JPH04127049A

JPH04127049A - キヤピラリー電気泳動装置

Info

Publication number: JPH04127049A
Application number: JP2246963A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Taki; 滝　守; Masao Kamahori; 政男釜堀; Yoshio Watanabe; 渡辺　吉雄
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-09-19
Filing date: 1990-09-19
Publication date: 1992-04-28

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】〔産業上の利用分野〕本発明は電気泳動装置、特にその試料導入装置及び方法
に関する。

〔従来の技術〕

キャピラリー電気泳動に用いられているキャピラリーチ
ューブの内径は１００μｍ以下のものが多く、大量の試
料を導入すると分離の行なわれるチューブの後方まで試
料が導入され、分離能の低下を起こす。そのため、一般
に使用されている試料量は数ｎＱと極めて微量であり、
これを容易に実現できる方法が採用されている。即ち、
試料導入法としては、電気泳動を利用した電気泳動法、
及び試料導入位置と電極槽位差間に差をつけることによ
る重力差を利用した落差法がある。これらの方法におい
ては数秒と短かい時間制御で、試料導入量を決めている
。以上のことは、アナリテイカル・ケミストリイー、６
０．（１９８８年）第６４２頁から第６４８頁（Ａｎａ
ｌｙｔｉｃａｌ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ。

６０　（１９８８）Ｐ、Ｐ、６４２−６４８）　におい
て論じられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術の電気泳動法においては、試料の種類によ
る泳動速度の違い、落差法においても、試料及びバッフ
ァーの種類による粘性の違い点についての配慮がなされ
ておらず、試料またはバッファーの違いにより試料導入
量に誤差を生じ、その上敷ｎＱの極微量の試料を導入す
るためには、試料導入時間が数秒と短かく時間制御が困
難で、試料導入精度が悪い問題があった。さらに、試料
量が数ｎＱと極微量であるという点についての配慮がな
されておらず、低濃度試料の分析が困難である問題があ
った。

本発明の目的は、試料の種類による試料導入誤差をなく
し、試料導入精度を向上させることにある。

本発明の他の目的は、低濃度試料の分析を容易に可能に
することにある。

〔課題を解決するための手段〕上記目的を達成するために、上記従来技術で使用する数
ｎＱに比較し、数百ｎＱから数十μＱと大量な試料量を
試料導入装置で計量するために、試料の種類による試料
導入誤差及び極微量の試料による計量誤差をなくし、試
料導入精度を大きく向上したものである。

さらに、試料導入装置で計量した試料をキャピラリーに
導入するのに適した試料量に減少するため、また低濃度
試料の高感度分析を容易に可能にするために、分析と逆
方向に電圧を印加して、電気泳動を用いて試料の濃縮を
したものである。

〔作用〕

本発明では、数百ｎＱから数十μＱと大量な試料を試料
導入装置で計量を行なった後、電圧を一定時間以上印加
することになる電気泳動により、試料の濃縮を行なって
いる。それによって、試料の種類による試料導入量誤差
がなくなり、試料導入量精度が向上し、さらに濃縮によ
り低濃度試料の分析も容易になり、高感度が達成できる
。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図により説明する。キャピラリ
ー電気泳動用フユーズドシリ力のキャピラリー１はカセ
ット２の中に収納し、該キャピラリー１の両端がカセッ
ト２に設けたテーパ状の突起を有する接続部３，４の中
心に固着しである。

その一方の接続部３にはテーパ状の窪みを有する試料導
入弁５が接続しである。該試料導入弁５は、二つのステ
ータ６．７の間にロータ８を設け、ステータ６側にはテ
ーパ状の上記窪みと排出口９を設け、他方のステータ７
側には試料注入口１０と電極１１及び配管１２を設け、
ロータ８には二つのステータ６．７間を接液する二つの
細孔（一方が試料計量管。詳細は第２図で説明）と連通
溝が設けである。該ステータ７の配管１２の端部には電
極槽１４とその電極１３を接続し、これらの電極１１及
び１３は高電圧電源１５に接続しである。

また、該ステータ７の試料注入口１０には、オーｌ−サ
ンプラ１６のノズル１７が試料注入時及び洗浄時のみ接
続する。該オートサンプラ１６はサンプルラック１８．
ノズル１７．三方弁１９２分注ポンプ２０．洗浄液２１
が設けである。該キャピラリー１の他の接続部４にはテ
ーパ状窪みの接続部を有する検出器２２のフローセル部
を形成させた石英キャピラリー２３が接続しである。石
英キャピラリー２３の端部には電極槽２４と高電圧電源
１５に接続した電極２５とが接続しである。該検出器２
２には、光源２６．レンズ２７２分光ミラー２８．ハー
フミラ−２９，スリット３０゜３０′、フォトダイオー
ド３１．３１’　、レンズ３２、電子回路３３が設けで
ある。該検出器２２の信号線３４を記録計３５等に接続
させ、本発明の装置が構成されるのである。各部の主要
な材料等は四フッ化エチレン樹脂等を用いた。

本実施例の装置の動作について説明する。オートサンプ
ラ１６はサンプルラック１８中の試料を分注ポンプ２０
で三方弁１９を介してノズル１７に吸引する。次には該
ノズル１７を試料導入弁５の試料注入口１０へ移送し、
試料を注入する。その後、ロータ８を切換えて試料を電
極１１とキャピラリー１の間の閉じられた流路に移動さ
せ、試料中の目的成分を電極１１＠に濃縮させる様に高
電圧電源１５の極性を合わせ、他方の電極２５との間に
例えば２０ＫＶ等の所定の直流電圧を例えば２ｏ秒等の
所定の時間以上にわたって印加し、目的成分の電荷を利
用して試料の濃縮が充分に完了する。次に、各電極１１
．２５の極性を反転させると、試料中の目的成分はキャ
ピラリー１の中を移動し、各成分の電気泳動速度の差等
によって各成分に分離され、検出器２２の石英キャピラ
リー２３の中を通り、電極槽２４に至るのである。

その時、検出器２２の光源２６の光がレンズ２７゜分光
ミラー２８．ハーフミラ−２９，レンズ３２゜スリット
３０９石英キャピラリー２３を通り、各成分の吸光度を
フォトダイオード３１で検出し、電気的に変換されて電
子回路３３により増幅された信号を記録計３５等に表示
するのである。この一連の分析が終了した後、試料導入
弁５を初期の位置に戻し、電極槽１４側からポンプ等（
図示せず）で送液し、流路を洗浄することが可能である
。

また、目的成分以外の成分の溶出が遅い場合には、試料
導入弁５を分析中に切換えることによって、溶出の遅い
成分をオートサンプラ１６の洗浄液で試料導入弁の試料
計量管の洗浄と共に洗い流すことができる。さらに、試
料がキャピラリー１に導入された後、試料導入弁５を上
述のように切り換えて、電極１１又は電極１４と電極２
５の間で、電気泳動以外に電気浸透流などを利用して分
析することも可能である。この場合、試料導入弁５の構
造を改造することにより、濃縮と分離の移動方向を同じ
にすることもできる。前記の試料導入弁５の詳細を第２
図に示す。第２図ａでは、ロータ８の両側にステータ６
．７を設け、スプリング３７を介してボルト３６で固定
されている。該ステータ７には試料注入口１０．電極１
１．配管１２が設けである。他方のステータ６には試料
注入口１０と電極１１に向き合って排出口９とキャピラ
リー１の接続孔３８が設けである。液ロータ８には上記
の試料注入口１０と排出口９に連通ずる試料計量管３９
、及び、接続孔３８と電極１１に連通する細孔４０．電
極１１と配管１２に連通する連通溝４１が設けである。

この試料導入弁５の動作は第２図ａとｂで説明する。オ
ートサンプラのノズル１７が試料注入口１０に接続され
、試料が試料導入弁５に注入され。

ロータ８の試料計量管３９に満たされ、過剰の試料は排
出口９より流出する。次に、第２図すの様にロータの位
置を切換え、試料計量管３９が電極１１と接続孔３８と
に接続され、試料の濃縮と分析が開始するのである。

上記の試料の濃縮と分析及び洗浄の方法などは第３図の
ａ　＝　ｄによって説明する。ａでは、ステータ６．７
の間に設けたロータ８の試料計量管３９に試料を計量す
る。次にｂでは、電極１１と接続孔３８との間に試料計
量管３９を移動させ、例えば、試料中の分析対象の目的
成分が■に帯電する物質であるならば、電極１１を○電
極とすることで、○の電極１１側に分析対象の目的成分
４２等が濃縮されるのである。その次のＣでは、電極の
極性を反転させ、電極１１は■電極とすることで各成分
毎に電気泳動速度の差異等により分離分析が開始するの
である。これらの分析が終了した後のｄでは、ロータ８
を切換えて第１図で説明した以外に、検出器側から液を
流し、流路を洗浄することも可能である。また、上記の
電極１１の表面には導電性のポリマー４４等を塗付等で
付けることで、電極表面からの電気分解によるガスの発
生を防止することも可能である。前記ロータ８の試料計
量管の容積は数百ｎＱから数十μＱであり、容易に製作
ができ、また、試料の濃縮比を大きくすることが可能で
ある。

第４図は本発明の他の実施例であり、オートサンプラ１
６の基本構成は第１図と同様である。異なる部位はノズ
ル１７の構造であり、四フッ化エチレン樹脂等を用いた
ノズル１７の中心に試料計量管の細孔４５を設け、その
流路の上部には逆り字形の流路部４６が設けである。該
流路部４６には導電性ポリマー４４等を塗付した電極４
７．戻り位置用の板バネ４８．液シール用のＯ−リング
４９が設けである。一方、該ノズル１７の先端部をテー
パ状にし、その形状に合致させたテーパ形窪み形状の接
続部５０を有するカセット支持体５１が設けである。該
カセット支持体５１の他方にはテーパ状の接続部３を有
するカセット２のキヤピラリ−１が接続され、該カセッ
ト支持体５１にはノズル１７の細孔４５とキャピラリー
１の流路を形成する連通孔５２が設けである。また、電
極４７の上部には接点用電極５３が設けである。

上記の構成により、試料の導入部と濃縮部が構成される
のである。

上記の実施例による装置の動作について説明する。第４
図のａでは、オートサンプラ１６の中でサンプルランク
１８の試料を分注ポンプ２０でノズル１７に任意の量を
吸引する。次には、カセット支持体５１の接続部５０ヘ
ノズル１７の先端を接続する。続いて、第４図すでは、
接点用電極５３が電極４７を押し下げ、板バネ１８を変
形させ、電極４７が流路４６を閉ざし１通電を開始する
と試料中の目的成分４２等が濃縮できるのである。他の
手法等は第１図と第３図の実施例と同様である。上記実
施例では、電極４７を押し下げたが、他の方法、例えば
、二方コック等を用いて流路を閉ざす方法等も有る。ま
た、通電する際にはオートサンプラ１６の三方弁１９と
ノズル１７の流路を切り離すことも可能である。

これら本発明の装置は主要な部品を四フッ化エチレン樹
脂で製作した。又、電極は全て白金線を用いた。しかし
、これらの材質は一例であり、この装置の機能を満たす
ものであれば、他の材質もよい。

本発明によるキャピラリー電極泳動装置の分析結果のク
ロマトグラムを第５図すに示す。本発明の第１図の流路
に基づいて構成した装置を用いて測定した。他の分析条
件を表１に示す。

表　　１第５図ａは、従来の試料注入方法で１重力を利用した落
差式注入方法を用いた分析結果を示した。

試料注入の落差を１０ａＩ＋、注入時間を５秒とした。

他の分析条件は表１と同じである。

以上の第５図ａ、ｂを比較すると、本発明の感度は従来
方法に比べて約１００倍向上している。

〔発明の効果〕

本発明によれば、試料をキャピラリーに注入する前に、
大量の試料のうち分析対象物質を電気泳動で充分な時間
をかけて数ｎＱ以下の微小領域に濃縮でき、該微小領域
の全分析対象物質をキャピラリーに注入することができ
るので、以下に記載されるような効果を奏する。

従来よりも百倍から一万倍の試料量を計量するので、試
料導入誤差をなくし、試料導入精度を向上できる。また
、従来よりも百倍以上の濃縮を行うため、分析感度が著
しく向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す流路構成図、第２図は
第１図の試料導入弁の動作図、第３図は試料の濃縮２分
析、洗浄方法などを示す図、第４図は本発明の他の実施
例を示す試料導入を示す図。第５図は本実施例による測定結果（ｂ）と従来例（ａ）
を比較したクロマトグラムを示す図である。１・・・キャピラリー、２・・・カセット、３，４・・
・接続部、５・・・試料導入弁、６，７・・・ステータ
、８・・・ロータ、１０・・・試料注入口、１１，１３
，２５゜４７・・・電極、１２・・・配管、１４．２４
・・・電極槽、１５・・・高電圧電源、１６・・・オー
トサンプラ、１７・・・ノズル、１８・・・サンプルラ
ック、１９・・三方弁、２０・・・分注ポンプ、２２・
・・検出器、２３・・・石英キャピラリー、３５・・・
記録計、４５・・・細孔、４６・・・流路部、５１・・
・カセット支持体、５３・・・接点用電帛２−凹帛３図第４区ｅ〜■ 卒凹（令ン（今）

Claims

【特許請求の範囲】１、試料を導入する手段と、電圧を印加することにより
導入された該試料を泳動させて濃縮する手段と、濃縮さ
れた該試料を該濃縮手段と逆方向に泳動させて分析する
手段を有することを特徴とするキャピラリー電気泳動装
置。２、互いに近接して可動できる固定部と可動部からなり
、これらには互いに口端が合致できるような貫通孔が設
けて、該貫通孔に試料を導入する手段を有し、該固定部
と該可動部を移動させて該貫通孔を互いに接合または切
り離すことによつて該貫通口内の該試料と電気泳動用溶
液を接触させることが可能な試料導入装置を設けたこと
を特徴とする請求項第１項記載のキャピラリー電気泳動
装置。