JPH09281077A - キャピラリ−電気泳動装置 - Google Patents
キャピラリ−電気泳動装置Info
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- JPH09281077A JPH09281077A JP8093827A JP9382796A JPH09281077A JP H09281077 A JPH09281077 A JP H09281077A JP 8093827 A JP8093827 A JP 8093827A JP 9382796 A JP9382796 A JP 9382796A JP H09281077 A JPH09281077 A JP H09281077A
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- pump
- electrophoresis
- flow
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 生体物質、薬品、食品、環境物質など広範に
亘る分析対象の微量分離分析に用いられ、汎用性の高い
キャピラリ−電気泳動装置の性能向上と小型化を具体化
し、応用分野の拡大をはかることを目的とする。 【解決手段】 無脈流あるいは低脈流で且つ低流量のポ
ンプとして、電気浸透流ポンプ、電磁流ポンプ、圧電素
子ポンプ、静電形マイクロポンプなどを用いる。 ま
た、電気泳動の出口側に流量調節体を結合して実効的な
泳動距離の延長をはかる。 電気泳動系内で発生するガ
スが、泳動路遮断あるいは液流の乱れに影響をおよぼす
ことを考慮して、カソ−ドに水素吸蔵体あるいは系外に
水素ガスを排出して消費する補助電解セル17を設定し
た構造とする。
亘る分析対象の微量分離分析に用いられ、汎用性の高い
キャピラリ−電気泳動装置の性能向上と小型化を具体化
し、応用分野の拡大をはかることを目的とする。 【解決手段】 無脈流あるいは低脈流で且つ低流量のポ
ンプとして、電気浸透流ポンプ、電磁流ポンプ、圧電素
子ポンプ、静電形マイクロポンプなどを用いる。 ま
た、電気泳動の出口側に流量調節体を結合して実効的な
泳動距離の延長をはかる。 電気泳動系内で発生するガ
スが、泳動路遮断あるいは液流の乱れに影響をおよぼす
ことを考慮して、カソ−ドに水素吸蔵体あるいは系外に
水素ガスを排出して消費する補助電解セル17を設定し
た構造とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は生体中の蛋白質、ペ
プチド、アミノ酸、神経伝達物質、ホルモン、核酸、食
品、薬品、環境物質等広範に亘る物質の微量分離分析に
用いられるキャピラリ−電気泳動装置に関する。
プチド、アミノ酸、神経伝達物質、ホルモン、核酸、食
品、薬品、環境物質等広範に亘る物質の微量分離分析に
用いられるキャピラリ−電気泳動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】キャピラリ−電気泳動法は、電解液を充
填したキャピラリ−に試料注入後キャピラリ−両端に電
圧を印加し、電場における試料粒子の易動度の差に基づ
いて分離する方法である。 易動度は、粒子がもつ荷電
量と電場の大きさに由来する駆動力と、粒子の移動に伴
い泳動媒体との間に生ずる摩擦力、の相互作用できま
り、粒子の電場における動きを電気泳動と言い、泳動粒
子はキャピラリ−末端にある検出器で検出される。 印
加電圧にはキャピラリ−内に発生するジュ−ル熱に基づ
く限界、および電源装置の限界約30kVがある。 キャピ
ラリ−電気泳動法における分離効率および分解能は、後
述の様に泳動距離および電界強度に依存するが、装置の
コンパクト性、取扱い易さ、および電源電圧限界などか
ら使用出来るキャピラリ−の長さには制約がある。 分
離用電気泳動の流れに、向流の送液をおこなうシリンジ
ポンプを組み合わせることによって、実効的な電気泳動
距離を長くする試みは、テフロン細管(内径0.5mm程
度)を用いた電気泳動の例があり、文献 分析化学 29、
11、pp728, 1972に、またフロ−トで向流をおこなうイソ
タコフォレ−シス(等速電気泳動)が特開昭47-162に開
示されている。
填したキャピラリ−に試料注入後キャピラリ−両端に電
圧を印加し、電場における試料粒子の易動度の差に基づ
いて分離する方法である。 易動度は、粒子がもつ荷電
量と電場の大きさに由来する駆動力と、粒子の移動に伴
い泳動媒体との間に生ずる摩擦力、の相互作用できま
り、粒子の電場における動きを電気泳動と言い、泳動粒
子はキャピラリ−末端にある検出器で検出される。 印
加電圧にはキャピラリ−内に発生するジュ−ル熱に基づ
く限界、および電源装置の限界約30kVがある。 キャピ
ラリ−電気泳動法における分離効率および分解能は、後
述の様に泳動距離および電界強度に依存するが、装置の
コンパクト性、取扱い易さ、および電源電圧限界などか
ら使用出来るキャピラリ−の長さには制約がある。 分
離用電気泳動の流れに、向流の送液をおこなうシリンジ
ポンプを組み合わせることによって、実効的な電気泳動
距離を長くする試みは、テフロン細管(内径0.5mm程
度)を用いた電気泳動の例があり、文献 分析化学 29、
11、pp728, 1972に、またフロ−トで向流をおこなうイソ
タコフォレ−シス(等速電気泳動)が特開昭47-162に開
示されている。
【0003】
(1)現在一般に使用されている市販の石英キャピラリ
−電気泳動装置には、後述の電気浸透流の影響で、分離
成分はテフロン細管を用いた場合の数倍の速さで移動し
て検出器に到達する。 これには、分析時間を短縮する
利点がある反面、充分な分離や分解能が得られず、した
がって、多成分混合試料、特に易動度の差の小さい成分
の分離が難しいというあらたな問題がある。 石英キャ
ピラリ−電気泳動の場合も、電界強度の兼ね合いで使用
できるキャピラリ−の長さには制約があるため、分離、
分解性能を向上させるためには実効的な泳動距離をのば
す手段が必要とされる。 (2)石英キャピラリ−電気泳動装置をポンプなど他の
システムと結合する場合には、キャピラリ−サイズ(内
径10乃至100μm, 外径50乃至400μm)が小さいことに付
随して低流量制御が可能で、且つ、分離能を損なうこと
のないポンプ性能が要求される。上記シリンジポンプに
は始動時および停止時に流体に不均一な力が発生し、ポ
ンプ流に乱れを生じ、また連続作動には複数のシリンジ
を交互に動かすため、始動時および停止時の影響は大き
いという問題点がある。 (3)キャピラリ−電気泳動装置をポンプなど他のシス
テムと結合する場合、密閉して用いるカソ−ド部で発生
するガスが泳動流路遮断あるいは泳動の流れを乱す原因
になることがある。
−電気泳動装置には、後述の電気浸透流の影響で、分離
成分はテフロン細管を用いた場合の数倍の速さで移動し
て検出器に到達する。 これには、分析時間を短縮する
利点がある反面、充分な分離や分解能が得られず、した
がって、多成分混合試料、特に易動度の差の小さい成分
の分離が難しいというあらたな問題がある。 石英キャ
ピラリ−電気泳動の場合も、電界強度の兼ね合いで使用
できるキャピラリ−の長さには制約があるため、分離、
分解性能を向上させるためには実効的な泳動距離をのば
す手段が必要とされる。 (2)石英キャピラリ−電気泳動装置をポンプなど他の
システムと結合する場合には、キャピラリ−サイズ(内
径10乃至100μm, 外径50乃至400μm)が小さいことに付
随して低流量制御が可能で、且つ、分離能を損なうこと
のないポンプ性能が要求される。上記シリンジポンプに
は始動時および停止時に流体に不均一な力が発生し、ポ
ンプ流に乱れを生じ、また連続作動には複数のシリンジ
を交互に動かすため、始動時および停止時の影響は大き
いという問題点がある。 (3)キャピラリ−電気泳動装置をポンプなど他のシス
テムと結合する場合、密閉して用いるカソ−ド部で発生
するガスが泳動流路遮断あるいは泳動の流れを乱す原因
になることがある。
【0004】
【課題を解決するための手段】キャピラリ−(ゾ−ン)
電気泳動法の性能は以下の式で説明されるように、分離
効率は印加する電解強度と泳動距離に比例し、分解能は
電解強度の1/2乗、と泳動距離の1/2乗に比例する。 キ
ャピラリ−電気泳動中のバンド幅の拡散は
電気泳動法の性能は以下の式で説明されるように、分離
効率は印加する電解強度と泳動距離に比例し、分解能は
電解強度の1/2乗、と泳動距離の1/2乗に比例する。 キ
ャピラリ−電気泳動中のバンド幅の拡散は
【0005】
【数1】
【0006】σ2/L で定義される理論段高さHは
【0007】
【数2】
【0008】となる。 この式は v=μ・Eの関係から
【0009】
【数3】
【0010】となり、分離効率を示す理論段数Nは
【0011】
【数4】
【0012】すなわち、泳動距離L および電界強度E に
比例する。他方、易動度の異なる二つの成分の分解能R
は
比例する。他方、易動度の異なる二つの成分の分解能R
は
【0013】
【数5】
【0014】t1:成分1の泳動時間、t2:成分2の泳動時
間、w1:成分1のピ−ク幅、w2:成分2のピ−ク幅として計
算され、
間、w1:成分1のピ−ク幅、w2:成分2のピ−ク幅として計
算され、
【0015】
【数6】
【0016】となり、分解能も泳動距離L と電界強度E
に依存する(参考;"Capillary Electrophoresis", R.Ku
hn, S.H.Kuhn, Springer Verlag, pp32乃至34, 199
3)。 限られたキャピラリ−長で実効的な電気泳動距離
を長くするためには、大きく分けて二つの方法が考えら
れる。 一つにはポンプ結合により見掛けの泳動速度を
遅くするもので、泳動末端すなわち検出器側に結合した
ポンプから向流の送液をおこなうか、または泳動先端す
なわち試料注入側に結合したポンプでキャピラリ−内の
液を排出して、分離成分が検出器に到達するまでの時間
をかせぐ。 他の一つは、泳動末端に流量調節用の手段
を結合して上記同様実効的な泳動距離をのばす。 以
下、(1)から(4)はポンプ、(5)、(6)は流量調節手
段、(7)、(8)は電極で発生するガスの処理法に関する
ものである。
に依存する(参考;"Capillary Electrophoresis", R.Ku
hn, S.H.Kuhn, Springer Verlag, pp32乃至34, 199
3)。 限られたキャピラリ−長で実効的な電気泳動距離
を長くするためには、大きく分けて二つの方法が考えら
れる。 一つにはポンプ結合により見掛けの泳動速度を
遅くするもので、泳動末端すなわち検出器側に結合した
ポンプから向流の送液をおこなうか、または泳動先端す
なわち試料注入側に結合したポンプでキャピラリ−内の
液を排出して、分離成分が検出器に到達するまでの時間
をかせぐ。 他の一つは、泳動末端に流量調節用の手段
を結合して上記同様実効的な泳動距離をのばす。 以
下、(1)から(4)はポンプ、(5)、(6)は流量調節手
段、(7)、(8)は電極で発生するガスの処理法に関する
ものである。
【0017】(1)無脈流且つ微少流量の送液ポンプと
して電気浸透流ポンプを用いる。
して電気浸透流ポンプを用いる。
【0018】(2)無脈流あるいは低脈流の微少流量の
送液ポンプとして電磁流ポンプ、たとえば回転磁場を発
生させるコイル中に、溶液を充填した細管を配置して、
極性を持つ液体の送りだしをおこなうポンプを用いる。
送液ポンプとして電磁流ポンプ、たとえば回転磁場を発
生させるコイル中に、溶液を充填した細管を配置して、
極性を持つ液体の送りだしをおこなうポンプを用いる。
【0019】(3)低脈流で微少流量の送液ポンプとし
て平板形および円筒形圧電素子をアクチュエ−タに利用
したポンプを用いる。 いずれも電気制御による息つき
運動によりノズルから液を噴出させる。素子に印加する
電圧及び周波数によって流量と脈動率の制御ができる。
平板形素子は積層化によるコンパクトな多チャンネル
化が容易であり、円筒形素子は形状、サイズ共キャピラ
リ−と近い特徴がある。
て平板形および円筒形圧電素子をアクチュエ−タに利用
したポンプを用いる。 いずれも電気制御による息つき
運動によりノズルから液を噴出させる。素子に印加する
電圧及び周波数によって流量と脈動率の制御ができる。
平板形素子は積層化によるコンパクトな多チャンネル
化が容易であり、円筒形素子は形状、サイズ共キャピラ
リ−と近い特徴がある。
【0020】(4)更に集積化キャピラリ−電気泳動法
には電気浸透流ポンプの他、静電形マイクロポンプを使
用することも考えられる。
には電気浸透流ポンプの他、静電形マイクロポンプを使
用することも考えられる。
【0021】(5)泳動末端に結合する流量調節手段
に、電気的制御が可能な圧電素子を利用した流路調節弁
を用いる。
に、電気的制御が可能な圧電素子を利用した流路調節弁
を用いる。
【0022】(6)泳動末端に結合する流量調節部手段
に、オリフィス、キャピラリ−、フィルタ−類の中から
サイズ、長さ、厚さ等泳動条件に適合するものを選択し
て用いる、または多チャンネル切り替え方式で流量調節
条件を選択する。
に、オリフィス、キャピラリ−、フィルタ−類の中から
サイズ、長さ、厚さ等泳動条件に適合するものを選択し
て用いる、または多チャンネル切り替え方式で流量調節
条件を選択する。
【0023】(7)カソ−ドで発生するガスの処理法の
一つは電極材料に水素吸蔵体を用いる。例えば、パラジ
ウム、チタンなどの金属単体、あるいはAB5型、AB2
型(A:希土類、チタン、ジルコニウム、マグネシウ
ム、カルシウム等、B:鉄、コバルト、ニッケル、マン
ガン等)に代表される水素吸蔵合金を用いて、水素金属
間化合物、あるいは固溶体とする。
一つは電極材料に水素吸蔵体を用いる。例えば、パラジ
ウム、チタンなどの金属単体、あるいはAB5型、AB2
型(A:希土類、チタン、ジルコニウム、マグネシウ
ム、カルシウム等、B:鉄、コバルト、ニッケル、マン
ガン等)に代表される水素吸蔵合金を用いて、水素金属
間化合物、あるいは固溶体とする。
【0024】(8)他方発生水素ガス消費法としてニッ
ケル、パラジウムのような水素透過性のある材料をカソ
−ド兼隔離板として用い、カソ−ドで発生する水素をこ
の隔離板に接して設けた補助電解セルに導入して消費す
る方法がある。 電気泳動部に面したカソ−ドで発生し
た水素ガスは、隔離板の中を透過して補助電解セル側に
達し、この面でイオン化して補助電解セル内の対極に移
動して消費される。 この補助電解セルの電位はイオン
化反応が起こる様調整しておく。
ケル、パラジウムのような水素透過性のある材料をカソ
−ド兼隔離板として用い、カソ−ドで発生する水素をこ
の隔離板に接して設けた補助電解セルに導入して消費す
る方法がある。 電気泳動部に面したカソ−ドで発生し
た水素ガスは、隔離板の中を透過して補助電解セル側に
達し、この面でイオン化して補助電解セル内の対極に移
動して消費される。 この補助電解セルの電位はイオン
化反応が起こる様調整しておく。
【0025】
【発明の実施の形態】図1に本発明に基づくキャピラリ
−電気泳動装置の基本構成を示す。 分離用キャピラリ
−電気泳動部A,ポンプ部B,分離用キャピラリ−電気
泳動用カソ−ド部Cで構成されている。 電解液(緩衝
液)を満たした分離用石英キャピラリ−管1の両端はそ
れぞれ電極室2および3と液絡をはかり、一端から試料
溶液を導入したのち、キャピラリ−両端に高電圧を印加
して電気泳動をおこなう。 試料中の各成分は、電場に
おける易動度の差に基づいて分離される。 この電気泳
動分離成分は、電圧印加時キャピラリ−管内に生ずる電
気浸透流の影響をうけて、通常カソ−ド9に向かって移
動し、検出器4で検出される。 この分離用キャピラリ
−電気泳動部に結合したポンプ部Bでは、分離バンドを
乱さぬ無脈流あるいは低脈流のポンプ5が液槽6から緩
衝液を汲みだして、上記分離バンドが移動する流れに対
して向流の送液をおこない、実効泳動距離をのばす。
石英キャピラリ−電気泳動および実施例で示す電気浸透
流は以下の様に説明される。 石英キャピラリ−は、溶
液と接すると石英表面のシラノ−ル基が解離して−の電
荷を持ち、これに溶液中の+イオンが引き寄せられ電気
二重層(ζ電位)を形成する。 電場に置くと、この可
動の+イオンがカソ−ドに向かって動き、このような界
面の動きに伴いキャピラリ−内の溶液内部も粘性で動
く。 電気浸透流速度(Veo)に影響をおよぼすパラメ−
タは、
−電気泳動装置の基本構成を示す。 分離用キャピラリ
−電気泳動部A,ポンプ部B,分離用キャピラリ−電気
泳動用カソ−ド部Cで構成されている。 電解液(緩衝
液)を満たした分離用石英キャピラリ−管1の両端はそ
れぞれ電極室2および3と液絡をはかり、一端から試料
溶液を導入したのち、キャピラリ−両端に高電圧を印加
して電気泳動をおこなう。 試料中の各成分は、電場に
おける易動度の差に基づいて分離される。 この電気泳
動分離成分は、電圧印加時キャピラリ−管内に生ずる電
気浸透流の影響をうけて、通常カソ−ド9に向かって移
動し、検出器4で検出される。 この分離用キャピラリ
−電気泳動部に結合したポンプ部Bでは、分離バンドを
乱さぬ無脈流あるいは低脈流のポンプ5が液槽6から緩
衝液を汲みだして、上記分離バンドが移動する流れに対
して向流の送液をおこない、実効泳動距離をのばす。
石英キャピラリ−電気泳動および実施例で示す電気浸透
流は以下の様に説明される。 石英キャピラリ−は、溶
液と接すると石英表面のシラノ−ル基が解離して−の電
荷を持ち、これに溶液中の+イオンが引き寄せられ電気
二重層(ζ電位)を形成する。 電場に置くと、この可
動の+イオンがカソ−ドに向かって動き、このような界
面の動きに伴いキャピラリ−内の溶液内部も粘性で動
く。 電気浸透流速度(Veo)に影響をおよぼすパラメ−
タは、
【0026】
【数7】
【0027】で表わされるように、電界強度(E)、ゼ
−タ電位(ζ)、溶液の誘電率(ε)、粘度(η)のほ
かゼ−タ電位に影響をおよぼす溶液のpHやイオン強
度、さらに温度、キャピラリ−体の形状、内表面の状
態、溶液への添加物などがある。(参考;”Capillary
Electrophoresis", R.Kuhn, S.H.Kuhn, Springer Verl
ag,pp22乃至29, 1993)。 電気浸透流ポンプは上記条件
を選択して構成し、分離用キャピラリ−電気泳動装置と
の結合をはかる。ポンプ流速は、印加電圧に依存するた
め、電気的制御が可能である。流体速度のプロファイル
は通常の圧力ポンプの場合が放物線状であるのに比し均
一な平面をもっている。 また、電気浸透流ポンプに用
いるキャピラリ−は、1本、複数本のキャピラリ−の集
合体または多孔質体でもよい。
−タ電位(ζ)、溶液の誘電率(ε)、粘度(η)のほ
かゼ−タ電位に影響をおよぼす溶液のpHやイオン強
度、さらに温度、キャピラリ−体の形状、内表面の状
態、溶液への添加物などがある。(参考;”Capillary
Electrophoresis", R.Kuhn, S.H.Kuhn, Springer Verl
ag,pp22乃至29, 1993)。 電気浸透流ポンプは上記条件
を選択して構成し、分離用キャピラリ−電気泳動装置と
の結合をはかる。ポンプ流速は、印加電圧に依存するた
め、電気的制御が可能である。流体速度のプロファイル
は通常の圧力ポンプの場合が放物線状であるのに比し均
一な平面をもっている。 また、電気浸透流ポンプに用
いるキャピラリ−は、1本、複数本のキャピラリ−の集
合体または多孔質体でもよい。
【0028】(第1の実施例)図2に本発明の一実施例
に基づく電気浸透流ポンプの断面図、図3にこれを結合
したキャピラリ−電気泳動装置の構成図を示す。 送液
ポンプは、キャピラリ−体10、液槽6およびキャピラ
リ−体前後に設けた電極11、12からなり、ポンプの
送液量、流速はキャピラリ−体の種類(1本のキャピラ
リ−、複数のキャピラリ−および多孔体)、形状、サイ
ズ、印加電圧、溶液の種類、濃度、pH、添加物等を選
択して最適化する。 ポンプ部の電圧印加は、分離用電
気泳動と逆向き、すなわちカソ−ド11およびアノ−ド
12になるが、図3のように分離用カソ−ド9およびポ
ンプ用カソ−ド11は共用にして三極構造にもできる。
カソ−ド液槽は電極近辺の液組成変化などが問題になる
場合必要に応じた容量にすることができる。 分離用キ
ャピラリ−泳動部に検出器4の他に設けた補助検出器2
0からの予備情報は、電気泳動条件コントロ−ラ21に
フィ−ドバックされ、分離用印加電圧あるいはポンプ用
印加電圧を制御に用いられる。 図4にPTH-アミノ酸混
合試料分離への効果を示す。 トリス−グリシン、50mM
−SDS緩衝液を満した内径50μm、長さ30cmの石英キャピ
ラリ−、電界強度0.38kV/cmの泳動条件で得られたエレ
クトロフェログラム上のピ−ク5は易動度の近いPTH-ト
リプトファンとPTH-フェニルアラニンの混合ピ−クであ
るが、内径50μm、長さ20cm、電界強度0.20kV/cmのキャ
ピラリ−を用いた電気浸透流ポンプの作動によりピ−ク
6(PTH−トリプトファン)、ピ−ク7(PTH-フェニルアラ
ニン)への分離がみられる。 図5に本発明を用いて生
体試料を直接採取、オンラインで分析する例を示す。
マイクロダイアリシスのような微小のプロ−ブ27、あ
るいは極細のキャピラリ−を生体の細胞間あるいは血管
内に挿入して、コントロ−ラ−28を介して採取した試
料をフラクションコレクタ−29に分取、随時これをオ
ンラインで本発明のキャピラリ−電気泳動システムで分
離分析する。
に基づく電気浸透流ポンプの断面図、図3にこれを結合
したキャピラリ−電気泳動装置の構成図を示す。 送液
ポンプは、キャピラリ−体10、液槽6およびキャピラ
リ−体前後に設けた電極11、12からなり、ポンプの
送液量、流速はキャピラリ−体の種類(1本のキャピラ
リ−、複数のキャピラリ−および多孔体)、形状、サイ
ズ、印加電圧、溶液の種類、濃度、pH、添加物等を選
択して最適化する。 ポンプ部の電圧印加は、分離用電
気泳動と逆向き、すなわちカソ−ド11およびアノ−ド
12になるが、図3のように分離用カソ−ド9およびポ
ンプ用カソ−ド11は共用にして三極構造にもできる。
カソ−ド液槽は電極近辺の液組成変化などが問題になる
場合必要に応じた容量にすることができる。 分離用キ
ャピラリ−泳動部に検出器4の他に設けた補助検出器2
0からの予備情報は、電気泳動条件コントロ−ラ21に
フィ−ドバックされ、分離用印加電圧あるいはポンプ用
印加電圧を制御に用いられる。 図4にPTH-アミノ酸混
合試料分離への効果を示す。 トリス−グリシン、50mM
−SDS緩衝液を満した内径50μm、長さ30cmの石英キャピ
ラリ−、電界強度0.38kV/cmの泳動条件で得られたエレ
クトロフェログラム上のピ−ク5は易動度の近いPTH-ト
リプトファンとPTH-フェニルアラニンの混合ピ−クであ
るが、内径50μm、長さ20cm、電界強度0.20kV/cmのキャ
ピラリ−を用いた電気浸透流ポンプの作動によりピ−ク
6(PTH−トリプトファン)、ピ−ク7(PTH-フェニルアラ
ニン)への分離がみられる。 図5に本発明を用いて生
体試料を直接採取、オンラインで分析する例を示す。
マイクロダイアリシスのような微小のプロ−ブ27、あ
るいは極細のキャピラリ−を生体の細胞間あるいは血管
内に挿入して、コントロ−ラ−28を介して採取した試
料をフラクションコレクタ−29に分取、随時これをオ
ンラインで本発明のキャピラリ−電気泳動システムで分
離分析する。
【0029】(第2の実施例)図6に本発明の第2の実
施例に基づくキャピラリ−電気泳動装置における電磁流
ポンプの構成図を示す。3相電流を流して3個のコイル
13の中に回転磁場を発生させ中心部に配置したプラス
チック細管内の液体を動かし、分離用キャピラリ−電気
泳動部に結合して用いる。 (第3の実施例)図7に本発明の第2の実施例に基づく
キャピラリ−電気泳動装置における圧電素子ポンプの断
面図を示す。 平板形圧電素子15をアクチュエ−タと
して用いた本ポンプは、溶液と接する素子表面の凸型シ
リコンゴムにテフロンコ−ティングを施こしてあり、印
加する電圧、周波数により流速、脈流を制御する。 (第4の実施例)図8に本発明の第4の実施例に基づく
キャピラリ−電気泳動装置におけるカソ−ド部Cの構成
図を示す。 カソ−ドで発生するガスをカソ−ド液槽の
外に導く事を目的としたもので、例えばニッケルのよう
な水素透過性の材料を分離用電気泳動のカソ−ド兼隔離
板18として用いて、これに接して補助電解セル17を
設ける。 分離用電気泳動部のカソ−ドで発生する水素
は隔離板を透過したのち、補助電解セル側でイオン化し
て消費されるよう、対極19はニッケル極より低い電位
に調整しておく。
施例に基づくキャピラリ−電気泳動装置における電磁流
ポンプの構成図を示す。3相電流を流して3個のコイル
13の中に回転磁場を発生させ中心部に配置したプラス
チック細管内の液体を動かし、分離用キャピラリ−電気
泳動部に結合して用いる。 (第3の実施例)図7に本発明の第2の実施例に基づく
キャピラリ−電気泳動装置における圧電素子ポンプの断
面図を示す。 平板形圧電素子15をアクチュエ−タと
して用いた本ポンプは、溶液と接する素子表面の凸型シ
リコンゴムにテフロンコ−ティングを施こしてあり、印
加する電圧、周波数により流速、脈流を制御する。 (第4の実施例)図8に本発明の第4の実施例に基づく
キャピラリ−電気泳動装置におけるカソ−ド部Cの構成
図を示す。 カソ−ドで発生するガスをカソ−ド液槽の
外に導く事を目的としたもので、例えばニッケルのよう
な水素透過性の材料を分離用電気泳動のカソ−ド兼隔離
板18として用いて、これに接して補助電解セル17を
設ける。 分離用電気泳動部のカソ−ドで発生する水素
は隔離板を透過したのち、補助電解セル側でイオン化し
て消費されるよう、対極19はニッケル極より低い電位
に調整しておく。
【0030】(第5の実施例)図9に本発明の第5の実
施例に基づくキャピラリ−電気泳動部と質量分析計の複
合化システムを示す。 実効的な泳動距離を制御するポ
ンプは泳動部先端にキャピラリ−内の溶液(緩衝液)を
排出する向きに結合してある。 電気泳動分離用のキャ
ピラリ−の末端はインタ−フェイスDの金属パイプに装
填され、泳動してきた分離成分は噴霧補助溶液23と共
に噴霧、イオン化されて質量分析部26に導入され、イ
オン検出、デ−タ処理がおこなわれる。 このシステム
では泳動分離された成分のオンラインでの同定が可能に
なる。
施例に基づくキャピラリ−電気泳動部と質量分析計の複
合化システムを示す。 実効的な泳動距離を制御するポ
ンプは泳動部先端にキャピラリ−内の溶液(緩衝液)を
排出する向きに結合してある。 電気泳動分離用のキャ
ピラリ−の末端はインタ−フェイスDの金属パイプに装
填され、泳動してきた分離成分は噴霧補助溶液23と共
に噴霧、イオン化されて質量分析部26に導入され、イ
オン検出、デ−タ処理がおこなわれる。 このシステム
では泳動分離された成分のオンラインでの同定が可能に
なる。
【0031】(第6の実施例)図10に本発明の第6の
実施例に基づく流量調節弁を泳動末端に結合したキャピ
ラリ−電気泳動システムの装置構成を示す。 連続的な
流量調節が可能な流量調節弁30は、目的に合わせて泳
動の出口で流れを絞り、実効的な泳動距離を制御する。
実施例に基づく流量調節弁を泳動末端に結合したキャピ
ラリ−電気泳動システムの装置構成を示す。 連続的な
流量調節が可能な流量調節弁30は、目的に合わせて泳
動の出口で流れを絞り、実効的な泳動距離を制御する。
【0032】
(1)前述のいずれのポンプも電気制御ができるため、
取扱いおよび自動化が容易、さらに、泳動条件最適化の
シミュレ−ションが容易となるため、目的、分析対象に
応じた多様の対応とプログラム制御が可能となる。
取扱いおよび自動化が容易、さらに、泳動条件最適化の
シミュレ−ションが容易となるため、目的、分析対象に
応じた多様の対応とプログラム制御が可能となる。
【0033】(2)泳動部のキャピラリ−長を短縮でき
る上、電気制御系であるため装置をコンパクトにでき
る。このことは、分析系の温度制御を容易にして再現性
の良い結果をもたらす、と同時にパ−ムトップサイズの
環境計測やベッドサイドの臨床検査に適した計測器とし
ての応用分野もある。
る上、電気制御系であるため装置をコンパクトにでき
る。このことは、分析系の温度制御を容易にして再現性
の良い結果をもたらす、と同時にパ−ムトップサイズの
環境計測やベッドサイドの臨床検査に適した計測器とし
ての応用分野もある。
【0034】(3)血清、脳脊髄液、DNAをはじめと
する生体成分や医薬品、環境物質に含まれる各種イオン
などわずかな易動度差をもつ混合成分の分離を容易に
し、泳動距離依存性の高い等速電気泳動分離モ−ドにお
いても、リ−デイングイオンとタ−ミナルイオンにはさ
まれた試料各成分の分離性能向上に貢献する。
する生体成分や医薬品、環境物質に含まれる各種イオン
などわずかな易動度差をもつ混合成分の分離を容易に
し、泳動距離依存性の高い等速電気泳動分離モ−ドにお
いても、リ−デイングイオンとタ−ミナルイオンにはさ
まれた試料各成分の分離性能向上に貢献する。
【図1】本発明のキャピラリ−電気泳動装置の基本構成
図。
図。
【図2】第1の実施例に基づくキャピラリ−電気泳動装
置における電気浸透流ポンプの断面図。
置における電気浸透流ポンプの断面図。
【図3】第1の実施例に基づく電気浸透流ポンプ結合キ
ャピラリ−電気泳動装置の構成図。
ャピラリ−電気泳動装置の構成図。
【図4】第1の実施例に基づく電気泳動パタ−ンを示す
図。
図。
【図5】第1の実施例に基づく生体試料オンライン採
取、オンライン分析の概念図。
取、オンライン分析の概念図。
【図6】第2の実施例に基づくキャピラリ−電気泳動装
置における電磁流ポンプの模式図。
置における電磁流ポンプの模式図。
【図7】第3の実施例に基づくキャピラリ−電気泳動装
置における圧電素子ポンプの断面図。
置における圧電素子ポンプの断面図。
【図8】第4の実施例に基づくキャピラリ−電気泳動装
置おけるカソ−ド部および補助電解セルの構成図。
置おけるカソ−ド部および補助電解セルの構成図。
【図9】第5の実施例に基づくキャピラリ−電気泳動部
と質量分析計の複合化システムを示す図。
と質量分析計の複合化システムを示す図。
【図10】第6の実施例に基づく流量調節弁結合キャピ
ラリ−電気泳動装置の構成図。
ラリ−電気泳動装置の構成図。
1…電気泳動分離用キャピラリ−、2、3…電極液槽、
4…検出器、5…送液ポンプ、6…液槽、7…オ−トサ
ンプラ−、8、9…電気泳動分離用電極、10…ポンプ
用キャピラリ−体、11、12…ポンプ駆動用電極、1
3…電磁コイル14…プラスチック細管、15…圧電素
子、16…ポンプ駆動ユニット、17…補助電解セル、
18…電極兼隔離板、19…対極、20…補助検出器、
21…電気泳動条件コントロ−ラ−、22…金属パイ
プ、23…噴霧補助溶液、 24、25…排気系、2
6…質量分析部、27…マイクロダイアリシス微小プロ
−ブ、28…サンプリングコントロ−ラ−、29…フラ
クションコレクタ−、30…流量調節弁、31…流量調
節弁コントロ−ラ。
4…検出器、5…送液ポンプ、6…液槽、7…オ−トサ
ンプラ−、8、9…電気泳動分離用電極、10…ポンプ
用キャピラリ−体、11、12…ポンプ駆動用電極、1
3…電磁コイル14…プラスチック細管、15…圧電素
子、16…ポンプ駆動ユニット、17…補助電解セル、
18…電極兼隔離板、19…対極、20…補助検出器、
21…電気泳動条件コントロ−ラ−、22…金属パイ
プ、23…噴霧補助溶液、 24、25…排気系、2
6…質量分析部、27…マイクロダイアリシス微小プロ
−ブ、28…サンプリングコントロ−ラ−、29…フラ
クションコレクタ−、30…流量調節弁、31…流量調
節弁コントロ−ラ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 安章 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 奥村 昭彦 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (25)
- 【請求項1】電気泳動分離用石英キャピラリ−と、試料
供給手段と、分離された試料成分を検出する少なくとも
1個の検出手段と、電気泳動を発生させる電圧供給手
段、とからなる電気泳動装置であって、該分離用石英キ
ャピラリ−内の液体の流れを制御する電気浸透流ポンプ
又は流量調節手段のいずれか一方を付加したことを特徴
とするキャピラリ−電気泳動装置。 - 【請求項2】電気浸透流ポンプが電気泳動分離用石英キ
ャピラリ−の泳動末端、又は試料注入側のどちらか一方
に取り付けられたことを特徴とする請求項1のキャピラ
リ−電気泳動装置。 - 【請求項3】前記電気浸透流ポンプは、溶液を含むキャ
ピラリ−体が電場で生ずる電気浸透流を利用したポンプ
であるが、前記キャピラリ−体は少なくとも1本から成
ることを特徴とする請求項1のキャピラリ−電気泳動装
置。 - 【請求項4】前記電気浸透流ポンプは、溶液を含むキャ
ピラリ−体が電場で生ずる電気浸透流を利用したポンプ
であるが、前記キャピラリ−体は多孔質体から成ること
を特徴とする請求項1のキャピラリ−電気泳動装置。 - 【請求項5】前記流量調節手段に圧電素子を利用して流
路を調節する弁を備えたことを特徴とする請求項1のキ
ャピラリ−電気泳動装置。 - 【請求項6】前記流量調節手段にオリフィス又はキャピ
ラリ−体を単独で又は多チャンネル化して用いることを
特徴とする請求項1のキャピラリ−電気泳動装置。 - 【請求項7】前記流量調節手段に多孔性フィルタ−を単
独で又は多チャンネル化して用いることを特徴とする請
求項1のキャピラリ−電気泳動装置。 - 【請求項8】電気泳動分離用石英キャピラリ−と、試料
供給手段と、分離された試料成分を検出する少なくとも
1個の検出手段と、電気泳動を発生させる電圧供給手
段、とからなる電気泳動装置であって、該分離用石英キ
ャピラリ−内の液体の流れを制御する電磁流ポンプを付
加したことを特徴とするキャピラリ−電気泳動装置。 - 【請求項9】前記電磁流ポンプが前記電気泳動分離用石
英キャピラリ−の泳動末端、又は試料注入側のどちらか
一方に取り付けられたことを特徴とする請求項8のキャ
ピラリ−電気泳動装置。 - 【請求項10】電気泳動分離用石英キャピラリ−と、試
料供給手段と、分離された試料成分を検出する少なくと
も1個の検出手段と、電気泳動を発生させる電圧供給手
段、とからなる電気泳動装置であって、該分離用石英キ
ャピラリ−内の液体の流れを制御する、圧電素子をアク
チュエ−タ−に利用したポンプを付加したことを特徴と
するキャピラリ−電気泳動装置。 - 【請求項11】前記圧電素子をアクチュエ−タ−として
利用したポンプが前記電気泳動分離用石英キャピラリ−
の泳動末端、又は試料注入側のいずれか一方に取り付け
られたことを特徴とする請求項10のキャピラリ−電気
泳動装置。 - 【請求項12】電気泳動分離用石英キャピラリ−と、試
料供給手段と、分離された試料成分を検出する少なくと
も1個の検出手段と、電気泳動を発生させる電圧供給手
段、とからなる電気泳動装置であって、該分離用石英キ
ャピラリ−内の液体の流れを制御する静電形マイクロポ
ンプを付加したことを特徴とするキャピラリ−電気泳動
装置。 - 【請求項13】前記静電形マイクロポンプが前記電気泳
動分離用石英キャピラリ−の泳動末端、又は試料注入側
のいずれか一方に取り付けられたことを特徴とする請求
項12のキャピラリ−電気泳動装置。 - 【請求項14】電気泳動分離用キャピラリ−と、試料供
給手段と、分離された試料成分を検出する少なくとも1
個の検出手段と、電気泳動を発生させる電圧供給手段、
とからなる電気泳動装置であって、該分離用石英キャピ
ラリ−内の液体の流れを制御するポンプを付加した電気
泳動分離用キャピラリ−を結合したことを特徴とする質
量分析装置。 - 【請求項15】前記電気浸透流ポンプは、溶液を含むキ
ャピラリ−体が電場で生ずる電気浸透流を利用したポン
プであるが、前記キャピラリ−体は少なくとも1本から
成ることを特徴とする請求項14の質量分析装置。 - 【請求項16】前記キャピラリ−体が多孔質体から成る
ことを特徴とする請求項14の質量分析装置。 - 【請求項17】電気泳動分離用キャピラリ−と、試料供
給手段と、分離された試料成分を検出する少なくとも1
個の検出手段と、電気泳動を発生させる電圧供給手段、
とから成る電気泳動装置に前記分離用キャピラリ−内の
液体の流れを制御するポンプ、又は流量調節手段のいず
れか一方を付加したキャピラリ−電気泳動装置であっ
て、カソ−ドで発生する水素ガスを吸蔵あるいは消費す
るカソ−ド部を備えたことを特徴とするキャピラリ−電
気泳動装置。 - 【請求項18】前記キャピラリ−内の液体の流れを制御
するポンプが電気浸透流ポンプである請求項17のキャ
ピラリ−電気泳動装置。 - 【請求項19】前記キャピラリ−内の液体の流れを制御
するポンプが電磁流ポンプである請求項17のキャピラ
リ−電気泳動装置。 - 【請求項20】前記流量調節手段が圧電素子を利用して
流路を調節する弁である請求項17のキャピラリ−電気
泳動装置。 - 【請求項21】前記流量調節手段がオリフィスか、又は
キャピラリ−のいずれか一方である請求項17のキャピ
ラリ−電気泳動装置。 - 【請求項22】前記流量調節手段が多孔性フィルタ−で
ある請求項17のキャピラリ−電気泳動装置。 - 【請求項23】前記カソ−ド部に内蔵される前記カソ−
ドが、パラジウム、チタン、ニッケル、白金などの金属
単体、あるいはAB5型、AB2型(A:希土類、チタ
ン、ジルコニウム、マグネシウム、カルシウム等、B:
鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等)に代表される水
素吸蔵体からなる請求項17のキャピラリ−電気泳動装
置。 - 【請求項24】電気泳動分離用キャピラリ−と、試料供
給手段と、分離された試料成分を検出する少なくとも1
個の検出手段と、電気泳動を発生させる電圧供給手段、
とから成る電気泳動装置であって、ニッケル、パラジウ
ム、白金などの水素透過性材料を、カソ−ド兼隔離板と
して用い、この隔離板に接して泳動部とは独立して設け
た電解セル内の対極で、前記カソ−ドで発生して透過し
てくる水素を消費する手段を備えたキャピラリ−電気泳
動装置。 - 【請求項25】前記セル内であって、前記対極が、前記
隔離板を透過してくる水素を消費する電位に設定されて
いる請求項24のキャピラリ−電気泳動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8093827A JPH09281077A (ja) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | キャピラリ−電気泳動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8093827A JPH09281077A (ja) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | キャピラリ−電気泳動装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09281077A true JPH09281077A (ja) | 1997-10-31 |
Family
ID=14093234
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8093827A Pending JPH09281077A (ja) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | キャピラリ−電気泳動装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09281077A (ja) |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1996
- 1996-04-16 JP JP8093827A patent/JPH09281077A/ja active Pending
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