JPH04232456A - 分離カラムの調製方法及び分離カラム調製システム - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は分析化学に関し、詳細に
はゲル電気泳動に用いられるゲル・カラムの調製に関す
る。

【０００２】医学および生命に対する我々の理解の進歩
を堅く拘束するバイオテクノロジーにおける最近の発展
の大部分は、生命体の成分を分析する能力を基礎にして
いる。多くの場合には、例えばタンパク質等の成分を識
別し、サンプル中の相対的な濃度を測定するために成分
を分離することが必要である。

【０００３】ゲルカラム電気泳動（ｇｅｌ−ｃｏｌｕｍ
ｎ　　ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ）は、重要な分
離方法論の一つである。電気泳動ではゲル充てんカラム
の一方の端部にイオン化サンプルが導入される。イオン
化成分は長さ方向に印加された電界の影響下でカラムの
他方の端部に向って長さ方向に移動する。イオンの移動
速度はその電荷とバルク（体積、ｂｕｌｋ）の関数であ
る。異なる化学種は異なるバルクおよび電荷を有し、こ
のため異なる速度で移動するという特徴を有する。異な
る化学種は異なる速度で移動するのでカラムに沿って明
瞭なバンドに分離することができる。

【０００４】異なる化学種の幾つかの方法によって識別
することができる。ある場合には、カラム中の最終の位
置だけで化学種を識別するのに十分である。同様に化学
種はバンドがカラムから溶離する時間によって識別する
ことができる。他の場合には、分離されたバンドの化学
化合物成分は分光測定法などの技術によって測定するこ
とができる。代替的には、ゲルをスライスすることがで
き、バンドはさらに集中的な分析を受けることができる
。

【０００５】ゲルカラムは典型的にはフューズド・シリ
カ管中でモノマーを重合させることによって形成する。 管の内壁を二官能性試薬によって前処理することが好ま
しい。一方の官能基は管壁に結合する能力を有し、他方
の官能基はゲルに対する結合部位になるように残る。管
をこのようにして調製すると、モノマー溶液を導入し、
重合が開始する。生成したゲルは管に固着する。この結
合は、不純物まはた部分加水分解モノマー官能基による
ゲル中の電荷に起因して、電気泳動中において管からの
ゲルの移動を阻止する。加えて、この結合は重合に伴う
収縮に起因して起り得る管壁近くでの非ふるい孔（ｎｏ
ｎ−ｓｉｅｖｉｎｇ　　ｈｏｌｅｓ）の生成を最小化す
る。しかしながら、二官能性試薬がゲルの管壁からの分
離を防止するとき、重合中の収縮はゲルの内部で気泡の
形態で空孔（ボイド、ｖｏｉｄ）を形成してしまう。こ
のような空孔は、カラム内における電界およびイオンの
移動を妨げ、分離をそこなわせる。

【０００６】モノマー溶液を最終ゲルの密度に近い密度
まであらかじめ圧縮すると、米国特許４，８１０，４５
６に教示されるように、重合中の収縮、したがって収縮
によって生ずる空孔を防止する。しかしながら、予備圧
縮に必要な圧力、好ましくは８２００ｌｂ／ｉｎｃｈ２
　程度の圧力を作用させることは困難である。さらに、
結果得たカラムは、マイクロキャピラリ・ゲル電気泳動
において用いられる適切な電界強度、例えば２００Ｖ／
ｃｍの印加の下で、ゲルの不均一性あるいは空孔が発生
する傾向がある。

【０００７】空孔のないゲルカラムを生成するためのも
う一つのアプローチは、米国特許４，８６５，７０７に
開示されているように第１級モノマー溶液に親水性ポリ
マーを添加することが実施されている。原理は生成した
ゲルはより弾性であり、したがって、ポリマーの収縮に
生ずる応力を調節し易くなることである。しかしながら
、混合された親水性ポリマーは電気泳動中において成分
の分離に悪影響を及ぼす可能性がある。さらにこのアプ
ローチは効率的な分離カラムを確実に生成していなかっ
た。

【０００８】したがって、電気泳動ゲルカラムを調製す
るための改良された方法及び装置が要求される。この方
法はゲル分離特性に悪影響を及ぼす他のポリマー成分の
添加を必要とするものであってはならない。過剰の圧力
その他の過剰な周囲条件が必要であってはならない。結
果得たゲルは、空孔のないものでなければならず、マイ
クロキャピラリ電気泳動に用いられる高い電圧が印加さ
れても移動を阻止しなければならない。

【０００９】

【発明の目的】本発明の目的は、以上の問題点を解消し
、実質的に空孔のない、カラムからのゲルの移動を阻止
することにある。

【００１０】

【発明の概要】本発明によれば、ゲルの生成は、長さ方
向に伸長するチャネルを画定する管等の構造の長さに沿
って徐々に進行する。管は生成されるゲルの管内壁への
結合を助長するために前処理が施される。ゲル前駆体（
ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）、主としてモノマー溶液を含む物
質が管に導入される。ここで「プラグ（ｐｌｕｇ）」と
呼ばれるポリマー構造が管の開始部分内に生成されるか
、あるいは配置される。この部分は管の長さのある一部
分にだけ延長し、管のその他の部分は実質的にこの点に
おいてポリマーを含まない状態のままである。プラグは
、管の所望の長さにわたって延びるように成長している
。ここでいう「成長」は結晶の成長に関して用いられる
意味で使用する。

【００１１】本発明では、光その他のエネルギ源とこの
光に対して相対的に管を移動させる手段とを含むシステ
ムを使用して実施することができる。管は前処理され、
リボフラビンなどの光重合開始剤を含むモノマー溶液を
充てんする。光はポリマーの生成が開始されるまで管の
一端部付近で管に供給される。選択された部分内で重合
が開始された後、管の他端部に向って重合が進行できる
ように管を光に対して相対的に移動する。所望の長さの
ゲルが得られると移動を停止する。

【００１２】管の移動は開始ポリマー・プラグが成長す
ることのできる速度を超えてはならない。そうでなけれ
ば、「ポリマー・フロント（ｐｏｌｙｍｅｒ　　ｆｒｏ
ｎｔ）」すなわちポリマーとモノマーとの境界は管に対
して相対的に移動する照射（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ）
領域よりも遅れる。この場合には照射領域はモノマーの
みを含み、重合されるとモノマー溶液によって開始プラ
グから分離される第２のゲルプラグが生成される。ゲル
・プラグ間の間隙中のモノマー溶液がその結果として重
合すると収縮が起り、この収縮はモノマー溶液中の引張
りによって軽減することができない。したがって、プラ
グが生成する位置の間には空孔が生成する可能性がある
。

【００１３】だから、本システムは光源を通過したばか
りの管の部分における重合を監視する重合監視装置を備
えていてもよい。監視装置の出力は管の速度を調節する
ためのコントローラに送られる。

【００１４】本発明はゲル・カラムを生成するための多
様なシステムと方法を提供するものである。通常の成分
が重合され、この重合はチャネルの開始部のポリマー構
造から長さ方向に進行する。この進行は管の一端部から
他端部までの一方向であってもよいし、管の中央部から
両端部までの二方向であってもよい。

【００１５】このようにして、極端な圧力の他の極端な
条件を用いないで空孔のないゲル・カラムが調製される
。さらには、実験によれば本発明に従って調製されたカ
ラムは予備圧縮を利用して調製されたカラムよりもはる
かに強力な電界強度に耐えることが示された。特に、１
０００Ｖ／ｃｍもの高い電界強度が印加されてもキャピ
ラリからのゲルの移動は起きなかった。本発明のこれら
のおよびその他の特徴および利点は、以下の図面を参照
した以下の詳細な説明から明らかである。

【００１６】

【発明の実施例】本発明によれば、マイクロキャピラリ
・ゲル電気泳動カラムを調製する方法１００は、図１に
示すような段階を含む。段階１０１において、キャピラ
リ管の内壁を処理し、そこに結合するゲルが生成される
。段階１０２において、管はモノマー溶液で充てんされ
る。段階１０３において、管の「開始部分」で重合が始
まる。そして段階１０４において、管の長さに沿って、
ここで「プラグ（ｐｌｕｇ）」と呼ばれる開始ポリマー
構造からポリマー構造が成長する。所望の長さのゲルが
生成されると、段階１０５において重合の促進が停止さ
れる。随意に段階１０４中に、段階１０６のポリマーの
成長をモニタすることができる。もし重合が最適の速度
でおこなわれていないならば、段階１０７において適切
な成長パラメータを調節することができる。

【００１７】本発明に係る分離カラムの調製方法１００
についての一実施例を図２の分離カラムの調製方法２０
０として示す。段階２０１において、二官能性試薬をゲ
ルに対する結合部位を与えるために、管の内壁に供給す
る。段階２０２において、アクリルアミド、ビスアクリ
ルアミド架橋剤および光重合開始剤のリボフラビンを含
むモノマー溶液を管に充てんする。段階２０３において
この溶液を近紫外線の光を照射する。光は管全体の小さ
な光重合部分に供給される。この部分は管の一方端部に
向っている。光はこの部分においてのみポリマー構造を
生成させる。

【００１８】段階２０４において管を光源に対して相対
的に移動させる。これは光重合開始部分外において重合
を促進させる。しかしながら、重合は開始部分から管の
長さ方向に沿って規則的に間隔をあけて生じる。さらに
、重合はあらかじめ存在していたプラグとの共有結合を
含むことが好ましい。この結果、開始プラグが成長し、
ポリマー・フロントは光源に隣接した状態で残る。 いったん所望の長さの管に重合が起きると、段階２０５
に示されるように管の移動を停止する。

【００１９】段階２０６において随意にポリマーの成長
を監視することができる。光源は管を通してポリマー・
フロントに照射する。管を通る光の強度を測定するため
に適切な検出器を用いることが可能である。ポリマーは
モノマーよりも光をより多く散乱させるので、重合が起
きると光の強度が低下する。このため検出された光の強
度は重合の程度に対応する。もし重合がかなり遅く起き
ているならば、重合の緩かな進行を確実にするために管
の移動をゆっくり行うことができる。

【００２０】図２に示す分離カラムの調製方法は、光重
合開始サブシステム３０２、重合監視サブシステム３０
４および機械サブシステム３０６から構成する分離カラ
ム調製システム３００を用いて実施することができる。 機械サブシステム３０６は、光重合開始サブシステム３
０２および重合監視サブシステム３０４に関連させてフ
ューズド・シリカ管１１を移動する。光重合開始サブシ
ステム３０４は、管１１中に含まれるモノマー溶液１３
の重合を開始させる。重合は管１１を移動するにつれて
ポリマー・プラグ１５を成長させる。重合監視サブシス
テム３０４は管１１中の重合の程度を監視し、よって、
コントローラ３０８がスループットとゲル品質を最適化
するように管１１が移動する速度を制御することができ
る。

【００２１】ゲル生成中には管１１は第１の貯蔵容器１
７と第２の貯蔵容器１９の間で支持される。貯蔵容器１
７、１９は水を有し、管からの水の蒸発、すなわち乾燥
を防止する。管１１はそれぞれに含まれるシリコーンゴ
ム隔膜（ｓｅｐｔａ）を介して各貯蔵容器中に伸びてい
る。管１１と貯蔵槽１７、１９は実質的に剛体構造であ
る管アセンブリを構成する。

【００２２】機械サブシステム３０６はトラック３１０
、レール３１２、ラック３１４、ピニオン３１６および
モータ３１８より成る。モータ３１８を駆動すると、モ
ータはモータのシャフト３２０にかたく連結されるピニ
オン３１６を回転させる。ピニオン３１６はラック３１
４とかみ合い、並進移動をさせる。ラック３１４はレー
ル３１２に固着する。このようにして図３において時計
回り（右回り）に回転するモータ３１８はレール３１２
を左へ移動させる。左方向移動の目的は、管１１の含有
成分を光重合開始サブシステム３０２によって提供され
る光のビーム（電磁放射）の後に順次的に移動させるこ
とである。光重合開始サブシステム３０２は水銀アーク
・ランプ３２２、コリメート・レンズ３２４、ファイバ
・カプラー３２６および一組の光ファイバ３２８より構
成される。光ファイバ３２８はファイバ・カップラー３
２６の入口で結合するので、２本のファイバの光束（ｔ
ｗｏ−ｆｉｂｅｒ　　ｏｐｔｉｃａｌ　　ｂｕｎｄｌｅ
）として機能する。光ファイバ３２８の出力端はファイ
バ光学マウント３３０を使用してトラック３１０に対応
する位置に固定される。ファイバの出力はマウント３３
０によって固定されているので対向する光ビームを管１
１の隣接部に指向する。このように、管１１の左方向の
縦移動はファイバ３２８からの光ビームを提供し、管１
１の含有成分を左から右へ走査させる。

【００２３】機械サブシステム３０６はレール３１２が
左方向に移動すると同時に管アセンブリ２１がレール３
１２に関係して右方向に移動することを防止するための
ストップ３３２を含む。もし管１１がマウント３３０に
対向するように引張られるならば、違う結果を得る。機
械サブシステム３０６は、いつレール３１２がトラック
３１０の左側端部に到達するかを検出するマイクロスイ
ッチ３３４も含むものである。検出はコントローラ３０
８に運ばれ、コントローラ３０８は次に水銀ランプ３２
２およびモータ３１８をオフにする。

【００２４】最初に管１１はモノマー溶液で充てんされ
る。レール３１２および管アセンブリ２１は開始時には
最も右側に配置される。光重合開始サブシステム３０２
は管１１の左側端部付近で重合を開始させるように活性
化され、このためポリマー「シード（ｓｅｅｄ）」また
は「プラグ」が生成される。管１１の左方向の移動は、
プラグの右側に重合を生じさせる。モータ３１８の速度
はコントローラ３０８によって設定する。管１１の移動
は合理的なスループットに十分な、そしてマウント３３
０の右側で自発的な重合を防止するために十分速くなけ
ればならない。管１１はポリマー部分間における長さ方
向のモノマー・ギャップが最小になるように十分遅く移
動しなければならない。その結果、重合はプラグの成長
として生じる。

【００２５】モータ３１８の速度は経験に基づいてあら
かじめ決定することができるが、分離カラム調製システ
ム３００は管１１および光重合開始源３０２の相対的な
移動の閉ループ制御を与える。重合監視サブシステム３
０４はタングステン・ランプ３４０、コリメート・レン
ズ３４２、ファイバ・光学カプラー３４４、伝送光ファ
イバ、受信光ファイバ３４８、フィルタ３５０および光
センサ３５２から構成される。タングステンはレンズ３
４２によってコリメートする広帯域の光を放射する。コ
リメートされた光は光学カプラ３４４を経由してファイ
バ３４６の入力端と連結する。伝送光ファイバ３４６の
出力は光源ファイバ３２８の出力の縦方向位置の左側す
なわち「ダウンストリーム」の位置でマウント３３０に
よって固定されている。受信光ファイバ３４８の入力は
、伝送光ファイバ３４６の出力と反対の位置でマウント
３３０によって固定されている。シリコン・フォトダイ
オードを有するフィルタ３５０は、６００ｎｍ付近の波
長における光を選び、水銀ランプ３２２からの迷光をろ
過する。

【００２６】管１１中の重合生性物質の重合形態のもの
はモノマー形態のものよりも光の散乱量が多い。したが
って、重合の進行とともにセンサ３５２によって検出さ
れる光の強度は減少する。コントローラ３０８はセンサ
３５２の出力をアクセスし、極めて少ない重合のときは
、モータ３１８の速度を遅くし、重合が所望以上に速く
進行しているときにはこの速度を増加させることができ
る。

【００２７】分離カラムの調製システム３００は規則的
に間隔をあけた位置で進行する重合を与える。重合は光
重合開始光源の位置を追跡するポリマー。「フロント」
における成長として生じる。これは、管に沿った実質的
にランダムな位置で重合が起こる従来の「モノリシック
」なゲル形成アプローチと異なる。従来においては、ポ
リマー・プラグ間にモノマーが残る可能性があり、プラ
グの両方がモノマーをプラグの方に引寄せようとする。 このモノマーから生成するポリマーは大抵は避けれない
張力下におかれ、その結果収縮空孔が生じる。

【００２８】本発明では、重合はプラグの成長として起
きる。重合に起因する収縮は、残留モノマーをプラグに
向かって引張るだけである。収縮空孔を生じさせる可能
性のある張力はほとんど蓄積する機会がない。本願発明
の最終結果は、ポリマー分子に対して無視できる量の張
力を備えるゲルを有するカラムである。このようにして
収縮空孔は最小化される。

【００２９】管１１は内径１００μｍ、外径３００μｍ
で長さが３０ｃｍのフューズド・シリカ・キャピラリで
ある。ポリイミド・コーティングを管の各端部の２ｃｍ
を除いて燃焼させる。残りのポリイミドは管の端部が貯
蔵容器１７、１９のシリコーンゴム隔膜を介して伸長す
るところに強度を与える。

【００３０】管１１は二官能性試薬で前処理する。この
試薬は管１１の内壁と結合し、そしてポリマーに対する
結合部位を提供する。二官能性試薬の目的は、電気泳動
中に電圧を印加したときに、生成するゲルが管からの移
動を阻止することを保証する。二官能性試薬はまた管の
内壁付近の非ふるい孔の存在を最小化する。

【００３１】前処理はトルエンに３−アクリロキシプロ
ピルトリクロロシランを１％（体積）溶解した溶液を管
１１に充てんすることを含む。キャピラリ管１１の充て
んは、一方の端部から真空吸引しながら他方の端部に含
有成分となるものを挿入することによって実施される。 一方の端部に隔膜を結合させた管１１はキャピラリ管中
に入れられるべき様々な流体を収容したボトルに連結さ
れるだけである。試薬を約１０分間放置する。それから
管１１をトルエンで５分間、次にメタノールで５分間洗
浄する。そして管１１を５分間空気で乾燥させる。

【００３２】前処理の後、管１１にモノマー溶液を充て
んし、図４に最も良く見られるように孔４６２を介して
マウント３３０のベース４６０に挿入される。孔４６２
は図５に示すように挿入中に管１１を保持することを助
けるために両端に円錐部を有する。この孔は５００μｍ
の内径を有する。隔膜は管１１の両端部に設置されてそ
れぞれの貯蔵容器１７、１９に押込まれる。これにより
、図３に示す管アセンブリを完成する。

【００３３】モノマー溶液は、モノマー、架橋剤、化学
光重合開始剤および緩衝剤を含んでいる。モノマーおよ
び架橋剤の濃度は、最終ゲルの所望の多孔度を得るため
に選択される。これらの濃度はそれぞれ％Ｔおよび％Ｃ
として以下のように表わされる。

【００３４】％Ｔ＝（アクリルアミド（ｇ）＋ビスアク
リルアミド（ｇ））／溶媒１００ｍｌ

【００３５】％Ｃ＝（ビスアクリルアミド（ｇ）×１０
０）／（ビスアクリルアミド（ｇ）＋アクリルアミド）

【００３６】管１１中に使用されるモノマー溶液は、１
０％Ｔおよび２．６％Ｃである。リボフラビンの濃度は
約１０−５モル（Ｍ）である。リボフラビン分子が水銀
ランプ３２２によって放射される近紫外波長（４００〜
５００ｎｍ）の光子を吸収すると、これらの分子は励起
し、遊離基となる。遊離基はモノマーと直接に相互作用
させ、および水分子から中間遊離基を生成させることに
よって重合を開始する。緩衝剤は２ミリモルのｐＨ７の
リン酸ナトリウム溶液である。重合がゆるやかのままな
場合、重合を促進するためにテトラエチレンメチレンジ
アミン（ＴＥＭＥＤ）などの触媒を添加することも可能
である。

【００３７】真空を解除して、開口端部を水を含む貯蔵
容器１７の頂部にびったり適合するもう一つの隔膜に挿
入する。モノマーを含む貯蔵容器が水を含む貯蔵容器１
９と交換する。

【００３８】管アセンブリ２１が正規の位置にあるなら
ば、マウント３３０にキャップ４６４をねじ込む。すな
わち、図５に示されるように、ねじはキャップ４６４の
円錐形穴４６６内で、そしてベース４６０のねじ穴４６
７と嵌合する。水銀ランプ３２２からの光ファイバをキ
ャップ４６４のどちらかの側で横方向の孔４６８に挿入
する。各ファイバ３２８を管１１に触れるまで挿入する
。そして、キャピラリ管孔４６２を見おろすときに光が
管１１とファイバの間に見えるまでファイバを引っぱる
。この手順によって管１１とファイバ３２８との間に約
０．２〜０．５ｍｍの間隔が生ずる。ファイバ３２８は
約６００μｍのコアを有する。ファイバを剛性とするた
めにステンレス鋼で被覆し、約１５００μｍの外径を有
する。孔４６２は約１８００μｍの内径を有する。それ
ぞれのファイバ３２８について所望の間隔が得られると
、キャップ４６４の各孔４６０に配置されたねじを締め
付けることによって間隔が正規の位置に維持される。 センサ・ファイバ３４６、３４８はファイバに使用され
る孔の２〜１０ｍｍ下流（図３の左側、図４の手前側）
のキャップ４６４の孔を使用して同様に取付けられる。

【００３９】図４に示されるように、マウント３３０の
ベース４６０はレール３１２の１８ｃｍ伸長する溝を通
って延びる。溝４７２は少なくとも最終ゲル・カラムの
所望の長さを有する。この場合、３０インチの長さの管
１１から１５ｃｍのゲルカラムが生成される。レール３
１２はトラック３１０の四方形の溝４７４内に配置され
る。レール１１２は管１１を調節するためにＶ形の溝を
有する。図３のトラック３１４は金属製で、トラック３
１０、レール３１２およびピニオン３１６はポリカーボ
ネードである。

【００４０】図３では、レール３１２はその最も右側の
移動位置から始まり、貯蔵容器１７はマウント３３０の
すぐ左側の位置にある。水銀ランプ３２２はファイバ３
２８の出力端付近の管１１の部分において重合が完結す
るまでオンの状態に維持される。重合は一定量の時間の
経過によって推定することができるか、または目視ある
いは監視サブシステム３０４の利用によって検出するこ
とができる。いったん重合が始まると、モータ３１８は
管１１に対して右方向へ進行し、好ましくは、マウント
３３０に対して移動しないポリマー・プラグ・フロント
においてゆるやかな成長を促進するために選択するか、
速度で管１１を左の方へ移動させることができる。

【００４１】管１１のほぼ中央の１８ｃｍのところは、
いったんマイクロスイッチ３３４の活性化によって示さ
れるように光重合開始を受けると、コントローラ３０８
は水銀ランプ３２２およびモータ３１８のスイッチをオ
フにする。管１１は十分な硬化（ｃｕｒｉｎｇ）を生じ
させるため、ある位置に放置され、よって、ゲルを乱さ
ないでカラムを取扱うことができる。硬化が完了すると
管１１のどちらかの端部から約７．５ｃｍが切断されて
所望のゲルの充てんしたカラムを得ることができる。

【００４２】図６には、本発明の他の実施例を示し、特
にマイクロキャピラリ・ゲル電気泳動カラムを調製する
。本システム６００は、重合を開始させるために光の代
りに熱を利用する。システム６００はシステム３００の
改良型で、同様の部品には同じ参照番号を付す。熱重合
開始サブシステム６０２が光重合開始サブシステム３０
２と置換れる。除去された構成素子は、水銀ランプ３２
２、光源コリメートレンズ３２４、ファイバ・カプラー
３２６および光源ファイバ３２８である。これらの代り
に、電源６２２、ニクロム抵抗加熱体６２４および電源
６２２と加熱体６２４との間のリード線６２８である。 リード線６２８と加熱体６２４を調節するために改良マ
ウント６３０が使用される。加えて、ペルチエ冷却体６
７８が管１１に沿って加熱体６２４へ導かれ、加熱体６
２４の右側への熱伝導にする重合を最小化する。モノマ
ー溶液は光開始剤の代りに熱開始剤が使用される以外は
同様のものであってよい。システム３００で使用したり
ボフラビンの代りに１０−２〜１０−４モル濃度の過硫
酸アンモニウムを使用する。必要に応じて重合速度を増
加させるためにＴＥＭＥＤなどの触媒を添加することが
できる。

【００４３】本発明は上述の実施例に対して多様な代替
手段を用意している。異なる内径を有する管が用意され
る。例えば本発明は２５〜５００μｍの内径を有するマ
イクロキャピラリ・カラムの製造に適用する。さらに、
本発明は０．５〜５．０ｍｍの直径を有する非キャピラ
リ・カラムに適用することもできる。他の内径のカラム
も使用することができる。また、異なる長さのカラムが
用意される。本発明は５０〜５００ｍｍの長さのカラム
を用意している。

【００４４】本発明に係る分離カラムの調製方法は、ゲ
ルが生成されるチャネルを画定する伸長手段に適用する
ことができる。幾つかの実施例はゲルを有する伸長され
る溝およびプレートを準備する。正方形、長方形、平板
形、円形その他の形状のカラムの断面は本発明の範囲内
のものである。結果得られた生成物は、電気泳動または
ゲルを有する伸長された構造のための他の用途に利用す
ることができる。チャネルの調製は、少なくとも二つの
官能基を有する試薬よりなる二官能性試薬を結合するこ
とを含む。適当な場合には、この調製はチャネル壁の清
浄または研摩を含んでいてもよい。

【００４５】好適な実施例においては、モノマーがゲル
の前駆体（Ｐｒｅｃｕｒｓｅｒ）として役立つ。しかし
ながらこの前駆体はモノマーである必要はなく、また溶
液である必要もない。例えばオリゴマーの前駆体が利用
できる。一般には重合性のゲル前駆体を含む物質が管に
充てんされなければならない。

【００４６】前述のように、光開始および熱開始が重合
を始めるために利用される。Ｘ線、γ線、粒子線、磁界
、超音波などを含む他のエネルギー形態も利用すること
ができる。利用されるエネルギー形態に対する化学的な
応答を中間的な遊離基源として利用することができ、リ
ボフラビンが光開始において利用される。そうでなけれ
ば、エネルギーがゲル前駆体から直接に遊離基を生成す
ることができるならば化学的な手段は省略することがで
きる。

【００４７】幾つかの実施例においては、開始は放射エ
ネルギー源を必要としない。例えば遊離基を有するポリ
マーが管の一端部から導入される。この場合にはポリマ
ー・プラグはモノマーが管に引込まれる前か後かに導入
することができる。そうでなければ、開始剤または促進
剤は管の一端部のみにおいて導入することができる。ゲ
ルが生成される長さの一部分のみに延びる一つの部分に
ポリマーが形成されて、管の残りの部分は実質的にポリ
マーを含まないということである。

【００４８】どこにポリマーが生成しないかということ
は、どこにポリマーが生成するかということと同様に重
要である。本発明の利点はプラグの成長より得られる。 開始プラグが管そのものと同じ長さであるか、ほぼ同じ
長さであるならば、長さ方向の成長は無視される。開始
プラグは長くても管の長さの４分の１でなければならな
い。一般に開始プラグは管の長さの１０％以下である。 さらに、複数のプラグが生成される場合にはモノマー溶
液はプラグの間に閉じ込められたモノマーが重合すると
きに残った空孔を充てんすることができない。だから、
重合は重合開始部分の内部およびプラグ・フロントのと
ころ以外は避けなければならない。

【００４９】いったんポリマー構造が生成されると、こ
の構造は近辺のモノマー分子と結合することによって成
長できるシードとして利用できる。好ましい実施例にお
いては、重合開始に利用される同じ光源に対して管を移
動させることによって重合が進行する。しかしながら、
ある実施例では開始中に利用されるものと異なるエネル
ギー源が前進的重合のために利用できる。例えば光開始
の後に熱で促進された前進的（Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ
）重合を行うことができる。

【００５０】特定の環境の下では局部的なエネルギ導入
を追加しなくても重合がポリマー・フロントで起きるこ
とがある。このような場合には、開始源はオフにし、重
合を進めることができる。代わりに、ポリマー・シード
構造を物理的に導入した後で前進的な重合を促進するた
めに外部エネルギを適用することができる。さらに別の
選択においては、重合に影響を及ぼす要因の促進によっ
て重合が進行する。例えば管によって伝導される熱を長
さ方向の前進的重合を促進するために利用することがで
きる。同様に、当初からの局部的な化学的開始剤または
促進剤の拡散が長さ方向の前進的な重合を促進すること
ができる。

【００５１】好ましい実施例においては、前進的な重合
を促進するために局部的なエネルギ源を通して移動させ
る。あるいはエネルギ源を静止した管を通して移動させ
ることができる。移動は虚像的なものであっても物理的
なものであってもよい。例えば熱源または光源はダイオ
ードよりなる直線状のアレイであってもよい。エネルギ
源の移動は任意の所定の時間に活性化されるダイオード
の選択によって行われる。同様に管のどの部分に光源が
照射されるかを選択するために液晶シャッターを使用す
ることができる。他の実施例では、管はエネルギ源を通
して移動するのではなくエネルギ源の方に向って移動す
る。エネルギ源は熱トンネルあるいは光トンネルであっ
てもよい。管はゆっくりとトンネルに挿入することがで
きるので、トンネルに導入される管の各部分にエネルギ
ーが供給され続ける。この解決方法は波面の背後の重合
が重合または硬化を完了するためにエネルギの増強を必
要とする場合に好ましい。重合が局部的なエネルギの導
入なしに進行する実施例においては、管とエネルギー源
の相対的な移動は行われない。

【００５２】前述のように重合は管の一端部の近くで開
始されて管の他端部に向って進行されることができる。 エネルギ源の虚像的な移動を利用する幾つかの実施例お
よびポリマーの成長を促進するための局部的なエネルギ
源を必要としない幾つかの実施例は管の長さ方向の中心
の近辺での重合開始を可能にする。そして重合は管の両
端部に向って同時に進行する。虚像的な移動が可能なフ
ォトダイオードアレイなどのエネルギ源は２個の対向す
る照明シーケンスが管の両端部に向って同時に重合を進
行させるように操作することができる。「虚像的」移動
とは、順次エネルギ源を活性化および非活性化すること
によって生ずる見かけの運動のことである。

【００５３】重合を監視することは随意に行われる。監
視は散乱あるいは監視および前駆体からの所定のポリマ
ーの区別が可能な任意の他の特徴に基づいて行うことが
できる。フィードバックは前進的な重合のリアルタイム
制御のために利用することができる。局部的あるいはト
ンネル・エネルギ源に関する実施態様においては、管と
エネルギ源の相対的移動の速度を調節するためにフィー
ドバックが利用できる。速度を調節することの他に、あ
るいは移動速度の代りに他の重合速度パラメーターを調
節することができる。例えば温度、周囲光源、化学的開
始剤または促進剤の濃度を調節することができる。これ
らの変数のあるものとは閉ループ制御に適している。一
つの運転の結果が次の運転のための設定値を決定するた
めに利用される試行錯誤法にとっては他の変数がもっと
適している。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、カラム内壁に結合
するにおけるゲルの移動もなく、空孔のない分離カラム
を調製することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る分離カラムの調製方法を示すフロ
ーチャート。

【図２】本発明の一実施例である分離カラムの調製方法
を示すフローチャート。

【図３】本発明に係る分離カラムの調製システム概略図
。

【図４】図３の部分正面図。

【図５】図４の部分詳細図。

【図６】本発明の他の実施例である分離カラム調製シス
テムの概略図。

【符号の説明】

１１：フューズド・シリカ管 １７，１９：貯蔵容器 ２１：管アセンブリ ３０２：光重合開始サブシステム ３０４：重合監視サブシステム ３０６：機械サブシステム ３５０：フィルタ ３５２：センサ ３０８コントローラ ６０２：熱重合開始サブシステム ６２４：加熱体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二官能性試薬で管を前処理し、前記管に、
   エネルギが与えられると重合を開始させる化学的開始剤
   を含むモノマー溶液を充填させ、前記管のある部分の開
   始剤を活性化させるようにエネルギ源からエネルギを前
   記管に与え、よって前記管の前記部分にのみポリマーを
   形成させ、前記管を前記エネルギ源に対して移動させる
   ことから成る分離カラムの調製方法。
2. 【請求項２】請求項第１項記載の分離カラムの調製方法
   はさらにポリマーの成長を観測し、前記観測の結果に応
   答して前記エネルギ源に対する前記管の移動する速度を
   調整することを含む分離カラムの調製方法。
3. 【請求項３】管を含む縦方向に延びる管アセンブリを保
   持する保持手段と、前記管にエネルギを与えるエネルギ
   源と、前記エネルギの放射を連続的に前記管の部分毎に
   調整する手段と、前記管内の重合の進行を観測する手段
   と、前記観測手段に応答して前記エネルギ放射調整手段
   を制御する手段とから成る分離カラム調製システム。