JPH0387646A - 試料注入装置 - 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、キャピラリー電気泳動（（：ａｐ　ｉ　ｌ　
１ａｒｙｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ　、　ＣＥ　
）装置、界面動電り０７トグラ７　イー（ｅｌｅｃｔｒ
ｏｋｉｎｅｔｉｃ　ｃｈｒｏｉａｔｏｇｒａｐｈｙ、Ｅ
　Ｋ、　Ｃ）装置、電気浸透流を利用したキャピラリー
液体クロマトグラフ　イー　（ｃａｐｉｌｌａｒｙ　１
ｉｑｕｉｄ　ｃｈｒｏｎａｔｏｇｒａｐｈｙ　ｗｉｔｈ
　ｅｌｅｃｔｒｏｏｓｉｏｓｉｓ　）装置、及び細管式
等速電気泳動（ｉ　５ｏｔａｃｈｏｏｈｏｒｅｓ　ｉ　
ｓ　＞装置に共通して使用するのに好適な微量試料注入
装置に関する。

〈従来の技術〉 キャピラリー電気泳動、界面動電クロマトグラフィー、
電気浸透流を利用したキャピラリー液体クロマトグラフ
ィー、及び細管式等速電気泳動は共に高電場における被
測定試料の電気的な移動度の差異を利用して分離分析を
行なう電気泳動分析法の一種であるが、内径が１０〜数
百μｍ程度の中空のチューブでなる所ｉｆｌ’ｒヤピラ
リーカラム内で分離を行なうところが他の電気泳動法と
大きく異なるところである。使用する装置は、通常、中
空のキャピラリーカラム、高電圧電源、検出器、試料注
入器で成立ち、基本構成がほぼ同一の装置となるためこ
れら全ての測定手法を使い分けることができる可能性が
ある。

ところで、上述のような分析手法に用いられる装置では
、キャピラリーカラムの一方には試料注入装置が設置さ
れ、他端には検出器が設置される。

そして、キャピラリーカラムの両端に直流の高電圧をか
けて分離・検出を行なう。しかし、試料は試料の電荷（
極性）と反対の極性を持つ電極のほうに移動するため、
必ずしも下流側（検出器ｆｆｌ　）に移動するとは限ら
ず、試料注入器側にも移動する試料もある。そのため、
試料中の極性の相反するイオンを一回の測定ですべて検
出することは不可能である。但し、電気浸透流を利用し
たり、ポンプなどを用いて強制送液を行いながら測定を
行なう場合には、移動方向か異なるイオンをある程度（
移動度が小さい試料のみ）まで検出・測定することは可
能である。しかし、移動度の大きいイオンの測定は不可
能である。

また、試料中の極性の相反するイオンをすべて測定する
には、高電圧の極性を反転させて２回の測定を行なわな
ければならないという不便さがある。

このような問題の解決法としては、キャピラリーカラム
と検出器を２セツト用意し、キャピラリーカラムを２本
束ねて試料溶液中に差込み、試料溶液の水位の差（ヘッ
ド差）を利用して試料注入を行い、その後キャピラリー
カラムを２本束ねたまま緩衝液タンクに差し込み、高電
圧を印加すれば可能となることは容易に考えられる。

然しながら、このような方法は、手動で行なうには非常
に簡便な方法であるものの、ヘッド差のコントロールが
難しいためあまりよい再現性が得られないという問題が
あった。勿論、機械化することで良好な再現性を得るこ
とも可能であるがかなり大げさな装置となってしまうと
いう問題があった。また、このような試料注入法では、
初期充填液（，４ＩＩＩ管式等速電気泳動法ではリーデ
ィング液ともいう）を充填するための流路がないため細
管式等速電気泳動用として使用することができず、前記
４つの手法すべてに利用することはできないという問題
があった。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明において解決しようとする技術的課題は、前記４
つの手法の装置、つまり、キャピラリー電気泳動装置、
界面動電クロマトグラフィー装置、電気浸透流を利用し
たキャピラリー液体クロマトグラフィー装置、及び細管
式等速電気泳動装置おいて共通して使用することが可能
で、自動化か容易で、再現性よく極微量の試料を２つの
カラムに同時に注入が行えるような試別注入装置を提供
することにある。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は、試料注入装置において、一対の固定の弁座と
、該弁座に挟まれ計量穴を有し回転軸を中心に同時に回
転する一対のローターと、このローターを一定のシーケ
ンスで回転させる手段と、一定水位で緩衝液を供給する
手段と、初期充填液あるいは洗浄液を供給する手段を具
備し、前記−方の弁座から前記ローターを経て他方の弁
座に緩衝液と初期充填液並びに試料を流す３系統の流路
と、前記一対の弁座にそれぞれ接続された試料分離用の
キャピラリーカラムとを具備し、前記試料が前記キャピ
ラリーカラムに注入される前の状態では、前記試料を前
記一方の弁座がら導入し前記計量穴を経て他方の弁座か
ら排出させ、前記一方の弁座から導入した前記初期充填
液を前記２つのキャピラリーカラムの入しコに接続させ
て前記２つのキャピラリーカラムの内部液を洗浄し且つ
初期充填液で置き換えるようにし、試料を前記キャピラ
リーカラムに注入する状態では、前記ローターの試料が
充填された計量穴を前記２つのキャピラリーカラムに才
妾続すると共に、一対のローターで形成されるこの穴の
中央部を前記ＭＷｔ液に接触させ、前記一定水位を作成
する手段により生ずる前記緩衝液の液圧によって前記２
つのキャピラリーカラム内に前記試料を微少量注入し、
前記試料を前記２つのキャピラリーカラムに注入後前記
試料の分離を行なう状態では、前記一方の弁座から導入
した前記Ｍ析液を前記２つのキャピラリーカラムの入口
に接続させてこの部分を洗浄しながら排出することによ
って前記課題を解決したものである。

く作用〉 前記の技術手段は次のように作用する。即ち、試料がキ
ャピラリーカラムに注入される前の状態では、試料がマ
イクロシリンジ等によって一方の弁座から注入され、一
対のローターに設けられた計量穴を満たした後、残余の
試料は他方の弁座より排出される。このとき、一方の弁
座の初期充填液の導入口は、前記２つのキャピラリーカ
ラムの入口に接続されておりキャピラリーカラムの内部
液は前記初期充填液で置き換えられる。

試料を２つのキャピラリーカラムに注入する状態では、
一対のローターが回転し、試料が充填された計量穴が前
記２つのキャピラリーカラムの間に接続され、計量穴の
中央部は緩衝液の流路と接続され、計量穴に満たされた
試料はＭ荷液の液圧で２つのキャピラリーカラム内に圧
送される。２つのキャピラリーカラム内に注入される試
料の量は、計量穴の内容量、計量穴がキャピラリーカラ
ムに接続されている時間、及びＭ荷液のヘッド圧によっ
て定まり、これらを一定にすることによって分析に必要
な微少の試料を再現性よく注入することができる。

試料を２つのキャピラリーカラムに注入した後、一対の
ローターは再び回転し高電圧が印加され試料の分離が行
なわれる。このとき２つのキャピラリーカラムの入口部
分は一方の弁座から導入された緩衝液（溶媒Ａ）によっ
て常に洗浄されている。

これは、ゴミ等によるキャピラリーカラムの閉塞を防ぎ
、また高電圧印加時の電気分解によって生する気体が前
記キャピラリー内に侵入することがなく、発生した気体
の流入による計測の途切れが発生しないようにしたため
である。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例について図を用いて詳しく説明す
る。第１図は本発明の試料注入装置をキャピラリー電気
泳動装置に組み込んだ時の構成及び流路図であり、第２
図は、２カラムを用いた同時分析装置の基本構成図であ
る。第１図及び第２図において、同一の！ｆ４或要素に
は同一の符号を付しである。また、 ８は一定水位作成器であり、キャピラリーカラム１，１
′との間で生じるヘッド差により緩衝液（溶媒Ａ〉が送
液される。この一定水位作成器の中に含まれた２本の管
８ａ、８ｂは途中で接続され、管８ａの底部よりポンプ
８ＣによってＭｉ街液液タンク８ｄ貯留された緩衝液が
送り込まれる。管８ａでオーバーフローした溶媒は管８
ｂを経て再び緩衝液タンク８ｄに還流されている。

１７は初期充填液ポンプで、試料注入バルブ１０におけ
る１７からの流路がキャピラリーカラム１．１′と接続
された時に初期充填液（溶媒Ｂ）が送液される。

９゜は試料を供給するマイクロシリンジ、１０は一定の
微小量の試料をキャピラリーカラム１に注入する試料注
入バルブである。

１１はキャピラリーカラム１，１゛の高電圧電源Ｅを印
加するスイッチで、後出のシーケンサからの制御Ｍ信号
によって動作する。

１２は所定のシーケンスに従い制御信号を試料注入バル
ブ１０、スイッチ１１、信号処理部１３に与えるシーケ
ンサである。尚、１４は電流計、１５は記録計、１６は
恒温槽である。

試料注入バルブ１０を第４図の分解斜視図に従い詳しく
説明する。１０−１．１ｏ−２はディスク状の弁座（ス
テータ）、１０−３及び１０−４はこれら弁座に挟まれ
た、例えばセラミックス製のディスク状のローターで、
２つのディスクが同時に回転する。この一対のローター
には、２つのディスクが重なりあうことで計量穴が形成
される。弁座１０−１には穴１０−１ａ　〜１ｄが設け
られ、ローター１０−３には穴１０−３ａ　〜３ｅが設
けられ、ローター１０−４には穴１０−４ａ　〜４ｆが
設けられ、弁座１０−２には穴１Ｏ−２ａ〜２ｅが設け
られている。

穴１０−１ａ　、、　１０−３ａ　、１Ｏ−４ａ　、１
０−２ａには軸が挿通される。ローター１０−３の穴１
Ｏ−３ｅには、弁座１０−１と接する面に円弧状のｆｉ
ｌ、ｏ−３ｆが形成され、ローター１０−４には、ロー
ター１０−３と接する面に大小二つの円弧状の涌１０−
４ｇと１．０−４ｈが形成され、また、弁座１０−２と
接する面に円弧状の溝１Ｏ−４ｉが形成されている。

このうち、穴１０−２８は緩衝液の導入口、穴１Ｏ−１
ｄはＭ荷液の排出口、穴１Ｏ−２ｃは初期充填液の導入
口、穴１Ｏ−１ｂは試料の注入穴、穴１Ｏ−２ｂは試料
の排出穴である。また、穴１Ｏ−１ｃ及び１Ｏ−２ｄは
キャピラリーカラムが接続される穴である。

第４図はこのように構成された試料注入バルブの動作を
説明するための説明図で、図（イ）は測定時の状態を示
し、図（ロ）は初期充填液をキャピラリーカラム１．１
　に充填し、試料を計量穴に満たすときの状態を示し、
図（ハ）は試料注入時の状態を示す、以下、本試料注入
装置を細管式等速電気泳動装置で使用した時の試料注入
器の動作を第４図に従って説明する。

試料注入前の状態つまり初期充填液を満たしている状態
では、図（ロ）で解るように穴１Ｏ−ＩＣ１１０−３ｄ
　＝　１０−４ｅ　、１０−２ｄが一直線にＪＲ続され
、ｆｌｌ　０−４ｈを介して初期充填液の導入口である
穴１０−２ｃに接続している。また、穴１Ｏ−１ｂ、１
０−３１１．１０−４ｂ　、１０−２ｂも同様に一直線
に接続している。この状態で、初期充填液ポンプ１７か
らの初期充填液がキャピラリーカラムに流れ込み、マイ
クロシリンジ９から与えられた試料は穴１Ｏ−１ｂを通
って計量穴１０−３ｂ　＋　１０−４１）に満たされる
。余剰の試料は穴１Ｏ−２ｂより排出される。

ローター１０−３及び１０−４を図（ｃ）のように切り
換えると、計量穴１０−３ｂ　＋１０−４ｂが穴１Ｏ−
１Ｃ及び１０−２［１を経てキャピラリーカラム１゜１
″に接続され、計量穴１０−３ｂ　＋　１０−４ｂに満
たされた試料が図のように流れる緩衝液によってキャピ
ラリーカラム１，１゛内に圧送される。尚、ローター１
０−３．１０−４の切り換えはシーケンサ１２からの制
御信号に基づき図示されていないモーター等によって一
定のタイミングで行なわれる。

キャピラリーカラム１，１″には計量穴１Ｏ−３ｂ＋　
１０−４ｂに満たされた試料の一部が注入されるが、こ
の量は計量穴１０−３ｂ　＋　１０−４ｂがキャピラリ
ーカラム１．１′に接続されている時間、及びＭｆｌｌ
液のヘッド圧に関連して決まる。

この後、ローター１０−３．１０−４を図（イ）の状態
にする。このとき、緩衝液の導入１］である穴１Ｏ−２
ｅと穴１０−４ｆ　、１０−３ｅ及び＃ｌＩ街液析液出
口である穴１Ｏ−１ｄは溝１０−４ｉ　、　１０−３ｆ
により接続されている。この状態で定水位作成器８から
の＃！１衝液荷液ャピラリーカラム１，１゛の入口を洗
うようにして流れている。ここで、スイッチ１１を閉成
することによりキャピラリーカラム１．１゛の両端に高
圧電源２０が印加され分離が行なわれる。測定終了後ス
イッチ１１をオフにして分析は終了する。

尚、キャピラリーカラム１，１′内に注入される試料は
極微少！（１〜１０ｎｌ）でめるため、上記本発明の実
施例では計量穴１０−３ｂ　＋　１０−４ｂに満たされ
た試料の一部を部分注入して上記微少量の試料を得るよ
うにしている。しかし、ローター１０−３．１０−４の
厚さを薄くし計量穴１Ｏ−３１）＋１Ｏ−４Ｅｌの穴径
を小さくして、この計量穴１Ｏ−３ｂ＋１０−４ｂ部分
で分析に必要な最適量の試料が得られるように構成され
ている場合には、計量穴１０−３ｂ＋　１０−４ｂに満
たされた試料の全量をキャピラリーカラム１．ｌ′内に
注入される。

〈発明の効果〉 本発明によれば、前記２つのキャピラリーカラムに極微
少量の試料を同時に注入することが可能となり、それぞ
れのキャピラリーの下流側に検出器を設置することによ
り、移動方向の異なる試料（極性が反対の試料）の同時
測定が可能となる。

また、本発明の試料注入装置における試料注入量は、前
記計量穴が前記キャピラリーカラムに接続されている時
間、及び前記緩衝液のヘッド圧によって定まり、これら
を一定にすることによって分析に必要な微少量の試料を
再現性よく注入することができる。また、これらを変化
させることで可変容量の試料注入器となる。

本発明の試料注入装置は、第二の溶媒（例えば、リーデ
ィング液）をキャピラリーに充填するための流ＦＩ＋ｅ
設けたことにより、キャピラリー電気泳動装置や界面動
量クロマトグラフィー用装置以外に細管式等速電気泳動
装置にも容易に使用することが可能である。更に、電気
浸透流を利用した液体クロマトグラフィーや通常のキャ
ピラリー液体クロマ１〜グラフイーなどの試料注入装置
としても使用することが可能である。

更に、測定中は前記キャピラリーカラムの接続部分は前
記緩衝液によって常に洗浄されているので、ゴミなどに
よるキャピラリーカラムの閉塞か生ぜず、また高電圧印
加時の電気分解によって生ずる気体が前記キャピラリー
内に侵入することがなく、発生した気体の流入による計
測の途切れが発生しないという特長も兼ね備えているな
め、再現性の良い測定を行なうことが可能である。

２本のカラムを用いた同時分析が必要でない場合は、キ
ャピラリーカラムの′ｖ、続口に盲栓をつけることによ
り、通常のキャピラリー電気泳動装置と同様に使用する
ことができるという利点もある９

【図面の簡単な説明】

第１図本発明実施例の使用例説明図、第２図はキャピラ
リー電気泳動装置の基本構成図、第３図は試料注入器の
分解斜視図、第４図は試料注入器の動作説明図である。 １．１゛・・・・・・キャピラリーカラム、３．３”・
・・・・・緩衝液タンク、４，４゛・・・・・・廃液切
り換えバルブ、６．６−・・・・・・検出器、８・・・
・・・一定水位作成器、９・・・・・・マイクロシリン
ジ、１０・・・・・・試料注入器、１７・・・・・・リ
ーディング液用ポンプ、１８・・・・・・洗浄液用ポン
プ、１９・・・・・・溶媒切換えバルブ、２０・・・・
・・高電圧電源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　一対の固定の弁座と、該弁座に挟まれ計量穴を有し回
   転軸を中心に同時に回転する一対のローターと、このロ
   ーターを一定のシーケンスで回転させる手段と、一定水
   位で緩衝液を供給する手段と、初期充填液あるいは洗浄
   液を供給する手段と、前記一方の弁座から前記ローター
   を経て他方の弁座に緩衝液と初期充填液並びに試料を流
   す３系統の流路と、前記一対の弁座にそれぞれ接続され
   た試料分離用のキャピラリーカラムとを具備し、前記試
   料が前記キャピラリーカラムに注入される前の状態では
   、前記試料を前記一方の弁座から導入し前記計量穴を経
   て他方の弁座から排出させ、前記一方の弁座から導入し
   た前記初期充填液を前記２つのキャピラリーカラムの入
   口に接続させて前記２つのキャピラリーカラムの内部液
   を洗浄し且つ初期充填液で置き換えると共に、試料を前
   記キャピラリーカラムに注入する状態では、前記ロータ
   ーの試料が充填された計量穴を前記２つのキャピラリー
   カラムに接続すると共に、一対のローターで形成される
   この穴の中央部を前記緩衝液に接触させ、前記一定水位
   を作成する手段により生ずる前記緩衝液の液圧によって
   前記２つのキャピラリーカラム内に前記試料を微少量注
   入し、前記試料を前記２つのキャピラリーカラムに注入
   後前記試料の分離を行なう状態では、前記一方の弁座か
   ら導入した前記緩衝液を前記２つのキャピラリーカラム
   の入口に接続させてこの部分を洗浄しながら排出するよ
   うにしたことを特徴とする試料注入装置。