JP3242170B2 - 連続キャリアフリー偏向電気泳動方法及び装置 - Google Patents
連続キャリアフリー偏向電気泳動方法及び装置Info
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- JP3242170B2 JP3242170B2 JP31805992A JP31805992A JP3242170B2 JP 3242170 B2 JP3242170 B2 JP 3242170B2 JP 31805992 A JP31805992 A JP 31805992A JP 31805992 A JP31805992 A JP 31805992A JP 3242170 B2 JP3242170 B2 JP 3242170B2
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/447—Systems using electrophoresis
- G01N27/44756—Apparatus specially adapted therefor
- G01N27/44769—Continuous electrophoresis, i.e. the sample being continuously introduced, e.g. free flow electrophoresis [FFE]
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D57/00—Separation, other than separation of solids, not fully covered by a single other group or subclass, e.g. B03C
- B01D57/02—Separation, other than separation of solids, not fully covered by a single other group or subclass, e.g. B03C by electrophoresis
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、連続キャリアフリー偏
向電気泳動方法及び装置に関する。
向電気泳動方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】液体キャリアを用いる連続
電気泳動の基本原理は、従来から知られておりまた既に
文献化されている。たとえば、１９６９年度のマックス
・プランク・ソサエティー（Max Planck Society) のイ
ヤーブックの１１７〜１３７頁の記載が挙げられる（そ
こでは別の文献が引用されている）。この技術は、一般
的にＦＦＥ（Free-Flow Electrophoresis ）と略され
る。
電気泳動の基本原理は、従来から知られておりまた既に
文献化されている。たとえば、１９６９年度のマックス
・プランク・ソサエティー（Max Planck Society) のイ
ヤーブックの１１７〜１３７頁の記載が挙げられる（そ
こでは別の文献が引用されている）。この技術は、一般
的にＦＦＥ（Free-Flow Electrophoresis ）と略され
る。
【０００３】ＦＦＥ分離方法は、生物性粒子を含む任意
の分子量のイオンを分離するのに使用される。これは、
電界中の電気泳動上のミグレーションが、分子あるいは
粒子によって運ばれる電位に関係せず、しかもそれが外
部イオンの付加あるいは吸着によって獲得されたもので
あるか否かに関係しないからである。この方法は、前処
理時及び分析時の分離のために使用される。
の分子量のイオンを分離するのに使用される。これは、
電界中の電気泳動上のミグレーションが、分子あるいは
粒子によって運ばれる電位に関係せず、しかもそれが外
部イオンの付加あるいは吸着によって獲得されたもので
あるか否かに関係しないからである。この方法は、前処
理時及び分析時の分離のために使用される。
【０００４】以下に、図３を用いて、公知の方法及び公
知の装置を説明する。図には、示された参照番号ととも
に分離チャンバ１０の概略が示されている。分離チャン
バ１０の上部入口側端部１３には入口開口１５が設けら
れており、その入口開口１５は媒体導管２２を介して上
方に配置されたリザーバ１９に連通している。分離媒体
は、その入口開口１５を通じて導入され得る。分離チャ
ンバ１０の端部１３にはまた導管２３，２４が開口して
おり、その導管２３，２４はホースポンプ等からなる共
通の媒体ポンプ２５を介して付加媒体コンテナ２０，２
１に連通している。
知の装置を説明する。図には、示された参照番号ととも
に分離チャンバ１０の概略が示されている。分離チャン
バ１０の上部入口側端部１３には入口開口１５が設けら
れており、その入口開口１５は媒体導管２２を介して上
方に配置されたリザーバ１９に連通している。分離媒体
は、その入口開口１５を通じて導入され得る。分離チャ
ンバ１０の端部１３にはまた導管２３，２４が開口して
おり、その導管２３，２４はホースポンプ等からなる共
通の媒体ポンプ２５を介して付加媒体コンテナ２０，２
１に連通している。
【０００５】端部１３近傍のサンプル入口１６は、サン
プル容器２６にサンプル導管２７とバブルトラップ２８
とを介して接続されている。分離チャンバ１０の両側に
はメンブラン８が設けられており、メンブラン８は電極
１１，１２を実際の分離空間から隔離している。分離チ
ャンバ１０の下部出口側端部１４には、フラクション出
口１７ａ〜１７ｎが設けられている。出口１７ａ〜１７
ｎは、ホースポンプ等からなるフラクションポンプ９を
貫通するフラクション導管３０ａ〜３０ｎを介してフラ
クション容器２９に連通している。
プル容器２６にサンプル導管２７とバブルトラップ２８
とを介して接続されている。分離チャンバ１０の両側に
はメンブラン８が設けられており、メンブラン８は電極
１１，１２を実際の分離空間から隔離している。分離チ
ャンバ１０の下部出口側端部１４には、フラクション出
口１７ａ〜１７ｎが設けられている。出口１７ａ〜１７
ｎは、ホースポンプ等からなるフラクションポンプ９を
貫通するフラクション導管３０ａ〜３０ｎを介してフラ
クション容器２９に連通している。
【０００６】この構成の動作原理を次に説明する。公知
の方法及び装置においては、媒体（ここでは分離媒体及
びサンプル）が、自重で分離空間内に導入される。この
ときには比較的時間を要する。さらに、相対移動速度を
一定に維持することは困難であり、これが分離精度に相
当影響する。
の方法及び装置においては、媒体（ここでは分離媒体及
びサンプル）が、自重で分離空間内に導入される。この
ときには比較的時間を要する。さらに、相対移動速度を
一定に維持することは困難であり、これが分離精度に相
当影響する。
【０００７】同時分別では、フラクションは通常ポンプ
を用いて集められる。すなわち、たとえば９０フラクシ
ョンが存在する場合には、完全に他から独立して操作さ
れる９０個のチャンネルを有するポンプが必要となる。
この場合には、全てのチャンネルにおいて体積流量が確
実に一致するようにしなければならない。この目的で、
各ホースにより相対移送速度が決定されるホースポンプ
が各チャンネルに使用される。しかしこのことは、各ホ
ースの内径によって流量が決定されることを意味する。
この内径は経時的に変化し、ここで問題としている長期
間の使用に重大な影響を及ぼす。多数のホース（すなわ
ちフラクションチャンネル）が必要な場合には、ホース
が最も柔らかいシリコン材料で構成されているとして
も、ポンプのベアリング及びシャフトにかかる力は大き
くなりそれが寿命を相当程度早める結果となる。この目
的のために唯一適している材料であるシリコンを用いて
薄い壁としたとしても、数時間しか寿命がない。この結
果必要となる頻繁なホースの取り替え作業は面倒であ
り、またコスト高をもたらす。
を用いて集められる。すなわち、たとえば９０フラクシ
ョンが存在する場合には、完全に他から独立して操作さ
れる９０個のチャンネルを有するポンプが必要となる。
この場合には、全てのチャンネルにおいて体積流量が確
実に一致するようにしなければならない。この目的で、
各ホースにより相対移送速度が決定されるホースポンプ
が各チャンネルに使用される。しかしこのことは、各ホ
ースの内径によって流量が決定されることを意味する。
この内径は経時的に変化し、ここで問題としている長期
間の使用に重大な影響を及ぼす。多数のホース（すなわ
ちフラクションチャンネル）が必要な場合には、ホース
が最も柔らかいシリコン材料で構成されているとして
も、ポンプのベアリング及びシャフトにかかる力は大き
くなりそれが寿命を相当程度早める結果となる。この目
的のために唯一適している材料であるシリコンを用いて
薄い壁としたとしても、数時間しか寿命がない。この結
果必要となる頻繁なホースの取り替え作業は面倒であ
り、またコスト高をもたらす。
【０００８】分別における分離効果は、電界中のサンプ
ルの帯溜時間に密接に関係し、ひいては分離チャンバの
流速に密接に関係する。したがって、或る分離チャンバ
内では、フラクションポンプの各チャンネル内の流量が
任意に小さく設定できないという事実によって分離効果
が制限される結果となる。しかも、流量が減少すればす
るほど流量の変動が大きくなり、それが分離チャンバ内
の流量を変動させ、結果として分離効果の劣化をもたら
す。
ルの帯溜時間に密接に関係し、ひいては分離チャンバの
流速に密接に関係する。したがって、或る分離チャンバ
内では、フラクションポンプの各チャンネル内の流量が
任意に小さく設定できないという事実によって分離効果
が制限される結果となる。しかも、流量が減少すればす
るほど流量の変動が大きくなり、それが分離チャンバ内
の流量を変動させ、結果として分離効果の劣化をもたら
す。
【０００９】従来のＦＦＥの別の問題は、分離チャンバ
内の圧力低下を防止しなければならないということであ
る。圧力が低下すると、ガスまたは空気の泡が発生し、
分離工程の結果を損なうからである。この問題は、体積
推進(Volumetric-propulsion) ポンプを用いた媒体（複
数）の導入でも完全には解決できない。これは、上述の
残留脈動が分離効果をここでも低下させるからである。
内の圧力低下を防止しなければならないということであ
る。圧力が低下すると、ガスまたは空気の泡が発生し、
分離工程の結果を損なうからである。この問題は、体積
推進(Volumetric-propulsion) ポンプを用いた媒体（複
数）の導入でも完全には解決できない。これは、上述の
残留脈動が分離効果をここでも低下させるからである。
【００１０】前記したように、分別ポンプのホースに用
いられる材料は、その工程においてさらなる役割を果た
す。ホース用材料として充分に柔らかい唯一のものはシ
リコンであり、ＰＴＦＥのような長寿命材料は硬過ぎて
使用できない。ここで課題の長期間の使用では、実際の
分離空間から電極を隔離するためのメンブランで生じる
変化によって新たな問題が発生する。これらの結果は、
連続等電点（Continuous isoelectric）フォーカシング
法が使用される際に特に問題となる。
いられる材料は、その工程においてさらなる役割を果た
す。ホース用材料として充分に柔らかい唯一のものはシ
リコンであり、ＰＴＦＥのような長寿命材料は硬過ぎて
使用できない。ここで課題の長期間の使用では、実際の
分離空間から電極を隔離するためのメンブランで生じる
変化によって新たな問題が発生する。これらの結果は、
連続等電点（Continuous isoelectric）フォーカシング
法が使用される際に特に問題となる。
【００１１】本発明の目的は、連続キャリアフリー偏向
電気泳動用装置の長期使用において、分離性能を改良す
ることにある。
電気泳動用装置の長期使用において、分離性能を改良す
ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び作用】第１の発明に係
る連続キャリアフリー偏向電気泳動方法は、キャリアと
しての少なくとも一種の分離媒体とサンプル媒体とが、
実質的に一定の移動速度で入口端から出口端へと流れる
検査対象流として通過する分離チャンバを用意する工程
と、分離チャンバ内の複数の電極によって電界を発生さ
せ、サンプル媒体をフラクションに空間的に分離する工
程と、実質的に一定の流出速度でフラクションを集める
工程とを含んでいる。そして、その特徴は、出口端にお
ける分離チャンバからの流出速度を調整するために、前
記検査対象流に抗して所定の流量で付加媒体を分離チャ
ンバ内に導入する工程にある。
る連続キャリアフリー偏向電気泳動方法は、キャリアと
しての少なくとも一種の分離媒体とサンプル媒体とが、
実質的に一定の移動速度で入口端から出口端へと流れる
検査対象流として通過する分離チャンバを用意する工程
と、分離チャンバ内の複数の電極によって電界を発生さ
せ、サンプル媒体をフラクションに空間的に分離する工
程と、実質的に一定の流出速度でフラクションを集める
工程とを含んでいる。そして、その特徴は、出口端にお
ける分離チャンバからの流出速度を調整するために、前
記検査対象流に抗して所定の流量で付加媒体を分離チャ
ンバ内に導入する工程にある。
【００１３】第２の発明に係る連続キャリアフリー偏向
電気泳動装置は、実質的に一定の流量で分離媒体が導入
され得る少なくとも１個の入口開口と、実質的に一定の
流量でサンプル媒体が導入され得る少なくとも１個のサ
ンプル入口とを構成する入口端と、実質的に一定の流速
でサンプル媒体のフラクションを集めるために設けられ
た複数個のフラクション出口を構成する出口端とを備え
た分離チャンバと、分離チャンバ内に配置された複数個
の電極と、その電極用のメンブランとを備えている。そ
して、その特徴は、分離チャンバ内に付加媒体を導入す
ることができる付加入口を分離チャンバの出口端に設け
て、分離媒体及びサンプル媒体に対向する方向に付加媒
体を流すようにすることにある。
電気泳動装置は、実質的に一定の流量で分離媒体が導入
され得る少なくとも１個の入口開口と、実質的に一定の
流量でサンプル媒体が導入され得る少なくとも１個のサ
ンプル入口とを構成する入口端と、実質的に一定の流速
でサンプル媒体のフラクションを集めるために設けられ
た複数個のフラクション出口を構成する出口端とを備え
た分離チャンバと、分離チャンバ内に配置された複数個
の電極と、その電極用のメンブランとを備えている。そ
して、その特徴は、分離チャンバ内に付加媒体を導入す
ることができる付加入口を分離チャンバの出口端に設け
て、分離媒体及びサンプル媒体に対向する方向に付加媒
体を流すようにすることにある。
【００１４】本発明の重要な点は、所定の流速で付加的
媒体を供給することにより、流れ及び圧力の状態を調整
することであり、ひいては分離チャンバからのフラクシ
ョンの流出速度を調整することである。この付加的媒体
は、分離及びサンプル媒体に対向するように流れ、それ
によって分離チャンバ内において媒体（すなわち分離媒
体とサンプル媒体）が流れ、一方でフラクションを集め
る間は付加的媒体がそれらの媒体とともに集められる。
ここでは、分離チャンバ内（ギャップ内）の流速は、原
理的には、「フラクション」をたとえ連続的に集めたと
しても（この場合にはもちろん低濃度である）任意に小
さくできる。分離効果はこのようにして相当程度高めら
れる。
媒体を供給することにより、流れ及び圧力の状態を調整
することであり、ひいては分離チャンバからのフラクシ
ョンの流出速度を調整することである。この付加的媒体
は、分離及びサンプル媒体に対向するように流れ、それ
によって分離チャンバ内において媒体（すなわち分離媒
体とサンプル媒体）が流れ、一方でフラクションを集め
る間は付加的媒体がそれらの媒体とともに集められる。
ここでは、分離チャンバ内（ギャップ内）の流速は、原
理的には、「フラクション」をたとえ連続的に集めたと
しても（この場合にはもちろん低濃度である）任意に小
さくできる。分離効果はこのようにして相当程度高めら
れる。
【００１５】付加的媒体が分離媒体を含んでいることは
好ましい。そこには、フラクションの少なくとも１つに
対し反応する試薬が、その反応あるいはその結果を決定
するために付加されてもよい。付加的媒体の付加、及び
それに応じたフラクション出口（すなわち分離チャンバ
の集収点）とフラクション導管内の対応する検出器との
間の流速の増加が、遅延時間の相当な短縮をもたらす。
好ましい。そこには、フラクションの少なくとも１つに
対し反応する試薬が、その反応あるいはその結果を決定
するために付加されてもよい。付加的媒体の付加、及び
それに応じたフラクション出口（すなわち分離チャンバ
の集収点）とフラクション導管内の対応する検出器との
間の流速の増加が、遅延時間の相当な短縮をもたらす。
【００１６】すべての媒体は、体積推進ポンプ（たとえ
ばホースポンプ）によって導入されるが、フラクション
を集めることは純粋に自動的プロセスであり、フラクシ
ョンポンプは不要である。したがって、すべての前記問
題点に関連する複数チャンネルのホースポンプが不要と
なる。本発明が採用される場合には、フラクション導管
あるいはホースは機械的ストレスを受けなくなるので、
それらは長期の使用期間にわたって機械的特性を保持す
ることができ、また種々の材料で構成され得る。フラク
ションの流速を統一するために、導管の内部断面を完全
に一致させることが従来のようには必要ではなくなる。
それに代えて、本発明が採用される場合には、チューブ
の長さが変わるのにしたがって異なった内径を有するよ
うにすることで、流れの抵抗を一定にすることが問題と
なるだけである。付随的に、分離チャンバ内には負圧が
発生せず、逆に余剰圧力が常時存在するという効果もあ
る。
ばホースポンプ）によって導入されるが、フラクション
を集めることは純粋に自動的プロセスであり、フラクシ
ョンポンプは不要である。したがって、すべての前記問
題点に関連する複数チャンネルのホースポンプが不要と
なる。本発明が採用される場合には、フラクション導管
あるいはホースは機械的ストレスを受けなくなるので、
それらは長期の使用期間にわたって機械的特性を保持す
ることができ、また種々の材料で構成され得る。フラク
ションの流速を統一するために、導管の内部断面を完全
に一致させることが従来のようには必要ではなくなる。
それに代えて、本発明が採用される場合には、チューブ
の長さが変わるのにしたがって異なった内径を有するよ
うにすることで、流れの抵抗を一定にすることが問題と
なるだけである。付随的に、分離チャンバ内には負圧が
発生せず、逆に余剰圧力が常時存在するという効果もあ
る。
【００１７】従来のＦＦＥ方法あるいはＦＦＥ装置に対
して同じ利点を有するように適用され得る付随的見地で
は、膜媒体の実質的定容流が分離チャンバ内にその周縁
から導入される。ここでは、分離チャンバに対向するメ
ンブランの表面は膜媒体内にあり、しかも膜媒体の流れ
と分離媒体及びサンプルの流れとの間の界面（これは液
体膜を効果的に形成する）によって分離空間の残りの部
分内の分離媒体及びサンプル媒体から隔離される。ま
た、異なる膜媒体が、陽極及び陰極領域内に供給され、
それが一方のメンブランにおけるイオンの蓄積と、他方
のメンブランにおけるイオンの欠乏とを減らしあるいは
抑制する。このように、媒体はメンブランの特性を一定
に維持し、このことが長寿命化において特に重要であ
る。
して同じ利点を有するように適用され得る付随的見地で
は、膜媒体の実質的定容流が分離チャンバ内にその周縁
から導入される。ここでは、分離チャンバに対向するメ
ンブランの表面は膜媒体内にあり、しかも膜媒体の流れ
と分離媒体及びサンプルの流れとの間の界面（これは液
体膜を効果的に形成する）によって分離空間の残りの部
分内の分離媒体及びサンプル媒体から隔離される。ま
た、異なる膜媒体が、陽極及び陰極領域内に供給され、
それが一方のメンブランにおけるイオンの蓄積と、他方
のメンブランにおけるイオンの欠乏とを減らしあるいは
抑制する。このように、媒体はメンブランの特性を一定
に維持し、このことが長寿命化において特に重要であ
る。
【００１８】各膜媒体の電気伝導度は、従来電極を取り
囲んでいる電極バッファのように、実質的に同一値に調
整されるのが好ましい。ここでは、電界の付随的な変化
に伴うメンブラン及びその周囲の高温化が効果的に防止
される。
囲んでいる電極バッファのように、実質的に同一値に調
整されるのが好ましい。ここでは、電界の付随的な変化
に伴うメンブラン及びその周囲の高温化が効果的に防止
される。
【００１９】
【実施例】実施例１ ここでは、図３を参照した上述の内容と同様に、図１及
び図２を参照して説明する。実施例中の同一構成要素及
び同一機能を有する要素については、同一の参照番号が
使用されている。
び図２を参照して説明する。実施例中の同一構成要素及
び同一機能を有する要素については、同一の参照番号が
使用されている。
【００２０】図１に示された本発明の一実施例におい
て、分離チャンバ１０は下端に入口側端部１３を有して
おり、その入口開口１５において媒体導管２２が開口し
ている。媒体導管２２はリザーバ１９に延びている。入
口側端部１３の近傍にはサンプル入口１６が配置されて
おり、サンプル入口１６はサンプル導管２７によってサ
ンプル容器２６に連結されている。
て、分離チャンバ１０は下端に入口側端部１３を有して
おり、その入口開口１５において媒体導管２２が開口し
ている。媒体導管２２はリザーバ１９に延びている。入
口側端部１３の近傍にはサンプル入口１６が配置されて
おり、サンプル入口１６はサンプル導管２７によってサ
ンプル容器２６に連結されている。
【００２１】付加導管３３が媒体導管２２から分岐して
おり、分離チャンバ１０の上端の出口側端部１４に延び
ている。付加導管３３は、付加開口１８によって分離チ
ャンバ１０内に開口している。サンプル導管２７と分離
媒体導管２２と付加導管３３とは媒体ポンプ２５を通過
しており、これによって３種類の媒体が厳密に等しい流
速関係のもとで搬送される。
おり、分離チャンバ１０の上端の出口側端部１４に延び
ている。付加導管３３は、付加開口１８によって分離チ
ャンバ１０内に開口している。サンプル導管２７と分離
媒体導管２２と付加導管３３とは媒体ポンプ２５を通過
しており、これによって３種類の媒体が厳密に等しい流
速関係のもとで搬送される。
【００２２】本実施例では、付加媒体の流れを調整する
ために、コントロールバルブ３２を有するバイパス導管
３１が設けられている。これにより、ポンプ２５で前方
に押し出された付加流の一部が戻され得る。従来の装置
と同様に、分離チャンバ１０内には電極１１，１２が設
けられており、それら電極１１，１２はメンブラン８で
覆われている。
ために、コントロールバルブ３２を有するバイパス導管
３１が設けられている。これにより、ポンプ２５で前方
に押し出された付加流の一部が戻され得る。従来の装置
と同様に、分離チャンバ１０内には電極１１，１２が設
けられており、それら電極１１，１２はメンブラン８で
覆われている。
【００２３】分離チャンバ１０上部の出口側端部１４の
近くには、フラクション出口１７ａ〜１７ｎが設けられ
ている。フラクション出口１７ａ〜１７ｎは、フラクシ
ョン導管３０ａ〜３０ｎを介してフラクション容器２９
に連通している。これらの導管３０ａ〜３０ｎにはポン
プは設けられていない。本実施例においては、試薬コン
テナ３４（破線で図示）が設けられ得る。試薬コンテナ
３４は、コントロールバルブ３５を有する導管３６を介
して付加導管３３に接続されている。試薬を移動させる
ためのエネルギーは、重力、別の容積ポンプ、または導
管３６をポンプ２５に通すことによって得られる。
近くには、フラクション出口１７ａ〜１７ｎが設けられ
ている。フラクション出口１７ａ〜１７ｎは、フラクシ
ョン導管３０ａ〜３０ｎを介してフラクション容器２９
に連通している。これらの導管３０ａ〜３０ｎにはポン
プは設けられていない。本実施例においては、試薬コン
テナ３４（破線で図示）が設けられ得る。試薬コンテナ
３４は、コントロールバルブ３５を有する導管３６を介
して付加導管３３に接続されている。試薬を移動させる
ためのエネルギーは、重力、別の容積ポンプ、または導
管３６をポンプ２５に通すことによって得られる。
【００２４】動作中は、分離媒体及びサンプル媒体はポ
ンプ２５によりそれぞれの導管２２，２７を通じて連続
的に分離チャンバ１０に導入される。これにより、両媒
体は出口側端部１４へと流れる。流れる媒体が電極１
１，１２によって形成される電界を通過するときに、サ
ンプルの成分がイオンあるいは粒子の種々の電荷にした
がって、またそれらの摩擦抵抗特性にしたがって、フラ
クション出口１７ａ〜１７ｎへの途中において偏向させ
られる。
ンプ２５によりそれぞれの導管２２，２７を通じて連続
的に分離チャンバ１０に導入される。これにより、両媒
体は出口側端部１４へと流れる。流れる媒体が電極１
１，１２によって形成される電界を通過するときに、サ
ンプルの成分がイオンあるいは粒子の種々の電荷にした
がって、またそれらの摩擦抵抗特性にしたがって、フラ
クション出口１７ａ〜１７ｎへの途中において偏向させ
られる。
【００２５】同時に、付加媒体（ここでは分離媒体から
なる）が、導管３３及び分離チャンバ１０の付加入口１
８を介して導入される。フラクション出口１７ａ〜１７
ｎは付加入口１８と下側の入口（すなわち入口開口１５
及びサンプル入口１６）との間に配置されているので、
付加媒体は分離媒体及びサンプルの流れに抗して流れ
る。これらの２種（あるいは３種）の容積流は、フラク
ション出口１７ａ〜１７ｎと、フラクション出口１７ａ
〜１７ｎにおける流れの抵抗が実質的に同一となるよう
に直径及び長さが設定されたフラクション導管３０ａ〜
３０ｎとを通じて同時に流れる。この構成によれば、サ
ンプルを含む分離媒体に付加された、あるいはそのフラ
クションに付加された付加媒体の量が、すべてのフラク
ション出口１７ａ〜１７ｎにおいて実質的に同一となる
ことを確実にする。このことは、フラクション導管３０
ａ〜３０ｎを通過するのが一定の容積流（単位時間当た
りの容積）であるとした場合に、その他の容積流量の合
計に関連する付加された容積流量に従属して、分離チャ
ンバ１０内の電極１１，１２間を通過する流体の流速が
高められたり低められたりされ得るということである。
「サンプル要素」が電界中にある時間、そして分離精度
は、この方法で調整され得る。このことは、殆ど独占的
に従来採用されてきたＦＦゾーン電気泳動の場合よりも
およそ５ファクター低い流速である連続等電点フォーカ
シングの場合に特に重要である。
なる）が、導管３３及び分離チャンバ１０の付加入口１
８を介して導入される。フラクション出口１７ａ〜１７
ｎは付加入口１８と下側の入口（すなわち入口開口１５
及びサンプル入口１６）との間に配置されているので、
付加媒体は分離媒体及びサンプルの流れに抗して流れ
る。これらの２種（あるいは３種）の容積流は、フラク
ション出口１７ａ〜１７ｎと、フラクション出口１７ａ
〜１７ｎにおける流れの抵抗が実質的に同一となるよう
に直径及び長さが設定されたフラクション導管３０ａ〜
３０ｎとを通じて同時に流れる。この構成によれば、サ
ンプルを含む分離媒体に付加された、あるいはそのフラ
クションに付加された付加媒体の量が、すべてのフラク
ション出口１７ａ〜１７ｎにおいて実質的に同一となる
ことを確実にする。このことは、フラクション導管３０
ａ〜３０ｎを通過するのが一定の容積流（単位時間当た
りの容積）であるとした場合に、その他の容積流量の合
計に関連する付加された容積流量に従属して、分離チャ
ンバ１０内の電極１１，１２間を通過する流体の流速が
高められたり低められたりされ得るということである。
「サンプル要素」が電界中にある時間、そして分離精度
は、この方法で調整され得る。このことは、殆ど独占的
に従来採用されてきたＦＦゾーン電気泳動の場合よりも
およそ５ファクター低い流速である連続等電点フォーカ
シングの場合に特に重要である。
【００２６】流れに抗する方向に付加媒体を付加するこ
とにより、フラクション導管３０ａ〜３０ｎにおいて極
めて小さい断面積の領域や極めて長いものを避けること
が可能である。これにより、サンプルやその成分の沈殿
や凝集が生じたときにホースが詰まってしまうおそれが
なくなる。分別装置内の大きなデッドスペースも、これ
により同様に回避され得る。しかも、分離空間内での流
速が最低であっても、好ましい内径及び長さのホース要
素を備えた分別装置が使用され得る。これによって、迅
速なオンライン検出が、長期間にわたる使用において定
常的な分離プロファイルを得るための分離工程の制御に
組み合わされ得る。
とにより、フラクション導管３０ａ〜３０ｎにおいて極
めて小さい断面積の領域や極めて長いものを避けること
が可能である。これにより、サンプルやその成分の沈殿
や凝集が生じたときにホースが詰まってしまうおそれが
なくなる。分別装置内の大きなデッドスペースも、これ
により同様に回避され得る。しかも、分離空間内での流
速が最低であっても、好ましい内径及び長さのホース要
素を備えた分別装置が使用され得る。これによって、迅
速なオンライン検出が、長期間にわたる使用において定
常的な分離プロファイルを得るための分離工程の制御に
組み合わされ得る。
【００２７】試薬コンテナ３４，コントロールバルブ３
５及び導管３６を用いて、付加媒体とともに対向流とな
る試薬を導入することによって、サンプルフラクション
がほぼフラクション出口１７ａ〜１７ｎに到達するまで
試薬を接触させないようにする。ここでは、電界におけ
る分別との干渉は存在せず、反応あるいは反応生成物が
適切な装置によってフラクション出口１７ａ〜１７ｎの
直前（あるいは直後）において検出され得る。
５及び導管３６を用いて、付加媒体とともに対向流とな
る試薬を導入することによって、サンプルフラクション
がほぼフラクション出口１７ａ〜１７ｎに到達するまで
試薬を接触させないようにする。ここでは、電界におけ
る分別との干渉は存在せず、反応あるいは反応生成物が
適切な装置によってフラクション出口１７ａ〜１７ｎの
直前（あるいは直後）において検出され得る。
【００２８】図１に示された本発明に係る装置と図３に
示された従来装置とを比較すれば、まず明確に異なる第
１の相違は、複数チャンネルのポンプ９が不要であり、
それによって極めて簡素になるということである。さら
なる相違は、分離チャンバ１０内では負圧が決して生じ
ないことである。実施例２ 本発明の第２実施例を、図２を参照しつつ説明する。
示された従来装置とを比較すれば、まず明確に異なる第
１の相違は、複数チャンネルのポンプ９が不要であり、
それによって極めて簡素になるということである。さら
なる相違は、分離チャンバ１０内では負圧が決して生じ
ないことである。実施例２ 本発明の第２実施例を、図２を参照しつつ説明する。
【００２９】この実施例は、分離チャンバ１０の周縁領
域における第１及び第２膜媒体入口４２，４３の部分
で、図１に示された実施例とは異なっている。入口４
２，４３はそれぞれ、膜媒体コンテナ３９，４０に導管
３７，３８を介して接続されている。分離チャンバ１０
へと延びるすべての導管は、媒体ポンプ２５を経て脈動
減衰器４１を通過している。
域における第１及び第２膜媒体入口４２，４３の部分
で、図１に示された実施例とは異なっている。入口４
２，４３はそれぞれ、膜媒体コンテナ３９，４０に導管
３７，３８を介して接続されている。分離チャンバ１０
へと延びるすべての導管は、媒体ポンプ２５を経て脈動
減衰器４１を通過している。
【００３０】入口４２，４３は、膜媒体流４４（図２で
は矢印で示されている）を生じ、その流れがメンブラン
８に沿って分離チャンバ１０内を通過しかつ分離空間の
残りの部分からメンブラン８を「隔離」するように設け
られている。これらの膜媒体入口４２，４３を通じて、
安定化媒体が導入される。この安定化媒体は、イオン搬
送においてメンブラン８の公知の選択特性によって引き
起こされるイオンの再分配効果を補償する。すなわちそ
れらは、電極の極性にしたがって、一方のメンブラン８
側の電極１１，１２の１つにイオンが蓄積することを防
止し、他方のメンブラン８側におけるイオン欠乏を抑制
する。その結果、装置の長期間にわたる動作中における
メンブラン特性の避けがたい変化が防止できる。これに
より、この方法による分離効果において、メンブラン８
の特性変化の影響が実質的に除去される。
は矢印で示されている）を生じ、その流れがメンブラン
８に沿って分離チャンバ１０内を通過しかつ分離空間の
残りの部分からメンブラン８を「隔離」するように設け
られている。これらの膜媒体入口４２，４３を通じて、
安定化媒体が導入される。この安定化媒体は、イオン搬
送においてメンブラン８の公知の選択特性によって引き
起こされるイオンの再分配効果を補償する。すなわちそ
れらは、電極の極性にしたがって、一方のメンブラン８
側の電極１１，１２の１つにイオンが蓄積することを防
止し、他方のメンブラン８側におけるイオン欠乏を抑制
する。その結果、装置の長期間にわたる動作中における
メンブラン特性の避けがたい変化が防止できる。これに
より、この方法による分離効果において、メンブラン８
の特性変化の影響が実質的に除去される。
【００３１】分離空間に存在する内容物との界面におい
て、導入される安定化媒体（すなわち膜媒体）はいわゆ
る液体膜を形成し、すべての必要なイオンをそれら２つ
の界面間で適切な絶対及び相対濃度に分配する。選択さ
れる安定化媒体としては、使用される電極バッファの導
電率と類似する導電率を有していることが好ましい。こ
れにより、その膜における抵抗の急激な変化が生じず、
また昇温も生じない。
て、導入される安定化媒体（すなわち膜媒体）はいわゆ
る液体膜を形成し、すべての必要なイオンをそれら２つ
の界面間で適切な絶対及び相対濃度に分配する。選択さ
れる安定化媒体としては、使用される電極バッファの導
電率と類似する導電率を有していることが好ましい。こ
れにより、その膜における抵抗の急激な変化が生じず、
また昇温も生じない。
【００３２】かように変更された方法（あるいはかよう
に変更された装置）は、膜分離部で予選択イオン搬送が
極端な干渉性を引き起こす等電点フォーカシングを行う
場合に特に有利である。これに関連して、本発明に係る
この実施例は、同じ問題を生じる図１に示された装置に
対しても適用できるとも言える。この変形は、当初議論
した課題の本発明による解決策の１つであり、独立して
採用され得るし、また補足的にも採用され得る。
に変更された装置）は、膜分離部で予選択イオン搬送が
極端な干渉性を引き起こす等電点フォーカシングを行う
場合に特に有利である。これに関連して、本発明に係る
この実施例は、同じ問題を生じる図１に示された装置に
対しても適用できるとも言える。この変形は、当初議論
した課題の本発明による解決策の１つであり、独立して
採用され得るし、また補足的にも採用され得る。
【００３３】上述したように、本発明に係る方法及び装
置は、従来必要であったフラクションポンプが不要にな
るという理由によって、多くの利点を生じる。それらの
１つとしては、この特徴が、簡素な手段による無菌操作
を可能にするということである。これは、無菌フィルタ
が装置の加圧側に取り付けられ得るからである。
置は、従来必要であったフラクションポンプが不要にな
るという理由によって、多くの利点を生じる。それらの
１つとしては、この特徴が、簡素な手段による無菌操作
を可能にするということである。これは、無菌フィルタ
が装置の加圧側に取り付けられ得るからである。
【００３４】
【発明の効果】本発明に係る連続キャリアフリー偏向電
気泳動方法では、分離チャンバの出口端における流出速
度を調整するために、検査対象流に抗して所定流量で付
加媒体を分離チャンバ内に導入するので、連続キャリア
フリー偏向電気泳動用装置の長期使用において分離性能
が改良される。
気泳動方法では、分離チャンバの出口端における流出速
度を調整するために、検査対象流に抗して所定流量で付
加媒体を分離チャンバ内に導入するので、連続キャリア
フリー偏向電気泳動用装置の長期使用において分離性能
が改良される。
【００３５】本発明に係る連続キャリアフリー偏向電気
泳動装置では、分離チャンバ内に付加媒体を導入できる
付加入口を分離チャンバの出口端に設け、分離媒体及び
サンプル媒体に対向する方向に付加媒体を流すようにな
っているので、長期使用における分離性能が改良され
る。
泳動装置では、分離チャンバ内に付加媒体を導入できる
付加入口を分離チャンバの出口端に設け、分離媒体及び
サンプル媒体に対向する方向に付加媒体を流すようにな
っているので、長期使用における分離性能が改良され
る。
【図１】本発明の第１実施例を示す概略ブロック図。
【図２】本発明の第２実施例を示す、図１と同様の概略
ブロック図。
ブロック図。
【図３】従来装置の概略ブロック図。
８ メンブラン １０ 分離チャンバ １１，１２ 電極 １３ 入口側端部 １４ 出口側端部 １５ 入口開口 １６ サンプル入口 １７ａ〜１７ｎ フラクション出口 １８ 付加入口
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 57/02 B03C 5/00 G01N 27/447 G01N 1/10
Claims (14)
- 【請求項１】サンプル媒体とキャリアとしての少なくと
も1種の分離媒体とが、実質的に一定の移動速度で入口
側端部から出口側端部へと流れる検査対象流として通過
する分離チャンバを用意する用意工程と、 前記分離チャンバ内の陽極及び陰極によって電界を発生
させ、サンプル媒体を複数のフラクションに空間的に分
離する分離工程と、 実質的に一定の流出速度で各フラクションをそれぞれ集
める集収工程と、 を含む連続キャリアフリー偏向電気泳動方法において、 前記出口側端部における各フラクションの前記流出速度
を調整するために、分離媒体及びサンプル媒体の流れに
抗する所定流量の付加媒体を出口側端部に導入する工程
をさらに含むことを特徴とする連続キャリアフリー偏向
電気泳動方法。 - 【請求項２】前記付加媒体は前記分離媒体と同種の媒体
である、請求項１に記載の連続キャリアフリー偏向電気
泳動方法。 - 【請求項３】少なくとも1種の試薬を前記付加媒体に付
加する工程をさらに含み、前記試薬は少なくとも１つの
フラクションに反応し、この反応が検出可能にされてい
る、請求項１に記載の連続キャリアフリー偏向電気泳動
方法。 - 【請求項４】前記分離チャンバヘのすべての媒体の移送
が、容積推進ポンプによって起こされる、請求項１に記
載の連続キャリアフリー偏向電気泳動方法。 - 【請求項５】前記分離チャンバは前記陽極及び陰極を覆
う絶縁性メンブランを有しており、実質的に一定の流量
の膜媒体を前記分離チャンバの周縁部に導入する工程を
さらに含み、それによって前記絶縁性メンブランが前記
膜媒体の流れの内にあり、かつ前記膜媒体の流れと前記
分離媒体及びサンプル媒体の流れとの間に液体膜が形成
され、一方のメンブランにおけるイオンの蓄積と他方の
メンブランにおけるイオンの欠乏とを減少あるいは抑制
するように異なる膜媒体が陽極及び陰極領域内に供給さ
れる、請求項1に記載の連続キャリアフリー偏向電気泳
動方法。 - 【請求項６】前記電極を取り囲んでいる電極バッファを
導入する工程と、 前記電極バッファの導電率と実質的に同一となるよう
に、前記膜媒体の導電率を調整する工程と、 をさらに含む、請求項５に記載の連続キャリアフリー偏
向電気泳動方法。 - 【請求項７】実質的に一定の流量の分離媒体が導入され
得る少なくとも１個の入口開口と、実質的に一定の流量
のサンプル媒体が導入され得る少なくとも１個のサンプ
ル入口とを有する入口側端部と、分離されたサンプル媒
体の各フラクションを実質的に一定の流出速度でそれぞ
れ集める複数個のフラクション出口を有する出口側端部
とを備えた分離チャンバと、 前記分離チャンバ内に配置された陽極及び陰極と、 前記両電極を被覆する絶縁性メンブランと、 を備えた連続キャリアフリー偏向電気泳動装置におい
て、 前記分離媒体及びサンプル媒体の流れに抗する所定流量
の付加媒体が導入され得る付加入口を前記出口側端部に
設けることを特徴とする連続キャリアフリー偏向電気泳
動装置。 - 【請求項８】前記付加入口は、前記入口開口に接続され
る分離媒体用の導管から分岐した導管に接続されてい
る、請求項７に記載の連続キャリアフリー偏向電気泳動
装置。 - 【請求項９】前記付加入口に試薬を移送する手段をさら
に備えた、請求項７または請求項８に記載の連続キャリ
アフリー偏向電気泳動装置。 - 【請求項１０】所定の流路断面と流体抵抗とを備えたホ
ースが各フラクション出口のそれぞれに接続されてい
る、請求項７に記載の連続キャリアフリー偏向電気泳勤
装置。 - 【請求項１１】前記分離チャンバはその周縁部において
前記分離チャンバ内に実質的に一定の流量の膜媒体が導
入され得る膜媒体入口を有し、前記メンブランが前記膜
媒体の流れの内にあり、前記膜媒体の流れと前記分離及
びサンプル媒体の流れとの間に液体膜を形成するように
なっている、請求項７に記載の連続キャリアフリー偏向
電気泳動装置。 - 【請求項１２】前記入口開口の上流側に配置されたポン
プ手段と、前記分離チャンバの前記サンプル入口の上流
側に配置されたポンプ手段とを備えた、請求項７に記載
の連続キャリアフリー偏向電気泳動装置。 - 【請求項１３】前記ポンプ手段は単一のマルチチャンネ
ルポンプを有している、請求項１２に記載の連続キャリ
アフリー偏向電気泳動装置。 - 【請求項１４】前記ポンプ手段はマルチプルホースポン
プを有している、請求項１２に記載の連続キャリアフリ
ー偏向電気泳動方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE41394720 | 1991-11-29 | ||
| DE4139472A DE4139472C1 (ja) | 1991-11-29 | 1991-11-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0663360A JPH0663360A (ja) | 1994-03-08 |
| JP3242170B2 true JP3242170B2 (ja) | 2001-12-25 |
Family
ID=6445948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31805992A Expired - Lifetime JP3242170B2 (ja) | 1991-11-29 | 1992-11-27 | 連続キャリアフリー偏向電気泳動方法及び装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5275706A (ja) |
| JP (1) | JP3242170B2 (ja) |
| DE (1) | DE4139472C1 (ja) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5562812A (en) * | 1995-04-03 | 1996-10-08 | The Penn State Research Foundation | Free flow electrophoresis device for biomolecule purification and separation in zero and one G |
| DE19711898A1 (de) * | 1997-03-21 | 1998-09-24 | Gerhard Dr Weber | Verfahren und Vorrichtung zur trägerfreien Ablenkungs-Elektrophorese im Intervall-Betrieb |
| WO2003060503A1 (de) * | 2002-01-21 | 2003-07-24 | Tecan Trading Ag | Vorrichtung, verwendung der vorrichtung und trennmittel zum trennen von teilchen in der free-flow-elektrophorese |
| US7169275B2 (en) * | 2002-01-21 | 2007-01-30 | Tecan Trading Ag | Method for separating particles in free flow electrophoresis |
| EP1468279A1 (de) * | 2002-01-21 | 2004-10-20 | Tecan Trading AG | Verfahren sowie vorrichtung zur durchführung des verfahrens und trennmittel zum trennen von teilchen in der free-flow-elektrophorese |
| US7169278B2 (en) * | 2002-01-21 | 2007-01-30 | Tecan Trading Ag | Apparatus and separation media for separating particles in free-flow electrophoresis |
| JP2005334865A (ja) * | 2004-01-19 | 2005-12-08 | Hiroshima Univ | 固体微粒子分級装置及びこれを利用した固体微粒子分級方法 |
| DE102005020134A1 (de) * | 2005-04-29 | 2006-11-02 | Becton, Dickinson And Co. | Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung eines parallelen und simultanen Mehrfachprozesses der trägerfreien isoelektrischen Fokussierung |
| DE102005020135A1 (de) * | 2005-04-29 | 2006-11-02 | Becton, Dickinson And Co. | Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung der kontinuierlichen Ablenkungselektrophorese mit Hilfe von mehreren Gegenstrommedien |
| DE102005044994A1 (de) * | 2005-09-21 | 2007-04-05 | Gesellschaft zur Förderung der Analytischen Wissenschaften e.V. | Vorrichtung zur Trennung eines Analytgemisches und zur Detektion der Analytsubstanzen mittels elektrophoretischer Trennung |
| EP2059799B1 (en) * | 2006-08-29 | 2017-07-12 | Becton Dickinson and Company | Method and apparatus for carrier-free deflection electrophoresis |
| US20080237044A1 (en) * | 2007-03-28 | 2008-10-02 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Method and apparatus for concentrating molecules |
| US8292083B2 (en) * | 2007-04-19 | 2012-10-23 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Method and apparatus for separating particles, cells, molecules and particulates |
| US20110005930A1 (en) * | 2007-06-20 | 2011-01-13 | Gerhard Weber | Ffe media and ffe methods comprising volatile separation media |
| US7837379B2 (en) * | 2007-08-13 | 2010-11-23 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Devices for producing a continuously flowing concentration gradient in laminar flow |
| AU2008322937A1 (en) * | 2007-11-12 | 2009-05-22 | Becton, Dickinson & Company | MS-compatible nonionic or zwitterionic surfactants in free-flow electrophoresis |
| FR2943561B1 (fr) * | 2009-03-27 | 2011-05-20 | Apr2 | Procede de separation electrostatique d'un melange de granules de materiaux differents et dispositif de mise en oeuvre |
| EP2788746B1 (en) | 2011-11-22 | 2018-10-24 | Stephen G. Haralampu | Stopped-flow, micro-fluidic device and method for the charge-based separation of complex analyte mixtures |
| EP2821781A1 (en) * | 2013-07-04 | 2015-01-07 | FFE Service GmbH | Free-flow electrophoresis method for separating analytes |
| CN109154599A (zh) | 2016-03-24 | 2019-01-04 | 生物动力学公司 | 一次性射流卡盘及组件 |
| WO2019126388A1 (en) | 2017-12-19 | 2019-06-27 | Biological Dynamics, Inc. | Methods and devices for detection of multiple analytes from a biological sample |
| CN112654431A (zh) | 2018-04-02 | 2021-04-13 | 生物动力学公司 | 介电材料 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2878178A (en) * | 1955-04-15 | 1959-03-17 | Bier Milan | Continuous free-boundary flow electrophoresis |
| DE1442414B2 (de) * | 1963-11-18 | 1971-02-11 | Graßmann, Wolfgang, Prof. Dr., 8000 München | Vorrichtung zur Durchfuhrung der trägerfreien, kontinuierlichen Elektrophore se in vertikaler Arbeitsweise |
| SE390766B (sv) * | 1972-12-19 | 1977-01-17 | Lkb Produkter Ab | Forfarande vid motflodesisotachofores |
| DE2508844C2 (de) * | 1975-02-28 | 1984-06-14 | Max Planck Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V., 3400 Göttingen | Einrichtung zur trägerfreien kontinuierlichen Ablenkungselektrophorese |
| US4309268A (en) * | 1980-08-15 | 1982-01-05 | Mcdonnell Douglas Corporation | System for hydrodynamic compensation for electrophoresis crescent distortion |
| DE3742292C1 (de) * | 1987-12-14 | 1989-06-01 | Johann Prof Dr-Ing Stichlmair | Verfahren und Vorrichtung zur Zweiphasen-Elektrophorese |
-
1991
- 1991-11-29 DE DE4139472A patent/DE4139472C1/de not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-11-25 US US07/981,607 patent/US5275706A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-11-27 JP JP31805992A patent/JP3242170B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4139472C1 (ja) | 1993-03-11 |
| JPH0663360A (ja) | 1994-03-08 |
| US5275706A (en) | 1994-01-04 |
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