JPH03163352A - 高性能毛管電気泳動装置用統合温度制御／整合装置 - 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】 ［産業一上の利用分野］ 本発明は、電気泳動装置に関し、特に、高性能毛管電気
泳動装置と一体化される統合温度制御／整合装置に関す
る。

［従来の技術］ 毛管電気泳動は、蛋白質、核酸、炭水化物、ホルモン及
びビタミンのような、種々の生化学物質即ち検体を分析
及び／又は精製するための技法である。特に、電気泳動
は、極く微量の試料に基づく検体の同定及び／又は分離
に対して極めて有効且つ強力な手段である。一般に、電
気泳動は、印加電圧の影響下にある導電性溶液中の、荷
電粒子即ち検体の泳動を包含する現象である。

基本的な毛管電気泳動装置は毛管カラムを備えており、
その端部は電極を収容している液溜内に配置される。液
溜内の導電性液体即ち緩衝液及び毛管カラムが、電気泳
動導電回路を構成する。

検体は毛管カラムの適切な端部内に注入され、電圧が電
極間に印加される。印加電圧は、検体が、予め配置され
ているオン−カラム検出装置を過って毛管カラム内を泳
動することを引き起こし、もって、検体の図式的な描写
である通電クロマトグラムが生或される。

電気泳動は、“オープン”毛管カラム又は“ゲル”毛管
カラム内で実施され得る。オーブン毛管電気泳動は、毛
管カラムの内壁の荷電状態の結果としての印加電圧の影
響の下におけるバルク溶剤泳動を含む電気浸透と共に又
はそれと無関係に行われ得る。毛管カラムの内部チャン
ネルが適切なゲルで充填されているゲル毛管電気泳動は
、検体のサイズに基づく異なった分離モードに関する能
力を提供する。

ところで、オーブン毛管電気泳動あるいはゲル毛管電気
泳動の場合、印加電圧が、検体の泳動に影響を及ぼす主
要な因子である。従って、本明細書中で使用される用語
「電気泳動」は、電圧で誘起される検体の移動のどちら
か一方又は両方の形態を包含するものとする。

効果的な高性能毛管電気泳動装置は、高い解像度、高い
感度、短い実行時間、検体のオンーライン監視又は検出
を提供する。毛管電気泳動装置の性能を高める一つの実
際的な方法は、高印加電圧の応用によるものである。別
の方法は、短縮された毛管カラムを利用することである
。しかしながら、電気泳動装置の有効性を高める上記の
両方の手段は、動電分離操作の間に毛管カラム内に発生
するジュール熱であって電気泳動分離に不利に影響を及
ぼすもののために、これまで制限されてきた。

印加電圧は、電気泳動装置の緩衝液中に、オームの法則
によって一般的に規定される電流を発生させる。毛管カ
ラムを流れる電流は、毛管カラム内にジュール熱即ち熱
エネルギを発生する。印加電圧の上昇は電流を増加させ
、結果としての増メした電力は発生するジュール熱の量
を増加させるが、これは、通常、不利に作用する。同様
に、毛管カラムの長さの短縮は毛管カラムの抵抗を減歩
させ、もって、ジュール熱の付随的な増加を伴うもとこ
ろの、与えられた印加電圧に対する電流の増加が起こる
。

カラム温度は、高性能毛管電気泳動に包含されている、
殆どの重要な物理的・化学的パラメータに影響を与える
。特に、カラム温度は、移動度には約２％／℃の変動が
あるので、電気泳動分離に直接影響を及ぼす。所定の電
気泳動分離に対し、通常、最適分離条件のための好適な
カラム温度が存在する。たった１℃のカラム温度の変動
でも移動速度に影響を与える虞れがあり、それにより、
分離再現性に不利な影響を与える。カラム温度の変動か
ら生じ得る他の不利な効果は、分離効率の低下、試料の
分解、及び所望の化学平衡を維持することの不能を含ん
でいる。

毛管カラム内部で発生したジュール熱は、効率的に制御
されないならば及び／又は周囲環境に放散されないなら
ば、毛管カラム内部の温度の上昇を引き起こす。温度上
昇は、電流に影響を与えるところのカラム抵抗における
変動、及び付随的なジュール加熱を誘起することによっ
て電気泳動分離に有害な影響を及ぼす。第１８図は、毛
管電気泳動カラムを冷却する種々の方法についての、一
定の印加電圧による、時間に対するカラム電流の変動を
示している。

曲線１及び２は、自然対流及びファンでの強制空気対流
によるカラム冷却をそれぞれ示している。

これらの結果は、カラム電流が時間の経過と共に顕著に
変動するということを明らかにしている。

図中のＡは、実験室内におけるエアコンの動作の影響を
示しており、自然対流及び強制空気冷却の双方が、実験
環境における変化に敏感であるということを示している
。曲線３は、本発明に係る固体冷却装置による毛管カラ
ムの冷却を示している。

固体冷却装置は、（１）周囲環境条件からの毛管カラム
の隔離、及び（２）毛管カラムの温度の精確な制御をも
たらす。各電気泳動分離が同じ作業条件の下で行われて
も、カラム電流、従って、異なった冷却方法に起因する
電気泳動操作の間のカラム作業温度（対応するカラム電
流及び２％／℃の移動度に基づく、それぞれ５７℃、３
３℃及び２４℃）にかなりの変動があるということを、
第１８図は示している。

最適化された高性能毛管電気泳動装置は、出力における
最小バンドの広がりと共に、等価な検体に対して統計的
に再現性のある結果をもたらす。

好適に、装置は、分離の高速性、高効率及び高解像度を
提供すべく、高印加電圧で操作される。最適化された高
性能毛管電気泳動装置は、カラム抵抗の再現性を最大に
し且つ分離における有害な熱的効果を最小にする温度制
御装置を備えなければならない。温度制御装置は、一定
のカラム温度を効果的に維持することに加えて、具体的
な応用に依存するカラム温度を変化させる能力を有して
いるべきである。

例えば、カラム温度を変化させて金属キレート化及びミ
セル分配化のような化学平衡を操作することが、重要で
あり得る。周囲温度未満の電気泳動分離は、蛋白分解即
ち試料の分解を最小にするのに有用であるということが
示されている。反対に、オリゴヌクレオチドの電気泳動
分離は、種がランダムコイル状になるところの６０℃で
注入することによって改良される。

［発明が解決しようとする課題］ 毛管電気泳動装置を冷却するための従来の試みは、自然
及び強制対流冷却を含んでいる。多数の冷却溶剤と結び
付いている不都合（例えば、低冷却能力、可燃性、毒性
、及び／又は高コスト）のために、従来の電気泳動対流
冷却装置においては、通常、水が冷却液として使用され
ている。水冷装置は、２〜４リットルの水を必要とする
、体積の大きい装置であることに加えて、４℃付近の温
度において、冷却性能における、約２０〜４０％という
著しい劣化をこうむる。冷却装置は、力、ラム温度を制
御することにおいては空気対流装置よりも優れている一
方、冷却装置は、異なった応用に対してカラム温度を急
速に変化させる能力において厳しく限定されていると共
に、比較的高価である。更に、冷却水は、電気泳動分離
工程を妨害するような、十分な導電性を有している。

従来の毛管電気泳動装置における別の問題点は、温度調
節装置の構造形態が検出ゾーンにおける温度制御を著し
く妨げるということに起因していた。

温度制御の欠如は、泳動速度及び分離における再現性の
ない結果に導き得る。同様に、極く微量な試料における
所定の種の正確な収集に対しては、検出ゾーンと収集地
点との間のカラムの部分は最小化されなければならず、
且つ、何時ピークがカラムを離れたかを正確に予測する
ため、このカラムの部分は、検出ゾーンに先立つ分離領
域と同様の温度特性を有しなければならない。

更に、ＳＮ比における再現可能な結果を得ることは、従
来の毛管電気泳動装置においては困難であった。何故な
らば、従来の毛管電気泳動装置においては、予め配置さ
れている検出装置に対して毛管カラムを正確に整合させ
て固定するのが面倒であり、時間を要するからである。

毛管カラムの不正確な整合（アライメント）又は所定位
置への固定のし損ないは、振動に起因する可変のノイズ
であって、不十分な検出限界に導き得るものを発生する
。

従って、本発明の目的は、上述した、従来技術の本来的
な不都合を克服する高性能毛管電気泳動装置用統合温度
制御／整合装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するための、本発明に係る統合温度制御
／整合装置は、毛管カラムを流れる電流によって発生す
るジュール熱を放散させることにより、又は、ある場合
には、高められたカラム温度で操作するために、そのジ
ュール熱を増加させることにより、毛管カラムの温度を
、実質的にその全作動長に亘って、所定の作業温度に調
節及び／又は変化させる手段を提供する。

毛管カラムの温度調節は、熱電装置を流れる補助電流を
制御することによって行われ、毛管カラムからの伝熱又
は毛管カラムへの伝熱が調節される。温度調節の効果的
な手段は、その手段が存在しなかったときよりも、より
高い電圧が所定の径の毛管カラムに印加されることを可
能にし、装置の性能を向上させる。また、統合温度制御
／整合装置の構造形態は、毛管カラムのオン−カラム検
出ゾーンの熱電温度調節をも可能にする。

更に、統合温度制御／整合装置は、電気泳動装置の構或
要素としての毛管カラムを搭載する手段を提供する。統
合温度制御／整合装置の構造形態は、統合温度制御／整
合装置のオン−カラム検出用検出開口に対する、毛管カ
ラムの“窓”の精確な整合を容易にする。統合温度制御
／整合装置の構造形態は、オン−カラム検出装置に対し
て整合させられる所定の位置に毛管カラムを固定すべく
、毛管カラムと協働する。本発明の固定に関する特徴は
、出力に影響を与え得る好ましくない振動を効果的に除
去する一方、整合に関する特徴は、再現可能な結果を確
実にもたらす。

本発明に係る統合温度制御／整合装置の一実施例は、一
対の毛管カラム搭載プレートであって、電気泳動装置の
構成要素としての毛管カラムを搭載するためのものと、
一対の補助支持プレートと、一対の熱電プレートと、外
部放熱プレートとを具備している。

毛管カラム搭載プレートは、電気絶縁性材料から形戊さ
れており、各プレートは、毛管カラムをぴったりと着座
させるための寸法にされている長さ方向の溝を有してい
る。毛管カラム搭載プレートが、溝内でそれらのプレー
ト間に挟まれている毛管カラムと接触した関係で配置さ
れると、毛管カラムは、統合温度制御／整合装置内部の
所定の位置に効果的に固定される。

検出スリット及び検出穴が、毛管カラム搭載プレートの
長さ方向の溝にほぼ中心がくるようにして、それぞれの
毛管カラム搭載プレートに穿設されている。毛管カラム
は、毛管カラム搭載プレートの溝内に着座させられ、も
って、その検出窓は、検出スリット及び検出穴とそれぞ
れ精確に整合させられる。このことは、電気泳動装置の
構成要素としての毛管カラムが予め配置されているオン
−カラム検出装置と整合した状態で装着されることを確
実にする。

統合温度制御／整合装置の構造強さを高めると共に、溝
に挿入された毛管カラムと熱電プレートとの間の伝熱を
容易にするため、補助支持プレートが、作製されて用い
られる。各補助支持プレートは、それに穿設されている
検出スロットを有している。補助支持プレートは、検出
スロットが検出スリット及び検出穴と整合させられるよ
うにして、それぞれの毛管カラム搭載プレートの、外側
に面している表面と接触した状態でそれぞれ配置される
。

熱電プレートが、それぞれの補助支持プレートの、外側
に面している表面と接触した状態で配置される。各熱電
プレートは、毛管カラムとの伝熱を調節すべく機能する
、１つ以上の熱電導電回路即ちサーモパイルを備えてい
る。通常の電気泳動作業の間、熱電プレートは、毛管カ
ラム内部で発生したジュール熱を、統合温度制御／整合
装置のそれぞれのプレートを介して周囲環境に伝えるこ
とにより、統合温度制御／整合装置内部に挟まれている
毛管カラムに対して熱電冷却をもたらすべく機能する。

熱電導電回路を流れる電流の方向及び大きさを制御する
ことにより、毛管カラム及び必要ならば周囲環境との伝
熱の方向及び速度の両方が、熱電的に調節され得る。伝
熱の方向は、毛管カラム内部で発生したジュール熱を放
散させるか又は増大させるようなものであり、これによ
り、毛管カラムの温度が精確に制御される。各熱電プレ
ートは、各検出スロットと整合させられている検出通路
を備えており、この検出通路は、熱電プレートが単一の
サーモパイルであるとき、即ち単一の熱電導電回路であ
るときに必要である。

外部放熱プレートがそれぞれの熱電プレートと接触した
状態で配置されており、もって、統合温度制御／整合装
置が毛管カラムの熱電冷却をもたらすべく動作する際に
、ジュール熱が、毛管カラムから移動させられる。外部
放熱プレートは、熱電プレートのより温度の高い表面の
熱エネルギ即ちジュール熱を、外部の周囲環境に移動さ
せるべく作用する。外部放熱プレートから周囲環境への
伝熱は、輻射、対流及び／又は伝導によって行われる。

検出開口が、熱電プレートの具体的な形態に依存する、
検出スロット又は検出通路と整合させられるようにして
、外部放熱プレートに穿設されている。

本発明に係る統合温度制御／整合装置の別の実施例は、
モジュールからなっており、このモジュールは、異なっ
た長さの毛管カラムを搭載すると同時に、実質的にその
全作動長に亘って固体冷却をもたらす手段と、検出装置
をモジュールから減結合する手段とを備えるように構成
されている。

モジュールは、電気泳動用容器であって、電気泳動用電
子機器、検出装置、電源、及び、放熱及び／又は強制空
気対流装置のような、補助的な冷却装置との接続をもた
らすものへの摺動可能な挿入及びそこからの取外しがで
きるように構成されている。１つ以上のサーモパイルが
、モジュールの温度を制御及び／又は変化させるべく、
それと組み合わされた状態で配置されている。

モジュールは、第１及び第２の搭載プレート部材であっ
て、アルミナのような、絶縁性で、高度に熱導電性の材
料で作られていると共に、組み合わされて合体させられ
るように形成されているものを具備している。第１及び
第２の搭載プレート部材は、結び付けられてぃるサーモ
パイルと組み合わされて、それらの間に配置されている
毛管カラムに対して固体温度制御を行う。

第１の搭載プレート部材は、凹部と、この凹部の、直径
方向に対向している地点からこの搭載プレート部材の縁
部へ延在している第１及び第２の溝とを備えている。試
料光学結合手段及び基準光学結合手段のそれぞれの素子
用のポートが、それぞれの溝に形成されており、第１の
搭載プレート部材を貫通して延在している。第１及び第
２の溝は、毛管カラムのそれぞれの端部をぴったりと着
座させるような寸法にされている。凹部は、所定の周長
を有する周壁によって画成されている。装着された毛管
カラムの中間部分は、周壁に当接する。

凹部は、異なった長さの毛管カラムを収容する能力を提
供し、もって、モジュールは、毛管カラムの作動長の変
化をもたらすべく利用され得る。

ポリマ被覆毛管カラムの中間部分は、凹部内部で所定の
ターン数だけ捲回され得、もって、所定のカラム作動長
であって、増分を介して可変であるものが、もたらされ
る。そのようなカラムの本来的な弾力性は、捲回された
中間部分が周壁に当接することを引き起こす。

第２の搭載プレート部材が、第１の搭載プレート部材を
相補うべく形成されており、且つ、プラグと、第１の搭
載プレート部材のポートと整合させられた状態で、この
第２の搭載プレートを貫通して延在しているボートとを
備えている。プラグは、凹部内部に配置されるべく形戊
されており、第２の搭載プレート部材は、第１の搭載プ
レート部材と組み合わされて合体する。

光ファイバのような試料光学結合手段及び基準光学結合
手段が、第１及び第２の搭載プレート部材の対応するポ
ート内に装着され得る。試料放射線結合手段及び基準放
射線結合手段が、モジュールと容器内に装着されている
放射線結合手段との間の光学的な接続をもたらす。

［実　施　例］ 同じ参照符号は、いくつかの図を通して、対応する要素
又は同様の要素を指示するところの添付図面を参照する
に、第１図には、本発明に係る高性能毛管電気泳動（Ｈ
ＰＣＥ）装置１０が示されている。基本的な毛管電気泳
動装置１０は、緩衝液溜１６．１６内に配置される端部
１４，１４を有する毛管即ちカラム１２を備えている。

電極１８．２０が、それらの間に電圧Ｖｅｐを印加すべ
く、緩衝液溜１６．１６に電気的にそれぞれ接続してお
り、もって、検体の電気泳動的な移動のための原動力が
もたらされる。その詳細は後述する統合温度制御／整合
装置２６により、毛管カラム１２は、ＨＰＣＥ装置１０
の構成要素として装着されている。

オン−カラム検出装置２２．２４が、電気泳動している
検体のオン−カラム検出のために、ＨＰＣＥ装置１０の
外方に配設されている。説明の目的のみで、オン−カラ
ム検出装置２２．２４は、本明細書においては、ＵＶ放
射線源２２として記載されており、このＵＶ放射線源は
、検出手段２４による検出を確実にするため、ＵＶ放射
線が統合温度制御／整合装置２６の検出開口及び毛管カ
ラムｌ２の検出窓を通過するよう、焦点を合わされてい
る。

毛管カラム１２は、石英ガラスのような、比熱の小さい
、不導電性材料で好適に形戊される、壁の薄い、中空管
である。毛管カラム１２は、“オーブン”又は“ゲル”
のいずれであってもよい。

毛管カラムエ２の内部用の典型的なゲルは、ポリアクリ
ルアミド又はアガロースを含む。

毛管カラム１２は、通常、１０ｃｍ〜１００ｃｍの範囲
内の長さ、２５ミクロン〜２００ミクロンの範囲内の内
径（Ｉ．Ｄ．）、及び毛管カラム１２の内径に依存する
、１２５ミクロン〜３５０ミクロンの範囲内の外径（０
．Ｄ．）を有している。約５０〜約１００ミクロンの範
囲内の内径を有する毛管カラムは、向上させられた検出
能、取扱いの容易さ及びカラム充填の容易さをもたらす
。

上述した寸法を有する石英ガラスの毛管カラム１２は壊
れやすいので、ポリイミドのようなポリマの外部保護塗
膜を毛管カラムｌ２に塗被することにより、毛管カラム
１２の強度及び可撓性が、全体的に高められる。

しかしながら、ポリイミド塗膜は、オン−カラム検出装
置２２．２４の動作を妨害する虞れがある。従って、毛
管カラム１２の塗膜は、通常、検出“窓”であって、電
気移動しつつある検体の測定又は検知を、毛管カラムｌ
２の内部を通過している間に可能にするところのものを
含むよう、改造されている。第２図に示されているよう
に、ポリイミド塗膜は、所定位置において、毛管カラム
１２上の対向する場所で選択的に除去されており、もっ
て、互いにほぼ１８０“離隔した第１及び第２の検出窓
１３．１３が形戒されている。ポリイミド塗膜を効率的
に、選択的に且つ容易に除去する装置は、ポリマ塗被毛
管カラム用窓バーナの名称の下に１９８９年４月２４日
に出願された、同時継続出願第０７／３４２，９８９号
に記載されている。

あるいは、ポリイミド塗膜の３６０゜に亘る周方向の帯
が、毛管カラム１２上の所定位置において除去されても
よい。本明細書において用いられる用語“窓”は、ある
型の測定／検知手段が電気泳動しつつある検体を検出す
べく毛管カラム１２に近接して設けられるところの所定
位置における、毛管カラム１２の改造された部分を総称
的に意味するものとする。以下の議論を簡単にするため
、オン−カラム検出装置２２．２４は、ＵＶ放射線源及
びＵＶ検出手段として例示的に記載される。

検出“窓”間の毛管カラム１２内部の照射される部分は
、電気泳動検出ゾーンを画成する。オン−カラム検出装
置２２．２４によって発生される検出放射線は、毛管カ
ラム１２の検出ゾーンを横切るように焦点を合わされて
いる。

通電クロマトグラムの生戊の間、毛管カラム１２の端部
１４，１４は、緩衝液溜１６．１６内に配置され、緩衝
液と流体接触している。端部１４，１４の、それぞれの
緩衝液溜内１６，１６への挿入に先立ち、毛管カラム１
２の内部は、ゲル／緩衝液で満たされ、そして、検体が
、その適切な端部１４内に電気泳動的に注入される。緩
衝液は、電気泳動回路用の導電性媒質として作用する。

ＨＰＣＥ装置用の電気泳動導電回路は、第１の電極１８
を一方の緩衝液溜１６に、第２の電極２０を他方の緩衝
液溜１６に挿入することにより、完成する。電極１８．
２０と緩衝液溜１６．１６の緩衝液との劣化反応を防止
するため、電極１８，２０は、白金のような化学的に不
活性な材料から好適に形戊されている。

電気泳動の間、電圧Ｖｅｐが、電気泳動回路に電流を発
生すべく、ＨＰＣＥ装置１０に印加される。

印加電圧Ｖｅｐは、毛管カラム１２の適切な端部１４内
に注入された検体の、毛管カラム１２を通る、他方の端
部１４への電気泳動を引き起こす。予め配置されている
オン−カラム検出装置２２．２４を過る、検体の、毛管
カラム１２内の通過は、検出された放射線の量の図示時
間描写である通電クロマトグラムの生成を引き起こす。

電気泳動する検体の、検出ゾーンの通過は、毛管カラム
１２を横切る単色放射線が散乱及び／又は吸収されるこ
とを引き起こす。ＨＰＣＥ装置１０によって得られる通
電クロマトグラムの代表的な例が、第１１図に示されて
いる。

一例としてのオン−カラム検出装置２２．２４は、ＵＶ
放射線の単色ビームを発生し、そのビームを、毛管カラ
ム１２の第１の検出窓１３を実質的に直角に通過するよ
うに集中させる手段２２を備えている。そのような単色
放射線発生手段２２であって、本発明に係るＨＰＣＥ装
置１０において有用性を有するものの一つは、１９０〜
３８０ナノメータの範囲内の紫外放射線を発生するＵＶ
重水素ランプである。レンズ／フィルタの適切な構成に
より、所定の波長の、紫外放射線の単色ビームは、第１
の検出窓１３をそれに実質的に直角に放射するよう、集
中させられている。

単色放射線は、第１及び第２の検出窓１３．１３の間に
配置されている、毛管カラム１２及び媒質（例えば、ゲ
ル、緩衝液及び／又は検体溶液）を横切り、第２の検出
窓１３を通ってそれらから出て行く。出て行く放射線は
、放射線強度における変化に応答する光電子増倍管のよ
うな適正な検出手段２４上に集中させられている。毛管
カラム１２，内の検体が、第１及び第２の検出窓ｌ８，
１３の間の検出ゾーンを通り・て電気移動すると、単色
放射線は散乱及び／又は吸収され、もって、第１１図に
示されている通電クロマトグラムが生威される。

他の使用可能な単色放射線は、ＩＲ及び可視放射線源に
よって発生され得る。蛍光は、電気泳動的に移動する検
体のオン−カラム監視に使用可能な別の検出技法である
。オン−カラム検出技法は放射線の発生及び検出に限定
されるものではないということが、理解されよう。オン
−カラム検出に対する有用性を有する他の検出技法は、
導電性及び電気化学的ｒ４Ａｊノ定／検知を包含する。

オン−カラム検出技法に関する共通の特徴は、ある所定
の態様で毛管カラムにアクセスすることである。

ＨＰＣＥ装置１０の構戊要素としての毛管カラム１２を
搭載する統合温度制御／整合装置２６の一実施例が、第
３図の端面図に、より詳細に示されている。第３図の統
合温度制御／整合装置２６は、ＨＰＣＢ装置１０の一部
としての毛管カラム１２を搭載するための、一対の毛管
カラム搭載部材即ちプレート２８．２８と、一対の補助
支持フレート３０．３０と、一対の熱電プレート３２，
３２と、外部放熱プレート３４．３４とからなる、多層
構造体である。

第４図に示されている毛管カラム搭載プレート２８．２
８は、電気的に絶縁性の材料、好ましくは、良好な誘電
特性を有し且つ合理的な熱伝導率を有するセラミック型
材料から好適に作られる。

適切なセラミック材料の一つは、２９３　゜Ｋにおいて
ほぼ３６Ｗｒｎ−’゜Ｋ−１の熱伝導率を有する、アル
ミナＡＩ２０３である。しかしながら、毛管カラム搭載
プレート２８．２８は、ある応用に対しては、金属の導
電性材料で作られてもよいということが、理解されよう
。各毛管カラム搭載プレート２８は、その内側に面して
いる表面に形成された長さ方向の溝３６を有している。

溝３６は、毛管カラム１２の外径にほぼ等しい最大幅と
、毛管カラム１２の外径の半分にほぼ等しい深さとを有
している。溝３６の寸法は、毛管カラムエ２が、その中
にぴったりと着座させられる即ち物理的に係合させられ
るということ、更に、毛管カラム搭載プレート２８．２
８の、内側に面している表面が接触した関係で配置され
ると、毛管カラム１２は、それらの間に動けない状態で
固定される即ち挟まれるということを、確実にする。

第４図に示されているように、検出スリット３８が、上
部の毛管カラム搭載プレート２８に、その満３６にほぼ
中心がくるようにして形戊されており、そして、検出穴
４０が、下部の毛管カラム搭載プレート２８に、その溝
３６にほぼ中心がくるようにして形成されている。検出
スリット３８は、約２ｍｍかそれよりも小さい範囲内の
長さ、及び毛管カラム１２の内径にほぼ等しいかそれよ
りも小さい範囲内の幅を有している。検出穴４０は、約
２ミリかそれよりも小さい範囲内の直径を有している。

上部及び下部の毛管カラム搭載プレート２８．２８が、
第３図に示されているように、接触した関係で配置され
ると、検出スリット３８は、検出穴４０と整合する。

毛管カラム１２が毛管カラム搭載プレート２８２８の対
向する溝３８に着座させられると、検出スリット３８は
第１の検出窓１３と容易に整合し得、検出穴４０は第２
の検出窓１３と容易に整合し得るような態様で、検出ス
リット３８及び検出穴４０は、上部及び下部の毛管カラ
ム搭載プレート２８．２８に形成されている。これによ
り、毛管カラム搭載プレート２８．２８の構造形態は、
予め配置されているオン−カラム検出装置２２．２４に
対する毛管カラム１２の整合を容易にし、もって、それ
らの間の一致はもちろん、結果の再現性が保証される。

接触した関係で一緒に固定された毛管カラム搭載プレー
ト２８．２８の満面により、毛管カラム１２は、その対
向した溝内に固定される。熱伝導性′ペーストが、毛管
カラム１２と毛管カラム搭載プレート２８．２８との間
の、緊密な、熱的に伝導性の通路を確実にすべく使用さ
れ得る。

第５図に示されているように、毛管カラム搭載プレー｝
２８．２８の、外側に面している表面と接触して、補助
支持プレー｝−３０．３０の、内側に面している表面が
、配置されている。補助支持プレート３０．３０は、毛
管カラム搭載プレート２８．２８と熱電プレート３２．
３２との間に良好な熱伝導性媒質を提供する、金属部材
即ちプレートで通常作られており、もって、毛管カラム
１２と熱電プレート３２．３２との間のジュール熱の移
動が容易になる。

更に、補助支持プレート３０．３０は、統合温度制御／
整合装置２６の構造強さを高める。本発明に使用される
補助支持プレート３０．３０を形成するのに有用な代表
的な金属は、３００　″Ｋにおいてほぼ３９８Ｗｍ−”
゜Ｋ−１の熱伝導率を有する銅、及び２９３゜Ｋにおい
てほぼ２３７Ｗｍ”゜Ｋ−１の熱伝導率を有するアルミ
ニウムである。

統合温度制御／整合装置２６が、その中に挟まれている
毛管カラム１２を有する最終的な形に組み立てられると
、補助支持プレー｝３０．３０が、毛管カラム搭載プレ
ー｝２８，２８の検出スリット３８及び検出穴４０とそ
れぞれ整合させられるような態様で、検出スロット４２
が、第５図に示されているように、補助支持プレート３
０．３０の各々に形成されている。

熱電プレート３２．３２の、内側に面する表面は、補助
支持プレート３０．３０の、外側に面する表面とそれぞ
れ接触した状態で配置されている。

毛管カラム１２への又は毛管カラム１２からの熱エネル
ギの移動を制御することにより、毛管カラム１２の電気
泳動作業温度Ｔｃｃを熱電的に調節するための、ペルチ
ェ効果を利用する、少なくとも１つの電気的に伝導性の
回路即ちサーモパイルを、各熱電プレート３２は、備え
ている。

ペルチェ効果は、２つの異なる金属又は導電性素子（即
ち熱電対）の接合部を流れる電流が、電流の方向に依存
して、その接合部で熱エネルギを吸収又は発生するとい
う現象である。接合部における伝熱速度は、接合部を流
れる電流の大きさに直接比例する。従って、熱エネルギ
移動速度は、熱電回路を流れる電流の大きさを調節する
ことにより、直接制御され得る。更に、熱電回路内の電
流の方向を制御することにより、毛管カラム１２に及ぼ
される熱電効果は、毛管カラム１２の熱電冷却か熱電加
熱のいずれか一方をもたらすべく調節される。

説明を簡単にするため、熱電プレート３２．３２の動作
を、毛管カラム１２に熱電冷却をもたらすという見地か
ら説明する。即ち、電気泳動作業は、通常、毛管カラム
１２内で発生したジュール熱の放散と関係しているので
、熱電プレート３２．３２は、毛管カラム１２内で発生
したジュール熱を、毛管カラム搭載プレート２８．２８
、補助支持プレート３０．３０及び熱電プレート３２．
３２を介して放熱プレート３４．３４へと移動させるべ
く作用するものとして、説明する。熱電プレート３２．
８２によってもたらされる熱電冷却は、補助支持プレー
ト３０．３０及び毛管カラム搭載プレート２８．２８を
効果的に冷却し、毛管カラム１２の電気泳動作業温度Ｔ
ｃｃを所定の作業温度まで付随的に低下させる。

第６図に示されているように、外部電流源に複数の熱電
対を直列に接続することにより、サーモパイル５０が形
成される。サーモパイル５０は、第工の複数の導電性素
子５２及び第２の複数の導電性素子５４であって、第６
図に示されているように、可変電流源６０に電気的に接
続されている、第１の複数の異種接合部５６及び第２の
複数の異種接合部５８を形成すべく結合されているもの
からなっている。テルル化ビスマスが、サーモパイル５
０の導電性素子を形成するのに使用される代表的な化合
物であり、第１及び第２の複数の導電性素子５２．５４
は、　ｐ”型及び“ｎ”型の金属にテルル化ビスマスを
ドープすることによってそれぞれ形成される。

第１の複数の異種接合部５６は、第１及び第２の熱電プ
レート３２．３２の、内側に面している表面を形成すべ
く、第１の平面６２に配列されており、そして、第２の
複数の異種接合部５８は、第１及び第２の熱電プレート
３２．３２の、外側に面している表面を形戊すべく、第
２の平面６４に配列されている。例えば、適切な電気絶
縁材料であるエポキシ下部構造体内に熱電対を固・定す
ることにより、接合部は、上記の関係に永久的に維持さ
れ得る。

サーモバイル回路５０内を流れる、可変電流源６０によ
って発生される電流の大きさ及び方向の適切な選択は、
第１の複数の異種接合部５６を温度ＴＬに維持する一方
、第２の複数の異種接合部５８は、温度Ｔｌｌに維持さ
れる。即ち、第１の複数の異種接合部５６は冷却される
一方、・第２の複数の異種接合部５８は加熱される。

熱電プレート３２．３２は、電気泳動の間、第１の複数
の異種接合部５６において維持されている温度ＴＬが、
所定の電気泳動作業温度Ｔｃｃであって、電気泳動の間
、その温度で毛管カラムｌ２が作業させられるところの
ものよりも低くなるよう、構成されている。このことは
、毛管カラム１２と熱電プレート３２．３２の、内側に
面している表面との間の伝熱ポテンシャルが維持される
ことを保証し、もって、電気泳動の間に毛管カラム１２
内で発生するジュール熱は、毛管カラム１２から移動し
ていく。ＴＬの値、従って、熱エネルギ移動速度即ち熱
電プレート３２．３２の熱電冷却効果は、電流源６０の
出力を変えることによって調節され、もって、毛管カラ
ム１２の作業温度Ｔｃｃは、精確に維持される。後述す
る１つ以上のサーモバイル５０が、単独で又は組み合わ
されて、本発明に係る統合温度制御／整合装置２６に利
用される熱電プレート３２．３２として機能すべく構成
されている。

第７図に示されている熱電プレート３２の実施例は、単
一のサーモパイル５０，即ち単一の熱雷回路であり、こ
のサーモバイルは、それぞれの補助支持プレート３０の
、外側に面している表面と接触する内側に面している表
面６２を形成するように配列されている第１の複数の異
種接合部５６を有する一方、第２の複数の異種接合部５
８が、それぞれの放熱プレート３４の、内側に面してい
る表面と接触する外側に面している表面６４を形成する
ように配列されている。第７図に示されている熱電プレ
ート３２の実施例は単一のサーモパイル５０であるので
、各熱電プレート３２は、対応する補助支持プレート３
０のそれぞれの検出スロット４２と整合させられている
検出通路６６であって、電気泳動的に移動する検体のオ
ン−カラム検出のためのものを含むように改造されなけ
ればならない。

第８図は、本発明の熱電プレート３２の別の実施例を示
しており、この実施例においては、各熱電プレート３２
は、複数の別個のサーモバイル５０（第８図には４つの
サーモパイルが示されている）からなっており、これら
のサーモパイルは、熱エネルギを補助支持プレート３０
から放熱ブレ一ト（図示せず）に移動させるべく、組み
合わさって作用する。第８図に示されているように、各
サーモパイル５０は、それ自身の電流源６０を有してい
る。別個の電流源６０は、温度ＴＬを調節すべく、連動
制御され得る。各熱電プレート３２の個々のサーモパイ
ル５０は、検出通路６６を効果的に形成すべく配列され
得るということが、理解されよう。これは、個々のサー
モバイル５０を、対応する補助支持プレート３０．３０
の、外側に面している表面上に、検出スロット４２．４
２と重ならないようにして即ちそれらを妨害しないよう
にして取り付けることにより、達戊される。

本発明に係る放熱プレート３４の一実施例か、第９図に
示されている。第９図に示されている実施例の各放熱プ
レート３４は、複数の放熱フィン７０であって、これら
の放熱フィンとＨＰＣＥ装置１０が設置されている周囲
環境との間の、輻射及び／又は対流熱交換により、放熱
プレート３４に移動した熱エネルギを外部に放散させる
ためのものを備えている。放熱プレート３４の対流熱交
換は、受動性又は能動性のいずれでもよい。放熱プレー
ト３４を能動性対流熱交換で動作させるには、放熱プレ
ート３４の表面により多い量の流体を当てて放熱プレー
ト３４とこの流体との間の対流熱交換速度を増大させる
在来の公知手段を利用しなければならない。また、各放
熱プレート３４は、熱電プレート３２（第７図に開示さ
れている実施例）のそれぞれの検出通路６６又はそれぞ
れの補助支持プレート３０（第８図に開示されている実
施例）の検出スロット４２と整合させられている検出開
口７２を備えている。

あるいは、第１０図に示されているように、放熱プレー
ト３４は、熱交換用の冷却流体を放熱プレート３４内で
循環させる冷却装置７４により、冷却され得る。そのよ
うな実施例は、ＨＰＣＥ装置１０の毛管カラムｌ２が、
多量のジュール熱が周囲環境に移動させられなければな
らないところの所定の作業温度Ｔｃｃで動作させられな
ければならない場合に効果的である。循環している冷却
流体は、必要な伝熱ポテンシャルが熱電プレート３２，
３２と放熱プレー｝３４．３４との間の効果的なジュー
ル伝熱に対して維持されるということを保証する。この
実施例も、上述した検出開口７２を備えている。

上述したオン−カラム検出装置２６は、毛管カラム１２
と周囲環境との間の伝熱を調節する改良された手段を備
えている。毛管カラム１２に対する伝熱の方向及び速度
は、熱電プレート３２，３２を流れる電流の大きさ及び
方向によってもたらされる熱電効果により、調節される
。伝熱の方向及び速度の調節は、毛管カラム１２の電気
泳動作業温度Ｔｃｃを調節即ち制御する。統合温度制御
／整合装置２６を利用して前述した毛管カラム１２を熱
電的に冷却することにより、本発明に係るＨＰＣＥ装置
１０は、より高いＶｅｐで動作可能となり、このことは
、より解像度の高い通電クロマトグラム及び／又はより
短い実行時間での検体の分離を結果的にもたらすことに
なる。本発明に係る統合温度制御／整合装置２６を利用
することにより、再現性のある、質の高い結果が、−２
０℃までの電気泳動作業温度Ｔｃｃで得られ得る。

また、本発明に係る統合温度制御／整合装置２６は、電
気泳動作業温度Ｔ　ｃｃ’　を上昇させるべく、毛管カ
ラム１２を熱電的に加熱するのにも、即ち毛管カラム１
２内で発生したジュール熱を増大させるのにも利用され
得るということが、理解されるべきである。統合温度制
御／整合装置２６が毛管カラム１２を熱電的に加熱すべ
く動作させられるときには、放熱プレート３４．３４は
、統合温度制御／整合装置２６の構成要素として含まれ
る必要はない。

上述した統合温度制御／整合装置２６の構造形態は、毛
管カラムｌ２の検出ゾーン近傍の温度の熱電的な調節を
提供する。このことも、電気泳動分離の精度及び再現性
を高める。更に、統合温度制御／整合装置２６の上述し
た構造形態は、予め配置されているオン−カラム検出装
置２２．２４に対する毛管カラム１２の窓の適切な整合
即ち検出ゾーンの適切な整合を容易にする。

統合温度制′ａ／整合装置に基づく他の実施例も、上述
した教示に照らして可能である。例えば、統合温度制御
／整合装置の別の実施例は、上述した毛管カラム搭載プ
レート及び熱電プレートのみを備えている。統合温度制
御／整合装置の別の実施例は、熱電プレートのみを備え
ており、各熱電プレートの、内部に面している表面には
、予め配置されているオン−カラム検出装置と整合した
状態で毛管カラムを着座且つ固定させるための、上述し
た、溝及び検出スリット及び検出穴が、それぞれ形成さ
れている。

統合温度制御／整合装置の実施例を、プレート形状に関
して記載してきたが、本発明は「プレート」によって限
定されるべきではないということが、理解されるべきで
ある。統合温度制御／整合装置は、毛管カラムの周囲に
同軸で配置される、機能的には上述したような、一連の
別個の同心チューブとしても形成され得る。この実施例
の場合には、毛管カラム支持チューブに溝を設ける必要
はないということが、理解されよう。何故ならば、その
毛管カラム支持チューブの形状自体が、着座及び固定機
能を果すからである。

本発明に係る別の実施例である、ＨＰＣＥ装置１０用の
統合温度制御／整合モジュール２６゜が、第１２図〜第
１６図に示されており、この実施例は、モジュール２６
゜が種々の分離条件下で利用されることを可能にすると
いう特徴を有している。

統合温度制御／整合モジュール２６゜は、モジュール２
６′の基本的な構造形態を変えることなく、異なった長
さの毛管カラムを搭載する手段であって、実質的にその
全作動長に亘って固体冷却を付随的にもたらすものと、
オン−カラム検出装置２２，２４をモジュール２６″か
ら減結合する手段（その詳細は後述する）とを備えてい
る。

ＨＰＣＥ装置１０の概略図が、第１２図に示されている
。ＨＰＣＥ装置１０は、光密な絶縁性の容器１１゜　と
、緩衝液溜１６′，１６゛内に配置されている端部１４
’，１４′を有する毛管カラム１２゜　とを備えている
。電極１８゜，２０゜が、緩衝液溜１６゜．１６゜内に
配置されていると共に、電極ｌ８“，２０゛間に電圧Ｖ
ｅｐを印加する電源ＰＳに電気的に接続されている。毛
管カラム１２′は、その詳細は後述する統合温度制御／
整合モジュール２６′であって、絶縁されているホルダ
１００内に配置されるものにより、ＨＰＣＥ装置１０の
容器ｌ１゜内に装着される。

代表的なオン−カラム検出装置は、ＵＶ放射線源２２゜
と、検出手段２４゜と、放射線結合手段８ｏであって、
ＵＶ放射線源２２′から毛管カラム１２′への放射線及
び毛管カラム１２゛から検出手段２４゛への放射線を結
合するものとからなっている。毛管カラム１２’　は、
統合温度制御／整合モジュール２６゜内部に装着される
。モジュール２６′は、相補的な第１及び第２の搭載プ
レート部材２８’，２９゜　と、組み合わされて装着さ
れる１つ以上のサーモバイル５０′であって、モジュー
ル２６′の温度を制御し及び／又は変化させるものとを
備えている。例えば高温度熱伝導ぺ−スト（コネチカッ
ト州、スタンフォード在のオメガ・エンジニアリング・
インコーボレーテッド）又はエチレングリコールのよう
な、熱伝導性物質が、モジュール２６′とサーモバイル
５０′との間の熱接触を強めるべく利用され得る。サー
モバイル５０’　は、熱電温度制御装置６０’　に電気
的に接続されている。外部放熱プレート３４゜（第１３
図）及び冷却装置７４゜　（例えばファン）が、サーモ
バイル５０’　から熱を除去するのに用いられ得る。

ＨＰＣＥ装置１０は、プレキシグラスのような適切な材
料で作られ得る光密な容器工１゜を備えている。容器１
１゛は、その中に絶縁されているホルダ１００を受容す
べく構成されている。容器１１゛は、作業者及びモジュ
ール２６′を高電圧から絶縁する。また、容器１１′は
、検出結果に影響を及ぼし得る迷光を最少にする。更に
、容器１１゜は、絶縁されているホルダ１００Ｘ緩衝液
溜１６”，１６゜、電源ＰＳへの電気接続部、もしそれ
か使用されている場合には外部放熱プレート３４゜及び
放射線結合手段８０の支持体としても機能する。

ホルダ１００　（第１３図参照）は、電気絶縁材料で作
られており、統合温度制御／整合モジュール２６゜が、
摺動可能に、その中に挿入され又はその中から引き出さ
れ得るように構或されている。

ホルダ１００の他の特徴については、別の構成要素と共
に、更に詳細に後述する。

放射線結合手段８０は、第１３図に示されているように
、ホルダ１００内に装着される放射線源ファイバ光学素
子８２であって、放射線源からの放射線を統合温度制御
／整合モジュール２６゛に伝達すべく作用するものを備
えている。更に、放射線結合手段８０は、放射線源ファ
イバ光学素子８２と整合してホルダ１００内に装着され
る試料セルファイバ光学素子８２であって、モジュール
２６゛からの放射線を検出手段２４゛に伝達すべく作用
するものを備えている。

第１４図に一例として示されている試料光学結合手段８
６は、放射線源ファイバ光学素子８２からの放射線を毛
管カラム１２゜上に結合すべく、且つ毛管カラム１２゜
から出て行く放射線を試料セルファイバ光学素子８４に
結合すべく、統合温度制御／整合モジュール２６゜と組
み合わされて装着され得る。第１４図に示されている好
適な実施例においては、試料光学結合手段８６は、２本
の１００ミクロンの光ファイバ８６ａと、石英ガラスレ
ンズ８６ｂと、１本の６００ミクロンの光ファイバ８６
ｃとからなっている。別の好適な実施例においては、試
料光学結合手段８６は、第１の６００ミクロンの光ファ
イバ８６ａと、石英ガラスレンズ８６ｂと、第２の６０
０ミクロンの光ファイバ８６ｃとからなっている。

約３０ｃｍの長さを有する、２本の光ファイバ８６ａは
、シアノアクリレート接着剤で互いに固着され、研磨さ
れ、且つ第１の搭載プレート部材２８′内に装着されて
いるテフロンチューブ１１０内に圧入されている。光フ
ァイバ８６ａの第１の端部は、放射線源ファイバ光学素
子８２からの放射線を光ファイバ８６ａ内に集中させる
ところの石英ガラスレンズ８６ｂと光学的に連結されて
いる。光ファイバ８６ａにおける２２０ｎｍ超の信号損
失は、約１，Ｏｄｂ／ｍであり、換言すると．透過率は
８０％よりも高い。２本の光ファイバの使用は、ＳＮ比
を向上させる。この好適な実施例の場合、約２４０ミク
ロンの軸方向長さを有する毛管窓１３゜が、毛管カラム
１２゛に形成されている。

６００ミクロンの光ファイバ８６ｃは、第２の搭載プレ
ート部材２９゜内に圧入されている。６００ミクロンの
光ファイバ８６ｃは、毛管カラム１２゜を出て行く放射
線を試料セルファイバ光学素子８４に光学的に結合する
。

ＨＰＣＥ装置１０は、基準放射線結合手段９０であって
、第１及び第２の基準セルファイバ光学素子９２．９４
と基準光学結合手段９６とからなるものをも備え得る。

基準セルファイバ光学素子９２．９４は、ホルダ１００
内に整合した状態で装着され、オン−カラム検出装置２
２’　，２４゜と統合温度制御／整合装置２６゜との間
の放射線を結合すべく作用する。上述したものと同様の
ものであってよい、基準光学結合手段９６は、第１の基
準セルファイバ光学素子９２からの放射線を毛管カラム
１２゛上に結合すべく、且つ毛管カラム１２゛から出て
行く放射線を第２の基準セルファイバ光学素子９４に結
合すべく、統合温度制御／整合モジュール２６′　と組
み合わされて配置され得る。

基準放射線結合手段９０は、注入された検体の通電クロ
マトダラムを生戊するのに利用され得る。

これは、どの位の量の検体が毛管カラム１２゜内に注入
されたかの量的な決定を可能にする。上述した構戊は、
ホルダ１００内に装着されたファイバ光学素子と、統合
温度制御／整合装置２６゜と組み合わされて配置されて
いる光学結合手段との間の光学的な減結合をもたらす。

相補的な搭載プレート部材２８’　，２９゜は、高い熱
伝導率及び良好な電気絶縁特性を有する材料から作られ
る。約３６Ｗｍ’″１゜Ｋ−”の熱伝導率を有するアル
ミナＡ１＊Ｏｓは、搭載プレート部材２８゜　　２９゛
を作るのに有用な１つの材料である。約５６Ｗｍ−”゜
Ｋ−”の熱伝導率を有する窒化ホウ素Ｂｎは、搭載プレ
ート部材２８゜，２９゜を作るのに有用なもう１つの材
料である。Ｂｎは、より高い熱伝導率を有していること
に加えて、ＡＩｔｏｓよりも加工が容易であるので、製
造コストが安くなる。搭載プレート部材２８’，２９゜
の高い熱伝導率は、毛管カラム１２゜の実質的に全長の
外表面を所定の電気泳動作業温度Ｔｃｃに維持するとこ
ろの固体冷却能力を提供する。

搭載プレート部材２８゜，２９゜は、組み合わされて合
体するように形成されており、そして、組み合わされた
ときの寸法は、ホルダ１００内に摺動可能に受容される
ようになされている。合体した搭載プレート部材２８゜
　　２９′間の伝熱は、合体に先立ち、搭載プレート部
材２８゜，２９゜の当接する面にエチレングリコールを
薄く塗ることにより、高められる。搭載プレート部材２
８゛２９゜は、毛管カラム１２゜との良好な熱接触をも
たらすべく、且つその毛管カラム１２′をモジュール２
６゜内部に着座させ且つ固定させるべく、加工されてい
る。その中に装着される毛管カラム１２゜及び０．５ｍ
Ｌのマイクロ試験管のような緩衝液溜１６’，１６゜内
に配置されるその端部１４゜　　１４゜　と組み合わさ
れて合体させられた搭載プレート部材２８’　．２９゜
により、ホルダｌ００内に装着されると、毛管カラム１
２゛の各端部１４′　の約０．５ｃｍのみが、緩衝液溜
１６′と統合温度制御／整合モジュール２６゛　との間
に露出する。露出した毛管カラムの最小限度の長さは、
ジュール熱に起因する毛管カラム内部の温度の変化を最
小にする。

第１の搭載プレート部材２８′は、第１及び第２の毛管
支持溝１２０，１２２と、異なった長さの毛管カラムを
支持するための凹部１２４とを備えている。毛管支持溝
１２０，１２２は、与えられた毛管カラムのそれぞれの
端部をぴったりと搭載するための寸法を有している。上
述した試料光学結合手段及び基準光学結合手段の対応す
る素子を受容するためのポート１２６が、それぞれの支
持ｌ＋’ｌｆｆ１２０，１２２に形成されており、搭載
プレート部材２８゜を貫通している。第１５図に例とし
て示されている好適な一実施例においては、薄い（約千
分の１０インチの厚さの）ステンレススチール製の搭載
部材１２５が、搭載プレート部材２８′に、検出ゾーン
を画成するポート１２６の周囲に配設されている。搭載
部材１２５は、毛管搭載溝１２５ａ及びスリット１２５
ｂを備えている。

好適な一実施例においては、毛管支持溝１２０，１２２
は、約３５７ミクロンの外径を有する毛管カラム１２’
　を搭載するための寸法を有している。

毛管カラム１２’の内径は、具体的な応用に依存して、
例えば５０，１００又は２００ミクロンと、選択的に可
変である。

第１の搭載プレート部材２８′の凹部１２４は、所定の
周長を有する周壁１２４ａによって画或されている。ポ
リイミド塗被毛管は、十分な弾力性を有しているので、
装着された毛管カラム１２’の中間部分は、周壁１２４
ａに当接する。ある特別な毛管カラムの中間部分は、凹
部１２４内部に所定のターン数だけ捲回され得、もって
、統合温度制御／整合モジュール２６“内部に装着され
た毛管カラム１２゜は、所定の作動長を有することが可
能になる。所定の作動長は、毛管カラムの中間部分のタ
ーン数と凹部１２４の所定の周長とによって決定される
。

統合温度制御／整合モジュール２６゜の基本的な構造形
態、即ち凹部１２４は、異なった長さの毛管カラムがそ
の中に装着されることを可能にすると共に、その毛管カ
ラムに対し、同じ度合の固体冷却、温度制御を付随的に
もたらす。従って、統合温度制御／整合モジュール２６
′は、種々の検体の電気泳動分離に対し、ゲルカラム又
はオープンカラムによって利用され得る。

好適な一実施例においては、凹部１２４は、異なった長
さの毛管カラムが、１５、３０，４５又は６０センチの
カラム作動長をそれぞれ提供すべくその中で捲回され得
るような所定の周長を有する。４５センチ及び６０セン
チのカラム作動長が、電気泳動分離に通常用いられる。

第２の搭載プレート部材２９゜は、第１の搭載プレート
部材２８゜を相補うべく形成されており、ブラグ１３０
及びポート１３２を備えている。フラグ１３０は、凹部
１２４内部に配置されるべく形成されており、毛管カラ
ム１２゛の中間部分の、周壁１２４ａとの当接関係を保
持する。プラグ１３０は、所定の間隙（例えば約４００
ミクロン）がプラグ１３０の周縁部と周壁１２４ａとの
間に存在するように形成され得、もって、毛管カラム１
２’　は、毛管カラム１２゜と統合温度制御／整合モジ
ュール２６゛　との間の熱接触を高めるべく、高温度熱
導電性ペースト又はエチレングリコールで塗被され得る
。

ポート１３２は、第１の搭載プレート部材２８゜のボー
ト１２６と整合した状態で第２の搭載プレート部材２９
゛に穿没されている。ボートｌ３２は、上述した試料光
学結合手段及び基準光学結合手段の対応する素子を受容
すべく形成されている。

第１及び第２の搭載プレート部材２８’，２９’の別の
実施例が、第１６図及び第１７図に示されている。毛管
カラムの中間部分を受容するための満１２７が、周壁１
２４ａに形成されている。

ホルダ１００は、サーミスタ、熱電対又はＲＴＤのよう
な温度測定手段１４０が、毛管カラムの所定の電気泳動
作業温度Ｔｃｃを監視すべく、統合温度制御／整合モジ
ュール２６゜に熱的に結合されるよう、形成されている
。更に、第１及び第２の搭載プレート部材２８’　，２
９’　は、温度測定手段１４０が毛管カラムエ２゜　と
直接的に熱接触した状態で配置され得るよう、形成され
得る。温度測定手段１４０は、熱電温度制御装置６０’
　に、それに温度フィードバック信号を供給して毛管カ
ラムの温度制御を容易にすべく、電気的に結合されてい
る。温度測定手段１４０の使用は、比例電流制御をもた
らすことにより、固体温度制御システムの安定性を高め
る。温度測定手段１４０．からのフィードバック信号は
制御装置６０’　に供給され、サーモバイル５０゜への
電流が調節される。

これは、モジュール２６′と装着された毛管カラム１２
゛　との間の伝熱を調節する。

本発明の別の実施例においては、上述した装置が、質量
分析器又は電気化学的な検出器のようなオフーライン検
出器と共に利用され得る。この実施例においては、統合
温度制御／整合モジュール２６′の主要な機能は、毛管
カラムに対して熱電温度制御を行い、その毛管カラムを
所定の電気泳動作業温度Ｔｃｃに維持することである。

統合温度制御／整合モジュール２６′は、毛管カラム１
２′を搭載すべく作用するのに加えて、毛管カラム１２
゜がモジュール２６゜内部で定位置に置かれるという意
味において毛管カラム１２゜を整合させるべく、即ち、
毛管カラムの端部１４″．１４′がモジュール２６゛か
ら外方へ等しく延出させられるというこうを確実にすべ
く機能する。

［発明の効果］ 以上のように、本発明に係る統合温度制御／整合装置は
、毛管カラムの温度を、実質的にその全作動長に亘って
所定の作業温度に精確に調節及び／又は変化させ得ると
共に、毛管カラムを、所定の位置に容易に整合させ且つ
固定し得るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る統合温度制御／整合装置を使用
している高性能毛管電気泳動（ＨＰＣＥ）装置の一実施
例の概略図、 第２図は、毛管カラムの斜視図であって、対向している
検出窓を示しているもの、 第３図は、本発明に係る統合温度制御／整合装置の一実
施例の断面図であって、第１図中の３−３線に沿うもの
、 第４図は、本発明に係る毛管カラム搭載プレートの斜視
図、 第５図は、本発明に係る補助支持プレートの斜視図、 第６図は、サーモパイルの概略図、 第７図は、本発明に係る熱電プレートの一実施例の斜視
図、 第８図は、本発明に係る熱電プレートの別の実施例の斜
視図、 第９図は、本発明に使用される放熱プレートの一実施例
の斜視図、 第１０図は、本発明に使用される放熱プレートの別の実
施例の斜視図、 第１１図は、ＨＰＣＥ装置によって生戊される通電クロ
マトグラムの一例を示す図、 第１２図は、本発明に係るＨＰＣＥ装置の別の実施例の
概略図、 第１３図は、第１２図に示されているＨＰＣＥ装置の一
部の斜視図、 第１４図は、第１３図に示されている統合温度制御／整
合モジュールの分解斜視図、 第１５図は、第１４図に示されている統合温度制御／整
合モジュールの一方の搭載プレート部材の平面図、 第１６図及び第１７図は、第１４図に示されている統合
温度制御／整合モジュールの別の実施例を示す斜視図、
及び 第１８図は、従来方法と本発明に係る固定冷却装置との
比較を示す性能図である。 １０・・・高性能毛管電気泳動（ＨＰＣＥ）装置１２・
・・毛管カラム １３・・・検出窓 １４・・・端部 １６・・・緩衝液溜 １８．２０・・・電極 ２２・・・ＵＶ放射線源 ２４・・・検出手段 ２６・・・統合温度制御／整合装置 ２６゜・・・統合温度制御／整合モジュール２８・・・
搭載プレート ３０・・・補助支持プレート ３２・・・熱電プレート ３４・・・放熱プレート ３６・・・溝 ３８・・・検出スリット ４０・・・検出穴 ４２・・・検出スロット ５０・・・サーモパイル ５２．５４・・・導電性素子 ５６．５８・・・異種接合部 ６０・・・可変電流源 ６・・・検出通路 Ｏ・・・放熱フィン ２・・・検出開口 Ｏ・・・放射線結合手段 ２・・・放射線源ファイバ光学素子 ４・・・試料セルファイバ光学素子 ６・・・試料光学結合手段 Ｏ・・・基準放射線結合手段 ２．９４・・・基準セルファイバ光学素子Ｏ・・・ホル
ダ Ｏ・・・テフロンチューブ ０．１２２・・・毛管支持溝 ４・・・凹部 Ｏ・・・プラグ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）高性能毛管電気泳動用統合温度制御／整合装置で
   あって、 毛管カラムを所定の電気泳動作業温度に維持すべく、該
   毛管カラムと周囲環境との間の伝熱を熱電的に調節する
   調節手段と、 上記毛管カラムを所定の位置に毛管電気泳動装置の一部
   として搭載する搭載手段であって、該毛管カラムと当該
   搭載手段との間の効率的な伝熱をもたらして該毛管カラ
   ムを上記所定の電気泳動作業温度に維持すべく、電気絶
   縁性且つ高熱伝導性の材料で作られていると共に、該毛
   管カラムの実質的に全作動長に亘って該毛管カラムを包
   むように形成されており、上記調節手段は当該搭載手段
   と熱接触した状態で配置されている、ものと、を具備し
   、 上記搭載手段が、 上記毛管カラムを当該搭載手段内部の上記所定の位置に
   固定すべく、該毛管カラムのそれぞれの端部と物理的に
   係合する係合手段と、 上記毛管カラムの中間部分を上記搭載手段内部にそれと
   熱的に接触した状態で配置する配置手段であって、変化
   する長さの毛管の中間部分を収容すべく形成されており
   、もって該毛管カラムの作動長が、異なった電気泳動分
   離に対して所定の増分で変化させられ得る、ものと、 を備えている統合温度制御／整合装置。 （２）高性能毛管電気泳動装置と共に使用される統合温
   度制御／整合装置であって、該高性能毛管電気泳動装置
   は毛管カラム、電源、熱電制御装置、オン−カラム検出
   用検出装置、及び該検出装置と当該統合温度制御／整合
   装置との間の放射線を結合する放射線結合手段を備えて
   いる、ものにおいて、 毛管カラムを所定の電気泳動作業温度に維持すべく、該
   毛管カラムと周囲環境との間の伝熱を熱電的に調節する
   熱電調節手段と、 上記毛管カラムを上記毛管電気泳動装置の一部として搭
   載する搭載手段であって、該毛管カラムと当該搭載手段
   との間の効率的な伝熱をもたらして該毛管カラムを上記
   所定の電気泳動作業温度に維持すべく、電気絶縁性且つ
   高熱伝導性の材料で作られていると共に、該毛管カラム
   の実質的に全作動長に亘って該毛管カラムを包むように
   形成されており、上記熱電調節手段は当該搭載手段と熱
   接触した状態で配置されている、ものと、 を具備し、 上記搭載手段が、 オン−カラム検出をもたらすべく、当該搭載手段内部の
   所定位置で上記毛管カラムを上記放射線結合手段に整合
   させる整合手段であって、該放射線結合手段からの放射
   線を該毛管カラム上に光学的に結合し且つ該毛管カラム
   からの放射線を該放射線結合手段に光学的に結合する光
   学結合手段を備えているものと、 上記毛管カラムを当該搭載手段内部の上記所定の位置に
   固定すべく、該毛管カラムのそれぞれの端部と物理的に
   係合する係合手段と、 上記毛管カラムの中間部分を上記搭載手段内部にそれと
   熱的に接触した状態で配置する配置手段であって、変化
   する長さの毛管の中間部分を収容すべく形成されており
   、もって該毛管カラムの作動長が、異なった電気泳動分
   離に対して所定の増分で変化させられ得る、ものと、 を備えている統合温度制御／整合装置。 （３）前記搭載手段が、相補的な形状を有する第１及び
   第２の搭載プレートを更に備えており、組み合わされて
   合体させられた該第１及び第２の搭載プレートが、統合
   温度制御／整合モジュールを形成する請求項２記載の統
   合温度制御／整合装置。 （４）前記第１の搭載プレートが、所定の周長を有する
   周壁によって画成されている凹部と、該凹部と隣接し且
   つ当該第１の搭載プレートの一方の縁部から延在する第
   １及び第２の溝とを備えており、更に、前記第２の搭載
   プレートが、プラグを備えており、該プラグは、それが
   該凹部の内部に配置されると、該凹部及び該プラグが前
   記毛管カラムの中間部分と熱的に接触するよう、当該第
   １及び第２の搭載プレートが組み合わされて合体される
   ような形状を有しており、該凹部が、該周壁の該所定の
   周長が前記所定の増分を規定するところの前記配置手段
   であり、且つ、該第１及び第２の溝が、該毛管カラムの
   それぞれの端部と物理的に係合する前記係合手段である
   請求項３記載の統合温度制御／整合装置。 （５）前記周壁が、前記毛管カラムの中間部分を収容可
   能な形状を有する溝を備えている請求項４記載の統合温
   度制御／整合装置。 （６）前記プラグが、前記毛管カラムの中間部分を収容
   可能な形状を有する溝を備えている請求項４記載の統合
   温度制御／整合装置。 （７）前記第１の搭載プレートが、前記第１及び第２の
   溝の内の一方に形成され且つ当該第１の搭載プレートを
   貫通している第１のポートを備え、且つ、前記第２の搭
   載プレートが、該第１の搭載プレートの該第１のポート
   と整合した状態で当該第２の搭載プレートを貫通してい
   る第１のポートを備えており、該第１及び第２の搭載プ
   レートの該第１のポートは、前記毛管カラムにおける電
   気泳動分離のオン−カラム試料検出をもたらすべく、前
   記光学結合手段を装着可能な形状を有している請求項４
   記載の統合温度制御／整合装置。（８）前記光学結合手
   段が、 前記第１の搭載プレートの前記第１のポート内に装着さ
   れる少なくとも１つの光ファイバと、上記第１の搭載プ
   レートの上記第１のポート内に装着されるレンズであっ
   て、前記放射線結合手段からの放射線を上記少なくとも
   １本の光ファイバ上に集中させるべく作用するものと、 前記第２の搭載プレートの前記第１のポート内に装着さ
   れる光ファイバと、 を備える請求項７記載の統合温度制御／整合装置。 （９）前記第１の搭載プレートが、前記第１及び第２の
   溝の内の他方の溝に形成され且つ当該第１の搭載プレー
   トを貫通している第２のポートを更に備え、且つ、前記
   第２の搭載プレートが、該第１の搭載プレートの該第２
   のポートと整合した状態で当該第２の搭載プレートを貫
   通している第２のポートを更に備えており、該第１及び
   第２の搭載プレートの該第２のポートは、前記毛管カラ
   ム内に注入された検体のオン−カラム基準検出をもたら
   すべく、前記光学結合手段を装着可能な形状を有してい
   る請求項７記載の統合温度制御／整合装置。 （１０）前記毛管カラムの前記所定の電気泳動作業温度
   を監視する温度監視手段であって、前記搭載手段と熱接
   触した状態で配置され、前記熱電制御装置と、それに温
   度信号を供給すべく電気的に接続されているものを更に
   備えており、もって、該熱電制御装置が、該毛管カラム
   を該所定の電気泳動作業温度に維持すべく、前記熱電調
   節手段に対して比例温度制御をもたらす請求項２記載の
   統合温度制御／整合装置。 （１１）前記毛管カラムの前記所定の電気泳動作業温度
   を監視する温度監視手段であって、前記毛管カラムと直
   接的に熱接触した状態で配置され、前記熱電制御装置と
   それに温度信号を供給すべく電気的に連結されているも
   のを更に備えており、もって、該熱電制御装置が、該毛
   管カラムを該所定の電気泳動作業温度に維持すべく、前
   記熱電調節手段に対して比例温度制御をもたらす請求項
   ２記載の統合温度制御／整合装置。