JPH04282449A - 電気泳動装置内への毛細管によるサンプル注入のための装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は膜から毛細電気泳動装置
内へのサンプル注入のための装置に関する。

【０００２】

【従来技術】毛細電気泳動（以下ＣＥと称する）は微量
サンプルを分析するための有効な分析分離技法である。 ＣＥによる分離は、”キャリヤー電解質”と呼ばれる導
電性媒体を充填した小直径の毛細管に於て為される。毛
細管の２つの端部間に電界が適用されそれにより、サン
プル中のスペシーズ（ｓｐｅｃｉｅｓ）が一方の電極か
ら他方の電極へと移動する。この移動の速度は、各々の
スペシーズの電気泳動運動性並びに毛細管における全流
体移動速度に依存する。ＣＥは、毛細管内におけるゲル
或いは液体を使用して為され得る。ある液体使用モード
はフリーゾーン電気泳動分離として知られ、サンプルス
ペシーズの拘束されない溶液運動性の差が利用される。 他の液体使用モードでは疎水性の差に基く分離を為すた
めにミセルが使用される。これはＭｉｃｅｌｌａｒ　　
Ｅｌｅｃｔｒｏｋｉｎｅｔｉｃ　　Ｃａｐｉｌｌａｒｙ
　　Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ（ＭＥＣＣ）として
知られる。毛細ゲル電気泳動に於ては毛細管には液体電
解質では無くむしろ導電性ゲルが充填される。この導電
性ゲルはサンプルの帯状拡散を最小限とするための抗−
対流性支持体として作用する。フリーゾーン毛細電気泳
動では、導電性ゲルによって提供されるそれと類似のセ
イヴィング（ｓｅｉｖｉｎｇ）効果を提供させるべく、
酸化ポリエチレン或いはハイドロキシメチルセルロース
の如き高分子重量溶質を追加し得る。

【０００３】ＣＥは幾つかの理由から有益である。それ
らの理由には、分析速度が早いこと、分解能が高く且つ
サンプルサイズが小さいことが含まれる。例えば、ＣＥ
を使用しての分析速度は従来からのゲル電気泳動の１０
倍から２０倍は早くしかも実施後の染色が不要である。 部分的には高分解能は、毛細管による熱の拡散が早いこ
とから高電圧を使用することにより得られる。更には、
対流による帯状拡散は毛細管の内径が狭小であることに
よって最小限化される。ＣＥの大抵の形態に於て、抗−
対流性ゲル媒体が無いことにより、帯状拡散によって生
じる曲折した種々のサンプル通路が排除される。電気泳
動に於ては電気浸透或いは電気浸透性流れ（ＥＯＦ）現
象が生じる。これは、毛細管内部をどの方向にも移動し
それによって電荷に関わらずサンプル分子の全てに影響
を及ぼし得る液体の塊状流れである。ＥＯＦはフリーゾ
ーンＣＥにおける改良分解能或いは分離に貢献し得る。

【０００４】ＣＥの為し得る高分解能を達成するために
は、電気泳動プロセス開始時にサンプルを狭いスターテ
ィングゾーンに閉じ込める必要がある。これは、サンプ
ルの導入を毛細管容量全体の内の極く僅かな部分に制限
する。ＣＥでは、数ナノリットル或いはそれ未満のサン
プル溶液が毛細管に導入される。これ以上の量を注入す
るとＣＥ法の分解能は劣化する。今日一般的に実施され
るものとしての毛細電気泳動では、分析されるべきサン
プル溶液はバイアルから導入される。バイアルは毛細管
の先端がサンプル溶液中に浸されるよう、サンプル溶液
の少なくとも数マイクロリットルを収容すべきである。 サンプル導入後、毛細管先端は電解質溶液中に浸され、
毛細管両端を横断して電圧が印加されそれにより電気泳
動分解が実施される。現システムの欠点は、サンプル導
入のための物理的機構のために要求されるサンプル量（
少なくとも数マイクロリットル）と実際に導入されるサ
ンプル量（数ナノリットル或いはそれ未満）との間に相
違が生ずることである。またある場合にはサンプルは、
それがゲル電気泳動分離から発しそして吸い取り膜上の
染み或いは帯として出現する場合の如く、溶液形態に於
ける入手が容易ではない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】大量のサンプルを必要
とせずにサンプルを毛細電気泳動装置内に導入するため
の装置を提供することであり、サンプルを、溶媒からで
は無くむしろサンプルキャリヤーから導入するための装
置を提供することであり、現在入手し得る注入手順を使
用して為され得るよりもずっと大きいパーセンテージで
入手し得る全サンプル容量を毛細管に導入し得る装置を
提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に従えば、サンプ
ルを多孔質層から毛細分離プロセスにおける毛細管の入
口端部内に導入するための装置が提供される。毛細管の
入口端には電極構造部が設けられ、該電極構造部は多孔
質層と、液体電解質を該多孔質層に提供するための手段
と、そして多孔質層と接触状態にある導電層を含む電極
とを含んでいる。第２の電極が毛細管の出口端部の位置
でこの出口端部と電気的に接触した状態で位置決めされ
、電極構造部及び毛細管出口端部の電極間に電気的電圧
が印加されそれにより、サンプルが毛細管内の膜から移
動され、検出体を通過されそして毛細管から排出される
。一般には、サンプルを毛細管内に注入した後、毛細管
の入口端部はサンプルの無い多孔質層上の位置へと移動
され或いは、サンプルが毛細管を貫いて移動されるとこ
ろの電気泳動プロセスを可能とするための電解質及び電
極を含むバイアルへと移動される。１具体例では電極構
造部は導電層及び電解質溶液で湿潤化された多孔質層を
含み、毛細管の出口位置に位置決めされる。この具体例
ではサンプルは毛細管を出そして毛細管の出口に於て多
孔質層上に堆積される。

【０００７】

【実施例】”毛細管”とは内径が約１及び５００マイク
ロメーターのものを言う。本発明の装置は入口端部及び
出口端部を具備する毛細管を含む。電極が毛細管の各端
部に隣り合って且つ電気的接触状態にて位置決めされる
。サンプルが、該サンプルを含む多孔質層を電極面上に
位置決めすることによりこの多孔質層から毛細管の入口
端部内部へと導入される。サンプルは電気泳動及び或い
は電気浸透によって毛細管内部へと挿通される。多孔質
層は、毛細管の入口端部位置に隣り合う電極と、多孔質
層を通してのそして毛細管入口端部への導電性を維持す
るための電解質を含む。１具体例では毛細管の出口端部
及びこの出口端部に隣り合う電極間に第２の多孔質層が
設けられる。この第２の多孔質層はサンプルの毛細管を
貫いての通過を維持するようになっている。一般に、第
２の電極は電解質中に浸される一方、毛細管の出口端部
もまた電解質中に浸される。

【０００８】堆積されたサンプルを含む多孔質層は、該
多孔質層を湿潤化させるための状況下に於て湿った吸収
層と接触状態で位置決めし得る。吸収層内の電解質溶液
は多孔質層の導電性及び湿潤状態を維持すると共に、電
極構造部及び毛細管の入口端部間における全体的な導電
性を提供する。代表的な吸収層にはろ紙、親水性膜、ガ
ラス繊維、織った繊維その他が含まれる。

【０００９】多孔質層は、サンプルを維持し且つその吸
収層内への移動を防止し得る微孔質膜或いは限外ろ過膜
或いは導電性ゲル複合物である。多孔質層は親水性膜或
いは疎水製膜或いはポリアクリルアミド或いはアガロー
スゲルの如きゲルを含み得る。乾燥時には疎水性であり
且つしかも湿潤化し得それによりその厚み部分を通して
液体を移送し得るようになる膜を使用することが、そう
した膜がプロテインの如き分子を保持し得ることから望
ましい。一般に、水性の電解質を使用する場合、これら
の膜はエタノール、メタノール、アセトン、アセトニト
リルその他の如き水混和性の有機溶剤と接触させて湿潤
化させ、次いで湿潤化された膜を水性液体と接触させる
ことによって湿潤化させ得る。親水性膜もまた、ポリア
ミド及びニトロセルロースを含むプロテインを保持し得
る。代表的な親水性膜には、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリメチルペンテンその他の如きポリオレフィン
から形成されたもの、ポリスチレン或いは置換ポリスチ
レンから形成されたもの、ポリ（テトラフルオロエチレ
ン）、ポリビニリデンフルオライドその他を含むフッ化
ポリマーから形成されたもの、ポリスルフォン、ポリエ
ーテルスルフォンその他から形成されたもの、ポリブチ
レンテレフタレートその他ポリアクリレート及びポリカ
ーボネートを含むポリブチレンから形成されたもの、ポ
リアミド、ニトロセルロース、ポリ塩化ビニル及びポリ
アクリロニトリルの如きビニルポリマーから形成された
ものが含まれる。ブタジエン及びスチレンのコポリマー
、フッ化エチレン−プロピレンコポリマー、エチレン−
クロロトリ−フルオロエチレンコポリマーその他の如き
コポリマーもまた使用可能である。一般に、微孔質膜は
その平均孔寸法が約０．００１及び１０ミクロンの間で
あり、より通常的には約０．１及び５．０ミクロンの間
である。限外ろ過膜は、斯界に周知の如く、比較的開い
た多孔質の下部構造及び、小孔を具備する薄皮を有する
膜を含んでいる。導電層は金属、導電性グラファイト或
いはカーボンその他から形成したスクリーンの如き中実
或いは多孔質のものであり得る。

【００１０】図１を参照するに、本発明８の電極構造部
は電線１２に接続された導電性プレート１０及び液体の
吸収層１４を含んでいる。この吸収層１４は任意の従来
手段によって導電性プレート１０に適用される。吸収層
１４は電解質を含む液体によって湿潤化される。サンプ
ル１７を含む多孔質層１６が前記湿潤化された吸収層１
４上に位置決めされる。サンプル１７は毛細管１９の入
口端部２１と接触され得る。

【００１１】図２を参照するに、電極構造部１８は筒形
態を有し、電線２２に接続された中実或いは中空の筒状
導電性プレート２０と、吸収層２４とそして多孔質層２
６とを含んでいる。多孔質層２６は毛細管１９の出口端
部２１と接触している。サンプル２７を含む多孔質層２
５が毛細管１９の入口端部２１と接触され得る。

【００１２】図３を参照するに、フリーゾーン毛細電気
泳動、毛細ゲル電気泳動或いはミセラー動電学的毛細ク
ロマトグラフィーに於て使用し得る基本的システムが示
されている。図３に例示されるように、検出体２６を貫
いて伸延する毛細管２４が、本発明８の電極構造部及び
サンプルを含む膜或いは多孔質層１６（図１参照）を含
むサンプル源２８と電解質３４及び電極３３を含むリザ
ーバ３２との間に位置決めされている。電源３６からの
電圧が電極３３及び電極構造部８間に印加され、一方、
支持体３８が、制御下で１つ或いは複数のサンプルを順
次毛細管２４の入口端部３９に出現させるべく移動され
る。サンプルは毛細管２４を通り、検出体２６を通過し
てリザーバ３２内へと送達される。図１に示されるへん
平な電極構造部は図２に示される筒形態の電極構造部と
代替され得、その場合には筒状形態の電極構造部は、毛
細管２４の入口端部と接触する状態に於て回転され及び
或は軸方向に移送される。

【００１３】図４を参照するに、図１及び図３と同一の
要素は同一の参照番号で示されている。ここに示される
装置はサンプルをＣＥ装置内に導入し且つサンプルを膜
上に回収するためのものである。電解質を含む膜１６が
電解質を含む水性液体によって湿潤化され、支持体１１
上に位置決めされた導電層９上に位置決めされる。検出
体２６を貫いて伸延する毛細管２４は、先に説明した毛
細電気泳動プロセスのための適宜の毛細分離複合物で満
たされる。複合電極構造部４０が毛細管の出口端部４１
に位置決めされる。この複合電極構造部４０は導電層１
３上における膜１７と電解質溶液によって湿潤化された
吸収層１５との組み合わせ体を含んでいる。毛細管２４
の出口端部から排出されるサンプル分子は膜１７によっ
て保持される。膜１７及び関連する電極構造部は支持体
４４上に位置決めされる。この支持体４４は電気泳動に
よって分離されたサンプルの分離が膜１７上で間隔を置
いた分離体として維持され得るよう可動である。図５を
参照するに、電解質を含む吸収層４３が支持体４５上に
位置決めされる。電解質で湿潤化され且つそこに保持さ
れるサンプル４９を含む膜４７が吸収層４３上に位置決
めされる。毛細管５３の入口端部５１がサンプル４９を
覆って位置決めされ、電極５５が膜４７と接続されそれ
により賦活される。以下の例は本発明を例示するための
ものであり、これに限定されるものではない。

【００１４】例１ この例はＣＥを使用する図３の装置を使用して実施され
たものである。実験はサンプル導入のためのサンプル基
材として親水性膜（ミリポア社のＨＡＴＦ０４７００）
を使用して為された。実験状況はに於て、注入時間は１
０秒であり、印加電圧４ＫＶであり、電気泳動分離電圧
は８ＫＶでありそして２マイクロリットルのサンプル溶
液が、膜（Ｃｙｔｏｃｈｒｏｍｅ　　Ｃ、３８ｍｇ／ｍ
ｌ；　　Ｆｒｍａｍｉｄｅ、９．１％ｖｌｌ／ｖｏｌ）
上にスポットとして適用された。ＵＶ吸収検出は２１０
ナノメーターであった。図６は、サンプル混合物を毛細
管に導入した後、膜からの２つの成分の電気泳動による
分離状況を示している。ピークＡはチトクロームＣであ
り、ピークＢはホルムアミドであった。

【００１５】

【発明の効果】大量のサンプルを必要とせずにサンプル
を毛細電気泳動装置内に導入するための装置が提供され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用される電極構造部の斜視図である
。

【図２】本発明に於て使用される電極構造部の別態様の
斜視図である。

【図３】本発明で使用する毛細電気泳動方法の該略図で
ある。

【図４】本発明を使用する毛細電気泳動プロセスの別態
様の概略図である。

【図５】本発明の電極−毛細管配列構成の別態様を示す
図である。

【図６】例１のプロセスによって導入されたサンプルの
電気泳動図である。

【符号の説明】

１０：導電性プレート １２：電線 １４：吸収層 １６：多孔質層 １７：サンプル １８：電極構造部 １９：毛細管 ２１：入口端部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　毛細管内にサンプルを注入するための
   装置であって、入口端部及び出口端部を具備する毛細管
   にして、サンプルをそこを貫いて挿通させ得るようにな
   っている導電性の複合物を含む前記毛細管と、前記出口
   端部に隣り合い且つ毛細管内部で前記導電性の複合物と
   電気的接触状態にある第１の電極と、前記入口端部と接
   触状態とされ且つ液体電解質を含みサンプル溶液をそこ
   に保持してなる多孔質層と、該多孔質層と電気的接触状
   態にある第２の電極とによって構成される前記装置。
2. 【請求項２】　　多孔質層は微孔質膜である請求項１の
   装置。
3. 【請求項３】　　多孔質層は限外ろ過膜である請求項１
   の装置。
4. 【請求項４】　　多孔質層はゲルである請求項１の装置
   。
5. 【請求項５】　　第２の電極は金属層である請求項１、
   ２、３或いは４の何れかに記載の装置。
6. 【請求項６】　　第２の電極は金属スクリーンである請
   求項１、２、３或いは４の何れかに記載の装置。
7. 【請求項７】　　電解質によって湿潤化された吸収層は
   多孔質層と接触されている請求項１、２、３或いは４の
   何れかに記載の装置。