JPH09281077A - Capillary electrophoretic apparatus - Google Patents

Capillary electrophoretic apparatus

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JPH09281077A
JPH09281077A JP9382796A JP9382796A JPH09281077A JP H09281077 A JPH09281077 A JP H09281077A JP 9382796 A JP9382796 A JP 9382796A JP 9382796 A JP9382796 A JP 9382796A JP H09281077 A JPH09281077 A JP H09281077A
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capillary
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liquid
flow
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JP9382796A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshitoshi Ito
Akihiko Okumura
Norio Okuyama
Yasuaki Takada
Motoko Yoshida
嘉敏 伊藤
基子 吉田
典生 奥山
昭彦 奥村
安章 高田
Original Assignee
Hitachi Ltd
株式会社日立製作所
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve the enhancement of capacity and miniaturization while expanding the applied field by adding either one of an electroosmotic flow pump and a flow rate regulating means controlling the flow of the liquid within a separation quartz capillary.
SOLUTION: A liquid sending pump consists of a capillary element 10, a liquid tank 6 and the electrodes 11, 12 provided before and behind the capillary element 10 and the liquid sending amt. and flow velocity of the pump are optimized by selecting the kind, shape, size and applied voltage of the capillary element 10 and the kind, concn., pH and additive of a soln. The application of voltage to the pump becomes reverse to separation electrophoresis, that is, becomes a cathode 11 and an anode 12 but a separation cathode 9 and the pump cathode 11 are used in common to make it possible to form even a three- pole structure. The preparatory data from the auxiliary detector 20 provided to a separation capillary migration part other than detector 4 is fed back to an electrophretic condition controller 21 to be used in the control of separation or pump applied voltage.
COPYRIGHT: (C)1997,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は生体中の蛋白質、ペプチド、アミノ酸、神経伝達物質、ホルモン、核酸、食品、薬品、環境物質等広範に亘る物質の微量分離分析に用いられるキャピラリ−電気泳動装置に関する。 The present invention relates to the use proteins in vivo, peptides, amino acids, neurotransmitters, hormones, nucleic acids, food, pharmaceutical, to trace separation analysis of substances over environmental substances such extensive capillary - electrophoresis apparatus on.

【0002】 [0002]

【従来の技術】キャピラリ−電気泳動法は、電解液を充填したキャピラリ−に試料注入後キャピラリ−両端に電圧を印加し、電場における試料粒子の易動度の差に基づいて分離する方法である。 BACKGROUND OF THE INVENTION Capillary - electrophoretic methods, capillary filled with electrolyte solution - after sample injection capillary - a voltage is applied across, is a method of separating on the basis of the difference between the mobility of the sample particles in an electric field . 易動度は、粒子がもつ荷電量と電場の大きさに由来する駆動力と、粒子の移動に伴い泳動媒体との間に生ずる摩擦力、の相互作用できまり、粒子の電場における動きを電気泳動と言い、泳動粒子はキャピラリ−末端にある検出器で検出される。 Mobility, the electric driving force derived from the magnitude of the charge amount and electric field with particles, determined by the frictional force, the interaction occurring between the electrophoretic medium in accordance with the movement of the particles, the movement in an electric field of the particles say electrophoretic, electrophoretic particles capillaries - it is detected by a detector at the end. 印加電圧にはキャピラリ−内に発生するジュ−ル熱に基づく限界、および電源装置の限界約30kVがある。 The applied voltage capillary - Ju generated in - there is a limit of about 30kV limit, and power supplies based on Le heat. キャピラリ−電気泳動法における分離効率および分解能は、後述の様に泳動距離および電界強度に依存するが、装置のコンパクト性、取扱い易さ、および電源電圧限界などから使用出来るキャピラリ−の長さには制約がある。 Capillary - separation efficiency and resolution in electrophoresis depends on the migration distance and the electric field strength as described later, compactness of the device, ease of handling, and the power supply voltage limit such as a capillary that can be used from - the length of the there is a restriction. 分離用電気泳動の流れに、向流の送液をおこなうシリンジポンプを組み合わせることによって、実効的な電気泳動距離を長くする試みは、テフロン細管(内径0.5mm程度)を用いた電気泳動の例があり、文献 分析化学29 The flow of the separation electrophoresis, by combining the syringe pump for the feeding of the countercurrent, attempts to increase the effective electrophoretic distance, an example of electrophoresis using Teflon capillary (inner diameter of about 0.5 mm) Yes, literature analytical chemistry 29,
11、pp728, 1972に、またフロ−トで向流をおこなうイソタコフォレ−シス(等速電気泳動)が特開昭47-162に開示されている。 11, Pp728, 1972, also flow - preparative performing countercurrent Isotakofore - cis (isotachophoresis) is disclosed in JP-A-47-162.

【0003】 [0003]

【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve

(1)現在一般に使用されている市販の石英キャピラリ−電気泳動装置には、後述の電気浸透流の影響で、分離成分はテフロン細管を用いた場合の数倍の速さで移動して検出器に到達する。 (1) now generally commercially available quartz capillary used in - the electrophoresis apparatus, the influence below the electroosmotic flow, separated components will move several times faster than when using a Teflon capillary detector to reach. これには、分析時間を短縮する利点がある反面、充分な分離や分解能が得られず、したがって、多成分混合試料、特に易動度の差の小さい成分の分離が難しいというあらたな問題がある。 To do this, although there is an advantage to shorten the analysis time, no sufficient separation or resolution is obtained, therefore, there is a new problem that multicomponent mixed sample, in particular the separation of a small component of the difference in mobility difficult . 石英キャピラリ−電気泳動の場合も、電界強度の兼ね合いで使用できるキャピラリ−の長さには制約があるため、分離、 Quartz capillary - in the case of electrophoresis, capillary that can be used in consideration of the electric field strength - since the length of a restriction, separation,
分解性能を向上させるためには実効的な泳動距離をのばす手段が必要とされる。 In order to improve the decomposition performance is required a means to extend the effective migration distance. (2)石英キャピラリ−電気泳動装置をポンプなど他のシステムと結合する場合には、キャピラリ−サイズ(内径10乃至100μm, 外径50乃至400μm)が小さいことに付随して低流量制御が可能で、且つ、分離能を損なうことのないポンプ性能が要求される。 (2) quartz capillary - when the electrophoresis apparatus combined with other systems such as pumps, capillary - size (inner diameter 10 to 100 [mu] m, outer diameter 50 to 400 [mu] m) in association with it is less capable of low flow control and, pump performance without impairing resolution is required. 上記シリンジポンプには始動時および停止時に流体に不均一な力が発生し、ポンプ流に乱れを生じ、また連続作動には複数のシリンジを交互に動かすため、始動時および停止時の影響は大きいという問題点がある。 The above syringe pump uneven force to the fluid occurs at the time of starting and stopping, disturbed the pump flow, and because the continuous operation of moving a plurality of syringes alternately a large influence at the time of starting and stopping there is a problem in that. (3)キャピラリ−電気泳動装置をポンプなど他のシステムと結合する場合、密閉して用いるカソ−ド部で発生するガスが泳動流路遮断あるいは泳動の流れを乱す原因になることがある。 (3) a capillary - If an electrophoresis apparatus combined with other systems such as pumps, cathode used in closed - gas generated in de unit may become a cause of disturbing the flow of the electrophoresis passage shut off or migration.

【0004】 [0004]

【課題を解決するための手段】キャピラリ−(ゾ−ン) In order to achieve the above object, capillary - (zone - down)
電気泳動法の性能は以下の式で説明されるように、分離効率は印加する電解強度と泳動距離に比例し、分解能は電解強度の1/2乗、と泳動距離の1/2乗に比例する。 As the performance of the electrophoresis method is described by the following equation, the separation efficiency is proportional to electric field strength and migration distance to be applied, the resolution is proportional to the square root of the square root, the migration distance of the electric field intensity to. キャピラリ−電気泳動中のバンド幅の拡散は Capillary - diffusion of band width during electrophoresis

【0005】 [0005]

【数1】 [Number 1]

【0006】σ 2 /L で定義される理論段高さHは [0006] sigma 2 / L theoretical step height H defined by the

【0007】 [0007]

【数2】 [Number 2]

【0008】となる。 The [0008]. この式は v=μ・Eの関係から From the relationship of this equation v = μ · E

【0009】 [0009]

【数3】 [Number 3]

【0010】となり、分離効率を示す理論段数Nは [0010], and the number of theoretical plates N indicating the separation efficiency

【0011】 [0011]

【数4】 [Number 4]

【0012】すなわち、泳動距離L および電界強度E に比例する。 Namely, in proportion to the migration distance L and the electric field strength E. 他方、易動度の異なる二つの成分の分解能R On the other hand, the resolution of the two different components of mobility R
It is

【0013】 [0013]

【数5】 [Number 5]

【0014】t 1 :成分1の泳動時間、t 2 :成分2の泳動時間、w 1 :成分1のピ−ク幅、w 2 :成分2のピ−ク幅として計算され、 [0014] t 1: migration time of the components 1, t 2: migration time of the components 2, w 1: Pin component 1 - click width, w 2: components 2 peak - is calculated as click width,

【0015】 [0015]

【数6】 [6]

【0016】となり、分解能も泳動距離L と電界強度E [0016], and the resolution also migration distance L and the electric field strength E
に依存する(参考;"Capillary Electrophoresis", R.Ku Depends on the (reference; "Capillary Electrophoresis", R.Ku
hn, SHKuhn, Springer Verlag, pp32乃至34, 199 hn, SHKuhn, Springer Verlag, pp32 to 34, 199
3)。 3). 限られたキャピラリ−長で実効的な電気泳動距離を長くするためには、大きく分けて二つの方法が考えられる。 Limited capillary - in order to increase the effective electrophoretic distance is long, the two methods can be considered roughly. 一つにはポンプ結合により見掛けの泳動速度を遅くするもので、泳動末端すなわち検出器側に結合したポンプから向流の送液をおこなうか、または泳動先端すなわち試料注入側に結合したポンプでキャピラリ−内の液を排出して、分離成分が検出器に到達するまでの時間をかせぐ。 In part intended to slow the migration speed of the apparent by the pump coupling capillary in electrophoresis terminus i.e. either from a pump coupled to the detector side performs the feeding of countercurrent or electrophoretic tip i.e. pump coupled to the sample injection side, - the liquid in and discharged, gain time until separation component reaches the detector. 他の一つは、泳動末端に流量調節用の手段を結合して上記同様実効的な泳動距離をのばす。 The other one, extending the same effective migration distance by combining means for flow regulation to the migration ends. 以下、(1)から(4)はポンプ、(5)、(6)は流量調節手段、(7)、(8)は電極で発生するガスの処理法に関するものである。 Hereinafter, (1) to (4) the pump, (5), (6) the flow rate adjusting means, (7), (8) relates to treatment of gas produced at the electrodes.

【0017】(1)無脈流且つ微少流量の送液ポンプとして電気浸透流ポンプを用いる。 [0017] (1) using an electric pump as a non-pulsating flow and minute flow rates of liquid feed pump.

【0018】(2)無脈流あるいは低脈流の微少流量の送液ポンプとして電磁流ポンプ、たとえば回転磁場を発生させるコイル中に、溶液を充填した細管を配置して、 [0018] (2) Electromagnetic flow pump as liquid feed pump minute flow rate of the non-pulsating flow or low pulsation, for example, in a coil for generating a rotating magnetic field, place the solution was filled tubules,
極性を持つ液体の送りだしをおこなうポンプを用いる。 Using pump for the feeding of the liquid with a polarity.

【0019】(3)低脈流で微少流量の送液ポンプとして平板形および円筒形圧電素子をアクチュエ−タに利用したポンプを用いる。 [0019] (3) a plate-shaped and cylindrical piezoelectric element as the liquid feed pump minute flow of low-pulsation actuator - using pump utilizing the data. いずれも電気制御による息つき運動によりノズルから液を噴出させる。 Both jetting liquid from the nozzle by breath with movement by electrical control. 素子に印加する電圧及び周波数によって流量と脈動率の制御ができる。 It can control the flow rate and the ripple factor by the voltage and frequency applied to the device.
平板形素子は積層化によるコンパクトな多チャンネル化が容易であり、円筒形素子は形状、サイズ共キャピラリ−と近い特徴がある。 Flat-plate elements are easy to compact multi-channels by lamination, cylindrical element shapes, sizes co capillary - is characterized close to the.

【0020】(4)更に集積化キャピラリ−電気泳動法には電気浸透流ポンプの他、静電形マイクロポンプを使用することも考えられる。 [0020] (4) Further integration capillary - other electroosmotic pump in electrophoresis, it is conceivable to use a static conductivity type micro pump.

【0021】(5)泳動末端に結合する流量調節手段に、電気的制御が可能な圧電素子を利用した流路調節弁を用いる。 [0021] (5) the flow rate adjusting means for coupling the electrophoresis ends, using a flow path control valve using a piezoelectric element capable of electrical control.

【0022】(6)泳動末端に結合する流量調節部手段に、オリフィス、キャピラリ−、フィルタ−類の中からサイズ、長さ、厚さ等泳動条件に適合するものを選択して用いる、または多チャンネル切り替え方式で流量調節条件を選択する。 [0022] (6) the flow rate regulator means for coupling the electrophoresis ends, an orifice, a capillary - filter - size from the kind, length, selected and used to meet thickness, etc. electrophoresis conditions, or multi selecting a flow control condition at the channel switching system.

【0023】(7)カソ−ドで発生するガスの処理法の一つは電極材料に水素吸蔵体を用いる。 [0023] (7) Cathode - one treatment method of gas generated in the de employs a hydrogen storage material in the electrode material. 例えば、パラジウム、チタンなどの金属単体、あるいはAB 5型、AB 2 For example, palladium, elemental metal or AB 5 type, such as titanium, AB 2
型(A:希土類、チタン、ジルコニウム、マグネシウム、カルシウム等、B:鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等)に代表される水素吸蔵合金を用いて、水素金属間化合物、あるいは固溶体とする。 Type (A: rare earth, titanium, zirconium, magnesium, calcium and the like, B: iron, cobalt, nickel, manganese, etc.) using a hydrogen storage alloy represented by, and hydrogen intermetallic compound or solid solution.

【0024】(8)他方発生水素ガス消費法としてニッケル、パラジウムのような水素透過性のある材料をカソ−ド兼隔離板として用い、カソ−ドで発生する水素をこの隔離板に接して設けた補助電解セルに導入して消費する方法がある。 [0024] (8) nickel as the other generated hydrogen gas method consumption of hydrogen permeable material such as palladium cathode - used as a de-cum separator, cathode - provided in contact with hydrogen generated by de this separator and a method of consuming introduced into the auxiliary electrolysis cell. 電気泳動部に面したカソ−ドで発生した水素ガスは、隔離板の中を透過して補助電解セル側に達し、この面でイオン化して補助電解セル内の対極に移動して消費される。 Cathode facing the electrophoresis unit - hydrogen gas generated in the de reaches the auxiliary electrolysis cell side passes through the inside of the separator, is consumed to move to the counter electrode of the auxiliary electrolysis in a cell to ionize in this respect . この補助電解セルの電位はイオン化反応が起こる様調整しておく。 The potential of the auxiliary electrolytic cell previously adjusted such that the ionization reaction occurs.

【0025】 [0025]

【発明の実施の形態】図1に本発明に基づくキャピラリ−電気泳動装置の基本構成を示す。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION capillary according to the present invention in FIG 1 - shows a basic configuration of an electrophoretic device. 分離用キャピラリ−電気泳動部A,ポンプ部B,分離用キャピラリ−電気泳動用カソ−ド部Cで構成されている。 Separating capillary - electrophoresis unit A, a pump portion B, the separating capillary - electrophoresis cathode - is composed of a de section C. 電解液(緩衝液)を満たした分離用石英キャピラリ−管1の両端はそれぞれ電極室2および3と液絡をはかり、一端から試料溶液を導入したのち、キャピラリ−両端に高電圧を印加して電気泳動をおこなう。 Separating quartz capillary filled electrolytic solution (buffer solution) - both ends of the tube 1 is weighed each electrode chamber 2 and 3 and the liquid junction, after introducing the sample solution from one end, the capillary - by applying a high voltage across subjected to electrophoresis. 試料中の各成分は、電場における易動度の差に基づいて分離される。 Each component in the sample is separated based on differences in mobility in an electric field. この電気泳動分離成分は、電圧印加時キャピラリ−管内に生ずる電気浸透流の影響をうけて、通常カソ−ド9に向かって移動し、検出器4で検出される。 The electrophoretic separation component, the voltage application time of the capillary - under the influence of occurring tubes electroosmotic flow, usually cathode - to move toward the de-9, is detected by the detector 4. この分離用キャピラリ−電気泳動部に結合したポンプ部Bでは、分離バンドを乱さぬ無脈流あるいは低脈流のポンプ5が液槽6から緩衝液を汲みだして、上記分離バンドが移動する流れに対して向流の送液をおこない、実効泳動距離をのばす。 Flow The pump unit B coupled to the electrophoresis unit, the pump 5 pulseless flow or low ripple not to disturb the separated bands pumping out the buffer from the liquid tank 6, the isolation band is moved - the separation capillary It performs a feeding of the countercurrent to, extend the effective migration distance.
石英キャピラリ−電気泳動および実施例で示す電気浸透流は以下の様に説明される。 Quartz capillary - electroosmotic flow indicated by electrophoresis and embodiments are described as follows. 石英キャピラリ−は、溶液と接すると石英表面のシラノ−ル基が解離して−の電荷を持ち、これに溶液中の+イオンが引き寄せられ電気二重層(ζ電位)を形成する。 Quartz capillary - a solution in contact with the silanolate of quartz surfaces - Le group dissociates - have charge, which in a solution of + ions to form an electric double layer (zeta potential) drawn. 電場に置くと、この可動の+イオンがカソ−ドに向かって動き、このような界面の動きに伴いキャピラリ−内の溶液内部も粘性で動く。 When placed in an electric field, of the movable + ions cathode - movement towards de, with capillary movement of such surfactants - solution inside in even run on viscosity. 電気浸透流速度(Veo)に影響をおよぼすパラメ− Parameters that affect the electro-osmotic flow velocity (Veo) -
タは、 Others,

【0026】 [0026]

【数7】 [Equation 7]

【0027】で表わされるように、電界強度(E)、ゼ−タ電位(ζ)、溶液の誘電率(ε)、粘度(η)のほかゼ−タ電位に影響をおよぼす溶液のpHやイオン強度、さらに温度、キャピラリ−体の形状、内表面の状態、溶液への添加物などがある。 [0027] As represented by the field intensity (E), Ze - motor potential (zeta), the dielectric constant of the solution (epsilon), addition Ze viscosity (eta) - of the solution affects the data potential pH and ionic strength, the temperature further, the capillary - a body shape of the inner surface condition, and the like additives to the solution. (参考;”Capillary (Reference; "Capillary
Electrophoresis", R.Kuhn, SHKuhn, Springer Verl Electrophoresis ", R.Kuhn, SHKuhn, Springer Verl
ag,pp22乃至29, 1993)。 ag, pp22 to 29, 1993). 電気浸透流ポンプは上記条件を選択して構成し、分離用キャピラリ−電気泳動装置との結合をはかる。 Electroosmotic pump is constructed by selecting the above conditions, the separation capillary - measuring the binding of the electrophoresis apparatus. ポンプ流速は、印加電圧に依存するため、電気的制御が可能である。 Pump flow rate is dependent on the applied voltage, it is possible to electrically control. 流体速度のプロファイルは通常の圧力ポンプの場合が放物線状であるのに比し均一な平面をもっている。 Profile of the fluid velocity in the case of normal pressure pump has a uniform plane compared to a parabolic. また、電気浸透流ポンプに用いるキャピラリ−は、1本、複数本のキャピラリ−の集合体または多孔質体でもよい。 Also, capillary used for electroosmotic pump - is one, a plurality of capillaries - may be aggregates or porous material.

【0028】(第1の実施例)図2に本発明の一実施例に基づく電気浸透流ポンプの断面図、図3にこれを結合したキャピラリ−電気泳動装置の構成図を示す。 The block diagram of the electrophoresis apparatus shown - The electroosmotic flow cross-sectional view of a pump according to one embodiment of the present invention, capillary bound in figure 3 (first embodiment) FIG. 送液ポンプは、キャピラリ−体10、液槽6およびキャピラリ−体前後に設けた電極11、12からなり、ポンプの送液量、流速はキャピラリ−体の種類(1本のキャピラリ−、複数のキャピラリ−および多孔体)、形状、サイズ、印加電圧、溶液の種類、濃度、pH、添加物等を選択して最適化する。 Liquid feed pump, capillary - a body 10, the liquid tank 6 and the capillary - made from the body electrodes 11 and 12 provided on the front and rear, feed rate of the pump, flow rate capillary - type body (1 capillaries - a plurality of capillary - and porous), shape, size, applied voltage, the type of solution, concentrations, and optimize selected pH, an additive or the like. ポンプ部の電圧印加は、分離用電気泳動と逆向き、すなわちカソ−ド11およびアノ−ド12になるが、図3のように分離用カソ−ド9およびポンプ用カソ−ド11は共用にして三極構造にもできる。 Voltage application of the pump unit, separating electrophoresis and reversed, i.e. cathode - de 11 and anode - is made to de 12, separating cathode as in Figure 3 - de 9 and pump cathode - de 11 is shared it is also in the triode structure Te.
カソ−ド液槽は電極近辺の液組成変化などが問題になる場合必要に応じた容量にすることができる。 Catholyte - de tank can be capacity needed if such a liquid composition change in the vicinity of the electrodes becomes a problem. 分離用キャピラリ−泳動部に検出器4の他に設けた補助検出器2 Separation capillary - auxiliary detector 2 provided with another detector 4 to the electrophoresis section
0からの予備情報は、電気泳動条件コントロ−ラ21にフィ−ドバックされ、分離用印加電圧あるいはポンプ用印加電圧を制御に用いられる。 Preliminary information from 0, electrophoresis condition controller - La 21 Fi - is Dobakku, it used an applied voltage isolation voltage applied or pump control. 図4にPTH-アミノ酸混合試料分離への効果を示す。 Figure 4 shows the effect of the PTH- amino mixed sample separation. トリス−グリシン、50mM Tris - glycine, 50mM
−SDS緩衝液を満した内径50μm、長さ30cmの石英キャピラリ−、電界強度0.38kV/cmの泳動条件で得られたエレクトロフェログラム上のピ−ク5は易動度の近いPTH-トリプトファンとPTH-フェニルアラニンの混合ピ−クであるが、内径50μm、長さ20cm、電界強度0.20kV/cmのキャピラリ−を用いた電気浸透流ポンプの作動によりピ−ク -SDS buffer full the inner diameter 50 [mu] m, a length of 30cm silica capillary -, peak on electropherogram obtained with running conditions of the electric field strength 0.38kV / cm - click 5 and close in mobility PTH- tryptophan PTH- mixed peak phenylalanine - is a click, an inner diameter of 50 [mu] m, length 20 cm, capillary electric field strength 0.20kV / cm - click - Pi by operating the electroosmotic flow pump using a
6(PTH−トリプトファン)、ピ−ク7(PTH-フェニルアラニン)への分離がみられる。 6 (PTH- tryptophan), peak - the separation of the click 7 (PTH- phenylalanine) can be seen. 図5に本発明を用いて生体試料を直接採取、オンラインで分析する例を示す。 Biological sample using the present invention taken directly 5 shows an example of analyzing online.
マイクロダイアリシスのような微小のプロ−ブ27、あるいは極細のキャピラリ−を生体の細胞間あるいは血管内に挿入して、コントロ−ラ−28を介して採取した試料をフラクションコレクタ−29に分取、随時これをオンラインで本発明のキャピラリ−電気泳動システムで分離分析する。 The micro like microdialysis pro - Bed 27, or extra fine capillary - a is inserted into a cell or between a blood vessel of a living body, control - a sample collected through the La -28 preparative fraction collector -29 bisection the capillary of the present invention it any time online - separating analyzed by electrophoresis system.

【0029】(第2の実施例)図6に本発明の第2の実施例に基づくキャピラリ−電気泳動装置における電磁流ポンプの構成図を示す。 It shows the structure of an electromagnetic flow pump in the electrophoresis apparatus - [0029] capillary according to a second embodiment of the present invention (second embodiment) FIG. 3相電流を流して3個のコイル13の中に回転磁場を発生させ中心部に配置したプラスチック細管内の液体を動かし、分離用キャピラリ−電気泳動部に結合して用いる。 By applying a three-phase current moving three liquid in plastic tubules a rotating magnetic field is arranged in the center portion is generated in the coil 13, the separation capillary - used bound to electrophoresis unit. (第3の実施例)図7に本発明の第2の実施例に基づくキャピラリ−電気泳動装置における圧電素子ポンプの断面図を示す。 Capillary according to a second embodiment of the present invention (Third Embodiment) Figure 7 - shows a cross-sectional view of a piezoelectric element pump in the electrophoresis apparatus. 平板形圧電素子15をアクチュエ−タとして用いた本ポンプは、溶液と接する素子表面の凸型シリコンゴムにテフロンコ−ティングを施こしてあり、印加する電圧、周波数により流速、脈流を制御する。 A plate-shaped piezoelectric element 15 actuator - the pump using a motor is Tefuronko convexly silicone rubber surface of the device in contact with the solution - Yes Strain facilities the coating, the voltage to be applied to control the flow rate, the pulsation by frequency. (第4の実施例)図8に本発明の第4の実施例に基づくキャピラリ−電気泳動装置におけるカソ−ド部Cの構成図を示す。 Capillary according to a fourth embodiment of the present invention (Fourth Embodiment) Figure 8 - shows a block diagram of a de section C - cathode in the electrophoretic device. カソ−ドで発生するガスをカソ−ド液槽の外に導く事を目的としたもので、例えばニッケルのような水素透過性の材料を分離用電気泳動のカソ−ド兼隔離板18として用いて、これに接して補助電解セル17を設ける。 Cathode - used as a de-cum separator 18 - a gas generated by de cathode - that leads out of the de tank is intended, a hydrogen permeable material, such as nickel separation electrophoresis Caso Te, an auxiliary electrolytic cell 17 in contact thereto. 分離用電気泳動部のカソ−ドで発生する水素は隔離板を透過したのち、補助電解セル側でイオン化して消費されるよう、対極19はニッケル極より低い電位に調整しておく。 Cathode of the separation electrophoresis unit - after hydrogen generated by de is transmitted through the separator, to be consumed by ionization in the auxiliary electrolytic cell side, the counter electrode 19 is previously adjusted to a lower potential than nickel electrode.

【0030】(第5の実施例)図9に本発明の第5の実施例に基づくキャピラリ−電気泳動部と質量分析計の複合化システムを示す。 It shows a composite system of the electrophoresis unit and the mass spectrometer - The capillary based on the fifth embodiment of the present invention in FIG. 9 (Fifth Embodiment). 実効的な泳動距離を制御するポンプは泳動部先端にキャピラリ−内の溶液(緩衝液)を排出する向きに結合してある。 Pump to control the effective migration distance is capillary electrophoresis tip - are bonded in a direction to discharge the solution (buffer). 電気泳動分離用のキャピラリ−の末端はインタ−フェイスDの金属パイプに装填され、泳動してきた分離成分は噴霧補助溶液23と共に噴霧、イオン化されて質量分析部26に導入され、イオン検出、デ−タ処理がおこなわれる。 Electrophoretic separation capillary - the terminal interface - is loaded into a metal pipe face D, separated components which have migrated is introduced sprayed with spray auxiliary solution 23, is ionized to the mass analyzer 26, ions detection, de - data processing is performed. このシステムでは泳動分離された成分のオンラインでの同定が可能になる。 It allows the identification of online components that are electrophoretic separation in this system.

【0031】(第6の実施例)図10に本発明の第6の実施例に基づく流量調節弁を泳動末端に結合したキャピラリ−電気泳動システムの装置構成を示す。 It shows a device configuration of an electrophoretic system - The capillary flow control valve based on the sixth embodiment of the present invention attached to migrate end in FIG. 10 (sixth embodiment). 連続的な流量調節が可能な流量調節弁30は、目的に合わせて泳動の出口で流れを絞り、実効的な泳動距離を制御する。 Continuous flow regulation flow rate regulating valve 30 possible, stop the flow at the outlet of the electrophoresis according to the purpose, to control the effective migration distance.

【0032】 [0032]

【発明の効果】 【Effect of the invention】

(1)前述のいずれのポンプも電気制御ができるため、 (1) since it is the electrical control either the pump described above,
取扱いおよび自動化が容易、さらに、泳動条件最適化のシミュレ−ションが容易となるため、目的、分析対象に応じた多様の対応とプログラム制御が可能となる。 Handling and automation easy, further, Simulation of electrophoresis conditions optimized - for Deployment is facilitated, thereby enabling purposes, various corresponding program control according to the analysis.

【0033】(2)泳動部のキャピラリ−長を短縮できる上、電気制御系であるため装置をコンパクトにできる。 [0033] (2) capillary electrophoresis unit - on that can reduce the length, the apparatus can be for an electrical control system compact. このことは、分析系の温度制御を容易にして再現性の良い結果をもたらす、と同時にパ−ムトップサイズの環境計測やベッドサイドの臨床検査に適した計測器としての応用分野もある。 This temperature control of the analysis system to facilitate good results reproducible, simultaneously Pas - some applications as measuring instrument suitable for laboratory tests environmental measurement and bedside arm top size.

【0034】(3)血清、脳脊髄液、DNAをはじめとする生体成分や医薬品、環境物質に含まれる各種イオンなどわずかな易動度差をもつ混合成分の分離を容易にし、泳動距離依存性の高い等速電気泳動分離モ−ドにおいても、リ−デイングイオンとタ−ミナルイオンにはさまれた試料各成分の分離性能向上に貢献する。 [0034] (3) serum, cerebrospinal fluid, biological components and pharmaceuticals, including DNA, to facilitate separation of the mixture components with a slight mobility differences such as various ions contained in the environmental materials, migration distance-dependent such as high-speed electrophoretic separation mode of - even de, Li - Day ring ion and data - to contribute to the separation improving the performance of the sample components sandwiched between Terminal ions.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明のキャピラリ−電気泳動装置の基本構成図。 [1] a capillary of the present invention - The basic block diagram of the electrophoretic device.

【図2】第1の実施例に基づくキャピラリ−電気泳動装置における電気浸透流ポンプの断面図。 [Figure 2] capillary according to the first embodiment - cross-sectional view of an electric pump in the electrophoresis apparatus.

【図3】第1の実施例に基づく電気浸透流ポンプ結合キャピラリ−電気泳動装置の構成図。 [3] first electroosmotic pump coupled capillary based on Example - diagram of the electrophoretic device.

【図4】第1の実施例に基づく電気泳動パタ−ンを示す図。 [4] Electrophoresis patterns based on the first embodiment - shows a down.

【図5】第1の実施例に基づく生体試料オンライン採取、オンライン分析の概念図。 [5] biological sample line taken based on the first embodiment, a conceptual diagram of a line analysis.

【図6】第2の実施例に基づくキャピラリ−電気泳動装置における電磁流ポンプの模式図。 Schematic view of an electromagnetic flow pump in the electrophoresis apparatus - 6 capillaries according to the second embodiment.

【図7】第3の実施例に基づくキャピラリ−電気泳動装置における圧電素子ポンプの断面図。 Sectional view of a piezoelectric element pump in the electrophoresis apparatus - 7 capillary according to a third embodiment.

【図8】第4の実施例に基づくキャピラリ−電気泳動装置おけるカソ−ド部および補助電解セルの構成図。 Configuration diagram of a de-section and auxiliary electrolytic cell - electrophoresis apparatus definitive cathode which - 8 capillary according to a fourth embodiment.

【図9】第5の実施例に基づくキャピラリ−電気泳動部と質量分析計の複合化システムを示す図。 [9] capillary based on the fifth embodiment - shows a combined system of the electrophoresis unit and the mass spectrometer.

【図10】第6の実施例に基づく流量調節弁結合キャピラリ−電気泳動装置の構成図。 [10] Sixth flow control valve coupled capillary according to embodiments of the - configuration diagram of the electrophoretic device.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1…電気泳動分離用キャピラリ−、2、3…電極液槽、 1 ... electrophoretic separation capillary -, 2,3 ... electrode solution tank,
4…検出器、5…送液ポンプ、6…液槽、7…オ−トサンプラ−、8、9…電気泳動分離用電極、10…ポンプ用キャピラリ−体、11、12…ポンプ駆動用電極、1 4 ... detector, 5 ... liquid feed pump, 6 ... liquid tank, 7 ... O - autosampler -, 8,9 ... electrophoretic separation electrode, 10 ... Capillary pump - body, 11, 12 pump driving electrodes, 1
3…電磁コイル14…プラスチック細管、15…圧電素子、16…ポンプ駆動ユニット、17…補助電解セル、 3 ... electromagnetic coil 14 ... plastic capillary, 15 ... piezoelectric element, 16 ... pump drive unit, 17 ... auxiliary electrolysis cell,
18…電極兼隔離板、19…対極、20…補助検出器、 18 ... electrode-and-separator, 19 ... counter, 20 ... auxiliary detector,
21…電気泳動条件コントロ−ラ−、22…金属パイプ、23…噴霧補助溶液、 24、25…排気系、2 21 ... electrophoresis conditions controller - La -, 22 ... metal pipe, 23 ... spray auxiliary solution, 24, 25 ... exhaust system, 2
6…質量分析部、27…マイクロダイアリシス微小プロ−ブ、28…サンプリングコントロ−ラ−、29…フラクションコレクタ−、30…流量調節弁、31…流量調節弁コントロ−ラ。 6 ... mass analyzer, 27 ... microdialysis small pro - Bed, 28 ... sampling controller - La - 29: fraction collector -, 30 ... flow control valve, 31 ... flow rate control valve control - la.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 安章 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 奥村 昭彦 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (72) inventor Takada AnAkira Tokyo Kokubunji Higashikoigakubo 1-chome 280 address Hitachi, Ltd. center within the Institute (72) inventor Akihiko Okumura Tokyo Kokubunji Higashikoigakubo 1-chome 280 address Hitachi Works within the central Research Institute

Claims (25)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】電気泳動分離用石英キャピラリ−と、試料供給手段と、分離された試料成分を検出する少なくとも1個の検出手段と、電気泳動を発生させる電圧供給手段、とからなる電気泳動装置であって、該分離用石英キャピラリ−内の液体の流れを制御する電気浸透流ポンプ又は流量調節手段のいずれか一方を付加したことを特徴とするキャピラリ−電気泳動装置。 1. A electrophoretic separation quartz capillary - a, and the sample supply means, and at least one detecting means for detecting the separated sample components, the voltage supply means for generating an electrophoresis electric consisting city electrophoresis apparatus a is, the isolation quartz capillary - capillary, characterized in that the addition of either one of the electric pump or flow regulating means for controlling the flow of liquid in - electrophoresis apparatus.
  2. 【請求項2】電気浸透流ポンプが電気泳動分離用石英キャピラリ−の泳動末端、又は試料注入側のどちらか一方に取り付けられたことを特徴とする請求項1のキャピラリ−電気泳動装置。 Wherein electroosmotic pump electrophoretic separation quartz capillary - the electrophoresis ends, or capillary of claim 1, characterized in that attached to either the sample injection side - electrophoresis apparatus.
  3. 【請求項3】前記電気浸透流ポンプは、溶液を含むキャピラリ−体が電場で生ずる電気浸透流を利用したポンプであるが、前記キャピラリ−体は少なくとも1本から成ることを特徴とする請求項1のキャピラリ−電気泳動装置。 Wherein the electroosmotic pump, the solution capillary containing - claims body, characterized in that it consists of at least one - is a pump body utilizing electroosmotic flow generated by the electric field, the capillary 1 of the capillary - electrophoresis apparatus.
  4. 【請求項4】前記電気浸透流ポンプは、溶液を含むキャピラリ−体が電場で生ずる電気浸透流を利用したポンプであるが、前記キャピラリ−体は多孔質体から成ることを特徴とする請求項1のキャピラリ−電気泳動装置。 Wherein said electroosmotic pump, a capillary containing solution - claims body, characterized in that it consists of a porous material - but the body is a pump that utilizes electroosmotic flow generated by the electric field, the capillary 1 of the capillary - electrophoresis apparatus.
  5. 【請求項5】前記流量調節手段に圧電素子を利用して流路を調節する弁を備えたことを特徴とする請求項1のキャピラリ−電気泳動装置。 5. The capillary of claim 1, characterized in that a valve for adjusting the flow path using a piezoelectric element to the flow control means - electrophoresis apparatus.
  6. 【請求項6】前記流量調節手段にオリフィス又はキャピラリ−体を単独で又は多チャンネル化して用いることを特徴とする請求項1のキャピラリ−電気泳動装置。 Capillary of claim 1, characterized in that used in alone or multi-channel body - - 6. orifices or capillaries to the flow rate adjusting means electrophoresis apparatus.
  7. 【請求項7】前記流量調節手段に多孔性フィルタ−を単独で又は多チャンネル化して用いることを特徴とする請求項1のキャピラリ−電気泳動装置。 Wherein said flow rate porous filter adjusting means - alone or capillary of claim 1, characterized in that used in multichannel - electrophoresis apparatus.
  8. 【請求項8】電気泳動分離用石英キャピラリ−と、試料供給手段と、分離された試料成分を検出する少なくとも1個の検出手段と、電気泳動を発生させる電圧供給手段、とからなる電気泳動装置であって、該分離用石英キャピラリ−内の液体の流れを制御する電磁流ポンプを付加したことを特徴とするキャピラリ−電気泳動装置。 8. The electrophoretic separation quartz capillary - a, and the sample supply means, and at least one detecting means for detecting the separated sample components, the voltage supply means for generating an electrophoresis electric consisting city electrophoresis apparatus a is, the isolation quartz capillary - capillary, characterized in that the addition of the electromagnetic flow pump for controlling the flow of liquid in - electrophoresis apparatus.
  9. 【請求項9】前記電磁流ポンプが前記電気泳動分離用石英キャピラリ−の泳動末端、又は試料注入側のどちらか一方に取り付けられたことを特徴とする請求項8のキャピラリ−電気泳動装置。 Wherein said electromagnetic flow pump is the electrophoretic separation quartz capillary - the electrophoresis ends, or capillary of claim 8, characterized in that attached to either the sample injection side - electrophoresis apparatus.
  10. 【請求項10】電気泳動分離用石英キャピラリ−と、試料供給手段と、分離された試料成分を検出する少なくとも1個の検出手段と、電気泳動を発生させる電圧供給手段、とからなる電気泳動装置であって、該分離用石英キャピラリ−内の液体の流れを制御する、圧電素子をアクチュエ−タ−に利用したポンプを付加したことを特徴とするキャピラリ−電気泳動装置。 10. Electrophoretic separation quartz capillary - a, and the sample supply means, and at least one detecting means for detecting the separated sample components, the voltage supply means for generating an electrophoresis electric consisting city electrophoresis apparatus a is, the isolation quartz capillary - controlling the flow of liquid in the piezoelectric element actuator - data - capillary, characterized in that by adding a pump utilizing the - electrophoresis apparatus.
  11. 【請求項11】前記圧電素子をアクチュエ−タ−として利用したポンプが前記電気泳動分離用石英キャピラリ− 11. the piezoelectric element actuator - data - pump utilizing as said electrophoresis separation for quartz capillary -
    の泳動末端、又は試料注入側のいずれか一方に取り付けられたことを特徴とする請求項10のキャピラリ−電気泳動装置。 Electrophoresis terminal, or capillary of claim 10, characterized in that attached to one of the sample injection side - electrophoresis apparatus.
  12. 【請求項12】電気泳動分離用石英キャピラリ−と、試料供給手段と、分離された試料成分を検出する少なくとも1個の検出手段と、電気泳動を発生させる電圧供給手段、とからなる電気泳動装置であって、該分離用石英キャピラリ−内の液体の流れを制御する静電形マイクロポンプを付加したことを特徴とするキャピラリ−電気泳動装置。 12. Electrophoretic separation quartz capillary - a, and the sample supply means, and at least one detecting means for detecting the separated sample components, the voltage supply means for generating an electrophoresis electric consisting city electrophoresis apparatus in a, the said separating quartz capillary - capillary, characterized in that by adding the static conductivity type micro pump that controls the flow of liquid in - electrophoresis apparatus.
  13. 【請求項13】前記静電形マイクロポンプが前記電気泳動分離用石英キャピラリ−の泳動末端、又は試料注入側のいずれか一方に取り付けられたことを特徴とする請求項12のキャピラリ−電気泳動装置。 Wherein said static conductivity type micropump the electrophoretic separation quartz capillary - the electrophoresis ends, or capillary of claim 12, characterized in that attached to one of the sample injection side - electrophoresis apparatus .
  14. 【請求項14】電気泳動分離用キャピラリ−と、試料供給手段と、分離された試料成分を検出する少なくとも1 14. electrophoretic separation capillary - and, at least for detecting a sample supply means, the separated sample components
    個の検出手段と、電気泳動を発生させる電圧供給手段、 Number of detecting means and the voltage supply means for generating the electrophoresis,
    とからなる電気泳動装置であって、該分離用石英キャピラリ−内の液体の流れを制御するポンプを付加した電気泳動分離用キャピラリ−を結合したことを特徴とする質量分析装置。 And an electrophoresis apparatus comprising a, the separating quartz capillary - mass spectrometer being characterized in that combining - the electrophoretic separation capillary added a pump to control the flow of liquid.
  15. 【請求項15】前記電気浸透流ポンプは、溶液を含むキャピラリ−体が電場で生ずる電気浸透流を利用したポンプであるが、前記キャピラリ−体は少なくとも1本から成ることを特徴とする請求項14の質量分析装置。 15. The electroosmotic pump, a solution capillary containing - claims body, characterized in that it consists of at least one - is a pump body utilizing electroosmotic flow generated by the electric field, the capillary 14 mass spectrometer of.
  16. 【請求項16】前記キャピラリ−体が多孔質体から成ることを特徴とする請求項14の質量分析装置。 16. The capillary - body mass spectrometer according to claim 14, characterized in that it consists of a porous material.
  17. 【請求項17】電気泳動分離用キャピラリ−と、試料供給手段と、分離された試料成分を検出する少なくとも1 17. electrophoretic separation capillary - and, at least for detecting a sample supply means, the separated sample components
    個の検出手段と、電気泳動を発生させる電圧供給手段、 Number of detecting means and the voltage supply means for generating the electrophoresis,
    とから成る電気泳動装置に前記分離用キャピラリ−内の液体の流れを制御するポンプ、又は流量調節手段のいずれか一方を付加したキャピラリ−電気泳動装置であって、カソ−ドで発生する水素ガスを吸蔵あるいは消費するカソ−ド部を備えたことを特徴とするキャピラリ−電気泳動装置。 Provides an electrophoretic device, cathode - - capillary added with either one of the pump to control the flow of the liquid in, or flow regulating means - the separating capillary electrophoresis apparatus comprising a hydrogen generated in de Gas the occluding or consumed cathode - capillary is characterized by having a de section - electrophoresis apparatus.
  18. 【請求項18】前記キャピラリ−内の液体の流れを制御するポンプが電気浸透流ポンプである請求項17のキャピラリ−電気泳動装置。 Capillary pump to control the flow of liquid within is an electric pump according to claim 17 - - 18. The capillary electrophoresis apparatus.
  19. 【請求項19】前記キャピラリ−内の液体の流れを制御するポンプが電磁流ポンプである請求項17のキャピラリ−電気泳動装置。 Capillary pump to control the flow of liquid within is an electromagnetic flow pump according to claim 17 - - 19. The capillary electrophoresis apparatus.
  20. 【請求項20】前記流量調節手段が圧電素子を利用して流路を調節する弁である請求項17のキャピラリ−電気泳動装置。 20. Capillary of the flow rate adjusting means is a valve to adjust the flow path using a piezoelectric element according to claim 17 - electrophoresis apparatus.
  21. 【請求項21】前記流量調節手段がオリフィスか、又はキャピラリ−のいずれか一方である請求項17のキャピラリ−電気泳動装置。 21. The flow rate control means or orifice, or capillary - a capillary of claim 17 is one of - the electrophoresis apparatus.
  22. 【請求項22】前記流量調節手段が多孔性フィルタ−である請求項17のキャピラリ−電気泳動装置。 22. The flow rate control means porous filter - can be capillary of claim 17 - electrophoresis apparatus.
  23. 【請求項23】前記カソ−ド部に内蔵される前記カソ− 23. The cathode - the built in de unit cathode -
    ドが、パラジウム、チタン、ニッケル、白金などの金属単体、あるいはAB 5型、AB 2型(A:希土類、チタン、ジルコニウム、マグネシウム、カルシウム等、B: De is palladium, titanium, nickel, alone or AB 5 type, such as platinum, AB 2 type (A: rare earth, titanium, zirconium, magnesium, calcium and the like, B:
    鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等)に代表される水素吸蔵体からなる請求項17のキャピラリ−電気泳動装置。 Iron, cobalt, nickel, capillary of claim 17 comprising a hydrogen absorbing material typified by manganese) - electrophoresis apparatus.
  24. 【請求項24】電気泳動分離用キャピラリ−と、試料供給手段と、分離された試料成分を検出する少なくとも1 24. electrophoretic separation capillary - and, at least for detecting a sample supply means, the separated sample components
    個の検出手段と、電気泳動を発生させる電圧供給手段、 Number of detecting means and the voltage supply means for generating the electrophoresis,
    とから成る電気泳動装置であって、ニッケル、パラジウム、白金などの水素透過性材料を、カソ−ド兼隔離板として用い、この隔離板に接して泳動部とは独立して設けた電解セル内の対極で、前記カソ−ドで発生して透過してくる水素を消費する手段を備えたキャピラリ−電気泳動装置。 Provides an electrophoretic device comprising a nickel, palladium, a hydrogen permeable material such as platinum, cathode - de and used as a separator, independently provided within the electrolytic cell and the lane area in contact with the separator in the counter electrode, the cathode - capillary comprising means for consuming the hydrogen coming transmitted occurring in de - electrophoresis apparatus.
  25. 【請求項25】前記セル内であって、前記対極が、前記隔離板を透過してくる水素を消費する電位に設定されている請求項24のキャピラリ−電気泳動装置。 25. A in the cell, the counter electrode, of which Claim 24 is set to a potential that consume hydrogen coming transmitted through the separator capillary - electrophoresis apparatus.
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