JPH03115850A - 電気泳動による巨大分子分離のための装置 - 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、デイオキシリボ核酸（ＤＮＡ）断片や蛋白質
のように種を区別し確定する基礎生物学的構成試料の解
析や、分離した試料の分取のための装置および方法に関
する。更に詳細には、電気泳動装置とその工程、並びに
電気泳動を用いた連続溶離装置とその方法に関する。

［発明の背ｆｉｔｌ 電気泳動技術による生物学的試料からの巨大分子の分離
は、少なくともここ２ｏ年来は比較的に一般的な慣行で
ある。そして希求される様々な目標を達成するために、
幾多の装置や技術が開発されてきた。初期の技術は、薄
い平板状のゲルを横切る電場を加えること、および解析
されるべき物質の試料をゲルの一端に配置することを含
む。

適当に分離されたゲル中では、巨大分子は多数の変数に
依存して変化する流動性を示す。ここで偵数とは、電場
に捕捉された電荷、異なる種の大きさと相対質量、巨大
分子種の形状のように、強−電場により影響を及ぼし得
るものである。これらの変化量により、異なる種は異な
る割合でゲル中へ移動して通過し、それらがゲルを通過
するにつれて別個のバンドを形成し、これによって分離
か達成される。この分離バンドは時に、原試料の各々の
部分として、フラクション（ｆ　ｒａｃｔｊｏｎ）と称
される。

ゲル中で分離が達成された後は、電場は断絶され、ゲル
はそれを支持していた何らかの支持体から解除される。

フラクションの同一性を証明する技術としては染色法や
放射性標識法があり、それらにより電気泳動図を記録し
得る。

この技術による結果と、既知の混合物およびその構成成
分の濃縮度との所産である経験的結果とを比較すること
により、実験試料からの各フラクションの個々の成分を
確認できる。

クロマトグラフィー技術は、電気泳動により生成された
試料の明示のために改良されてきた。

例えば紫外線は、ゲルを介して焦合でき、しかも試料バ
ンドに対する直交軸に沿って透過できる。

また、ゲルに対向して配置された高感度紫外線受光器は
、必要な情報として、時間や他の全ての相関的な変数に
比例したバンド間の（初期）距離を提示するために使用
される。電気泳動実行中のゲルカラムを走査するために
、技術と装置は更に発展を遂げており、ゲル中の一点を
通過するバンドは、必要な情報を与えるための他の変数
と相互に関連して検知し得る。これらの技術は定量的で
あって、分離した試料を蓄えることもせず、また情報量
を計ることもしない。ところが、これらのことは原試料
における物質の相対量および絶対量を見出だすためには
、好ましいものである。

分離した試料を蓄え且つ定量分析を実行するための初期
の技術は、分離したバンドへのゲル試料の切り分け、お
よびダイス状の切断、粉砕を含む。

そしてフラクションは、典型的には緩衝作用剤を用いる
溶離によって、分析用ゲルから離すことができる。

更に近年の装置と技術は、連続溶離用に開発されてきて
いる。このものでは、ゲルカラムの端面が、溶離緩衝液
を連続的に通過可能な溶離チャンバーにより遮られてい
る。このゲルカラムは、典型的にはフィルター膜によっ
て溶離チャンバーから隔てられ、緩衝液中に浸漬された
カラムの各端部の近傍には電極が配置されている。バン
ド中の巨大分子は、ゲルカラム端部から電気溶離して緩
衝液中へ向かい、緩衝液の流れ（以下、緩衝液流と称す
）により移送される。典型的には、緩衝液流は幾つかの
貯蔵槽に蓄えられ、各貯蔵槽は一定期間充填され、分析
技術はフラクションが採取された後に適用される。

連続溶離によるゲル分取電気泳動の一つの論考が、５ｔ
ｃｐｈａｎ　Ｎｅｅｓ氏により下記文献Ａの第６章に暮
されている。また、その趣旨の他の論述がＺ、Ｈｒｋａ
１氏により下記文献Ｂの第１３章に著されている。

文献Ａ：　「ポリアクリルアミドゲルにおける電気泳動
と等電集束Ｊ　（Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｃｓｊｓ　ａ
ｎｄ　ｌ５ｏｅｌｅｃｔｒｌｃ　　Ｆｏｃｕｓ（ｎｇ　
　Ｉｎ　　Ｐｏ１ｙａｅｒｙｌａａ＋Ｉｄｅ　　Ｇｅｔ
）／　！？、Ｃ，Ａ１１ｅｎ、Ｈ，Ｉ？、Ｍａｕｒｅｒ
編纂／ｄｅｇｒＵｙｔｅｒ社刊行（１９７４年、ベルリ
ン、ニューヨーク）／第１８９頁〜第１９９頁。

文献Ｂａｒ電気泳動Ｊ　（Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓ
ｌｓ）　／　Ｚ、Ｄｅｙｌ、Ａ１１ｅｎ、ｔｌ、Ｒ，Ｍ
ａｕｒｅｒ　　Ｗ纂／　Ｅｌｓｅｖｌｅｒ　　５ｃｉｅ
ｎｔｌｆ’ＩＣ社刊行（１９７９年、アムステルダム、
オックスフォード、ニューヨーク）／第２９９頁〜第３
０６頁。

連続溶離によるゲル分取電気泳動は、依然として多くの
問題点を残している。例えば、多くの場合、連続溶離に
よるゲル分取電気泳動に用いられる装備は、分析電気泳
動に用いられている装備よりも更に複雑で、且つ一層に
大型である。その理由は、分離された種は単純に確認さ
れるというよりは、むしろ再生され、且つ蓄えられるか
らであり、また、可能な限りの高率で大量の物質を処理
する誘因がしばしば生じるためである。

連続溶離がゲル分取電気泳動により行われる場合の重要
な要因は、ゲルカラムから溶離緩衝液への試料バンドの
推移である。界面は、ゲルカラムから溶離緩衝液への巨
大分子の通過に対して妨害を与えてはならない。さもな
ければ分離パターンは歪んでしまう。同様に、ゲル内の
バンドは推移が生じる地点において均等で、しかも−直
線でなければならない。歪んだ分離パターンは、ともす
れば溶離緩衝液の捕獲により採取された試料の純度にな
りがちである。仮に分離バンドが迅速且つ清浄に溶、１
ｍ緩衝液へ通過できなければ、それは緩衝液流における
分離の総計にはなり得ない。そして一つのフラクション
が他のフラクションを汚染し、分析と確定を困難若しく
は不可能に成さしめる。

従って、緩衝液流におけるフラクションの良好な分解が
望まれるが、これと同様な目標のために望まれることは
、溶離チャンバーの設計が、デッドスペース（即ち巨大
分子がそこへ集められ、即座には溶離緩衝液流に押し流
されることのない無駄な空間）を生じさせないことであ
る。このデッドスペースのような巨大分子の捕獲部は如
何なるものでも、不満足な分析や、一つのフラクション
が他者からの物質で汚染される可能性を導く。巨大分子
は、仮に溶離緩衝液流に素早く交わるように移動したと
しても、装置や他の要素の内表面に付若することによっ
て、やはり捕獲される。緩衝液チャンバーの形状は、緩
衝液の流量率、チャンバーの形状と幾何学的配置、緩衝
液導入口と緩衝液排出ボートとの位置と導入角度および
排出角度を決定し得る。

他の潜在的な問題は、緩衝液とゲルを貫く電流の通過に
起因して生じるジュール熱である。熱影響は、ゲルの特
性を変化させ、その結果、ゲルを貫く巨大分子の流動性
が変化する。温度の変化率および変動は、装置とゲルと
の構成要素を歪ませ、これはバンドを歪ませる。

最も多くの問題が大規模な分取装置についてより真筆に
検討される一方、小規模な分取装置が実現が要求されて
いる。今のところ、このような装置の一つの重要な使用
法は、ＤＮＡ再結合のような生物学的先端技術によって
生成された物質の分離である。これらの新たな技術にお
いては、１回に生成された物質の総量は極めて少量であ
るから、大型の分取装置は実用的でない。また、それら
の物質の総量が少量であるにも拘らず、それに要する費
用は小額というわけにはいかず、しばしば、これらの物
質は全く高価である。少量の試料が大金に値するので、
分離のために使用される装置は効率的、単純且つ確実で
あることが希求される。

必要なことは、高性能で微量尺度に対するゲル分取電気
泳動を達成するための連続溶離装置および方法であり、
そのような装置は容易に携帯可能で使用法が単純で、し
かも結果が迅速に得られることである。微量尺度の装置
は、原試料が小さい場合の分取の実行に適し、大規模且
つ複雑な装置を悩ませる多くの問題を解決するための改
良をも与えるものである。

［発明の概要］ 本発明の好ましい実施例によれば、本発明の装置は、従
来の装置には達成し得ない連続溶離および正確且つ柔軟
さを伴うゲル分取電気泳動を提供する。好ましい実施例
においては、溶離チャンバーの断面積をゲルカラムの断
面積と等しくまたは小さくすることにより、電場の強度
の望ましい減少が達成される。本発明の装置は更に、ゲ
ル充填や他のカラムの分取を離れたところで成すことが
できると共に、長さやゲル径が相違するカラムを異なる
分析目的のために代用し得る。

好ましい態様では、オンライン検出を含み、これは本発
明の装置の若干の特徴と簡易性により有効となる。電解
生成物や電極で形成された気泡に起因する試料の汚染は
、溶離流における電極フィラメントの独創的な設計と配
置による溶離流、および不活性ガスを用いた加圧による
緩衝液流の駆動の独創的な方法とによって回避される。

電気泳動の進行をコンピュータ制御を介して自動的に達
成するための装備は、試料スペクトルの記録、および溶
離緩衝液流の溶離物質の個々の試料の微量体積を蓄える
ことを含む。

［実施例］ 以下、本発明の好ましい実施例について添付図面と共に
説明する。

第１図には、試料のオンライン検出及び直接再生を含む
本発明の好ましい実施例に係わるゲル分取電気泳動装置
の模式図が示されている。この装置は、分取目的のため
に通常用いられるよりも更に小さな尺度であるから、微
量分取装置と称される。尚、以下の説明では、しばしば
本発明に係わる装置を、高性能電気泳動クロマトグラフ
ィー装置（ｌｌ［ｇｈ　Ｐｅｒｒｏｒｍａｎｃｅ　Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ　Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａ
ｐｈｙ　Ｓｙｓｔｅｍ）　、即ちｒＨＰＥＣＪと略称す
る。

第１図において、ゲル管１にはゲル（ゲルカラム）ｌａ
が充填されている。ここで通常に用いられるゲルとして
は、ポリアクリルアミドと寒天との二種類が挙げられる
。この管１は上部ブロック３と溶離ブロック５との間に
延在し、溶離ブロック５は下部ブロック７に取り付けら
れている。溶離ブロック５および下部ブロック７の各機
能は、両ブロック５，７を一体的に構成した単独の下部
ブロックに併合させることも可能である。但し、ブロッ
クの製造および清浄の観点では、むしろ分離可能なブロ
ック構造が好ましい。

好ましい態様では、装置内を循環する三つの緩衝液が備
えられている。気密貯蔵槽９から供給された上部緩衝液
は電気的操作弁１１を介して上部ブロック３へ導かれ、
ここでゲルカラムの上端を湿らした後、上部ブロックを
出て緩衝液排出槽コ３に集められる。本実施例において
は、弁１１はコンピュータ制御装置１５により操作され
、許容し得る緩衝液の流量は、予めプログラムされた情
報により制御される。溶離されたフラクションを乗せる
ための溶離緩衝液は、気密貯蔵槽１７から供給され、溶
離ブロック５を通過し、ここで第１図には示されていな
い溶離チャンバーをも通り、ゲルカラムの下端を湿らし
、オンライン検出器１９を通過した後、フラクションコ
レクター（ＰｒａｃＬｉｏｎ　ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）　
２１へ向かう。気密貯蔵槽２３から弁２５を介して供給
される下部緩衝液もまたコンピュータ制御され、下部ブ
ロック７を通過し、緩衝液排出槽２７へ排出される。両
緩衝液排出槽１３．２７には吐出口（ベント）が設けら
れている。各緩衝液気密貯蔵槽９，１７．２３を加圧す
るための加圧ガスは、緩衝液チャンバーに接続された多
岐管の導入口２９から導入される。このガスは典型的に
はヘリウムガスであるが、他のガス（好ましくは不活性
ガス）も使用し得る。ガス圧手動調整器は、緩衝液貯蔵
槽９，２３に加えられた圧力を調節する。上部および下
部緩衝液の流量率は、上部および下部ブロックを通る流
路の径、および弁１１と弁２５とが各々開かれたときに
貯蔵槽における緩衝液に加えられるガス圧の総計によっ
て定まる。

溶離緩衝液の流量には、多少異なる制御が成される。手
動操作調節器３３は貯蔵槽１７における緩衝液への圧力
制御に用いられ、弁３５を開して貯蔵機に供給されるガ
スもまたコンピュータ制御される。貯蔵槽１７からの吐
出口はコンピュータ制御弁３７を介して開閉する。弁３
５が開き、弁３７が閉じたとき、溶離緩衝液が流れる。

その流量率は部分的に、溶離緩衝液流路の幾何学的配置
若しくは結合構造、および調節器３３により制御された
圧力により制限される。流量は弁３７の吐出口を開くこ
とにより直ちに止め得る。

側管ガス弁３９も好ましくはコンピュータ制御され、調
節器３３を迂回し、且つ吐出弁３７が閉じた状態の貯蔵
槽１７における溶離緩衝液へのガス供給源の最大限の圧
力の適用に使用し得る。これは、溶離ブロックおよび検
出器を通る流路の清浄の如き役割のための溶離緩衝液の
最大流量を供給する。

高圧電源４１は、上部ブロック３における電極（第１図
においては図示せず）に接続された一本の導線を有する
。上記電極は上部緩衝液に浸漬され、この上部緩衝液は
ゲル管の下端を湿らせる。

電源４１の他方の導線は下部ブロック７における電極（
第１図においては図示せず）に接続され、この電極は下
部緩衝液に浸漬され、この下部緩衝液は溶離緩衝液と共
にゲル管１の下端を湿らし始める。電源４１は、好まし
くはコンピュータ制御装置１５により制御され、印加電
圧を可変にし得る上に、高圧出力の入／切の切り替えも
できる。

電源により印加されてゲルカラム１の端部を交差する電
圧は、電気泳動のためのパワーを与える。

温度制御装置４３は、好ましくはゲルカラムを取り巻き
、コンピュータ制御装置により制御される。温度検出セ
ンサー４５はゲル区画の温度を検出し、その情報をコン
ピュータ制御装置へ帰還させる。温度制御装置はベルテ
ィエ（ｐｅｌｔｌｅｒ）加熱／冷却要素を有する。これ
らの要素は、安定且つ制御された温度条件下での操作に
備えるために、ゲルカラムの加熱または熱除去を必要と
する場合に使用される。これに代えて、電気泳動装置全
体を周囲チャンバーにより取り囲み、その周囲チャンバ
ーの壁にガス路、電気的導線、および緩衝液用鉛管類を
貫通させてもよい。主電源４７は、電気的に操作および
制御される全ての要素に電力を供給する。

第１１図には、フラクションコレクター２１の若干の特
徴が示されている。トレー１４１は、多数の遠心分離管
１４３をトレー１４１の面上に部分的に突出させて保持
する。この管１４３を保持するためのトレーの穴は長方
行列を成して配列されている。この行列は、本実施例で
は１２行１５列、即ち１８０の管位置を有する。但し、
第１１図では、それよりも少なく図示されている。横梁
１４５は側面軌道（図示せず）に乗せられ、トレーの行
列の上をその行方向（即ち、矢印方向１４６）へステッ
パーモーター（図示せず）によって駆動される。三次元
移動キャリッジ１４７は、それに搭載されたステッパー
モーター（図示せず）により、横梁１４５に沿って矢印
方向１４９へ駆動される。要素１５１に代表される垂直
スライドは、アクチュエータ（図示せず）により、矢印
方向１５３へ昇降され、針１５５を送る。この針１５５
は、柔軟なチューブ１５７によりオンライン検出器から
の溶離剤流れに連なっている。フラクションコレクター
移動装置、即ちキャリッジ１４７の三次元運動は、可変
プログラム制御下のコンピュータ制御装置により制御さ
れる。また、それに代えて、操作者の手動操作により制
御されてもよい。

電気泳動の間の典型的な操作においては、移動装置が第
１の管位置に達すると、その下側の溶離剤針が上記の管
位置に対応する管（典型的には前列左側）を突き刺し、
その管へ溶離剤を放出する。

この溶離剤の放出は、予めプログラムされた時間間隔に
渡って継続される。次に、針は第２の管へ移動し、同一
の時間間隔に渡って溶離剤が放出される。この動作は、
電気泳動溶解が終了するまでの、または全ての管位置を
費やすまでのプログラムシーケンスにおいて反復される
。

試料溶解を作るためには、分離のための試料をゲルカラ
ム１ａの上端に導入する。コンピュータ制御装置におけ
るプログラムが開始されると、コンピュータ制御装置は
直ちにプログラムシーケンスの順に弁を開かせ、ゲルを
横切る電圧を供給且つ制御し、温度制御器を操作し、必
要により検出器を操作し、フラクションコレクター２１
を移動させる。これにより、電気泳動分離、検出および
試料の採取が自動的に実行される。尚、各機能の開始お
よび制御は、上記のプログラム制御に代えて、対話式の
コンピュータ制御装置への手動入力により実行してもよ
い。

第１２図には、好ましい実施例におけるＨＰＥＣと操作
者とのインターフェースのためのキーボードおよび表示
装置機構１５９が示されている。

制御装置からの読み出しは、二行の表示部を有するＬＣ
Ｄ表示装置１６１を経由する。ツマミ輪１６３は、ＬＣ
Ｄ表示装置１６１を最適な視覚的表示に調節するために
使用される。手動入力のために５個のキー１６５が備え
られ、ＬＣＤ表示装置１６１の二行目の表示部には、こ
れら各キー１６５に対応した異なるメニューモードのラ
ベルが示されている。メインメニュー（Ｍｅｌｎ　Ｍｅ
ｎｕ）のラベルが示された第６のキー１６７を押すと、
メインメニューが表示される。１２個の数字キーバッド
１６９は、０から９の数字キーと左右方向の矢印キー（
カーソル移動キー）を含む。キーバッドの右側に離れて
配置されたキー１７１は、必要により入力を削除するた
めのものである。

制御装置は、二行のＬＣＤ表示装置１６１に情報が表示
されたメニューにより体系化される。成るメニューはプ
ログラム可能な領域を有し、ＬＣＤ表示装置１６１上に
下線で表示される挿入カーソールは、その下線上の部位
が、キー１６５または数字キーバッド１６９の選択によ
り入力可能なことを示す。この挿入カーソールは、上記
カーソル移動キーの操作により移動する。

第１３図には、制御メニューの分類が示されている。メ
インメニューは特定の制御メニューに向かい、その一方
から他方への転送は、キー１６５の操作により行われる
。電気泳動のパラメーターは、プログラムパラメーター
メニュー（Ｐｒｏｇｒａｍ　Ｐａｒａｍｅｒｔｅｒｓ　
Ｍｅｎｕ）から選択および設定し得る。設定されるべき
パラメーターは、電源、供給電力レンジ、採取量、フラ
クションコレクター２１の値である。実行／停止メニュ
ー　（Ｇｏ／５ｔｏｐ　Ｍｅｎｕ）は、電気泳動を開始
、中断、または中止させる。実行状態を表示するための
コンディションメニ、　−（ＣｏｎｄｌＬＩｏｎｓ　Ｍ
ｅｒ＋ｕ）は、実行終了までに要する時間、電圧、電気
泳動カラムを通る電流および電力、ゲル領域温度、およ
び吸収度の読み出しを含む。

手動制御メ＝　ニー　（Ｍａｎｕａｌ　Ｃｏｎｔｏｒｏ
ｌ　Ｍｅｎｕ）は、電源、フラクションコレクター、ゲ
ル管温度、およびプリンターの直接制御、即ち手動操作
を許す。

流量メニュー（Ｆｌｏｗ　Ｍｅｎｕ）は、緩衝液の流量
を制御させる。フラクションコレクターメニュー（Ｆｒ
ａｃｔｌｏｎ　Ｃｏ１１ｅｃｔｏｒ　Ｍｅｎｕ’）は、
フラクションコレクターの行列における針の位置の手動
制御を許す。

検出器メニュー　（Ｄｅｔｅｃｔｏｒ　Ｍｅｎｕ）は、
検出器のパラメーターを選択するために用いられる。状
況記録メニュー　（Ｓｔａｔｕｓ　Ｌｏｇ　Ｍｅｎｕ）
は、操作者に装置のエラーを知らせる。機器構成メニュ
ー（ＣｏｎＮｇｒａｔｌｏｎ　Ｍｅｎｕ）は、プリンタ
ーを適合させると共に、採取管が存在するか否かが検出
され得ることにより、フラクションコレクター管の保護
装置を起動および解除させ、適当な動作が採られる。

日時メニュー　（Ｔｉｍｅ　ａｎｄ　Ｄａｔｅ　Ｍｅｎ
ｕ）は、ＨＰＥＣに関連した日時およびＨＰＥＣで実行
を行った日時の表示および変更のためのものである。自
己診断メニュー　（Ｓｅｌｆ　Ｔｅ５ｔ　Ｍｅｎｕ）は
、ＨＰＥＣの電気的および機械的要素の正常な性能の確
認に用いられる。ゲル計量メニュー　（Ｇｅｔ　Ｃｏｕ
ｎｔｅｒ　Ｍｅｎｕ）は、ゲルを変更すべきときにその
計ｎ１を援助するために、ゲルの取扱いの監視に用いら
れる。第２Ａ図には、好ましい実施例におけるゲル管１
、上部ブロック３、溶離ブロック５および下部ブロック
５における第１図には示されていない構成部材およびそ
の配置が詳細に示されている。ゲル管１はパイレックス
ガラス管であり、その外径は約８ｍｍ。

内径はそれぞれ１　”　ｍ　＋　２．５　ｍ　ｍ乃至３
．５ｍｍである。さらに大きな径も使用し得る。但し、
ゲル管１の径が、問題となる過剰な加熱のために過大に
ならないように、または、ゲル管１と溶離チャンバーと
の径が他の問題に起因して異なることがないように注意
すべきである。好ましい実施例においては、ゲル管１の
長さは典型的には約５ｃｍから約２０ｃｍの様々な値を
採り得る。内径および長さの選択は分離すべき試料のタ
イプのための分解を極限まで強化する。第２Ａ図には示
されていないが、管の端部は典型的には、管の外径上の
各端部から約０．５ｍｍについて約０．５０のテーバ状
に形成され、このテーバ状部分は上部ブロック３および
溶離ブロック５の穴に適合して効果的なシールを形成す
る。ここで上部ブロックおよび溶離ブロックにおける上
記の穴には、典型的には管のテーバ状部分に対応するテ
ーバが形成されている。

内径約８ｍｍ５Ｊｖさ約８ミルの一枚のザイテックス（
Ｚｌｔｅｘ）フィルター膜１０５ａ　（第２Ａ図におい
ては図示せず）は、組み立て時に管の端部とブロック上
の各端部との間に配置される。このフィルター膜は、シ
ールの形成と管内におけるゲルカラムの位置の保持、お
よび操作中の巨大分子の流路に対する障害物の除去に役
立つ。

好ましい実施例においては、三個のブロックは透明なア
クリルから成るが、他の適切な素材、例えばパイレック
ス、ポリカーボネイトを用いてもよい。このブロックの
透明性は、内部の詳細の明瞭な視認を可能とさせる。上
部ブロック３は、ゲル管用の穴に加えて上部緩衝液の導
入口、上部電極装着用の穴を有し、更にゲル管開口に対
して概ね一直線を成す通路４９を有している。この通路
４９は、径の異なる二つの領域、即ち約８ｍｍ径の上部
領域５１と、ゲル管の内径と同径の下部領域５３とを有
する。通路４９の上端は、０リングシール５７を有する
可動プラグ５５により閉じられている。尚、可動プラグ
５５には、上部緩衝溶液の出口を成すチューブ５９を通
すだめの開口が設けられている。上部緩衝溶液は、チュ
ーブ６１を介して上部ブロック３内の導入流路６５に入
る。

ここでチューブ６１と流路６５とは小型ねじ管継手６３
により連通されている。

流路６５はブロック内で向きを変え、ゲルカラムの頂部
上の狭細流路５３へ開口する。流路を介して導入される
緩衝溶液は、ゲルカラムの頂部を直接に湿らし、これは
効率的なイオン交換および操作中にゲルカラムを通過す
る定常電流を保証するのに役立つ。流路６５の径は好ま
しい実施例では約０．８ｍｍである。上部緩衝溶液は、
通路４９内を上方に伝わり、プラグ５５およびチューブ
５９を介して排出される。

電極６７（上部フィラメント）は、本実施例では環状を
成す白金ワイヤであり、これは通路４９が３ｍｍからゲ
ルカラムの径（即ち、ゲル管の内径）へ細くなる部位の
直上に延出している。この電極はねじ継手６９内で保持
され、電気導線７１により高圧電源４１の負側（−）出
力（第１の出力端子）に接続されている。分離のための
試料は、ゲルカラム頂部上の通路４９の狭細領域５３へ
可動プラグ５５により射出される。ゲルカラムと同径の
領域５３の径は、巨大分子帯のゲルカラムへの湾曲する
こと無き円滑な推移を保証するのに役立つ。

第２Ｂ図は、第２Ａ図におけるように一方の側面から上
部緩衝液を導入する場合の他の好ましい実施例を示す。

但し、導入流路６５は、第２Ａ図に示した実施例のよう
にゲルカラムの頂部へ向きを変えることはない。本実施
例においては、上部緩衝液排出口６０は可動プラグ５６
から離隔して設けである。

ゲル管１は、ゲルカラムの他端（第２Ａ図）において溶
離ブロック５に差し込まれる。その差し込み方法は上述
した上部ブロックへの差し込みと同様であり、上端側と
同様にして一枚のザイテツクスフィルター膜１０５が用
いられている。溶離ブロックは、ゲルカラムと一直線を
成すチャンバー７３（溶離チャンバーと称される）を育
する。

また、小径の溶離緩衝液導入路７５が、ゲル管の長手軸
に概ね直交して溶離ブロック内へ通じている。溶離ブロ
ックは下部ブロック７に嵌め合わせられ、０リング７７
がシールを設け、平坦なシートを成す半透膜７９が両ブ
ロックの間に配置されている。この半透膜７９は、緩衝
イオンを通過させるが、巨大分子は通さない。

溶離ブロックと下部ブロックとは、本実施例におけるク
ランプ８１のようなバネ荷重クランプや枢若クランプに
よって一体的に作動するように保持されている。この他
にも、二つのブロックを共に圧することが可能な幾多の
方法がある。また、二つのブロックの全ての特徴および
流路を備えた単独の下部ブロックを採用することも可能
である。

下部ブロック７においては、チューブ８３ａおよびネジ
管継手８３ｂを介して導入された下部緩衝溶液が、緩衝
液流路８３により半透膜７９の直下へ案内され、ここで
上部緩衝液に接する。他方の流路８４は、溶離チャンバ
ーから導かれて電極窪み部８５へ向かう。

この電極窪み部８５の姿勢は、溶離チャンバーから一方
の側（下流側）、および窪み部８５の下端付近の下部緩
衝液の流れの入口の双方に対し、電極（下部フィラメン
ト）８５ａにおいて形成された電気泳動生成物が、溶離
剤を汚染する機会なくして運び去られることを確実にす
る。

更に、窪み部８５の配置により電極８５ａにおいて形成
された気泡は、溶離チャンバーと下部緩衝液との間の接
触面へよりもむしろ下部緩衝液出口へ吹き飛ばされる。

溶離チャンバーの径が小さい理由は、接触面における小
さな気泡さえも電導性を阻害するからである。溶離剤の
流れ中の気泡もまたオンライン検出装置における重要な
問題の原因である。白金製環状ワイヤー電極８５ａは、
ねじ継手８７により窪み部８５中に配置され、電気導線
８９により高圧電ｉ！１Ｘ４１の正側（＋）端子（第２
の出力端子）に接続されている。下部緩衝液流路は、次
に小管継手９１における出口へ向かい、緩衝液はチュー
ブ９３を介して排出される。

操作中における上部および下部緩衝溶液は、電極および
ゲル管１内のゲルカラムの反対側端部と本質的に接触す
る電導性媒介物を与え、制御された流量により、効率的
なイオン交換および電極において発生した如何なるガス
気泡の流し去りを保証する。ゲルカラムから溶離チャン
バーへの巨大分子バンドの経路のように、溶離緩衝液が
フラクションを乗せ、そのフラクションを検出器を介し
てへ移送し、次に採取用の微小体積とする。

本実施例の設計に至る装置の予備的設計の試験において
は、流路８４の全長に渡って過度の電圧の降下が生じな
いように、流路８４の径と長さの指定に配慮すべきであ
ることが判明している。これは窪み部８５の下流の下部
フィラメント８５ａ、および電気泳動生成物と気泡とを
溶離緩衝液に影響させないための配置には非常に重要で
ある。もし仮に、溶離チャンバーからフィラメント窪み
部への流路の径が、その長さに比して非常に小さければ
、可変制御電源の全印加電圧出力の過剰部分は、ゲルカ
ラムの長さを交差するよりもむしろ上記流路の長さを交
差して現れる。流路の全長に渡って現れる印加電圧の率
は、幾つかの変数（即ち、印加電圧の大きさ、長さ、径
、およびゲルカラムの素材、様々な緩衝溶液の基型と濃
度、そして上述した流路の寸法）による関数である。本
実施例では、流路８４は長さが約１２ｍｍ、径が約２゜
５ｍｍである。これらの寸法は、上述した適用のために
、ゲルカラムの長さを交差する印加電圧が、フィラメン
トを交差する全印加電圧の少なくとも９０％になること
を保証する（残りの低率は容認される。しかしなから、
結果の解釈を容易にするためには、電圧降下の大部分が
ゲルカラムと概ね交差することが望ましい）。他の応用
のためには、恐らく流路８４の長さおよび／または口径
の調整を要することも認められる。

上述した特徴は、優れた操作のために注目に値する貢献
を成す。例えば、電気泳動装置は、通常はオンライン検
出を使用しない。これは、電気泳動装置が、オンライン
検出を実行不能にする気泡や他の汚染を伴わないゲルカ
ラムからの溶離を未だ成し得ないためである（気泡は流
れに停どまることができる）。しかしなから本発明の装
置は、幾つかの技術により上記問題点を解決する。駆動
ガスとして用いられるヘリウムは、それ自身が気泡を防
止する。更にまた、装置を駆動するためのガスの使用も
脈動のない連続的な流れを与え、同時に高価なパルスレ
スポンプ装置を不要とする。

また、下流側下部フィラメント窪み部の独創的な設計は
、オンライン検出を困難にする気泡や他の汚染の形成に
よる問題点の解決を一層に促進する。

第２Ｃ図は、上部ブロック３、ゲルカラム１、溶離ブロ
ック５、および電極と継手（共に図示せず）が付属した
下部ブロック７が示されている。

下部ブロック７は、フレームに固定され、且つフレーム
に対して容易には動かないものとする。上部ブロック３
は、ピボット穴１３３を有するＬ字状部材１３１に取り
付けられている。ねじ切りシャフト１３７を存する自在
綿ボルト１３５は、ボルトねじの頭部を回し、フレーム
に固定された固定部材１３９の中へシャフトを通すよう
にして、部材１３１を保持している。ねじ切りシャフト
］３７の運動は、部材１３１に起因して垂直方向移動と
なる。部材１３１の上昇により上部ブロック３も同じく
上昇するので、上部および下部ブロックは分離され得る
から、ゲルカラム１は解放される。適切な配置は、ゲル
カラムを所定の非直結として、電気泳動装置へ迅速かつ
能率的に導入させる。それ故、従来の装置と異なり、所
定位置へゲルを投じる必要はない。本実施例における上
記のような構造は、異なる試料を作成するために、ゲル
口径が異なるゲルカラムをも装置へ配置させ得る。

但し、第２Ｃ図に示されたねじ切りボルト構造は、ゲル
カラムを移動および交換させるために上部と下部との構
造体を分離させ得る幾多の方式の一例にすぎないことは
当業者には明らかである。

第３図は溶離ブロック５の拡大断面図を示す。

尚、図示の溶離ブロック５は、溶離緩衝液導入路７５を
平面図で示すために、溶離チャンバー７３を貫く軸に対
して回転させて示しである。流路７５は、ねじ切りボー
ト９５から溶離ブロック５中へ延出し、溶離チャンバー
７３に概ね直角を成して交差している。他方の流路７６
は、流路７５と反対方向に同軸、且つ同径で溶離チャン
ｌり−７３から他方のねじ切りボート９７へ延出してい
る。

この流路７６は、溶離緩衝液の排出路である。本実施例
においては、流路７５と流路７６とは同軸、且つ同径で
あるが、その径は約１５ミルである。

凹部９９はゲル管１のための構成要素である。即ち、ゲ
ル管１の底が凹部９９に位置する結果、ゲル管１の下端
部が溶離チャンバー７３に達する。

本実施例における溶離チャンバー７３の長さＤ２は約１
．４ｍｍであり、その径Ｄ１は約１ｍｍである。流路７
５と流路７６とは好ましくは同軸であるが、成る程度の
非直線状配置も容認される。

下部ブロック７の調整においては、溶離緩衝液流路の径
の半分の許容差は容認される。

第４図には、溶離ブロック５の部分の拡大図が示されて
いる。即ち、ゲル管１が所定位置に配置された凹部９９
、ゲル管１と溶離チャンバー７３との間のフィルタ一部
材１０５、および分離チャンバー７３の反対側における
所定位置に配置された半透膜部材７９が示されている。

図において、第３図と同様な溶離チャンバー７３の径Ｄ
１は１ｍｍ、ゲル管１の外径Ｄ３は８ｍｍ、ゲル管１の
内径Ｄ４は２．５ｍｍである。但し、この第４図におい
ては、他の径を有するゲル管も用いられる。

また、溶離チャンバー７３の長さＤ２は約１，４ｍｍで
ある。

既に述べたように、またゲル電気泳動装置に関連した引
用文献に見られるように、ゲルカラムに沿って、且つゲ
ルカラムの端部から溶離チャンバー７３への経路に沿っ
て移動する巨大分子に起因する電場が存在し、共通の場
における異なるフラクションの反応は、分離を遂行でき
る。特にフラクションは、ゲルカラムと溶離チャンバー
７３との間でバンド域を成す界面に接近する。第４図に
おけるバンド域１０７は、フラクションバンドがゲルカ
ラムを通して矢印１０９の方向へ移動することを示す。

ゲルカラム内のフラクションバンドが膜１０５における
界面に到達すると、巨大分子は溶離チャンバー７３へ向
かって膜を通過し始める。溶離緩衝液は溶離チャンバー
７３を通って流れる。本実施例では、溶離チャンバー７
３に対し、到達する緩衝液流路および離れる緩衝液流路
の径は、代表的には約１５ミル（約０．４ｍｍ）であり
、溶離チャンバーの径は１　ｍ　ｍ　ｓ溶離チャンバー
７３の長さは約１．４ｍｍであるから、溶離チャンバー
７３の体積は約１マイクロリツトルである。本実施例に
おいて溶離チャンバー７３を流れる緩衝液の流量率は代
表的には１分間当たり約１０マイクロリツトルであるか
ら、溶離チャンバー７３に収容される緩衝液は、１分間
当たり１０回の割合で変わることになる。フラクション
が溶離チャンバー７３を横切るように、巨大分子は溶離
緩衝液流に乗って出口側流路へ移送される。試料物質が
緩衝液に入り、作用により変化する割合は、試料の緩衝
液に対する比率で示すと、１：２０が代表的である。

ゲルカラムから緩衝液への移送において有用な一つの特
性が公知である。この特性は、ゲルにおけるよりも強い
電場が緩衝液中に存在することである。ここで−例とし
て、上記文献Ａの「溶離緩衝液の濃縮（Ｃｏｎｃｅｎｔ
ｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｅｌｕｔｌｏｎ　Ｂｕｆ
ｆＯ「）」の節における第１９３頁（以下、文献ａと称
す）を参照する。この文献ａは、溶ｐ１緩衝液の濃縮は
、その溶離緩衝液に特有の電導率、換言すれば緩衝液中
の静電誘導の電場強度により定められることを教示して
いる。文献ａは更に、ゲル緩衝液よりも低濃縮の溶離緩
衝液の使用することにより、緩衝液中における分離物質
の分離および微量溶離を向上させることを提案している
。また、文献ａは、溶離緩衝液の濃縮度の低下に起因す
る幾つかの問題点を認めている。例えば、溶離チャンバ
ーの膜を通過する物質損失のために、溶離物質の産出は
非常に低くなる。他の問題点は、べ一テートロボッフ（
Ｂｅｔｈｅ−Ｔｏｒｏｐｏｒｆ）効果の過程の膜におけ
る吸収および変性現象である。更に加えて、低イオン強
度に起因する付加的な問題点もある。

例えば、溶離流れにおける緩衝液濃度が仮に非常に低け
れば、蛋白質のような巨大分子は装置中に沈殿する。

上記文献ａは、緩衝液の濃度の二乃至二倍の濃度を有す
る緩衝液流れを伴う溶離チャンバーの下流側の計量チャ
ンバーを提案し、これにより低イオン強度の溶離緩衝液
を使用し得る。

本発明においては、電場の強さは構成要素の幾何学的配
置により操作されるので、溶離緩衝液および他の緩衝液
の濃度は、他の好ましい影響に応じて本質的に別個に選
択し得る。溶離緩衝液濃度は、低イオン強度の溶離緩衝
液に起因する問題が完全に回避されるように設定される
。

第５図には、ゲル管１の内径で制限されたゲルカラム１
１１および接触面における溶離チャンバー７３の一部分
の拡大図が示されている。ゲルカラム１１１と溶離チャ
ンバー７３とはフィルター膜１０５により分離されてい
る。これは、ゲルから溶離チャンバー７３の緩衝液への
巨大分子の運動の対して障害を与えない。第４図におけ
るように、ゲルカラム１１１の径は２．５ｍｍ、溶離チ
ャンバー７３の径は１ｍｍである。

第５図において、フィルター膜１０５にて仕切られるゲ
ルカラム１１１の長さの一部分は、符号Ｌ１で示されて
いる。Ｌｌは任意の長さであって、カラム全長を含むゲ
ルカラム長のどの部分でもよい。同じくフィルター膜１
０５にて仕切られる溶離チャンバー７３の長さの一部分
は、符号Ｌ２で示されている。Ｌ２もまた任意の長さで
あって、溶離チャンバー７３の長さのどの部分でもよい
。

操作において、電圧は電極（第２図）間に印加され、電
流はゲルおよび溶離緩衝液を流れる。

符号Ｖ１はゲルの長さＬｌを横切る電圧降下の部分を示
し、符号Ｖ２は溶離チャンバーの長さＬ２を横切る電圧
降下の部分を示す。符号１１はゲルにおける電流量であ
り、符号Ｉ２は溶離チャンバーにおける電流量である。

符号Ｅ１はゲルの如何なる任意の位置における場の強度
であり、符号Ｅ２は溶離チャンバー７３の任意の位置に
おける場の強度である。

ここで電場のための場の強度の定義を導入する。

尚、ゲルカラム１ａおよび溶離チャンバー７３の断面は
概ね均整且つ一定と仮定する。この場合、ゲルカラムの
長さに沿った電圧降下は場の強度Ｅ１および長さの結果
であり、溶離チャンバーの長さに沿った電圧降下は場の
強度Ｅ２および長さの結果である。即ち、 Ｖ２−Ｅ２ＸＬ２　；Ｖｌ−ＥＩＸＬＩ−（１，１）で
ある。

よく知られている電圧と電流、および抵抗の間の関係に
よれば、（ｔ、Ｂ式から、 Ｖ２−１２ＸＲ２；Ｖｌ−１１ＸＲＩ−（１，２）を得
る。但し、Ｒは電気抵抗を示す。

（１，１）式に（１，２）式を代入すると、Ｅ２ｘＬ２
陶Ｅ２ＸＲ２。

ＥＩＸＬＩ−１１ＸＲＩ　　　　　　　・・・（１，３
）を得る。ここでｒを固有抵抗、Ａを断面積とすると、 Ｒ−（ｒ１）／Ａ　　　　　　　　　　　・・・（１，
４）である。ここでＳを電導率としてｒ　＝　ｌ　／　
ｓを導入すると、（１，４）式より、 Ｒ−Ｌ／８Ａ　　　　　　　　　　　　　−（１，５）
を得る。

（１，３）式に（１，５）式を代入すると、Ｅ２ＸＬ２
＝　（１２ＸＬ２）／　（Ｓ　２ＸＡ２）：ＥｌｘＬｌ
−（Ｉ　ＩＸＬＩ）／　（ｓ　１ｘＡ１）整理して、 １２＝　（Ｅ２ＸＬ２Ｘｓ２ＸＡ２）／Ｌ２；１１＝　
（ＥＩＸＬＩＸｓｌＸＡｌ）／Ｌｌを得る。ここで各部
分における電流は同じ、即ち１１−１２であるから、１
１についての式とＩ２についての式は等しい。また、各
式のＬの項を除して、 Ｅ２Ｘｓ２ＸＡ２−ＥＩＸｓｌＸＡ１ 整理して、 Ｅ２／Ｅ１＝　（ｓｌＸｓ２）Ｘ　（ＡＩＸＡ２）・・
・（１，８） を得る。

故に、この（１，８）式は、経路に沿った場の強度は媒
体の電導率における変化に反比例して変化し、且つ、断
面積の変化にも反比例することを示す。

これは、断面が長さに沿って一定である限りは、経路の
形状に本質的に依存せず、且つ断面形状にも依存しない
ものと認められる。換言すれば、ゲル管および溶離チャ
ンバーは湾曲してもよく、また、形状は、角形、矩形、
または他の形状を採ることができ、しかもその関係が保
持される。従って、溶離緩衝液のイオン強度は、生産高
のような所望の到達点のために赦も効果的に活用するこ
とができる。また、幾何学的配置は、最大の溶離効率に
対する場の強度について最適な増大を得るために操作さ
れる。実際上は一般に、溶離チャンバーとゲルカラムと
の間の界面において溶離チャンバーの断面積が見出ださ
れるが、この断面積は、ゲルカラムの断面積よりも小さ
くするか、或いは等しくすべきである。尚、仮にゲルカ
ラムの断面積よりも小さければ好適である。これによれ
ば、仮に各緩衝液のイオン強度が同じだとしても、溶離
チャンバーにおける場はゲルカラムおける場よりも強く
なる。

第５図中には、５つの仮想流動線１１３，１１５．１１
７，１１９．および１２１が描かれている。これらの仮
想流動線はゲルカラムと溶離チャンバーとの間の界面を
横切る流れの近似的な方向を示している。これらの流動
線の形状は、ゲルにおける荷電粒子の運動に基づく電場
の作用の方向を示すものと認められる。また、界面を横
切る電場の強さの変化は、ゲルカラムの最大径における
界面の付近の「デッドスペース」の問題の回避を促進す
るものと考えられる。

以下、本発明の微量分取電気泳動装置の幾つかの使用例
について説明する。

使用例１．５ＤＳ−ＰＡＧＥ手法 分離緩衝系、即ちドデシル硫酸ナトリウム（ｓｏｄｉｕ
ｍ　ｄｏｄｅｃｙｌｓｕＨａｔｅ；　Ｓ　Ｄ　Ｓ　）の
存在下で行うポリアクリルアミドゲル電気泳動における
蛋白質の分離。

５ＤＳ−ＰＡＧＥ手法においては、正味の蛋白質をその
構成単位へ分離するため、およびポリペブチイド鎖を棒
状ＳＤＳポリペブチイド複合体を形成して接合するため
にドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）洗浄薬を使用した
。イオン化スルフォン塩基群の大きな過剰量は、蛋白質
に僅かの電荷を形成し、巨大分子重量に対応した分離を
許す。

１０マイクロリツター（６０マイクログラム）の蛋白質
混合物を７．５％ＳＤＳゲルカラム（２゜５ｍｍ径Ｘ５
０ｍｍ長）に適用した。電気泳動は１ヒ圧を傾斜直線状
に変化させるプログラム（電圧ランピングプログラム）
により室温で通電させた。

その電圧は３０分に渡って３００Ｖに保持した後、３時
間の周期に渡って６００■へ傾斜（ランプ）させた。溶
離流量率は、１２マイクロリットル／分に調整し、検出
は２８０ｎｍにおいて行なった。

その結果を第６図に示す。図中の各ピークは以下の通り
である。

ビーク１：追跡染料としてのブロムフェノールブルー（
Ｂｒｏｍｏｐｈｅｎｏｌ　ｂｌｕｅ）。

ビーク２：ライソザイム（ｌｙｓｏｚｙｍｅ）　（質量
１４゜０００　ｄａｌｔｏｎ）　　。

ビーク３ニトリプシン（ｔｒｙｐｓｉｎ）阻害物質（質
量２１　、　０００ｄａｌｔｏｎ）。

ビーク４二炭酸脱水酵素（質量２９．０００ｄａｌｔＯ
口）　０ ビーク５：オバルブミン（ｏｖａｌｂｕｉｌｎ）　　（
質量４５゜０　０　０　ｄａｌｔｏｎ）　　。

ビーク６：牛ベラムアルブミン（ｐｅｒｕｍ　ａｌｂｕ
ｓｔｎ）（質ｍ　６８　、　０００　ｄａｌｔｏｎ）。

ビーク７：ホスホリラーゼ（ｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｓ
ｅ）　　（質２９２、　０００ｄａｌｔｏｎ）。

使用例２．アルカリ性ＰＡＣ；Ｅ手法 溶１１１！緩衝液を伴わない系における蛋白質の分離。

アルカリ性緩衝液の存在の下で、負の電荷を帯びた酸性
蛋白質を調節する。ゲルカラムの陰極端から試料を導入
することにより、負に帯電した蛋白質はゲルへ泳動し、
その電荷対質量率に応じて分離する。この処置において
は、１０マイクロリツトル（４８マイクログラム）の蛋
白質混合物を、アルカリ性ゲルカラム（３，０ｍｍ径Ｘ
１００ｍｍ長）に適用した。電気泳動は摂氏１８度にお
いて５ｏｏｖで３０分に渡り通電させ、次に５時間に渡
り通電させた。溶離流量率は１０マイクロリットル／分
に設定し、２８０ｎｍにおいて検出した。

第７図にその結果を示す。

ビーク１はラクトグロブリン（Ｉａｃｔｏｇｌｏｂｕｌ
ｌｎ）　Ａ。

ビーク２はラクトグロブリン８であり、ビーク３は不明
である。ビーク４は炭酸脱水酵素Ａ５ピーク５は炭酸脱
水酵素Ｂである。

使用例３゜オンライン活性度分析 酵素活性度検出のために、適当な苔板およびそれに付随
する要素を溶離Ｒ衝液装置中へ導入できる。例えば、Ｌ
−乳酸へピルビン酸（ｐｙｒｕｖａｔｅ）への可逆性酸
化作用の触媒反応を及ぼず乳酸脱水素酵素（ＬＤＨ）　
、即ち （ＣＨｉ　ＣＨＯＨＣＯＯ−＋　Ｎ　Ａ　Ｄ　＋ＣＨ３
Ｃ０ＣＯＯ−＋ＮＡＤＨ＋Ｈ”　） は、溶離緩衝液中にＬ−乳酸およびＮＡＤ＋を添加する
ことにより、好ましい実施例の装置において容品に検出
し得る。これらは緩衝液貯槽、または溶離剤が装置の検
出位置へ入る以前の他の手段によって溶離緩衝液に添加
し得る。酵素巨大分子はゲルカラムから緩衝液流れに入
り、Ｌ−乳酸とＮＡＤ“は、ピルビン酸とＮＡＤＨへ変
化する。

ＮＡＤＨは最高３４０ｎｍの波長を有するので、この波
長における吸収追跡はＮＡＤＨの組成および乳酸脱水素
酵素（ＬＤＨ＞の存在を示す。

この場合、５ｎｇ（３マイクロリツトル）の乳酸脱水素
酵素（人間の赤血球からのタイプ■、５１ｇ１ａ　Ｃｏ
、社製）を７６５％アルカリ性ゲルカラム（１，９ｍｍ
径Ｘ５０ｍｍ長）に適用した。電気泳動は、室温下で５
００ｖ定電圧で４時間に渡って通電させた。溶離緩衝液
は、０．１Ｍ　乳酸塩。

１．５ｍＭ　　ＮＡＤ＋、およびｐＨ８，３の２５ｍＭ
　　トリス−グリシン（ｔｒｌｓ−ｇｌｙｃｌｉｅ）緩
衝液を含み、モして溶離流量率は１０マイクロリットル
／分に設定し、３４０ｎｍにおいて検出した。その結果
を第８図に示す。

特にＬＤＨの場合におけるオンライン活性度分析のため
の使用において、携帯性と使用の容易性、および自動操
作を゛兼ね合わせた微量採取装置は、救急治療室におけ
る心筋梗塞の罹病率の検出や検査のための有益な道具を
提供する。ＬＤＨは心筋梗塞の罹病者の血液を劇的に増
大させる。また、分離技術は、心不全の疑いのある患者
から抜き出され、且つ長きに渡って測定（即ち心筋に対
して与えられた損傷の罹病率および重大性のｉ’ｌｌ定
）に供された血液に適用されている。しかしなから、従
来使用されていた装置はＶ１雑な構造であり、その処置
の進行は比較的に遅い。しかも、極めて習熟した熟練者
の付き添いが必要とされている。本発明の装置によれば
、ＬＤＨの存在の下の血液試料電気泳動は、救急治療個
室にて迅速且つ自動的に進行し得る。

オンライン活性度分析モードは、他の器官に関連した損
傷と疾病とのΔＦ１定に対する医学的処置の解析、およ
び治療のために使用してもよい。

使用例４．変性ＰＡＧＥ手法系における合成オリゴヌク
レオチド（ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ｏｌｌｇｏｎｕｃｌｅ
ｏｔｌｄｅｓ）の分離。

ゲル行列における核酸の電気泳動分離は、それらの分子
の大きさの相違に本質的に起因している。

分子中の燐酸塩基は、アルカリ性緩衝液中で高い負電荷
を与え、電荷対質量比は全ての核酸に対して殆ど同じで
ある。少量の分離のためには、−本鎖オリゴヌクレオチ
ド（数百の単体に匹敵）６−２０％ポリアクリルアミド
ゲルカラムが用いられ、電気泳動は、変性剤の存在の下
で実行される。

この場合、１０マイクログラム（３マイクロリツトル）
の粗合成オリゴヌクレオチドを、２０％ポリアクリルア
ミドゲルカラム（１，９ｍｍ径×２００ｍｍ長）に適用
した。電気泳動は、電圧プログラムにより５０°で通電
された。電圧は１０００Ｖを７０分間保持した後、１５
００Ｖを２時間に渡って通電させた。溶離流量率は１０
マイクロリットル／分に設定し、２６０ｎｍにおいて検
出した。

第９図の最後のピークは最終的に合成されたオリゴヌク
レオチド生成物の遊離を示し、これは１８塩基である。

異なる単塩基の分解は、電気泳動装置にて達成し得る。

使用例５．寒天ゲルにおける天然ＤＮＡの二重鎖断片の
分離 大きなりＮＡ断片の分離は、寒天ゲル（０，４乃至１．
５％）において実行される。１マイクログラム（２マイ
クロリツトル）の酵母菌２マイクロサークル（膳１ｃｒ
ｏ　ｃｉｒｃｌｅ）（Ｂｅｔｈｅｓｄａ　Ｒｅ５ｅｒｃ
ｈ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　　製）からの１キロベース
　ラダー（ｌａｄｄｅｒ）を、０．５％寒天ゲルカラム
（２，５ｍｍ径Ｘ５０ｍｍ長）に適用した。電気泳動は
、定電圧４５Ｖを８時間に渡って通電した。溶離流量率
は１０マイクロリットル／分に設定し、２６０ｎｍにお
いて検出した。

第１０Ａ図は、４００ベース対から１２，０００ベース
対の二重鎖ＤＮＡ断片から成る１キロベースＤＮＡ　　
ラダー（ｌａｄｄｅｒ）の分離を示す。

この分離から再生されたピークフラクションは、その直
後にエタノールと共に沈殿し、各ピークフラクションの
３分の１が、各断片の同一性および均等性の立証のため
の寒天ゲル電気泳動の解析に適用される（第１０Ｂ図）
。

上記実施例は本発明の若干の使用法と利点を示したにす
ぎず、等業者はより多くを認識し得るであろうし、本発
明の目的と精神を本質的に逸脱することなく種々の変更
を成し得ることも悟られるであろう。例えば、ゲルカラ
ムの径（ゲル管の内径）は、例示したものから相当に変
更可能であり、同様に溶離チャンバーの径と長さも変更
し得る。

ゲルカラムと溶離チャンバーは共に円筒形状である必要
はないが、円筒形状は便利である。

断面積の選択による電場の増大の操作の原理的教示は、
円筒状ゲルカラムまたは円筒状溶離チャンバーに依存し
ない。

同様に、本発明の精神と目的を逸脱することなく他の幾
多の変更を成し得る。例えば、異なる分析目的に応じて
、内径や高さの相違するゲル管を迅速かつ容易に変更可
能とするための上部およびｆ部ブロック組立体の分離や
交換に対しては、適用可能な幾多の機械的機構が存在す
る。電気泳動期間中の温度、電圧および電流の操作には
、非常に広く変化に富んだプログラムを使用可能である
。

この種の幾多の変更を、本発明の精神と目的を逸脱する
ことなく取り入れられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好ましい実施例に係わる装置の構造を
示すブロック図、 第２Ａ図は本発明の好ましい実施例に係わる装置の要素
を部分的に示す正面図、 第２Ｂ図は本発明の他の好ましい実施例に係わる装置の
要素を部分的に示す正面図、 第２Ｃ図は本発明の好ましい実施例におけるゲル管の支
持部材を示す正面図、 第３図は本発明の好ましい実施例に係わる溶離ブロック
を示す断面図、 第４図は本発明の好ましい実施例におけるゲル管と溶離
チャンバーとの間の界面を示す断面図、第５図は第４図
における領域の拡大図であって、本発明に係わる電場の
制御を詳細に示す図、第６図は分子量に応じた蛋白質の
分離のための試料検出の記録を示す線図、 第７図は解Ｍ緩衝液系を含まない場合における蛋白質の
分離の記録を示す線図、 第８図は、分析対象として乳酸脱水素酵素（ＬＤＨ）を
用い、本発明の装置により達成された活性度分析を示す
線図、 第９図は変性ＰＡＧＥ手法系における合成オリゴヌクレ
オチド分離のための本発明の装置の使用例の結果を示す
線図、 第１０Ａ図は天然ＤＮＡの大きな二重鎖断片の検出の記
録を示す線図、 第１０Ｂ図は第１０Ａ図の進行過程から得られた沈殿フ
ラクションに対し、分析寒天ゲル電気泳動を達成するた
めの本発明の使用例の記録を示す線図、 第１１図は本発明の好ましい実施例に用いるフラクショ
ンコレクターを示す斜視図、 第１２図は本発明の好ましい実施例における操作者との
インターフェースのための制御パネルを示す正面図、 第１３図は本発明の好ましい実施例における制御装置に
使用するメニューの一覧を示す説明図である。 １・・・・・・ゲル管、ｌａ、１１１・・・・・・ゲル
カラム、３・・・・・・上部ブロック、５・・・・・・
溶離ブロック、７・・・・・・下部ブロック、 ９．１７．２３・・・・・・緩衝溶液気密貯蔵槽（緩衝
溶液供給槽） １５・・・・・・コンピュータ制御装置１９・・・・・
・オンライン検出器（試料検出手段）、２１・・・・・
・フラクションコレクター（試料集積手段）、 ４１・・・・・・高圧電源（高電圧回路）４３・・・・
・・温度制御装置（温度制御手段）４９・・・・・・試
料通路、 ６７・・・・・・第１の電極（上部フィラメント）、７
３・・・・・・溶離チャンバー ７５・・・・・・溶離緩衝液導入路、 ６・・・・・・溶離緩衝液排出路 ９・・・・・・半透膜、８５・・・・・・窪み部、５ａ
・・・・・・第２の電極（下部フイシン３１・・・・・
・部材（管保持手段）、４７・・・・・・三次元移動キ
ャリッジ５５・・・・・・針 ント）

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気泳動による巨大分子分離のために、ゲルカラ
   ムが充填された管を含むゲルカラム手段と、前記ゲルカ
   ラムの上端を受け容れるための第１の穴、およびこの穴
   に挿入された状態の前記ゲルカラム上端へ電気泳動用試
   料を配置するように前記第１の穴に連通した試料通路を
   有する上部ブロックと、 前記試料通路に充填される上部緩衝溶液を含み、この上
   部緩衝溶液により前記ゲルカラム上端を湿らせて電導性
   を与える上部緩衝溶液系と、 電気泳動のための電力パワー供給用の高電圧回路の第１
   の出力端子に導通され、前記上部緩衝溶液に浸漬された
   上部フィラメントを含む上部フィラメント手段と、 前記ゲルカラムの下端を受け容れるための第２の穴、お
   よびこの穴に挿入された状態の前記ゲルカラム下端と近
   接するように、前記第２の穴に概ね一直線を成す溶離チ
   ャンバーを有する下部ブロックと、 前記溶離チャンバーの導入口と排出口とに連通した流通
   路、およびこの流通路の内部を流れて前記ゲルカラム下
   端から溶質を移送するための溶離緩衝溶液を含み、この
   溶離緩衝溶液が前記ゲルカラム下端を横切って流れた後
   に前記溶離チャンバーから排出される溶離緩衝溶液系と
   、 前記下部ブロックに連通する流通路内の流動経路および
   その経路に沿って流れる下部緩衝溶液を含むと共に、前
   記流動経路が半透膜により前記溶離チャンバーから隔て
   られている下部緩衝溶液系と、 前記高電圧回路の第２の出力端子に導通され、前記下部
   緩衝溶液に浸漬された下部フィラメントを含む下部フィ
   ラメント手段とを備え、 前記溶離チャンバーの断面形状は概ね一定とされ、且つ
   その断面積は前記ゲルコラムの断面積よりも小さいかま
   たは等しくされていることを特徴とするゲル分取電気泳
   動装置。
2. （２）前記下部ブロックに対して前記上部ブロックを相
   対的に移動させるゲルカラム支持手段を備え、前記相対
   移動は、前記ゲルカラムを移動可能とさせ、且つ予め充
   填されたゲルを有する独立したカラムと交換可能とさせ
   ることを特徴とする請求項（１）に記載のゲル分取電気
   泳動装置。
3. （３）溶離緩衝液の分離した微量体積試料を集積する多
   数の試料集積槽を有する溶離緩衝液試料集積手段を備え
   、この試料集積手段は、流動路により前記溶離チャンバ
   ーの排出口側の溶離緩衝液流通路に連結され、溶離緩衝
   液が前記ゲルカラム下端を横切って流れた後に前記試料
   集積手段へ流れることを特徴とする請求項（１）に記載
   のゲル分取電気泳動装置。
4. （４）前記多数の試料集積槽が長方行列配列に配置され
   ると共に、 前記溶離緩衝液試料集積手段が三次元移動キャリッジを
   備え、 このキャリッジは、アクチュエータによって前記長方行
   列配列における各位置へ駆動されることにより、このキ
   ャリッジに支承された針を前記多数の試料集積槽の各々
   に挿入可能なように移送することを特徴とする請求項（
   ３）に記載のゲル分取電気泳動装置。
5. （５）前記上部緩衝溶液系と下部緩衝溶液系および溶離
   緩衝溶液系の各々が、ガス供給手段および補充可能な緩
   衝溶液供給槽を備え、 前記ガス供給手段が、前記供給槽における前記溶液に低
   圧ガスを供給して加圧することにより、前記溶液の流動
   を生じさせることを特徴とする請求項（１）に記載のゲ
   ル分取電気泳動装置。
6. （６）前記ガスが化学的不活性ガスであることを特徴と
   する請求項（５）に記載のゲル分取電気泳動装置。
7. （７）電気泳動の状態の設定、および電気泳動の手順の
   自動的実行のためのコンピュータ制御装置を備えたこと
   を特徴とする請求項（１）に記載のゲル分取電気泳動装
   置。
8. （８）電気泳動による巨大分子分離のために、ゲルカラ
   ムが充填された管を含むゲルカラム手段と、前記ゲルカ
   ラムの上端を受け容れるための第１の穴、およびこの穴
   に挿入された状態の前記ゲルカラム上端へ電気泳動用試
   料を配置するように前記第１の穴に連通した試料通路を
   有する上部ブロックと、 前記試料通路に充填される上部緩衝溶液を含み、この上
   部緩衝溶液により前記ゲルカラム上端を湿らせて電導性
   を与える上部緩衝溶液系と、 電気泳動のための電力パワー供給用の高電圧回路の第１
   の出力端子に導通され、前記上部緩衝溶液に浸漬された
   上部フィラメントを含む上部フィラメント手段と、 前記ゲルカラムの下端を受け容れるための第２の穴、お
   よびこの穴に挿入された状態の前記ゲルカラム下端と近
   接するように、前記第２の穴に概ね一直線を成す溶離チ
   ャンバーを有する下部ブロックと、 前記溶離チャンバーの導入口と排出口とに連通した溶離
   緩衝液流通路、およびこの流通路の内部を流れて前記ゲ
   ルカラム下端から溶質を移送するための溶離緩衝溶液を
   含み、この溶離緩衝溶液が前記ゲルカラム下端を横切っ
   て流れた後に前記溶離チャンバーから排出される溶離緩
   衝溶液系と、前記下部ブロックに連通する流通路内の流
   動経路およびこの流動経路に沿って流れる下部緩衝溶液
   を含むと共に、前記流動経路が半透膜により前記溶離チ
   ャンバーから隔てられている下部緩衝溶液系と、 前記高電圧回路の第２の出力端子に導通され、前記下部
   緩衝溶液に浸漬された下部フィラメントを含む下部フィ
   ラメント手段と、 前記溶離溶液中の異なる試料をリアルタイムにオンライ
   ン検出する試料検出手段とを備え、前記溶離緩衝溶液は
   、前記ゲルカラム下端を通過した後、前記試料検出手段
   を通る流通路を流れることを特徴とするゲル分取電気泳
   動装置。
9. （９）前記下部フィラメントがフィラメント窪み部内に
   配置され、 この窪み部は、前記溶離チャンバーからの前記溶離緩衝
   溶液流動経路における下流側に配置され、且つ連結流通
   路を介して前記溶離チャンバーに連結され、 前記連結流通路は、前記溶離チャンバーから概ね下方へ
   延出して前記窪み部の下端近傍で前記窪み部に通じるこ
   とにより、 前記フィラメントにおいて形成されて前記窪み部内を上
   昇する気泡の前記連結流通路内への上昇を防止すること
   を特徴とする請求項（８）に記載のゲル分取電気泳動装
   置。
10. （１０）前記試料検出手段が、前記溶離緩衝液の流れ中
    で前記試料検出手段を介して移送された試料の紫外線吸
    光度を測定するための紫外線検出器を備えたことを特徴
    とする請求項（８）に記載のゲル分取電気泳動装置。
11. （１１）溶離緩衝液の分離した微量体積試料を集積する
    ための多数の試料集積槽を有する溶離緩衝液試料集積手
    段を備え、この試料集積手段は、流動路により前記溶離
    チャンバーの排出口側の溶離緩衝液流通路に連結され、
    溶離緩衝液が前記ゲルカラム下端を横切って流れた後に
    前記試料集積手段へ流れることを特徴とする請求項（８
    ）に記載のゲル分取電気泳動装置。
12. （１２）前記多数の試料集積槽が長方行列配列に配置さ
    れると共に、 前記溶離緩衝液試料集積手段が三次元移動キャリッジを
    備え、 このキャリッジは、アクチュエータによって前記長方行
    列配列における各位置へ駆動される事により、このキャ
    リッジに支承された針を前記多数の試料集積槽の各々に
    挿入可能なように搬送することを特徴とする請求項（１
    １）に記載のゲル分取電気泳動装置。
13. （１３）前記上部緩衝溶液系と下部緩衝溶液系および溶
    離緩衝溶液系の各々が、ガス供給手段および補充可能な
    緩衝溶液供給槽を備え、 前記ガス供給手段が、前記供給槽における前記溶液に低
    圧ガスを供給して加圧することにより、前記溶液の流動
    を生じさせることを特徴とする請求項（１１）に記載の
    ゲル分取電気泳動装置。
14. （１４）電気泳動の状態の設定、および電気泳動の手順
    の自動的実行のためのコンピュータ制御装置を備えたこ
    とを特徴とする請求項（１１）に記載のゲル分取電気泳
    動装置。
15. （１５）断面積Ａ１を有する電気泳動ゲルが充填された
    管と、 この管の一端を保持し、且つ前記ゲルの上端を湿らせる
    ための上部緩衝液を供給すると共に、この上部緩衝液内
    に第１の電極を保持する上部ブロック手段と、 前記管の他端を保持する下部ブロック手段とを備え、 前記上部ブロック手段は、前記管へ試料を導入するため
    の試料射出手段を含み、 前記下部ブロック手段は、前記ゲルからの試料を溶離す
    るための溶離ブロック手段を含み、この溶離ブロック手
    段は、溶離チャンバーを備え、 この溶離チャンバーは、前記管の前記他端に近接して配
    置された第１の端面、および半透膜で封じられた第２の
    端面を有し、 これら溶離チャンバーの前記第１と第２との端面の間に
    は、この溶離チャンバーへ緩衝液を導入するための緩衝
    液導入路、および溶離試料を伴って前記溶離チャンバー
    から排出される前記溶離緩衝液を制限するための緩衝液
    排出路が備えられ、前記溶離チャンバーの第１の端面は
    、前記溶離チャンバーの断面積Ａ２を有し、この断面積
    Ａ２は前記断面積Ａ１に対して小さいかまたは等しくさ
    れ、 前記溶離チャンバーの第２の端面には、前記半透膜を介
    して適合された下部緩衝溶液系が備えられ、 この下部緩衝溶液系は前記半透膜を湿らせる下部緩衝溶
    液と、第２の電極とを有することを特徴とする微量分取
    電気泳動装置。
16. （１６）前記溶離チャンバーが、前記第２の端面におい
    て断面積Ａ３を有し、 前記下部緩衝溶液系が、下部緩衝液導入路および下部緩
    衝液排出路を備えると共に、 前記下部緩衝液導入路が、前記半透膜の領域Ａ４を湿ら
    し、 この領域Ａ４は前記断面積Ａ３よりも大なることを特徴
    とする請求項（１５）に記載の微量分取電気泳動装置。
17. （１７）前記第２の電極が前記下部緩衝液排出路内に配
    置されると共に、この下部緩衝液排出路は、前記下部緩
    衝液導入路よりも大径に構成されていることを特徴とす
    る請求項（１６）に記載の微量分取電気泳動装置。
18. （１８）前記溶離ブロック手段の前記緩衝液排出路に連
    結され、溶離試料をリアルタイムに検出するインライン
    検出手段を備えたことを特徴とする請求項（１５）に記
    載の微量分取電気泳動装置。
19. （１９）電気泳動実行中の前記管の温度を制御するため
    に、前記管に連結された温度制御手段を備えたことを特
    徴とする請求項（１５）に記載の微量分取電気泳動装置
    。
20. （２０）断面積Ａ１を有する電気泳動ゲルが充填された
    管と、 この管の一端を保持し、且つ前記ゲルの上端を湿らせる
    ための上部緩衝液を供給すると共に、この上部緩衝液内
    に第１の電極を保持する上部ブロック手段と、 前記管の他端を保持する下部ブロック手段とを備え、 前記上部ブロック手段は、前記管へ試料を導入するため
    の試料射出手段を含み、 前記下部ブロック手段は、前記ゲルからの試料を溶離す
    るための溶離ブロック手段を含み、この溶離ブロック手
    段は、溶離チャンバーを含み、 この溶離チャンバーは、前記管の前記他端に近接して配
    置された第１の端面、および半透膜で封じられた第２の
    端面を有し、 これら溶離チャンバーの第１と第２との端面の間には、
    この溶離チャンバーへ緩衝液を導入するための緩衝液導
    入路、および溶離試料を伴って前記溶離チャンバーから
    排出される前記溶離緩衝液を制限するための緩衝液排出
    路が備えられ、前記溶離チャンバーの第１の端面は、前
    記溶離チャンバーの断面積Ａ２を有し、この断面積Ａ２
    は前記断面積Ａ１に対して小さいかまたは等しくされ、 更に前記溶離チャンバーは、前記半透膜を前記溶離緩衝
    液の反対側から下部緩衝液で湿らせる下部緩衝溶液系を
    備え、 この下部緩衝溶液系は、第２の電極を有することを特徴
    とする微量分取電気泳動装置。
21. （２１）前記下部ブロックに対して前記上部ブロックを
    相対的に移動させる管支持手段を備え、前記相対移動は
    、前記管を移動可能とさせ、且つ予め充填されたゲルを
    有する独立した管と交換可能とさせることを特徴とする
    請求項（２０）に記載の微量分取電気泳動装置。
22. （２２）前記断面積Ａ２を前記断面積Ａ１よりも小さく
    したことを特徴とする請求項（２０）に記載の微量分取
    電気泳動装置。
23. （２３）前記上部緩衝液と溶離緩衝液および下部緩衝液
    を、ヘリウムガスで駆動するためのヘリウムガス駆動手
    段を備えたことを特徴とする請求項（２０）に記載の微
    量分取電気泳動装置。