JP2506289Y2

JP2506289Y2 - 自動毛管電気泳動装置

Info

Publication number: JP2506289Y2
Application number: JP1989048939U
Authority: JP
Inventors: ポールブローラビクター
Original assignee: ベックマンインスツルメンツインコーポレーテッド
Priority date: 1988-04-29
Filing date: 1989-04-27
Publication date: 1996-08-07
Anticipated expiration: 2004-04-27
Also published as: EP0339779A2; JPH0212653U; DE68924867D1; DE68924867T2; EP0339779A3; EP0339779B1

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は毛管電気泳動に関する。より詳細には、毛管
電気泳動を自動化する装置を開示する。

（従来の技術）毛管電気泳動は公知である。電解液が満たされた毛管
に試料が注入される。試料の二つの端部が離された電解
液浴にそれぞれあらわれる。各電解液浴は、毛管で起こ
る電気泳動のために十分な異なる電位電極に連なってい
る。

電気泳動は理解するのに容易である。典型的には、電
気泳動を受ける試料の異なる成分は異なるサイズと異な
る電荷とを有する。粒子のサイズとこれらの電荷に応じ
て、毛管がその端部で異なる電位を受けるときに試料の
成分の泳動が毛管の長さに沿って生じる。毛管を経る分
離粒子の泳動は二つの効果の和である。

第１に、前記毛管が電解液で満たされている場合、電
解液の全体の流れが前記毛管の長さを横切る電位の相違
のために生じる。

第２の、前記毛管中のいかなる全体の誘導流れに関し
て、試料の個々の粒子は互いに関連して運動する。この
運動は、電気泳動による必要とされている分類を構成す
る。

前記毛管を満たす電解液は全体的な流れを受ける液体
または常には全体的な流れを受けないゲルであることが
理解されよう。

典型的に、試料は毛管の一端部に近接して配置され
る。検出器が毛管の他方の端部に近接して配置される。
前記毛管内の前記流体に関する分離試料成分の泳動にお
いて、前記分離成分はそれぞれこれら自体を分離流動
「帯」に形成する。これらの分離流動帯は、前記試料の
質および量の双方を決定するために観察される電気遊動
の結果である。

ここに電気泳動を自動化する必要性がある。実質的に
遠隔操作であることを基礎として、試料を有する密閉小
びんが自動的に電気泳動を受けることができる点まで電
気泳動技術が自動化されると、電気泳動による分類技術
は分析技術における拡大された応用を与えられる。

（課題を解決するための手段）毛管電気泳動を効果的に行なうための自動装置および
システムが開示されている。前記システムは、隔膜で密
閉された小びん（容器）を毛管電気泳動のための毛管を
含むカートリッジの下方の整合位置に運搬するための二
つのコンベヤ（コンベヤ手段）を含む。前記カートリッ
ジ内の前記毛管は蛇行路に受け入れられている。前記毛
管はその二つの端部で前記カートリッジから、前記カー
トリッジの底面から間隔をおかれた二つの場所で下方に
向けて垂れ下がっている。それぞれが小びんホルダに保
持された前記小びんは、一のコンベヤ上の一の小びん
が、垂れ下がる毛管の一端部の下に位置しかつ他のコン
ベヤ上の他の小びんが、垂れ下がる毛管の他端部の下に
位置するまで運搬される。前記小びんが前記毛管の両端
部に対して整合されると、典型的には前記コンベヤに関
する小びんホルダのピストン補助移動により、前記小び
んは上方に向けて移動される。このような上方向へのピ
ストンに補助された運動は、前記小びんが密封隔膜にお
いて注射器で突き刺されるまで続く。注射器の突き刺し
後、前記ピストン補助の上方向運動は、前記小びんの内
部の内容物にアクセスするための毛管または電極を前記
注射器に通すために続く。この装置および過程は小びん
を連続して動かし、自動毛管電気泳動を生じさせる。こ
の連続動作は第１の小びんにおいて電解液を前記毛管に
充填し、その後、第２の異なる小びんからの予定量の試
料を前記電解液が満たされた毛管に注入することを含
む。試料の注入後、前記連続動作は、電解液の対の第３
および第４の小びんが前記毛管の垂れ下がり両端部と連
通されるようにし、毛管電気泳動のための所要の電気力
を発生させるために第３および第４の各小びんに電極を
与え、電気泳動で試料の分類を生じさせるべく十分な時
間に前記毛管がその両端部で前記電気力にさらされるこ
とを可能にすることを含む。電気泳動で分類された成分
の検出のために毛管の端部の一方の直近のカートリッジ
内で準備がなされる。この検出計画は蛍光発光、吸光ま
た反射光、オプティカルインデックスの電気的な変更に
応答する偏光を含む。電気泳動が完了すると、前記毛管
は電解液を再び充填され、前記過程が、異なる連続した
小びんを使用して永久に繰り返される。継続される電気
泳動は同じカートリッジ内の同じ毛管または異なるカー
トリッジに据えられた異なる毛管を使用する。

（考案が解決しようとする課題、考案の作用および効
果）本考案の目的は自動化された電気泳動のための装置お
よび方法を開示することにある。したがって、少なくと
も二つのコンベヤに小びんが載置される。これらの小び
んは好ましくは隔膜で密閉され、毛管を含むカートリッ
ジに整合される。一のコンベヤ上の一の小びんはカート
リッジから垂れ下がる毛管の一端部下に整合される。他
のコンベヤ上の他の小びんは前記カートリッジから垂れ
下がる前記毛管の反対側の端部の下方に整合される。前
記小びんは、その後、前記隔膜を突き刺し、前記小びん
内の流体に前記毛管を浸し、また、前記泳動を自動的に
行なうために前記小びんの内部の前記流体に電極を通じ
させるべく、垂直に移動される。

本考案の他の目的は、毛管への電解液および試料の注
入を自動化することにある。この観点にしたがって、一
連の小びんが毛管の一端部下に運ばれる。第１の小びん
は前記毛管を電解液で満たすために使用される。第２の
小びんは少量の正確に計量された試料を注入するために
使用される。これらの注入が行なわれると、自動化され
た電気泳動が行なわれる。

開示の装置の利点は、電気泳動を、ほとんど、自動化
することができることである。一連の小びんをコンベヤ
に配置し、また、前記コンベヤのプログラムを適当に作
ることにより、最少の専門家の指示で自動的に多数の試
料の連続分析を行なうことができる。

開示の方法の利点は、さらに、カートリッジ内への毛
管の配置にある。カートリッジの単なる変更により、前
記毛管のサイズおよび長さを同様に容易に変更すること
ができる。

本考案のさらに他の目的は、コンベヤの好ましい配列
を開示することにある。典型的には、二つの同心および
円形のコンベヤが提供される。24個程度の小びんを有す
る第１の外側の円形のコンベヤは、毛管を充填するため
の電解液、毛管に注入するための試料、および電気泳動
を生じさせるべく毛管の垂れ下がり両端部に電荷を供給
するための電解液を連続的に供給する。10個程度の小び
んを有する第２の内側の円形のコンベヤは前記電気泳動
のための電荷の所望の伝達のための電解液を供給する。
その結果、前記コンベヤは、適当にプログラムが作られ
る場合、一連の電気泳動による分類のための小びんを連
続的に整合させることができ、これらの分類は本質的に
遠隔操作である。

本考案のこの観点の利点は、電気泳動のために必要と
される専門家の仕事をコンベヤ上に正しい順序に小びん
を配置することに軽減することである。コンベヤ上への
小びんの配置後の連続的事象は全て自動化される。

さらに、本考案の他の目的は、隔膜で密閉された小び
んを電気泳動に利用することである。この観点にしたが
って、コンベヤ上の全ての小びんは電解液を含むか試料
を含むかに拘らず隔膜において密閉される。これらの隔
膜密閉の小びんは移動されて毛管の一端部におけるカー
トリッジ下に整合され、次いで毛管と接触するように上
方に向けて移動される。毛管との接触は、注射器を前記
小びんの前記隔膜に突き刺して前記隔膜を貫通させ、前
記小びんの内容物への導管を形成することにより生じ
る。前記注射器による前記隔膜の貫通が行なわれると、
前記注射器に毛管または電極が通される。前記毛管を前
記注射器に通すことは、毛管を電解液で満たすこと、試
料の注入、および前記毛管端部の前記小びんの内容物と
の連絡を許す。電極を有する残りの注射器の突き刺し
は、前記小びんの内容物への電荷の伝達を許す。

本考案のこの観点の利点は、小びん内の流体が、これ
らの電気泳動方法の使用の時まで密閉されることであ
る。したがって、ここに示す方法および装置は、研究室
の診断に役立つ日常的な仕事に特に適合する。隔膜で密
閉された試料は開示の装置において分析を待つことがで
き、また、研究室の職員の運搬時に処理され得る。

本考案のさらに他の目的は、毛管、光学検出装置を含
むカートリッジとの組み合わせとして示すことである。
本考案のこの観点にしたがって、従来のコンデンサ・ラ
イトトレイン（light train）を有する光源が分析装置
の検出浴に合焦される。開示のカートリッジは二つの円
筒状の突起を有し、第１の突起はカートリッジを水平に
するためにあり、また、前記カートリッジの検出開口に
近接して配置された第２の突起は検出開口を前記検出ラ
イトトレインに正確に整合させるためにある。光学上の
フィルタホイールを設け、最良の検出のために前記ホイ
ールを回転させることにより、電気泳動による分類を受
けやすい試料中の分類された帯の検査を行なうことがで
きる。

本考案のこの観点の重大な利点は、分析装置の大部分
が前記カートリッジの外部の複雑な器具と組み合わされ
ることである。したがって、毛管を有する前記カートリ
ッジは極めて簡単にされる。

（実施例）第1A図を参照すると、プレート12がその上にホイール
14,16および18の間に回転可能に据えられた第１のコン
ベヤR1を有する。ホイール14はモータM1とともに回転可
能であり、その結果、モータM1がホイール14を回転させ
るときにホイール14は円形の第１のコンベヤR1を回転さ
せる。検出器P1が第１のコンベヤR1に形成された切込み
22を監視する。前記コンベヤの正確な位置決めを行なう
ことができる。

24個の小びん（第１の容器）V1−V24のホルダがコン
ベヤR1の頂部に形成されている。後述するように、これ
らの小びんのホルダは、垂れ下がる毛管の入口でカート
リッジＣの下方に整合される。プランジャ（アクチュエ
ータ手段）D1で前記小びんホルダを上方向および下方向
に運動させることにより、電気泳動に引き継がれる継続
的な電解液による前記毛管の充填、計量された試料の注
入を継続的に行なうことができる。

内側の第２のコンベヤR2の操作も同様である。特に、
モータM2はホイール24を駆動し、該ホイールは他の遊び
ホイール（見えなくされている）とともに第２のコンベ
ヤR2を回転させる。位置検出器P2が第２のコンベヤR2の
溝32に整合している。

第２のコンベヤR2はその頂部に形成された小びん（第
２の容器）V25ないしV35の開口を有する。カートリッジ
Ｃの検出開口に近接させて小びんV25ないしV35の開口を
整列させることにより、自動電気泳動を行なうことがで
きる。整合を行なったら、ここに前記した自動電気泳動
暴露のために、プランジャ（アクチュエータ手段）D2が
前記小びんを上方に向けて操作する。前記したことから
明らかなように、プランジャD1,D2は前記小びんのため
の移動手段を構成する。

第２図を参照すると、第１のコンベヤR1が個々の小び
ん、この場合では小びんV6が毛管Ｑの下方に小びん自体
のホルダＨに運ばれるように強制されることが理解され
よう。この下方位置において、前記ホルダの底部を把持
するプランジャD1がホルダＨを上方に向けて移動する。
ホルダＨおよびその内部に含まれる小びんV6は二つの注
射器で突き刺される。これらの注射器は、電極Ｅを含む
注射器40と毛管Ｑが通された注射器42とである。

同じ装置が反復されることが理解されよう。特に、そ
れは第２のコンベヤR2とプランジャD2とに関して繰り返
す。

第３図を参照すると、開示の装置が断面で見られる。
第３図を参照すると、二つのホルダＨが第１および第２
のコンベヤR1およびR2に関して示されている。第１のコ
ンベヤR1は小びんV6が注射器具の下方に配置されるよう
に強制する（第２の注射器42は隠れていることを指摘す
る。）。同様に、第２のコンベヤR2は小びんV25を注射
器60の下方に位置決める（第２の電極は隠れていること
を指摘する。）。

第1A図に戻ってこれを参照すると、各小びんと注射器
具とはカートリッジの出口の下にある。特に、二つの垂
れ下がる毛管の両端部70および72は下方に垂れ下がる。

第２図に戻ってこれを参照すると、各小びんの間隔Ｓ
が突き刺されるとき、各毛管が前記隔膜を突き刺すこと
が理解されよう。前記隔膜の突き刺しが行なわれると、
各注射器が通される。各小びんで、一つの注射器の突き
刺しが毛管Ｑとともに行なわれる。他の注射器では、電
極とともに突き刺しが行なわれる。

第３図に戻ってこれを参照すると、注射器40が導管80
で圧力源に連なっていることが見て取れよう。同様に、
注射器60が圧力源90に連なっている。ホルダＨの整合と
注射器40,42による前記隔膜の突き刺しとが行なわれる
と、小びんV6の内部に通じる圧力が毛管Ｑ中の流れを引
き起こす。この毛管Ｑ内の流れは、電解液による毛管Ｑ
の充填およびその後における計量された試料による毛管
Ｑの充填を許す。

このことが理解されるように、概略図4A,4Bおよび4C
を参照する。

第4A図を参照すると、カートリッジＣに収容された毛
管Ｑが示されている。毛管Ｑの符号70における一端部が
小びんV6内に配置されている。毛管Ｑの反対側の端部72
は小びんV25内に配置されている。

導管100は小びんV6の内部に圧力を供給する。毛管の
端部70は小びんV6に収容された電解液91のレベルより下
方にあることから、毛管Ｑは電解液で満ちる。端部70か
ら端部72に向けて満たされる。

第4B図を参照すると、小びんV6が置き換えられてい
る。それは、コンベヤ機構により新たな小びんV7で置き
換えられている。小びんV7は試料を収容する。

再び圧力が小びんV7の内部に加えられる。加圧力は試
料92を前記毛管の初めの部分におし進める。

十分な試料92が毛管Ｑの端部70に導入されると、小び
んの取替が再び行なわれる。第4C図に示すように、電解
液で満たされた小びんV8が毛管Ｑの端部70に通じてい
る。同様に、小びんV27が端部72に連絡されている。

第4C図には、電極が示されている。特に、電極E1は、
電解液91で満たされている小びんV8に正の電荷を送るよ
うに示されている。同様に、電極E2は、電解液91で満た
されている小びんV27の内容物に電流を送るように示さ
れている。

第4C図では、結果的な分類を示すことを意図してい
る。特に、符号101および102における試料の部分は、毛
管Ｑの端部70に近接する試料の元の位置から端部72に近
接する毛管Ｑの前記部分位置に進んでいる。

検出開口Ｄが毛管Ｑの端部72の近傍に示されている。
この検出開口は光で信号を送られるようにここに示され
ている。電気抵抗の測定および質量分析学のための試料
の除去を含む代わりの送信方法が同様に利用可能である
ことは理解されよう。

ライトトレインＬと、電気泳動の結果の検討とに着目
する。

第1B図を参照すると、ライトトレインＬが見て取れ
る。光源200は光201の点源を形成する。点源の光は平面
鏡204および集束球面鏡208に入射する。集束鏡208は前
記光をホイールＷに集める。

ホイールＷは一連のフィルタカラー212を含む。カラ
ー212はカートリッジＣに整合している。検出開口Ｄに
おいて、光が検出開口Ｄを通り、光感知器220に入射す
る。光学的測定の記録を光センサにて行なうことができ
る。

開示の装置はさらに抵抗および他の測定を記録するこ
との可能性を有することは理解されよう。質量分析学の
ような他の測定は、一定時間にカートリッジＣ内で所要
の電気泳動を行ない、その後に前記カートリッジを取り
去りかつ密集した試料の帯を取り出すことにより提供さ
れる。

本出願は、開示の自動電気泳動装置およびここに示す
方法に終わる、図示された要素の組み合わせの概要を提
供する。

【図面の簡単な説明】

第1A図および第1B図はカートリッジが毛管の冷却のため
の強制的に循環される冷却材源および図示された光学毛
管検出のためのライトトレインに連絡されるようにカー
トリッジに含まれた毛管の下方に位置する隔膜で密閉さ
れた小びんを含む二つの同心的な回転テーブルを示す本
考案の装置の密接な関連をもった斜視図、第２図は小び
ん取付通路の構造を理解するのに十分な、隔膜を突き刺
す注射器具の図、第３図はコンベヤにおける二つの隔膜
で密閉された小びんが、密閉された内容物にアクセスす
るために整合されるように上方に位置するカートリッジ
の底部を示す側面図、第4A図、第4B図および第4C図は、
それぞれ、電解液で満たされた毛管を含むカートリッ
ジ、試料が充填された毛管を含む同じカートリッジ、お
よび電気泳動を受ける毛管の図である。 C:カートリッジ、D1,D2:プランジャ（移動手段）、Q:毛
管、R1,R2:第１および第２のコンベヤ、40,60:注射器、
70,72:毛管の端部。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】試料または電解液を保持するための第１の
容器および第２の容器と、交換可能の毛管カートリッジ
であって前記第１および第２の容器との流体流通が可能
であるようにそれぞれ配置された２つの端部を有する毛
管を備えるカートリッジと、前記第１および第２の容器
をそれぞれ前記毛管の両端部と整合するように移動させ
るためのコンベヤ手段と、前記毛管の両端部と流体流通
するように前記第１および第２の容器を選択的に移動す
るための手段と、前記毛管内で電気泳動分離を生じさせ
るために電位を印加するための手段とを含み、前記カー
トリッジが、前記毛管の両端部が前記両容器内の内容物
に接することを許しまた他のカートリッジとの交換のた
めに取り外し可能であるように支持されている、自動電
気泳動装置。
【請求項２】さらに、前記毛管を経て移動する電気泳動
分離された成分を検出するための手段を含み、前記カー
トリッジが前記泳動分離された成分の検出を容易にする
構造を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】前記検出手段が、前記毛管の一部分を経て
移動する電気泳動分離された成分を光学的に検出するた
めの手段を含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】前記カートリッジが、前記毛管の一部分を
露出する開口を有する、請求項１〜３のいずれかに記載
の装置。
【請求項５】前記カートリッジが、前記毛管の冷却を容
易にするために組み立てられかつ形状付けられた手段を
含む、請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】前記毛管の両端部が前記カートリッジに設
けられた両出口を経て伸び、また、前記コンベヤ手段
が、前記カートリッジの第１の出口の下方の通路に沿っ
て前記第１の容器を保持しかつ移動するコンベヤを備え
る、請求項１に記載の装置。
【請求項７】前記第１の容器が前記コンベヤによって前
記第１の出口の下方位置に移動されるとき、前記第１の
容器内の前記試料または電解液が前記第１の出口を経て
伸びる前記毛管の端部の届く範囲内にあるように、前記
第１の容器を前記カートリッジの第１の出口に向けて移
動させるためのアクチュエータ手段を含む、請求項６に
記載の装置。
【請求項８】前記カートリッジの第２の出口の下方の通
路に沿って前記第２の容器を保持しまた移動させる他の
コンベヤを含む、請求項６または７に記載の装置。
【請求項９】前記第２の容器が前記他のコンベヤによっ
て前記第２の出口の下方位置に移動されるとき、前記第
２の容器内の前記試料または電解液が前記第２の出口を
経て伸びる前記毛管の端部の届く範囲内にあるように、
前記第２の容器を前記カートリッジの第２の出口に向け
て移動させるための他のアクチュエータ手段を含む、請
求項８に記載の装置。