JPH01167652A - 電気泳動装置の集積温度コントロール／アライメントシステム - Google Patents

Abstract

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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） この発明は、電気泳動装置、特に詳しくは、バイパフォ
ーマンスな毛細管間電気泳動装置の集積された温度コン
トロール／アライメントシステムに関するものである。

（従来の技術） 毛細管電気泳動技術は、プロティン、核酸、炭水化物、
ホルモン、ビタミンなどの広範囲にわたるバイオケミカ
ル物質または検体の分析及び／または精製（純化）の技
術として知られている。

特に、電気泳動は、超微量の試料を基にする検体の同定
及び／または選別（セパレーション）に極めて有効かつ
強力な手段である。−膜内にいって、電気泳動は、印加
された電圧の作用により、荷電された粒子または検体が
導電性液体溶液中を移動する現象である。

ベーシックな毛細管電気泳動装置は、両端部が電極を有
する容器に位置する毛細管からなる。

導通性液体またはバッファー溶液は、容器と毛細管内に
納められ、電気泳動導通回路を構成する。

検体は、毛細管の適当な方の端部から注入され、電極に
は、電圧が印旙される。印加された電圧により、検体は
、毛細管内を電気泳動し、所定の位置に設置されたオン
コラム（軸線上下配置）の検知装置を通過して、検体の
通電クロマトグラフィ、図式表現が行なわれる。

電気泳動は、空の毛細管またはゲルが詰められた毛細管
により行なわれる。空の毛細管電気泳動は、電気浸透作
用と共に、または該作用なしに行なわれるもので、電気
浸透作用は、毛Ｉｌｌ管の内壁の荷電状態の結果、印加
された電圧の影響でのバルクソルベント移動を含む。適
当なゲルが毛細管の内部チャンネルに詰められたゲル毛
細管電気泳動は、検体のサイズに基ずく選別の各種のモ
ードに対するポテンシャルを提供する。

しかしながら、空またはゲルの毛細管電気泳動のいずれ
の場合でも、印加された電圧が検体の移動の主ファクタ
ーとなる。したがって、この明細書においては、電気泳
動の用語は、検体移動を引起す電圧のいずれか、または
、両形態を含むものである。

（発明が解決すべき課題） 有効なバイパフォーマンス毛細管電気泳動システムは、
高解像度、高感度、ショートランタイム、検体のオンラ
インモニターまたはオンライン検知、再現性能力を発揮
する。毛細管電気泳動のパフォーマンスを高める一つの
方法は、高圧電力による方法である。他の方法は、毛ｌ
ｌｌ管の寸法を短くすることである。しかしながら、こ
れらの両手段は、電気泳動選別と逆作用の動電選別操作
の間に発生するジュール熱により制限されている。

電圧の印加により、電気泳動装置のバッファー溶液に電
流が流れる。毛細管を流れる電流により毛細管内にジュ
ール熱または熱エネルギーが発生する。印加電圧を高く
すると、電流が増え、ジュール熱を高め、この結果、低
温の定温状態での操作が最も好ましい電気泳動に悪影響
を与える。

また、毛細管の長さを短くすれば、毛細管抵抗を減少し
、所定の電圧に対して電流が増加し、その結果、ジュー
ル熱が高くなる。

毛細管電気泳動装置が最高のものであれば、均等の検体
に対する結果も満足にゆく再現性が得られ、出力もミニ
マムでよい。これには、該装置を高電圧で操作すれば、
＾速度、高能率、高解像度の選別が行なえる。

これまでは、毛細管電気泳動装置を冷却するため、ウェ
ファ−を冷却要素として用いる試みがなされている。そ
して、高能力の装置とするには、冷却水が２〜４リツタ
ー必要であって、このような水冷装置は、冷却操作によ
って、４℃に近づく温度において、２０〜４０％の幅の
能力低下を受ける。

さらに、従来の毛細管電気泳動装置は、その構造上、検
知ゾーンにおける温度コントロールが行なえない結果、
移動率ならびに選別における再現性が全くない。

さらに、従来の毛細管電気泳動装置においては、毛細管
を予め定めた検知装置の設定位置に正合させ、固定する
作業が繁雑で、時間を要するため、シグナル対ノイズ率
の再現性を得ることが困難であり、毛細管の固定位置が
狂うと、振動によって可変ノイズが発生し、正確な検知
が行なえないなどの問題点があり、これらが、この発明
の解決すべき課題である。

（課題を解決する手段） この発明は、前記したような毛細管電気泳動装置におけ
る温度コントロールに関する従来技術の問題点を解決す
るものであって、この発明は、毛細管電気泳動装置の能
力をフルに発揮させる温度コントロール／アライメント
システムを提供することを目的とする。この発明の温度
コントロール／アライメントシステムは、集積タイプの
ものであって、集積温度コントロール／アライメントシ
ステムは、毛細管温度、毛細管を流れる電流によるジュ
ール熱をのぞましい温度に調節しながら電気泳動操作を
行なうため、熱を発散または場合により加熱して、毛細
管の温度を所定の操作温度に調整する手段を提供する。

毛細管の温度調整は、熱電装置を流れる二次電流をコン
トロールし、これによって、毛細管からの熱の発散また
は毛細管への加熱を制御して行なわれる。このような温
度制御手段により、前記温度制御手段がなければ、印加
できないような高電圧を毛細管に印加することが可能と
なり、装置のハイ−パフォーマンス化が期待できる。そ
して、集積ｍｌコントロール／アライメントシステムに
より、毛細管におけるオンコラムの検知ゾーンに対する
熱電温間制御が可能となる。

さらに、集積温度コントロール／アライメントシステム
は、毛ｌｌｌ管の設置位置を適正化し、オンコラム検知
手段に対し、毛細管の検知位置を正合させ、正確な検知
が行なえることができる手段を含む。さらに、集積温度
コントロール／アライメントシステムは、毛細管の設置
位置の正しい位置決めが簡単に行なえ、適正位置に固定
して、検知結果に悪影響を及ぼす撮動を防ぎ、高度の再
現性を得ることができる。

この発明の集積温度コントロール／アライメントシステ
ムは、例えば、毛細管を保持する一対の保持プレートな
どからなる毛細管保持手段、該保持手段を補助する一対
の補助支持プレートなどからなる補助支持手段、一対の
熱電プレートなどからなる熱電手段、外部へ熱を放散す
るヒートシンクプレートなどからなる熱交換手段を備え
ている。

前記した毛細管保持プレートは、前記集積温度コントロ
ール／アライメントシステムの一部を構成し、電気絶縁
素材からなり、各プレートは、毛細管を着座させる溝を
有し、一対の前記プレートを対面合体させて、対面し合
った溝に毛細管を固定状態に保持して、毛細管をサンド
イッチし、毛細管を集積温度コントロール／アライメン
トシステムの内部に固定するものである。

前記の保持プレートには、毛細管内の検知するべき検体
に検知光線を入射し、入射された検知光線を出射する検
知スリットと検知孔されている。

また、毛細管には、その脆弱さを保護する保護被覆が施
されており、この保護被覆の一部に、検知光線の入射、
出射を可能とする窓部などの透光部が形成してあり、こ
れら透光部は、前記したプレートの検知スリット、検知
孔の位置に正合して前記プレートに保持される構成にな
っており、毛細管は、電気泳動装置の一部として、所定
位置に位置する検知手段と検知が正確に行なわれるよう
正合する。

補助支持プレートは、前記保持手段により保持された毛
細管と前記保持手段との間の熱伝導を促進手段と、集積
温度コントロール／アライメントシステムの強化手段と
の機能をもつものであって、これらのプレートにも検知
操作のための検知スロットが形成されており、補助支持
プレートを前記保持手段に合体したとき、検知スロット
も前記保持手段の検知スリット、検知孔に正合する。

熱電プレートは、前記補助支持プレートの外面側に積層
されるもので、各熱電プレートには、−または複数の熱
電導通回路またはサーモパイルが設けられ、これらは、
毛細管への熱伝導をｔＩＩＩＯする。代表的な電気泳動
操作条件において、電気泳動操作に当っては、熱電プレ
ートは、集積温度コントロール／アライメントシステム
内部に固定された毛細管に発生したジュール熱を該シス
テムを構成する要素（前記プレート）を介して外部へ発
散させて、毛細管を熱電冷却する機能を有する。

熱電導通回路を流れる電流の方向とマグニチュードをコ
ントロールすることによって、毛細管に関する熱伝導方
向と伝導率両者を熱電的に制御でき、例えば、熱伝導方
向は、毛細管に発生するジュール熱を発散または吸収の
いずれかであり、これによって、毛細管の温度は、正確
にコントロールされる。各熱電プレートは、一体のサー
モパイルの構造であれば、検知光線の透過を可能とする
検知通路を有し、該通路は、前記した検知スロットに位
置正合する。

最外側に位置するヒートシンクプレートは、熱電プレー
トに当接し、前記システムによる毛細管の熱電冷却が行
なわれるとき、毛細管からジュール熱を奪う。このよう
に、ヒートシンクプレートは、温度が上昇している熱電
プレートの表面の熱エネルギーまたはジュール熱を外部
周囲環境へ逃がす。この熱の放散は、ヒートシンクプレ
ートのからの放射、対流及び／または熱伝導作用による
。ヒートシンクプレートにも検知光線が通過する検知孔
が設けてあり、前記した検知光線通路に正合して位置さ
れている。

（実施例） 第１図は、この発明によるハイパーフォーマンスの毛細
管電気泳動装置１０を示す。基本的な毛細ｗＴ１気泳動
装置！１０は、バッファー溶液貯蔵容器１６．１６内に
位置する端部１４．１４を有する毛細管または管１２を
備えている。

電極１８．２０は、前記貯蔵容器１６．１６と電気的に
接続していて、電極１８．２０それぞれを横切る電圧Ｖ
ｅｐを印加し、検体の電気泳動移動の移動力を与える。

毛ＩＩ管１２は、集積温度コントロール／アラインメン
トシステム２６（これについては、後記する）の手段に
より、毛細管電気泳動装置１０の要素として装着されて
いる。

検知装置１２２．２４が前記装置１０の外部に配置され
ていて、電気泳動検体のオンコラム（縦方向）検知を行
なう。例えば、検知装＠２２．２４は、紫外線放射源２
２でよく、紫外線を集積温度コントロール／アライメン
トシステム２６の検知窓と毛細管１２の検知窓とに通し
、検知手段２４により検知を行なう。

毛細管１２の典型的な例は、薄い壁の中空の管であって
、石英ガラスのような低い比熱の非導通のものからなる
ものが好ましい。毛細管１２は、空（オープン）または
ゲル状のものが内部に詰められていてもよく、毛細管１
２の内部のための典型的なゲルは、ポリアクリルアミド
またはアガロース＜ａａａｒｏｓｅ　）を含む。

毛細管１２は、例えば、長さが１０ｃｍ〜１００ｃｍ内
径（１，０）が２５〜２００ミクロン、外径が１２５〜
３５０ミクロン（外径は、管１２の内径による）のもの
である。クォーツ（石英）がベースの石英ガラス毛細管
１２は、前記したような寸法のものであるから、比較的
脆弱なものであって、毛細管１２の強度とフレキシビリ
ティを向上するには、ポリイミドのようなポリマーの外
部保護コーティングを毛細管１２に施せばよい。

しかしながら、ポリイミド被覆は、検知装置２２．２４
の操作に支障を来たすものであるため、毛細管１２内を
検体が泳動する間、これを測定または検知するための検
知用の窓を開けておく。第２図に示すように、ポリイミ
ド被覆は、互いに１８０°の角度をもってそれぞれ対向
する第１と第２の窓１３°、１３°°が毛細管１２を被
覆するポリイミド被覆面に設けられている。

このような窓のような非被覆部分をポリイミド被覆面に
設けるほかに、毛細管１２を被覆するポリイミド被覆面
の所定部分に該毛細管の周囲にそって３６０°の全周に
わたりバンド状に被覆部分を除いてもよく、したがって
、窓という表現は、被覆面の１８０゛の角度で対向する
一部を窓状に抜いて紫外線が毛細管を透過できるように
したもの、または環状に被覆面をなくして、紫外線が毛
細管を透過できるようにしたものの両者を意味し、電気
泳動検体の検知を可能とするものである。そして、検知
手段２２．２４の代表的な例は、前記したように、紫外
線放射源と紫外線検知手段である。

前記した一方の窓から紫外線が照射され、他方の窓から
出てゆく毛細管１２の部分は、電気泳動検知帯域である
。この検知帯域に照射される光線は、絞られて（フォー
カスされて）毛ＩＩＩ管１２の該検知帯域を通過する。

通電クロマトグラフィ（通電フェログラム）の発生の間
、毛細管１２の両端部１４．１４は、バッファー溶液貯
蔵容器１６．１６内に配置され、バッファー溶液と流動
接触している。前記貯蔵容器１６．１６内に端部１４．
１４を挿入するに先立ち、毛細管１２の内部には、ゲル
／バッファー溶液が詰められ、検体が電気泳動的に適当
な端部１４へ注入される。バッファー溶液は、電気泳動
回路の電気導通媒体として作用する。

前記装置１０の電気泳動導通回路は、第１電極１８を一
方のバッファー溶液貯蔵容器１６に、第２電極２０を他
方のバッファー溶液貯蔵容器１６に配設することによっ
て完成される。電極１８゜２０は、プ、ラチナのような
化学的に不活性な素材からなり、電極１８．２０と貯蔵
容器１６．１６のバッファー溶液との品質低下反応が生
じないようになっている。

電気泳動の間、電圧ｖｅｐが装置１０に印加され、電気
泳動回路にｉｓｉが流れる。印加された電圧Ｖｅｐによ
り毛細管１２の一方の端部１４から注入された検体は、
毛細管１２を介して他方の端部１４へ電気泳動する。毛
細管１２内を電気泳動する検体は、所定位置の検知装置
２２．２４を結ぶ線を通過し、これによって検知放射線
の量子のグラフィカルタイムデイスプレィである通電ク
ロマトグラフィ（エレクトロフェログラム）が行なわる
。電気泳動検体が検知帯域を通過することによって、毛
細管１２を横切るモノクロマチイック（単色）放射線が
散乱、及び／または吸収される。

この発明の装置１０の手段による通電クロマトグラフィ
（エレクトロフェログラム）の代表的な例が第１１図に
示されている。

検知装置（デバイス）２２．２４は、紫外線放射線の単
色ビームを発生し、該ビームを毛細管１２の第１の検知
のための窓１３に対し直角に照射して、該窓を通過させ
る放射線発光、絞り手段２２を備えている。単色の放射
線を発光する手段２２は、この発明の実用の面からすれ
ば、１９０〜３８０ナノメータの範囲における紫外線放
射線を発生する紫外線重水素ランプである。そして適当
なレンズ／フィルター機構を用いて所定の波長の紫外線
の単色ビームは、フォーカスされて、第１の検知の窓１
３へ直角に入射される。

該単色放射線は、毛細管１２と、第１と第２の検知の窓
１３．１３の間に介在する媒体、例えば、ゲル、バッフ
ァー溶液及び／または検体を横断し、第２の検知の窓１
３から外部へ放出され、残存の放射線は、放射線強度の
変化にリスポンスする増倍型光電管のような検知手段２
４に入光する。毛細管１２内の検体が第１と第２の窓１
３．１３間の検知帯域を電気泳動すると、該帯域に放射
された単色放射線は、散乱及び／または吸収され、第１
１図に示すような通電クロマトグラフィが得られる。

単色放射線は、他の手段、例えば、ＩＲ及び可視光線源
によっても得られる。蛍光光線技術も電気泳動の検体の
モニターに有効に利用できる。前記した検知技術は、放
射線発生と検知に限定されるものではない。　オンコラ
ム検知に有効な他の検知技術は、導通性と電気化学測定
／感知技術を含む。すべてのオンコラム検知技術の共通
の分母は、所定の態様で毛細管にアクセスすることであ
る。

装置１０の一部を構成する、毛細管１２に実装する集８
ｉ温度コントロール／アライメントシステム２６の一例
を第３図に示す。第３図の温度コントロール／アライメ
ントシステム２６は、多層構造体であって、毛細管１２
を保持する一対の部材またはプレート２８．２８、一対
の補助支持板３０．３０、一対の熱電プレート３２．３
２及びゝ１１ 外側のヒートシンクプレート３４．３４からなる。

第４図に示す毛細管保持プレート２８．２８は、好まし
くは、良好な非導通性とリーゾナブルな伝熱係数を有す
るセラミックタイプの電気絶縁素材から作られている。

セラミック素材の例としては、１００℃において、約０
．０７２３Ｃａｌ／Ｃ０ｌ＠Ｃ３ｅｃの伝熱係数をもつ
アルミナ（Ａ１２０３）が好ましい。しかしながら、保
持プレート２８．２８は、場合により、金属の電気導通
性素材により作られてもよい。保持プレート２８それぞ
れは、内面に全長におよぶ溝３６が設けられている。

溝３６は、毛細管１２の外径にほぼ相当する最大幅と、
該外径の半分にほぼ相当する深さとを有する断面半円形
のものである。そして上下から合体した溝３６に毛細管
１２は、すっぽり嵌合され、一対の保持プレート２８．
２８の間にサンドインチされて、不動状態に保持される
。

検知スリット３８が上側となる保持プレート２８の満３
６の部分に軸線にそわせて形成され、さらに、下側の保
持プレート２８の満３６の部分にも検知孔４０が軸線に
そわせて形成されている（第４図）。検知スリット３８
は、長さが約２０１１１１または、それ以下であり、幅
が毛細管１２の内径にほぼ等しいか、または、それ以下
になっている。

検知孔４０は、直径が約２１１１１または、それ以下の
ものである。保持プレート２８．２８を上下合体すると
、検知スリット３８と検知孔４０は、第３図に示すよう
に、正合する。

検知スリット３８と検知孔４０の設置位置は、毛細管１
２が保持プレート２８．２８の合体した溝３６に納めら
れたとき、検知スリット３８が毛細管１２の第１の窓１
３“と、検知孔４０が第２の窓１３゛とそれぞれ正合す
る位置である。このような保持プレート２８．２８の構
成によって、毛細管１２をオンコラムの検知装置２２．
２４に対し正しく位置決めすることが極めて容易であり
、正確な検知、測定が可能となる。

保持プレート２Ｂ、２８の合体により、毛細管１２は、
両者の溝３６内に固定される。この固定には、伝熱性の
接着剤、ペーストが用いられ、毛細管１２と保持プレー
ト２８．２８の間は、熱が伝わる構成になっている。

保持プレート２８．２８の上下には、補助支持プレート
３０．３０　（第５図）が重ねられる。

補助支持プレート３０，３０は、金属プレートからなる
もので、保持プレート２８．２８と熱電プレート３２．
３２の間の良好な伝熱媒体として機能し、毛細管１２と
熱電プレート３２．３２との間のジュール熱伝達を促進
させる。

さらに、補助支持プレート３０．３０は、集積温度コン
トロール／アライメントシステム２６の構造強化体とし
ても機能する。このような補助支持プレートとして実用
に適するものは、熱伝導係数が２５℃において約０．９
５１２ｃａｌ／　ＣＩ’ＣＳｅｃの銅ならびに２５℃に
おいて約０．５６６４　ｃａｌａ／ｃｍ’ｃｓｅｃのア
ルミニウムである。

第５図に示すように、補助支持＠プレート３０．３０に
は、検知スロット４２が形成されている。該スロットの
設置位置は、毛細管１２をサンドイッチし、システム２
６が組立てられたとき、該スロット４２が前記保持プレ
ート２８．２８の検知スリット３８、検知孔４０それぞ
れに正合する位置である。

熱電プレート３２．３２は、補助支持プレート３０．３
０の上下に合体される。各熱電プレート３２は、少なく
とも一つの電気導通回路またはベルチェ効果を利用する
サーモパイルを有し、毛細管１２へ、または、毛細管１
２からの熱エネルギーをコントロールして、毛細管１２
の電気泳動操作温度Ｔｃｃを熱電的に調整する。

ベルチェ効果は、二つの異種金属または導通体、即ち、
熱電対の間のジャンクションを流れる電流が流れる電流
の方向に依存するジャンクションにおいて、熱エネルギ
ーを吸収または発生する現象であって、ジャンクション
における熱伝導率は、ジャンクションを流れる電流のマ
グニチュードに正比例する。さらに、熱電回路の電流の
流れる方向をコントロールすることによって、毛細管１
２に対する熱電効果は、調整されて毛細管１２を熱電冷
却または熱電加熱する。

この説明においては、説明を簡略にするため、熱電プレ
ート３２．３２を毛細管１２を熱電冷却するものとして
、即ち、熱電プレート３２．３２は、毛細管１２．に発
生したジュール熱を保持プレート２Ｂ、２Ｂを介してヒ
ートシンクプレート３４．３４へ伝えるものとして説明
する。これは、電気泳動操作が、主として、毛細管１２
に発生したジュール熱を放散することに関するからであ
る。

熱電プレート３２．３２による熱電冷却は、このように
、補助支持プレート３０．３０ならびに保持プレート２
８．２８を冷却し、これによって、毛ｌＩｉ管１２の電
気泳動操作温度Ｔｃｃを所定の操作温度へ低下させる。

直列の熱電対の複数を外部の電源に接続することによっ
て、第６図に示すようなサーモパイル５０が形成される
。サーモパイル５０は、第１の複数の導通要素５２と第
２の複数の導通要素５４第６図に示すように結合し、可
変電源６０に電気的に接続された第１の複数の異種ジャ
ンクション５６と第２の複数の異種ジャンクション５８
とを構成する。ヒスマステルル化物がサーモバイル５０
の導通要素を形成する代表的な化合物であって、第１と
第２の導通要素５２．５４は、ビスマステルル化物を”
ｐ“°タイプ及び°゛ｎ°゛ｎ°゛タイプ金属でドーピ
ングして形成したものである。

異種ジャンクション５６の第１のグループは、第１面６
２に配列され、第１と第２の熱電プレート３２．３２の
内面を構成し、異種ジャンクション５８の第２のグルー
プは、第２面６４に配列され、第１と第２の熱電プレー
ト３２．３２の外面を構成する。これらのジャンクショ
ンは、例えば１、熱電対を適当な電気絶縁素材のエポキ
シ組織体に固定することなどによって、永久的に保持さ
れる。

可変電源６０により発生され、サーモパイル回路５０を
流れる電流のマグニチュードと方向を適正に選択するこ
とによって、異種ジャンクション５６の第１のグループ
を温度Ｔしに維持し、異種ジャンクション５８の第２の
グループを温度ＴＨにｌＩｌ持し、異種ジャンクション
５６の第１のグループを冷却し、異種ジャンクション５
８の第２のグループを加熱する。

熱電プレート３２．３２は、電気泳動の間、異種ジャン
クション５６の第１グループにおいて維持された温度Ｔ
Ｌが毛細管１２が電気泳動の間、操作される位置におけ
る所定の電気泳動操作温度Ｔｃｃよりも低くなるように
構成されている。これによって、熱伝導ポテンシャルが
毛細管１２と熱電プレート３２．３２の内面との間に維
持され、電気泳動の開毛細管１２に発生したジュール熱
が毛細管１２から放散される。ＴＬの値、したがって、
熱電プレート３２．３２の熱エネルギー伝導率または熱
電冷却効果は、電源６０の出力を調整することによって
変えることができ、毛細管１２の操作温度Ｔｃｃを正確
に維持することができる。

上記した一つ、または、複数のサーモパイル５０は、こ
の発明による集積温度コントロール／アライメントシス
テム２６の熱電プレート３２．３２のように単独または
コンビネーションで機能する。

第７図に示した熱電プレート３２は、ユニタリーなサー
モパイル５０、即ち、単独の熱電回路で、異秒ジャンク
ション５６の第１グループが補助支持プレート３０の外
面と接面する内面６２を構成し、異種ジャンクション５
８の第２グループがヒートシンクプレート３４の内面と
接面する外面６４を構成する。第７図の熱電プレート３
２は、ユニタリーなサーモパイル５０であるから、それ
ぞれの熱電プレート３２は、補助支持プレート３０の検
知スロット４２に正合する検知通路４６を備え、これに
よって、電気泳動移動検体のオンコラム検知を可能とす
る。

第８図は、この発明の熱電プレート３２の他の例を示す
もので、それぞれの熱電プレート３２は、第８図におい
ては、例として４個の独立したサーモパイル５０からな
り、共働して補助支持プレート３２からヒートシンクプ
レート（図示せず）へ熱エネルギーを伝える。第８図に
示すように、各サーモパイル５０は、それぞれ自己の電
源６０を有する。それぞれの１Ｒ１１１６０は、集団的
にコントロールされて、温度ＴＬが調整される。各熱電
プレート３２のサーモパイル５０は、検知通路６６を形
成するように配置できる。これには、それぞれのサーモ
パイル５０を対応する補助支持プレート３０．３０の外
面に、検知スロット４２．４２と重ならないように、ま
たは、これらを邪魔しないように配置すればよい。

この発明のヒートシンクプレート３４の一例を第９図に
示す。第９図の各ヒートシンクプレート３４は、複数の
放射フィン７０を有し、装置１０が設置されている大気
環境と放射フィン７０との間の放射及び／または対流熱
交換によりヒートシンクプレート３４に伝わった熱エネ
ルギーを発散させる。ヒートシンクプレート３４０対流
熱交換は、受動的または能動的いずれでもよい。ヒート
シンクプレート３４を能動的熱交換のため作用させるに
は、コンベンショナルな手段によって、ヒートシンクプ
レート３４の面領域に多量の流体を提供し、ヒートシン
クプレート３４と流体との間の対流熱交換率を増加しな
ければならない。各ヒートシンクプレート３４は、また
、熱電プレート３２の検知通路６６（第７図参照）また
は補助支持プレート３０の検知スロット４２（第８図参
照）に正合する検知孔７２を有する。

また、第１０図に示すように、ヒートシンクプレート３
４は、熱交換のために冷却流体をヒートシンクプレート
３４に循環させている冷却システム７４により冷却させ
ることもできる。このような例は、装置１０の毛細管１
２が多量のジュール熱を大気環境に放散させることが必
要な所定の操作温度Ｔｃｃにおいて操作しなければなら
ない場合に有効である。循環する冷却流体によって、必
要な熱伝導ポテンシャルは、熱電プレート３２．３２と
ヒートシンクプレート３４．３４との間の有効なジュー
ル熱伝導のために維持される。この例は、前記のように
、検知孔７２を含む。

前記した集積温度コントロール／アライメントシステム
２６は、毛細管１２と大気環境との間の熱伝導を調整す
る改良された手段を提供する。

毛細管１２に関する熱伝導の方向と率は、熱電プレート
３２．３２を流れる電流のマグニチュードと方向の手段
による熱電効果により調整される。

熱伝導の方向と率の調整は、毛細管１２の電気泳動操作
温度Ｔｃｃを調整し、または、コントロールする。集積
温度コントロール／アライメントシステム２６を前記の
ように、毛細管１２の熱電冷却に利用することによって
、この発明による装置１０は、より＾いＶ。、Ｓで操作
可能であり、これによって、より短いランタイムでの解
像度の高い通電クロマトグラフィ及び／または検体セパ
レーションが得られる。この発明による集積温度コント
ロール／アライメントシステム２６の高度の機能は、電
気泳動操作温度ＴＣＣを一２０℃へ低下することによっ
て得られる。この発明の集積温度コントロール／アライ
メントシステム２６は、毛細管１２を熱電的に加熱する
ことも可能であり、毛細管１２内のジュール熱を増加さ
せて電気泳動操作温度Ｔｃｃを上げる。集積温度コント
ロール／アライメントシステム２６が毛細管１２を熱電
的に加熱するように操作される場合、ヒートシンクプレ
ート３４は、集積温度コントロール／アライメントシス
テム２６の要素として含ませる必要がない。

さらにまた、前記した集積温度コントロール／アライメ
ントシステム２６の構造により、毛細管１２の検知帯域
近辺の温度の調整ができる。これは、同様に、電気泳動
セパレーションの正確性と再現性を向上させる。さらに
、前記した集積温度コントロール／アライメントシステ
ム２６の構造により、所定位置のオンコラムの検知装置
！￥２２．２４に対する、即ち、検知ゾーンにおける毛
細管１２の窓の正しい位置決めが容易である。

前記した実施例は、この発明を限定するものではなく、
例えば、前記集積温度コントオｒ−ル／アライメントシ
ステムを毛細管の保持プレートと熱電プレートのみで構
成してもよい。さらに、該システムを一対の熱電プレー
トのみで構成し、該プレートそれぞれの内面に溝、検知
のスリット、検知孔を形成し、該満に毛細管を保持し、
検知スリット、検知孔を検知装置に正合させるようにし
てもよい。

前記した集積温度コントロール／アライメントシステム
においては、プレート（板状）のちのを用い、これに説
明が集中したが、同心円状に配置した管（複数本）を用
い、中心に毛細管を配置するようにしてもよい。このよ
うに管構成の場合は、毛細管を保持するための溝は、不
要であって、管それ自体で毛ＩＢ管を保持し、固定させ
ればよい。

（発明の効果） この発明によれば、バイパフォーマンスな電気泳動装置
が得られ、高解像度、忠実な再現性など、検体の測定、
分析、解析、選別などの電気泳動検知のパフォーマンス
が極めて高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、・この発明による集積温度コントロール／ア
ライメントシステムを用いる電気泳動装置の概略説明図
； 第２図は、電気泳動操作を行なう毛細管の斜視図： 第３図は、第１図の３−３線矢視方向の断面図： 第４図は、毛細管保持プレートの分解斜視図：第５図は
、補助支持プレートの斜視図；第６図は、サーモバイル
の説明図： 第７図は、熱電プレートの一例を示す斜視図；第８図は
、熱電プレートの他の例を示す斜視図： 第９図は、ヒートシンクプレートの一例を示す斜視図； 第１０図は、ヒートシンクプレートの他の一例を示す斜
視図； 第１１図は、電気泳動装置による通電り０マドグラフイ
の一例を示すグラフである。 １０・・・・・・毛細管電気泳動装置 １２・・・・・・毛細管 １３°、１３°°・・・・・・窓部 １６・・・・・・バッファー溶液貯蔵容器１８．２０・
・・・・・電極 ２２．２４・・・・・・検知装置 ２６・・・・・・集積温度コントロール／アラインメン
トシステム ２８・・・・・・毛細管保持プレート ３２・・・・・・熱電プレート ３４・・・・・・ヒートシンクプレー１・３６・・・・
・・溝 ３８・・・・・・検知スリット ４０・・・・・・検知孔 ４２．７０・・・・・・検知スロット ５０・・・・・・サーモパイル は力、１名゛°・・−・ｉ′昌。 Ｅ（紫外線吸収） ’ｔ’ａ’ａ−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）毛細管を用いる電気泳動装置において、毛細管と
   大気周囲環境との間の熱伝導を熱電的に制御し、毛細管
   の温度を所定の電気泳動操作温度に維持する熱伝導の制
   御手段を備え、該制御手段は、前記毛細管を検知装置の
   検知位置に正合する位置に保持する手段と、前記毛細管
   を前記の正合位置に固定する手段とからなる電気泳動装
   置の集積温度コントロール／アライメントシステム。 （２）前記毛細管保持手段は、少なくとも一つの内面と
   外面とをもつ熱電要素を有し、該熱電要素は、内面から
   外面へ貫通する検知光線通過の開口を備え、前記熱電要
   素の内面は、前記毛細管を所定の検知位置に正合するよ
   うに位置づけて固定する手段と、前記毛細管と大気周囲
   環境との間の熱移動を熱電的に制御して、前記毛細管の
   温度を所定の電気泳動操作湿度に維持する少なくとも一
   つのサーモパイルとを備えていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項の集積温度コントロール／アライメン
   トシステム。 （３）毛細管を用いる電気泳動装置において、毛細管と
   大気周囲環境との間の熱伝導を熱電的に制御し、毛細管
   の温度を所定の電気泳動操作温度に維持する熱伝導の制
   御手段と、前記毛細管と大気周囲環境との間の熱移動を
   熱電的に制御して、前記毛細管の温度を所定の電気泳動
   操作温度に維持する熱電制御手段とを備えており、該制
   御手段は、前記毛細管を検知装置の検知位置に正合する
   位置に保持する手段と、前記毛細管を前記の正合位置に
   固定する手段とからなる電気泳動装置の集積温度コント
   ロール／アライメントシステム。（４）前記熱電制御手
   段は、前記毛細管を熱電冷却して、ジュール熱を前記毛
   細管から大気環境へ移し、前記毛細管の温度を所定の電
   気泳動操作温度に維持する特許請求の範囲第３項の集積
   温度コントロール／アライメントシステム。 （５）熱電制御手段は、前記毛細管を熱電的に加熱して
   前記毛細管の温度を所定の電気泳動操作温度に維持する
   特許請求の範囲第３項の集積温度コントロール／アライ
   メントシステム。 （６）前記毛細管保持手段は、少なくとも一つの内面と
   外面とをもつ熱電要素を有し、該熱電要素は、内面から
   外面へ貫通する検知光線通過の開口を備え、前記熱電要
   素の内面は、前記毛細管を所定の検知位置に正合するよ
   うに位置づけて固定する手段と、前記毛細管と大気周囲
   環境との間の熱移動を熱電的に制御して、前記毛細管の
   温度を所定の電気泳動操作温度に維持する熱電制御手段
   とを備えており、該熱電制御手段は、前記毛細管の保持
   手段の外面に位置し、前記毛細管と大気周囲環境との間
   の熱移動を熱電的に制御して、前記毛細管の温度を所定
   の電気泳動操作温度に維持することを特徴とする特許請
   求の範囲第３項の集積温度コントロール／アライメント
   システム。 （７）少なくとも一つの熱電要素は、一つの内面と外面
   及び前記毛細管保持手段に形成されている検知光線通過
   の開口に正合する検知通路を有し、前記熱電要素の内面
   は、前記毛細管保持手段の外側に位置し、前記毛細管と
   大気周囲環境との間の熱移動を熱電的に制御して、前記
   毛細管の温度を所定の電気泳動操作温度に維持すること
   を特徴とする特許請求の範囲第６項の集積温度コントロ
   ール／アライメントシステム。 （８）前記毛細管保持手段は、互いに内面を接面させて
   積層状態に合体する第１と第２の保持プレートからなり
   、これら第１と第２の保持プレートの内面には、前記毛
   細管を所定の検知位置に位置付けして、固定する溝が形
   成されており、前記保持プレート一対それぞれには、内
   面から外面にかけ貫通して互いに正合する検知開口が設
   けられ、該熱電要素は、内面から外面へ貫通する検知光
   線通過の開口を備えた第１と第２の熱電プレートからな
   り、前記第１と第２の熱電プレートは、前記第１と第２
   の毛細管保持プレートの溝に固定された毛細管と大気周
   囲環境との間の熱移動を熱電的に制御して、前記毛細管
   の温度を所定の電気泳動操作温度に維持する熱電制御手
   段であることを特徴とする特許請求の範囲第７項の集積
   温度コントロール／アライメントシステム。 （９）前記熱電要素が第１の複数の異種ジャンクション
   と第２の複数の異種ジャンクションをもち、毛細管と大
   気周囲環境との間の熱移動を熱電的に制御して、前記毛
   細管の温度を所定の電気泳動操作温度に維持する少なく
   とも一つのサーモパイルと；第１の方向の電流が前記第
   １の複数の異種ジャンクションを第１の温度に、かつ、
   前記第２の複数の異種ジャンクションを第２の温度に維
   持して前記毛細管を熱電的に冷却し、第２の方向の電流
   が前記第１の複数の異種ジャンクションを第３の温度に
   、かつ、前記第２の複数の異種ジャンクションを第４の
   温度に維持して前記毛細管を熱電的に加熱する前記の少
   なくとも一つのサーモパイルにおける電流の流れ方向と
   マグニチュードを制御する電流ジェネレータ手段とを備
   えていることを特徴とする特許請求の範囲第７項の集積
   温度コントロール／アライメントシステム。 （１０）少なくとも一つの補助支持手段が内外両面と、
   内外両面を貫通して前記毛細管保持手段の検知開口と前
   記少なくとも一つの熱電要素の検知通路とに正合する検
   知スロットを有し、該補助支持手段は、前記少なくとも
   一つの毛細管保持手段と前記少なくとも一つの熱電要素
   との間に介在し、前記熱電制御手段と共働して、毛細管
   と大気周囲環境との間の熱移動を熱電的に制御して、前
   記毛細管の温度を所定の電気泳動操作温度に維持するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第７項の集積温度コント
   ロール／アライメントシステム。（１１）少なくとも一
   つのヒートシンク要素がが内外両面と、内外両面を貫通
   して前記毛細管保持手段の検知開口と前記少なくとも一
   つの熱電要素の検知通路とに正合する検知孔を有し、該
   ヒートシンク要素は、前記熱電制御手段と共働して、毛
   細管と大気周囲環境との間の熱移動を熱電的に制御して
   、前記毛細管の温度を所定の電気泳動操作温度に維持す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１０項の集積温度
   コントロール／アライメントシステム。 （１２）前記少なくとも一つのヒートシンク要素の外面
   に流体を強制的に流し、該ヒートシンク要素の熱エネル
   ギーを対流冷却により外部へ放散させる特許請求の範囲
   第１１項の集積温度コントロール／アライメントシステ
   ム。 （１３）前記少なくとも一つのヒートシンク要素の外面
   に近接または、そつて冷却流体を循環させる手段を備え
   、該ヒートシンク要素の熱エネルギーを対流冷却により
   外部へ放散させる特許請求の範囲第１１項の集積温度コ
   ントロール／アライメントシステム。 （１４）前記補助支持手段は、互いに内面を接面させて
   積層状態に合体する第１と第２の補助支持プレートから
   なり、これら第１と第２の補助支持プレートは、前記第
   １と第２の毛細管保持プレートと前記第１と第２の熱電
   プレートの間に介在され、それぞれの補助支持プレート
   には、内面から外面にかけ貫通して互いに正合する検知
   開口が設けられ前記熱電要素は、内面から外面へ貫通す
   る検知光線通過の開口を備えた第１と第２の熱電プレー
   トからなり、前記第１と第２の熱電プレートは、前記第
   １と第２の毛細管保持プレートの溝に固定された毛細管
   と大気周囲環境との間の熱移動を熱電的に制御して、前
   記毛細管の温度を所定の電気泳動操作温度に維持する熱
   電制御手段であることを特徴とする特許請求の範囲第８
   項の集積温度コントロール／アライメントシステム。 （１５）前記ヒートシンクプレートは、内外両面と、内
   面から外面にかけ貫通して互いに正合する検知開口とを
   有し、内面から外面へ貫通する検知光線通過の開口を備
   えた少なくとも一つの前記熱電プレートが前記ヒートシ
   ンクプレートと共働して前記ヒートシンクプレートと大
   気周囲との間の熱エネルギーの移動を行ない、前記毛細
   管と大気周囲環境との間の熱移動を熱電的に制御して、
   前記毛細管の湿度を所定の電気泳動操作温度に維持する
   熱電制御手段であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １４項の集積温度コントロール／アライメントシステム
   。 （１６）対向位置に検知光線通過の窓部をもつ毛細管と
   、該毛細管内を電気泳動する検体を測定、分析する検知
   手段とを含み、少なくとも一つの毛細管保持手段と；少
   なくとも一つの補助支持手段と；少なくとも一つの熱電
   要素と；電流ジェネレータ手段とを備え、前記毛細管保
   持手段は、前記毛細管を前記毛細管内の電気泳動する検
   体を測定、分析する検知手段による検知位置に正合位置
   させて固定する内面と、熱伝導を行なう外面とを有し、
   し、前記内外両面には、検知のための開口を対向して設
   けてあり、前記補助支持手段は、内外両面と、内外両面
   を貫通して前記毛細管保持手段の検知開口と前記少なく
   とも一つの熱電要素の検知通路とに正合する検知スロッ
   トを有し、前記熱電要素は、一つの内面と外面及び前記
   毛細管保持手段に形成されている検知光線通過の開口に
   正合する検知通路を有し、前記熱電要素の内面は、前記
   毛細管の補助支持手段の外面に当接し、前記電流ジェネ
   レータ手段は、前記熱電要素を流れる電流のマグニチュ
   ードと方向を制御するものであつて、電流のマグニチュ
   ードと方向との前記制御は、前記熱電要素の熱電的作用
   により行なわれ、毛細管と周囲環境との間の熱移動を少
   なくとも前記毛細管保持手段を介して行ない、毛細管の
   温度を所定の電気泳動操作温度に維持することを特徴と
   する電気泳動装置の集積温度コントロール／アライメン
   トシステム。 （１７）少なくとも一つのヒートシンク要素を有し、該
   ヒートシンク要素は、内外両面と、内面から外面にかけ
   貫通して互いに正合する検知開口とを有し、内面から外
   面へ貫通する検知光線通過の開口を備えた少なくとも一
   つの前記熱電プレートが前記ヒートシンクプレートと共
   働して前記ヒートシンクプレートと大気周囲との間の熱
   エネルギーの移動を行ない、前記毛細管と大気周囲環境
   との間の熱移動を熱電的に制御して、前記毛細管の温度
   を所定の電気泳動操作温度に維持する熱電制御手段であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１６項の集積温度
   コントロール／アライメントシステム。 （１８）前記少なくとも一つの熱電要素が前記毛細管と
   大気周囲環境との間の熱移動を熱電的に制御して、前記
   毛細管の温度を所定の電気泳動操作温度に維持する熱電
   制御を行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１７項
   の集積温度コントロール／アライメントシステム。 （１９）前記少なくとも一つの熱電要素が前記毛細管と
   前記熱電要素との間の熱移動を熱電的に制御して、前記
   毛細管の温度を所定の電気泳動操作温度に維持する熱電
   制御を行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１６項
   の集積温度コントロール／アライメントシステム。