JPH02266259A - 電気泳動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば医学研究における血液蛋白質を分析す
る場合等に用いられる電気泳動分析に係り、特に電気泳
動、着色、培養、乾燥、走査を経て試料の濃度Ｊｌ定に
至るプロセスを完全自動化するのに好適な装置に関する
。

〔従来の技術〕

人間および動物における病気の診断においては多くの情
報が血精蛋白質、脂蛋白質、ヘモグロビンおよびイソエ
ンシミのような生化学液体の分析により提供されること
が知られている。電気泳動は、このような生化学液体を
顕微鏡分析にかけるため、あるいは試料の分析の際に光
学的濃度測定技術を適用するためにそれぞれの成分を分
離するのに有効な方法としてよく知られている。電気泳
動の基本的方法では試料がバッファ溶液を含んだ多孔質
な表面を有する支持媒体に支えられ、その分子が電界の
作用を受ける中で分離される。試料は液体の様々な成分
が支持媒体を通って異なった割合で移動するためにそれ
ぞれの成分に分離される。その後の支持媒体中の分留成
分の着色具合が光学的濃度あるいは他の方法に委ねられ
て測定される。一般に、電気泳動は年数をかける中で人
為的な工程を経て成し遂げられる。この人為的プロセス
は作業員が電気泳動チャンバの適当な空洞をバッファ溶
液で満たすことから始まる。バッファ溶液は電気泳動工
程において、支持媒体の表面に潤いを与えるために使用
される液体であり、しかも、それは電気泳動チャンバに
適用される電源に電気的インタフェイスを提供し、この
結果、電界の働きが支持媒体に及ぶことになる。支持媒
体の代表的なものはセルローズアセテートないしアガロ
ーズのような膠質で被覆された裏材、たとえばマイラ（
登録商標）の小片である。検査される液体試料の代表に
は、勿論、他の液体も可能であるが、血精があり、その
成分は電界を通って移動させられる。電気泳動チャンバ
が準備された後、精密に位置を保って、かつ可能な限り
正確さを期するように決められた量の試料が作業員の手
で支持媒体上に着けられる。作業員は、それから支持媒
体を電気泳動チャンバ内に支持媒体の長手方向各端部が
それぞれ空洞内のバッファ溶液に浸されるように置く。

その後、空洞を横切って時間間隔を正確に保ち、かつ−
貫させるように高電圧を加えて、電気泳動を行なう。

電気泳動が完了した後に、作業具は支持媒体の表面に対
して着色試薬あるいは着色剤の均一な膜を試薬と試料と
が化学的に結合するための時間間隔を正確に計り、かつ
−貫させて着ける。着色試薬は液体試料の分離した成分
と化学的に結合するために電気泳動の後に用いられる液
体であって、その成分の働きにより光学的特徴が現われ
ることになる。

次に、作業員は支持媒体を温度の制御されたオーブンの
中に入れ、正確かつ一貫した温度ならびに時間間隔のも
とで培養する。培養は時間間隔の固定した加熱による液
体試料の成分と着色試薬との間の化学的反応を制御する
プロセスである。次に、作業員は温度水準を上昇させ、
第２の正確かつ一貫した温度ならびに時間間隔のもとて
試料プレートを乾燥する。この乾燥工程は支持媒体から
水分を除去することにより試料と試薬との間の反応の進
行を停止させる。

人為的操作による支持媒体の準備過程の問題の一つは電
気泳動に委ねられる支持媒体に分析される液体試料が何
度も係わることである。試料は吸い出し器を用いて支持
媒体に一度に一つ連続して着けられるが、吸い出し器は
新たな試料を吸い出す前に汚れがついてしまったならば
、洗浄剤を使ってすすぎ洗いしなければならない。アプ
リケータは試料を支持媒体に同時にないし並行して石け
るように設計されている。このようなアプリケータの例
はへレナラボラトリ（テキサス州）の製品カタログ（１
９８４−１９８５年）の６１頁に記載されている。この
ようなアプリケータは支持媒体に８，１２ないしそれ以
上の試料を着けることになり、より容易な、そしてより
再現し易い電気泳動技術を作り出す利点がある。しかし
ながら、アプリケータによるこの種の作業は本質的に非
自動的であり、支持媒体にそれぞれ試料を着けた後で取
付用チップを洗浄することが要求される。この従来のア
プリケータを使う上での不利な点は、各サイクルタイム
中、ピペットのバレルの洗浄を自動的に行なう手段がな
いことである。この洗浄は新たな液体試料を新しい支持
媒体に着ける間を通してピペットのバレルが汚染される
のを防止するために実施される。不利とみられるもう一
つの点は、極めて少量−１マイクロリツトルオーダーの
試料液を支持媒体に正確にしかも自動的に着けるための
手段がないことである。さらに、別な不利な点として従
来のものは１マイクロリツトルオーダの微量の試料液を
希釈液を使用して薄めるのに正確に、しかも自動的に行
なう手段を持たないことである。

電気泳動ならびに支持媒体に着けられた複数の試料の着
色を自動的に果たすための装置および方法には従来から
知られた技術がある。たとえば、米国特許第４３６０４
１８号および米国特許第４３９１６８９号は、自動化さ
れた電気泳動ならびに着色装置および方法についてのべ
るものである。この装置は電気泳動チャンバとプラット
フォームに装着され、かつ列をなしている一群の容器と
を有し、容器は液状着色剤および溶液を処理する一連の
プレートをそれぞれ収容するのに適した形状になってい
る。水平に開くフレームを有するホルダラックは電気泳
動プレートないし電気泳動チャンバの試料を着けた支持
媒体を支えている。

この電気泳動プレートは、人手か、あるいは上述した並
行作業を可能にするアプリケータを使用する方法の何れ
かの方法を用いて液体試料を着けたものを事前に準備し
ておく必要がある。この電気泳動プレートは予め決めら
れた時間周期を切って電気泳動チャンバ内に並べて収容
される。揚重および移動装置はベース上に備えられ、ホ
ルダラックとプレートとを電気泳動チャンバからそれぞ
れの容器の内部に移動させるように機能する。

着色工程が上述した人為的システムよりもむしろ着色工
程用化学的手順を当てにしていることは注目すべきこと
である。たとえ、上記した装置が多くの好ましい特徴を
備えているとしても、ユニット内に複数の化学的ならび
に洗浄溶液を定期的に与えることを要求するという点に
おいて、装置の実用上の不利は否定できない。

電気泳動に委ねられた支持媒体を光学的に走査するため
の従来技術による装置および方法は光電子増倍管、フォ
トダイオードあるいは光信号に比例する電流ないし電圧
出力を発生するこれらと類似の装置が使用される。これ
らの装置は、一般的に、検出器として知られるものであ
る。これらの検出器を利用する従来の装置は電気泳動に
より準備された試料の物理的な特徴を決定づけるために
用いられる。試料の分離されたバンドと関係する特徴は
大きさと光源からの光と異なる波長である放出光の光学
的密度ないし強度である。電気泳動に委ねられた各試料
の分離されたバンドから試料の成分を見分けることがで
きる。こうした成分が量的に決められることは医学上の
診断あるいは研究の目的を果たするためにも特に望まれ
ている。

一般的に、上記の検出器を使用する装置にはブロッキン
グ用スリットが使用される。このスリットの目的は、検
出器の働きとしてスリットとそれぞれの大きさおよび形
状が同じである試料プレートのある部分を同時に検出す
ることを可能にするためである。検出器は、それから検
出された光量に振幅で比例する電流ないし電圧を発生す
る。この発生した電流ないし電圧はアナログ／デジタル
変換器により変換され、光量に相当する値がデジタル計
算機のメモリ内のフォーマットに蓄えられる。

（発明が解決しようとする課題〕 この従来技術を使用するときの問題の一つはスリットの
幅と長さについて、極めて高い精度が要求されることで
ある。仮に、その長さがあまりにも長いと、検出された
光の幾分かは、それと隣接する試料から生じている可能
性がある。また、仮に、その長さが短かすぎると、実際
に走査している試料からの光のすべてが検出されない可
能性がある。プレート上の複数の試料に関しては試料か
ら試料までのスリットの大きさを変更する必要がある。

仮に、スリットの幅があまりに大きいと、仮に境界を生
じさせることが不可能でないにしても、難しくなり走査
している複数の試料の隣接するバンドからの光が検出さ
れてしまう。仮に、幅が非常に小さいと、検出器の出力
は不規則となり、正確に比例する値を与えない。

スリットを用いる検出器のもう一つの不利な点は試料の
完全な観察のためにはそれぞれの試料が検出器か試料プ
レートの何かを移動させることにより機械的に走査され
る必要があることである。

この移動については速さを一定に保つ必要があり、しか
も光学的密度と試料の成分の大きさの両方について、正
確な値をデジタルデータとして得るために振動から自由
でなければならない。複数の試料が走査されるために検
出器ないし試料プレートはスキャナが一つの試料を走査
し、それを終わってから次の試料へと走査工程を続ける
といった具合に継続して移動させる必要がある。このよ
うな移動の仕方は検出器が完全な試料を精密に、かつ唯
−求めている試料だけを探し出すうえで高精度でなけれ
ばならず、反復性も優れていなければならない。

従来の電気泳動装置でもう一つ不利な点は液体試料を電
気泳動分析する一つの装置では、第１の方向を実施後に
続けて行なう他の方向のための必要な手段がないことで
ある。

本発明の目的は、複数の液体試料が支持媒体に自動的に
着けられ、支持媒体上にこれらの試料が委ねられて、自
動的に電気泳動、着色、培養工程に順に進み、試料の成
分がバンドに分離された支持媒体を乾燥し、バンドを自
動的に、しかも電気的に走査し、その走査結果から得ら
れるデータについて濃度ΔＰＪ定法により自動的に分析
し、これにより、それぞれの液体試料の分析値を与える
ための装置を提供するものである。

本発明の別の目的は、電気泳動分析を完了させるために
必要な時間を減少するように電気泳動電流が供給される
間、支持媒体を冷却することを可能にした装置を提供す
ることにある。

さらに、本発明の別の目的は、支持媒体を極限まで冷却
するように電気泳動分析の間、冷却された空気を支持媒
体の表面に行きわたらせ、これにより電気泳動電流の増
加を可能にして分析時間を減少せしめるようにした装置
を提供することにある。

また、本発明の別の目的は、支持媒体に着けられた液体
試料を２次元の電気泳動分析にかけることを可能にした
装置を提供することにある。

本発明の上記目的は他の利点や特徴と併せて液体試料の
電気泳動分析を自動的に行なう自動電気泳動装置により
提供される。

（課題を解決するための手段及び作用）この電気泳動装
置は上面に分析プレートが支持されるベースを有し、多
孔性材料からなる支持小片はこの分析プレートの上に置
かれる。走査ボックスは分析プレートを内に収容し、試
料プレートは同じベースの分析プレートから縦方向に離
れた位置に置かれる。この試料プレートは横方向に並ん
だ１列ないしそれ以上の試料が置かれるウェルの一群を
備えている。電気泳動装置が捜査される前に、分析され
る液体試料がこのウェルに着けられる。フレームは走査
ボックスの側壁に形成される開口部を通して試料プレー
トと分析プレートとの間を移動し、複数のピペット、１
本ないしそれ以上の着色用試薬瓶、１個ないしそれ以上
のプランジャと結合しているソレノイドを運ぶ。

計算機制御のちとに、液体試料は試料プレートから支持
小片の表面に並んだウェルに着けられる。

液体試料の成分を縦方向に電気泳動の原理に従って移動
させるために磁化されたポストと協働する電極バーが支
持小片を通して一面の広がりを持つ電流を供給する。こ
のとき、分析プレートは同時に冷却される。冷却装置は
支持媒体の内部の抵抗熱を運び去るために電気泳動の間
を通して支持媒体の膠質表面を横切って流される冷却空
気を供給する。これにより電気泳動電流の増加ならびに
電気泳動分析時間の短縮が果たされる。

計算機制御のちとに、試薬は試薬用瓶から支持小片の表
面に放出され、そして、この試薬を薄く延ばすために支
持小片の表面を横切って電極バーが移動するようにプラ
ンジャが駆動される。

この後、計算機制御のちとに、支持小片は培養され、乾
燥させられる。走査ボックスの天井に取付けられたカメ
ラは移動した液体試料の成分が示すところのアナログ電
圧信号を発生する。これによらないときは、フレーム上
に配置された機械式走査装置が同じアナログ電圧信号を
発生するために使用される。

計算機制御のちとに、この移動した液体試料の成分によ
るアナログ表示は、支持小片の縦／横の座標の関数とし
て濃度あるいは光の明暗度のデジタル表示に変換される
。計算機処理手段は試料それぞれの各成分の横方向の分
離および該当部の濃度を決定する。

本発明の他の実施例においては液体試料が縦方向に電気
泳動分析され、その後、横方向に電気泳動分析される２
次元の電気原動力法が提供される。

〔実施例〕

本発明の電気泳動装置の実施例を図面について説明する
。

第１図および第１Ａ図は自動電気泳動装置１０およびそ
れに付随するデジタル式計算機４００を示している。第
１図に示されるように、自動電気泳動装置１０は試料プ
レートユニット１４ならびに支持媒体１２を取付けるた
め電気泳動チャンバ１３が搭載されるベース１６を有す
る。電気泳動プロセスで使用される好ましい支持媒体１
２はセルローズアセテート、アガローズないし膠質から
なる材料を用いて被覆される裏材を有する。この支持媒
体の本発明に従う特別な構造は後に詳しく説明される。

自動電気泳動装置１０は試料プレートユニット１４と電
気泳動チャンバ１３との間で縦方向に移動する自動クレ
ーン３０を備えている。自動電気泳動装置１０は側壁１
０６および入口壁１０２ならびに後壁を有する走査ボッ
クス１００を備えている。走査ボックス１００の前側に
はスロット１０４が形成され、支持媒体１２に着けられ
た試料の電気泳動、着色および走査の各工程中、ドア（
図示せず）が装着されて走査ボックス１００の隔離が行
なわれる。このドアにはドアが開放されているときには
電気泳動チャンバ１３内に電圧が加えられるのを防止す
る回路と連動する安全装置が備えられる。この安全装置
は電気泳動チャンバ１３内の２０００〜３０００ボルト
程度の高い電圧に起因する作業員の不注意による事故を
防止するものである。図中開放位置で示されるカバー９
２は電気泳動チャンバ１３を開き、あるいは閉じるため
に縦方向に滑って動く。蛍光ランプ１１０Ａ、ｌｌ０Ｂ
、ｌｌ０Ｃ，１１０Ｄは計算機４００（第１Ａ参照）で
制御されたカメラ１１４／レンズ１１２からなるシステ
ムにより走査が行なわれる間、支持媒体１２を蛍光をも
って照射するために走査ボックス１００の天井部に取付
けられる。自動クレーン３０を制御するために使用され
るデジタル制御回路３００ならびに電気泳動プロセスは
後述される。ブラウン管４０６は自動電気泳動装置１０
に取付けられ、監視情報が作業員に対して提供される。

第２図は自動電気泳動装置１０の前側を断面して示すも
ので、走査ボックス１００内の試料プレートユニット１
４、自動クレーン３０、電気泳動チャンバ１３およびカ
メラ１１４／レンズ１１２の詳細が示されている。自動
電気泳動装置１０はベース１６の上に試料プレートユニ
ット１４を移動させるマウンティングプレート１５を有
する。

試料プレートユニット１４（これは自動電気泳動装置１
０上に配置する前に液体試料を人手により供給すること
もあり得る）は試料を支持媒体１２に自動的に着けるた
めに液体試料が収容される横方向に２列に並ぶウェル２
６．２８を有する。吸取空間２２が配置されて、そこに
吸取紙が置かれる。勿論、要求があれば集合式吸取空間
としてそれぞれ自身のための吸取紙が用意されてもよい
。

試料プレートユニット１４上には、洗浄ウェル２０と放
出ウェル１８とが設けられ、自動クレーン３０により運
ばれたピペットは、そこで洗浄にかけられると共に、試
料の自動着床が行なわれる間、余った試料がそこに棄て
られる。

第２図および第４図に示されるように自動クレーン３０
はローラ３６により軌道３４上を移動するために取付け
られたフレーム４０を有する。軌道３４はベース１６に
より支持される。第４図に示されるようにローラ３６．
３６−はシャフト３８によりフレーム４０に取付けられ
る。ローラ３６．３６′は軌道３４の横向きの突出部と
係合する溝を有し、これにより自動クレーン３０に試料
プレートユニット１４と電気泳動チャンバ１３の間で縦
方向の移動を行なわせる。軌道３４はベース１６に立っ
ている直立部材３に固定された水平部材４により支えら
れている。第４図に示されるように、ベース１６に取付
けられたモータ２０８は駆動ホイール２１０に固定され
た出力シャフト２０９を有する。第３図に示されるよう
に、従動ホイール２１０Ａは自動電気泳動装置１０の縦
方向の反対側端部に備えられる。駆動ホイール２１０に
より駆動され、しかも従動ホイール２１０Ａのまわりに
輪に結ばれたベルト２１２はフレーム４０のシャフト３
８の延長部２１４に固定される。このため、モータ２０
８の回転により駆動ホイール２１０は従動ホイール２１
０Ａのまわりにベルト２１２を駆動し、自動クレーン３
０がベース１６に対して移動させられる。

第２図、第３図および第４図に示すに、自動クレーン３
０はフレーム４０により支持された縦部材５６を有する
。縦部材５６に固定された水平プレート５８は、第４図
に示されるように瓶支持部材５０のシャフト５２を支え
ている。２本の瓶４８は止めねじ６１により瓶支持部材
５０に取付けられる。フレーム４０に対して固定された
モータ６０は瓶支持部材５０のシャフト５２に接続され
た出力軸を備えている。モータ６０の駆動は自動クレー
ン３０が電気泳動チャンバ１３にさしかかり、ある位置
にきたとき瓶４８内に用意された試薬が支持媒体１２の
表面に放出されるまで、瓶支持部材５０に回転動作を与
える。

第２図および第３図に示されるように、直立バー４６は
自動クレーン３０のフレーム４０から上方に延在し、そ
こに２個のソレノイド４２が取付けられる。このソレノ
イド４２はそれぞれその出力シャフトに取付けられたア
ーム４４を有する。

このアーム４４は電気泳動チャンバ１３内に備えられる
電極／延ばしバー７４および７６との係合が得られるよ
うにスロット４４Ａを備えている。

また、アーム４４は第３図に示されるカバー９２の穴９
３の内部に収められるようになっている。

上記したところから、本発明に係る自動クレーン３０が
試料プレートユニット１４と電気泳動チャンバ１３との
間で縦方向に移動して使用され、かつピペット集合体３
２、−ｍのソレノイド４２および一組の瓶４８を有する
ことは明らかである。

液体試料をウェル２６．２８から汲み上げ、電気泳動チ
ャンバ１３まで運ぶピペット集合体３２の制御、試薬を
薄く延ばし、かつカバー９２を閉じるアーム４４を有す
るソレノイド４２および支持媒体１２に試薬を供給する
瓶４８については第６図に基づいて後に詳しく説明され
る。自動クレーン３０のこれ以外の特徴は第１図、第２
図および第４図に関連するものが以下に説明される。す
なわち、自動クレーン３０は走査ボックス１００の入口
壁１０２にある開口部１０１を通して走査ボッ°クス１
００の外側から移動させられる。自動クレーン３０が走
査ボックス１００の内部を通行しているときにピペット
集合体３２の頂点３２′が開口部１０１の内縁近くに迫
るように横断面形状を形成する。カメラ１１４／レンズ
１１２からなるンステムにより支持媒体１２の走査が行
なわれる間、走査ボックス１００の外側から内部に入る
光は、開口部１０１の内縁に合わせて自動クレーン３０
の外側断面形状を形成しているためにほぼ遮断される。

一方、第２図、第３図および第４図に示されるように、
マウンティングプレート１５は自動クレーン３０の軌道
３４の間に横方向に向けて配置された分析プレート８０
を支持している。自動クレーン３０は分析プレート８０
の上方で軌道３４に沿って自由に縦方向に動（。第３図
に示されるように、分析プレート８０には、１個ないし
それ以上の芯出し用のガイドビン６８が備えられ、支持
媒体１２を移動可能に固定している。支持媒体１２は縦
方向の両端部に２個のリザーバ６４Ａ、６４Ｂを有する
。このリザーバ６４Ａ、６４Ｂは支持媒体１２の表層と
同じ材料から構成された膠質の板材である。支持媒体１
２は、好ましくは、２列に並ぶウェル６２．６３を有し
、電気泳動にかけられる試料がそこに収容される。電気
泳動チャンバ１３は支持媒体１２のレベルとほぼ同じレ
ベルに縦方向に延長される一対の第１の電極ポスト９４
を有する。同様に一対の第２の電極ポスト９６は支持媒
体１２の上方に同じように延在し、第１の電極ポスト９
４から縦方向に離して配置される。この第１および第２
の電極ポスト９４．９６は、好ましくは金属のような磁
気材料から構成され、また、これは電気泳動電流を導く
のに使用される。第１の電極／延ばしバー７４は電気泳
動チャンバ１３の縦方向の一方の端に、また第２の電極
／延ばしバー７６は縦方向の他方の端にそれぞれ配置さ
れる。この第１および第２の電極／延ばしバー７４．７
６は、好ましくは金属ないし鋼のような強磁性材料から
構成される。このため、第３図に示されるように第１お
よび第２の電極／延ばしば−７４，７６が配置されたと
き、これらと第１および第２の電極ボスト９４．９６と
の磁気的結合力により第１および第２の電極／延ばしバ
ー７４．７６は第１および第２の電極ボスト９４．９６
に密着して置かれる。第３Ａ図は第１の電極ボスト９４
が電圧ＶＥを保っている電源の正の端子に、そして第２
の電極ボスト９６が負の端子にそれぞれ接続される様子
を示している。第１の電極ボスト９４と協働する第１の
電極／延ばしバー７４はリザーバ６４Ａに電気泳動電流
を分配し、その後電流は支持媒体１２を横切る。この電
流は支持媒体１２のリザーバ６４Ｂに達するまで、横方
向全体に広がりを保ちながら支持媒体１２を通って縦方
向に流れ、さらにそのあと電気泳動回路の終端である第
２の電極ボスト９６まで第２の電極／延ばしバー７６を
通って流れる。

第３Ｃ図および第３Ｄ図は第１および第２の電極／延ば
しバー７４．７６の詳細を示すもので、第３Ｃ図に示さ
れるように金属のような強磁性材料で完全に構成したも
のか、その両端部のみを強磁性材料とし、中間部分をグ
ラファイトないしステンレス鋼により構成したもの（第
３Ｃ図）か何れかが使用される。支持媒体１２を通って
流れている電気泳動電流の働きによりウェル６２．６３
内の液体試料の各成分が縦方向に移動する。第３Ｅ図に
支持媒体１２内のウェル６２の列に関して横方向のバン
ド６２Ａ、６２Ｂ内における成分の移動状態、およびウ
ェル６３の列について横方向のバンド６３Ａ、６３Ｂ内
における成分の移動状態がそれぞれ示される。

リザーバ６４Ａからリザーバ６４Ｂにかけて支持媒体１
２を横切って電流を流すための手段は上記のもの以外に
も勿論可能である。たとえば、第３Ｆ図には電圧ＶＥの
電源とそれぞれ結ばれた導体ヒンジ７５．７７が示され
ている。この導体ヒンジ７５．７７は支持媒体１２を分
析プレート８０の上に置くために分析プレート８０全体
を開放するときには各々外に折って置き、支持媒体１２
を分析プレート８０に置いた後に、リザーバ６４Ａとリ
ザーバ６４Ｂとの電気的接触を果たすために下に折りた
たむようにしたものである。

たとえ、ウェル６２．６３内の液体試料の成分が第３Ａ
図および第３Ｅ図に示されるように、縦方向に移動した
としても、支持媒体１２は、後記のように蛍光ランプで
光学的に走査される前に試薬の付着、培養および乾燥工
程を経て着色されねばならない。電気泳動工程がより高
い電流（それは支持媒体１２および分析プレート８０の
抵抗加熱に終わる）の供給により早くなってしまう場合
に備え、２個の冷却／加熱装置７０（好ましくは第３図
に示されるように６個の配列による）が分析プレート８
０の真下に用意される。この冷却／加熱装置７０は、好
ましくは、装置の一つの方向に電流を流すことにより熱
を上面から底面に運ぶように機能するもの、例えばベル
チェ形式がよい。

電流がこのようなベルチェ形式の装置で逆方向から流さ
れるとき、熱は分析プレート８０に対して流れる。第３
Ｂ図は電流の向きを制御して熱を分析プレート８０から
その下側に熱的に接続された放熱体８４にかけて向かわ
せる方法を示している。

電流の向きが反対方向になると、熱は放熱体８４から分
析プレート８０にかけて運ばれる。

第４図は分析プレート８０の真下に備えられる冷却／加
熱装置７０の配置についてより明瞭に示すもので、金属
製の導体８２は冷却装置の下側に設けられ、フィン形の
放熱体８４はこの導体８２の下側に配置される。絶縁材
７８は各冷却／加熱装置７０の側部の空間を満たしてい
る。第５図に示されるように、放熱体８４は入口ダクト
２０６の内部に延在している。冷却空気はファン２０４
により入口ダクト２０６内を通して運ばれ、放熱体８４
のフィンに行き渡り、出口ダクト２０８を経由して自動
電気泳動装置１０の後側まで導かれる。第３Ａ図および
第３Ｂ図に示されるように、電気泳動工程中、一つの方
向に制御された電流が冷却／加熱装置７０に流され、工
程が行なわれる間に生じた熱が入口ダクト２０６から導
かれる空気によって外に運び出される。この冷却／加熱
装置７０を用いる利点はより高い電気泳動電流を流せる
ことにあり、これにより電気泳動工程のために必要な時
間を減少させることができる。このような高い電流によ
り生じる熱は冷却／加熱装置７０により効果的に棄てら
れる。

電気泳動工程が終了した後、試薬を支持媒体１２の表面
に着ける。試薬の延ばしが完了したならば、支持媒体１
２は試薬と共に培養が必要となる。この培養は電気泳動
チャンバ１３のまわりに密閉された空間を作るためにカ
バー９２を閉じて行なわれる。

第２図、第３図および第４図に示されるように、縦方向
に延びる一対のバー８８は分析プレート８０から垂直に
延在している。スロット９０は、このバー８８の内部に
形成され、そこにカバー９２が嵌められ、縦方向にそれ
が滑って動き、これにより分析プレート８０の上側部分
が開は閉めされる。第３図はカバー９２が開かれた位置
にある場合を示しており、カバー９２には、これを開は
閉めするためのソレノイド４２のアーム４４と協働する
一対の穴９３が一方の端部に形成されている。上記のよ
うに冷却／加熱装置７０は分析プレート８０の真下に備
えられ、これが培養工程（および乾燥工程）に用いられ
るとき、電流は冷却のための電流と反対方向に流される
。冷却／加熱装置７０で反対方向に流される電流の働き
により試薬を培養するための熱が支持媒体１２にその熱
を伝える分析プレート８０に直接加えられる。

第２図、第３図および第４図には培養工程が完了した後
に支持媒体１２の表面を横切って流される乾燥空気を供
給する手段が示される。縦方向に延びるスロット８６は
分析プレート８０の領域内の支持媒体１２が配置される
空間の外側に形成される。このようなスロット８６の配
置は第３図に示され、また第４図の分析プレート８０を
横方向に断面したところの図にも示されている。このス
ロット８６の右側は入口ダクト９８と連絡しており、−
万人側は出口タクト９９と連絡している。

加熱器２０２は乾燥用ファン２００と同様に入口ダクト
９８内に設けられる。入口ダクト９８は放熱体８４に固
定されたブラケット２１８により支持されている。同様
に、出口ダクト９９は放熱体８４に固定されたブラケッ
ト２１６により支持されている。乾燥工程の間、空気は
入口ダクト９８を通ってファン２００により自動電気泳
動装置１０の前側から送り込まれ、加熱器２０２を横切
って支持媒体１２の表面に流される。

第４Ａ図は電気泳動電流が供給される間、支持媒体１２
の中に発生する熱を取り除くのに好適な別な実施例を示
している。上述されたように、支持媒体１２の膠質上に
置かれた試料から成分を分離するために要する時間をさ
らに減少させようとする場合、電流はそれまで以上に増
加する必要がある。この電流の増加は結果的に膠質によ
り多くの熱を発生させることになる。膠質がこの熱の影
響から損傷あるいは溶解を生じないようにするためには
熱を取り除かねばならない。第４Ａ図に示される装置は
この熱を取り除く働きにおいて、第４図のペルチェ形式
の冷却／加熱装置７０よりも一層高い能力を有する。

第４Ａ図において、コールドプレート７０２はダクト９
９を形成している部材の頂上部分に配置されている。冷
却フィン７０８はこのコールドプレート７０２からダク
ト９９の内部にかけて下に７向かって延びている。冷却
装置７００の底面はコールドプレート７００の上面と接
するように配置されている。ホットプレート７０４は冷
却装置７００の上側に取付けられる。放熱体７０６は、
このホットプレート７０４に熱的に接触している。

電気泳動電流が支持媒体１２に供給される間中、ファン
２００′は装置の前側に向かって流れるように空気を循
環させる。ファン２００−によるところのこの空気の流
れは上述されたように乾燥工程の間は逆向きに変えられ
る。

電気泳動電流が支持媒体１２に供給される間を通して、
ファン２００′は装置の後側からダクト９つを経由して
空気を内に吸込むために制御される。同時に、スイッチ
１２が閉じられ、直流電源Ｖｐ−から冷却装置７００を
通過する電流が加えられる。冷却装置７００はコールド
プレート７０２と、これに結合された冷却フィン７０８
とを冷却するちととなるこの電流に応答している。

結果として、ダクト９９に入ってくる空気は冷却フィン
７０８を通過するときに冷却され、図中矢印７１０で示
されるようにスロット８６を経由してチャンバ７６に流
入する。この冷たい空気は支持媒体１２の膠質部分の上
面に広がってそこを通り抜ける間に電気泳動でもたらさ
れる抵抗熱を奪い、続いて装置の前側にスロット８６お
よびダクト９８を通して送られる。スイッチ７１２が開
かれ、ファン２００−が電気泳動電流が切られたとき、
あるいはその後、間もなく停止される。続いて行なわれ
る乾燥工程の間、ファン２００−は逆回転させられ、こ
のときスイッチ７１２は開いたままである。このため、
装置の前側から吸込まれた空気はダクト９８を経由して
内側に向けられ、支持媒体１２を横切って流れ、さらに
ダクト９９を経て装置の後側から外に送り出される。

第６図の冷却器回路３１４は、後述されるように、冷却
／加熱装置７０の冷却過程を制御するだけでなく、電気
泳動電流が支持媒体１２に供給される間を通してさらに
その後も少しの間、スイッチ７１２を閉じることにより
１台ないしそれ以上の冷却装置７００を制御する。

電気泳動電流の供給中に支持媒体１２の上方を通過させ
る冷却空気の別の供給方法は、冷却装置７０００代用と
して使用される。小型の冷却装置の分野で使用される類
似の冷却装置ユニットは冷却装置７００の代わりに使用
できる。これ以外にも、カバー９２の底面に結合された
電気的に非導体の冷却プラテンは電気泳動電流が供給さ
れる間、支持媒体１２を冷却するために膠質との間に直
接的かつ密な接触を与える。

第２図および第４図に示されるように、走査ボックス１
００はそのボックス１００の天井部近くに正方形に取付
けられた４本の蛍光ランプ１１０Ａ、　１１０Ｂ、ｌｌ
０Ｃ，ｌｌ０Ｄを有する。レンズ１１２を有するカメラ
１１４は走査ボックス１００の天井壁１０９の内側に支
持され、支持媒体１２の表面に向けられて視界をそこに
定めている。勿論、カメラ１１４による効果的な走査の
ためにカバー９２はカメラ１１４／レンズ１１２からな
るンステムに支持媒体１２をさらすように縦方向に、か
つ外方向に移動させねばならない。支持媒体１２の走査
の間、外側からの光はスロット１０４（第１図参照）内
に嵌め込まれる前部カバー（図示せず）によりほぼ遮断
され、しかも自動クレーン３０により入口壁１０２内の
開口部１０１がほぼ塞がれる。

第６図に第１図に示されたデジタル制御回路３００間の
相互の継続ならびに自動クレーン３０の移動を制御する
要素をブロック線図として示している。様々な情報およ
び電気泳動チャンバ１３内に配置されたデジタル制御回
路３００が図示される。デジタル制御回路３００はバス
４１０により計算機４００に接続される。計算機４００
のデジタル制御回路３００への接続は第１Ａ図中に物理
的に示され、さらに第６図および第７図に線図的に示さ
れ、これらは後に詳しく説明される。

デジタル制御回路３００は、たとえばモトローラ社製の
ＭＣ６８０２のようなマイクロプロセッサチップである
中央演算処理装置（以下ＣＰＵと称する）３０１を有す
る。リードオンリーメモリ（以下ＲＯＭと称する）３０
２は制御用プログラムを蓄えている。ランダムアクセス
メモリ（以下ＲＡＭと称する）３０３は一時的に使用さ
れるデータを蓄えるために備えられる。入出力インター
フェイス（以下ＶＩＡと称する）３０４はプログラマブ
ル入出力インタフェイスならびに出力制御および入力伝
達ないし監視機能ならびに時間間隔を与えるために使用
されるシステムタイマを備えている。デジタルアナログ
変換器（以下Ｄ／Ａ変換器と称する）３０５は電気泳動
チャンバ１３内のアナログ回路にアナログ出力電圧を与
えるために用いられる。アナログデジタル変換器（以下
Ａ／Ｄ変換器と称する）３０６は電気泳動チャンバ１３
内の回路から出力される監視電圧を与えるために使用さ
れる。シリアル入出力インターフェイス３２８は計算機
４００とバス４１０を経由するデジタル制御回路３００
との間で入力コマンドおよび出力信号を変換するために
用いられる。

データバス３２９はＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡ
Ｍ３０３、ＶＩＡ３０４、Ｄ／Ａ変換器３０５、Ａ／Ｄ
変換器３０６およびシリアル入出力インターフェイス３
２８の間における双方向デジタル接続用として備えられ
る。バス３３０はＣＰＵ３０１からＲＯＭ３０２、ＲＡ
Ｍ３０３、ＶＩＡ３０４、Ｄ／Ａ変換器３０５、Ａ／Ｄ
変換器３０６およびシリアル人出力インタフェイス３２
８への一方向デジタル接続用として使用されるアドレス
バスである。このアドレスバス３３０はＣＰＵ３０１に
よってデジタルデータが運ばれ、あるいはそこからデジ
タルデータが取り出されるデバイスが唯一選択されて使
用される。出力インターフェイスバス３３１はＶＩＡ３
０４から取り出され、ＣＰＵ３０１のデジタル出力を与
えるためにＣＰＵ３０１が制御する各回路の入口端に接
続される。同様に、入力インターフェイスバス３３２は
監視および検出回路の出力をＶＩＡ３０４を経由してＣ
ＰＵ３０１にデジタル入力として与えるようにその入力
端に接続される。

自動クレーン３０に注目すると、５個の分離している各
要素すなわち、フレーム４０、ピペット集合体３２のバ
レルおよびプランジャ、試薬用瓶支持部材５０およびソ
レノイド４２が制御される。

フレーム４０の制御は制御用モータ２０８のためのモー
タ駆動および制動回路３０７によるものである。第６図
中に線図的に示された位置検出器３１６は第３図中に示
される試料カムプレート２０１、作業カムプレート２０
３およびリミットスイッチ２０５．２０７をもって具体
的に構成される。位置検出器３１６はスイッチ２０５．
２０７が試料カムプレート２０１および作業カムプレー
ト２０３に触れてそれを通過するとき、スイッチ２０５
．２０７の動作中断を数えることにより機能する。瓶支
持部材５０に関して、モータ駆動回路３１０は、フレー
ム４０が支持媒体１２の上方に置かれたとき、２方向の
うちの一つの方向にモータ６０を回転させるため、ＣＰ
Ｕ３０１およびＶＩＡ３０４からの指令を受けて制御さ
れる。リミットスイッチ（図示せず）は第４図に示され
るように瓶支持部材５０のシャフト５２と係わって位置
検出器３１９として好適である。

ソレノイド駆動回路３１１は信号がソレノイド４２に与
えられたとき、アーム４４を下方向の位置まで延ばすよ
うにソレノイド４２と協働して働く。

インタロツタ回路３２３は試料プレートユニット１４の
真下に備えられ、試料プレートユニット１４が正規の位
置に置かれ、かつ自動電気泳動装置１０が計算機４００
から始動コマンドを受は入れ可能である場合にＶＩＡ３
０４を経由してＣＰＵ３０１に信号を出力する。

電気泳動チャンバ１３内の回路に注目すると、高電圧回
路３２５および高電圧監視回路３２６が第３八図中に示
されるように電気泳動電流を支持媒体１２へ供給するた
めに使用される。高電圧回路３２５はＤ／Ａ変換器３０
５、バス３３３および走査ボックスドアインタロック回
路３７３を経由してＣＰＵ３０１から出力されるコマン
ドに応答する。高電圧監視回路３２６からの監視信号は
バス３３４を経由してＡ／Ｄ変換器３０６に入力される
。同様（ご、温度監視回路３２７はＣＰＵ３０１による
確認のためバス３３４を経由してＡ／Ｄ変換器３０６に
アナログ信号を入力している。

温度センサないし変換器３２７は第２図中の電気泳動チ
ャンバ１３内の温度を感知して出力する。

冷却／加熱装置７０に対するデジタル制御信号はバス３
３１から加熱器培養回路３１３に出力される。同様に、
デジタル制御信号はバス３３１から冷却器回路３１４に
出力される。ランプ回路３１５は走査ボックス１００内
の蛍光ランプ１１０Ａ、ｌｌ０Ｂ、ｌｌ０Ｃ，ｌｌ０Ｄ
を制御するためにバス３３１を経由して出力されるデジ
タル信号に応答している。

第７図に注目すると、計算機４００の要素の線図的な表
示はシリアル入出力インターフェイス３２８およびバス
４１０を経由してデジタル制御回路３００に至る接続を
示している。シリアル入出力インターフェイス４０１は
計算機４００のためのインターフェイスとして使用され
る。好ましくは計算機４００はコンパクトデスクブロモ
デル（登録商標）のようなパーソナル形計算機を使用す
る。計算機４００の働きは第１Ａ図のシステム構成にお
いて、作業員から与えられるコマンドを自動電気泳動装
置１０に伝えることと、自動電気泳動装置１０から作業
員ヘテータを報告することであり、計算機４００内に蓄
えられたデジタルデータが分析され、出力装置により作
業員に対するグラフィック表示およびテキストレポート
の双方が与えられる。計算機４００に対する作業員から
の入力はキーボード４０７により与えられ、一方プリン
ト出力はプリンタ４０８により与えられる。ビデオテキ
スト用ブラウン管４０５は計算機４００と直接係わり、
一方ビデオグラフィック用ブラウン管４０６は第１Ａ図
に示されるように自動電気泳動装置１０と結合して設け
られる。カメラ１１４は、好ましくは、観察領域のアナ
ログ電圧表示を発生するビディコンを用いる。フレーム
グラバ４０３はカメラ１１４のアナログ出力をデジタル
データ表示に変換するためにカメラ１１４と接続される
。フレームグラバ４０３が続けて発生するグラフィック
およびテキスト用の双方の分析結果はメモリ４０９内に
デジタル表示として蓄えられる。運転操作中、カメラ１
１４は電気泳動および着色工程が計算機４００およびデ
ジタル制御回路３００の制御のもとに自動的に完了した
後に、第３Ｅ図に幾分類似した観察表面を見ることにな
る。蛍光ランプｌｌ０Ａ、ｌｌ０Ｂ。

１１０Ｃ，ｌｌ０Ｄが点灯されたとき、カメラ１１４は
支持媒体１２を走査する。このとき、カメラ１１４はビ
デオ用信号と、同期化信号とを発生する。ビデオ用電圧
振幅は支持媒体１２の表面から放出された光量を表示し
ている。このアナログ電圧は上述したようにフレームグ
ラバ４０３により５１２カラム、５１２画素列のマトリ
ックスからなるデジタル表示に変換される。同期化信号
はビデオアナログテータを支持媒体１２上の精密な位置
と相関させるために使用される。試料プレートユニット
１４および電気泳動操作が自動電気泳動装置１０で始ま
る前に、カメラ１１４／レンズ１１２からなるシステム
の較正は終了させる。

この較正は５１２カラム、５１２列のマトリックスの個
々の画素における濃度レベルの不均一な応答を生じる非
直線性の影響を正す目的で実施される。

カメラ１１４／レンズ１１２からなるシステムを較正す
るために均一なテスト支持媒体１２′が第１５Ａ図に示
されるように走査ボックス１００内の分析プレート８０
上に置かれる。このテスト支持媒体１２″は試料が着け
られていない支持媒体であり、勿論電気泳動、培養ない
し着色も行なわれないものである。走査ボックス１００
のドアが閉じられ、自動クレーン３０が開口１０１内に
移動させられて走査ボックス１００内に入るすべての外
光がほぼ遮断された実際の走査条件を模擬する条件がつ
くられる。次に、蛍光ランプ１１０Ａ、ｌｌ０Ｂ、ｌｌ
０Ｃ，ｌｌ０Ｄが点灯され、それからカメラ１１４／レ
ンズ１１２からなるシステムが働き出す。フレームグラ
バ４０３は支持媒体１２″のスナップショット、すなわ
ちメモリ４０９内に蓄えられた５１２カラム、５１２列
のマトリックスの画素のそれぞれの濃度を受は取る。

次に、分析プレート８０上に置かれた実際の支持媒体１
２の１５トラツクあるいは列と同じ１５トラツクについ
てテンプレート８０１．８０２・・・８１５がプログラ
ム制御のちとに電子的に定められる。それぞれのトラッ
クの高さないし“Ｙ”方向はメモリ４０９の高さ（約３
４画素）のおよそ１／１５である。トラックそれぞれの
幅ないし“Ｘ”方向はそのメモリの合計幅である５１２
画素に等しい。これらの１５トラツクは、後に走査され
る分析プレートの試料トラックの位置に一致する。１５
トラツクのそれぞれの範囲内において、画素濃度データ
の二次元配列は合計することにより一次元配列のデータ
に変換され、そして約３４画素列のそれぞれの範囲内で
５１２縦カラムのそれぞれにつき画素値の平均が求めら
れる。これはトラックの、縦カラムの各々について行な
われる。

トラック内の３４画素の濃度は合計され、そして画素列
の数、たとえば３４により分割される。結果として、各
々１５トラツクはＸ−１からＸ−５１２までランニング
する画素のＸ方向の関数として平均濃度の列ベクトルに
より表される。この１５トラツク、５１２濃度値の“平
均濃度′マトリックス内の各平均濃度の探査は、それか
ら最大値Ｉ　ｗａｘの決定が行なわれる。次に、その平
均濃度マトリックス（１５トラツク、５１２ａ度値）内
の平均の画素濃度は最大値Ｉ■ａＸの値に分割される。

このマトリックスのそれぞれの要素は、その分割の結果
により再配置される。したがって、マトリックスのそれ
ぞれの要素は実際の支持媒体１２が１５のウェルの２セ
ツトに収められた試料を着けた後に正規に走査される間
、支持媒体１２に適用される“正規の因子マトリ・ンク
ス゛の正しい因子として扱われる。

第１５Ｂ図は実際の支持媒体１２のためにフレームグラ
バ４０３により蓄えられた５１２×５１２画素の各々の
分析領域を自動的に決めるため、プログラム制御のちと
に形成された６０１．６１２．６１６．６２３のような
電子テンプレートを示している。電子プレートの“Ｙ”
軸方向は先に述べられた１５トラツクと同様なものであ
る。たとえば、電子テンプレート６０１はウェル７０１
の箇所に支持媒体１２と接して置かれた試料の縦方向の
電気泳動パターンと正しく合せるために予め決められて
いる。支持媒体１２が分析プレー）８０に接して予め決
められた位置に置かれており、しかもカメラ１１４／レ
ンズ１１２が分析プレート８０に対して固定されている
ので、電子テンプレート６０１はウェル７０１での液体
試料のための電気泳動パターンと正確に合うことになる
。これらの電子テンプレートは試料の各々に備えられる
。この電子テンプレートの各データは試料のそれぞれに
電子泳動進展距離Ｘの関数として単一の濃度表示を与え
るためにそのテンプレートの内側がＹ列の画素にわたり
平均が求められる。

次に、各電子テンプレートのそれぞれのＸ画素位置に対
する平均濃度値に上に述べられた因子マトリックスに蓄
えられた同じ因子数が掛けられる。

このデータは濃度の分析が行なわれる計算機４００のデ
ジタルメモリ４０９内のフォーマット内に蓄えられる。

本出願人による米国特許４２４２７３０号はマイクロプ
ロセッサによる制御を特徴としている濃度計について述
べている。この特許は第１Ａ図の計算機４００に示され
たブナラン管４０６のような陰極線管にアナログ表示す
るため走査された試料のデジタル量がどのように処理さ
れるかについて記述するものである。作業員は表示され
た濃度曲線について手を加えることも可能である。

ビデオカメラあるいはＣＯＤのような類似のデバイスを
使用する場合、試料の走査は３０分の１秒で終了させら
れ、非常に有利である。この走査は第３Ｅ図に示される
ように３０試料全部の情報を含んでいる。このデータは
計算機により二次元配列に編成され、このため、計算機
が正確に試料の縦方向の個々の成分を定めるだけでなく
、試料の分離が平行な状態に起こらない場合に、試料の
境界を正確に決定することが可能である。

支持媒体１２の走査では電子式の走査による利点が適え
られない状況が考えられる。製造コストについてより安
価なものが求められる場合、第１６図の自動クレーン３
０′の部品として従来技術による機械式光学スリットお
よび走査装置９００が使用されることになる。この自動
電気泳動装置１０−は走査装置９００が第１図のカメラ
１１４／レンズ１１２からなるシステムの電子式走査の
代替として機械的に駆動される電子式走査を提供する点
を除いて第１図の自動電気泳動装置１０と実質的に同一
である。

自動クレーン３０′の前側に固定された走査装置９００
は、好ましくは蛍光ランプ９０１、規準器９０３および
光電子増倍管９０５を有する。蛍光ランプ９０１はカバ
ー９０６の内側に配置される。規準器９０３はカバー９
０６の内側に形成される横方向のスリット９０４内に置
かれ、走査される間、正面が支持媒体１２の方向（下向
き）に向けられる。光電子増倍管９０５は規準器９０３
を経由して伝えられる光に応答している。図示しないモ
ータは規準器９０３／光電子倍増管９０５を支持媒体１
２を横切り、横方向に進ませるために設けられる。電気
のサービスループ９０７あるいはケーブルは光電子増倍
管９０５と、計算機４００へ走査信号を入力するための
変換器（図示せず）との間に備えられる。サービスルー
プ９０７は走査している間、蛍光ランプ９０１を制御す
るデジタル制御回路３００（第６図参照）に接続される
。支持媒体１２を横切って行なわれる走査はモータ２１
０（第３図参照）を備えた自動クレーン３０′により成
し遂げられる。先に述べられたように、機械式スリット
および走査装置９００は支持媒体１２上の試料の縦方向
に分離された成分の濃度の電気信号を発生する。第１６
図は支持媒体１２の上に縦方向に移動する前の自動クレ
ーン３０′を示している、走査ボックス９０９が第１図
に示される走査ボックス１００よりも高さにおいてより
低い構造にしているのはカメラ１１６／レンズ１１２か
らなるシステムを必要としないからである。

作業員が第１図に示されるように自動電気泳動装置１０
のベース１６上の位置に試料プレートユニット１４を据
付け、かつ支持媒体１２を第３図に示されるように分析
プレート８０の上に置いた後に走査ボックス１００の前
側のドアが閉じられ、この後、計算機４００のキーボー
ド４０７を通してコマンドが打たれて運転が開始される
。分析される液体試料が試料プレートユニット１４のウ
ェル２６．２８にそれぞれ置かれることは既に知るとこ
ろである。各ウェル２６．２８は、好ましくは１５個の
分離したウェルを有する。標準液体試料は比較のために
これらのウェルの１個に置かれる。また、吸取紙が吸取
空間２２に置かれ、かつ洗浄ウェル２０がそれ以前から
洗浄水で満たされていることも理解される。ベース１６
上への試料プレートユニット１４の移動は、第６図に示
されるようにデジタル制御回路３００にバス３３２を通
して信号を送る。計算機４００は自動処理がデジタル制
御のちとに進む指示を受ける。

第８図ないし第１３図は試料プレートユニット１４のウ
ェル２６．２８に蓄えた液体試料の自動処理における重
要なステップを示している。第８図はピペット集合体３
２の個々のピペットが予め決められた量の試料を汲み上
げるところを示している。

第９図は自動クレーン３０が支持媒体１２の領域まで縦
方向に移動したところを示し、ここで液体試料がその支
持媒体１２の表面にあるウェル６２．６３に着けられる
。このとき、電気泳動チャンバ１００のカバー９２が開
放位置にあることは、特に注目されねばならない。

第１０図はアーム４４がカバー９２の穴９３と係合する
ためにソレノイド４２により駆動された後に、カバー９
２が閉じられる様子を示している。

また、同時に、自動クレーン３０が電気泳動チャンバ１
００の方向に縦方向に移動したところを示し、これによ
りカバー９２が閉じられる。

カバー９２が閉じられた後に試料の電気泳動工程が行な
われることは確実に保証されている。この工程は先に述
べられているが、要するに、電極ボスト９４．９６およ
び電極／延ばしバー７４．７６により支持媒体１２に電
気泳動電流を供給することが含まれる。同時に、支持媒
体１２に対する電気泳動電流の供給について、電流は冷
却／加熱装置７０に一つの方向から供給される。支持媒
体１２の冷却はより高い電気泳動電流の供給を可能にし
、これにより電気泳動工程はより速い速度で成し遂げる
ことができる。第１１図は試薬を入れた瓶４８から試薬
４７を供給している様子を示している。この試薬４７は
モータ６０により瓶支持部材５０を回転させることによ
り支持媒体１２の表面に放出される。また、本図は第１
０図に示された手順と逆の手順によりカバー９２が開放
位置に運ばれたところも示している。

第１２図は、支持媒体１２の表面を横切って試薬が薄く
延ばされるところを示している。好ましくは、この延ば
しはプランジャ式のアーム４４の駆動により行なわれ、
このため、アーム４４のスロット４４Ａは電極／延ばし
バー７６と係合させられる。自動クレーン３０は、それ
から試薬が支持媒体１２の表面を横切って薄く延ばされ
るように往復運動させられる。もう一つの電極／延ばし
バー７４は電極／延ばしバー７６に付加して、さらに支
持媒体１２の表面に試薬を延ばすために同様に使用され
る。

次に、カバー９２は第１１図に示される操作と同じ操作
で密閉位置に移され、培養および乾燥工程が行なわれる
。この培養工程は分析プレート８０を予め決められた時
間だけ加熱するように冷却／加熱装置７０を操作するこ
とを要求する。乾燥工程は第４図により明らかに示され
るようにダクト９８を通して、さらに支持媒体１２を横
切って乾燥用空気を供給することを要求する。

培養および乾燥工程が行なわれた後に、支持媒体１２の
電子式走査が実施される。第１３図に示されるように、
カメラ１１４／レンズ１１２からなるシステムは蛍光ラ
ンプ１１０Ａ、ｌｌ０Ｂ。

１１０Ｃ１１１０Ｄにより照射された支持媒体１２の視
界領域の示すアナログ信号を発生する。

この光学的信号のイメージは自動電気泳動装置１０に直
接取付けられたブラウン管４０６に再生される。また、
第１３図はカメラ１１４による走査が行なわれる間、走
査ボックス１００の外から内部に入る光を遮断するため
に自動クレーン３０が走査ボックス１００の入口壁１０
２にある開口部１０１の内側に置かれることを示してい
る。

第１４Ａ図ないし第１４Ｆ図は自動電気泳動装置１０の
制御に関係するフローチャートを示している。第１４Ａ
図は電気泳動工程の自動制御のためのデジタル制御回路
３００に計算機４００からの信号が出力される手順を示
している。論理ボックス５００により示されるように、
ピペット集合体３２の各ピペットがバレルアップおよび
プランジャダウンの姿勢を取ることにより休止位置へ動
かされる。フレーム４０はモータ駆動および制動回路３
０７に制御信号を伝えることにより原位置に動かされ、
位置検出器３１６で、その位置を感知する。次に、計算
機４００は論理ブロック５０１により示されるように、
シリアル入出力インターフェイス３２８を経由して始動
コマンドが与えられるまで待機する。計算機４００は、
この後、仮に試料プレートユニット１４がマウンティン
グプレート１５に置かれたならば、論理ブロック５０２
により指示が決定される。仮に、信号がインターロック
回路３２３からあるとすれば、そのプロセスの制御は続
けられ、仮に、信号がないとすれば、エラー信号が作業
員に対するエラー通報を印字ないし表示するために計算
機４００に回答される。

第１４Ｂ図に示されるように、論理ブロック５０３は支
持媒体１２にウェル６２から液体試料を着床する。ピペ
ットの洗浄ならびに乾燥の働きは支持媒体１２に試料を
着けることに先行する。

ウェル２８から抽出された液体試料は、この後支持媒体
１２のウェル６３に着けられる。ピペットは再び洗６ｔ
される。次に、論理ブロック５０５において、ピペット
集合体３２が駆動され、各ピペットがバレルアップおよ
びプランジャダウンの姿勢になる。

第１４Ｃ図に示されるように、連続したブロック５０６
により電気泳動チャンバ１３の全面にわたりカバー９２
による密閉が行なわれる。これらのステップはフレーム
４０がカバー９２の開放位置へ動かされる論理ブロック
５０７から始まる。

それから論理ブロック５０８の中で、アーム４４がカバ
ー９２の穴９３と係合するために下に向かって動かされ
るように電流がソレノイド駆動回路３１１に供給される
。次に、論理ブロック５０９では、フレーム４０が電気
泳動チャンバ１３の方向へカバー９２の密閉位置まで動
かされる。論理ブロック５１０において、ソレノイド駆
動回路３１１からの電流が遮断され、これによりアーム
４４が休止位置へと戻される。論理ブロック５１１の中
で、フレーム４０はその原位置に移される。

論理ブロック５１２は支持媒体１２に電気泳動電流を供
給し、一方、同時にそれを冷却することを果たす。論理
ブロック５１３は電気泳動電流を供給する時間をセット
し、かつ調整すると共に、電極ボスト９４．９６の間に
電圧を加える。論理ブロック５１４では、冷却／加熱装
置７０およびファン２０４を働かせるために冷却器回路
３１４が接続される。論理回路５１６は回路３２５から
の電圧を監視し、電気泳動時間を計４−１シ、この後上
記電圧ならびに冷却／加熱装置７０が遮断される。

次に、第１４Ｄ図に注目すると、符号５１５として−ま
とめに付された論理ブロックはカバー９２を開くために
必要なステップについて述べている。このステップはカ
バー９２を閉じるための論理ブロック５０６に類似して
おり、詳細な説明は省略する。符号５１８が付された論
理ブロックは支持媒体１２の表面に試薬を着けるための
制御を与えるものである。論理ブロック５１９において
は、フレーム４０が電極／延ばしバー７４．７６の間の
ほぼ中間で支持媒体１２と向かい合う位置に駆動される
。論理ブロック５２０では、モータ６０が駆動され、こ
れにより瓶４８を回転させて支持媒体１２の表面に試薬
を供給することができる。モータ６０の駆動は、それか
ら杭支持部材５０をその休止位置に戻すために逆方向に
動かされる。符号５２１が記された論理ブロックは支持
媒体１２の表面を横切って試薬を薄く延ばすために必要
なステップを記述している。論理ブロック５２２におい
ては、ソレノイド４２が電極／延ばしバー７４の上方に
くるまで、フレーム４０が動かされる。論理ブロック５
２３では、アーム４４が下方向に延びてスロット４４Ａ
が電極／延ばしバー７４を“握る”か、あるいは平行に
取り囲むように電流がソレノイド駆動回路３１１に供給
される。論理ブロック５２４の中でフレーム４０はウェ
ル６２の方向へ動かされ、その後、電極ボスト９４の位
置まで再び移動させられる。ソレノイド駆動回路３１１
に対する電流はアーム４４を休止位置へ戻すために論理
ブロック５２５の中で断たれる。論理ブロック５２６．
５２７．５２８．５２９は支持媒体１２の表面を横切っ
て電極／延ばしバー７６を動作させ、試薬を薄く延ばす
ように制御すると共に、アーム４４をその休止位置まで
戻す。

カバー９２は、この後、論理回路５３０に従って先に述
べられた符号５０６と同一の手順により密閉される。

第１４Ｅ図に注目すると、プロセスは符号５３１として
−まとめに付された論理ブロックに続く。これらのステ
ップ中のデジタル制御回路３００は試薬の供給と培養の
開始との間で実施されるため、充分な時間を掛けること
が許される。

−まとめに試薬培養５３２として記された論理ステップ
は培養時間をセットするためステップ５３３および温度
をセットするためのステップ５３４から始まる。この培
養加熱器回路３１３は論理ブロック５３５の中で投入さ
れる。論理回路５３６は温度検出器３２７から送られる
培養温度を監視し、乾燥ステップ５３８に制御を回す。

−まとめに乾燥５３８として記された論理ステップは乾
燥時間および温度がセットされる論理ブロック５３９お
よび５４０から始まる。論理ブロック５４１では、乾燥
器回路３４０が加熱器２０２およびファン２００を働か
すために接続される。論理ブロック５４２は温度検出器
３２７から送られる乾燥温度ならびに乾燥時間を監視す
る。

論理ブロック５４３は培養加熱器回路３１３および乾燥
器回路３４０を遮断する。

次に、第１４Ｆ図はカバー９２が−まとめに符号５４４
として記されたステップの制御のもとに再び開かれるこ
とを示している。このステップは上記の論理ブロック５
１７（第１４Ｄ図参照）と同一である。制御は、この後
、計算機４００により蛍光ランプｌｌ０Ａ、ｌｌ０Ｂ、
ｌｌ０Ｃ。

１１０Ｄが点灯しているか否かが決められる論理ブロッ
ク５４５に回される。もし、否であると制御は論理ブロ
ック５４６の中でそれらを点灯する信号を発する計算機
４００へ回される。それらが点灯したことを示す論理ブ
ロック５４７の信号を受けるとすぐに制御はカメラ１１
４からのビデオイメージを受信し、かつ蓄える論理ブロ
ック５４８に回される。蛍光ランプｌｌ０Ａ。

１１０Ｂ、ｌｌ０Ｃ，ｌｌ０Ｄは論理ブロック５４つの
制御のもとに消灯される。

計算機４００は、この後、試料の成分の濃度を決定する
公知の方法に従う論理ブロック５５０において濃度の算
定を行なう。各々論理ブロック５５１および論理ブロッ
ク５５２により指示されたようにグラフィック出力がブ
ラウン管４０５．４０６上に表示され、プリントレポー
トがプリンタ４０８上に出力される。

第１７図、第１８図および第１９図は２次元の電気泳動
分析を成し遂げることのできる装置を示している。第３
図の外観に類似する外観を呈する第１７図を参照すると
、支持媒体１２゛は縦方向のリザーバ９６２．９６４と
同様な横方向のリザーバ９５８．９６０を有する。支持
媒体１２一の表面側には液体試料を受は入れるための４
個のウェル９５６．９５４が備えられる。この試料は上
述されたように試料プレート１４″のウェル９５２．９
５０からこのウェルと同数のピペットで試料を吸い出し
た後に、そのピペットから吐き出して着けられる。

本実施例では４個のウェル９５６．９５４および９５２
．９５０が示されているが、このウェルの数は支持媒体
１２′の横方向の寸法によってはそれ以上の数にするこ
とができる。第３図の支持媒体１２および第１７図の支
持媒体１２゛に示されるように横方向の寸法によっては
ウェル９５６．９５４の数はそれ以下の数にしなければ
ならない。

すなわち、以下に説明されるように、縦方向に電気泳動
分析した後、続いて横方向に分析を行なうためには横方
向の間隔を充分に取る必要があるからである。

第１７図に示されるように、試料液がウェル９５６．９
５４に着けられた後、電極／延ばしバー７４は電極ボス
ト９４０．９４２と、そして電極／延ばしバー７６は電
極ボスト９８０．９８２とそれぞれ電気的な接触が保た
れている。上記されたように、電極／延ばしバー７４は
リザーバ９５８と、そして電極／延ばしバー７６はリザ
ーバ９６０とそれぞれ電気的接触が保たれる。電極ボス
ト９４０．９４２は連結スイッチ１０００が“Ｘ”ない
し縦方向の位置にあるとき、その連結スイッチ１０００
を介してリード線９９０１９９２により電圧ＶＥの電源
の正側に接続される。

電極ボスト９８０．９８２はＸ位置にある連結スツイッ
チ１０００を介してリード線９９４．９９６により電源
の負側に接続される。電気泳動電流は電極／延ばしバー
７４およびリザーバ９５８を経由し、−面の広がりを保
ちながら支持媒体１２′の膠質を縦方向に横切り、その
後、リザーバ９６０および電極／延ばしバー７６を経由
するように供給され、異なる電荷を担う液体試料の成分
が第１９図の参照符号９７６．９７８により示されるよ
うに縦方向に移動させられる。

第１８図に示されるように、電気泳動が“Ｘ“ないし縦
方向に行われた後に、電極／延ばしバー７４は電極ボス
ト９４０，９８０の間に電気的な接触を保って置かれ、
同時に縦方向のリザーバ９６２にも接触させられる。同
様に、電極／延ばしバー７６は電極ボスト９４２．９８
２の間に電気的な接触を保って置かれ、縦方向のリザー
バ９６２との接触が果たされる。電極／延ばしバー７４
．７６は全（同じ構造であるため、それぞれの位置を交
換し合うことができる。

第１８図の電極／延ばしバー７４．７６の配置について
は、電圧ＶＥの電源の負側は“Ｙ“位置に置かれた連結
スイッチ１０００を介してり一ド１ｉ１９９０．９９４
により電極ボスト９４０．９８０に接続される。連結ス
イッチ１０００は、この位置の他に電極ボスト９４２．
９８２にリード線９９２．９９６を介して電圧ＶＥの電
源の正側が結ばれるように置かれる。

第１８図の接続において電泳動電流は電極ボスト９４２
．９８２および電極／延ばしバー７６からリザーバ９６
４を経由し、□−面の広がりを保ちながら支持媒体１２
″の膠質を貫き、リザーバ９６２および電極／延ばしバ
ー７４を経て電極ポスト９４０．９８０まで流れる。第
１９図に示されるように、縦方向の電気泳動によってそ
れ以前に縦方向に移動させられた成分９６６．９７８は
続いて行なわれる横方向の電気泳動によって横方向にさ
らに移動させられる。このような横方向成分の移動は第
１９図中に参照符号９８４．９８６として示されている
。勿論、ウェル９５６．９５４内に置かれた試料は、第
１７図、第１８図および第１９図に示された装置を用い
て縦方向の電気泳動に引き続き実施される横方向の電気
泳動に初めて委ねられる。

縦方向および横方向の電気泳動の後に実施される他の工
程は、先に説明された縦方向の電気泳動のみに使用され
る装置に関する説明とほぼ同一の手順により成し遂げら
れる。

上述された自動電気泳動装置および方法について、当業
者が本発明の精神から離れることなく、様々な変更をな
し得ることは明らかである。上記説明は発明の好ましい
例を示すためのもので、例証として、一方これに制限さ
れることのないものとして理解されねばならない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動電気泳動装置の全体を示す斜
視図、第１Ａ図はデジタル制御回路にコマンドおよび制
御信号を与える計算機と結合した自動電気泳動装置を示
す斜視図、第２図は第１図に示される自動電気泳動装置
の正面図、第３図は第２図の■−■線に沿う位置で示さ
れる自動電気泳動装置の平面図、第３Ａ図は支持媒体の
縦方向の端部に備えられる電極ポストにわたるように配
置された電源を示す電気系統線図、第３Ｂ図は分析プレ
ートの真下に配置された冷却／加熱装置の電源を示す電
気系統線図、第３０および第３Ｄ図は電極／延ばしバー
を示す斜視図、第３Ｅ図は支持媒体に着けられた試料の
成分の移動状態を示す説明図、第３Ｆ図は別の方法によ
る支持媒体に対する電気泳動電流の供給方法を示す電気
系統線図、第４図は第２図のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図
、第４Ａ図はダクト内に配置される冷却装置に係るもの
で、第２図のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図、第５図は第２
図のｖ−ｖ線に沿う断面図、第６図はデジタル制御回路
と自動クレーンに関係する要素とのインターフェイスを
示すブロック線図、第７図は自動電気泳動装置と係わる
計算機を示すブロック線図、第８図ないし第１３図は本
発明の主要な工程を示す工程説明図、第１４Ａ図ないし
第１４Ｆ図は計算機内に蓄えられたプログラムの論理ブ
ロックを示すフローチャート、第１５Ａ図はカメラ／レ
ンズシステムを較正するために使用される均一な支持媒
体を示す説明図、第１５Ｂ図はプログラム制御のちとに
作成された電子テンプレートを示す説明図、第１６図は
本発明の他の実施例を示す斜視図、第１７図は２次元の
電気泳動分析で用いられる装置に係る実施例を示す平面
図、第１８図は横方向の電気泳動のために電源との接続
関係を示す回路接続図、第１９図は２次元の電気泳動に
より得られる分析結果を示す濃度分布図である。 １２．１２−・・支持媒体、１３・・・電気泳動チャン
バ、１４・・・試料プレートユニット、１５・・・マウ
ンティングプレート、１６・・・ベース、３０・・・自
動クレーン、３２・・・ピペット集合体、３４・・・軌
道、３６．３６′・・・ローラ、４０・・・フレーム、
４２・・・ソレノイド、５０・・・瓶支持部材、５０′
・・・第２の瓶支持部材、６４Ａ、６４Ｂ、９５８．９
６０．９６２．９６４・・・リザーバ、７０・・・冷却
／加熱装置、７４．７４′、７６．７６′・・・電極／
延ばしバー、８０・・・分析プレート、９４．９６．９
４０１９４２．９８０．９８２・・・電極ポスト、１０
０・・・走査ボックス、３００・・・デジタル制御回路
、３０７・・・モータ駆動および制動回路、３１０・・
・モータ駆動回路、３１１・・・ソレノイド駆動回路、
４００・・・計算機、４０６・・・ブラウン管、７００
・・・冷却装置。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 頃 へ 図面の浄書（内容に変更なし） 図面の浄書（内容に変更なし） 図面の浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ　１ｄＡ 図面の浄書（内容に変更なし） 図面の浄書（内容に変更なし） ＋７匝の１子書（内容に変更なし） ＦＩＧ、　７５Ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ベースと、このベース上に縦方向に配置された分析
   プレートと、この分析プレートの上面に移動可能に設け
   られ、その上面に電気泳動媒体を有する電気的に非導体
   の裏材を具備し、その縦方向の各端部に電気作用により
   伝導する第１および第２のリザーバ部を有すると共に、
   前記電気泳動媒体内に配置された少なくとも一つのウェ
   ルを備えた支持媒体と、横方向を向いて前記第１および
   第２のリザーバ部と電気的な接触をそれぞれ保ち、電源
   と逆の極性となるように接続された第１および第２の電
   極と、前記支持媒体のウェルに液体試料を着床させるた
   めの手段と、前記支持媒体の横方向の区間にわたり、そ
   れを縦方向に貫いてほぼ均一に電気泳動電流が流れるよ
   うに前記第１および第２の電極の間を前記電源と接続す
   る手段と、前記支持媒体内を流れる電気泳動電流から生
   じる熱を取り除く熱交換器手段とを備えてなる電気泳動
   装置。 ２、前記熱交換手段が前記支持媒体を貫いて電気泳動電
   流が流れるとき、少なくともある時間の間、前記支持媒
   体の媒体部分を横切って冷却された空気を供給するため
   の手段を有し、これにより該支持媒体から熱が取り除か
   れるようになっている請求項１記載の電気泳動装置。 ３、前記熱交換器手段は前記分析プレートの近くにあっ
   て前記支持媒体を貫いて電気泳動が流されるとき、少な
   くともある時間、前記分析プレートおよび前記支持媒体
   を実質的に覆うチャンバと、前記分析プレートの第１お
   よび第２の縦方向の側部を貫く第１および第２のスロッ
   トと、その装置の外の大気領域と前記第１のスロットと
   の間に第１の空気通路を定める第１のダクト手段と、そ
   の装置の外の大気領域と前記第２のスロットとの間に第
   ２の空気通路を定める第２のダクト手段と、前記第１の
   ダクト手段に対して冷却された空気を供給する冷却器手
   段と、前記第２の空気通路内に備えられ、前記第１の通
   路内にある冷却された空気を前記第１のスロットを経て
   前記支持媒体の表面に、さらに前記第２のスロットを通
   し、前記第２の空気通路を経て、その装置の外の大気領
   域に循環せしめる第１の手段とを備え、これにより前記
   支持媒体を貫いて電気泳動電流が流れるとき、前記支持
   媒体が少なくともある時間、前記支持媒体の表面を横切
   って流される冷却された空気により冷却されるようにし
   たことを特徴とする請求項１記載の電気泳動装置。 ４、前記冷却器手段は前記第１のダクトに取付けられ、
   前記第１の空気通路内部に延在するフィンを有するコー
   ルドプレートと、前記コールドプレートに取付けられた
   平面部を有する冷却装置と、前記コールドプレートを冷
   却するように一つの方向に前記冷却装置を通して電流を
   供給するための手段とを備え、これにより前記冷却フィ
   ンが前記第１の空気通路内で空気を冷却するように構成
   したことを特徴とする請求項３記載の電気泳動装置。 ５、ベースと、このベース上に縦方向に配置された分析
   プレートと、この分析プレートの上面に移動可能に設け
   られ、その上面に電気泳動媒体を有する電気的に非導体
   性の裏材を具備し、その縦方向の各端部に横方向を向く
   電気作用により伝導する第１および第２のリザーバ部、
   横方向の各端部に縦方向を向く電気作用により伝導する
   第３および第４のリザーバ部を有する支持媒体と、ある
   時間周期の間、前記第１および第２のリザーバ部の間に
   前記支持媒体を通して縦方向の電気泳動電流を、また他
   の時間周期の間、前記第３および第４のリザーバ部の間
   に前記支持媒体を通して横方向の電気泳動電流をそれぞ
   れ供給する電極手段とから構成され、前記電気泳動媒体
   が前記裏材の頂部に平らな表面を形成しているほぼ均一
   な厚さの媒体であることを特徴とする電気泳動装置。 ６、前記第１、第２、第３および第４のリザバ部が前記
   支持媒体の平らな表面の上方に垂直に延在することを特
   徴とする請求項５記載の電気泳動装置。 ７、前記電極手段が前記第１のリザーバ部の横方向の相
   対する側に前記支持媒体の第１の端部に隣接して設けら
   れた第１および第２の電極ポストと、前記第２のリザー
   バの横方向の相対する側に前記支持媒体の第２の端部に
   隣接して設けられた第３および第４の電極ポストと、あ
   る時間周期の間、横方向を向いて前記第１および第２の
   リザーバ部、前記第１および第２の電極ポストならびに
   第４の電極ポストとそれぞれ電気的な接触を保ち、前記
   支持媒体を横切って移動可能に、また他の時間周期の間
   、縦方向を向いて前記第３および第４のリザーバ部、前
   記第１および第３の電極ポストならびに前記第２および
   第４の電極ポストとそれぞれ電気的な接触を保ち、前記
   支持媒体を横切って移動可能に設けられた第１および第
   ２の電極／延ばしバーと、ある時間周期の間、前記第１
   および第２の電極ポストに前記電源の一の側を、前記第
   ３および第４の電極ポストに前記電源の他の側をそれぞ
   れ接続し、また他の時間周期の間、前記第１および第３
   の電極ポストに前記電源の一の側を、前記第２および第
   ４の電極ポストに前記電源の他の側を各々接続するため
   の手段とを備えることを特徴とする請求項５記載の電気
   泳動装置。