JPH0625749B2 - 無担体連続電気泳動方法および装置 - Google Patents

無担体連続電気泳動方法および装置

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JPH0625749B2
JPH0625749B2 JP59204002A JP20400284A JPH0625749B2 JP H0625749 B2 JPH0625749 B2 JP H0625749B2 JP 59204002 A JP59204002 A JP 59204002A JP 20400284 A JP20400284 A JP 20400284A JP H0625749 B2 JPH0625749 B2 JP H0625749B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、たんぱく質,核酸,細胞等の荷電物質の電気
泳動法による分離精製技術に係わり、特に高分離性能を
有し、かつ、大量処理が可能な無担体電気泳動方法およ
び装置に関するものである。
〔発明の背景〕
従来のたんぱく質,核酸,細胞等の荷電物質(以下、代
表してたんぱく質と呼ぶ)の分離精製法として、電気泳
動法,膜分離法,液体クロマトグラフィ等がある。膜分
離法は、膜の孔の大きさによりたんぱく質を分離する方
法で、連続処理ができるが、たんぱく質の分離能が劣る
という欠点があり、液体クロマトグラフィは、たんぱく
質を担体充填カラム中を通して分離する方法で、分離能
はすぐれているが、バッチ操作のため工業規模の大量処
理には不適当である。また、電気泳動法は、たんぱく質
の荷電量の差を利用して、電場中にて分離精製する方法
である。この電気泳動法には、ゲル等の担体を用いる担
体電気泳動法と、担体を用いず自由流動波中にて行なう
無担体電気泳動法がある。担体電気泳動法はバッチ式で
あり、大量処理を行なうような工業化には、連続処理が
できる無担体電気泳法が適している。
無担体電気泳動法については、Electrophor
esis 1982,3,235−243におけるKur
t Hannigによる“New aspects i
n preparative and analyti
cal continuous free−flow
cell electrophoresis”と題する
文献において論じられている。また、この原理に基いた
装置が、西独Hirshmann社ですでに製造されて
いる。
この無担体電気泳動法によるたんぱく質の分離精製方法
について説明する。分離用チャンバ内で電場を横切って
一定速度で流下する分離バッファー液中に、注入口から
連続的に分離すべきたんぱく質の混合物を注入すと、各
たんぱく質はそれぞれ荷電量が異なるため、電場中での
移動速度が異なり、そのため、分離バッファー液中を流
下中に、分離バッファー液流速との兼合いで、それぞれ
に偏向されて分離される。このように、本方法は連続的
に分離することができるため、工業規模のたんぱく質の
分離精製に対して有効である。
本方法で分離性能を高めるためには、分離用チャンバ内
の分離バッファー液の流速を常に一定に保つことが重要
であるが、分離バッファー液には電流を流すため、ジュ
ール熱が必ず発生し、この熱により分離バッファー液に
対流現象を生じ、分離バッファー液の流れが乱れるた
め、たんぱく質の分離性能が低下する。この問題を解決
するため、従来の無担体電気泳動法では、分離バッファ
ー液の温度や流速を±0.2%と極めて高精度にコント
ロールし、また、装置を小形化してジュール熱に対応さ
せているが、たんぱく質の分離性能はあまりよくなって
いない。
さらにまた、この熱対流の影響をなくするため、電気泳
動装置を宇宙空間に持って行き、無重力状態下で電気泳
動を行なわせる計画もあり、この対流がいかに大きな問
題かがうかがえる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、高分離性能を有し、かつ、大量処理が
可能な無担体連続電気泳動方法および装置を提供するこ
とにある。
〔発明の概要〕
本発明は、複数の荷電物質を含む被処理液を無担体電気
泳動法により処理して荷電物質を分離する無担体連続電
気泳動方法において、泳動室にその両外側方より直流電
圧を荷電し、泳動室内のバッファ液を該泳動室の中央部
で上昇し両端部で下降する1対の対流を生ずるように循
環させながら、泳動室内の略中央部に被処理液を供給し
て荷電物質を分離し、処理液を該泳動室の両外端下部よ
り取出すことを特徴とする無担体連続電気泳動方法にあ
る。
本発明の他の特徴は、複数の荷電物質を含む被処理液を
無担体電気泳動法により処理して荷電物質を分離する無
担体連続電気泳動方法において、バッファ液を張込んだ
泳動室の両外側に半透膜を介して電極室を形成した泳動
装置本体を垂直に設置し、前記泳動室の略中央部に被処
理液の入口ノズルを設け、前記泳動室の両外端下部に処
理液の出口ノズルを各々設けたことを特徴とする無担体
連続電気装置にある。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図,第2図により説明す
る。第1図,第2図において1は垂直に設置された泳動
装置本体、2は泳動装置本体1内中央部に設けられた泳
動室、3a,3bは泳動装置本体1内の泳動室2両端に
形成された電極室で、泳動室2とは半透膜4で仕切られ
ている。5a,5bは電極室3a,3b内に設けられた
白金線等の荷電用電極、6は泳動室2のほぼ中央部側面
に設けられた荷電物質を含む被処理液の入口ノズル、7
a,7bは泳動室2の両端下部に設けられた泳動分離し
た処理液の出口ノズル、8a,8bおよび9a,9bは
電極室3a,3bの下端および上端にそれぞれ設けられ
た電極液の入口ノズルおよび出口ノズルである。
上述した構成において、泳動室2内に泳動用のバッファ
液を張込み、電極室3a,3b内にもバッファ液を外部
より流入循環させて、荷電用電極5a,5bに所定電圧
をかけると、荷電電流によりジュール熱が発生し、第1
図に示すように泳動室2内のバッファ液に対流が生じ
る。しかして、ジュール熱は泳動室2内で一様に発生す
るが、泳動室2の中央部では放熱し難いため、泳動室2
内中央部と両端部のバッファ液に温度差を生じ、最も高
温となる泳動室2内中央部のバッファ液は上昇流とな
り、泳動室2内両端部のバッファ液は下降流となって泳
動室2内を循環する。このようなバッファ液の循環流れ
のある泳動室2内に、入口ノズル6よりたん白質などの
電荷を持つ被処理液を供給すると、荷電物質の帯電の
正,負に応じて泳動室2内を対流により流動しながら、
負又は正の電極室3b又は3aの方向に移動する。この
場合、荷電用電極5aを正,5bを負として直流電圧を
かけると、正に帯電した荷電物質は電極室3b側に移動
して、泳動室2内の電極室3b側下部に濃縮され、処理
液として出口ノズル7bより取出される。同様に負に帯
電した荷電物質は電極室3a側に移動して、泳動室2内
の電極室3a側下部に濃縮され、処理液として出口ノズ
ル7aより取出される。この結果、複数の荷電物質の帯
電状態、すなわち、帯電の正又は負に応じて連続的に分
離することができる。
また、荷電物質は泳動室2内中央より両端に向って循環
するバッファ液の対流により、泳動室2内両端部を下向
きに移動しながら濃縮され、泳動室2の両端下部より取
出されるので、荷電物質の濃度が高くなった場合でも、
容易に分離することができ、高濃縮することができる。
このような複数の荷電物質を含む被処理液より、電気泳
動法により荷電物質を分離するためには、分離すべき荷
電物質の帯電を逆にする必要があるが、例えば等電点7
・2のミオグロビンと、等電点11のリゾチームとを分
離する場合には、泳動用バッファ液のPHを9・0とす
ることにより、それぞれのたんぱく質の帯電を正,負両
極に分けることができる。
第3図は本発明の他の実施例を示したもので、第1図,
第2図と同一部分は同一符号で示し、説明を省略する。
第3図において、10a,10bは電極室3a,3b内
の温度を調節するための温度調節器、11a,11bは
温度調節器10a,10bで温度調節されたバッファ液
をそれぞれ電極室3a,3bに循環させる送液ポンプで
あって、電極室3a,3b内のバッファ液を抜出し、温
度調節器10a,10bで所定温度に冷却した後、電極
室3a,3bに循環させて、電極室3a,3bを強制冷
却することにより、泳動室2内のバッファ液および被処
理液の対流を助長すると共に、泳動室2内の液温を所定
温度に保持して、対流による循環流を安定させることが
できる。
本実施例においては、荷電物質の分離に必要な泳動室2
内の対流を、電極室3a,3b内のバッファ液温度を調
節することによって得ることができ、荷電物質の分離効
率を向上させることができる。
第4図は本発明の更に他の実施例を示したもので、泳動
室2内の下部中央に垂直方向に仕切板12を設置して、
泳動室2内の上昇対流を安定させると共に、泳動室2内
の電極室3a,3b側下部に泳動分離された荷電物質の
一部が中央部に流動して再混合れるのを防止して、荷電
物質の分離効率向上させるようにしたものである。
第5図は本発明の更に他の実施例を示したもので、泳動
室2内の下部中央に垂直方向にジャケット付仕切板13
を設置し、ジャケット付仕切板13内に熱媒を流通させ
て泳動室2内中央部の液温を所定温度に保持することに
より、安定した対流を得るようにしたものであり、これ
によって、分離効率を更に向上させるものである。すな
わち、泳動室2内の中央部と両端部の温度差を常時一定
値に保つことにより、一定した流速の対流を得ることが
でき、泳動室2内の液の乱れを小さくして分離性能を高
めることができる。
第6図は本発明の更に他の実施例を示したもので、泳動
室2内の下部中央に垂直方向に仕切板12を設置し、仕
切板12の両側に気泡発生用ノズル14a,14bを設
け、泳動室2の上端に気体出口ノズル15を設けて、気
泡発生用ノズル14a,14bより泳動室2内に連続的
に気泡16を発生させ、泳動室2内中央部を上昇させる
ことにより、泳動室2内の循環流れを促進させて分離性
能を高めるようにしたものである。
本実施例では気泡ポンプ作用による泳動室2内の対流促
進について説明したが、泳動室2内の対流を強制的に促
進させる手段としては、水中ポンプなど機械的な液体移
送装置を用いることもできる。
〔発明の効果〕
本発明は以上述べたように、泳動室の両側より直流電圧
を電荷し、泳動室内のバッファ液に泳動室中央部で上昇
し両端部で下降する循環流を形成させ、泳動室内に被処
理液を供給して電気泳動により荷電物質を分離し、処理
液を泳動室両端下部より取出すようにしたものであるか
ら、バッファ液中に電流を流すことにより発生するジュ
ール熱によるバッファ液の対流を利用することができ、
かつ、荷電物質を安定して連続的に処理することができ
るため、荷電物質の分離性能を向上させることができる
と共に大量処理が可能である。また、処理液を泳動室両
端下部から取出すことにより、荷電物質の対流拡散を防
止して高濃縮することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す電気泳動装置の正面
図、第2図は第1図のII−II断面図、第3図ないし第6
図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す電気泳動装置の
正面図である。 1……泳動装置本体、2……泳動室、3a,3b……電
極室、4……半透膜、5a,5b……荷電用電極、6,
8a,8b……入口ノズル、7a,7b,9a,9b…
…出口ノズル、10a,10b……温度調節器、11
a,11b……送液ポンプ、12……仕切板、13……
ジャケット付仕切板、14a,14b……気泡発生用ノ
ズル、15……気体出口ノズル、16……気泡
フロントページの続き (72)発明者 吉永 正二 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 藤原 清志 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (56)参考文献 特開 昭59−52743(JP,A) 特開 昭58−147639(JP,A) 特開 昭58−14048(JP,A)

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の荷電物質を含む被処理液を無担体電
    気泳動法により処理して荷電物質を分離する無担体連続
    電気泳動方法において、泳動室にその両外側方より直流
    電圧を荷電し、泳動室内のバッファ液を該泳動室中央部
    で上昇し両側部で下降する1対の対流を生ずるように循
    環させながら、該泳動室内の略中央部に被処理液を供給
    して荷電物質を分離し、処理液を該泳動室の両外端下部
    より取出すことを特徴とする無担体連続電気泳動方法。
  2. 【請求項2】前記泳動室の両外側部を冷却するようにし
    た特許請求の範囲第1項記載の無担体連続電気泳動方
    法。
  3. 【請求項3】複数の荷電物質を含む被処理液を無担体電
    気泳動法により処理して荷電物質を分離する無担体連続
    電気泳動装置において、バッファ液を張込んだ泳動室の
    両外側に半透膜を介して電極室を形成した泳動装置本体
    を垂直に設置し、前記泳動室の略中央部に被処理液の入
    口ノズルを設け、前記泳動室の両外端下部に処理液の出
    口ノズルを各々設けたことを特徴とする無担体連続電気
    泳動装置。
  4. 【請求項4】前記両電極室にそれぞれ冷却されたバッフ
    ァ液を循環させる温度調節器と送液ポンプを設けた特許
    請求の範囲第3項記載の無担体連続電気泳動装置。
  5. 【請求項5】前記泳動室内下部中央に垂直方向に伸びる
    仕切板を設置した特許請求の範囲第3項又は第4項記載
    の無担体連続電気泳動装置。
  6. 【請求項6】前記泳動室の仕切板両側下部に気泡発生用
    ノズルを設置した特許請求の範囲第5項記載の無担体連
    続電気泳動装置。
  7. 【請求項7】前記泳動室内下部中央に垂直方向に伸び内
    部に熱媒を流通させるジャケット付仕切板を設置した特
    許請求の範囲第3項又は第4項記載の無担体連続電気泳
    動装置。
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