JP2004510170A - マルチポート型分離装置および方法 - Google Patents

Abstract

（ａ）陽極液の流れの通路を画定する導入および排出手段を有する陰極チャンバー；（ｂ）電界を発生させるための、陽極液の流れの通路を画定する導入および排出手段を有する陽極チャンバー；（ｃ）前記陰極チャンバーおよび陽極チャンバーと流体連通している少なくとも１個の電解液貯槽；（ｄ）前記電解液貯槽と前記陰極チャンバーおよび前記陽極チャンバーとの間で電解液を出し入れするように作製された手段；（ｅ）前記陰極チャンバーおよび前記陽極チャンバーとの間に隣接して配置された少なくとも３個の分離チャンバーであって、隣接するチャンバーの内容物の対流混合を妨げるように作製された複数のイオン透過性隔壁によって形成されている分離チャンバー；（ｆ）前記分離チャンバーから液体を出し入れするための導入および排出手段；（ｇ）少なくとも１個のサンプル液貯槽であって、それぞれのサンプル液貯槽が少なくとも１個の分離チャンバーと接続されているサンプル液貯槽；ならびに（ｈ）サンプル液貯槽と少なくとも１個の分離チャンバーとの間で液体を出し入れするための手段を有するマルチポート型電気泳動装置。

Description

【０００１】
発明の分野
本発明は、電気泳動により溶液中の化合物を分離する装置、その装置に好適な分離ユニットおよびカートリッジ、ならびにその装置の使用方法に関する。
【０００２】
発明の背景
製造規模（分取型）の電気泳動分離は、単純なサンプルおよび複雑なサンプルの両方の処理において重要性が増しつつある。そのような分離の成否を決定する重要な要素は、分離された成分の対流再混合をどの程度まで防止できるかである。マルチ［多数個］コンパートメント型電解槽は、分離されたサンプルの成分を空間的におよび／または時間的に容易に単離できることから、製造規模の電気泳動分離には魅力的であると考えられる。マルチコンパートメント型電解槽の多くは、電気泳動輸送流跡と流体輸送流跡の不適切な統合に難儀している。最近、グラディフロー（Ｇｒａｄｉｆｌｏｗ（商標名））技術（ＵＳ ５０３９３８６、Ｇｒａｄｉｐｏｒｅ社）が市場導入されて、製造規模の電気泳動成分分離に関わる電気泳動過程および流体過程の統合がうまく実施されるようになった。その好ましい特性にも拘わらず、グラディフロー（商標名）技術は、隣接するチャンバーの内容物の対流混合を実質的に防止する電気泳動分離膜によって、互いから且つ電極コンパートメントから隔絶された２つの分離チャンバーを設けたという意味において限界のあるものであった。このデザインのためにグラディフロー（商標名）技術は二成分の分離に限定されたが、順次二成分分離とはいえ、複雑な混合物から個々の成分を分離することもできた。
【０００３】
本発明者らは、分離技術の利用分野を二成分分離から複雑な混合物の複数成分の同時分離に拡大するマルチチャンバー電解槽を開発した。
【０００４】
発明の概要
第１の態様において本発明は、マルチ［多数個］ポート［出入口］型電気泳動装置であって、該装置が：
（ａ）陰極を収容する陰極チャンバー；
（ｂ）陽極を収容する陽極チャンバーであって、その陽極チャンバーが前記陰極チャンバーに対して、前記陰極および陽極が前記陰極と陽極との間に所定の電位を印加した時に電場において電界を発生させるように配置されている陽極チャンバー；
（ｃ）陰極液の流れの通路を画定している前記陰極チャンバーの中へならびに該チャンバーから液体を出し入れするための導入および排出手段；
（ｄ）陽極液の流れの通路を画定している前記陽極チャンバーの中へならびに該チャンバーから液体を出し入れするための導入および排出手段；
（ｅ）前記陰極チャンバーおよび陽極チャンバーと流体連通している少なくとも１個の電解液貯槽；
（ｆ）前記電解液貯槽と前記陰極チャンバーおよび陽極チャンバーとの間で少なくとも１種類の電解液を出し入れするように作製された手段；
（ｇ）前記陰極チャンバーと陽極チャンバーとの間に配置されていることで前記電界領域に少なくとも部分的に配置されている少なくとも３個の隣接して配置された分離チャンバーであって、その分離チャンバーが前記陽極チャンバーと陰極チャンバーとの間に配置された複数のイオン透過性隔壁によって形成されており、前記イオン透過性隔壁が隣接するチャンバーの内容物の対流混合を妨げるように作製された分離チャンバー；
（ｈ）分離の流れの通路を画定している前記分離チャンバーの中へならびに該チャンバーから液体を出し入れするための導入および排出手段；
（ｉ）少なくとも１個のサンプル液貯槽であって、少なくとも１個のサンプル液貯槽が少なくとも１個の分離チャンバーと流体連通しているサンプル液貯槽；ならびに
（ｊ）サンプル液貯槽と少なくとも１個の分離チャンバーとの間で流体を出し入れするように作製された手段；
を有し、前記所定電位の印加が前記イオン透過性隔壁の少なくとも一つを通る少なくとも１つの成分の移動を起すことを特徴とするマルチポート型電気泳動装置を提供する。
【０００５】
好ましくは前記装置は、陰極チャンバーと流体連通している陰極液貯槽ならびに陽極チャンバーと流体連通している陽極液貯槽の２つの電解液貯槽を有する。
【０００６】
好ましくはその装置は、それぞれの分離チャンバーと流体連通している４〜１２個の対応するサンプル液貯槽を有する４〜１２個の分離チャンバーを有する。その装置はいかなる数の分離チャンバーも有することができ、好ましくは３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個またはそれ以上を有することができる。その装置は、いかなる数のサンプル液貯槽も有することができ、好ましくは３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個またはそれ以上を有することができる。それぞれの分離チャンバーに１個のサンプル液貯槽があっても良いか、あるいは１個のサンプル液貯槽が複数個の分離チャンバーと流体連通していることができる。
【０００７】
ある好ましい形態では当該装置は、６個の分離チャンバーおよび、それぞれの分離チャンバーと流体連通している６個の対応するサンプル液貯槽を有する。別の好ましい形態では当該装置は、８個の分離チャンバーおよび、それぞれの分離チャンバーと流体連通している８個の対応するサンプル液貯槽を有する。さらに別の好ましい形態では当該装置は、１２個の分離チャンバーおよび、それぞれの分離チャンバーと流体連通している１２個の対応するサンプル液貯槽を有する。
【０００８】
好ましくは電界がない場合、前記隔壁の少なくとも一部が、隣接するチャンバーの内容物の対流混合を制限し且つ成分の実質的な移動を防止する。
【０００９】
ある好ましい形態では前記隔壁は、特徴的な平均孔径および孔径分布を有する膜である。
【００１０】
別の好ましい形態では、前記隔壁の少なくとも１つが、特徴的なｐＩ値を有する等電膜である。
【００１１】
別の好ましい形態では、前記隔壁の少なくとも１つが、イオンの選択的移動に介在することができるイオン交換膜である。
【００１２】
当該装置が、与えられたサンプルの所望の分離または処理に応じて、同じ種類のイオン透過性膜または２種類以上のそれらの組み合わせを有することができることは明らかであろう。
【００１３】
好ましくは、前記陰極および陽極が白金コーティングされたチタンメッシュを有する。
【００１４】
ある好ましい形態では分離チャンバーは、そのチャンバーと流体連通している導入手段および排出手段を有する。
【００１５】
別の好ましい形態では、少なくとも２個の分離チャンバーが同じ導入および排出手段を介して流体連通している。
【００１６】
別の好ましい形態では、少なくとも１個の分離チャンバーが、外部流体連通手段を介して、少なくとも１個の他の分離チャンバーと流体連通している。
【００１７】
別の好ましい形態では、分離チャンバーのうちの少なくとも２個が直列流体連通している。
【００１８】
別の好ましい形態では、分離チャンバーのうちの少なくとも２個が並列流体連通している。
【００１９】
その装置はさらに、
少なくとも１個の電解液貯槽から前記陰極チャンバーおよび前記陽極チャンバーを通って電解液を循環させて、それぞれのチャンバーで電解液の流れを形成するように作製された手段；ならびに
前記サンプル液貯槽から前記それぞれの分離チャンバーを通って流体内容物を循環させることで、前記それぞれの分離チャンバーで分離の流れを形成するように作製された手段
を有することができる。
【００２０】
好ましくは、前記電解液および流体内容物を出し入れするように作製された手段は、別個に制御されて前記それぞれの電解液および流体を独立に移動させるポンプ送り手段を有する。
【００２１】
前記装置はさらに、前記サンプル液貯槽の少なくとも１個から内容物を取り出しまた前記サンプル液貯槽の少なくとも１個の中に内容物を戻すように作製された手段を有することができる。
【００２２】
前記装置はさらに、前記陰極チャンバー、前記陽極チャンバー、サンプル液貯槽または分離チャンバーのうちの少なくとも一つの中の内容物の温度を維持するように作製された手段を有することができる。１形態においては、前記陰極チャンバーおよび陽極チャンバーの中の電解液および／または前記分離チャンバーの少なくとも１個の中の流体の温度を維持する。好ましくは、前記温度を維持する手段は、シェル内チューブ（ｔｕｂｅ−ｉｎ−ｓｈｅｌｌ）型熱交換器である。
【００２３】
前記装置の好ましい形態では、前記陰極チャンバー、前記陽極チャンバーおよび前記分離チャンバーは分離ユニットに収容されており、その分離ユニットはカートリッジおよびカセットからなる群から選択され、その分離ユニットは前記電解液貯槽および前記サンプル液貯槽と流体的に連結されている。
【００２４】
第２の態様において本発明は、電気泳動分離ユニットであって、該ユニットが：
（ａ）陰極を収容する陰極チャンバー；
（ｂ）陽極を収容する陽極チャンバーであって、その陽極チャンバーが前記陰極チャンバーに対して、前記陰極および陽極が前記陰極と陽極との間に所定の電位を印加した時に電場において電界を発生させるように配置されている陽極チャンバー；
（ｃ）陰極液の流れの通路を画定している前記陰極チャンバーの中へならびに該チャンバーから液体を出し入れするための導入および排出手段；
（ｄ）陽極液の流れの通路を画定している前記陽極チャンバーの中へならびに該チャンバーから液体を出し入れするための導入および排出手段；
（ｅ）前記陰極チャンバーと陽極チャンバーとの間に配置されていることで前記電界領域に少なくとも部分的に配置されている少なくとも３個の隣接して配置された分離チャンバーであって、その分離チャンバーが前記陽極チャンバーと陰極チャンバーとの間に配置された複数のイオン透過性隔壁によって形成されており、前記イオン透過性隔壁が隣接するチャンバーの内容物の対流混合を妨げるように作製された分離チャンバー；
（ｆ）分離の流れの通路を画定している前記分離チャンバーの中へならびに該チャンバーから液体を出し入れするための導入および排出手段；
を有し、前記所定の電位の印加が前記イオン透過性隔膜の少なくとも１つを通る少なくとも１つの成分の移動を起こすことを特徴とするユニットを提供する。
【００２５】
好ましくは前記ユニットは、３〜１２個の分離チャンバーを有する。そのユニットはいかなる数の分離チャンバーも有することができ、好ましくは３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個またはそれ以上を有することができる。
【００２６】
ある好ましい形態において前記ユニットは、４個の分離チャンバーを有する。別の好ましい形態では前記ユニットは、６個の分離チャンバーを有する。さらに別の好ましい形態では前記ユニットは、１２個の分離チャンバーを有する。しかしながら、そのユニットにはいかなる数の分離チャンバーも組み込むことが可能であることは明らかであろう。
【００２７】
好ましくは電界がない場合、前記隔壁の少なくとも一部が、隣接するチャンバーの内容物の対流混合を制限し且つ成分の実質的な移動を制限する。
【００２８】
好ましくは前記隔壁は、特徴的な平均孔径および孔径分布を有する膜である。
【００２９】
ある好ましい形態では、前記隔壁の少なくとも１つが、特徴的なｐＩ値を有する等電膜である。
【００３０】
別の好ましい形態では、前記隔壁の少なくとも１つが、イオンの選択的移動に介在することができるイオン交換膜である。
【００３１】
別の好ましい形態では、前記陰極および陽極が白金コーティングされたチタンメッシュを有する。
【００３２】
当該ユニットが、与えられたサンプルの所望の分離または処理に応じて、同じ種類のイオン透過性隔壁または２種類以上のそれらの組み合わせを有することができることは明らかであろう。
【００３３】
ある形態では前記ユニットは、前記分離チャンバーの中へならびに該チャンバーから液体を出し入れするための複数の導入および排出手段を画定する陰極接続ブロックおよび陽極接続ブロックを有する。
【００３４】
この形態において、前記陰極接続ブロックおよび陽極接続ブロックは好ましくは、前記陰極および陽極ならびに、前記陰極および陽極を電源装置に接続するための接続手段を収容している。
【００３５】
ある形態において、前記陰極は前記陰極接続ブロック中に画定された凹部またはチャンネルの中に収容されており、前記陽極は前記陽極接続ブロック中に画定された凹部またはチャンネルの中に収容されている。前記陽極接続ブロックおよび陰極接続ブロックはまた好ましくは、前記陰極液および陽極液の流れのための導入ポートおよび排出ポートを画定する。
【００３６】
ある好ましい形態では、少なくとも１個の分離チャンバーが、外部の連通手段を介して、少なくとも１個の他の分離チャンバーと流体連通している。
【００３７】
別の好ましい形態では、少なくとも２個の分離チャンバーが直列流体連通している。
【００３８】
別の好ましい形態では、少なくとも２個の分離チャンバーが並列流体連通している。
【００３９】
別の好ましい形態では、少なくとも２個の分離チャンバーが、同じ導入および排出手段を介して流体連通している。
【００４０】
ある好ましい形態では前記分離チャンバーは、前記ユニットから着脱可能に作製されたカートリッジの中に形成されているか、あるいは収容されている。
【００４１】
第３の態様において本発明は、電気泳動ユニットで使用するためのカートリッジであって、該カートリッジが：
（ａ）第１の外側イオン透過性隔壁と第２の外側イオン透過性隔壁の間に配置された少なくとも２個の内側イオン透過性隔壁を収容するハウジングであって、前記隔壁がそれらの間で３個以上の分離チャンバーを画定しており、前記隔壁が隣接するチャンバーの中の内容物の対流混合を妨げるように作製されたハウジング；ならびに
（ｂ）前記分離チャンバー中で流れの通路を画定している前記チャンバーの中へならびに該チャンバーから液体を出し入れするための導入ポートおよび排出ポート；
を有し、前記導入ポートに液体が送られると、前記チャンバー間での液体の実質的な対流混合を起すことなく、液体が前記チャンバーを通る流れをつくることを特徴とするカートリッジを提供する。
【００４２】
好ましくは、前記カートリッジは外側イオン透過性隔壁上に配置された外部をさらに有する。
【００４３】
好ましくは前記流れの通路は前記隔壁によって画定される。
【００４４】
好ましくは、前記カートリッジは前記隔壁に近接して配置されたグリッド［格子状］エレメント［部材］をさらに有する。好ましい形態において前記グリッドエレメントは、概して平坦である。
【００４５】
前記グリッドエレメントはさらに、前記隔壁を支持し、前記流れの通路中で流体を混合するための支持用部品を有することができる。好ましくは前記支持用部品は格子状部品である。
【００４６】
ある好ましい形態では前記カートリッジは、３個以上の分離チャンバーを画定する２個以上の内側隔壁を有する。好ましくは前記カートリッジは、３〜１２個の分離チャンバーを有する。そのカートリッジはいかなる数の分離チャンバーも有することができ、好ましくは３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個またはそれ以上を有することができる。
【００４７】
好ましくは電界がない場合、前記隔壁の少なくとも一部が、隣接するチャンバーの内容物の対流混合を制限し且つ成分の実質的な移動を防止する。
【００４８】
好ましくは前記隔壁は、特徴的な平均孔径および孔径分布を有する膜である。
【００４９】
前記隔壁の少なくとも１つは、特徴的なｐＩ値を有する等電膜であり得る。。
【００５０】
前記隔壁の少なくとも１つは、イオンの選択的移動に介在することができるイオン交換膜であり得る。。
【００５１】
当該カートリッジが、与えられたサンプルの所望の分離または処理に応じて、同じ種類のイオン透過性隔壁または２種類以上のそれらの組み合わせを有することができることは明らかであろう。
【００５２】
ある形態では前記カートリッジは、そのチャンバーと流体連通している導入ポートおよび排出ポートを有する。
【００５３】
ある好ましい形態では、少なくとも２個の分離チャンバーが同じ導入ポートおよび排出ポートを介して流体連通している。
【００５４】
第４の態様において本発明は、電気泳動によってサンプルの組成を変える方法であって、該方法が：
（ａ）陰極を収容する陰極チャンバー；陽極を収容する陽極チャンバーであって、その陽極チャンバーが前記陰極チャンバーに対して、前記陰極および陽極が前記陰極と陽極との間に所定の電位が印加された時に電場領域において電界を発生させるように配置されている陽極チャンバー；陰極液の流れの通路を画定している前記陰極チャンバーの中へならびに該チャンバーから液体を出し入れするための導入および排出手段；陽極液の流れの通路を画定している前記陽極チャンバーの中へならびに該チャンバーから液体を出し入れするための導入および排出手段；前記陰極チャンバーおよび前記陽極チャンバーと流体連通している少なくとも１個の電解液貯槽；前記少なくとも１個の電解液貯槽と前記陰極チャンバーおよび陽極チャンバーとの間で電解液を出し入れするように作製された手段；前記電界領域に少なくとも部分的に配置されるように前記陰極チャンバーと陽極チャンバーとの間に配置された少なくとも３個の分離チャンバーであって、その分離チャンバーが前記陽極チャンバーと陰極チャンバーとの間に配置された複数のイオン透過性隔壁によって形成されており、前記イオン透過性隔壁が隣接するチャンバーの内容物の対流混合を妨げるように作製された分離チャンバー；分離の流れの通路を画定している前記分離チャンバーの中へならびに該チャンバーから液体を出し入れするための導入および排出手段；３個以上のサンプル液貯槽であって、それぞれ貯槽が１個以上の分離チャンバーと流体連通しているサンプル液貯槽；ならびにサンプル液貯槽と少なくとも１個の分離チャンバーとの間で流体を出し入れするように作製された手段を有するマルチポート型電気泳動装置を提供する段階；
（ｂ）前記陽極および陰極導入手段を介して前記陽極チャンバーおよび陰極チャンバーに電解液を送る段階；
（ｃ）前記サンプルを、前記導入手段を介して前記分離チャンバーの少なくとも一つに送る段階；
（ｄ）前記導入手段を介してそのほかのチャンバーに流体を送る段階；ならびに
（ｅ）前記陰極と陽極の間に電位を印加してチャンバー中の前記サンプルの少なくとも１つの成分を隔壁を通して１以上の隣接する分離チャンバーに移動させる段階；
を有することを特徴とする方法を提供する。
【００５５】
前記方法はさらに、組成が変わった前記サンプルを回収する段階を有することができる。
【００５６】
好ましくは前記陽極チャンバーおよび陰極チャンバーに出し入れされた電解液を、それぞれの導入手段および排出手段を通して循環させて電解液の流れを形成する。
【００５７】
好ましくは、前記分離チャンバーに出し入れされたサンプルと流体を前記それぞれのチャンバーの前記導入手段および排出手段を通して循環させてサンプルおよび流体の流れを形成する。
【００５８】
好ましくは、前記電位を印加すると実質的に全ての成分の隔壁横断移動が開始する。
【００５９】
好ましくは電界がない場合、前記隔壁の少なくとも一部が、隣接するチャンバーの内容物の対流混合を制限し且つ成分の実質的な移動を防止する。
【００６０】
好ましくは前記隔壁は、特徴的な平均孔径および孔径分布を有する膜である。前記隔壁の少なくとも１つは、特徴的なｐＩ値を有する等電膜であり得る。前記隔壁の少なくとも１つは、イオンの選択的移動に介在することができるイオン交換膜である。
【００６１】
与えられたサンプルの所望の分離または処理に応じて、同じ種類のイオン透過性膜または２種類以上のそれらの組み合わせを用いることができることは明らかであろう。
【００６２】
前記電極チャンバーおよび分離チャンバーを通る電解液の流量は、化合物の分離に影響を与え得る。装置の構成および分離対象のサンプルに応じて、数ナノリットル／分〜数リットル／分の速度を用いることができる。場合によっては、停滞した液体でもよい。
【００６３】
印加される電圧および／または電流は、分離に応じて変わり得る。代表的には、約５０００ボルト以下を用いることができるが、電圧の選択は装置の構成、電極および分離対象サンプルによって決まる。
【００６４】
第５の態様において本発明は、サンプルからの１以上の化合物または成分の分離における本発明の第１の態様による装置の使用を提供する。
【００６５】
第６の態様において本発明は、サンプルからの１以上の化合物または成分の分離における本発明の第４の態様による方法の使用に関するものである。
【００６６】
第７の態様において本発明は、本発明の第１の態様による装置によって分離される化合物を提供する。
【００６７】
第８の態様において本発明は、本発明の第４の態様による方法によって分離される化合物を提供する。
【００６８】
グラディフロー（商標）は、グラディポア社（Ｇｒａｄｉｐｏｒｅ Ｌｉｍｉｔｅｄ， Ａｕｓｔｒａｌｉａ）の商標である。
【００６９】
本発明の利点は、前記装置および方法がサンプル中の荷電分子および他の成分を効果的かつ効率的に処理および分離することができるという点である。
【００７０】
本発明の別の利点は、前記装置および方法が、スケールアップ性、高い分離速度、低い運転コスト、低い電力使用量および高い使い易さを有する点である。
【００７１】
本発明のさらに別の利点は、前記装置および方法が、分離成分の改善された収率および分離成分の改善された純度を達成し得るという点である。
【００７２】
本発明のさらに別の利点は、前記装置および方法が、多数個のサンプルの処理またはプロセシングを同時に行うことを可能とするという点である。
【００７３】
これらのまたそのほかの利点は、本明細書を読み、理解すれば、当業者には明らかなことである。
【００７４】
本明細書を通じて、特に断らない限り、「有する」という用語、あるいは「含む」または「有して成る」などの変形は、述べられている要素、物品または段階、あるいは要素、物品または段階の群の包含を示唆し、他の要素、物品または段階、あるいは要素、物品または段階の群の除外を示唆するものではないと理解する。
【００７５】
本明細書に含まれている先行技術文書についての記載はいずれも、その文書がオーストラリアにおいて、本関連技術の公知となっている一般的な知識の一部を形成するものであるということを認めるものではない。
【００７６】
本発明についての理解を深めるため、後掲の実施例および図面を参照しながら、好ましい形態について説明する。
【００７７】
図面の簡単な説明
図１は、本発明の電気泳動装置で使用される４個の分離チャンバーを有する電気泳動分離ユニットの模式図である。
【００７８】
図２は、本発明の電気泳動装置で使用される６個の分離チャンバーを有する電気泳動分離ユニットの模式図である。
【００７９】
図３は、本発明の電気泳動装置で使用される６個の分離チャンバーを有する電気泳動分離ユニットの別の実施形態の模式図である。
【００８０】
図４は、本発明の電気泳動装置で使用される１２個の分離チャンバーを有する電気泳動分離ユニットの模式図である。
【００８１】
図５Ａは、本発明の電気泳動装置で使用される１２個の分離チャンバーを有することができる電気泳動分離ユニットの分解組立図である。
【００８２】
図５Ｂは、好適なハウジング中に部分的に組み立てられた図５Ａによる電気泳動分離ユニットの図である。
【００８３】
図５Ｃは、好適なハウジング中に完全に組み立てられた図５Ａによる電気泳動分離ユニットの図である。
【００８４】
図６Ａは、本発明の電気泳動分離ユニットまたはカートリッジの構成要素として組み込み得る第１のグリッドエレメントの平面図である。
【００８５】
図６Ｂは、本発明の電気泳動分離ユニットまたはカートリッジの構成要素として組み込み得る第２のグリッドエレメントの平面図である。
【００８６】
図６Ｃは、本発明の電気泳動分離ユニットまたはカートリッジの構成要素として組み込み得る第３のグリッドエレメントの平面図である。
【００８７】
図７は、３個の分離チャンバーを有する電気泳動分離ユニットまたはカートリッジの内側構成要素の分解組立図である。
【００８８】
図８は、４個の分離チャンバーを有する電気泳動分離ユニットまたはカートリッジの内側構成要素の分解組立図である。
【００８９】
図９は、６個の分離チャンバーを有する電気泳動分離ユニットまたはカートリッジの内側構成要素の分解組立図である。
【００９０】
図１０は、１２個の分離チャンバーを有する電気泳動分離ユニットまたはカートリッジの内側構成要素の分解組立図である。
【００９１】
図１１は、図１の分離ユニットを用いる電気泳動装置の模式図である。
【００９２】
図１２は、１２個の分離チャンバーを有する分離ユニットを用いる電気泳動装置のライン図である。
【００９３】
図１３は、ヒト血漿からのＩｇＧ分離時における６０分間、１２０分間および１８０分間の電気泳動後に回収されたサンプルについての分析ＳＤＳ−ＰＡＧＥ結果を示す図である。列１：供給サンプル；列２、３、４：６０分の電気泳動後の分析結果；列５、６、７：１２０分の電気泳動後の分析結果；列８、９、１０：１８０分の電気泳動後の分析結果である。サンプル流から生成物流へのＩｇＧの移動が６０分での最初の分析時点で明らかであった。
【００９４】
図１４は、４時間の電気泳動後に回収されたサンプルについての分析ＳＤＳ−ＰＡＧＥ結果を示す図である。列１および２：分離チャンバー１２および１１である。列３〜１０：分離チャンバー１０〜３である。
【００９５】
図１５は、４時間の電気泳動後の分離チャンバー内容物のＳＤＳ−ＰＡＧＥ分離の像を示す図である。卵白由来のリゾチーム（分子量１４ｋＤａ、等電点１０）は、このタンパク質がｐＨ８．５で正電荷を有することから、分離チャンバー１１および１２（３ｋＤａ〜１５ｋＤａの膜と１５ｋＤａ〜１０００ｋＤａの膜の間）に移動した（列１および２）。負電荷を有するタンパク質は陽極に移動した（列３〜１０）。タンパク質が小さいほど、サンプル供給点であるチャンバー１０から遠くに移動した。
【００９６】
図１６は、実施例４における４時間の電気泳動後の分離チャンバー内容物のＳＤＳ−ＰＡＧＥ分離の像を示す図である。列１、３、５、７および９：６０分間の電気泳動後の生成物流についての分析結果；列２、４、６、８および１０：６０分間の電気泳動後に残った低ｐＩ成分についての分析結果である。
【００９７】
図１７は、ＡＡＴに対する抗体を用いた、図１６と同じ分離のウェスタンブロットの像を示す図である。
【００９８】
発明の実施の形態
好ましい実施形態について詳細に説明する前に、装置の操作の原理について最初に説明する。溶液中のイオンに対して印加される電界または電位によって、イオンは一方の電極の方へ移動する。イオンが正電荷を有する場合、それは負電極（陰極）の方へ動く。逆に、負電荷を有するイオンは、正電極（陽極）の方へ動く。
【００９９】
本発明の装置では、装置またはユニットの隣接するチャンバー間での対流混合を実質的に防止するイオン透過性隔壁が電界中に置かれ、サンプルの成分が隔壁を通って選択的に輸送される。使用される特定のイオン透過性隔壁は異なる用途に応じて変わるものであり、一般に特徴的な平均孔径と孔径分布、等電点あるいはその他の物理特性を有し異なる成分の通過を許容または実質的に阻止する。
【０１００】
本発明による装置の操作の原理の一部について説明したので、以下においては装置について説明する。
【０１０１】
図１には、４個の分離チャンバーを有する、本発明による装置に好適な電気泳動分離ユニットの１実施形態を示してある。この装置１１０は、陰極チャンバー１１３および陽極チャンバー１１４を有し、その各チャンバーはそれぞれの電極チャンバー１１３、１１４から電解液を出し入れするための導入手段１１５、１１７および排出手段１１６、１１８を有する。５個のイオン透過性隔壁１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄ、１２１ｅによって形成される４個の分離チャンバー１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄが、陰極チャンバー１１３と陽極チャンバー１１４の間に配置されている。それぞれの分離チャンバー１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄから液体を出し入れするための４個の導入手段１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄおよび４個の排出手段１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ、１２３ｄが、ユニット１１０のそれぞれの端部近くに配置されている。
【０１０２】
分離チャンバー１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０は、ユニット１１０から着脱可能となるように作製されたカートリッジ中に形成または収容され得る。陰極１２５および陽極１２６は、両電極間に電位を印加した時に、チャンバー中の内容物がその電位に曝露されるように、陰極チャンバー１１３および陽極チャンバー１１４中に収容されている。
【０１０３】
電解液が、導入口１１５、１１７および排出口１１６、１１８を介して電極チャンバー１１３、１１４から出し入れされると、それぞれのチャンバー中で流体ストリーム［液流］が形成される。同様に、流体が導入口１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄおよび排出口１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ、１２３ｄを介して分離チャンバー１２０ａ、１２０ｃ、１２０ｃ、１２０ｄから出し入れされると、流体ストリームがそれぞれのチャンバー中で形成される。
【０１０４】
図２には、６個の分離チャンバーを有する本発明による装置に好適な分離ユニットの別の実施形態が示してある。装置２１０には陰極チャンバー２１３および陽極チャンバー２１４があり、各チャンバーにはそれぞれの電極チャンバー２１３、２１４から電解液を出し入れさせるための導入手段２１５、２１７および排出手段２１６、２１８がある。電極チャンバー２１３および２１４の間には、陰極チャンバーと陽極チャンバー２１３、２１４の間に配置された７個のイオン透過性隔壁２２１ａ〜１２１ｇによって形成された６個の分離チャンバー２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄ、２２０ｅ、２２０ｆが配置されている。それぞれの分離チャンバー２２０ａ〜２２０ｆから液体を出し入れするための６個の導入手段２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄ、２２２ｅ、２２２ｆおよび６個の排出手段２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃ、２２３ｄ、２２３ｅ、２２３ｆが、ユニット２１０のそれぞれの端部付近に配置されている。
【０１０５】
分離チャンバー２２０ａ〜２２０ｆは、ユニット２１０から着脱可能なように作製されたカートリッジ中に形成または収容され得る。陰極および陽極２２５、２２６は、電極２２５、２２６間に電位が印加された時に、分離チャンバー２２０ａ〜２２０ｆ中の内容物がその電位に曝露されるように、陽極チャンバーおよび陰極チャンバー２１３、２１４中に収容されている。
【０１０６】
図２に示した装置は、互いに流体分離されたそれぞれの分離チャンバー２２０ａ〜２２０ｆの導入および排出手段を有する。それとは対照的に、図３には６個の分離チャンバー３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄ、３２０ｅ、３２０ｆを有する装置３１０を図示してあり、その６個のうち３個のチャンバー３２０ａ、３２０ｃ、３２０ｅは、共通の導入手段３２２ａおよび共通の排出手段３２３ａによって流体として連結されている。他の３個の分離チャンバー３２０ｂ、３２０ｄ、３２０ｆは、共通の導入手段３２２ｂおよび共通の排出口手段３２３ｂによって流体として連結されている。流体が導入手段３２２ａに入り、排出手段３２３ａから出る時に、流体は分離チャンバー３２０ａ、３２０ｃ、３２０ｅを通過して、チャンバー中に分離流を形成する。同様に、流体が導入手段３２２ｂに入り、排出手段３２３ｂから出る時に、流体は分離チャンバー３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｆを通過して、これらのチャンバー中に分離流を形成する。
【０１０７】
図４には、１２個の分離チャンバーを有する本発明による装置の別の実施形態を示してある。装置４１０は、陰極チャンバー４１３および陽極チャンバー４１４を有し、それぞれのチャンバーは電極チャンバー４１３、４１４から電解液を出し入れするための導入手段４１５、４１７および排出手段４１６、４１８を有する。１２個の分離チャンバー４２０ａ〜４２０ｌは、陰極チャンバーと陽極チャンバー４１３、４１４の間に配置されている。分離チャンバー４２０ａ〜４２０ｌは、陰極チャンバーと陽極チャンバー４１３、４１４の間に配置された１３個のイオン透過性隔壁４２１ａ〜４２１ｍによって形成されている。１２個のそれぞれの分離チャンバー４２０ａ〜４２０ｌの中へならびに該チャンバーから液体を出し入れするために、１２個の導入手段４２２ａ〜４２２ｌおよび１２個の排出手段４２３ａ〜４２３ｌが、ユニット４１０のそれぞれ端部に対して配置されている。
【０１０８】
分離チャンバー４２０ａ〜４２０ｌは、装置４１０から着脱可能に作製されたカートリッジ中に形成または収容され得る。陰極および陽極４２５、４２６は、陽極チャンバーおよび陰極チャンバー４１３、４１４中に収容される。
【０１０９】
図４に示した装置は、互いに流体分離されたそれぞれの分離チャンバー４２０ａ〜４２０ｌを有する。しかしながら、１以上のチャンバーが同じ導入および排出手段を共有することで、必要な場合は同じ材料が複数の分離チャンバーを通過することが可能であることは明らかであろう。
【０１１０】
図５Ａには、１２個の分離チャンバーを形成する１３個のイオン透過性隔壁を収容するように作製された分離ユニットの分解組立図を示してある。ユニット５１０には、液体を６個の上側分離チャンバーから出入りさせまた陰極５２５を収容するための６個の導入手段５２２ａ〜５２２ｆおよび排出手段５２３ａ〜５２３ｆを画定する陰極側接続ブロック５３０がある。陽極接続ブロック５３１は、液体を６個の下側分離チャンバーから出入りさせまた陽極５２６を陽極接続ブロック５３１中に収容するための６個の下側導入手段５２２ｇ〜５２２ｌおよび排出手段５２３ｇ〜５２３ｌを画定している。ユニット５１０には、陰極を収容するブロック５３０に電解液を通過させるため、陰極接続ブロック５３０中に陰極液導入手段５１５および排出手段５１６がある。同様に陽極ブロック５３１は、陽極を収容する陽極ブロックに電解液を通過させるための陽極液導入手段５１７および排出手段５１８を有する。
【０１１１】
陰極および陽極接続ブロック５３０、５３１は、電極５２５、５２６ならびに、その電極を電源装置に接続するための接続手段５２７、５２８を収容する。電極５２５、５２６は通常、白金でコーティングされたチタン製であるが、他の不活性な導電性材料も好適であると考えられる。陽極５２６は、ネジ５３３などの適当な取付手段によって、陽極ブロック５３１に取り付けられている。同様に陰極は、ネジ５３４などの適当な取付手段によって、陰極ブロックに取り付けられている。
【０１１２】
陽極接続ブロック５３１は、イオン透過性隔壁および陰極収容ブロック５３０を受け入れるための凹部５３２を有する。隔壁が凹部５３２内に積み重ねされて、陽極チャンバーおよび必要数のサンプルチャンバーを形成している。陰極ブロックを隔壁が入っている凹部に入れると、陰極チャンバーも形成される。
【０１１３】
図５Ｂには、Ｕ字型ハウジング５１１中で部分的に組み立てられた分離ユニット５１０が示してある。陰極ブロック５３０はハウジング５１１内にあり、ネジボルト５１２がそのハウジングを貫通して、陰極ブロック５３０の頂部上に配置されたプレート５１４にねじ込まれている。陽極ブロック５３１には取付手段５１３が設けられており、ユニット５１０がハウジング５１１中で正しく配置されるようになっている。
【０１１４】
図５Ｃには、ハウジング５１１中で完全に組み立てられた分離ユニット５１０が示してある。ネジボルト５１２を締めることで、陰極ブロックが陽極ブロック内に入り、隔壁を挟持する。
【０１１５】
図６Ａ、６Ｂおよび６Ｃにはそれぞれ好ましいグリッドエレメント６０１ａ、６０１ｂ、６０１ｃを示してあり、これらは分離ユニットまたは、本発明による分離ユニット内に設置されるように作製されたカートリッジ中で組み立てられると、電極および分離チャンバーを形成するイオン透過性隔壁を支持する上で有用となる。
【０１１６】
図６Ａには、分離ユニット１０の構成要素として組み込まれる好ましいグリッドエレメント６０１ａの平面図を示してある。格子６０３を組み込んだ細長い矩形の切欠部６０２が、グリッドエレメント６０１ａの中央に画定されている。グリッドエレメント６０１ａのそれぞれの端部には、分離ユニット１０の他の構成要素と位置一致用に適宜に設けられた６個のポート［出入口］６０４、６０５、６０６、６０７、６０８、６０９が配置されている。好ましくは各端部において１つのポートには、側面および底部を有する三角形のチャンネル領域６４１があり、その領域は、関係するポート６０４から切欠部分６０２に延びて広がっている。チャンネル領域６４１には、立ち上がりリブ６４２、６４３および６４４が画定されている。従って、ポート６０４を通って流れる液体は、リブ６４２、６４３および６４４の間の三角形のチャンネル領域６４１に沿って、そして格子６０３の中を通る。リブ６４２、６４３および６４４はポート６０４からの液体の流れの方向を決定することで、液体が格子６０３の断面方向に均等に分布するようになる。リブ６４２、６４３および６４４はまた、グリッドエレメントの上または下に配置されたイオン透過性隔壁に支持となるものを提供するものでもある。
【０１１７】
格子６０３は、上に配置されるグリッドの長軸に対してある角度で延びる離間平行部材６４５の第１の列を有し、そのグリッドの長軸に対する第１の平行部材６４５の列の角度の約２倍で延びる第２の離間平行部材６４６の下側のセットと一体形成されている。本好ましい実施形態では、前記第１の平行部材６４５配列は、前記長軸から約４５°の角度で延びており、前記第２の平行部材６４６配列は第１の平行部材６４５配列に対して約９０°で延びている。しかしながら、他の角度も適宜に用いられる。
【０１１８】
そのほかのポート６０５、６０６、６０７、６０８、６０９は、グリッド６０１ａにおけるポート６０４のようなリブ構成を持たないが、ポート６０４が流体連通しているチャンバー以外の分離チャンバー２０に流体の流れが可能となるように配置される。第２のグリッド６０１ｂを図６Ｂに示してあるが、この図においてグリッド６０１ａの等価なポート６０５が、グリッド６０１ｂと流体連通しているチャンバー中への流体の流れを補助するためのリブ配置６４２、６４３および６４４を有する。同様に図６Ｃには第３のグリッド６０１ｃが示してあり、この図ではグリッド６０１ａの等価なポート６０６が、グリッド６０１ｃと流体連通しているチャンバー中への流体の流れを補助するためのリブ配置６４２、６４３および６４４を有する。使用されるグリッドおよびイオン透過性隔壁の数ならびに、ユニット中で組み立てられるグリッドの方向に依存して、互いに流体として隔絶されているか、あるいは２個以上の分離チャンバーと流体連通していてもよい複数個の分離チャンバーを形成することができる。
【０１１９】
グリッドエレメントの厚さは、好ましくは比較的小さくする。本好ましい実施形態の１つでは、グリッドエレメントの外側領域は厚さ約０．８ｍｍである。シール用リブまたはリッジを格子６０３の周囲に沿って延ばして、グリッドエレメントの逆側でのシールを向上させることができる。リッジは好ましくは、グリッドエレメントの一方の側から他方まで測定して約１．２ｍｍの厚さを有する。グリッドの一方の側から他方まで測定した格子エレメント６４５および６４６の反対側に対向するピーク間の距離は、好ましくは約１ｍｍである。グリッドの厚さが比較的小さいことで、いくつかの利点が得られる。第１に、それによってイオン透過性隔壁２１全体にわたってより均一な液体の分布が得られ、巨大分子あるいは他の粘鯛な化合物によるそれの汚れを防止する上で役立つ。
【０１２０】
また、実験室規模の分離に対しては比較的少量のサンプル容量を用いることを可能とする比較的薄いグリッドを用いることで、必要な液体の容量が減らされ、これは先行技術の分離装置に対する大きい利点である。
【０１２１】
最後に、電界強度を一定に維持して、比較的薄いグリッドエレメントを用いると、液体に投入される電力を小さくすることができる。液体中への熱移動が小さくなると、液体の温度は相対的に低く維持される。これは、高温ではサンプルと所望の生成物の両方が破壊される可能性があることから有利なことである。
【０１２２】
分離ユニットは、カートリッジまたはカセットを収容することができ、使用時にカートリッジが中間にクランプ留めされる陽極接続ブロックおよび陰極接続ブロックを有する。
【０１２３】
カートリッジは、グリッドエレメント６０１およびイオン透過性隔壁２１などのカートリッジの構成要素を保持するカートリッジハウジングを有する。カートリッジは概して細長く、カートリッジの長軸Ａ−Ａ方向に延びる２つの平行な細長い側壁を有する。カートリッジのそれぞれの端部には、カートリッジが平面図ではほぼ楕円となるような末端壁を有する。その壁の底部周囲には小さいフランジが延びている。そのフランジは、カートリッジ中央の方向に内向きに突き出ている。場合により、外周がほぼ楕円形である平面シリコンゴムガスケットを、フランジ上に乗るカートリッジの壁内面に一致するように配置して、構成要素のシールに役立たせる。用いる場合は、ガスケットの中央が細長い切欠部を画定する。シール部のいずれかの端部に隣接して、カートリッジに設けられた分離チャンバーの数に応じて、いくつかの穴がある。
【０１２４】
ガスケットの上方には、外側形状がカートリッジの内側の形状とほぼ同じであり、それもカートリッジの内側に嵌合するイオン透過性隔壁が配置されている。それぞれの隔壁は、膜のいずれかの端の近辺に、カートリッジが組み立てられた時に、穴がガスケットの穴と位置一致するように配置されているいくつかの穴がある。
【０１２５】
第１の隔壁の上方には、グリッドエレメントがある。そのグリッドエレメントの上方には、第２の隔壁がある。さらなるグリッドエレメントが、対応する隔壁をその間に配置して積み重ねられ、必要な分離チャンバー数が提供される。
【０１２６】
グリッドエレメントおよびイオン透過性隔壁の積み重ね構成の例を、図７〜図１０に示してある。図７には、３個の分離チャンバーを形成する構成の分解組立図を示してある。このユニットは、４個の隔壁７２１ａ〜７２１ｄと３個のグリッドエレメント７０１ｃ、７０１ｂ、７０１ａを有する。隔壁７２１ａは、分離ユニットの陰極側に配置され、グリッドエレメント７０１ｃによって支持されている。第１の分離チャンバーが隔壁７２１ａと要素７０１ｃの間に形成されている。第２の隔壁７２１ｂは、隔壁７２１ｂとグリッドエレメント７０１ｂとの間に第２のサンプルチャンバーが形成されるように、グリッドエレメント７０１ｃおよび７０１ｂの間に配置されている。第３の隔壁７２１ｃがグリッドエレメント７０１ｂおよび７０１ａの間に配置されて、第３の隔壁７２１ｃとグリッドエレメント７０１ａの間に第３のサンプルチャンバーが形成されている。第４の隔壁７２１ｄが、分離ユニットの陽極側に配置されている。
【０１２７】
同様の配置において、図８には、４個の分離チャンバーを形成する隔壁およびグリッドエレメントの構成の分解組立図を示してある。このユニットは、５個の隔壁８２１ａ〜８２１ｅおよび４個のグリッドエレメント８０１ｄ、８０１ｃ、８０１ｂ、８０１ａを有する。図９には、６個の分離チャンバーを形成する隔壁およびグリッドエレメントの構成の分解組立図を示してある。このユニットは、７個の隔壁９２１ａ〜９２１ｇおよび６個のグリッドエレメント９０１ａ、９０１ｂ、９０１、９０１ｄ、９０１ｅ、９０１ｆを有する。図１０には、１２個の分離チャンバーを形成する隔壁およびグリッドエレメントの構成の分解組立図を示してある。このユニットには、１３個の隔壁１０２１ａ〜１０２１ｍおよび１２個のグリッドエレメント１００１ａ、１００１ｂ、１００１ｃ、１００１ｄ、１００１ｅ、１００１ｆがある。提供された例から明らかなように、隔壁およびグリッドエレメントを用いる本発明のモジュール式アプローチによって、多くの異なる構成を作製することが可能である。
【０１２８】
グリッドエレメントの一つの機能は、隔壁を分離状態に維持することである。グリッドエレメントはまた、各チャンバーのグリッドエレメントが同様なものであることから、それぞれの分離チャンバーの中のサンプルまたは電解液の流れのための通路を提供するものでなければならない。グリッドエレメントは概して平坦であり、グリッドエレメントの外側はカートリッジハウジングの壁の内側に嵌合するような形状を有する。
【０１２９】
イオン透過性隔壁は、用途に応じて選択される。それぞれの分離隔壁の後に、好ましくはさらに別の要素を設ける。それには、その隔壁に関して対称的に配置されたさらに別のグリッドエレメント、イオン透過性隔壁およびさらに別のガスケットなどがある。これらの積み重ねられた構成要素は、分離チャンバーおよび、電極チャンバー流の仕切りの一部を形成する。これらの構成要素は、グリップまたはネジあるいは何らかの他の適当な固定具によって、カートリッジ中に保持される。
【０１３０】
カートリッジの主要な機能は、分離ユニットへ挿入する場合各構成要素を一体に保持することにある。実際のカートリッジの壁は、装置のシールに対してなんら影響を持たなくてもよい。装置が正しくシールされていると、使用時にカートリッジの壁と液体が接触することはない。
【０１３１】
白金線を有する電解槽に通常使用される標準的な電極とは対照的に、陰極および陽極は、白金コーティングチタンエキスパンデッドメッシュから形成することができる。本発明の装置で使用される白金コーティングチタンエキスパンデッドメッシュは、白金線と比べていくつかの利点を有する。特に、リッジ構造は自己支持的であり、白金線より安価である。メッシュはまた、より大きい表面積を提供し、電極表面での電流密度をより小さくすることができる。また、電解液のチャンネル全体に分布したより広い表面積は、本分離法に対してより均一な電界を提供する。
【０１３２】
電極もまた、隣接するイオン透過性隔壁の近くに配置される。従って、陽極液および陰極液の層を横切る印加電位の低下が小さく、液体加熱の程度が小さい。電極からのコネクターが、電極に電気を接続するためのソケットにつながっている。電極は、オペレータの指などとの偶発的な接触を防止するため覆われている。
【０１３３】
使用においては、カートリッジをユニットに入れるか、あるいは隔壁およびグリッドエレメントがユニット中に組み立てられ；ロック構造を形成するジョー［顎構造］が閉じられて各構成要素を所定の位置でシールし；電解液溶液およびサンプルが、適切な導入手段および排出手段を介して接続ブロックを通って供給される。ユニットは、必要な場合は、ポンプ、配管設備および冷却設備を有する電気泳動装置に接続される。電源装置への接続も行って、目的の分離のための電位が提供される。電位が所望の値に設定され、要求に応じ分離が行われる。分離が終了した後は、カートリッジは再使用してもよいし、取り外しあるいは、新しいカートリッジと交換してもよい。あるいは、隔壁およびグリッドエレメントは、再使用できるしあるいはユニットから取り外すこともできる。導入手段と排出手段を接続する配管は、必要な場合は洗浄して、電解液を交換してもよい。こうして、ユニットはさらなる分離を行う準備が完了する。
【０１３４】
電解液溶液は、必要な伝導度を提供し、分離時のｐＨを安定化させることもでき、また冷媒として作用することもできる。
【０１３５】
この分離ユニットのデザインは、最大１２個までのチャンバーを有するマルチチャンネル分離ユニットおよび装置に容易に適用可能である。もっと多くの分離チャンバーを収容することができるが、それによって配管およびチャンバーへの流体のポンプ送りに関する構造が複雑になる。優れた適応性を得るために本発明者らは、可変数の別個の分離チャンバーを収容するよう拡大可能な新たなグリッドデザインを開発した。ある形態では、その新たなデザインによって、それぞれの端部に６個の穴を有する６個の類似しているが異なるグリッドを持った最大１２個までの分離チャンバー（プラス、前記２個の電極チャンバー）が可能となる。１２個のサンプルチャンバーが、装置の中に入れられた６個のグリッドのセット２つを積み重ねすることで形成され、最大１２個までの異なる流体接続のセットを有する。１つの形態では、それぞれ端部に３個の穴を有する類似しているが異なる３個のグリッドがあり、３つの異なる接続のセットを可能とする。そのグリッドを積み重ねて、６個の分離チャンバーを形成することができる。そのデザインにより、最大１２個までの分離チャンバーを簡便に形成することができる。
【０１３６】
図１の分離ユニット１１０を用いる電気泳動装置２の模式図を、本発明の技術を用いる装置の全般的機能を説明することを目的として図１１に示してある。この純粋に例示的な例では、６個のチャンバー（陰極チャンバー１１３、陽極チャンバー１１４および４個の分離チャンバー１２０ａ〜１２０ｄ）が、６個の流動回路に接続されている。第１の電解液の流動回路４０は、第１の電解液貯槽４２、電解液配管４４および電解液ポンプ４６を有する。第２の電解液の流動回路４１は、第２の電解液貯槽４３、電解液配管４５および電解液ポンプ４７を有する。図１１に示した構成では、電解液の流動回路４０および４１は互いに独立に流れることから、第１の電解液３６および第２の電解液３８の組成、温度、流量および容量は、互いに独立して適宜に調節することができる。
【０１３７】
図示の実施形態では、第１の電解液３６は、第１の電解液貯槽４２から配管４４を通ってポンプ４６に至り、そして第１の電解液チャンバー１１３に流れる。第２の電解液３８は、第２の電解液貯槽４３から配管４５を通ってポンプ４７に至り、そして第２の電解液チャンバー１１４に流れる。第１の電解液３６は導入口１１５を通って流れ、第２の電解液３８は導入口１１７を通って流れる。第１の電解液３６は排出口１１６から分離ユニット１１０を出て、第２の電解液３８は排出口１１８から分離ユニット１１０を出る。分離ユニット１１０を出た後、電解液３６および３８は配管４４および４５を通って流れて、それぞれの電解液貯槽４２および４３に戻る。１実施形態では、電解液３６および３８は、分離の間電解液チャンバー１１３および１１４で停滞状態に保持される。電解液３６および３８は、冷媒として作用することもでき、電気泳動時に発生するガスの蓄積を防止する上で役立つ。
【０１３８】
第１の分離流回路５８は、第１のサンプル液貯槽５０ａ、配管５２およびポンプ５４を有する。第１のサンプル５６は第１のサンプル液貯槽５０ａから配管５２を通ってポンプ５４に至り、そのあと導入口１２２ａを通って第１の分離チャンバー１２０ａに流れる。１実施形態において、第１のサンプルチャンバー１２０ａでの第１のサンプル５６と電解液３６および３８との流動方向は対向している。第１のサンプル５６は排出口１２３ａで分離ユニット１１０を出て、配管５２を通り、そのあと熱交換器７０に流れてから、配管５２を通って第１のサンプル液貯槽５０ａに戻る。別の実施形態では、熱交換器７０は第１の電解液貯槽４２の中を通る。別の実施形態では、第１の分離チャンバー１２０ａにおける第１のサンプル５６と電解液３６および３８との流動方向は同じである。
【０１３９】
目的の成分以外に第１のサンプル５６には、実施される手順、用途または分離によって必要とされる当業界で公知の好適な電解質や添加剤を含有させて、イオン透過性隔壁を通っての特定の成分の移動を実質的に防止または誘発させ得る。好ましい実施形態では、構成成分が除去されるサンプルを第１のサンプル液貯槽５０ａに入れる。しかしながら、別の実施形態において、構成成分が除去されるサンプルを第２のサンプル液貯槽５０ｂに入れるということは明らかである。
【０１４０】
同様に、第２のサンプル流回路６８は第２のサンプル液貯槽５０ｂ、配管６２およびポンプ６４を有する。第２のサンプル６６は第２のサンプル液貯槽５０ｂから配管６２を通ってポンプ６４に流れ、そのあと導入口１２２ｂを通って第２の分離チャンバー１２０ｂに流れる。１実施形態では、第２のサンプルチャンバー１２０ｂにおける第２のサンプル６６と電解液３６および３８の流れ方向は反対である。第２のサンプル６６は排出口１２３ｂで分離ユニット１１０を出て、配管６２を通って熱交換器７０に流れ、そのあと配管６２を通って第２のサンプル液貯槽５０ｂに戻る。別の実施形態では、熱交換器７０は第１の電解液貯槽４２または第２の電解液貯槽４３の中を通る。
【０１４１】
第２のサンプル６６には、実施される手順、用途または分離によって必要とされる当業界で公知の好適な電解質や添加剤を含有させて、イオン透過性隔壁を通っての特定の成分の移動を実質的に防止または誘発させ得る。好ましい実施形態では、構成成分が除去されるサンプルを第２のサンプル液貯槽５０ｂに入れる。しかしながら、別の実施形態において、構成成分が除去されるサンプルを第１のサンプル液貯槽５０ａに入れるということは明らかである。
【０１４２】
同様に、第３のサンプル流回路７８は第３のサンプル液貯槽５０ｃ、配管７２およびポンプ７４を有する。第３のサンプル７６は第３のサンプル液貯槽５０ｃから配管７２を通ってポンプ７４に流れ、そのあと導入口１２２ｃから第３の分離チャンバー１２０ｃに流れる。１実施形態では、第３のサンプルチャンバー１２０ｃにおける第３のサンプル７６と電解液３６および３８の流れ方向は反対である。第３のサンプル７６は排出口１２３ｃで分離ユニット１１０を出て、配管７２を通って熱交換器７０に流れ、そのあと配管７２を通って第３のサンプル液貯槽５０ｃに戻る。別の実施形態では、熱交換器７０は第１の電解液貯槽４２または第２の電解液貯槽４３の中を通る。
【０１４３】
第３のサンプル７６には、実施される手順、用途または分離によって必要とされる当業界で公知の好適な電解質や添加剤を含有させて、イオン透過性隔壁を通っての特定の成分の移動を実質的に防止または誘発させ得る。好ましい実施形態では、構成成分が除去されるサンプルを第３のサンプル液貯槽５０ｃに入れる。しかしながら、別の実施形態において、構成成分が除去されるサンプルを第１のサンプル液貯槽５０ａまたは第２のサンプル液貯槽５０ｂに入れるということは明らかである。
【０１４４】
同様に、第４のサンプル流回路８８は第２のサンプル液貯槽５０ｄ、配管８２およびポンプ８４を有する。第４のサンプル８６は第４のサンプル液貯槽５０ｄから配管８２を通ってポンプ８４に流れ、そのあと導入口１２２ｄから第４の分離チャンバー１２０ｄに流れる。１実施形態では、第２のサンプルチャンバー１２０ｄにおける第４のサンプル８６と電解液３６および３８の流れ方向は反対である。第４のサンプル８６は排出口１２３ｄで分離ユニット１１０を出て、配管８２を通って熱交換器７０に流れ、そのあと配管８２を通って第４のサンプル液貯槽５０ｄに戻る。別の実施形態では、熱交換器７０は第１の電解液貯槽４２または第２の電解液貯槽４３の中を通る。
【０１４５】
第４のサンプル８６には、実施される手順、用途または分離によって必要とされる当業界で公知の好適な電解質や添加剤を含有させて、イオン透過性隔壁を通っての特定の成分の移動を実質的に防止または誘発させ得る。好ましい実施形態では、構成成分が除去されるサンプルを第３のサンプル液貯槽５０ｃに入れる。しかしながら、別の実施形態において、構成成分が除去されるサンプルを第１のサンプル液貯槽５０ａまたは第２のサンプル液貯槽５０ｂに入れるということは明らかである。
【０１４６】
熱交換器７０は好ましくは、配管９２を介して貯槽９３から交換器７０中に冷却流体を送るポンプ９４を有するシェル内チューブ型装置である。流体が熱交換器のそれぞれの配管の中を通して熱交換器７０に送られると、その内容物は所望の温度に適宜に冷却される。
【０１４７】
第１のサンプル５６、第２のサンプル６６、第３のサンプル７６、第４のサンプル８６、第１の電解液４２および第２の電解液４３の個々に調節可能な流量は、これらを利用すると、分離に対して顕著な影響を与え得る。装置の構成ならびに処理されるサンプルの組成、量および容量に応じて、０〜数ｍＬ／分から数Ｌ／分の範囲の流量が適切である。実験室規模の装置では、約０ｍＬ／分〜約５００００ｍＬ／分の範囲の個々に調節可能な流量を用い、好ましい流量は０ｍＬ／分〜約１０００ｍＬ／分の範囲である。しかしながら、ポンプ送り手段ならびに装置の大きさに応じて、それより大きい流量も可能である。個々に調節可能な流量の選択は、工程、移動させる１成分または複数成分、移動の効率、ならびに他の工程（前工程もしくは後工程）との工程の組み合わせに依存する。
【０１４８】
さらに、サンプル流動回路５８、６８、７８および８８、第１の電解液流動回路４０ならびに第２の電解液流動回路４１を独立的に密閉して、汚染や交差汚染を防止することが好ましい。好ましい実施形態では、貯槽５０ａ〜５０ｄ、４２および４３は、装置の他の部分から完全かつ個別に密閉されている。
【０１４９】
分離ユニットはさらに、電極１２５および１２６を有する。好ましくはそれぞれの電極は、第１および第２の電解液チャンバー１１３、１１４に配置し、イオン透過性隔壁によって第１および第２のサンプルチャンバーから分離する。
【０１５０】
電極１２５および１２６は適切には標準的な電極であるか、あるいは好ましくは白金コーティングチタンエキスパンデッドメッシュから形成して、好ましい機械特性、電界の均一分布、長い耐用寿命およびコスト効率を与えるようにする。電極１２５および１２６は好ましくは、イオン透過性隔壁１２１ａおよび１２１ｅに相対的に近く配置して、印加電位の利用を高めたり、発熱を少なくする。実験室規模の装置には、約０．１〜６ｍｍの距離が好適であることが認められている。スケールアップする場合は、その距離はイオン透過性隔壁の数および種類、ならびに電解液チャンバーおよびサンプルチャンバーの大きさおよび容量に依存する。好ましい距離は、約０．１ｍｍ〜約１０ｍｍのレベルであると考えられる。
【０１５１】
分離ユニット１１０はまた好ましくは、分離ユニット１１０を電源装置７３に接続するのに用いられる電極コネクター７９も有する。好ましくは電源装置７３は、分離ユニットに対して外部にある。しかしながら分離ユニット１１０は、内部電源装置７３を入れた構成とすることができる。
【０１５２】
分離は、電位を分離ユニット１１０に印加した時に行われる。電界強度（電位）の選択は、分離に応じて変わる。代表的には電界強度は、１Ｖ／ｃｍ〜約５０００Ｖ／ｃｍ、好ましくは１０Ｖ／ｃｍ〜２０００Ｖ／ｃｍの間で変わる。ユニットにおける総電力消費を、所望の分離および生産速度に見合った最小値に維持することが好ましい。
【０１５３】
１つの実施形態では、印加電位を周期的に停止および逆転させて、他の流体ストリームに入った成分の再侵入を実質的に起こすことなく、イオン透過性隔壁に入った成分を少なくとも一つの流体ストリームへ逆戻りさせる。もう１つの実施形態では、休止期間を用いる。休止（流体ストリームは維持されるが、電位は印加されない期間）は、任意的に行われる電位逆転を適宜に置き換える、あるいはその電位逆転の後に適宜に行われる任意的な段階である。休止は、電位逆転に対する代替法として、タンパク質含有サンプルに対してしばしば用いられる。
【０１５４】
分離ユニット１１０は、氷塊または電解液貯槽４２および４３の一方もしくは両方に入れられた冷却コイル（外部装置）あるいは電解液３６および３８の温度を制御することができる他の適当な手段などの当業界で公知の各種方法によって適宜に冷却される。両方のサンプル流動回路５８、６８、７８および８８が熱交換器７０を通過することから、サンプルと第１のおよび第２の電解液の一方もしくは両方との間で熱交換が行われる。熱交換は、サンプルの温度を好ましいレベル、通常は低いレベル、に維持するのに役立つ。
【０１５５】
本発明はさらに、上記したように３個ないし少なくとも１２個の分離チャンバーを有する分離ユニットを使用する電気泳動装置を包含する。例えば、図２〜４を参照して説明した分離ユニットは、適当な数の流れの通路、ポンプおよびサンプルチャンバーを用いることで使用することもできる。
【０１５６】
図１２には、２個の電解液の流れの通路３、１２個の分離の流れの通路６、サンプルおよび電解液貯槽５ならびに冷却設備７を有する電気泳動装置２の模式図を示してある。分離ユニット１０は、１２個の分離チャンバー、陰極チャンバーおよび陽極チャンバーを収容している。ポンプ４は、流体をサンプルおよび電解液チャンバー５から分離ユニット１０に送る。
【０１５７】
本発明の利点は、３個以上の分離チャンバーを有する分離装置を色々な構成に配置することができるという能力である。
【０１５８】
１実施形態では、イオン透過性隔壁は特徴的な平均孔径および孔径分布を有する膜から形成される。膜の平均孔径および孔径分布は、特定の構成成分の膜横断輸送を促進しながら、他の構成成分の膜横断輸送を実質的に防止するように選択する。
【０１５９】
別の実施形態ではイオン透過性隔壁は、隣接するチャンバーの内容物の対流混合を実質的に防止しながら、電位を印加した時における特定の構成成分の選択的隔壁横断輸送を許容する等電膜などの等電イオン透過性隔壁である。好適な等電膜は、アクリルアミド、Ｎ，Ｎ′−メチレンビスアクリルアミドおよび、弱電解質の適切なアクリルアミド誘導体を共重合させて、ｐＩ値が２〜１２の範囲であり、特定の大きさの成分の膜横断輸送を促進するかまたは実質的に防止する平均孔径を有する等電膜を形成することで製造できる。
【０１６０】
別の実施形態ではイオン透過性隔壁は、隣接するチャンバーの内容物の対流混合を実質的に防止しながら、電位を印加した時における特定の構成成分の選択的隔壁横断輸送を許容するアニオン交換膜などのイオン交換性イオン透過性隔壁である。好適なイオン交換膜は、強電解質および弱電解質官能基含有多孔質膜である。
【０１６１】
【実施例】
実施例１
１２個の分離チャンバーを有する本発明による装置を用いて、ヒト血漿からの免疫グロブリンＧ（ＩｇＧ）の分離を行った。本実施例は、本発明の装置を、同じサンプル液貯槽からの同じ供給サンプルを、同一、複数、並列配置の分離チャンバーの４つのセットによって処理するのに使用する例を示すものである。
【０１６２】
分離ユニットを次のように組み立てた。全てのイオン透過性隔壁を、異なる公称カットオフ分子量（ＮＭＭ）を有するポリアクリルアミドとした。第１の並列分離チャンバーのセットは、ＮＭＭが５０００ダルトンである、陽極コンパートメントと第１の分離チャンバーとの間の第１のイオン透過性隔壁から始まり、ＮＭＭが１０００００ダルトンである、第１および第２の分離チャンバーの間の次の隔壁を経て、そのあとＮＭＭが１００００００ダルトンより大きい、第２および第３の分離チャンバーの間の次の隔壁に至るものとした。第２の並列分離チャンバーのセットは、ＮＭＭが５０００ダルトンである、第３および第４の分離チャンバーの間の隔壁から始まり、ＮＭＭが１０００００ダルトンである、第４および第５の分離チャンバーの間の次の隔壁を経て、そのあとＮＭＭが１００００００ダルトンより大きい、第５および第６の分離チャンバーの間の次の隔壁に至るものとした。第３の並列分離チャンバーのセットは、ＮＭＭが５０００ダルトンである、第６および第７の分離チャンバーの間の隔壁から始まり、ＮＭＭが１０００００ダルトンである、第７および第８の分離チャンバーの間の次の隔壁を経て、そのあとＮＭＭが１００００００ダルトンより大きい、第８および第９の分離チャンバーの間の次の隔壁に至るものとした。最後に、第４の並列分離チャンバーのセットは、ＮＭＭが５０００ダルトンである、第９および第１０の分離チャンバーの間の隔壁から始まり、ＮＭＭが１０００００ダルトンである、第１０および第１１の分離チャンバーの間の次の隔壁を経て、そのあとＮＭＭが１００００００ダルトンより大きい、第１１および第１２の分離チャンバーの間の次の隔壁に至るものとした。第１２の分離チャンバーは、ＮＭＭが５０００ダルトンであるイオン透過性隔壁によって、陰極コンパートメントから分離されている。
【０１６３】
陽極コンパートメントおよび陰極コンパートメント中の電解液（それぞれ２Ｌ）、ならびに第１、第２、第４、第５、第７、第８および第１０、第１１の分離チャンバー（それぞれ２０ｍＬ）中の電解液は同一であり、６０ｍＭ　ＭＯＰＳおよび４０ｍＭ　ＧＡＢＡ（ｐＨ５．５０）とした。供給サンプルは、ヒト血漿を同じｐＨ５．５０の、６０ｍＭ　ＭＯＰＳおよび４０ｍＭ　ＧＡＢＡ緩衝液で１：１０の割合に希釈することで調製した（最終ｐＨ６．０２）。このサンプル１１０ｍＬを、第３、第６、第９および第１２の分離チャンバーに入れた。
【０１６４】
分離は６００Ｖで１８０分間行った。電流は、分離の間ほぼ３４ｍＡであった。ｐＨ５．５ではＩｇＧはカチオン性であり、陰極の方に移動し、１００００００ダルトンより大きいＮＭＭ隔壁を通過したが、１０００００ダルトンＮＭＭ隔壁を通過することはできず、その結果分離チャンバー２、５、８および１１に生成物として捕捉された。低分子量タンパク質はＮＭＭ１０００００隔壁を通って進み、ストリーム［液流］１、４、７および１０（汚染物ストリーム）の中に捕捉された。サンプルストリームから生成物ストリームへのＩｇＧの移動は、６０分での第１の分析点において認められた（図１３）。分離の過程で観察されたｐＨ変化を表１に示してある。
【０１６５】
表１　多数個膜の積み重ねおよび単一サンプル源を用いた、ヒト血漿からのＩｇＧの精製時におけるｐＨ変化
【表１】

実施例２
１２個の分離チャンバーを有する本発明による装置を用いて、ヒト血漿からのＩｇＧの分離を行った。本実施例は、ｐＨに依存した荷電に基づく分離の原理を用いて、本発明の装置を、同じサンプル液貯槽からの同じ供給サンプルを、同一、複数、並列配置の分離チャンバーの４つのセットによって処理するのに使用する例を示すものである。
【０１６６】
分離ユニットを次のように組み立てた。全てのイオン透過性隔壁を、異なる公称カットオフ分子量（ＮＭＭ）を有するポリアクリルアミドとした。第１の並列分離チャンバーのセットは、ＮＭＭが５０００ダルトンである、陽極コンパートメントと第１の分離チャンバーとの間の第１のイオン透過性隔壁から始まり、ＮＭＭが１００００００ダルトンより大きい、第１および第２の分離チャンバーの間の次の隔壁に至るものとした。第２の並列分離チャンバーのセットは、ＮＭＭが５０００ダルトンである、第２および第３の分離チャンバーの間の隔壁から始まり、ＮＭＭが１００００００ダルトンより大きい、第３および第４の分離チャンバーの間の次の隔壁に至るものとした。第３の並列分離チャンバーのセットは、ＮＭＭが５０００ダルトンである、第４および第５の分離チャンバーの間の隔壁から始まり、ＮＭＭが１００００００ダルトンより大きい、第５および第６の分離チャンバーの間の次の隔壁に至るものとした。第４の並列分離チャンバーのセットは、ＮＭＭが５０００ダルトンである、第６および第７の分離チャンバーの間の隔壁から始まり、ＮＭＭが１００００００ダルトンより大きい、第７および第８の分離チャンバーの間の次の隔壁に至るものとした。第５の並列分離チャンバーのセットは、ＮＭＭが５０００ダルトンである、第８および第９の分離チャンバーの間の隔壁から始まり、ＮＭＭが１００００００ダルトンより大きい、第９および第１０の分離チャンバーの間の次の隔壁に至るものとした。最後の第６の並列分離チャンバーのセットは、ＮＭＭが５０００ダルトンである、第１０および第１１の分離チャンバーの間の隔壁から始まり、ＮＭＭが１００００００ダルトンより大きい、第１１および第１２の分離チャンバーの間の次の隔壁に至るものとした。最後に、第１２の分離チャンバーは、ＮＭＭが５０００ダルトンであるイオン透過性隔壁によって、陰極コンパートメントから分離した。
【０１６７】
陽極コンパートメントおよび陰極コンパートメント中の電解液（それぞれ２Ｌ）、ならびに第１、第３、第５、第７、第９および第１１の分離コンパートメント（それぞれ１５ｍＬ）中の電解液は同一であり、６０ｍＭ　ＭＯＰＳおよび４０ｍＭ　ＧＡＢＡ（ｐＨ５．４６）とした。供給サンプルは、ヒト血漿を同じｐＨ５．４６の、６０ｍＭ　ＭＯＰＳおよび４０ｍＭ　ＧＡＢＡ緩衝液で１：１０の割合に希釈することで調製した（最終ｐＨ６．０）。このサンプル１５ｍＬを、第２、第４、第６、第８、第１０および第１２のそれぞれの分離チャンバーに入れた。
【０１６８】
分離は６００Ｖで１８０分間行った。電流は、分離の間ほぼ３０ｍＡであった。ｐＨ５．４６ではＩｇＧはカチオン性であり、陰極の方に移動し、１００００００ダルトンより大きいＮＭＭ隔壁を通過した。相対的にｐＩが高いタンパク質はアニオン性であり、それらが供給されたところ（第２、第４、第６、第８、第１０および第１２のチャンバー）に留まった。これは、たとえそれらがアニオン性であったとしても、ＮＭＭ５０００ダルトンを通過できなかったからである。分離の終了後、各生成物ストリームおよびサンプルストリームを回収し、それぞれのストリームにリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）１０ｍＬを加え、分離電位を印加せずに１０分間循環させた。そのあと、ＰＢＳ溶液を各ストリームから回収した。
【０１６９】
ＩｇＧの生成物ストリームへの移動は、６０分後でほぼ完了した（図１４）。分離の終了点では、全てのサンプルストリームのｐＨは５．４９〜５．５５であり、陰極液はｐＨ５．７６であり、陽極液はｐＨ５．４５であった。
【０１７０】
実施例３
１２個の分離チャンバーを有する本発明による装置を用いて、大きさによるニワトリ卵白の成分の分離を行った。本実施例は、本装置を、公称カットオフ分子量が異なる一連のイオン透過性隔壁の使用により大きさに基づく分離を行うのに使用する例を示すものである。
【０１７１】
分離ユニットを次のように組み立てた。全てのイオン透過性隔壁を、異なる公称カットオフ分子量（ＮＭＭ）を有するポリアクリルアミドとした。陽極コンパートメントと第１の分離チャンバーとの間のイオン透過性隔壁は、ＮＭＭが３０００ダルトンのポリアクリルアミド膜とした。第１および第２の分離チャンバーの間の隔壁は５０００ダルトンのＮＭＭを有し、第２および第３の分離チャンバーの間の隔壁は５００００ダルトンのＮＭＭを有し、第３および第４の分離チャンバーの間の隔壁は１０００００ダルトンのＮＭＭを有し、第４および第５の分離チャンバーの間の次の隔壁は１５００００ダルトンのＮＭＭを有し、第５および第６の分離チャンバーの間の次の隔壁は２０００００ダルトンのＮＭＭを有していた。第６および第７の分離チャンバーの間の隔壁は３０００００ダルトンのＮＭＭを有し、第７および第８の分離チャンバーの間の次の隔壁は４０００００ダルトンのＮＭＭを有していた。第８および第９のチャンバーはＮＭＭ５０００００ダルトンの隔壁によって分離した。第９および第１０の分離チャンバーならびに第１０および第１１の分離チャンバーは１００００００ダルトンのＮＭＭ膜によって分離した。第１１および第１２の分離チャンバーの間の隔壁は、１５０００ダルトンのＮＭＭを有していた。第１２の分離チャンバーは、ＮＭＭが３０００ダルトンのイオン透過性隔壁によって陰極コンパートメントから分離した。
【０１７２】
陽極コンパートメントおよび陰極コンパートメント中の電解液（それぞれ２Ｌ）、ならびに第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、第１１および第１２の分離コンパートメント（それぞれ２０ｍＬ）中の電解液は同一であり、９０ｍＭ　Ｔｒｉｓ、９０ｍＭホウ酸、ｐＨ８．５１の１ｍＭ　ＥＤＴＡ（ＴＢＥ）とした。供給サンプルは、卵白１５ｍＬを、全てのチャンバーで使用した電解液で１：４の割合に希釈することによって調製し、ポリエチレンテレフタレート紙で濾過した。このサンプル溶液４０ｍＬを、分離チャンバー１０に接続されたサンプル液貯槽に入れた。分離は６００Ｖで４時間行った。
【０１７３】
図１５には、４時間の電気泳動後の分離チャンバーの内容物についてのＳＤＳ−ＰＡＧＥ分離の像を示してある。卵白のリゾチーム（分子量１４ｋＤａ、等電点１０）は、そのタンパク質がｐＨ８．５で正電荷を有することから、分離チャンバー１１および１２（３ｋＤａ〜１５ｋＤａ膜と１５ｋＤａ〜１０００ｋＤａ膜の間）に移動した（列１および２）。負電荷を有するタンパク質は陽極に移動した（列３〜１０）。タンパク質の大きさが小さいほど、サンプルの供給点であるチャンバー１０から遠くに移動した。
【０１７４】
実施例４
１２個の分離チャンネルを有する本発明による装置を用いて、ヒト血清アルブミン（ＨＳＡ、６６．５ｋＤａ、ｐＩ＝４．９）からα−１−抗トリプシン（ＡＡＴ、５１ｋＤａ、ｐＩ＝４．８）を分離した。本実施例は、本発明の装置を、ビール緩衝液を用いて、弱電解質の二成分混合物から得られる緩いｐＨ勾配中で、近いｐＩ値を有する成分の準等電点電気泳動分離を行うのに使用する例を示すものである。
【０１７５】
この分離ユニットは以下のように組み立てた。全てのイオン透過性隔壁は、２種類の異なる公称カットオフ分子量（ＮＭＭ）を有するポリアクリルアミド膜とした。陽極チャンバーと第１の分離チャンバーとの間のイオン透過性隔壁、ならびに第１２の分離チャンバーと陰極チャンバーとの間のイオン透過性隔壁は、５０００ダルトンのＮＭＭを有していた。そのほかの、第１と第２、第２と第３、第３と第４、第４と第５、第５と第６、第６と第７、第７と第８、第８と第９、第９と第１０、第１０と第１１、そして最後に第１１と第１２の分離チャンバーの間の全ての隔壁は、１００００００ダルトンのＮＭＭを有していた。
【０１７６】
陽極液（２Ｌ）はｐＨ４．０１で１０ｍＭグリシルグリシン（ｇｌｙ−ｇｌｙ）および９０ｍＭ　ＭＥＳを含有していた。陰極液（２Ｌ）はｐＨ５．１４で９０ｍＭ　ｇｌｙ−ｇｌｙおよび１０ｍＭ　ＭＥＳを含有していた。全ての分離チャンバーに、表２に示した濃度でｇｌｙ−ｇｌｙとＭＥＳの混合物（各１５ｍＬ）を入れて、所望の緩いｐＨ勾配を設定した。供給サンプルは、濃度２ｍｇ／ｍＬのＨＳＡおよび濃度０．５ｍｇ／ｍＬのＡＡＴを９０ｍＭのｇｌｙ−ｇｌｙおよび１０ｍＭのＭＥＳ緩衝液に溶かすことで調製した。総サンプル容量は２０ｍＬとし、その初期ｐＨは５．３５であった。サンプルを、陰極の隣りにある分離チャンバー１２に入れた。サンプルについて、６００Ｖで４時間電気泳動を行った。分離の間、電流は約４０ｍＡであった。
【０１７７】
図１６には、４時間の電気分解後の分離チャンバー内容物のＳＤＳ−ＰＡＧＥ分離の像を示した。図１７には、ＡＡＴに対する抗体を用いた、同じ分離のウェスタンブロットの像を示してある。
【０１７８】
ＨＳＡは分離チャンバー１０〜７（図１６における列１０〜７）に蓄積し、ＡＡＴは分離チャンバー７〜４（図１６および１７における列７〜４）に蓄積した。チャンバー６〜４から純粋なＡＡＴを回収することができた（図１７）。
【０１７９】
表２　ｐＨ勾配の調製およびＡＡＴからのＨＳＡの分離に関する結果
【表２】

以上の実施例は、本発明による装置および方法を用いて、成分の非常に優れた分離を行うことができることを示している。その高い生産速度は、短い電気泳動移動距離、高い電界強度およびシステムの優れた熱放散特性によるものである。
【０１８０】
以上、本詳細な説明ではほんの一例として本発明を説明した。広く記載されている本発明の精神または範囲から逸脱することなく各特定の実施形態に示されたように、本発明に対して多くの変形および／または改変を行い得ることは、当業者には明らかであろう。従ってこれらの実施形態は、あらゆる面において例示的なものであって、限定的なものではないと考えるべきである。本発明のそのほかの特徴および態様については、当業者には、本開示を読み理解すれば察することができるものである。そのような特徴、態様ならびに報告された結果および実施例についての予想される変形および改変は、明らかに、本発明が本特許請求の範囲によってのみ限定される本発明の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の電気泳動装置で使用される４個の分離チャンバーを有する電気泳動分離ユニットの模式図である。
【図２】
本発明の電気泳動装置で使用される６個の分離チャンバーを有する電気泳動分離ユニットの模式図である。
【図３】
本発明の電気泳動装置で使用される６個の分離チャンバーを有する電気泳動分離ユニットの別の実施形態の模式図である。
【図４】
本発明の電気泳動装置で使用される１２個の分離チャンバーを有する電気泳動分離ユニットの模式図である。
【図５】
本発明の電気泳動装置で使用される１２個の分離チャンバーを有することができる電気泳動分離ユニットの図であって、図５Ａはそれの分解組立図であり；図５Ｂは、好適なハウジング中で部分的に組み立てられた図５Ａによる電気泳動分離ユニットの図であり；図５Ｃは、好適なハウジング中で完全に組み立てられた図５Ａによる電気泳動分離ユニットの図である。
【図６】
本発明の電気泳動分離ユニットまたはカートリッジの構成要素として組み込み得るグリッドエレメントの図であり、図６Ａは第１のグリッドエレメントの平面図であり、図６Ｂは第２のグリッドエレメントの平面図であり、図６Ｃは第３のグリッドエレメントの平面図である。
【図７】
３個の分離チャンバーを有する電気泳動分離ユニットまたはカートリッジの内側構成要素の分解組立図である。
【図８】
４個の分離チャンバーを有する電気泳動分離ユニットまたはカートリッジの内側構成要素の分解組立図である。
【図９】
６個の分離チャンバーを有する電気泳動分離ユニットまたはカートリッジの内側構成要素の分解組立図である。
【図１０】
１２個の分離チャンバーを有する電気泳動分離ユニットまたはカートリッジの内側構成要素の分解組立図である。
【図１１】
図１の分離ユニットを用いる電気泳動装置の模式図である。
【図１２】
１２個の分離チャンバーを有する分離ユニットを用いる電気泳動装置のライン図である。
【図１３】
実施例１でのヒト血漿からのＩｇＧ分離時における６０分間、１２０分間および１８０分間の電気泳動後に回収されたサンプルについての分析ＳＤＳ−ＰＡＧＥ結果を示す図である。
【図１４】
実施例２におけるヒト血漿サンプルの４時間の電気泳動後に回収されたサンプルについての分析ＳＤＳ−ＰＡＧＥ結果を示す図である。
【図１５】
実施例３における４時間の電気泳動後の分離チャンバー内容物のＳＤＳ−ＰＡＧＥ分離の像を示す図である。
【図１６】
実施例４における４時間の電気泳動後の分離チャンバー内容物のＳＤＳ−ＰＡＧＥ分離の像を示す図である。
【図１７】
ＡＡＴに対する抗体を用いた、図１６と同じ分離のウェスタンブロットの像を示す図である。

Claims (71)

1. マルチポート型電気泳動装置であって、該装置が：
   （ａ）陰極を収容する陰極チャンバー；
   （ｂ）陽極を収容する陽極チャンバーであって、その陽極チャンバーが前記陰極チャンバーに対して、前記陰極および陽極が前記陰極と陽極との間に所定の電位を印加した時に電場において電界を発生させるように配置されている陽極チャンバー；
   （ｃ）陰極液の流れの通路を画定している前記陰極チャンバーの中へならびに該チャンバーから液体を出し入れするための導入および排出手段；
   （ｄ）陽極液の流れの通路を画定している前記陽極チャンバーの中へならびに該チャンバーから液体を出し入れするための導入および排出手段；
   （ｅ）前記陰極チャンバーおよび陽極チャンバーと流体連通している少なくとも１個の電解液貯槽；
   （ｆ）前記少なくとも１個の電解液貯槽と前記陰極チャンバーおよび陽極チャンバーとの間で電解液を出し入れするように作製された手段；
   （ｇ）前記電界領域に少なくとも部分的に配置されている、前記陰極チャンバーと陽極チャンバーとの間に配置された少なくとも３個の隣接して配置された分離チャンバーであって、その分離チャンバーが前記陽極チャンバーと陰極チャンバーとの間に配置された複数のイオン透過性隔壁によって形成されており、前記イオン透過性隔壁が隣接するチャンバーの内容物の対流混合を妨げるように作製された分離チャンバー；
   （ｈ）分離の流れの通路を画定している前記分離チャンバーーの中へならびに該チャンバーから液体を出し入れするための導入および排出手段；
   （ｉ）少なくとも１個のサンプル液貯槽であって、少なくとも１個のサンプル液貯槽が少なくとも１個の分離チャンバーと流体連通しているサンプル液貯槽；ならびに
   （ｊ）サンプル液貯槽と少なくとも１個の分離チャンバーとの間で流体を出し入れするように作製された手段；
   を有し、前記所定電位の印加が前記イオン透過性隔壁の少なくとも一つを通る少なくとも１つの成分の移動を起すことを特徴とするマルチポート型電気泳動装置。
2. 前記陰極チャンバーと流体連通している陰極液貯槽ならびに前記陽極チャンバーと流体連通している陽極液貯槽の２つの電解液貯槽を有する請求項１に記載の装置。
3. それぞれの分離チャンバーと流体連通している３〜１２個の対応するサンプル液貯槽を有する３〜１２個の分離チャンバーを有する請求項１または２に記載の装置。
4. ３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個または１２個の分離チャンバーを有し且つ３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個または１２個の対応するサンプル液貯槽を有する請求項１または２に記載の装置。
5. ４個の分離チャンバーおよび、それぞれの分離チャンバーと流体連通している６個の対応するサンプル液貯槽を有する請求項１または２に記載の装置。
6. ６個の分離チャンバーおよび、それぞれの分離チャンバーと流体連通している８個の対応するサンプル液貯槽を有する請求項１または２に記載の装置。
7. １２個の分離チャンバーおよび、それぞれの分離チャンバーと流体連通している１２個の対応するサンプル液貯槽を有する請求項１または２に記載の装置。
8. 電界がない場合、前記隔壁の少なくとも一部が、隣接するチャンバーの内容物の対流混合を制限し且つ成分の実質的な移動を防止する請求項１ないし７のいずれかに記載の装置。
9. 前記隔壁が、特徴的な平均孔径および孔径分布を有する膜である請求項１ないし８のいずれかに記載の装置。
10. 前記隔壁の少なくとも１つが、特徴的なｐＩ値を有する等電膜である請求項１ないし９のいずれかに記載の装置。
11. 前記隔壁の少なくとも１つが、イオンの選択的移動に介在することができるイオン交換膜である請求項１ないし１０のいずれかに記載の装置。
12. 前記陰極および陽極電極が白金コーティングされたチタンメッシュを有する請求項１ないし１１のいずれかに記載の装置。
13. それぞれの分離チャンバーが、そのチャンバーと流体連通している導入手段および排出手段を有する請求項１ないし１２のいずれかに記載の装置。
14. 少なくとも２個の分離チャンバーが同じ導入および排出手段を介して流体連通している請求項１ないし１３のいずれかに記載の装置。
15. 少なくとも１個の分離チャンバーが、外部流体連通手段を介して少なくとも１個の他の分離チャンバーと流体連通している請求項１ないし１４のいずれかに記載の装置。
16. 前記分離チャンバーのうちの少なくとも２個が直列流体連通している請求項１ないし１５のいずれかに記載の装置。
17. 前記分離チャンバーのうちの少なくとも２個が並列流体連通している請求項１ないし１６のいずれかに記載の装置。
18. 前記電解液貯槽から前記陰極チャンバーおよび前記陽極チャンバーを通って電解液を循環させて、前記それぞれのチャンバーで電解液の流れを形成するように作製された手段；ならびに
    前記サンプル液貯槽から前記それぞれの分離チャンバーを通って流体内容物を循環させることで、前記それぞれの分離チャンバーで分離の流れを形成するように作製された手段；
    をさらに有する請求項１ないし１７のいずれかに記載の装置。
19. 前記電解液および流体内容物を出し入れするように作製された手段が、別個に制御されて前記それぞれの電解液および流体を独立に移動させるポンプ送り手段を有する請求項１８に記載の装置。
20. 前記サンプル液貯槽の少なくとも１個から内容物を取り出しまた前記サンプル液貯槽の少なくとも１個の中に内容物を戻すように作製された手段をさらに有する請求項１ないし１９のいずれかに記載の装置。
21. 前記陰極チャンバー、前記陽極チャンバー、サンプル液貯槽または分離チャンバーのうちの少なくとも一つの中の内容物の温度を維持するように作製された手段をさらに有する請求項１ないし２０のいずれかに記載の装置。
22. 前記陰極チャンバーおよび陽極チャンバーの中の電解液および／または前記分離チャンバーの流体、の温度が維持される請求項２１に記載の装置。
23. 前記温度を維持する手段がシェル内チューブ型熱交換器である請求項２１に記載の装置。
24. 前記陰極チャンバー、前記陽極チャンバーおよび前記分離チャンバーが分離ユニットに収容されており、該分離ユニットがカートリッジおよびカセットからなる群から選択され且つ該分離ユニットが前記電解液貯槽および前記サンプル液貯槽と流体的に連結されている請求項１ないし２３のいずれかに記載の装置。
25. 電気泳動分離ユニットであって、該ユニットが：
    （ａ）陰極を収容する陰極チャンバー；
    （ｂ）陽極を収容する陽極チャンバーであって、その陽極チャンバーが前記陰極チャンバーに対して、前記陰極および陽極が前記陰極と陽極との間に所定の電位を印加した時に電場において電界を発生させるように配置されている陽極チャンバー；
    （ｃ）陰極液の流れの通路を画定している前記陰極チャンバーの中へならびに該チャンバーから液体を出し入れするための導入および排出手段；
    （ｄ）陽極液の流れの通路を画定している前記陽極チャンバーの中へならびに該チャンバーから液体を出し入れするための導入および排出手段；
    （ｅ）前記陰極チャンバーと陽極チャンバーとの間に配置されていることで前記電界領域に少なくとも部分的に配置されている少なくとも３個の隣接して配置された分離チャンバーであって、その分離チャンバーが前記陽極チャンバーと陰極チャンバーとの間に配置された複数のイオン透過性隔壁によって形成されており、前記イオン透過性隔壁が隣接するチャンバーの内容物の対流混合を妨げるように作製された分離チャンバー；
    （ｆ）分離の流れの通路を画定している前記分離チャンバーの中へならびに該チャンバーから液体を出し入れするための導入および排出手段；
    を有し、前記所定の電位の印加が前記イオン透過性隔膜の少なくとも１つを通る少なくとも１つの成分の移動を起こすことを特徴とするユニット。
26. ３〜１２個の分離チャンバーを有する請求項２５に記載のユニット。
27. ３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個または１２個の分離チャンバーを有し且つ３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個または１２個の対応するサンプル液貯槽を有する請求項２５に記載のユニット。
28. ４個の分離チャンバーを有する請求項２５に記載のユニット。
29. ６個の分離チャンバーを有する請求項２５に記載のユニット。
30. １２個の分離チャンバーを有する請求項２５に記載のユニット。
31. 電界がない場合、前記隔壁の少なくとも一部が、隣接するチャンバーの内容物の対流混合を制限し且つ成分の実質的な移動を防止する請求項２５ないし３０のいずれかに記載のユニット。
32. 前記隔壁が、特徴的な平均孔径および孔径分布を有する膜である請求項２５ないし３１のいずれかに記載のユニット。
33. 前記隔壁の少なくとも１つが、特徴的なｐＩ値を有する等電膜である請求項２５ないし３２のいずれかに記載のユニット。
34. 前記隔壁の少なくとも１つが、イオンの選択的移動に介在することができるイオン交換膜である請求項２５ないし３３のいずれかに記載のユニット。
35. 前記陰極および陽極が白金コーティングされたチタンメッシュを有する請求項２５ないし３４のいずれかに記載のユニット。
36. 前記分離チャンバーの中へならびに該チャンバーから液体を出し入れするための複数の導入および排出手段を画定する陰極接続ブロックおよび陽極接続ブロックをさらに有する請求項２５ないし３５のいずれかに記載のユニット。
37. 陰極接続ブロックおよび陽極接続ブロックが、前記陰極および陽極ならびに、前記陰極および陽極を電源装置に接続するための接続手段を収容している請求項３６に記載のユニット。
38. 前記陰極が前記陰極接続ブロック中に画定された凹部またはチャンネルの中に収容されており、前記陽極が前記陽極接続ブロック中に画定された凹部またはチャンネルの中に収容されている請求項３７に記載のユニット。
39. 前記陽極接続ブロックおよび陰極接続ブロックが前記陰極液および陽極液の流れのための導入ポートおよび排出ポートを画定する請求項３８に記載のユニット。
40. 少なくとも１個の分離チャンバーが、外部の連通手段を介して、少なくとも１個の他の分離チャンバーと流体連通している請求項２５ないし３９のいずれかに記載のユニット。
41. 少なくとも２個の分離チャンバーが直列流体連通している請求項２５ないし４０のいずれかに記載のユニット。
42. 少なくとも２個の分離チャンバーが並列流体連通している請求項２５ないし４１のいずれかに記載のユニット。
43. 少なくとも２個の分離チャンバーが、同じ導入および排出手段を介して流体連通している請求項２５ないし４２のいずれかに記載のユニット。
44. 前記分離チャンバーが、前記ユニットから着脱可能に作製されたカートリッジの中に形成されているか、あるいは収容されている請求項２５ないし４３のいずれかに記載のユニット。
45. 電気泳動ユニットで使用するためのカートリッジであって、該カートリッジが：
    （ａ）第１の外側イオン透過性隔壁と第２の外側イオン透過性隔壁の間に配置された少なくとも２個の内側イオン透過性隔壁を収容するハウジングであって、前記隔壁がそれらの間で３個以上の分離チャンバーを画定しており、前記隔壁が隣接するチャンバーの中の内容物の対流混合を防止するように作製されたハウジング；ならびに
    （ｂ）前記分離チャンバー中で流れの通路を画定している前記チャンバーの中へならびに該チャンバーから液体を出し入れするための導入ポートおよび排出ポート；
    を有し、前記導入ポートに液体が送られると、前記チャンバー間での液体の実質的な対流混合を起こすことなく、液体が前記チャンバーを通る流れをつくることを特徴とするカートリッジ。
46. 前記外側イオン透過性隔壁上に配置された外部ガスケットをさらに有する請求項４５に記載のカートリッジ。
47. 前記流れの通路が前記隔壁によって画定される請求項４５または４６に記載のカートリッジ。
48. 前記隔壁に近接して配置されたグリッドエレメントを有する請求項４５ないし４７のいずれかに記載のカートリッジ。
49. 前記グリッドエレメントが概して平坦である請求項４５ないし４８のいずれかに記載のカートリッジ。
50. 前記グリッドエレメントがさらに、前記隔壁を支持し、前記流れの通路中で流体を混合するための支持用部品を有する請求項４５ないし４９のいずれかに記載のカートリッジ。
51. 前記支持用部品が格子状部品である請求項５０に記載のカートリッジ。
52. ３個以上の分離チャンバーを画定する２個以上の内側隔壁を有する請求項４５ないし５１のいずれかに記載のカートリッジ。
53. ３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個または１２個の対応する分離チャンバーを画定する２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個または１１個の内側隔壁を有する請求項４５ないし５１のいずれかに記載のカートリッジ。
54. ４個の分離チャンバーを画定する３個の内側隔壁を有する請求項４５ないし５１のいずれかに記載のカートリッジ。
55. ６個の分離チャンバーを画定する５個の内側隔壁を有する請求項４５ないし５１のいずれかに記載のカートリッジ。
56. １２個の分離チャンバーを画定する１１個の内側隔壁を有する請求項４５ないし５１のいずれかに記載のカートリッジ。
57. 電界がない場合、前記隔壁の少なくとも一部が、隣接するチャンバーの内容物の対流混合を制限し且つ成分の実質的な移動を防止する請求項４５ないし５６のいずれかに記載のカートリッジ。
58. 前記隔壁が、特徴的な平均孔径および孔径分布を有する膜である請求項４５ないし５７のいずれかに記載のカートリッジ。
59. 前記隔壁の少なくとも１つが、特徴的なｐＩ値を有する等電膜である請求項４５ないし５８のいずれかに記載のカートリッジ。
60. 前記隔壁の少なくとも１つが、イオンの選択的移動に介在することができるイオン交換膜である請求項４５ないし５９のいずれかに記載のカートリッジ。
61. それぞれの分離チャンバーが、そのチャンバーと流体連通している導入ポートおよび排出ポートを有する請求項４５ないし６０のいずれかに記載のカートリッジ。
62. 少なくとも２個の分離チャンバーが同じ導入ポートおよび排出ポートを介して流体連通している請求項４５ないし６１のいずれかに記載のカートリッジ。
63. 電気泳動によってサンプルの組成を変える方法であって、該方法が：
    （ａ）陰極を収容する陰極チャンバー；陽極を収容する陽極チャンバーであって、その陽極チャンバーが前記陰極チャンバーに対して、前記陰極および陽極が前記陰極と陽極との間に所定の電位が印加された時に電場領域において電界を発生させるように配置されている陽極チャンバー；陰極液の流れの通路を画定している前記陰極チャンバーの中へならびに該チャンバーから液体を出し入れするための導入および排出手段；陽極液の流れの通路を画定している前記陽極チャンバーの中へならびに該チャンバーから液体を出し入れするための導入および排出手段；前記陰極チャンバーおよび前記陽極チャンバーと流体連通している少なくとも１個の電解液貯槽；前記少なくとも１個の電解液貯槽と前記陰極チャンバーおよび陽極チャンバーとの間で電解液を出し入れするように作製された手段；前記電界領域の中に少なくとも部分的に配置されるように前記陰極チャンバーと陽極チャンバーとの間に配置された少なくとも３個の分離チャンバーであって、その分離チャンバーが前記陽極チャンバーと陰極チャンバーとの間に配置された複数のイオン透過性隔壁によって形成されており、前記イオン透過性隔壁が隣接するチャンバーの内容物の対流混合を妨げるように作製された分離チャンバー；分離の流れの通路を画定している前記分離チャンバーの中へならびに該チャンバーから液体を出し入れするための導入および排出手段；３個以上のサンプル液貯槽であって、各貯槽が１個以上の分離チャンバーと流体連通しているサンプル液貯槽；ならびにサンプル液貯槽と少なくとも１個の分離チャンバーとの間で流体を出し入れするように作製された手段；を有するマルチポート型電気泳動装置を提供する段階；
    （ｂ）前記陽極および陰極導入手段を介して前記陽極チャンバーおよび陰極チャンバーに電解液を送る段階；
    （ｃ）前記サンプルを、前記導入手段を介して前記分離チャンバーの少なくとも一つに送る段階；
    （ｄ）前記導入手段を介してそのほかのチャンバーに流体を送る段階；ならびに
    （ｅ）前記陰極と陽極の間に電位を印加してチャンバー中の前記サンプルの少なくとも１つの成分を隔壁を通して１以上の隣接する分離チャンバーに移動させる段階；
    を有することを特徴とする方法。
64. （ｆ）前記サンプルを別の組成で回収する段階；
    をさらに有する請求項６３に記載の方法。
65. 前記陽極チャンバーおよび陰極チャンバーに出し入れされた電解液を、それぞれの導入手段および排出手段を通して循環させて電解液の流れを形成する請求項６３または６４に記載の方法。
66. 前記分離チャンバーに出し入れされたサンプルと流体を前記それぞれのチャンバーの前記導入手段および排出手段を通して循環させてサンプルおよび流体の流れを形成する請求項６３ないし６５のいずれかに記載の方法。
67. 前記電位を印加すると実質的に全ての成分の隔壁横断移動が開始する請求項６３ないし６６のいずれかに記載の方法。
68. 電界がない場合、前記隔壁の少なくとも一部が、隣接するチャンバーの内容物の対流混合を制限し且つ成分の実質的な移動を防止する請求項６３ないし６７のいずれかに記載の方法。
69. 前記隔壁が、特徴的な平均孔径および孔径分布を有する膜である請求項６３ないし６８のいずれかに記載の方法。
70. 前記隔壁の少なくとも１つが、特徴的なｐＩ値を有する等電膜である請求項６３ないし６９のいずれかに記載の方法。
71. 前記隔壁の少なくとも１つが、イオンの選択的移動に介在することができるイオン交換膜である請求項６３ないし７０のいずれかに記載の方法。

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