に
対する抵抗通路と、接地に対して高度に電導性でない通
路とを有すべきであり、従って、高エネルギの火花は、
接地過程の際に形成されない。高エネルギの火花は、近
くの電子回路機構を破裂し得る。

【００３５】検知部門１８（図１）は、吸光度モニター
７０と、センサーカセット７４の内部に配置されるセン
サー７２とを有している。吸光度モニター７０と、セン
サー７２とは、液体クロマトグラフィー吸光度検出器に
対する米国特許第４，７２６，６８０号、第４，５２
３，０９７号に記載される吸光度検出器の光学素子と、
回路機構と、構造とを利用する。

【００３６】毛細管電気泳動の目的のため、分離される
バンドの体積分解能を制限する検出体積は、液体クロマ
トグラフィー吸光度検出器に対して通常であるよりも小
さい。毛細管電気泳動に対する検出体積は、１００ナノ
リットルよりも小さくなければならず、屡々１ナノリッ
トルから１０ナノリットルまでの範囲内にある。これ
は、分離されるバンドの非常に小さい体積のためであ
る。

【００３７】吸光度モニター７０は、センサーの一側部
を照明する光源と、センサー７２の反対側を出る光を検
出する光検知器とを備えている。該検出器は、流れセル
が検出器の側部に装着されて垂直の流れ軸線または平面
を有するのではなく、頂上にあって水平の流れ軸線また
は平面を有する様に、その側部において回転されるほぼ
同一の検出器である。勿論、流れセルと、分離系統と
は、前記特許に記載される様な液体クロマトグラフィー
に対するものではなく、ここに記載される様な毛細管電
気泳動に対して適合される。

【００３８】バンドを検知するため、毛細管３０は、孔
３８（図１）を通ってセンサー７２（図１）に進入す
る。センサー７２は、非常に細い測定光線が毛細管３０
の液体充填部分を正確に通過する様に、該光線に整合す
るために調節可能なスリットを備えてもよい。スリット
の位置は、下記で説明する様にねじ調節装置７６（図
１）によって調節される。

【００３９】バンドを検知するため、毛細管３０は、カ
セット７４（図１）の孔３８を通過した後にセンサー７
２（図１）に進入する。センサー７２は、非常に細い測
定光線が毛細管３０の液体充填部分を正確に通過する様
に、該光線に整合するために調節可能なスリットまたは
固定されたスリットを備えてもよい。或る実施例では、
調節可能なスリットの位置は、下記で説明する様にねじ
調節装置７６（図１）によって調節されてもよいが、こ
れは、不可欠ではない。

【００４０】試料注入系統１６は、制御可能な圧力の緩
衝剤、電極容器８０と、電気的インターフェース８２
と、低真空タンク８４と、結合用配管９４によって電極
容器８０に結合される圧力制御電磁弁８８とを備えてい
る。緩衝剤、電極容器８０は、電磁弁８８の共通ポート
１０８に連通する。圧力センサー８０Ａは、試料注入の
際に緩衝剤の表面に接触する真空圧力を検知する様に管
９４Ａを経て管９４に結合される。電極容器８０は、電
気泳動の際に毛細管３０への電気的接続を与えてもよ
い。

【００４１】これ等の目的のため、容器８０は、導体９
０を経て接地端子電源１４への結合部（図示せず）を有
している。圧力センサー８０Ａは、ケーブル９２を経て
測定された圧力信号を与える様に電気的インターフェー
ス８２への結合部と、圧力管路ないし結合管９４を経て
圧力制御電磁弁８８への結合部とを有している。圧力制
御電磁弁８８は、ポンプ組立体８６に結合される真空タ
ンク８４を連通する。電気的インターフェース８２は、
試料に比例する信号を与えるために積分器を備えてもよ
く、電気的インターフェース８２に結合される電算機で
実施されてもよい。

【００４２】毛細管３０は、小部分コレクタ部門２１内
に延び、小部分コレクタ緩衝剤容器４１１の可動な上昇
回転腕４６０に装着される。容器４１１は、電解液緩衝
剤を部分的に充填される。

【００４３】電気泳動のために毛細管３０を経て電気的
接続を設定するため、小部分コレクタ２１は、容器８０
内に電極（図示せず）を収容し、毛細管３０および該電
極は、電解液緩衝剤中に浸漬する。電気導体９０は、該
電極と、電源１４の接地端子１０５とに接続される。結
合用配管９４は、キャップ９８を貫通するが、電解液緩
衝剤１００中に浸漬しない。

【００４４】測定される圧力によって試料の制御された
量を毛細管３０の端部に吸引するため、（１）結合用配
管９４と、電極と、毛細管３０とは、着脱可能なキャッ
プ９８内に気密に密封され、（２）着脱可能なキャップ
９８は、容器８０に気密に密封され、（３）圧力センサ
ー８０Ａは、管９４Ａ，９４を経て電極緩衝剤容器９６
の内部に連通し、該内部の圧力を検知する。電気的結合
部９２は、図１に関連して説明されない電算機１１９ま
たは通常のコントローラへ導線１０６によって接続され
る電気的インターフェース８２に圧力センサー８０Ａを
結合する。代りのものでは、信号は、通常の記録設備で
記録されてもよく、試料注入装置および可動腕４６の作
用は、手動で実施されてもよい。

【００４５】容器８０に負圧を供給するため、結合用配
管９４は、圧力制御電磁弁８８の共通ポート１０８に連
通する。該弁の状態で開放するポート１１０は、大気へ
通気され、該弁の状態で閉鎖される継手１１２は、低真
空タンク８４へ導く配管１１４に結合され、従って、圧
力制御電磁弁８８の付勢は、真空圧力を容器８０に加え
る。

【００４６】圧力制御電磁弁８８を付勢するため、導体
１１６は、電源に接続されるコントローラまたは電算機
または手動操作の電気スイッチ１１７に電気的に結合さ
れ、圧力の制御電磁弁８８のソレノイドに電力を供給す
る。このコントローラまたは手動操作の電気スイッチ
は、毛細管が可動腕４６によって試料ウェル内に保持さ
れる際に試料注入を開始する信号を供給する。

【００４７】真空圧力を低圧真空タンク８４内に維持す
るため、配管１２０は、低圧真空タンク８４を真空ポン
プ組立体８６に結合する。真空ポンプ組立体８６は、継
手１２６を介して電動機１２４に機械的に結合される真
空ポンプ１２２を有している。真空センサー１２８は、
タンク内の圧力が過大になるとき、導線１３０の信号に
よって電動機１２４を作動させる。これは、制御された
負圧をタンク８４内に生じさせる。好ましくは、真空セ
ンサーの設定は、調節可能であるか、またはプログラム
可能である。

【００４８】高圧電源１４は、キャビネット１２の内部
に配置され、接地端子１０５と、高圧端子１３２とを装
着する。電源１４は、好ましくは、４００マイクロアン
ペアまでの電流で、１，０００ボルトから４０，０００
ボルトまでに調節される電圧を供給可能である。高圧絶
縁ケーブル１３４は、高圧端子１３２に結合され、白金
線電極５２および電極マニフォールド３０１において終
る（結合を図示せず）。

【００４９】通常の空気冷却、温度制御ユニット（図示
せず）は、キャビネット１２内に収容される。該ユニッ
トに組込まれるファンは、通気ユニット１３６に配置さ
れる通気スロット１４０を経て温度調節された空気を吹
出す。空気調節機構への戻り空気は、通気スロット１３
８を通る。この空気調節の特徴は、電気泳動過程が所定
の期間にわたって著しく変化しない反復可能な温度にお
いて作用することを保証する。進入してセンサー７２の
上を流れる空気は、カセット７４およびセンサー７２に
熱的に結合される熱伝達フィン７６Ａを吹き抜けた後、
図示しない通常のバッフルにより毛細管の試料入口端部
とセンサー７２との間の毛細管を越えて進む。電気泳動
分離の温度制御は、電気泳動装置の一般的な特徴であ
る。

【００５０】空気供給口１４０は、図１のセンサー装着
板３０２によってセンサー７２に熱的に結合される。該
センサーは、口１４０を出る空気がカセット７４に装着
されるフィン７６Ａを通過する際に該空気によって温度
制御される。該カセットと、その直ぐ下に配置されるセ
ンサーとは、着脱可能な装着用ねじ（図示せず）で捕捉
されることによって吸光度検出器に着脱可能に固定され
る。

【００５１】図２では、ロータヘッド４８と、可動腕４
６と、毛細管３０と、５８Ｂの様な試料バイアルと、蓋
１４４とを示す図１の線２−２に沿うキャビネット１２
の断面図が示される。該図に示す様に、キャビネット１
２は、（１）絶縁され、（２）前から後ろへ上方に傾斜
する上側面１２Ａを有し、（３）選択的に金属側部と、
透明な上面とを有する蓋１４４（図２）を装着される。
蓋１４４は、ヒンジ１５０によってキャビネット１２に
枢着される。キャビネット１２は、蓋１４４の側部と共
に、安全のために電気的に接地される外側金属面を選択
的に有している。該図に示す様に、ブラケット５４は、
電極５２に隣接する位置で毛細管３０を装着し、従っ
て、毛細管３０は、試料バイアル５８Ｂに挿入可能であ
り、電極５２は、腕６４を回転することによって緩衝剤
に挿入するために緩衝剤容器６２Ａへ移動されてもよ
い。

【００５２】新しい試料を所望のとき、ロータ４９は、
新しい試料を腕の下の所定の位置に移動する様にテーブ
ル４４を回転し、腕は、緩衝剤容器６２Ａと試料収容リ
ール４４との間に旋回可能である。腕が回転する際、毛
細管３０は、水平な棚３４（図３）のノッチ４０を通っ
て延び、腕４６が移動する際に一層多いかまたは一層少
い配管を受取る様に拡張または収縮する棚３４内のコイ
ルに挿入される。この配置により、毛細管３０は、ブラ
ケット５４と、水平な棚３４（図３）の凹所と、センサ
ー７２（図１）とのその結合の間で水平のままである。

【００５３】図３では、可動腕４６、高電圧用可撓性電
気導体１３４、毛細管３０および棚３４内の凹所に設置
される毛細管３０を有するセンサー７２の単純化された
部分図が示される（カバー板３２は、この図では除去さ
れる）。試料から緩衝剤まで移動するために毛細管３０
の一端を装着する様に構成される開口部を有するブラケ
ット５４が示される。この図に最も良く示される様に、
水平な棚３４は、可動腕４６が緩衝剤位置と試料位置と
の間を旋回する際に一層多いかまたは一層少い配管を収
容し得る様に毛細管３０がその中で螺旋状に巻かれてい
る凹所を有している。毛細管３０を支持するブラケット
５４と、表面３４内の凹所と、センサー７２の継手と
は、総てが同一水平面にあり、従って、電気泳動装置が
作用する際、毛細管は、水平のままである。

【００５４】代表的に、該管の内径は、５０マイクロメ
ートルから７５マイクロメートルまでであり、外径は、
３７５マイクロメートルである。該管の所定の長さの内
部は、液体緩衝剤の電解液で充満される。電場は、通常
の装置によって管の軸線に沿って設定され、電流は、管
を通って流れる。

【００５５】第４図では、調節部門１６０と、光学スリ
ット部門１６２と、毛細管３０に対する第１継手組立体
１６４と、毛細管３０に対する第２継手組立体１６６と
を有するセンサー７２を示し部分的に破断されて断面の
側面図が示される。毛細管３０は、第１継手１６４およ
び第２継手１６６に収容され、該継手は、光学スリット
部門１６２のスリットの間でセンサー７２の軸線に沿っ
て毛細管３０を延びる様にする。毛細管３０の軸線に垂
直の方向の２つのスリットの位置は、調節部門１６０に
よって調節される。

【００５６】センサー７２は、吸光度モニター７０（図
１）に装着するカセットないし装着板に取付けられ、毛
細管３０を収容する。毛細管３０を装着するため、２つ
の継手組立体１６４，１６６は、調節可能である。これ
等は、構造が同一であり、継手組立体１６６のみを特に
詳細に説明する。

【００５７】継手組立体１６６は、ゴムワッシャー１８
０と、ステンレス鋼のスクイーザ１８２と、樹脂のねじ
付き蓋１８４と、樹脂のねじ付きファスナ１８６とを有
している。ねじ付きファスナ１８６は、ねじ付きスリー
ブを支持する所定の位置にねじ付き蓋１８４を保持する
ために締付けられる様に設置される。また、ねじ付きフ
ァスナ１８６は、毛細管３０のまわりにシールを与える
様にステンレス鋼のスクイーザ１８２をゴムワッシャー
１８０に向って押圧する。

【００５８】この実施例では、センサー７２のハウジン
グ１８８と、ねじ付きファスナ１８６と、ねじ付き蓋１
８４とは、総てがデルリン（デュポン社の商標）の様な
比較的硬い樹脂で形成される。ワッシャー１８０は、熱
可塑性ゴムのクラトン（Ｋｒａｔｏｎ）でもよい可撓性
の弾性材料である。中心孔は、光学的な検知が行われる
光学スリット部門１６２を通過してセンサー７２の反対
側の継手組立体１６４を通って長手方向軸線に沿って延
びる毛細管３０を収容する様に、ワッシャー１８０と、
ステンレス鋼スクイーザ１８２と、ねじ付き蓋１８４
と、ファスナ１８６とを貫通して延びる。

【００５９】毛細管３０のまわりにワッシャー１８０を
押圧するため、ワッシャー１８０は、毛細管３０を収容
する円筒形中心開口部を有しほぼ円筒形である。ワッシ
ャー１８０は、センサーのハウジング１８８内の端ぐり
孔に一致する様に嵌合する。ステンレス鋼スクイーザ１
８２は、ほぼ円筒形であるが、ワッシャー１８０に隣接
して位置し内方へ勾配のある円錐と、毛細管３０を収容
する中心孔とを有し、従って内方へ押されるとき、ワッ
シャーをその中心開口部に向って内方へまた端ぐり孔に
対して外方へ押圧する。

【００６０】ステンレス鋼スクイーザ１８２をワッシャ
ー１８０に向って押圧するため、ねじ付きファスナ１８
６は、つまみハンドル１９０と、ねじ付きシャンク１９
２とを有し、ねじ付きシャンク１９２は、樹脂ねじ付き
蓋１８４を通って下方へ延び、このとき蓋１８４は、デ
ルリンハウジングのタップ孔にねじ込まれる対応する様
にねじ付きの金属スリーブ１９４に係合する。タップ孔
内のねじは、所定の位置に固定されたままであって依然
としてねじに適応する様にデルリンハウジングの孔内に
塑造される金属スリーブ内にある。継手の機構は、毛細
管３０が光センサー７２内に不動に保持される様な態様
で毛細管３０を収容する様に構成される。

【００６１】調節部門１６０は、ハウジング１８８に対
して固定的に装着される（図示しない通常の装置によっ
て）調節ねじ７６と、光学スリットキャレッジ２００と
を有している。光学スリットキャレッジ２００は、ステ
ンレス鋼であり、締付けねじ７６のシャンクの雄ねじに
相補状の雌ねじによってその上部の２０２においてねじ
を設けられ、従って調節ねじ７６が回転される際、キャ
レッジは、センサー７２のハウジング１８８に対して上
下に移動する。光学スリット部門１６２は、一緒に昇降
する様に光学スリットキャレッジ２００の下部に装着さ
れ、毛細管３０の長手方向軸線に整合する長手方向軸線
を有する比較的短い光学スリット２０６を各側部に備え
ている。毛細管３０に隣接してまたがる２つの該スリッ
トがあり（図５）、図４の線５−５に沿う断面は、毛細
管３０に対する２つのスリット２０６，２０６Ａの関係
を一層明らかに示す。図５は、好適実施例において１０
０マイクロメータであるスリットの小さい寸法を示す。
好ましくは、スリットの間の距離は、毛細管の外径の１
倍から３倍までである。

【００６２】特に、ゴムワッシャー１８０は、所定の位
置に毛細管３０を保持する様に該管のまわりに圧縮され
る。ゴムワッシャー１８０は、好ましくは、該管がワッ
シャーを貫通して押される様に如何なる紫外線吸収材料
をも該石英管に付着させない白く食物品位のクラトン
（商標）熱可塑性ゴムで作られる。クラトンは、シェル
社（ＳｈｅｌｌＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手可
能である。該ゴムは、樹脂ねじ付きファスナ１８６を回
転することによって雌円錐状ステンレス鋼スクイーザ１
８２を該ゴムに向って押圧することで該管のまわりを締
付ける様に半径方向に圧縮される。ねじ付きファスナ１
８６と、ステンレス鋼スクイーザ１８２と、ワッシャー
１８０とは、ハウジング１８８のねじ付き凹所にねじ込
まれるねじ付き蓋１８４によて光センサー７２のハウジ
ング１８８内に捕捉される。締付け装置と、捕捉装置
と、ハウジングとは、有利にデルリン（デュポンの商
標）樹脂で作られる。

【００６３】一実施例では、光学スリットキャレッジ２
００は、その１つが２０６で示され各々が２５０マイク
ロメータ（０．０１″）長さ×１００マイクロメータ
（０．００４″）巾である一対の光学スリットを光セン
サーを通って延びる毛細管３０上に心出するために調節
ねじ７６によって移動される。しかしながら、スリット
は、所定の位置に固定されてもよい。二重のスリット
は、光学スリットキャレッジの分岐（図５）を横切って
相互に正確に対向して装着され正確に対応する要素であ
る。毛細管３０は、該分岐内に横たわる。スリットの長
さ方向は、毛細管３０の軸線に平行である。調節ねじ７
６が調節可能なスリットの実施例において回転されると
き、光学スリット２０６は、毛細管３０に対して横方向
へ移動する。毛細管３０は、２つのホルダによって分岐
内に強固に保持される。

【００６４】センサー１８は、図１でキャビネット１２
内に配置される吸光度モニター７０に挿入される。図１
では、センサーは、全体を１８で示される。毛細管３０
は、水または緩衝剤を充填される。吸光度モニターの光
源からの光は、センサー１８の対のスリットの１つに進
入し、センサー１８が適正に調節されるとき、光は、他
のスリットを出て、吸光度モニターの光検出器上に当た
る。この調節を行うため、図４に７６として示される調
節ねじが回転され、吸光度モニター７０の表示が監視さ
れる。締付けねじ７６の回転の一端末から出発して図６
を参照すると、次のことが認められる。

【００６５】スリット位置Ｃにおいて、スリットは、毛
細管３０を完全に越え、光は、対のスリットの間の自由
空間を通って進む。調節ねじ７６が回転される際、光線
は、毛細管３０の弯曲した端縁を通過し、これは、第１
スリットを通過する光の大部分を偏向させ、従って、光
は、第２スリットを通過しない。スリット位置Ｂでは、
殆総ての光が喪失して、最小の光の伝達が吸光度モニタ
ーに表示される。

【００６６】毛細管３０が水または電解液緩衝剤を適正
に充填される（光の通路において管内に空気がない）と
仮定すると、対のスリットが管において心出しされる様
な調節ねじの連続する回転は、適正な整合において良好
に限定される最大まで伝達を再度増大する。これは、図
６のスリット位置Ａとして示される。

【００６７】調節ねじ７６の一層の回転は、横行方向に
おける対称のためにＡからＢ′へ移動した後にＢ′から
Ｃ′へ移動するときに図示の様な伝達の表示を生じる。
吸光度モニターは、それ自体の局部的な最大伝達の読み
によって定められる様に、スリット位置Ａに設定される
調節ねじ７６によって操作されるべきである。

【００６８】前述は、調節可能なスリットを有する流れ
セルを記載するが、この配置が固定孔を有する流れセル
に対して必然的に優れていることを論ずる意図はない。
該記述は、毛細管電気泳動に好適な幾つかの流れセルの
配置の内の１つに関する情報を与えるためのみに含まれ
る。

【００６９】図７では、上昇回転腕４６０、キャリア４
１１および試料収集カップ４３０の部分的に断面で破断
された部分的な立面図が示される。上昇回転腕４６０
は、電気泳動および試料収集のための位置と、試料注入
手順に関与するための他の位置とへ移動するために上下
へ搬送される様に該腕を貫通して装着される毛細管３０
の一端を有している。

【００７０】カップ４３０の様な試料カップは、毛細管
がカップウェル４３０Ａの緩衝剤に挿入される位置へ１
つ宛キャリア４１１によって移動される様に構成され、
該カップウェルは、その緩衝剤内のそれ等の底に近く配
置される薄膜に対する下記で説明する態様の濃縮のため
に４３０の様な個々のセル内の試料の電気泳動を可能に
する様にキャリア内の緩衝剤４５１へ半透過性薄膜４３
０Ｂを介して連通する。

【００７１】該試料カップは、参考のためにその開示が
ここに含まれる米国特許第４，１６４，４６４号の図１
３の試料カップ８０に構造において類似する。小部分コ
レクタ２１は、板４１０およびキャリア４１１を移動可
能な装置８０２と、キャリア４１１の分割壁４５２のい
づれかの側部を接地または遮断のいづれかに電気的に接
続するのに使用可能である第１，第２の電気スイッチ２
０１Ａ，２０１Ｂとを備えている。導体９０Ａまたは９
０Ｂによる接地結合の代りに、低圧（接地に対して）電
源１３５が使用されてもよい。

【００７２】この配置により、いづれかの方向への泳動
は、セル内で適応されてもよく、キャリア４１１は、試
料の濃縮のために板４１０におけるその連結位置から除
去されてもよく、またはセル内の試料の濃縮の際に毛細
管電気泳動装置内に残ってもよい。泳動の方向は、隔室
の底の薄膜に対して濃縮する様に一層希薄な分子の種を
ブリッジ４５３を横切って他の隔室へ移動するために適
正な電位を選択することによって制御される。試料を濃
縮するため、緩衝剤液は、通常、僅かな量をブリッジ４
５３より上に上昇される。

【００７３】使用の際、試料カップずつキャリア４１１
を整合させて移動するため、ラック８０２は、ピニオン
（図７に示さず）に係合する様に支持ブロック４０５，
４０９の下で該ブロックの間に延びる。これは、支持ブ
ロック４０５，４０９と、支持板４１０と、キャリア４
１１と、支持ブロック４０５，４０９によって係合され
る平行なガイドレール４０６，４０７に沿って支持板４
１０内に装着される容器（図７に示さず）との移動を可
能にする。支持ブロック４０５，４０９は、キャリア４
１１（図示せず）に着脱可能に係合する支持板４１０に
固定される。

【００７４】容器８０は、支持板４１０（図７）の凹所
に装着されキャリア４１１と共に移動する。毛細管３０
をキャップ９８および容器８０に結合するため、キャッ
プ９８および容器８０は、毛細管の下の位置に滑り込
む。毛細管３０は、締付け可能なねじ付きブッシュ４０
０と、キャップ密封片４００Ａと、管固定用弾性ワッシ
ャー４００Ｂ（図７）とによってキャップ９８内に密封
可能に導かれる。ブッシュ４００は、上昇回転腕４６０
にねじ込まれる。ブッシュ４００のねじ込みは、密封片
４００Ａに向ってワッシャー４００Ｂを圧縮し、毛細管
３０を保持する様にワッシャーを押圧する。上昇回転腕
４６０は、上昇回転ロッド４７０によって支持される。
上昇回転ロッドは、想像線で示す上昇回転機構４０４に
よって上昇されて回転される。

【００７５】小部分を収集するため、試料カップ４３０
は、４３０Ａ，４３０Ｂとして示され電解液を収容する
２つのセルを有している。ウェルの底は、緩衝剤イオン
の流れを許容するが、分離される試料の移動を許容しな
い様に締付けられる半透過性薄膜組立体４３０Ｄ，４３
０Ｃによって夫々被われる。毛細管３０において生じる
電気泳動の移動のための電気的連続性は、ウェル４３０
Ａ内の電解液と、組立てられる半透過性薄膜４３０Ｄ
と、キャリア４１１内にある電解液緩衝剤４５１と、電
極５０５と、電気的接地へ導く導体９０とを経て与えら
れる。

【００７６】分離される領域は、毛細管３０からウェル
４３０Ａの電解液中に電気泳動的に溶出されるか、また
は電気浸透的に排出され、ウェル４３０Ａでは、これ等
は、組立体４３０Ｄの半透過性薄膜によって捕捉され
る。４３０の様な各試料カップは、電解液レベルが図７
に示すものよりも高ければ、ウェル４３０Ａ，４３０Ｂ
の間に流体および電気的の結合を与える結合ブリッジ４
５３を有している。ブリッジ４５３は、キャリア４１１
の一部である支持壁４５２によって支持される。

【００７７】分離される試料をウェッル４３０Ａ内に保
って、これ等がウェル４３０Ｂへ移送されるのを防止す
るには、（１）ウェル４３０Ａ，４３０Ｂ内の電解液ま
たは緩衝剤のレベルがブリッジ４５３の頂上の高さより
も低いか、または（２）キャリア４１１の２つの側部に
おける電解液または緩衝剤のレベル４５０，４５１が支
持壁４５２の頂上の高さよりも低いかのいづれかであ
る。支持壁４５２とブリッジ４５３との間の空間を越え
てキャリア４１１内の電解液を吸引する毛管力の可能性
のため、ウェル４３０Ａ，４３０Ｂ内の電解液は、好ま
しくは、この型式の小部分の収集の際にブリッジ４５３
の高さよりも低い。

【００７８】キャリア４１１は、支持板４１０によって
支持され、次に該支持板は、支持ロッド４０６，４０７
にまたがる軸受ブロック４０８，４０９によって支持さ
れる。これは、毛細管３０が試料カップから引出された
後にキャリアが図７の平面に垂直な方向へ摺動するのを
可能にする。

【００７９】上昇回転機構４０４は、この引出しを行う
様に腕４６０を上昇する。毛細管、腕、ブッシュおよび
上昇ロッドの位置は、夫々３０Ａ，４６０Ａ，４００
Ａ，４７０Ａとして想像線で示される（図７）。該想像
線の位置では、毛細管は、キャリア４１１の頂上の上に
持上げられ、通常の割出し機構（図７に示さず）は、支
持板４１０を移動し、次の試料収集カップを小部分収集
のための位置にもたらすか、または着脱可能なキャップ
９８の円錐形孔５０１（図１３）を次の試料の注入のた
めに毛細管３０の下に位置にもたらす。

【００８０】図８では、毛細管３０と、上昇回転機構４
０４の腕４６０およびロッド４７０との２つの別の位置
が示される。該２つの位置は、腕４６０およびロッド４
７０の２つの異なる回転位置に相当する収集位置（実線
で描かれる）と、廃棄位置（想像線で描かれる）とであ
る。

【００８１】図８の収集位置から廃棄位置へ移動するた
め、最初に腕４６０は、図７に想像線で示す位置に上昇
回転機構４０４によって持上げられる。図８の毛細管３
０Ｂの廃棄位置（想像線）は、準備の重要でない材料が
毛細管から出る際に使用される。該廃棄材料は、キャリ
ア４１１内にある緩衝剤４５１中に排出され、後で捨て
られてもよい。図８の想像線位置は、図１に示す腕４６
０および毛細管３０の試料注入位置にも相当する。該腕
は、カップ４３０の他の側部のウェル４３０Ｂにある電
解液中に毛細管３０を設置する様に回転されてもよい。

【００８２】第９図は、試料収集カップ４３０の展開斜
視図である。同展開図中の４３０Ｄは、半透膜の試料カ
ップへの組付け方を示す。同図に示す如く、試料カップ
は、下方に伸長してウェル壁を形成する管状シリンダー
Ｘと、該シリンダーＸの外径より僅かに大きな直径を有
し、ウェルを閉塞する半透膜Ｙと前記シリンダーＸの外
径より僅かに小さな内径を有する弾性バンドもしくはリ
ングとを含む。半透膜Ｙを管Ｘ上に載置し、弾性バンド
Ｚを強制嵌装して管Ｘを所定に密封する。完成組立体を
４３０Ｃで示す。

【００８３】試料カップ４３０は、ブリッジ４５３の下
方面の下に一体成形されたキー４５３Ａを有しており、
第９図の面１０−１０に沿った断面図である図１０によ
り明確に示す。このキー４５３Ａは、第１１図及び第１
２図に示すように、分割壁４５２の数個の溝穴６０１
Ａ，６０２Ａ，６０３Ａ等の一つに嵌合する。

【００８４】第１１図は、キャリア４１１の支持壁４５
２の平面図である。第１２図は、同支持壁の一部破断側
面図である。キー４５３Ａと前記溝穴は、符号４１２か
ら４４８で示す試料カップ（第１図）がキャリア４１１
内で近接配置及び正確に位置決めされるようにそのサイ
ズが決定され且つ隔置されている。これは、案内棒４０
６と４０７に沿ってキャリア４１１を移動する割出し機
構（第９図での図示なし）をもって試料カップを毛管３
０の下に正確に位置決めするのに必要となる。或いは、
試料カップを互いに離して置くより寧ろ一緒に固定し
て、固定された試料カップの各グループ毎に一つの配置
もしくはキー固定特徴を使用することが可能である。

【００８５】フラクションの収集に際しては、作業は、
最初のカップ４１２から開始して、公知のいくつかのフ
ラクション収集パターンの内の一パターンに従って収集
が完了するまで作業を続行する。第１４図及び第１５図
を使って一つの収集管に就いての特定のフラクション収
集サイクルを説明する。また、第７図及び第８図も再度
参照する。

【００８６】試料がカップ４３０に収集される直前に観
察を開始したとする。最初、アーム４６０が第７図の４
６０Ａに図示される如く位置決めされる。図示ないし従
来のプログラマーにより高電圧を事前に切断しておく。
昇降回転機構４０４によりアームが第７図の４６０に示
す位置に降下する。これにより毛管３０が試料カップ４
３０のウェル４３０Ａ中の電解質中に降下する。ここを
「収集」位置と呼ぶ。毛管をウェル４３０Ａ中の電解質
中に降下し、電気導通を達成した後でプログラマーによ
り高電圧電力供給を開始すると、電気泳動もしくは電気
浸透物質が毛管３０から収集ウェル４３０Ａ中の電解質
中に移動する。この毛管からの物質には目的の試料成分
が含まれる。この物質中の溶質は、ウェル底部の半透膜
を通過出来ないためにウェル中に補足される。

【００８７】目的の試料成分がウェル中に完全に溶離さ
れると、プログラマーにより電力供給が停止される。次
いで昇降回転機構４０４がアーム４６０を第７図の４６
０Ａに示す位置に上昇させ、支持棒４７０を回転して、
アーム４６０を第１４図に示す位置まで回転する。昇降
回転機構４０４がアーム４６０を降下させて第８図の仮
想線で示す位置に置くとともに、毛管がキャリア４１１
中の電解質４５１中に沈下する位置３０Ｂに位置決めさ
れる。ここを「廃棄」位置と呼び、ここで電気導通が再
度なされる。プログラマーにより高電圧が入り、収集試
料ゾーン間の廃棄物質が電解質中に溶離されて、後に排
出される。

【００８８】収集する所望の試料の次のゾーンもしくは
ピークが溶離されようとすると、プログラマーにより電
力供給が停止されてアーム４６０が上昇し、割出し機構
（第７図での図示なし）がピニオンをラック８０２に対
して回転して第１４図頂部に向けて一試料カップ幅分だ
けキャリア４１１を前進させる。アーム４６０が第１３
図に示す如くキャリア４１１に対して直角の位置まで回
転し、毛間を保持すると、再度降下するが、今回は次の
試料収集カップ４３１中に降下する。プログラマーによ
り再度高電圧が入る。

【００８９】上記パターンが連続して繰り返される。但
し、アームが一つの試料カップから次の高次番号を付さ
れた試料カップに連続的に移動するとは限らない。例え
ば、準備作業において、試料チェンジャー２０（第１
図）に入れられた第１試料から１０回繰り返して同一の
分離を行ない、各分離された試料から例えば三つの試料
成分もしくはフラクションを収集し、同一試料に戻り同
様のことを実施することが望ましい場合がある。

【００９０】上記のように１０回の全く同一の分離工程
で一つの試料から三つの試料成分を収集する場合には、
第１，第２，及び第３カップ中に第１分離試料を収集
し、キャリアと試料カップを再度第１カップまで戻し、
１０の同一分離試料中の第２分離試料を前記三つのカッ
プに収集し、これを１０回繰り返すことで、使用するカ
ップを節約出来ると共に、試料が吸着する恐れのあるカ
ップ表面積を削減出来ることにより歩留りを向上出来る
といった利点がある。次いで、試料チェンジャー２０に
入った第２試料の三成分を第４乃至第６カップ中に１０
回収集する。

【００９１】カップ４３０の如き試料カップを使用する
大きな利点は、同カップを電気泳動分離後の分離試料を
濃縮するのに使用できるという点であり、米国特許第
４，１６４，４６４号に記載の方法と同様な方法で行わ
れる。概して、４３０の如き試料カップは、電気泳動装
置から取り外されたキャリア４１１中に横に並んで配置
され、前記米国特許及び以下に説明するごとく、緩衝液
に電位をかけることで試料がキャリアに濃縮される。

【００９２】第１５図は、キャリア４１１中のカップ４
３０の断面図であり、キャリア４１１には図中４３０Ｅ
で示す如く電解質でカップのブリッジ４５３が覆われる
までカップに注がれた電解質緩衝液が入っている。電極
５０５と５５５は、キャリア４１１中の電解質溶液４５
１と４５０中に配置されて、ほぼキャリアの全高に渡っ
て伸長する。電解質溶液４５１と４５０は、分離壁４５
２によって機械的且つ電気的に分離される。１００乃至
２００ボルトの電位差がＢ５で示すごとく電極５０５と
５５５にかけられ、「−」及び「＋」記号により識別さ
れる。ウェル４３０Ａ中に正に帯電した試料分子が下方
に移動して４３０Ｄで示す半透膜の上面上方で捕捉され
る。

【００９３】濃縮が開始するのに充分な時間が経過する
と試料カップが取り外されて、垂直に置かれると共に半
透膜が堅固な表面上に載置される。半透膜の直ぐ上方に
濃縮した試料は、今回はピペットで取り除いて再使用す
ることが可能である。試料が半透膜に固着する場合に
は、電極５０５と５５５の電圧を瞬間的に反転して試料
を半透膜から離れさすことも、また、第９図に示すごと
く半透膜を取り外すことも可能である。

【００９４】或いは、第７図及び第８図に示すごとく、
スイッチ２０１Ａ−２０１Ｂを使用して濃縮を実施する
ことも可能であり、１００乃至２００ボルトの電位差を
有する電解質溶液４５１と４５２を導入するのに利用で
きる。これにより第１図の電気泳動装置からキャリア４
１１を取り外さずに濃縮が可能となる。更に、電気泳動
を開始する前にカップ４３０内のブリッジ４５３面の上
方まで緩衝液を満たすことも可能となる。

【００９５】第１５図の電極電圧の極性は、正に帯電し
た試料分子を選択できる様な極性である。試料が負に帯
電している場合には、電極５０５と５５５の極性は、第
１５図に示すものを反転させれば良い。或いは、濃縮時
間が一要素でない場合には、電極電位を図に示すままに
しておき、試料カップの向きを変えて試料収集ウェル４
３０Ａが正電極近傍の電解質４５０に接触するようにす
る。このように、第１５図に示す位置方向を維持するこ
とが可能であり、且つ、ウェル４３０Ａから濃縮する負
に帯電した試料がブリッジ電解質４３０Ｅを介してウェ
ル４３０Ｂ中に濃縮するが、このウェル４３０Ｂは、こ
の時点では図１５のウェル４３０Ａの位置に反転されて
いる。

【００９６】収集する試料成分が分子量約３０００ドル
トン以上の比較的大きな分子から成る場合には、半透膜
を微細孔セロファン等の微細孔を有した比較的帯電され
ていない半透膜とすることが可能である。淡白質が微細
孔セロファンにより捕捉される大きな分子の例である。
収集されつつある試料成分が最微細孔を有するセロファ
ンを通過してしまう程小さな分子から成る場合には、係
る半透膜に代えて特殊なイオン通過膜を４３０Ｄと４３
０Ｃ（第７図）に使用して試料成分を捕捉することが出
来る。陽イオン（正に帯電したイオン）のみを選択的に
通過するナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ）（Ｅ．Ｉ．Ｄｕｐ
ｏｎｄｅＮｅｍｏｕｒｓ社の商標）がこの例であ
る。

【００９７】本例では、キャリア４１１内の緩衝液４５
１と４５０中の緩衝液電解質陽イオンは、上記特殊イオ
ン膜を通過することが可能である。フラクション収集中
において、陽イオンのみが選択的に膜を通過可能である
ため、陰イオン（負に帯電した）アナレート種は、膜を
通過せずにウェル４３０Ａ中に捕捉される。収集後濃縮
（第１５図）に際しては、電極５０５と５５５にかかる
電位の極性が第１５図に示す極性とは反対になる。

【００９８】正電位電解質溶液４５１中の緩衝液陽イオ
ンは、半透膜４３０Ｄを通過してウェル４３０Ａに入
り、ブリッジ４３０Ｇ上方を通過してウェル４３０Ｂに
入り、且つ、半透膜４３０Ｃを通過し負電位電解質４５
０中へ入る。緩衝液陰イオンはいづれの半透膜も通過で
きない。カップ４３０中の緩衝液陽イオンの流れにより
カップ中の陰イオンアナレートを４３０に示す特殊イオ
ン半透膜の方へ引き寄せる電場が形成される。アナレー
ト分子は、この特殊イオン半透膜を通過するような電荷
を有しておらず、従って、この特殊イオン半透膜を通過
出来ず、該特殊半透膜上方に濃縮する。

【００９９】分離された試料分子（アナレート種）が陽
イオン（正に帯電した）である場合には、４３０Ｃ及び
４３０Ｄで示す部位に使用する半透膜は、陰イオンを通
過する特殊半透膜としても良い。これらの半透膜では陰
イオンが通過されてフラクション収集及び濃縮間の電気
導通が維持されるが、陽イオンアナレートは捕捉され
る。勿論、電気泳動用陽高電圧及び濃縮用低電圧は、陰
イオンアナレートに代わり陽イオンを分離する場合には
反転される。第１５図に示す電極極性は、陽イオンアナ
レートを濃縮するのに適したものである。容器６０Ａ，
６０Ｂ，６０Ｃ、または６０Ｄ（第１図）にかかる高電
圧電気泳動電圧は、陰イオンアナレートに対しては負で
あり、細管中の電気浸透流が逆支配要素でない場合に
は、陰イオンアナレートに対して正となる。

【０１００】ＤＮＡ等の目的の試料物質のあるものは、
セロファン半透膜に固着する傾向がある。半透膜に接触
させずにＤＮＡを電気濃縮する公知の装置は、一般に
「ソルトトラップ（ＳＡＬＴＴＲＡＰ）」と呼ばれ
る。

【０１０１】ソルトトラップは、酢酸アンモニウム等の
高濃縮（約７モル）塩領域を含む。この塩を含んだ領域
は、電位源の第１極性に電気接触した第１端部をゆうす
る。濃縮する物質または試料を含んだより濃縮度の低い
緩衝液溶液は、前記塩を含んだ領域の第２端部上方を覆
うことになる。より濃縮度の高い塩溶液は、より濃縮度
の低い緩衝液溶液より濃密であり、故に、後者は、より
濃度の高い溶液上方に安定浮遊する。この上部溶液は、
電位の第２極性と電気接触している。通常のソルトトラ
ップ装置では「Ｕ」字型管の底部に上記の濃密な溶液を
有しており、「Ｕ」字型管の一方の腕が濃縮する試料を
含んだ希釈緩衝液の下に存在する。第２の電気接触がこ
の希釈緩衝液により達成される。「Ｕ」字型管の他方の
腕は、第１の電気接触を達成する低濃度緩衝液を含んだ
包囲タンク内に沈下する。

【０１０２】適当に配列した電極間に適切な極性の電圧
をかけると、帯電した試料が「Ｕ」字型管の試料を含ん
だ緩衝液の下になる側にある濃縮溶液の頂部へ移動す
る。電荷の局部保全を維持するために濃密塩溶液のイオ
ンが「Ｕ」字型管の他端部から出てくる。「Ｕ」字型管
中の塩溶液が濃縮されていることから、「Ｕ」字型管の
他端部から出てくる前に多量の試料がトラップ中に移入
する。しかしながら、この「Ｕ」字型管装置は、上に重
なる緩衝液の浮沈平衡を乱さずに「Ｕ」字型管から濃密
溶液と試料とを取り除く細心の技術が必要とされ、故
に、試料の損失を招くこととなる。

【０１０３】第１６図に一般的用途に容易に使用でき、
且つ、フラクション収集装置２１（第１図）の一部とし
て使用するのに特に適したソルトトラップ２０５を示
す。このソルトトラップでは濃縮塩「捕捉溶液」の位置
を維持するための浮沈平衡を必要としない。

【０１０４】本実施例では、フラクション収集装置は、
毛細電気泳動管３０と、ウェル６３０Ａ、ウェル６３０
Ｂ、半透膜６３０Ｃ、半透膜６３０Ｄ、細孔６３０Ｆ、
ブリッジ６３０Ｇ、及びコーン状底部６３０Ｈの用をか
ら成るソルトトラップとを含む。半透膜組立体６３０Ｄ
は、第９図の組立体４３０Ｄの構成要素であり、同組立
体にも同様に組付けされる。半透膜組立体６３０Ｄの半
透膜（例えば、セロファン）は、細孔６３０Ｆ中の濃縮
塩溶液（暗く影を付けた部分）を支持する。この塩溶液
は、該細孔を満たすことはない。係る濃縮溶液の例は、
７モルの酢酸アンモニウムである。

【０１０５】細孔６０３Ｆの上方はコーン状底部６３０
Ｈを有するウェル６３０Ａであり、０．０１モルのトリ
ス酢酸緩衝液等毛細管中の緩衝液と同じ希釈緩衝液溶液
を含んでいる。上部希釈溶液が下部濃縮溶液より濃度が
低いため、上部溶液は、下部溶液上を安定して浮遊す
る。

【０１０６】下部溶液は、細孔６３０Ｆを満たさないた
め、ウェル６３０Ａ中の軽量溶液中へ著しく拡散するこ
とはない。フラクション収集中、目的の試料ゾーンは、
毛細管３０からウェル６３０Ａ中の希釈緩衝液溶液中に
溶離もしくは排出される。フラクション収集は、「廃
棄」位置が電解質４５１に代わり電解質４５０に毛細管
３０が浸漬された時となる点以外は第７図及び第８図に
示したと同様な方法で起こる。

【０１０７】ウェル６３０Ａ中の溶液の成分濃縮が毛細
管３０中の緩衝液電解質と同様であることは有益であ
る。ウェル６３０Ｂ中の溶液をウェル６３０Ａ中の溶液
と同様にすることは可能である。キャリア４１１中の電
解質溶液４５０は毛細管３０中の場合と同様であるのは
有益なことである。毛細管廃棄位置３０Ｃでは毛細管が
溶液４５０中に浸漬されるから、キャリア４１１中の溶
液４５０と毛細管３０中の電解質溶液とを同様にする必
要がある。

【０１０８】キャリア４１１中の電解質溶液４５１と孔
６３０Ｆ中の濃縮溶液とを同様にする必要があり、これ
により、孔６３０Ｆ底部の半透膜を横断した拡散が防止
される。溶液４５１の濃縮度が低い場合には、拡散によ
り該孔底部の半透膜上方での塩濃縮が低減される。係る
拡散ではソルトトラップの効果が低減されるが、特に、
半透膜上方での溶液密度が結果的に低減されることで孔
６３０Ｆ中に負の密度勾配が生じて浮沈不安定が起きる
ためである。

【０１０９】第１７図にウェル６３０Ａ中の緩衝液にフ
ラクションを収集した後で試料をソルトトラップ中へ濃
縮した例を示す。第１５図に於いて説明したと同様に作
業が進められる。カップ６３０内の電解質面をブリッジ
６３０Ｇ上方の面６３０Ｅまで上昇させて電気導通をも
たらす。この電解質の成分とウェル６３０Ａ及び６３０
Ｂ中の電解質の成分とを同じにする。電極にかける電圧
の極性は第１５図のものとは反対に示されているが、こ
れは、通常ＤＮＡが負に帯電しているためである。

【０１１０】或いは、第１６図及び第７図、第８図に示
すスイッチ２０１Ａ−２０１Ｂを使用して濃縮を実施す
ることが可能である。このスイッチを電解質４５１と４
５２間に電位差を発生させるために使用することが可能
である。これにより、第１図の装置からキャリア４１１
を取り外さずに試料の濃縮が可能となり、また、電気泳
動中に試料カップ６３０をブリッジ６３０上方で満たす
ことが可能となる。

【０１１１】動作に就いて説明する。分離試料（ＤＮＡ
もしくは他の物質）がウェル６３０Ａから移動し、コー
ン状底部６３０Ｈに案内されて孔６３０Ｆ中の濃縮塩溶
液中に降下して、そこで、公知の「Ｕ」字型管ソルトト
ラップで捕捉されると同様の原理で捕捉される。分離試
料は、組立体６３０Ｄ中の半透膜に達する前に捕捉され
るため、該半透膜に固着も通過もしない。孔６３０Ａ中
の試料及び捕捉溶液を後でマイクロピペットで除去する
ことが出来る。キャリア４１１からカップ６３０を取り
外して堅固な表面上に置いてマイクロピペットにより半
透膜を破らないようにすることが賢明である。この作業
のあとで従来のソルトトラップ中に存在する濃縮塩溶液
から試料を除去するのと同様な方法で試料を処理するこ
とが可能である。ＤＮＡのエタノール沈澱がかかる処理
の一例である。

【０１１２】本発明の目的上有益な別の捕捉技術は、固
相抽出であり、特に、ミセル細管電気泳動に於いては有
益である。固相抽出に於いては、粒状充填ベッドで溶液
中からアナレートを捕捉する。溶媒がアナレートと相互
作用するよりより強力にアナレートと相互作用する物質
がベッドの材料として選択される。また、ベッド物質
は、アナレートが溶解もしくは浮遊する溶剤と弱く相互
作用する必要がある。

【０１１３】上記の相互作用によりアナレートが溶剤か
ら除去され、ベッド粒子の表面上で捕捉される。濃縮さ
れたアナレートは、後でベッド物質及びアナレートの双
方と強力に相互作用する第２の溶剤でベッド粒子から溶
離される。第２溶剤は、最初の溶剤と混和出来、且つ、
ベッド物質である粒子の孔から第１溶剤を容易に排除出
来ることが好ましい。ベッド物質として使用できるもの
は多々ある。

【０１１４】多孔質シリカ粒子に接着したＣ₁₈炭化水素
から成る物質は、幅広い用途がある。該粒子は、直径約
１００マイクロメーターの大きさである。固相抽出捕捉
技術は、公知であり、これに関する批評論文としては、
Ｇ．Ａ．ジャンク（Ｊｕｎｋ）のアメリカンケミカル
アドバンスインケミカルシリーズ２１４（１
９８４年）の水中有機汚染物質、・・・試料採取、分析
及び毒性試験に於ける「水からの有機化合物蓄積のため
の合成ポリマー」（“ＳｙｎｔｈｅｔｉｃＰｏｌｙｍ
ｅｒｓｆｏｒＡｃｃｕｍｕｌａｔｉｎｇＯｒｇａ
ｎｉｃＣｏｍｐｏｕｎｄｓｆｒｏｍＷａｔｅ
ｒ”，ＯｒｇａｎｉｃＰｏｌｌｕｔａｎｔｓｉｎ
Ｗａｔｅｒ・・・Ｓａｍｐｌｉｎｇ，Ａｎａｌｙｓｉ
ｓ，ａｎｄＴｏｘｉｃｉｔｙＴｅｓｔｉｎｇ，Ａ
ｍｅｒｉｃａｎＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ
ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＣｈｅｍｉｓｔｒｙＳｅｒ
ｉｅｓ，２１４（１９８４））がある。液体クロマトグ
ラフィー試料クリーンアップ用の固相抽出は、良く知ら
れており、多数の会社のものが市販されており、例え
ば、カリフォルニア州ハーバー市（ＨａｒｂｏｒＣｉ
ｔｙ，Ｃａｌｉｆｏｒｍｉａ）のアナリティケムイン
ターナショナル社（ＡｎａｌｙｔｉｃｈｅｍＩｎｔｅ
ｒｎａｔｉｏｎａｌＩｎｃ．）が販売しているボンド
エルートＲ（ＢｏｎｄＥｌｕｔＲ）ユニットがあ
る。これらのユニットには数種の用途に合わせた豊富な
ベッド充填物質が取り揃っている。

【０１１５】第１８図に固相抽出を利用するカップ７３
０とキャリア４１１とを有するフラクション収集装置の
断面図を示す。カップ７３０には緩衝液が存在しないが
緩衝液４５０が存在した場合でも、その量は、重要では
ない。分離されたアナレートは、毛細管３０を出てウェ
ル７３０Ａ中の緩衝液中に入り、粒状ベッド７３０Ｆ、
膜フィルター組立体７３０Ｄ、緩衝液電解質４５１及び
アースされた電極５０５を介した通路により電気導通が
なされる。

【０１１６】膜フィルターが半透膜に代わって組立体７
３０Ｄ中に使用される。該組立体７３０Ｄ中の膜フィル
ターは、比較的大きな孔を有しているがベッド７３０Ｆ
の粒子は通過出来ない大きさになっている。液体及びイ
オンは、該フィルターを容易に通過出来る。フラクショ
ン収集の合間に毛細管は、３０Ｂの位置に移動して廃棄
物質を電解質４５１中に排出する。

【０１１７】フラクション収集が終了すると、ウェル７
３０Ａ中に分離されたアナレートは、先ず粒状充填ベッ
ド７３０Ｆに捕捉され、次いで該ベッドから溶離される
が、かかる捕捉溶離は、下記の如くなされる。カップ７
３０をキャリア４１１から取り外す。取り外すと同時に
ウェル７３０Ａ中に分離されたアナレートを含む緩衝液
を粒状ベッド７３０Ｆ中にコーン状表面７３０Ｈを介し
てつぎ込む。緩衝液は、ベッド及び膜フィルター７３０
Ｄを通過して該フィルターの底部表面から滴下して廃棄
物となるが、分離されたアナレートは、ベッド中の粒子
表面に捕捉される。

【０１１８】第１９図は、固相抽出を示す図である。緩
衝液は、ベッドを通過する時の粘性摩擦力によりベッド
中に保持され、ピペット７５０からの蒸留水でウェル７
３０Ａを再度満たすことでベッドより流し出すことが出
来る。この洗浄水は、廃棄物となるが、膜フィルター７
３０Ｄから滴下（７５２）するので回収する必要はな
い。捕捉されたアナレートは、次いで前記したような適
切な第２溶媒でベッドから溶離される。メタノールもし
くはアセトニトリットがＣ₁₈接着位相粒状ベッドとの用
途に使用される溶離溶媒の例である。溶離溶媒は、ピペ
ット（７５０）でウェル７３０Ａ中につぎ込まれ、ベッ
ドからアナレートを除去し、アナレートと共に膜７３０
Ｄを通過して、収容容器７５３中へ滴下する。溶離溶媒
は、充分な揮発性を有し、成分７５４が容易に蒸発して
濃縮アナレートが生成されることが好ましい。

【０１１９】第２０図は、キャリア４１１と、プレート
４１０とピニオン８００と、真空容器組立体８０の立面
図である。真空容器組立体８０は、プレート４１０を取
外し可能なキャリア４１１と該固定真空組立体８０と一
緒に駆動するように配置されたピニオン８００と共に取
付けられる。

【０１２０】真空容器組立体８０は、プレート４１０に
取り付けられた真空容器ホルダー９６とホースにより真
空源に上記の如く接続され且つ試料噴射をするために毛
細管３０（第１図）に真空圧力をかけるようにされた取
外し可能なキャップ９８とを含む。

【０１２１】プレート４１０は、その中で流出液を濃縮
するために取外し可能な、もしくは、濃縮が進行中に作
業を継続するためか、またはその他の理由により置換可
能なキャリア４１１を支持する。プレート４１０とキャ
リア４１１は、共に一緒にピニオン８００により駆動さ
れる。該ピニオン８００は、ブロック４１０中央部のラ
ック８０２に係合しており、一度に一セルづつ毛細管３
０の下にキャリア４１１を漸次移動して、毛細管３０が
キャリア中の緩衝液中に挿入されて廃棄物の除去もしく
は分離された分子種の抽出がなされるようになってい
る。

【０１２２】毛細管電気泳動装置を作動する前に毛細管
３０を図１に示すように配列する必要があり、また、分
離する試料を試料保持リール４４上の試料管に入れる。
分離に適した電解質緩衝液を電解質容器６０Ａ，６０
Ｂ，６０Ｃ及び９６に入れる。試料濃縮セルをキャリア
４１１内に配置し、緩衝液を追加し、第１の収集位置に
あるブロック４１０上にキャリアを載置する。

【０１２３】上記電気泳動装置は、従来のプログラムさ
れた制御装置もしくはコンピューターで制御して手動で
操作することが好ましい。操作するに際しては、適切な
緩衝液電解質がまだ毛細管３０に入っていない場合に
は、可動腕４６で毛細管３０の端部を所望の緩衝液容器
６０Ａ、６０Ｂもしくは６０Ｃに挿入して、導線１１６
を介して外部信号を送り、圧力制御ソレノイド弁８８を
起動し、管９４と１１４を介して緩衝液溜と低圧力真空
タンク８４とを接続して緩衝溜内に部分真空をかける。
これにより、緩衝液が容器６０Ａ、６０Ｂもしくは６０
Ｃから毛細管３０及び容器９６に引き込まれて、毛細管
３０が完全に満たされる。圧力センサー１０４を外部制
御装置もしくはコンピューター（図示なし）によりタン
ク内に数種類の低減圧力もしくは部分真空が存在するよ
うにプログラム可能とすることが有益である。

【０１２４】毛細管を急速に満たすのに高圧真空を利用
し、微量の試料をゆっくりと採取するのに低圧真空を利
用するのが望ましい。典型的な高圧真空は、水頭５００
センチメートルもしくは２分の１気圧であり、また、典
型的な低圧真空は、水頭１２インチである。分離を実施
する際には、毛細管３０の垂直部分を試料保持リール４
４上の５８Ａもしくは５８Ｂ等の試料管内に浸す。微量
の試料が電解質緩衝液容器９６に負圧をかけることで毛
細管３０中に引き込まれる。

【０１２５】圧力制御ソレノイド弁８８が作動して電解
質緩衝液容器９６内の圧力を低減する場合に、圧力の即
時低減が行われない。これにより試料の量誤差が生じ
る。毛細管０３の孔が１００マイクロメーター以下と非
常に小さいために、一気圧以下の圧力差で起こる流れは
層流となり、流速は圧力に比例する（転移流及び乱流で
の流速は、圧力に正比例しない）。従って、採取される
試料の量は、流速の時間積分に比例する。

【０１２６】流速が圧力に比例することから、試料の量
も電解質緩衝液容器９６内の負のゲージ圧の時間積分に
比例する。圧力センサー１０４が電解質緩衝液容器９６
内の負のゲージ圧をモニターし、リード線９２を介して
電気インターフェース８２及び導線１０６を介して外部
制御装置もしくはコンピューターに伝達する。外部コン
ピューターが所定時間圧力制御ソレノイド弁８８を作動
して容器９６内の圧力を低減し、一方で低減圧力の積分
を累積して表にしてピークデータの表示や修正を行う。
好適な実施例では、制御装置がソレノイド弁８８を作動
して試料を採取すると同時に累積積分をモニターする。
積分値が所定値に達すると制御装置がソレノイド弁の作
動を停止する。これにより所定量に相当する試料採取が
再現可能なことが判明した。

【０１２７】本好適な実施例を改良するには、本好適な
実施例に於けると同様な方法で校正用もしくは「ダミ
ー」試料を採取することが必要となる。この場合、制御
装置で累積積分を測定し、積分値が所定値に達した時に
ソレノイド弁の作動を停止すると共に、ソレノイド弁８
８が作動停止した後で圧力が平衡になった時の積分の最
終値を測定する。所定の積分値と積分の最終値の差が誤
差を表し、この誤差は、所定値から該誤差を引いて修正
され、修正所定値が得られる。

【０１２８】更に、前記修正所定値を用いて好適な実施
例を使い試料採取を行う。これらの採取試料は、所定の
量と正確に合致する。試料を採取する別の方法は、所定
の量の試料採取を可能とするソレノイド弁８８の適切な
起動時間を相互作用により決定出来るように制御装置を
プログラムすることである。

【０１２９】試料が毛細管３０の端部内に採取されると
（約１０億分の１リットル等の微量の試料のみが採取さ
れる）、可動腕４６が毛細管３０端部を緩衝液容器６０
Ａ、６０Ｂもしくは６０Ｃの一つに移動する。高電圧電
源１４が入りマニフォールド３０１が作動して電位がか
けられ廃棄位置でフラクション収集装置が作動開始す
る。この場合、高電圧電源が自動手段により入ることが
好ましい。試料が移動し始め、毛細管にかかる電位に反
応して毛細管３０中で分離する。

【０１３０】第２１図に昇降回転棒４７０を垂直移動及
び回転して毛細管３０（第１図）の位置決めをする昇降
回転機構４０４を有する昇降回転棒組立体９０６の斜視
図を示す。昇降回転棒組立体９０６は、昇降回転棒４７
０と、昇降回転機構４０４とから成り、該昇降回転機構
４０４は、軸１００２の付いたステッピングモーター１
００１と、クランクアーム１０１１と、クランクロッド
１００３と、球形外径と筒状穴を有してクランクロッド
を滑り嵌めで収容して該ロッドと穴間で相対回動及びし
ゅう動を可能とする軸受け１００４と、該軸受け１００
４を保持する球形凹所を有する軸受け保持具１００５
と、前記ロッド４７０に堅固に取り付けられた作動腕１
００６と、及び案内ブロック１０１０中をしゅう動する
案内棒１００８と１００９（第２１図に図示なし）に支
持された支持ブロック１００１とを含む。

【０１３１】軸受け保持具１００５の球形凹所は、軸受
け１００４を球状に密接した状態で保持する。球形軸受
け１００４は、保持具１００５内で任意の角度で回転可
能に揺動自在とされるが、保持具１００５内での並進運
動は不可能である。

【０１３２】第２１図は、二つの最低位置間の中間であ
るその最高位置にある腕４６０を示す。モーター軸１０
０２がＡ方向に回転すると、クランクロッド１００３が
Ａ２方向に移動し、軸受け１００４が左下方へ揺動し、
昇降回転棒４７０が回転してＡ３方向へ降下し、毛細管
３０を支持する腕４６０がＡ４で示す如く後方下方へ揺
動する。

【０１３３】モーター軸がＢ方向に回転すると、クラン
クロッド１００３がＢ２方向に移動する。軸受け１００
４が右方向へ揺動し、昇降回転棒４７０が回転してＢ３
方向へ降下し、腕４６０が毛細管３０をＢ４方向へ移動
する。ステッピングモーター１００１の軸１００２が高
い中心位置から何れの方向へでも１２０°進んだ時に毛
細管位置決め動作が良好に行われることが判明した。２
４０°の回転で毛細管が一方の最低位置から他方の最低
位置まで移動する。

【０１３４】第２２図にキャリア４１１を割出し、昇降
回転腕４６０を制御し、電気泳動中毛細管３０からのフ
ラクションの自動収集が可能となるように毛細管３０に
動力を与えるのに使用する回路のブロック図を示す。こ
の回路は、制御装置８１０、電源からフラクション収集
装置中の緩衝液溶液と電気泳動管に渡って電圧をかけて
電気泳動により分離とフラクション収集装置内への収集
を実施する回路８１２と及びキャリア４１１を移動して
選択流出液試料もしくは廃棄物質を収容する試料濃縮カ
ップ４１２−４８８中の選択したカップを位置決めし、
且つ、緩衝液中に流出液を入れるかもしくは試料を濃縮
セル中に入れるように毛細管３０を位置決めする回路８
１４とを含む。

【０１３５】制御装置８１０は、センサーを通過する帯
域と、帯域のない溶媒と及び帯域がセンサーを出て毛細
管３０端部に到達するまでの時間を補償する時遅延とを
識別するパルスを発生出来る装置なら何れの装置でも良
く、また、規則的な時間間隔でパルスを発生するサイク
ルタイマーを組み込んで置くことも可能である。この制
御装置を１９６５年８月２４日付けのロバートウィリ
アムアリントン（ＲｏｂｅｒｔＷｉｌｌｉａｍＡ
ｌｌｉｇｔｏｎ）の米国特許第３，２０２，１８８号に
開示されたものと同様な簡単なものとしても良く、ま
た、感知信号を受け、プログラムされた出力を与えて複
数のゾーンまたは任意の選択パターンの電気泳動からの
ゾーンを収集する今日使用されているプログラム可能な
コンピューター制御装置の多くと同様に複雑なものとし
ても良い。

【０１３６】昇降回転腕４６０と昇降回転棒４７０を制
御するには、制御回路８１４は、回転昇降ステッピング
モーター位置制御回路８２０と、キャリアモーター制御
回路８２４と及び適切な回路論理をもたらす８３５，８
３６及び８３８等のＡＮＤゲートを含む。これらの回路
は、ピークが検出された後で制御装置８２０の入力８２
０Ｄを介してステッピングモーター１００１を反時計方
向に起動するゲート８３６に信号が加えられるように配
列される。

【０１３７】ステッピングモーター１００１は、毛細管
３０を保持する昇降回転腕４６０を昇降回転する昇降回
転棒４７０は短時間後に始動されるキャリアモーター８
２５がキャリア４１１を次の試料カップまで割り出せる
ように上昇回転する。上昇が開始するとすぐに制御回路
８２０のＤＯＷＮ出力８２０Ｂが切れ、高電圧電源８１
２が切れる。ステッピングモーター８２０が昇降回転棒
４７０を回転して完全に上昇させるとリード線８２０Ａ
のＵＰ出力信号がインバーター８３７を介して伝達され
てゲート８３６が切れ、ステッピングモーターがＵＰ位
置で停止する。これと同時に、リード線８２０Ａの信号
が制御装置８１０からの信号を有するゲート８３８内で
ＡＮＤされる。ゲート８３８の出力がキャリアモーター
制御回路８２４に伝達され、キャリアモーター８２５が
始動されて次の試料カップを所定位置に着ける。次の管
の所でキャリアモーターが停止して、キャリアモーター
制御回路８２４のリード線８２４ＡのＳＴＯＰ出力でＡ
ＮＤゲート８３５がステッピングモーター制御回路８２
０を介してステッピングモーター１００１（図１）を時
計方向に起動する。これにより腕４６０の毛細管３０が
回転下降して次の試料カップへと戻る。該腕が最下点ま
で降下しきると、制御回路８２０からのＤＯＷＮ出力８
２０Ｂがインバーター８３９を介してＡＮＤゲート８３
５に入り該ＡＮＤゲートが切られる。その結果ゲート８
３５からの出力で制御回路８２０の時計方向入力（Ｃ
Ｗ）８２０Ｃが切られて腕４６０の下降が停止し、ステ
ッピングモーター１００１が停止する。

【０１３８】次に動作を説明する。昇降回転腕組立体９
００を制御装置８１０（第２１図）の制御の下に９８
（第１図）で示す真空容器まで移動し、他端部を試料ま
で移動して、真空により試料を電気泳動管の端部内へ吸
引する。その後、制御装置８１０により腕４６０で毛細
管３０の一端部を緩衝液まで移動する。腕組立体９００
が他端部をキャリア４１１内の緩衝液４５１中で電気泳
動を行う位置まで移動して、電源を入れる。電源が入る
と、試料を含むゾーンが選択されるまで電気泳動が実施
され、次いで棒組立体９００が毛細管の端部が取り付け
られた腕４６０を移動して該端部を第１の試料収集セル
内に挿入、該セル内で試料収集が実施される。試料収集
が完了すると、次のゾーンが検出されるまで腕を緩衝液
中に戻し、ゾーンが検出されると、フラクション収集装
置を所定位置に戻して次の分離ゾーンを新たな試料セル
内につぎ込むか、もしくは、適切なプログラムが提供さ
れれば、同一セル内での所定回数のピークが収集される
まで該同一セル内につぎ込む。ゾーンの電気泳動が完了
すると、キャリアを取り外して緩衝液に電位を印加して
試料セル内で試料を濃縮する。

【０１３９】より詳細には、センサー７２（第１図）が
ゾーンを検出すると、制御装置８１０（第２２図）がＡ
ＮＤゲート８３６を介してステッピングモーター位置制
御回路８２０に信号を送り、該回路によりステッピング
モーター１００１を反時計方向へ回転し、クランクロッ
ド１００３を揺動して腕４６０（第２１図）を回転上昇
する。

【０１４０】昇降腕組立体９００が毛細管３０（第１
図）の端部を上昇すると、信号が高電圧電源８１２に送
られて高電圧電源が切られる。昇降腕組立体９００が腕
を回転してキャリアにより前進した次のセル上、次いで
該セル内へ戻し、リート線８２０ＢのＤＯＷＮ信号をＡ
ＮＤゲート８３５に再度送ってステッピングモーター１
００１を停止して、ステッピングモーター制御回路８２
０のＣＷ入力を遮断する。これと同時に、電源にＤＯＷ
Ｎ信号を送って再度電力を印加してゾーンを試料カップ
内で電気泳動する。

【０１４１】一実施例では、試料セルが一ウェル上に半
透膜を有する濃縮装置であり、ゾーンが該ウェル上につ
ぎこまれる。電力がキャリア内の緩衝液溶液を介して印
加され、前記セル内へ向けて電気泳動が継続するが、一
方で濃縮装置セル内の液面は、該濃縮装置セルのブリッ
ジ以下にされて濃縮段まで液の他方の側への流出が防止
される。

【０１４２】別の実施例では、試料セルがソルトトラッ
プであり、また、更に別の実施例では、試料セルが固相
トラップである。これら双方の実施例では、便利された
試料は、密度の高い液体上に層状にされるか、次の濃縮
まで毛細管ゾーンにより半透膜から離れて保持される。

【０１４３】全試料が電気泳動されてゾーンにされ、収
集が完了すると、キャリア４１１を取り外し、電位を印
加して試料を濃縮する。半透膜濃縮装置の例に於いて、
前記濃縮を行う場合には、緩衝液流体を試料セルのブリ
ッジより僅かに上方まで満たし、ブリッジを越えてイオ
ンを伝達して、半透膜上に試料を濃縮させる。同様に、
ソルトトラップに於いても、電位をトラップ全体に渡り
印加して試料を厚い層に濃縮する。

【０１４４】分離した試料ゾーンは、センサー７２を介
して移動して、吸光度モニターにより記録される。フラ
クション収集装置が起動されて毛細管の端部を試料収集
セルまで移動する。

【０１４５】分離が完了すると、試料保持リール４４が
一管位置だけ回転し、可動腕４６が毛細管３０端部を電
極緩衝液容器９６から次の試料管まで移動する。この動
作サイクルを次の試料に就いても繰り返す。緩衝液容器
の液面を同一高さにして、電気泳動分離を実施中は、電
極容器緩衝液８０を大気（圧力制御ソレノイド弁８８の
動作を停止した状態で）に通じさせておくことに留意す
る必要がある。この予防措置がなされないと、緩衝液電
解質が毛細管３０内をサイホン作用により流れてしま
う。これは、毛細管３０内でのサイホン流は、一種の層
流であり、層流が起こると、試料が軸方向に混ざり合
い、分離の分解能が低減するため好ましくない。以上の
説明から、本発明に係わる分離装置は、以下の点で有益
であることが明白である。（１）試料採取中の真空レベ
ルの積分により高度に正確な試料導入が可能であるこ
と、（２）分離した試料帯域を最低の希釈で量的に収集
出来ること、及び（３）収集した試料を多大な損失なし
に、且つ、収集容器から取り外さずに再濃縮が出来るこ
とである。

【０１４６】本発明の一好適実施例を詳細に説明した
が、上記に開示した内容を鑑みるに、数多くの修正変更
を上記好適実施例に施すことが可能である。従って、本
書冒頭の特許請求の範囲内に於いて本発明を上記に詳細
に説明した以外の方法で実施することも可能であること
を理解しておくべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】試料収集機構を有する本発明による電気泳動装
置の単純化された斜視図。

【図２】図１に示す装置の試料収集機構をほぼ切断する
左から見た不規則な断面図。

【図３】図２の装置の一部の単純化された部分的斜視
図。

【図４】本発明の実施例に有用な流れセルの部分的に破
断した側部立面図。

【図５】図４の線５−５に沿う断面図。

【図６】図４，図５の実施例に関連するスリットの異な
る位置での伝達を示す曲線を有する線図。

【図７】その作用サイクルの一部を示す図１の小部分収
集機構の横断面図。

【図８】小部分コレクタの作用サイクルの他の部分を示
す図７と同一の平面を通る横断面図。

【図９】図１，７，８の小部分コレクタに使用されトラ
ップを組込む試料収集濃縮カップの斜視図。

【図１０】図９の線１０−１０に沿う断面図。

【図１１】図１、７−１０の小部分コレクタの一部を形
成する支持壁の上側平面図。

【図１２】図１１の支持壁の側面図。

【図１３】図１の小部分コレクタの部分の拡大された部
分的平面図。

【図１４】図１の小部分コレクタの部分の拡大された部
分的平面図。

【図１５】最初の小部分収集過程の際の希釈後に薄膜ト
ラップにおける試料の再濃縮のために使用される試料収
集濃縮カップおよび小部分コレクタの部分的な概略断面
図。

【図１６】小部分収集のために新規の塩トラップを有す
る様に変更された試料収集濃縮カップの他の実施例の部
分的な概略断面図。

【図１７】最初の分別過程後に新規の塩トラップにおけ
る試料の再濃縮のために結合される試料収集濃縮カップ
の他の実施例の部分的な概略断面図。

【図１８】小部分収集のために固相抽出を含む様に変更
された図７の一部である試料収集濃縮カップの他の実施
例の部分的な概略断面図。

【図１９】固相抽出によって捕捉された試料の溶出のた
めに結合される試料収集濃縮カップの他の実施例の部分
的な概略断面図。

【図２０】図１の一部を形成し本発明の実施例に使用さ
れる小部分コレクタの側部立面図。

【図２１】図１の小部分コレクタの一部の等角投影図。

【図２２】小部分収集を制御する系統のブロック図。

【符号の説明】

２１収集捕捉手段３０毛細管手段５２電極８０容器手段２０６，２０６Ａ光源３０１収集セル４０６，４０７案内手段４１０支持手段４１１キャリア手段４１２，４３０Ｄ収集カップ４３０Ａウェル４３０Ｇ連結ブリッジ４５１電解質緩衝液５０５電極７３０試料セル８００移動するための手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源（２０６，２０６Ａ）と、光検出装
置（２０６，２０６Ａ）と、分離媒質を保持するための
毛細管手段（３０）と、帯域を検出するように配列され
た前記分離媒質に渡り電位を印加するための電極（５
２，５０５）とから成る前記分離媒質中で所定の動作方
向を有する帯域を検出する装置において、異なる帯域を
相対して異なる室に収容するようにされた収集捕捉手段
（２１，２０）と、少なくとも前記収集捕捉手段の一部
と前記電気泳動管（３０）の一方の端部を前記信号に応
答して相対的に移動するための手段（８２０，８２５，
１００１）とを有することを特徴とする分離媒質中で所
定の動作方向を有する帯域を検出する装置。
【請求項２】前記異なる室のあるものが２０ナノリッ
トル（５００００分の１ミリリットル）から２ミリリッ
トルの容積を有することを特徴とする請求項１記載の装
置。
【請求項３】前記収集手段（２１）が多数の試料収集
カップ（４１２，４３０Ｄ）を保持するキャリア手段
（４１１）と該カップ（４１１）中の電解質緩衝液（４
５１）と電気接触する導電電解質中に浸漬するようにさ
れた接地電極（５０５）とを含むことを特徴とする請求
項１または請求項２に記載の装置。
【請求項４】前記試料収集カップが電解質を収容する
ようにされた二つのウェルを有することを特徴とする請
求項１乃至し３の何れかに記載の装置。
【請求項５】前記ウェル（４３０Ａ）の底部が緩衝液
イオンを透過するが分離された試料を透過しない締め具
で固定された半透膜（４３０Ｄ）で覆われることを特徴
とする請求項１乃至４の何れかに記載の装置。
【請求項６】前記各試料カップ（４１２）が前記二つ
のウェル間に連結ブリッジ（４３０Ｇ）を有し、該連結
ブリッジが電解質面が充分に高い場合には、該ウェル間
で流体電気結合を生じさせ、該ウェル中の電解質または
緩衝液面が該ブリッジの高さより低い場合には、該流体
電気結合を防止することを特徴とする請求項１乃至５の
何れかに記載の装置。
【請求項７】前記収集手段（２１）がキャリア手段
（４１１）と、噴射手段（１６）と、圧力制御可能な容
器手段（８０）と、支持手段（４１０）と、該支持手段
を案内手段（４０６，４０７）上を水平方向にしゅう動
可能に移動するための手段（８００）とを含み、前記毛
細管（３０）が前記圧力制御可能な容器手段（８０）を
覆う取外し可能なキャップ手段（４００）に接続され、
更に、前記収集手段（２１）が昇降回転腕手段（４６
０）と前記キャリア手段（４１１）の頂部上方に前記毛
細管（３０）の端部の後退を行う昇降回転棒手段（４７
０）と、前記支持プレートを移動するための従来の割出
し手段とを含み次の試料収集カップをフラクション収集
位置に移動するか、もしくは、前記取外し可能なキャッ
プのコーン状穴を前記毛細管下の次の試料を噴射する位
置に移動することを特徴とする請求項１乃至６の何れか
に記載の装置。
【請求項８】前記試料カップ（４１２）が一体に固定
され、前記キャリアが該一体に固定された試料カップの
各群毎に使用する一つの配置または調整特徴を有するこ
とを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の装置。
【請求項９】前記試料収集セル（３０１）がソルトト
ラップである請求項１乃至８の何れかに記載の装置。
【請求項１０】前記試料セル（７３０）が固相抽出セ
ルであることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記
載の装置。
【請求項１１】毛細管（３０１）中の分離媒質に渡り
電位を確立する段階と、該分離媒質中に試料を導入し、
該分離媒質を介して電気泳動を行う段階とから成る電気
泳動を実施する方法において、前記媒質の一方の端部を
腕（４６０）を有するフラクション収集装置（４１１）
上に載せることと、トラップを組み込んで試料カップ
（４１２）中のウェル上方に前記毛細管を有する前記腕
（４６０）を位置決めすることと、毛細管が前記試料カ
ップウェル中の電解質に進入するまで前記腕を降下する
ことと、該毛細管が前記ウェル中の電解質中まで降下し
たあとで、電気導通を確立して、前記ウェル中の電解質
内に毛細管からの物質を電気泳動及びもしくは電気浸透
することと、目的の試料成分を前記ウェルに完全に溶離
した後で電源を切り、前記腕を上昇、回転、及び毛細管
がキャリア内の電解質中に浸漬するまで降下して、次い
で収集試料ゾーン間の廃棄物質を電解質中へ排出するこ
ととを特徴とする電気泳動を実施する方法。
【請求項１２】電気泳動分離を完了した後で、前記試
料カップを使用して分離試料成分を濃縮することを特徴
とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】試料カップが電気泳動装置から取外し
たキャリア中で横に並んで配列され、電解質緩衝液を試
料カップに更に追加して該電解質でブリッジを覆い、電
極をキャリア中の電解質溶液中に挿入し、１００乃至２
００ボルトの電位差を前記電極に印加してウェルの試料
分子を半透膜の上面に向けて下方に移動し、且つ、濃縮
が起きるに充分な時間が経過した後で、前記試料カップ
を取り外して垂直に置くと共に半透膜を堅固な表面上に
載置し、且つ、前記半透膜上方の濃縮した試料をピペッ
トで除去することを特徴とする請求項１１もしくは請求
項１２記載の方法。
【請求項１４】細い孔内に濃縮塩溶液を支持すること
と、毛細管中のものと同一の希釈緩衝液溶液を前記孔上
方に挿入することと、毛細管からの試料ゾーンをウェル
中の前記希釈緩衝液溶液中に排出することと、ウェル中
の緩衝液中へのフラクション収集が完了した後でソルト
トラップ中に試料を濃縮することとを特徴とする請求項
１１乃至１３の何れかに記載の方法。
【請求項１５】前記カップ中の電解質面を前記ブリッ
ジ上方の面まで上昇させて電気導通をもたらし、印加す
る電圧の極性を有する電位を前記電極に印加し、ウェル
からウェルへ試料を移動して分離試料をウェルから移動
し且つコーン状底部により下方の孔中の濃縮塩溶液中に
案内し、該濃縮塩溶液中で半透膜に到達する前に捕捉し
て該半透膜に固着も透過もしないようにし、且つ、マイ
クロピペットで試料を除去することにより試料の濃縮が
行われることを特徴とする請求項１１乃至１４の何れか
に記載の方法。
【請求項１６】その溶液からのアナレートを粒状充填
ベッド内に捕捉することと、溶媒がアナレートと相互作
用するより強力にアナレートと相互作用をし且つアナレ
ートの溶解したまたは浮遊した溶媒と弱く相互作用する
ように該ベッドの材料を選択し、及び、ベッド材料及び
アナレート双方と強力に相互作用する第２の溶媒でベッ
ド粒子から濃縮アナレートを溶離することとを特徴とす
る請求項１１乃至１４の何れかに記載の方法。