JP3086472B2 - イオン性移動を介した電気接触を可能とする構造体を採用した毛細管電気泳動装置 - Google Patents
イオン性移動を介した電気接触を可能とする構造体を採用した毛細管電気泳動装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、一般に毛細管電気泳動システムに関し、特
にイオン性移動を介した電気接触を可能とする構造体を
有する改良形毛細管，およびかかる毛細管を採用した毛
細管電気泳動システムに関する。
にイオン性移動を介した電気接触を可能とする構造体を
有する改良形毛細管，およびかかる毛細管を採用した毛
細管電気泳動システムに関する。
（従来の技術） 小径毛細管における毛細管帯電気泳動法（CZE）は溶
質の分離に有効な方法であるとして有用性が証明されて
いる。溶質を含む電解質が導入されている毛細管の２端
間に，電界が加えられている。
質の分離に有効な方法であるとして有用性が証明されて
いる。溶質を含む電解質が導入されている毛細管の２端
間に，電界が加えられている。
電界によって、電解質が管に流れる。電解質が毛細管
に流れている間に試料成分が毛細管内の帯内に分かれて
解離するように、ある溶質は他の溶質よりも高い界面動
電移動度を有する。
に流れている間に試料成分が毛細管内の帯内に分かれて
解離するように、ある溶質は他の溶質よりも高い界面動
電移動度を有する。
CZEではセル，あるいはセル状小室の内容物のような
極めて小さい試料容積のみが必要であるため、CZEには
利点がある。これらの理由ならびにその他の理由によ
り、CZEは分離および検出の技術として大きな将来性が
示されている。
極めて小さい試料容積のみが必要であるため、CZEには
利点がある。これらの理由ならびにその他の理由によ
り、CZEは分離および検出の技術として大きな将来性が
示されている。
多くのCZE検出技術方式が使用されている。これらの
方式には、試料成分の光学的性質にもとづいた光検出が
含まれる。
方式には、試料成分の光学的性質にもとづいた光検出が
含まれる。
他のCZE検出方式には導電度検出，および電気化学的
検出が含まれる。導電度検出においては、検出領域を異
なった複数の帯が通過して移動するのに伴い、２点間の
導電性の変化を導電性検出器で検出するものである。電
気化学的検出においては、検出器の近傍の２点間での電
位および電流を電気活性物質の試料成分が変化させると
きに、電気活性物質を検出するものである。
検出が含まれる。導電度検出においては、検出領域を異
なった複数の帯が通過して移動するのに伴い、２点間の
導電性の変化を導電性検出器で検出するものである。電
気化学的検出においては、検出器の近傍の２点間での電
位および電流を電気活性物質の試料成分が変化させると
きに、電気活性物質を検出するものである。
電気泳動過程において、可なりの時間にわたって、可
なりの分解能で電解質および試料に管を通過して移動さ
せるため、毛細管の２端間に数十KVの高電圧を印加して
いる。かかる高電圧の使用によって、検出装置あるいは
測定装置に高電界がかかり、許容し得ない程度のノイズ
が発生するか、あるいはかかる装置の測定に妨害を与え
ることがあり、極端な場合には装置内の回路を破壊せし
めることがある。それゆえ、電気泳動過程において導電
度検出器，あるいは電気化学的検出器に対して適当な機
能を発揮させるためには、検出位置の点あるいはその近
傍に置かれた電解質および試料は接地しておくか、ある
いは検出器の測定に妨害を与えないような低電圧に固定
しておかなくてはならない。
なりの分解能で電解質および試料に管を通過して移動さ
せるため、毛細管の２端間に数十KVの高電圧を印加して
いる。かかる高電圧の使用によって、検出装置あるいは
測定装置に高電界がかかり、許容し得ない程度のノイズ
が発生するか、あるいはかかる装置の測定に妨害を与え
ることがあり、極端な場合には装置内の回路を破壊せし
めることがある。それゆえ、電気泳動過程において導電
度検出器，あるいは電気化学的検出器に対して適当な機
能を発揮させるためには、検出位置の点あるいはその近
傍に置かれた電解質および試料は接地しておくか、ある
いは検出器の測定に妨害を与えないような低電圧に固定
しておかなくてはならない。
導電度検出においては、選択された２点間の電位およ
び電流が測定されるので、それぞれ各選択点に２つの電
極を導入する必要がある。それゆえ、検出点あるいはそ
の近傍に電極を導入することができる電気泳動装置，あ
るいはかかる検出点を少なくとも接地，あるいは低電圧
の点に保持しておくための手段を備えていることが望ま
しい。
び電流が測定されるので、それぞれ各選択点に２つの電
極を導入する必要がある。それゆえ、検出点あるいはそ
の近傍に電極を導入することができる電気泳動装置，あ
るいはかかる検出点を少なくとも接地，あるいは低電圧
の点に保持しておくための手段を備えていることが望ま
しい。
従来の毛細管電気泳動システムにおいては、毛細管の
各端は貯蔵槽に浸されている。
各端は貯蔵槽に浸されている。
そこで、２つの貯蔵槽間に高電圧が印加されている。
代表的には、高電圧は１つの貯蔵槽に印加され、他の貯
蔵槽は接地されている。
代表的には、高電圧は１つの貯蔵槽に印加され、他の貯
蔵槽は接地されている。
２つの貯蔵槽には、それぞれ電解質緩衝液が含まれて
いる。かかる従来のシステムは、1988年10月14日に発行
された「科学」誌（Science）の第242巻，第224〜228ペ
ージに、ゴードン，ファング，ペントニイ２世、および
ツエアによって“毛細管式電気泳動”と題して記載され
ている。
いる。かかる従来のシステムは、1988年10月14日に発行
された「科学」誌（Science）の第242巻，第224〜228ペ
ージに、ゴードン，ファング，ペントニイ２世、および
ツエアによって“毛細管式電気泳動”と題して記載され
ている。
従来の毛細管式電気泳動システムにおいては、毛細管
の２端の１つに接続されている貯蔵槽に密着した位置の
点において、管の近傍で導電度検出および電気化学的検
出が実行されるように、かかる貯蔵槽は接地されてい
る。かかる従来のシステムは、収集された試料成分が貯
蔵槽内の電解質緩衝液によって希薄されるため欠点があ
り、従来の方式では試料成分を連続して収集することが
できない。さらに、導電度検出あるいは電気化学的検出
における検出器自身は直接、電解質緩衝液内に置くこと
ができないが、少なくとも貯蔵槽から少し離れた距離に
置かれなければならないので、検出器により実際に検出
された試料成分は接地されていないか、あるいは設定さ
れた低電圧値に固定されていない。これにより、測定に
重大な不正確さがもたらされる可能性がある。
の２端の１つに接続されている貯蔵槽に密着した位置の
点において、管の近傍で導電度検出および電気化学的検
出が実行されるように、かかる貯蔵槽は接地されてい
る。かかる従来のシステムは、収集された試料成分が貯
蔵槽内の電解質緩衝液によって希薄されるため欠点があ
り、従来の方式では試料成分を連続して収集することが
できない。さらに、導電度検出あるいは電気化学的検出
における検出器自身は直接、電解質緩衝液内に置くこと
ができないが、少なくとも貯蔵槽から少し離れた距離に
置かれなければならないので、検出器により実際に検出
された試料成分は接地されていないか、あるいは設定さ
れた低電圧値に固定されていない。これにより、測定に
重大な不正確さがもたらされる可能性がある。
従来の電気泳動システムの上記欠点に関して、種々の
解決策が提案されている。１つの代替えとしての電気泳
動システムはスミスらによって分析化学誌（Anal.Che
m.）,1988年,60巻，第1948〜1952ページに“毛細管帯電
気泳動法−質量分析法のための改良形電気噴霧イオン化
界面”と題して記載されている。この論文において、ス
ミスらは毛細管の出口上に被せられた金属電極が電解質
と試料とを接地するのに使用される処での前もってイオ
ン化された界面について記載している。スミスらがこの
論文内で許容しているように、毛細管の端末において金
属をデポジットさせる過程は時間がかかり、デポジット
された金属は電気化学的過程によってゆっくりと腐食さ
れ、数日の動作の後に交替する必要があった。多くの場
合、電極における電気化学反応は電気泳動法による分離
動作に極めて有害な気体泡の発生を招く。この方法は、
接地電極における電気化学反応によって生産量も劣化さ
せる。
解決策が提案されている。１つの代替えとしての電気泳
動システムはスミスらによって分析化学誌（Anal.Che
m.）,1988年,60巻，第1948〜1952ページに“毛細管帯電
気泳動法−質量分析法のための改良形電気噴霧イオン化
界面”と題して記載されている。この論文において、ス
ミスらは毛細管の出口上に被せられた金属電極が電解質
と試料とを接地するのに使用される処での前もってイオ
ン化された界面について記載している。スミスらがこの
論文内で許容しているように、毛細管の端末において金
属をデポジットさせる過程は時間がかかり、デポジット
された金属は電気化学的過程によってゆっくりと腐食さ
れ、数日の動作の後に交替する必要があった。多くの場
合、電極における電気化学反応は電気泳動法による分離
動作に極めて有害な気体泡の発生を招く。この方法は、
接地電極における電気化学反応によって生産量も劣化さ
せる。
同一論文において、スミスらは液体鞘形電極を使用し
た他のイオン化界面についても記載していた。
た他のイオン化界面についても記載していた。
実際のCZEの電気接触は、毛細管の外側表面を流れる
液体の薄い鞘によって毛細管の低電圧側端末に対してな
されている。かかる方法においては、CZEの流出物は金
属表面との接触を避け、電気化学反応による損失物から
分離されている。この方式は組み立てるのが困難であ
る。かかる方法を使えば、収集された試料成分は液体鞘
内の緩衝液によって希薄される。
液体の薄い鞘によって毛細管の低電圧側端末に対してな
されている。かかる方法においては、CZEの流出物は金
属表面との接触を避け、電気化学反応による損失物から
分離されている。この方式は組み立てるのが困難であ
る。かかる方法を使えば、収集された試料成分は液体鞘
内の緩衝液によって希薄される。
1987年の分析化学誌（Anal.Chem.），第59巻，第1762
〜1766ページに記載の“電気化学的検出を使った毛細管
帯電気泳動法",ならびに1988年の分析化学誌（Anal.Che
m.），第60巻，第258〜263ページに記載の“通常および
ミセル状の溶液を使った毛細管帯電気泳動法におけるカ
テコールの電流測定検出”において、ワリングフォード
およびエヴィングは毛細管の低電圧端の近傍に作られた
導電性接続点において毛細管を破壊することにより、な
らびに試料保持用毛細管を包むのに十分な内径を有する
多孔質ガラス毛細管内の裂け目を包むことにより毛細管
の低電圧端の近傍に導電性接続点の作られることが開示
されている。
〜1766ページに記載の“電気化学的検出を使った毛細管
帯電気泳動法",ならびに1988年の分析化学誌（Anal.Che
m.），第60巻，第258〜263ページに記載の“通常および
ミセル状の溶液を使った毛細管帯電気泳動法におけるカ
テコールの電流測定検出”において、ワリングフォード
およびエヴィングは毛細管の低電圧端の近傍に作られた
導電性接続点において毛細管を破壊することにより、な
らびに試料保持用毛細管を包むのに十分な内径を有する
多孔質ガラス毛細管内の裂け目を包むことにより毛細管
の低電圧端の近傍に導電性接続点の作られることが開示
されている。
接地電位あるいは低電圧電位に設定すべき裂けた点
で、電解質および試料を接地しておくか、あるいは低電
圧に設定しておくため、試料と外側の貯蔵槽との間の裂
け目を通して、多孔質ガラス毛細管はイオン性移動を可
能ならしめるものであった。再び、この方法は構成する
ことが困難である。さらに、裂けた点は感度と分解能と
を減じるものであるが、この裂けた点で上記システムは
無駄な容積（過剰容積）を備えるものであった。
で、電解質および試料を接地しておくか、あるいは低電
圧に設定しておくため、試料と外側の貯蔵槽との間の裂
け目を通して、多孔質ガラス毛細管はイオン性移動を可
能ならしめるものであった。再び、この方法は構成する
ことが困難である。さらに、裂けた点は感度と分解能と
を減じるものであるが、この裂けた点で上記システムは
無駄な容積（過剰容積）を備えるものであった。
上記方法はいずれも満足ではないため、上記欠点を緩
和するような電気泳動装置を提供するのが望ましい。
和するような電気泳動装置を提供するのが望ましい。
（課題を解決するための手段） 本発明の第１の様相は、軸を取り巻く壁面から成る毛
細管を指向するものである。
細管を指向するものである。
壁面は、壁面の内部の第１の空間と、壁面の外側の第
２の空間とを定義するものである。
２の空間とを定義するものである。
壁面は、第１の空間内に電解質を貯え、かつ、閉じ込
めるのに適している。さらに、毛細管は第１および第２
の空間の間で延長している壁面内の構造体から成り立
つ。壁面がその構造上の完全な状態を保持するととも
に、構造的支持体なしに毛細管を電気泳動法に使用する
のに適するように、構造体は完全に軸を取り巻くもので
はない。イオン性移動を通して第１および第２の空間の
間で電気的接触を可能ならしめるようにするため、構造
体にはイオンを含ませることができるが、事実上、構造
体を流れる電解液の存在を可能ならしめるものではな
い。
めるのに適している。さらに、毛細管は第１および第２
の空間の間で延長している壁面内の構造体から成り立
つ。壁面がその構造上の完全な状態を保持するととも
に、構造的支持体なしに毛細管を電気泳動法に使用する
のに適するように、構造体は完全に軸を取り巻くもので
はない。イオン性移動を通して第１および第２の空間の
間で電気的接触を可能ならしめるようにするため、構造
体にはイオンを含ませることができるが、事実上、構造
体を流れる電解液の存在を可能ならしめるものではな
い。
第１および第２の空間の間で構造体はイオン性移動を
可能ならしめるので、構造体の近傍で第１の空間内の電
解質および試料の一部分を接地するか、あるいは低電圧
に設定することは可能である。したがって、電解質およ
び試料を毛細管の入口端末に導入し、かつ、毛細管の入
口端末における電解質および試料の間、および構造体の
近傍における電解質および試料の間に電圧が印加されて
いるならば、電解質および試料は毛細管の入口端末から
毛細管の出口端末の方に流れる。構造体の存在する点，
あるいはその近傍での電解質および試料は、接地点，あ
るいは低電圧に設定されているので、構造体から下方に
流れる電解質および試料も接地点，あるいは低電圧点に
置かれる接地電位あるいは低電圧に設定された試料の導
電度あるいは電気化学的性質を検出するため、構造体か
ら下方へ第１の空間内に導電度検出器，あるいは電気化
学的検出器からの電極が置かれている。
可能ならしめるので、構造体の近傍で第１の空間内の電
解質および試料の一部分を接地するか、あるいは低電圧
に設定することは可能である。したがって、電解質およ
び試料を毛細管の入口端末に導入し、かつ、毛細管の入
口端末における電解質および試料の間、および構造体の
近傍における電解質および試料の間に電圧が印加されて
いるならば、電解質および試料は毛細管の入口端末から
毛細管の出口端末の方に流れる。構造体の存在する点，
あるいはその近傍での電解質および試料は、接地点，あ
るいは低電圧に設定されているので、構造体から下方に
流れる電解質および試料も接地点，あるいは低電圧点に
置かれる接地電位あるいは低電圧に設定された試料の導
電度あるいは電気化学的性質を検出するため、構造体か
ら下方へ第１の空間内に導電度検出器，あるいは電気化
学的検出器からの電極が置かれている。
本発明の第２の様相は、上記毛細管を採用した毛細管
式電気泳動装置と、毛細管の入口端末における電解質と
試料との間，ならびに構造体の置かれた点における電解
質と試料との間にそれぞれ電位を印加するための手段と
を指向するものである。
式電気泳動装置と、毛細管の入口端末における電解質と
試料との間，ならびに構造体の置かれた点における電解
質と試料との間にそれぞれ電位を印加するための手段と
を指向するものである。
本発明の第３の様相は、電気泳動法に使用するための
第１の構造体を備えた毛細管を作る方法を指向するもの
である。この方法は毛細管の一方の側に穴を作ること
と、毛細管の内部の位置から穴を塞ぐために毛細管の内
側へ物体を挿入することと、穴の少なくとも一部分にガ
ラス粉をつめることとから成る。ガラス粉で第１の構造
体を形成するために、穴を取り巻く毛細管の一部分およ
びガラス粉は、ガラス粉のシンタ温度点、あるいはその
近くの温度にまで加熱される。
第１の構造体を備えた毛細管を作る方法を指向するもの
である。この方法は毛細管の一方の側に穴を作ること
と、毛細管の内部の位置から穴を塞ぐために毛細管の内
側へ物体を挿入することと、穴の少なくとも一部分にガ
ラス粉をつめることとから成る。ガラス粉で第１の構造
体を形成するために、穴を取り巻く毛細管の一部分およ
びガラス粉は、ガラス粉のシンタ温度点、あるいはその
近くの温度にまで加熱される。
そこで、物体は毛細管から引き込められる。
本発明の第４の様相は、上記毛細管を採用した電気泳
動法を指向するものである。
動法を指向するものである。
電解質および試料は、毛細管に導入される。電解質お
よび試料が入口端末から電解質端末の方へと流れるよう
に、毛細管の入口端末で試料と電解質との間、および構
造体の置かれた点で試料と電解質との間にそれぞれ電圧
が印加されている。
よび試料が入口端末から電解質端末の方へと流れるよう
に、毛細管の入口端末で試料と電解質との間、および構
造体の置かれた点で試料と電解質との間にそれぞれ電圧
が印加されている。
次に、電気泳動過程において分離された試料成分が隔
離できるか、あるいは収集できるように、流出物は出口
端末から収集される。
離できるか、あるいは収集できるように、流出物は出口
端末から収集される。
（実施例） 第１図は、本発明を説明するための電気泳動システム
を示す系統図である。システム10には２つの端末12a,12
bを有する毛細管12を備えている。
を示す系統図である。システム10には２つの端末12a,12
bを有する毛細管12を備えている。
毛細管12は，毛細管によって外部環境から分離された
管の内側に空間12cを定義するものである。毛細管は内
部に構造体14を備え、構造体14は空間12cと外側環境と
の間でこれを通過するイオン移動を可能とするが、事実
上、電解質あるいは試料の流れを可能としない。端末12
aは貯蔵槽16内に浸せきされている空間12c内に導入され
た電解質および試料に対して、電源20,電極22,24ならび
に電線26,28により高電圧が印加されている。
管の内側に空間12cを定義するものである。毛細管は内
部に構造体14を備え、構造体14は空間12cと外側環境と
の間でこれを通過するイオン移動を可能とするが、事実
上、電解質あるいは試料の流れを可能としない。端末12
aは貯蔵槽16内に浸せきされている空間12c内に導入され
た電解質および試料に対して、電源20,電極22,24ならび
に電線26,28により高電圧が印加されている。
これによって、端末12aに導入された電解質および試
料が、構造体14および端末12bの存在する出口の方向に
流れる。構造体14は、これを通してイオンを移動させる
ことができるので、構造体14の近傍で空間12c内の電解
質および試料は事実上、貯蔵槽18の電位に等しい電位に
保たれている。
料が、構造体14および端末12bの存在する出口の方向に
流れる。構造体14は、これを通してイオンを移動させる
ことができるので、構造体14の近傍で空間12c内の電解
質および試料は事実上、貯蔵槽18の電位に等しい電位に
保たれている。
本実施例においては、構造体14の近傍で空間12c内の
電解質および試料も事実上、同様に接地されるように、
電線28および電極24が接地されている。電線26および電
極22を通して、電源20から貯蔵槽16へ高電圧が印加され
ている。それゆえ、端末12aの存在する点での電解質と
試料との間、ならびに構造体14の近傍で空間12c内での
電解質と試料との間には高い電位差が存在する。かかる
電位差により、端末12aに導入された電解質および試料
が、構造体14および端末12bの存在する出口の方向に流
れる。貯蔵槽18および構造体14を接地する代わりに、電
源20は低電圧を貯蔵槽18に印加することもできる。かか
る代替え構成は、本発明の範疇に属するものである。
電解質および試料も事実上、同様に接地されるように、
電線28および電極24が接地されている。電線26および電
極22を通して、電源20から貯蔵槽16へ高電圧が印加され
ている。それゆえ、端末12aの存在する点での電解質と
試料との間、ならびに構造体14の近傍で空間12c内での
電解質と試料との間には高い電位差が存在する。かかる
電位差により、端末12aに導入された電解質および試料
が、構造体14および端末12bの存在する出口の方向に流
れる。貯蔵槽18および構造体14を接地する代わりに、電
源20は低電圧を貯蔵槽18に印加することもできる。かか
る代替え構成は、本発明の範疇に属するものである。
電解質および試料成分が構造体14を通過し、端末12b
の方向へ移動した後、電解質および試料成分は、これら
が端末12bに出るまで、接地電位点、あるいは電極24を
通して印加された他の低電圧点に保持される。かくし
て、検出器40は接地電位点，あるいは低電圧電位点に保
持された試料を検出するために使用できる。それゆえ、
導電度検出および電気化学的検出が検出器40によって正
確に行なわれるように、システム10では検出器40に対し
て低電圧に設定されているか、あるいは接地電位に設定
されている試料の検出を可能ならしめている。上記他の
現存しているシステムの欠点は、これによって避けられ
る。
の方向へ移動した後、電解質および試料成分は、これら
が端末12bに出るまで、接地電位点、あるいは電極24を
通して印加された他の低電圧点に保持される。かくし
て、検出器40は接地電位点，あるいは低電圧電位点に保
持された試料を検出するために使用できる。それゆえ、
導電度検出および電気化学的検出が検出器40によって正
確に行なわれるように、システム10では検出器40に対し
て低電圧に設定されているか、あるいは接地電位に設定
されている試料の検出を可能ならしめている。上記他の
現存しているシステムの欠点は、これによって避けられ
る。
接地されている電極点での電気化学反応ならびに気体
泡沫の発生に起因する有害な効果は、システム10によっ
て避けられる。構造体14はイオン性移動を可能とする
が、事実上、構造体14を通して試料あるいは電解質の流
れを可能とするものではないので、端末12bに出てくる
電解質や試料は他の現存するシステムにおいて使用され
ている緩衝電解質あるいは鞘溶液によって希薄されるこ
とはない。電気泳動過程によって分離された試料成分が
分離されたままであって、個々に分離された成分として
収集できるように、システム10でも試料を連続して収集
することができる。
泡沫の発生に起因する有害な効果は、システム10によっ
て避けられる。構造体14はイオン性移動を可能とする
が、事実上、構造体14を通して試料あるいは電解質の流
れを可能とするものではないので、端末12bに出てくる
電解質や試料は他の現存するシステムにおいて使用され
ている緩衝電解質あるいは鞘溶液によって希薄されるこ
とはない。電気泳動過程によって分離された試料成分が
分離されたままであって、個々に分離された成分として
収集できるように、システム10でも試料を連続して収集
することができる。
第２図は本発明の第２の様相を説明するため、電気泳
動システム50の一部分を示す系統図である。システム50
は第１図のシステム10と同様であるが、さらに端末12b
に関連して動く表面60を備えた点が異なっている。第２
図において、表面60は方向62の方向に移動し、端末12b
は固定されている。代わりに、端末12bを方向62とは逆
方向に動かし、表面60を固定しておくか、あるいは表面
60と端末12bとの両方を両者間で相対移動させるように
動かすことは可能である。これらの異なった装着方式
は、本発明の範疇に属するものである。この応用の図面
の同一要素には、説明を簡単にするため同一の番号が付
してある。
動システム50の一部分を示す系統図である。システム50
は第１図のシステム10と同様であるが、さらに端末12b
に関連して動く表面60を備えた点が異なっている。第２
図において、表面60は方向62の方向に移動し、端末12b
は固定されている。代わりに、端末12bを方向62とは逆
方向に動かし、表面60を固定しておくか、あるいは表面
60と端末12bとの両方を両者間で相対移動させるように
動かすことは可能である。これらの異なった装着方式
は、本発明の範疇に属するものである。この応用の図面
の同一要素には、説明を簡単にするため同一の番号が付
してある。
システム10におけるように、端末12a（第２図には図
示してない。）と構造体14との問いは高電圧が印加され
ている。これによって、端末12aに導入された電解質お
よび試料は、構造体14および端末12bの方向に流れる。
示してない。）と構造体14との問いは高電圧が印加され
ている。これによって、端末12aに導入された電解質お
よび試料は、構造体14および端末12bの方向に流れる。
電解質や試料成分が端末12bから出てくるのに伴っ
て、方向62へ移動する表面60上にこれらの電解質や試料
成分がデポジットされる。
て、方向62へ移動する表面60上にこれらの電解質や試料
成分がデポジットされる。
したがって、時間的なシーケンスで端末12bに出てく
る試料成分は、空間的なシーケンスで同様な順番で表面
60上にデポジットされた個々の分離成分として保持され
る。分離された試料成分のかかる空間的シーケンス化に
より、試料の分離においては容易に分析と検出とを行な
うことができる。分離および検出の確度を向上させるた
め、表面60は定速度、あるいは調整可能な速度で移動さ
せることができる。空間的シーケンス化および成分の分
離は、端末12bが表面60の代わりに移動したとき、ある
いは端末12bと表面60との間で相対運動をするように両
者を移動させたときに達成される。
る試料成分は、空間的なシーケンスで同様な順番で表面
60上にデポジットされた個々の分離成分として保持され
る。分離された試料成分のかかる空間的シーケンス化に
より、試料の分離においては容易に分析と検出とを行な
うことができる。分離および検出の確度を向上させるた
め、表面60は定速度、あるいは調整可能な速度で移動さ
せることができる。空間的シーケンス化および成分の分
離は、端末12bが表面60の代わりに移動したとき、ある
いは端末12bと表面60との間で相対運動をするように両
者を移動させたときに達成される。
第１図および第２図の構造体14は、種々の材料で作る
ことができる。溶融シリカとガラス粉との混合物から作
られたフリット構造体は満足できるものであることがわ
かっている。満足できるものであることがわかっている
ガラス粉の１つの形式には、コーニング社の7723形があ
る。
ことができる。溶融シリカとガラス粉との混合物から作
られたフリット構造体は満足できるものであることがわ
かっている。満足できるものであることがわかっている
ガラス粉の１つの形式には、コーニング社の7723形があ
る。
フリット構造体のような構造体14を作る方法は、第3A
図，第3B図，第４−６図，第7A図，および第7B図を参照
して説明されている。これらの図面のそれぞれにおい
て、構造体を備えた毛細管12の一部分のみが示されてい
る。第3A図に示すように、穴102は毛細管12の一方の側
に作られる。穴は、種々の方法で作ることができる。毛
細管の側面に穴を作る方法は、1988年８月24日に出願さ
れた米国特許出願，第235,953号に記載の“毛細管装
置",ならびに1987年６月17日に出願された米国特許出
願，第63,547号に記載の“微小カラムの界面動電分離用
のカラム上装着形導電度検出器”の２つにおいて論じら
れている。後者の出願に開示されているように、アクセ
ス用穴はレーザドリル，イオンビームドリル，電気的浸
食，化学的エッチング（例えば，ガラスあるいは他の無
機シリカ性カラムのHFエッチング，あるいは有機物カラ
ムの化学的エッチング）によって毛細管の側面に作るこ
とができる。ここで、穴の大きさは電極を受け入れるの
に適し、接着剤／封止剤の量は最低であって、適当なも
のであるようなものである。上記２つの参照とされた特
許出願の明細書には、毛細管に穴を作り、さらに“カラ
ム上”電極を挿入するとともに、これを封止するための
種々の方法が参照として示してある。
図，第3B図，第４−６図，第7A図，および第7B図を参照
して説明されている。これらの図面のそれぞれにおい
て、構造体を備えた毛細管12の一部分のみが示されてい
る。第3A図に示すように、穴102は毛細管12の一方の側
に作られる。穴は、種々の方法で作ることができる。毛
細管の側面に穴を作る方法は、1988年８月24日に出願さ
れた米国特許出願，第235,953号に記載の“毛細管装
置",ならびに1987年６月17日に出願された米国特許出
願，第63,547号に記載の“微小カラムの界面動電分離用
のカラム上装着形導電度検出器”の２つにおいて論じら
れている。後者の出願に開示されているように、アクセ
ス用穴はレーザドリル，イオンビームドリル，電気的浸
食，化学的エッチング（例えば，ガラスあるいは他の無
機シリカ性カラムのHFエッチング，あるいは有機物カラ
ムの化学的エッチング）によって毛細管の側面に作るこ
とができる。ここで、穴の大きさは電極を受け入れるの
に適し、接着剤／封止剤の量は最低であって、適当なも
のであるようなものである。上記２つの参照とされた特
許出願の明細書には、毛細管に穴を作り、さらに“カラ
ム上”電極を挿入するとともに、これを封止するための
種々の方法が参照として示してある。
本実施例においては、レーザビームを毛細管12の−側
面へ向けることにより穴が作られている。ほぼ20フット
において動作しているCO2レーザは、満足できる結果を
もたらすことがわかった。ほぼ500マイクロ秒のレーザ
パルスを毛細管12の一側面に向け、ほぼ20〜40ミクロン
の直径を有する寸法の穴102を、直径がほぼ75ミクロン
の毛細管の側面に作った。明らかに、他のパワーレベル
で動作している他の形成のレーザにより同様の目的を実
現するため、異なった形式のパルスを使うこともでき
る。すべてのかかる変形は、本発明の範疇に属するもの
である。第3B図は穴102を説明するため、第3A図の線分3
B−3Bに沿って展開された断面を示す図面である。
面へ向けることにより穴が作られている。ほぼ20フット
において動作しているCO2レーザは、満足できる結果を
もたらすことがわかった。ほぼ500マイクロ秒のレーザ
パルスを毛細管12の一側面に向け、ほぼ20〜40ミクロン
の直径を有する寸法の穴102を、直径がほぼ75ミクロン
の毛細管の側面に作った。明らかに、他のパワーレベル
で動作している他の形成のレーザにより同様の目的を実
現するため、異なった形式のパルスを使うこともでき
る。すべてのかかる変形は、本発明の範疇に属するもの
である。第3B図は穴102を説明するため、第3A図の線分3
B−3Bに沿って展開された断面を示す図面である。
穴102を作った後、金属電線を空間12cの内部に挿入す
る。これは、第４図に図示されている。電線104は穴の
端102aを塞いでいる。
る。これは、第４図に図示されている。電線104は穴の
端102aを塞いでいる。
第５図は、第４図の毛細管の一部分、および電線を示
す断面図である。ここで、穴102は溶融シリカおよびガ
ラス粉の混合物106により満たされている。穴102の端10
2aは電線104によって塞がれているので、これは溶融シ
リカとガラス粉との混合物が空間12cに入れることがで
きれば、混合物によって空間12cを塞ぐことができる
か、あるいは空間12cを通しての流体の流れを全体的に
止めることができる。
す断面図である。ここで、穴102は溶融シリカおよびガ
ラス粉の混合物106により満たされている。穴102の端10
2aは電線104によって塞がれているので、これは溶融シ
リカとガラス粉との混合物が空間12cに入れることがで
きれば、混合物によって空間12cを塞ぐことができる
か、あるいは空間12cを通しての流体の流れを全体的に
止めることができる。
第６図は、第５図において電線104が除去された後の
毛細管を示す断面図である。混合物106を含有する毛細
管の一部分は、次に、シンタ温度よりもわずかに低い温
度にまで、従来の方法（恒温槽のようなもの）によって
加熱される。これによって、溶融シリカおよびガラス粉
が溶融する。混合物106が冷却されると、フリット構造
体106′は第9A図のに示すように形成される。ここで、
フリット構造体はイオン性移動を可能とするものではあ
るが、事実上、空間12cと外部環境との間で電解質，あ
るいは試料の流れを可能とするものではない。それゆ
え、フリット構造体106′によってイオン性移動を通し
ての電気的接触が可能ではあるが、希薄化することなく
空間12c内に電解質および試料が閉じ込められている。
毛細管を示す断面図である。混合物106を含有する毛細
管の一部分は、次に、シンタ温度よりもわずかに低い温
度にまで、従来の方法（恒温槽のようなもの）によって
加熱される。これによって、溶融シリカおよびガラス粉
が溶融する。混合物106が冷却されると、フリット構造
体106′は第9A図のに示すように形成される。ここで、
フリット構造体はイオン性移動を可能とするものではあ
るが、事実上、空間12cと外部環境との間で電解質，あ
るいは試料の流れを可能とするものではない。それゆ
え、フリット構造体106′によってイオン性移動を通し
ての電気的接触が可能ではあるが、希薄化することなく
空間12c内に電解質および試料が閉じ込められている。
フリット混合物の組成は可なり変えることができる
が、それでも希望する結果は得られる。かくしてコーニ
ング社の封止用ガラス7723の割合は、容積率で50％〜90
％の間であり、溶融シリカの割合は容積率で50％〜10％
の間であって、いずれも可変である。溶融シリカの大き
さは、１〜10ミクロンの直径の間で可変である。
が、それでも希望する結果は得られる。かくしてコーニ
ング社の封止用ガラス7723の割合は、容積率で50％〜90
％の間であり、溶融シリカの割合は容積率で50％〜10％
の間であって、いずれも可変である。溶融シリカの大き
さは、１〜10ミクロンの直径の間で可変である。
封止用ガラスのシンタ温度はほぼ770℃であり、溶融
シリカのシンタ温度はほぼ2000℃である。ほぼ1000℃に
おいて約30秒にわたり混合物を加熱することにより、満
足にフリット構造体を作成できることがわかっている。
上に指摘したように、構造体14は上記フリット構造体10
6′とは異なった方法で構成でき、さらにアスベスト，
セラミック，あるいは金属酸化物の粉末のような異なっ
た材料を使用して作成することもできる。構造体14のか
かる代替えの構成は、本発明の範疇に属するものであ
る。
シリカのシンタ温度はほぼ2000℃である。ほぼ1000℃に
おいて約30秒にわたり混合物を加熱することにより、満
足にフリット構造体を作成できることがわかっている。
上に指摘したように、構造体14は上記フリット構造体10
6′とは異なった方法で構成でき、さらにアスベスト，
セラミック，あるいは金属酸化物の粉末のような異なっ
た材料を使用して作成することもできる。構造体14のか
かる代替えの構成は、本発明の範疇に属するものであ
る。
上記から、穴102の内の構造体14あるいは106′は、毛
細管の一側面の小部分のみを形成するためにのみ作られ
ることが知られる。構造体は毛細管，あるいは空間12c
の軸を取り巻くものではない。構造体の組み込みは毛細
管の構造的完全性に重大な影響を与えるものではないの
で、構造的支持体の備えられていない電気泳動過程にお
いても毛細管が使用できる。
細管の一側面の小部分のみを形成するためにのみ作られ
ることが知られる。構造体は毛細管，あるいは空間12c
の軸を取り巻くものではない。構造体の組み込みは毛細
管の構造的完全性に重大な影響を与えるものではないの
で、構造的支持体の備えられていない電気泳動過程にお
いても毛細管が使用できる。
さらに、穴102を完全に満たすことができるので、こ
れによって事実上、活用されない容積が存在しないよう
に上記構造体を作ることができる。これは、破断点で可
なりの活用されない容積が生ずるワリングフォードおよ
びエヴィングの上記導電性接続装置とは対比的である。
本発明のこの特徴は、電気泳動式検出および分離の感度
と解像度とを増加させるものである。
れによって事実上、活用されない容積が存在しないよう
に上記構造体を作ることができる。これは、破断点で可
なりの活用されない容積が生ずるワリングフォードおよ
びエヴィングの上記導電性接続装置とは対比的である。
本発明のこの特徴は、電気泳動式検出および分離の感度
と解像度とを増加させるものである。
構造体106′を作る上記方法は簡単であって、再生産
性に優れている。上記のような構造体を備えた毛細管を
採用した電気泳動装置は、再生産性に優れた方法で、電
気泳動方式検出および分離を実施するために使用できる
ものである試料成分は希薄化されず、システムは試料成
分を連続して収集できるので、分離された成分は分離さ
れたままである。
性に優れている。上記のような構造体を備えた毛細管を
採用した電気泳動装置は、再生産性に優れた方法で、電
気泳動方式検出および分離を実施するために使用できる
ものである試料成分は希薄化されず、システムは試料成
分を連続して収集できるので、分離された成分は分離さ
れたままである。
特定要素，特定方法，ならびに特定構造を参照して本
発明は記載されているとは云え、特許請求の範囲により
定義された発明の範疇から外れることなく変形がなされ
るものであると理解される。
発明は記載されているとは云え、特許請求の範囲により
定義された発明の範疇から外れることなく変形がなされ
るものであると理解される。
第１図は、本発明を説明するための電気泳動方式の系統
図である。 第２図は、本発明の他の様相を説明するため、電気泳動
方式の一部分を示す系統図である。 第3A図は、本発明を説明するため、壁面の一方の側に穴
を備えた毛細管の一部分を示す断面図である。 第3B図は、第3A図の線分3B−3Bに沿って展開した第3A図
の一部分を示す断面図である。 第４図は、本発明を説明するため、内部に金属電線を備
えた第２図の一部分を示す断面図である。 第５図は、本発明を説明するため、穴にガラス粉を満た
した第３図の毛細管の一部分と電線とを示す断面図であ
る。 第６図は、穴にガラス粉を満たしてあるが、ガラス粉を
シンタさせるために、毛細管を加熱する前の状態の第５
図の毛細管の一部分を示す断面図である。 第7A図は、穴にフリット構造体を形成するための温度に
まで毛細管を加熱した後の第６図の毛細管の一部分を示
す断面図である。 第7B図は、第7A図の線分7B−7Bに沿って展開した第7A図
を示す断面図である。 10,50……電気泳動システム 12……毛細管 12a,12b……端末 12c……空間 14,106′……構造体 16,18……貯蔵槽 20……電源 22,24……電極 26,28,104……電線 40……検出器 60……表面 62……方向 102……穴 106……混合物
図である。 第２図は、本発明の他の様相を説明するため、電気泳動
方式の一部分を示す系統図である。 第3A図は、本発明を説明するため、壁面の一方の側に穴
を備えた毛細管の一部分を示す断面図である。 第3B図は、第3A図の線分3B−3Bに沿って展開した第3A図
の一部分を示す断面図である。 第４図は、本発明を説明するため、内部に金属電線を備
えた第２図の一部分を示す断面図である。 第５図は、本発明を説明するため、穴にガラス粉を満た
した第３図の毛細管の一部分と電線とを示す断面図であ
る。 第６図は、穴にガラス粉を満たしてあるが、ガラス粉を
シンタさせるために、毛細管を加熱する前の状態の第５
図の毛細管の一部分を示す断面図である。 第7A図は、穴にフリット構造体を形成するための温度に
まで毛細管を加熱した後の第６図の毛細管の一部分を示
す断面図である。 第7B図は、第7A図の線分7B−7Bに沿って展開した第7A図
を示す断面図である。 10,50……電気泳動システム 12……毛細管 12a,12b……端末 12c……空間 14,106′……構造体 16,18……貯蔵槽 20……電源 22,24……電極 26,28,104……電線 40……検出器 60……表面 62……方向 102……穴 106……混合物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード エヌ．ゼア アメリカ合衆国、94305 カリフォルニ ア州 スタンフォード、サンタ イネズ 724 (72)発明者 シャオファ ハング アメリカ合衆国、94043 カリフォルニ ア州 マウンテン ヴュウ、ジャクソン ストリート 937 (72)発明者 レイモンド ティー．ハクアビー アメリカ合衆国、95123 カリフォルニ ア州 サン ホセ、リーン アヴェニュ ー 6126 (56)参考文献 ＡＮＡＬＹＴＩＣＡＬ ＣＨＥＭＩＳ ＴＲＹ，Ｖｏｌ．59，Ｎｏ．14（1987) Ｐ．1762−1766
Claims (23)
- 【請求項１】入口穴および出口穴をもつ毛細管におい
て、 前記入口穴と出口穴の間に延びる壁面であって、前記壁
面は、壁面の内部に第１の空間を規定するとともに壁面
の外部に第２の空間を規定し、前記壁面は、第１の空間
内に電解質を含むとともにそれを閉じ込めることに適し
ており、前記出口穴により溶液がそこを流れることが可
能となる壁面と、 前記第１および第２の空間および入口穴および出口穴の
間に延びる壁面の一部をなす少なくとも１つのフリット
構造体であって、ここにおいて前記構造体によりイオン
は通過するが溶液は実質的に全く流れないため、前記構
造体によりイオンの移動を介して第１および第２の空間
の間に電気的接触をもたせることが可能となる少なくと
も１つのフリット構造体とからなる毛細管。 - 【請求項２】前記毛細管において、前記少なくとも１つ
のフリット構造体は、毛細管の片側に穴を作り、穴の一
端末を塞ぐため物体を前記第１の空間に挿入し、穴の少
なくとも一部分をガラス粉で満たし、そしてガラス粉の
焼結温度に近い温度でガラス粉を加熱することによって
作られる請求項１記載の毛細管。 - 【請求項３】前記毛細管において、前記少なくとも１つ
のフリット構造体は、溶融シリカと封止用ガラスとから
なる請求項１記載の毛細管。 - 【請求項４】毛細管式電気泳動装置において、 入口および出口をもつ管であって、前記管は、入口およ
び出口の間で分岐しておらず、かつ突き合わせ面を有し
ていないものであり、前記管において、 （ａ） 壁面の内部に第１の空間を規定するとともに壁
面の外部に第２の空間を規定する壁面であって、前記壁
面は、第１の空間内に電解質および電気泳動試料を含む
とともにそれらを閉じ込めることに適している壁面と、 （ｂ） 前記第１および第２の空間の間に延びる壁面の
一部をなす構造体であって、ここにおいて前記構造体に
よりイオンは通過するが溶液は実質的に全く流れないた
め、前記構造体によりイオンの移動を介して第１および
第２の空間の間に電気的接触をもたせることが可能とな
る構造体とを含む管と、および 管の入口と構造体の間の電解質と試料に電位を印加する
ことで、入口と構造体は異なる電位をもち、前記構造体
は管の入口と出口の間に設けられることで、印加手段に
よって印加された電位により第１の空間にある試料が出
口から流れる電位印加手段とからなる毛細管式電気泳動
装置。 - 【請求項５】電気泳動分離法において、 入口および出口をもつ毛細管を備えることであって、前
記毛細管は入口と出口の間の側面が全く分岐しておら
ず、前記毛細管は試料と電解質を含むものである請求項
１記載の毛細管を備えるステップと、 毛細管の断面にある電解質と試料に電位を印加して試料
をその成分に電気泳動により分離させることであって、
ここにおいて印加された電位により分離された成分は毛
細管の出口から流出する電位を印加するステップと、お
よび 分離された状態にある前記分離された成分を収集して保
持しておくステップとからなる電気泳動分離法。 - 【請求項６】前記方法において、前記収集および保持ス
テップは、 毛細管の出口と流通状態に収集装置を配置するステップ
と、および 前記収集装置に空間的に分離された成分を分布させるス
テップとからなる請求項５記載の電気泳動法。 - 【請求項７】前記方法において、収集装置と毛細管の出
口との間に相対運動をもたせることで、分離された成分
が区間的に分布され分離した状態を維持させる相対運動
をもたせるステップからなる請求項６記載の電気泳動
法。 - 【請求項８】前記方法において、前記収集装置は連続し
た表面である請求項７記載の電気泳動法。 - 【請求項９】前記方法において、電位を印加するステッ
プは、出口付近の毛細管に沿って少なくとも１つの構造
を備えるステップからなり、ここにおいて前記構造によ
り毛細管の外側から電解質とイオン接触することが可能
となる請求項８記載の電気泳動法。 - 【請求項１０】前記方法においてさらに、毛細管を流れ
る分離された成分の存在を検出するための検出器を備え
るステップからなる請求項９記載の電気泳動法。 - 【請求項１１】前記方法において、前記検出器は、構造
体と毛細管の出口との間に設けられる請求項10記載の電
気泳動法。 - 【請求項１２】電気泳動分離システムにおいて、 入口および出口をもつ毛細管であって、前記毛細管は入
口と出口の間の側面が全く分岐しておらず、前記毛細管
は試料と電解質を含むものである請求項１記載の毛細管
と、 毛細管の断面にある電解質と試料に電位を印加して試料
をその成分に電気泳動により分離させる電位印加手段
と、 分離された成分を毛細管の出口から流出させる手段と、
および 分離された状態にある前記分離された成分を収集して保
持しておく手段とからなる電気泳動分離システム。 - 【請求項１３】前記システムにおいて、前記収集および
保持手段は、 毛細管の出口と流通状態に設けられた収集手段と、およ
び 分離された成分を収集手段に空間的に分布させる手段と
からなる請求項12記載の電気泳動分離システム。 - 【請求項１４】前記システムにおいて、前記分布手段が
収集手段と毛細管の出口との間に相対運動をもたせるこ
とで、分離された成分は分布され分離された状態を維持
する請求項13記載の電気泳動分離システム。 - 【請求項１５】前記システムにおいて、前記収集手段は
連続した表面である請求項14記載の電気泳動分離システ
ム。 - 【請求項１６】前記システムにおいて、前記電位印加手
段は、出口付近の毛細管に沿った少なくとも１つの構造
からなり、それにより毛細管の外側から電解質とイオン
接触することが可能となる請求項15記載の電気泳動分離
システム。 - 【請求項１７】前記システムにおいて、毛細管の断面に
電位を印加する請求項16記載の電気泳動分離システム。 - 【請求項１８】前記システムにおいてさらに、毛細管に
ある分離された成分の存在を検出するための検出器から
なる請求項17記載の電気泳動分離システム。 - 【請求項１９】前記システムにおいて、前記検出器は、
構造体と毛細管の出口との間に設けられる請求項18記載
の電気泳動分離システム。 - 【請求項２０】前記装置において、電位印加手段により
印加された電位により、第１の空間にある電解質および
試料は入口から出口に流れ、前記装置はさらに、構造体
および出口の間のある点にある毛細管に隣接するかある
いは毛細管の内側に設けた検出器からなり、それによっ
て構造体の電位と実質的に等しい電位で試料を検出する
請求項４記載の毛細管電気泳動装置。 - 【請求項２１】前記装置において、前記壁面は軸を囲
み、前記構造は完全には軸を囲まないため、壁面はその
構造上の保全性を維持し、そして毛細管は構造上の支持
を必要としない電気泳動で使用するのに適する請求項４
記載の毛細管電気泳動装置。 - 【請求項２２】前記装置において、電位印加手段により
印加された電位により、第１の空間にある電解質および
試料は入口から出口に流れ、前記装置はさらに、出口で
毛細管から流れる試料を収集する収集装置からなる請求
項４記載の毛細管電気泳動装置。 - 【請求項２３】前記毛細管において、前記第１の空間は
約75ミクロン直径の断面積をもつ請求項１記載の毛細
管。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/359,512 US4908116A (en) | 1989-06-01 | 1989-06-01 | Capillary electrophoretic device employing structure permitting electrical contact through ionic movement |
| US359512 | 1989-06-01 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0329845A JPH0329845A (ja) | 1991-02-07 |
| JP3086472B2 true JP3086472B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=23414138
Family Applications (1)
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