JPH0760145B2 - 試料中の成分検出装置 - Google Patents
試料中の成分検出装置Info
- Publication number
- JPH0760145B2 JPH0760145B2 JP1221844A JP22184489A JPH0760145B2 JP H0760145 B2 JPH0760145 B2 JP H0760145B2 JP 1221844 A JP1221844 A JP 1221844A JP 22184489 A JP22184489 A JP 22184489A JP H0760145 B2 JPH0760145 B2 JP H0760145B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- length
- capillaries
- tubule
- capillary
- flow
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/447—Systems using electrophoresis
- G01N27/44704—Details; Accessories
- G01N27/44752—Controlling the zeta potential, e.g. by wall coatings
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/447—Systems using electrophoresis
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の技術分野) 本発明は電気泳動分離に関し、特に、電気浸透により駆
動される付加バルク流を伴なう管形電気泳動に関する。
動される付加バルク流を伴なう管形電気泳動に関する。
(従来の技術) 多くの管形電気泳動システム、特に細管を含む電気泳動
システムでは、複数の溶質の電気泳動に加えて前記溶質
にバルク流(bulk flow)が付与される。バルク流は前
記システムに応じていくつかの結果を提供する。前記溶
質が正の電荷および負の電荷の双方を含むシステムで
は、前記バルク流は全ての溶質領域が同じ方向に移動す
ることを保証する。或るシステムでは、バルク流は分析
速度を増大させ、また、領域の広大化の発生を最小にす
るうえで効果的である。さらに、バルク流なカラムへの
試料注入および溶質の検出を容易にするために用いら
れ、また、さらに、自動化された器具の使用による操作
を可能とすべくこれらの特徴を利用するために用いられ
る。
システムでは、複数の溶質の電気泳動に加えて前記溶質
にバルク流(bulk flow)が付与される。バルク流は前
記システムに応じていくつかの結果を提供する。前記溶
質が正の電荷および負の電荷の双方を含むシステムで
は、前記バルク流は全ての溶質領域が同じ方向に移動す
ることを保証する。或るシステムでは、バルク流は分析
速度を増大させ、また、領域の広大化の発生を最小にす
るうえで効果的である。さらに、バルク流なカラムへの
試料注入および溶質の検出を容易にするために用いら
れ、また、さらに、自動化された器具の使用による操作
を可能とすべくこれらの特徴を利用するために用いられ
る。
バルク流を得る一方法は、電気浸透(電気浸透流とも称
される)を生じさせる運動電位の利用を介して行なわれ
る。電気浸透流は、一般に、ポンプまたは外部装置の必
要性を回避する。また、管内で直接に駆動力を発生させ
ることにより、電気浸透流は、流体流の伝達に固有の問
題、例えば放物流形や、壁のずれおよび死容積のような
妨害力の影響を回避する。
される)を生じさせる運動電位の利用を介して行なわれ
る。電気浸透流は、一般に、ポンプまたは外部装置の必
要性を回避する。また、管内で直接に駆動力を発生させ
ることにより、電気浸透流は、流体流の伝達に固有の問
題、例えば放物流形や、壁のずれおよび死容積のような
妨害力の影響を回避する。
周知のように、電気浸透流は前記細管の内壁に現われた
表面電荷の結果であり、前記バルク流体から前記壁に向
けて反対電荷の種を引き、前記壁の表面電荷と同じ極性
の実効電荷を有する前記バルク流体のコア領域を残す。
この実効電荷は電気泳動の間に付与された電解に応答し
て前記バルク流を生じさせる。しかし、前記壁のこの表
面電荷の適切でない特性は、前記バルク流体中の荷電溶
質を引き付け、このために前記壁への吸着を生じさせ
る、その傾向にある。これは電気泳動の過程の間続き、
次第に電気浸透力の大きさ、また、したがって前記バル
ク流を減じる。バンドの広がりは、しばしば、分析の感
度および正確性からそれる結果である。加えて、種の吸
着はそれらの検出を妨害または阻害し、前記試料中のそ
れらの存在に関する結果を誤って教える結果となる。電
荷不純物は実際に全く検出されない。前記吸着作用は少
しづつ生じ、多くの場合逆行できないものであり、分析
における不明確および不正確だけでなく細管材料の有効
寿命を短縮する結果におわる。
表面電荷の結果であり、前記バルク流体から前記壁に向
けて反対電荷の種を引き、前記壁の表面電荷と同じ極性
の実効電荷を有する前記バルク流体のコア領域を残す。
この実効電荷は電気泳動の間に付与された電解に応答し
て前記バルク流を生じさせる。しかし、前記壁のこの表
面電荷の適切でない特性は、前記バルク流体中の荷電溶
質を引き付け、このために前記壁への吸着を生じさせ
る、その傾向にある。これは電気泳動の過程の間続き、
次第に電気浸透力の大きさ、また、したがって前記バル
ク流を減じる。バンドの広がりは、しばしば、分析の感
度および正確性からそれる結果である。加えて、種の吸
着はそれらの検出を妨害または阻害し、前記試料中のそ
れらの存在に関する結果を誤って教える結果となる。電
荷不純物は実際に全く検出されない。前記吸着作用は少
しづつ生じ、多くの場合逆行できないものであり、分析
における不明確および不正確だけでなく細管材料の有効
寿命を短縮する結果におわる。
(課題を解決するための手段、発明の作用および効果) 溶質吸着の有害な結果はその全部ではないがその多くが
減じられ、また、多くの場合、前記電気泳動分離が起こ
るシステムの一部からの少なくとも部分的な電気浸透力
の除去によって除去されることが発見された。したがっ
て、前記分離細管は二つの領域、すなわち、重要な寄与
が表面電荷の影響というよりもむしろ電気泳動分離であ
る一の領域と、前記壁の表面電荷が全システムのための
前記バルク流の全てではないがそのほとんどを生じさせ
る他の領域とに分離される。
減じられ、また、多くの場合、前記電気泳動分離が起こ
るシステムの一部からの少なくとも部分的な電気浸透力
の除去によって除去されることが発見された。したがっ
て、前記分離細管は二つの領域、すなわち、重要な寄与
が表面電荷の影響というよりもむしろ電気泳動分離であ
る一の領域と、前記壁の表面電荷が全システムのための
前記バルク流の全てではないがそのほとんどを生じさせ
る他の領域とに分離される。
別の表現をすれば、本発明は、一の長さの細管が前記試
料中の溶質の少なくとも一部に関して不活性(すなわ
ち、前記細管材料が、静電相互作用、親和性に基づく相
互作用、疎水性相互作用、または他のタイプの相互作用
によってこれらの溶質と相互作用しない。)であり、ま
た、他の長さの細管が両長さの細管を経る前記バルク流
を駆動するために十分な運動電位を生じさせるシステム
に属する。電気浸透流が発生される細管を通過すること
なしに分離(不活性の)細管内に形成された領域を検出
するため、検出器が配置される。
料中の溶質の少なくとも一部に関して不活性(すなわ
ち、前記細管材料が、静電相互作用、親和性に基づく相
互作用、疎水性相互作用、または他のタイプの相互作用
によってこれらの溶質と相互作用しない。)であり、ま
た、他の長さの細管が両長さの細管を経る前記バルク流
を駆動するために十分な運動電位を生じさせるシステム
に属する。電気浸透流が発生される細管を通過すること
なしに分離(不活性の)細管内に形成された領域を検出
するため、検出器が配置される。
前記分離は全く不活性、すなわち全ての溶質および溶媒
に関して不活性であり、特定の溶質/溶媒システムに関
してのみ不活性であり、または、親和性に基づく相互作
用若しくは他のタイプの相互作用を介して前記システム
要素の一部を選択的に拘束する残部のみに関して不活性
である。後者のタイプのシステムは電気泳動分離をクロ
マトグラフ分離と結合するうえで有用である。
に関して不活性であり、特定の溶質/溶媒システムに関
してのみ不活性であり、または、親和性に基づく相互作
用若しくは他のタイプの相互作用を介して前記システム
要素の一部を選択的に拘束する残部のみに関して不活性
である。後者のタイプのシステムは電気泳動分離をクロ
マトグラフ分離と結合するうえで有用である。
二つの長さの細管は、電気浸透細管内で発生した流れが
分離細管に送られるように流体流動可能に接続されてい
る。流動方向に関する二つの細管長さの相対位置は、前
記システムのパラメータに従って、試料注入端の位置お
よび検出器と同様、変化する。これらのパラメータは、
分離される溶質のタイプおよびそれらが含まれている試
料の性質のほか所望の分離タイプをも含む。
分離細管に送られるように流体流動可能に接続されてい
る。流動方向に関する二つの細管長さの相対位置は、前
記システムのパラメータに従って、試料注入端の位置お
よび検出器と同様、変化する。これらのパラメータは、
分離される溶質のタイプおよびそれらが含まれている試
料の性質のほか所望の分離タイプをも含む。
本発明の他の有利性および実施例は以下の記載から明ら
かとなろう。さらに他の方法で表現すれば、本発明は、
二つの長さまたは領域の細管であって一方が他方の表面
電荷密度よりも実質的に大きい表面電荷密度を有する細
管の使用にある。一方の優位の影響はしたがって電気浸
透力であり、また、他方の優位の影響は電気泳動の変動
性である。
かとなろう。さらに他の方法で表現すれば、本発明は、
二つの長さまたは領域の細管であって一方が他方の表面
電荷密度よりも実質的に大きい表面電荷密度を有する細
管の使用にある。一方の優位の影響はしたがって電気浸
透力であり、また、他方の優位の影響は電気泳動の変動
性である。
本発明にあっては、一方の細管すなわち第1の長さの細
管が表面電荷密度を全く含まない場合と、わずかに含む
場合とがある。表面電荷密度を全く含まない場合、前記
第1の長さの細管は不活性でありかつ試料成分のいかな
るものとも相互作用しない。また、わずかに含む場合、
表面電荷密度を有しない第1の長さの細管に生じること
がある該細管への特定の検体の不明瞭な結合は生じな
い。前記第1の細管が表面電荷密度を有するときは、前
記第1の細管の前記検体との無極性相互作用を抑制する
ことにより、輪郭のはっきりしたバンドの検体を得るこ
とができる。前記第1の長さの細管へのわずかな表面電
荷密度の付与は、また、ある望ましくない静電相互作用
を抑制することにおいて有用である。
管が表面電荷密度を全く含まない場合と、わずかに含む
場合とがある。表面電荷密度を全く含まない場合、前記
第1の長さの細管は不活性でありかつ試料成分のいかな
るものとも相互作用しない。また、わずかに含む場合、
表面電荷密度を有しない第1の長さの細管に生じること
がある該細管への特定の検体の不明瞭な結合は生じな
い。前記第1の細管が表面電荷密度を有するときは、前
記第1の細管の前記検体との無極性相互作用を抑制する
ことにより、輪郭のはっきりしたバンドの検体を得るこ
とができる。前記第1の長さの細管へのわずかな表面電
荷密度の付与は、また、ある望ましくない静電相互作用
を抑制することにおいて有用である。
(実施例) 前記システムの二つの領域の表面特性が、毛細管のよう
な細管の形成材料により、少なくとも幾分確立される。
電気浸透領域は、電解質の極性溶液と接触するように配
置されるときに運動電位が形成されかつ電気的二重層を
生じさせやすいいかなる材料からも形成される。シリカ
含有材料、特にガラス、石英および石英ガラスが重要で
あるが、しかし、この特性を有する他の材料もまた使用
可能である。
な細管の形成材料により、少なくとも幾分確立される。
電気浸透領域は、電解質の極性溶液と接触するように配
置されるときに運動電位が形成されかつ電気的二重層を
生じさせやすいいかなる材料からも形成される。シリカ
含有材料、特にガラス、石英および石英ガラスが重要で
あるが、しかし、この特性を有する他の材料もまた使用
可能である。
前記細管の形状は決定的なものではなく、広い範囲に及
ぶ。電気浸透流は直径数ミクロンから数千ミクロンの範
囲の細管内で生じ得る。本発明の目的のために最も重要
なことは、一般に、内径で約2ミクロンから約500ミク
ロンの範囲に収まることである。
ぶ。電気浸透流は直径数ミクロンから数千ミクロンの範
囲の細管内で生じ得る。本発明の目的のために最も重要
なことは、一般に、内径で約2ミクロンから約500ミク
ロンの範囲に収まることである。
生じる電気浸透流の大きさは少なくとも幾分かが使用細
管長に依存するが、電気浸透領域を形成する細管の長さ
もまた変化する。最良の適用のために、約10mmから約10
00mmまで、好ましくは約30mmから約30mmまでの範囲が最
良の結果を提供する。
管長に依存するが、電気浸透領域を形成する細管の長さ
もまた変化する。最良の適用のために、約10mmから約10
00mmまで、好ましくは約30mmから約30mmまでの範囲が最
良の結果を提供する。
分離領域に使用される材料は、上述したことを考慮して
選択され、使用のシステムおよび求める分離のタイプに
応じて変わる。一般に不活性の高分子材料から成る表面
のために、特に、電気的に不活性な高分子材料、すなわ
ち前記細管を通る溶液中の溶質と、静電的方法、動電学
的方法または他の帯電方法のいずれでも相互作用しない
性質を有する高分子材料が用いられる。この高分子材料
は一般に非帯電性であり、また、非導電性である。例と
してポリフルオロカーボンおよびポリオレフィンがあ
る。このような不活性材料の表面は、特定のシステムに
望ましい適当な相互作用の能力を与えるべく従来の技術
に従って修正することができる。このような修正は、例
として、様々な種類の化学的デリバタイゼーション(de
rivatization)、触媒作用およびX線照射処理、およ
び、蛋白質または他の生物学的に活性な分子への結合を
含む。前記化学的デリバタイゼーションとは、化学反応
物で前記細管を処理することにより前記細管の表面に生
じる変質を意味する。例えば、前記細管の表面をある化
学物質で処理することは、その細管をして、本発明の装
置を通る溶液中の特定の溶質との化学的相互作用に対し
て備えさせる。
選択され、使用のシステムおよび求める分離のタイプに
応じて変わる。一般に不活性の高分子材料から成る表面
のために、特に、電気的に不活性な高分子材料、すなわ
ち前記細管を通る溶液中の溶質と、静電的方法、動電学
的方法または他の帯電方法のいずれでも相互作用しない
性質を有する高分子材料が用いられる。この高分子材料
は一般に非帯電性であり、また、非導電性である。例と
してポリフルオロカーボンおよびポリオレフィンがあ
る。このような不活性材料の表面は、特定のシステムに
望ましい適当な相互作用の能力を与えるべく従来の技術
に従って修正することができる。このような修正は、例
として、様々な種類の化学的デリバタイゼーション(de
rivatization)、触媒作用およびX線照射処理、およ
び、蛋白質または他の生物学的に活性な分子への結合を
含む。前記化学的デリバタイゼーションとは、化学反応
物で前記細管を処理することにより前記細管の表面に生
じる変質を意味する。例えば、前記細管の表面をある化
学物質で処理することは、その細管をして、本発明の装
置を通る溶液中の特定の溶質との化学的相互作用に対し
て備えさせる。
前記システムの残部は、電気泳動および電気浸透システ
ムで使用される従来の要素から成る。これらの要素は、
電界を形成するために必要な複数の電極、緩衝溶液およ
び電圧源と、オンラインの検出器および別の検出器と、
複数の試料注入ポート、装置または方法と、温度制御シ
ステムとを含む。これらの要素の適当な選択は当業者に
とっては日常的な選択事項である。
ムで使用される従来の要素から成る。これらの要素は、
電界を形成するために必要な複数の電極、緩衝溶液およ
び電圧源と、オンラインの検出器および別の検出器と、
複数の試料注入ポート、装置または方法と、温度制御シ
ステムとを含む。これらの要素の適当な選択は当業者に
とっては日常的な選択事項である。
第1図は細管領域電気泳動を達成するためのシステムを
示す。このシステムは二つの長さの細管11,12を含む。
一方の長さの細管に対する他方の長さの細管に関して、
搬送液体14の全通過を可能とする接合点13で接合されて
いる。二つの長さの細管の一方11は不活性の表面を有す
る高分子材料、すなわち典型的には、電気浸透流または
搬送液体14からの荷電種の吸収を生じさせる表面電荷を
ほとんどまたは全く含まない材料である。第2の長さの
細管12は運動電位を生じやすい材料から成り、最も重要
なものはシリカおよび関連材料である。二つの長さの細
管の開放端15,16はそれぞれ緩衝溶液17,18に浸されてお
り、前記緩衝液は電位が電圧源21によって付与された電
極19,20を含む。図示の装置では、電気浸透領域である
第2の細管12内で生じる電気浸透流が矢印22の方向を向
く。したがって、前記電気浸透の駆動力は分離領域であ
る第1の長さの管11の下流におかれ、分離細管すなわち
第1の長さの細管11を介して搬送液体14を引く。搬送液
体14が分離細管11を介して溶質を接合点13に向けて引く
とき、それらは電気泳動分離のために複数の領域に分離
する。これらの領域は検出器24で検出され、この場合、
260nmのような波長での直接細管光路検出器のようなオ
ンライン検出器である。前記検出器で発生された信号は
記録および計算のための従来の手段に従って処理され
る。
示す。このシステムは二つの長さの細管11,12を含む。
一方の長さの細管に対する他方の長さの細管に関して、
搬送液体14の全通過を可能とする接合点13で接合されて
いる。二つの長さの細管の一方11は不活性の表面を有す
る高分子材料、すなわち典型的には、電気浸透流または
搬送液体14からの荷電種の吸収を生じさせる表面電荷を
ほとんどまたは全く含まない材料である。第2の長さの
細管12は運動電位を生じやすい材料から成り、最も重要
なものはシリカおよび関連材料である。二つの長さの細
管の開放端15,16はそれぞれ緩衝溶液17,18に浸されてお
り、前記緩衝液は電位が電圧源21によって付与された電
極19,20を含む。図示の装置では、電気浸透領域である
第2の細管12内で生じる電気浸透流が矢印22の方向を向
く。したがって、前記電気浸透の駆動力は分離領域であ
る第1の長さの管11の下流におかれ、分離細管すなわち
第1の長さの細管11を介して搬送液体14を引く。搬送液
体14が分離細管11を介して溶質を接合点13に向けて引く
とき、それらは電気泳動分離のために複数の領域に分離
する。これらの領域は検出器24で検出され、この場合、
260nmのような波長での直接細管光路検出器のようなオ
ンライン検出器である。前記検出器で発生された信号は
記録および計算のための従来の手段に従って処理され
る。
第2図に示す実施例は第1図に示す例の変形である。こ
こでは、第1の長さの細管である不活性の細管31および
第2の長さの細管であるシリカ細管32が第1図における
対を成す双方と同様に配置され、同タイプの接合点33に
より接合されている。また、第1図におけるように、こ
れらの細管の開放端が緩衝溶液34,35中に浸されてお
り、これらの間に電位が付与される。しかし、この場
合、前記電位は反対方向に付与され、矢印36の方向に電
気浸透流が生じる。その結果、前記細管システムの第2
の長さの細管32内の電気浸透領域が上流にあり、また、
搬送流体37が前記電気浸透領域に向けてというよりはむ
しろ前記電気浸透領域から流れ去る。上流端である第1
の長さの細管31すなわち分離細管の端部に向けて試料注
入点38が移動され、また、検出器39は、第1図の実施例
の試料注入点23が配置されているところの近傍に配置さ
れる。この特別な配列は、第1の長さの細管31内の分離
領域における分離に伴なって溶質が前記電気浸透領域を
通ることなしに前記システムから直接に流れ、後者の表
面汚染の全ての可能性を回避するという有利性をもつ。
こでは、第1の長さの細管である不活性の細管31および
第2の長さの細管であるシリカ細管32が第1図における
対を成す双方と同様に配置され、同タイプの接合点33に
より接合されている。また、第1図におけるように、こ
れらの細管の開放端が緩衝溶液34,35中に浸されてお
り、これらの間に電位が付与される。しかし、この場
合、前記電位は反対方向に付与され、矢印36の方向に電
気浸透流が生じる。その結果、前記細管システムの第2
の長さの細管32内の電気浸透領域が上流にあり、また、
搬送流体37が前記電気浸透領域に向けてというよりはむ
しろ前記電気浸透領域から流れ去る。上流端である第1
の長さの細管31すなわち分離細管の端部に向けて試料注
入点38が移動され、また、検出器39は、第1図の実施例
の試料注入点23が配置されているところの近傍に配置さ
れる。この特別な配列は、第1の長さの細管31内の分離
領域における分離に伴なって溶質が前記電気浸透領域を
通ることなしに前記システムから直接に流れ、後者の表
面汚染の全ての可能性を回避するという有利性をもつ。
第1図は本発明に従う分離システムの一例の概要図、第
2図は本発明に従う分離システムの第2の例の概要図で
ある。 11,31:第1の長さの細管、12,32:第2の長さの細管、2
1:電圧源、24,39:検出器。
2図は本発明に従う分離システムの第2の例の概要図で
ある。 11,31:第1の長さの細管、12,32:第2の長さの細管、2
1:電圧源、24,39:検出器。
Claims (5)
- 【請求項1】流体が流通可能であるように互いに接合さ
れた第1の長さの細管および第2の長さの細管であって
前記第2の長さの細管が前記第1の長さの細管よりも実
質的に大きい表面電荷密度を有する、第1および第2の
長さの細管と、前記第1および第2の長さの細管の長さ
に沿って電位を付与するための手段と、前記第1の長さ
の細管の内部を軸線方向に移動する化学種を検出するた
めの手段とを含む、試料中の個々の成分を検出するため
の装置。 - 【請求項2】前記第1および第2の長さの細管は毛細管
である、請求項(1)に記載の検出装置。 - 【請求項3】前記検出手段は前記第1の長さの細管上に
配置されたオンライン検出器である、請求項(1)に記
載の検出装置。 - 【請求項4】前記第1の細管は電気的に不活性の高分子
材料で形成され、また、前記第2の細管はシリカで形成
されている、請求項(1)に記載の検出装置。 - 【請求項5】前記電位を付与するための手段は、前記第
1の長さの細管の領域に前記試料の成分の電気泳動分離
を生じさせまた前記第2の長さの細管に電気浸透流を生
じさせ、前記電気浸透流は前記第1の長さの細管にバル
ク流を生じさせる、請求項(1)に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US238,676 | 1988-08-30 | ||
US07/238,676 US4859301A (en) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | Separation of zone formation from electroosmotic impulse in tubular electrophoretic systems |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02168154A JPH02168154A (ja) | 1990-06-28 |
JPH0760145B2 true JPH0760145B2 (ja) | 1995-06-28 |
Family
ID=22898863
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1221844A Expired - Lifetime JPH0760145B2 (ja) | 1988-08-30 | 1989-08-30 | 試料中の成分検出装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4859301A (ja) |
EP (1) | EP0357255A3 (ja) |
JP (1) | JPH0760145B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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ATE136368T1 (de) * | 1987-11-25 | 1996-04-15 | Norberto A Guzman | Selbsttätige kapillare elektrophorese-vorrichtung |
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