(57)【要約】第１の電解液チャンバおよび第２の電解液チャンバ；第１のサンプル液チャンバおよび第２のサンプル液チャンバ；前記第１のサンプル液チャンバと第２のサンプル液チャンバとの間に配置されて前記第１および第２のサンプル液チャンバの内容物間での実質的な対流混合を防止する第１のイオン透過性隔壁；前記第１の電解液チャンバと前記第１のサンプル液チャンバとの間に配置されて前記第１の電解液チャンバと前記第１のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する第２のイオン透過性隔壁；前記第２のサンプル液チャンバと前記第２の電解液チャンバの間に配置されて前記第２の電解液チャンバと前記第２のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する第３のイオン透過性隔壁；を有する分離ユニットを有する電気泳動装置。
2004508574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）第１の電解液貯槽および第２の電解液貯槽；
（ｂ）第１のサンプル液貯槽および第２のサンプル液貯槽；
（ｃ）前記第１の電解液貯槽と流体連通する第１の電解液チャンバ；前記第２の電解液貯槽と流体連通する第２の電解液チャンバ；前記第１の電解液チャンバと前記第２の電解液チャンバの間に配置された第１のサンプル液チャンバ；前記第１のサンプル液チャンバに隣接し、前記第１の電解液チャンバおよび前記第２の電解液チャンバの間に配置された第２のサンプル液チャンバ；を有する分離ユニットであって、前記第１のサンプル液チャンバが前記第１のサンプル液貯槽と流体連通し、前記第２のサンプル液チャンバが前記第２のサンプル液貯槽と流体連通する分離ユニット；
（ｄ）前記第１および第２のサンプル液チャンバの間に配置された第１のイオン透過性隔壁であって、前記第１および第２のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する該隔壁；
（ｅ）前記第１の電解液チャンバと前記第１のサンプル液チャンバとの間に配置された第２のイオン透過性隔壁であって、前記第１の電解液チャンバおよび前記第１のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する該隔壁；
（ｆ）前記第２のサンプル液チャンバと前記第２の電解液チャンバとの間に配置された第３のイオン透過性隔壁であって、前記第２の電解液チャンバと前記第２のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する隔壁；
（ｇ）前記第１および第２の電解液チャンバ中に配置された電極；
（ｈ）前記第１の電解液貯槽から前記第１の電解液チャンバに、ならびに前記第２の電解液貯槽から前記第２の電解液チャンバに電解液を供給する手段；
（ｉ）少なくとも前記第１のサンプル液貯槽から前記第１のサンプル液チャンバに、または前記第２のサンプル液貯槽から前記第２のサンプル液チャンバにサンプル液もしくは液体を供給する手段；
を有する電気泳動装置。
【請求項２】
前記第１のイオン透過性隔壁が、特徴的な平均孔径および孔径分布を有する膜である請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１のイオン浸透性隔壁が、特徴的なｐＩ値を有する等電膜である請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記等電膜が、約２〜１２の範囲のｐＩ値を有する請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記第２および第３のイオン透過性隔壁が、特徴的な平均孔径および孔径分布を有する膜である請求項１ないし４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記第２または第３のイオン透過性隔壁のうちの少なくとも一方が、特徴的なｐＩ値を有する等電膜である請求項１ないし５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも一方の等電膜が約２〜約１２の範囲のｐＩ値を有する請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第２および第３のイオン透過性隔壁の両方がそれぞれ特徴的なｐＩ値を有する等電膜である請求項１ないし７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記等電膜が、約２〜約１２の範囲のｐＩ値を有する請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記第２および第３のイオン透過性隔壁の両方が、異なる特徴的なｐＩ値を有する等電膜である請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
（ｈ）前記第１および第２の電解液貯槽のそれぞれから、前記それぞれの第１および第２の電解液チャンバを通して電解液を循環させることで、前記それぞれの電解液チャンバで第１および第２の電解液流を形成する手段；
（ｉ）前記第１および第２のサンプル液貯槽のそれぞれから、前記それぞれの第１および第２のサンプル液チャンバを通して内容物を循環させることで、前記それぞれのサンプル液チャンバで第１および第２のサンプル液流を形成する手段；
を有する請求項１ないし１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
手段（ｈ）および（ｉ）が、前記電解液流および前記サンプル液流を独立して動かせるように個別に制御可能なポンプ配列である請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
（ｊ）前記第１または第２のサンプル液貯槽でサンプル液を取り出しおよび交換する手段をさらに有する請求項１ないし１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
（ｋ）電解液溶液およびサンプル液溶液の温度を維持する手段をさらに有する請求項１ないし１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
前記分離ユニットが、前記電解液貯槽および前記サンプル液貯槽に流体的に連結されたカートリッジまたはカセットとして提供される請求項１ないし１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
電気泳動によってサンプル液から少なくとも一つの成分を分離または除去する方法において、
（ａ）第１の電解液貯槽および第２の電解液貯槽；第１のサンプル液貯槽および第２のサンプル液貯槽；前記第１の電解液貯槽と流体連通する第１の電解液チャンバ、前記第２の電解液貯槽と流体連通する第２の電解液チャンバ；前記第１の電解液チャンバと前記第２の電解液チャンバの間に配置された第１のサンプル液チャンバ、前記第１のサンプル液チャンバに隣接し前記第１の電解液チャンバおよび前記第２の電解液チャンバの間に配置された第２のサンプル液チャンバを有する分離ユニットであって、前記第１のサンプル液チャンバが前記第１のサンプル液貯槽と流体連通し、前記第２のサンプル液チャンバが前記第２のサンプル液貯槽と流体連通する分離ユニット；前記第１および第２のサンプル液チャンバの間に配置された第１のイオン透過性隔壁であって、前記第１および第２のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する第１のイオン透過性隔壁；前記第１の電解液チャンバと前記第１のサンプル液チャンバとの間に配置された第２のイオン透過性隔壁であって、前記第１の電解液チャンバおよび前記第１のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する第２のイオン透過性隔壁；前記第２のサンプル液チャンバと前記第２の電解液チャンバとの間に配置された第３のイオン透過性隔壁であって、前記第２の電解液チャンバと前記第２のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する第３のイオン透過性隔壁；前記第１および第２の電解液チャンバ中に配置された電極；前記第１の電解液貯槽から前記第１の電解液チャンバに、ならびに前記第２の電解液貯槽から前記第２の電解液チャンバに電解液を供給する手段；ならびに、少なくとも前記第１のサンプル液貯槽から前記第１のサンプル液チャンバに、または前記第２のサンプル液貯槽から前記第２のサンプル液チャンバにサンプル液もしくは液体を供給する手段；を有する電気泳動装置を提供する段階；
（ｂ）前記第１および第２の電解液貯槽に電解液を加える段階；
（ｃ）前記第１および第２のサンプル液貯槽の少なくとも一方にサンプル液を加える段階；
（ｄ）必要な場合は、前記第１および第２のサンプル液貯槽の少なくとも一方に液体を加える段階；
（ｅ）前記第１および第２の電解液貯槽から前記第１および第２の電解液チャンバに電解液を供給する段階；
（ｆ）前記第１および第２のサンプル液貯槽中のサンプル液または液体を前記第１および第２のサンプル液チャンバに供給する段階；
（ｇ）前記電極間に電位を印加することで、前記第１または第２のサンプル液チャンバ中の少なくとも一つの成分を、前記第１のイオン透過性隔壁を通過して前記第１または第２のサンプル液チャンバの他方に移動させるか、あるいは前記第１および第２の電解液チャンバの少なくとも一方を通して移動させる段階であって、前記第１および第２の電解液チャンバ中の前記電解液と前記第１および第２のサンプル液チャンバ中の前記サンプル液または液体との間で実質的な対流混合がない段階；
を有することを特徴とする方法。
【請求項１７】
少なくとも一つのサンプル液成分が、あるｐＩ値を有する請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１のイオン透過性隔壁が、特徴的な平均孔径および孔径分布を有する膜である請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１のイオン浸透性隔壁が、特徴的なｐＩ値を有する等電膜である請求項１６ないし１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記等電膜が、約２〜１２の範囲のｐＩ値を有する請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第２および第３のイオン透過性隔壁が、特徴的な平均孔径および孔径分布を有する膜である請求項１６ないし２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記第２または第３のイオン透過性隔壁のうちの少なくとも一方が、特徴的なｐＩ値を有する等電膜である請求項１６ないし２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
前記少なくとも一方の等電膜が約２〜約１２の範囲のｐＩ値を有する請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２および第３のイオン透過性隔壁の両方がそれぞれ特徴的なｐＩ値を有する等電膜である請求項１６ないし２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
前記等電膜が、約２〜約１２の範囲のｐＩ値を有する請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記等電膜が異なるｐＩ値を有する請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１および第２の電解液貯槽のうちの少なくとも一方からの電解液を、前記第１または第２の電解液チャンバを通して循環させて、第１または第２の電解液流を形成する請求項１６ないし２６のいずれかに記載の方法。
【請求項２８】
前記第１および第２の電解液貯槽の両方からの電解液を、前記第１および第２の電解液チャンバを通して循環させて、第１および第２の電解液流を形成する請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記第１または第２のサンプル液貯槽の内容物を、前記第１または第２のサンプル液チャンバを通して循環させて、前記第１または第２のサンプル液チャンバを通る第１または第２のサンプル液流を形成する請求項１６ないし２８のいずれかに記載の方法。
【請求項３０】
前記第１および第２のサンプル液貯槽の両方の内容物を、前記第１および第２のサンプル液チャンバを通して循環させて、前記第１および第２のサンプル液チャンバを通る第１および第２のサンプル液流を形成する請求項２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３１】
前記第１または第２のサンプル液貯槽中のサンプル液または液体を除去し、新鮮なサンプル液または液体と交換する請求項１６ないし３０のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
前記電位の印加と同時に実質的に全ての隔壁横断移動が起こる請求項１６ないし３１のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
少なくとも一種類の所望の成分が前記第１または第２のサンプル液チャンバ中、あるいは前記第１または第２のサンプル液貯槽中で所望の純度レベルに達するまで、段階（ｇ）を維持する請求項１６ないし３２のいずれかに記載の方法。
【請求項３４】
電気泳動分離ユニットにおいて、
（ａ）第１の電解液チャンバ；
（ｂ）第２の電解液チャンバ；
（ｃ）前記第１の電解液チャンバと前記第２の電解液チャンバの間に配置された第１のサンプル液チャンバ；
（ｄ）前記第１のサンプル液チャンバに隣接し、前記第１の電解液チャンバと前記第２の電解液チャンバの間に配置された第２のサンプル液チャンバ；
（ｅ）前記第１および第２のサンプル液チャンバの間に配置された特徴的なｐＩ値を有する等電膜であって、前記第１および第２のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する等電膜；
（ｆ）前記第１の電解液チャンバと前記第１のサンプル液チャンバの間に配置された第１のイオン透過性隔壁であって、前記第１の電解液チャンバと前記第１のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する第１のイオン透過性隔壁；
（ｇ）前記第２のサンプル液チャンバと前記第２の電解液チャンバの間に配置された第２のイオン透過性隔壁であって、前記第２の電解液チャンバおよび前記第２のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する第２のイオン透過性隔壁；および
（ｈ）前記第１および第２の電解液チャンバ中に配置された電極；
を有することを特徴とする電気泳動分離ユニット。
【請求項３５】
前記等電膜が、約２〜１２の範囲のｐＩ値を有する請求項３４に記載のユニット。
【請求項３６】
前記第１および第２のイオン透過性隔壁が、特徴的な平均孔径および孔径分布を有する膜である請求項３４または３５に記載のユニット。
【請求項３７】
前記第１または第２のイオン浸透性隔壁のうちの少なくとも一方が、特徴的なｐＩ値を有する等電膜である請求項３４ないし３６のいずれかに記載のユニット。
【請求項３８】
前記等電膜が、約２〜１２の範囲のｐＩ値を有する請求項３７に記載のユニット。
【請求項３９】
前記第１および第２のイオン透過性隔壁の両方が、それぞれ特徴的なｐＩ値を有する等電膜である請求項３４ないし３８のいずれかに記載のユニット。
【請求項４０】
前記各等電膜が、約２〜１２の範囲のｐＩ値を有する請求項３９に記載のユニット。
【請求項４１】
前記各等電膜が、異なる特徴的なｐＩ値を有する請求項４０に記載のユニット。
【請求項４２】
電気泳動によってサンプル液から少なくとも一種類の成分を分離または除去する方法において、
（ａ）第１の電解液チャンバ；第２の電解液チャンバ；前記第１の電解液チャンバと前記第２の電解液チャンバの間に配置された第１のサンプル液チャンバ；前記第１のサンプル液チャンバに隣接し、前記第１の電解液チャンバと前記第２の電解液チャンバの間に配置された第２のサンプル液チャンバ；前記第１および第２のサンプル液チャンバの間に配置された特徴的なｐＩ値を有する等電膜であって、前記第１および第２のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する等電膜；前記第１の電解液チャンバと前記第１のサンプル液チャンバの間に配置された第１のイオン透過性隔壁であって、前記第１の電解液チャンバと前記第１のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する第１のイオン透過性隔壁；前記第２のサンプル液チャンバと前記第２の電解液チャンバの間に配置された第２のイオン透過性隔壁であって、前記第２の電解液チャンバおよび前記第２のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する第２のイオン透過性隔壁；前記第１および第２の電解液チャンバ中に配置された電極；を有する電気泳動ユニットを提供する段階；
（ｂ）前記第１および第２の電解液チャンバに電解液を加える段階；
（ｃ）第１および第２のサンプル液チャンバの少なくとも一方にサンプル液を加える段階；
（ｄ）必要な場合は、前記第１および第２のサンプル液チャンバの少なくとも一方に液体を加える段階；
（ｅ）前記電極間に電位を印加することで、前記第１または第２のサンプル液チャンバ中の少なくとも１種類の成分を、前記等電膜を通って前記第１もしくは第２のサンプル液チャンバの他方に移動させるか、あるいは前記第１および第２の電解液チャンバと前記第１および第２のサンプル液チャンバを分離する前記イオン透過性隔壁のうちの少なくとも一方を通して移動させ、前記第１および第２の電解液チャンバ中の電解液と前記第１および第２のサンプル液チャンバ中の前記サンプル液もしくは液体との間で実質的な対流混合が生じない段階；
を有することを特徴とする方法。
【請求項４３】
少なくとも１種類のサンプル液成分があるｐＩ値を有する請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記等電膜が、２〜１２の範囲のｐＩ値を有する請求項４２または４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記第１および第２のイオン透過性隔壁が、所定の平均孔径および孔径分布を有する膜である請求項４２ないし４４のいずれかに記載の方法。
【請求項４６】
前記第１または第２のイオン浸透性隔壁のうちの少なくとも一方が、所定のｐＩ値を有する等電膜である請求項４２ないし４５のいずれかに記載の方法。
【請求項４７】
前記等電膜が、約２〜１２の範囲のｐＩ値を有する請求項４２ないし４６のいずれかに記載の方法。
【請求項４８】
前記第１および第２のイオン透過性隔壁の両方が、それぞれ所定のｐＩ値を有する等電膜である請求項４２ないし４７のいずれかに記載の方法。
【請求項４９】
前記等電膜が、約２〜１２の範囲のｐＩ値を有する請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記各等電膜が、異なる所定のｐＩ値を有する請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記電位の印加時に前記サンプル液中の成分の実質的に全ての膜横断または隔壁横断移動が起こる請求項４２ないし５０のいずれかに記載の方法。
【請求項５２】
（ａ）第１の電解液貯槽および第２の電解液貯槽；
（ｂ）第１のサンプル液貯槽および第２のサンプル液貯槽；
（ｃ）前記第１の電解液貯槽と流体連通する第１の電解液チャンバ；前記第２の電解液貯槽と流体連通する第２の電解液チャンバ；前記第１の電解液チャンバと前記第２の電解液チャンバの間に配置された第１のサンプル液チャンバ；前記第１のサンプル液チャンバに隣接し、前記第１の電解液チャンバおよび前記第２の電解液チャンバの間に配置された第２のサンプル液チャンバ；を有する分離ユニットであって、前記第１のサンプル液チャンバが前記第１のサンプル液貯槽と流体連通し、前記第２のサンプル液チャンバが前記第２のサンプル液貯槽と流体連通する分離ユニット；
（ｄ）前記第１のサンプル液チャンバと前記第２のサンプル液チャンバの間に配置された等電膜であって、前記第１および第２のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する等電膜；
（ｅ）前記第１の電解液チャンバと前記第１のサンプル液チャンバの間に配置された所定の平均孔径および孔径分布を有する第１の膜であって、前記第１の電解液チャンバおよび前記第１のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する第１の膜；
（ｆ）前記第２のサンプル液チャンバと前記第２の電解液チャンバの間に配置された所定の平均孔径および孔径分布を有する第２の膜であって、前記第２の電解液チャンバおよび前記第２のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する第２の膜；
（ｇ）前記第１および第２の電解液チャンバ中に配置された電極；
（ｈ）少なくとも前記第１の電解液貯槽から前記第１の電解液チャンバに、または前記第２の電解液貯槽から前記第２の電解液チャンバに電解液を供給する手段；
（ｉ）少なくとも前記第１のサンプル液貯槽から前記第１のサンプル液チャンバに、または前記第２のサンプル液貯槽から前記第２のサンプル液チャンバにサンプル液を供給する手段；
を有する電気泳動装置。
【請求項５３】
（ａ）第１の電解液貯槽および第２の電解液貯槽；
（ｂ）第１のサンプル液貯槽および第２のサンプル液貯槽；
（ｃ）前記第１の電解液貯槽と流体連通する第１の電解液チャンバ；前記第２の電解液貯槽と流体連通する第２の電解液チャンバ；前記第１の電解液チャンバと前記第２の電解液チャンバの間に配置された第１のサンプル液チャンバ；前記第１のサンプル液チャンバに隣接し、前記第１の電解液チャンバおよび前記第２の電解液チャンバの間に配置された第２のサンプル液チャンバ；を有する分離ユニットであって、前記第１のサンプル液チャンバが前記第１のサンプル液貯槽と流体連通し、前記第２のサンプル液チャンバが前記第２のサンプル液貯槽と流体連通する分離ユニット；
（ｄ）前記第１のサンプル液チャンバと前記第２のサンプル液チャンバの間に配置された所定のｐＩを有する第１の等電膜であって、前記第１および第２のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する第１の等電膜；
（ｅ）前記第１の電解液チャンバと前記第１のサンプル液チャンバの間に配置された所定のｐＩを有する第２の等電膜であって、前記第１の電解液チャンバおよび前記第１のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する第２の等電膜；
（ｆ）前記第２のサンプル液チャンバと前記第２の電解液チャンバの間に配置された所定の平均孔径および孔径分布を有する膜であって、前記第２の電解液チャンバおよび前記第２のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する膜；
（ｇ）前記第１および第２の電解液チャンバ中に配置された電極；
（ｈ）少なくとも前記第１の電解液貯槽から前記第１の電解液チャンバに、または前記第２の電解液貯槽から前記第２の電解液チャンバに電解液を供給する手段；
（ｉ）少なくとも前記第１のサンプル液貯槽から前記第１のサンプル液チャンバに、または前記第２のサンプル液貯槽から前記第２のサンプル液チャンバにサンプル液を供給する手段；
を有する電気泳動装置。
【請求項５４】
（ａ）第１の電解液貯槽および第２の電解液貯槽；
（ｂ）第１のサンプル液貯槽および第２のサンプル液貯槽；
（ｃ）前記第１の電解液貯槽と流体連通する第１の電解液チャンバ；前記第２の電解液貯槽と流体連通する第２の電解液チャンバ；前記第１の電解液チャンバと前記第２の電解液チャンバの間に配置された第１のサンプル液チャンバ；前記第１のサンプル液チャンバに隣接し、前記第１の電解液チャンバおよび前記第２の電解液チャンバの間に配置された第２のサンプル液チャンバ；を有する分離ユニットであって、前記第１のサンプル液チャンバが前記第１のサンプル液貯槽と流体連通し、前記第２のサンプル液チャンバが前記第２のサンプル液貯槽と流体連通する分離ユニット；
（ｄ）前記第１のサンプル液チャンバと前記第２のサンプル液チャンバの間に配置された所定のｐＩを有する第１の等電膜であって、前記第１および第２のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する第１の等電膜；
（ｅ）前記第１の電解液チャンバと前記第１のサンプル液チャンバの間に配置された所定のｐＩを有する第２の等電膜であって、前記第１の電解液チャンバおよび前記第１のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する第２の等電膜；
（ｆ）前記第２のサンプル液チャンバと前記第２の電解液チャンバの間に配置された所定のｐＩ値を有する第３の等電膜であって、前記第２の電解液チャンバおよび前記第２のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する第３の等電膜；
（ｇ）前記第１および第２の電解液チャンバ中に配置された電極；
（ｈ）少なくとも前記第１の電解液貯槽から前記第１の電解液チャンバに、または前記第２の電解液貯槽から前記第２の電解液チャンバに電解液を供給する手段；
（ｉ）少なくとも前記第１のサンプル液貯槽から前記第１のサンプル液チャンバに、または前記第２のサンプル液貯槽から前記第２のサンプル液チャンバにサンプル液を供給する手段；
を有する電気泳動装置。
【請求項５５】
サンプル液からの少なくとも１種類の化合物の分離または移動における請求項１に記載の装置の使用。
【請求項５６】
請求項１６に記載の方法によって分離または取得される化合物。
【請求項５７】
サンプル液からの少なくとも１種類の化合物の分離または移動における請求項３４に記載の電気泳動ユニットの使用。
【請求項５８】
請求項４２に記載の方法によって分離または取得される化合物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、少なくとも１種類の両性電解質成分を含む混合物の最初の組成を電気泳動的に変える上で好適な電気泳動装置および方法に関する。
【０００２】
発明の背景
アミノ酸、ペプチド、オリゴペプチド、タンパク質などの両性電解質化合物が低濃度で溶液中に存在する場合、それの電荷状態はその環境のｐＨによって決まる。ある特徴的なｐＨ値で、両性電解質化合物の正味電荷（従って、電気泳動的移動性）がゼロになる。そのｐＨ値は、両性電解質化合物のｐＩ値と称される。２種類の両性電解質化合物が異なるｐＩ値を有する場合、それの正味電荷は異なるｐＨ値でゼロになる。従って、電界においてｐＨ勾配が確立されている場合、その２種類の両性電解質化学種はｐＨ勾配の異なる箇所でゼロ正味電荷となることから、結果的にそれらを分離することができる。そのような分離は、等電点電気泳動（ＩＥＦ）分離と称される。ＩＥＦ分離は、（ｉ）一定温度または空間的に変化する温度での非両性電解質緩衝液からつくられる人工的ｐＨ勾配、（ｉｉ）キャリアである両性電解質化合物または分離対象の混合物の成分そのものからつくられる自然型ｐＨ勾配（自動フォーカシング型）、ならびに（ｉｉｉ）固定型ｐＨ勾配でなされてきた。ＩＥＦ分離は通常ｐＨ勾配の安定性を保つための抗対流手段に依存する。このＩＥＦ原理は、両性電解質成分の単純な混合物および複雑な混合物の両方の分析的規模および分取的規模の両方の分離に利用されてきた。ＩＥＦ分離は、静的媒体および流動媒体の両方で、薄層形式、カラム形式およびマルチコンパートメント形式で得られてきた。流動媒体では分離は、直貫形式および循環形式の両方で行われてきた。両性電解質化学種が等電性となるｐＨ勾配の点に近づくに連れて、各両性電解質化学種の電気泳動的移動度が低くなることから、ＩＥＦ分離は多くの場合、かなりの時間を要する。従って、（ｉ）分離を達成するために成分が電気泳動的に移動すべき距離を低減し、（ｉｉ）有害な加熱効果を生じることなく電気泳動分離を生じる電界強度を最大とし、（ｉｉｉ）単位分離空間および時間で得ることができる製造速度を最大とし、（ｉｖ）電気泳動分離に必要な補助剤の使用を低減するＩＥＦ分離法および装置が必要とされている。
【０００３】
本発明は、少なくとも１種類の両性電解質成分を含む混合物の最初の組成を電気泳動的に変えることができる装置および方法を提供する。
【０００４】
発明の概要
第１の態様において本発明は、
（ａ）第１の電解液貯槽および第２の電解液貯槽；
（ｂ）第１のサンプル液貯槽および第２のサンプル液貯槽；
（ｃ）前記第１の電解液貯槽と流体連通する第１の電解液チャンバ；前記第２の電解液貯槽と流体連通する第２の電解液チャンバ；前記第１の電解液チャンバと前記第２の電解液チャンバの間に配置された第１のサンプル液チャンバ；前記第１のサンプル液チャンバに隣接し、前記第１の電解液チャンバおよび前記第２の電解液チャンバの間に配置された第２のサンプル液チャンバ；を有する分離ユニットであって、前記第１のサンプル液チャンバが前記第１のサンプル液貯槽と流体連通し、前記第２のサンプル液チャンバが前記第２のサンプル液貯槽と流体連通する分離ユニット；
（ｄ）前記第１および第２のサンプル液チャンバの間に配置された第１のイオン透過性隔壁であって、前記第１および第２のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する隔壁；
（ｅ）前記第１の電解液チャンバと前記第１のサンプル液チャンバとの間に配置された第２のイオン透過性隔壁であって、前記第１の電解液チャンバおよび前記第１のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する隔壁；
（ｆ）前記第２のサンプル液チャンバと前記第２の電解液チャンバとの間に配置された第３のイオン透過性隔壁であって、前記第２の電解液チャンバと前記第２のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する隔壁；
（ｇ）前記第１および第２の電解液チャンバ中に配置された電極；
（ｈ）前記第１の電解液貯槽から前記第１の電解液チャンバに、ならびに前記第２の電解液貯槽から前記第２の電解液チャンバに電解液を供給する手段；
（ｉ）少なくとも前記第１のサンプル液貯槽から前記第１のサンプル液チャンバに、または前記第２のサンプル液貯槽から前記第２のサンプル液チャンバにサンプル液もしくは液体を供給する手段；
を有する電気泳動装置を提供する。
【０００５】
１つの好ましい形態では、前記第１のイオン透過性隔壁は、特徴的な平均孔径および孔径分布を有する膜である。１つの形態では、全てのイオン透過性隔壁が、特徴的な平均孔径および孔径分布を有する膜である。この装置構成は、電荷および／または大きさに基づく化合物の分離に好適である。
【０００６】
別の好ましい形態では、前記第１のイオン浸透性隔壁は、特徴的なｐＩ値を有する等電膜である。好ましくは前記等電膜は、約２〜１２の範囲のｐＩ値を有する。
【０００７】
別の好ましい形態では、前記第２および第３のイオン透過性隔壁は、特徴的な平均孔径および孔径分布を有する膜である。
【０００８】
別の好ましい形態では、前記第２または第３のイオン透過性隔壁のうちの少なくとも一方が、特徴的なｐＩ値を有する等電膜である。好ましくは、前記少なくとも一方の等電膜は約２〜約１２の範囲のｐＩ値を有する。
【０００９】
別の好ましい形態では、前記第２および第３のイオン透過性隔壁の両方がそれぞれ特徴的なｐＩ値を有する等電膜である。好ましくは前記等電膜は、約２〜約１２の範囲のｐＩ値を有する。前記第２および第３のイオン透過性隔壁の両方が等電膜である場合、前記膜は同じまたは異なる特徴的なｐＩ値を有することができる。
【００１０】
前記等電膜は、好ましくはＩｍｍｏｂｉｌｉｎｅポリアクリルアミド膜である。しかしながら、他の等電膜も本発明に好適であると考えられることは明らかであろう。
【００１１】
好適な等電膜は、アクリルアミド、Ｎ，Ｎ′−メチレンビスアクリルアミドおよび弱電解質の適切なアクリルアミド誘導体を共重合させて、ｐＩ値が２〜１２の範囲であって、特定の大きさの成分の膜横断輸送を促進または実質的に防止する平均孔径を有する等電膜を形成することで製造することができる。
【００１２】
別の好ましい形態では、前記装置は、
（ｈ）前記第１および第２の電解液貯槽のそれぞれから、前記それぞれの第１および第２の電解液チャンバを通して電解液を循環させることで、前記それぞれの電解液チャンバで第１および第２の電解液流を形成する手段；および
（ｉ）前記第１および第２のサンプル液貯槽のそれぞれから、前記それぞれの第１および第２のサンプル液チャンバを通して内容物を循環させることで、前記それぞれのサンプル液チャンバで第１および第２のサンプル液流を形成する手段；
を有する。
【００１３】
好ましくは手段（ｈ）および（ｉ）は、前記電解液流および前記サンプル液流を独立して動かせるように個別に制御可能なポンプ配列である。
【００１４】
前記装置はさらに、
（ｊ）前記第１または第２のサンプル液貯槽でサンプル液を取り出しおよび交換する手段；
を含み得る。
【００１５】
前記装置はまたさらに、
（ｋ）電解液溶液およびサンプル液溶液の温度を維持する手段；
を含み得る。
【００１６】
別の好ましい形態において、前記分離ユニットは、前記電解液貯槽および前記サンプル液貯槽に流体的に連結されたカートリッジまたはカセットとして提供される。
【００１７】
１つの好ましい形態において、前記分離ユニットは、前記電解液貯槽および前記サンプル液貯槽に連結されたカートリッジまたはカセットとして提供される。
【００１８】
本発明による装置は、分子、特にはタンパク質、ペプチド、糖タンパク質、核酸分子、組換え分子、代謝物、薬剤、栄養補助食品、医薬などの生体分子、ウィルス、細菌、真菌および酵母などの微生物、ならびにプリオンの電気泳動、等電点電気泳動および電気透析に好適である。
【００１９】
使用に際しては、処理すべきサンプル液を第１および／または第２のサンプル液貯槽に入れ、第１および／または第２のチャンバに送るか、またはそれらを通って循環させる。電解液を第１および第２の電解液貯槽に入れ、前記二つの電解液貯槽で電解液間に実質的な混合を起こすことなく、それぞれの第１および第２の電解液チャンバに送るか、あるいはそれらを通って循環させる。電解液その他の液体を、必要な場合は第１および／または第２のサンプル液貯槽に入れることができる。電極に電位を印加すると、そこで第１および／または第２のサンプル液チャンバ中の１以上の成分が、拡散隔壁を通って第２および／または第１のサンプル液チャンバに移動するか、あるいは第１および／または第２の貯槽チャンバに移動する。処理されたサンプル液または生成物を、第２および／または第１のサンプル液貯槽で回収することができる。
【００２０】
第２の態様において本発明は、電気泳動によってサンプル液から少なくとも一つの成分を分離または除去する方法において、
（ａ）本発明の第１の態様による電気泳動装置を提供する段階；
（ｂ）前記第１および第２の電解液貯槽に電解液を加える段階；
（ｃ）前記第１および第２のサンプル液貯槽の少なくとも一方にサンプル液を加える段階；
（ｄ）必要な場合は、前記第１および第２のサンプル液貯槽の少なくとも一方に液体を加える段階；
（ｅ）前記第１および第２の電解液貯槽から前記第１および第２の電解液チャンバに電解液を供給する段階；
（ｆ）前記第１および第２のサンプル液貯槽中のサンプル液または液体を前記第１および第２のサンプル液チャンバに供給する段階；
（ｇ）前記電極間に電位を印加することで、前記第１または第２のサンプル液チャンバ中の少なくとも一つの成分を、前記第１のイオン透過性隔壁を通過して前記第１または第２のサンプル液チャンバの他方に移動させるか、あるいは前記第１および第２の電解液チャンバの少なくとも一方を通して移動させる段階であって、前記第１および第２の電解液チャンバ中の前記電解液と前記第１および第２のサンプル液チャンバ中の前記サンプル液または液体との間で実質的な対流混合がない段階；
を有する方法を提供する。
【００２１】
好ましくは、少なくとも一つのサンプル液成分が、あるｐＩ値を有する。
【００２２】
好ましい形態では、前記第１および第２の電解液貯槽のうちの少なくとも一方からの電解液を、前記第１または第２の電解液チャンバを通して循環させて、第１または第２の電解液流を形成する。
【００２３】
前記第１および第２の電解液チャンバ中の電解液の選択は、サンプル液チャンバから他方のサンプル液チャンバへ、または前記電解液チャンバの一方もしくは両方に処理、分離または移動され化合物または複数化合物のｐＩに依存する。同様に、等電膜のｐＩの選択もまた、与えられたサンプル液から処理、分離または移動させるべき化合物または複数化合物のｐＩに依存する。
【００２４】
陽極液としてのＨＣｌで所望のｐＨに調節された酢酸または５−アミノカプロン酸、ならびに陰極液としてのＮａＯＨで所望のｐＨに調節されたトリエタノールアミンまたはモルホリノプロパンスルホン酸などの電解液が、生体サンプル液からの多くの成分の分離に好適であることが見い出されている。ＮａＣｌなどの塩もまた前記電解液に加えることで前記移動の助けとなり得る。しかしながら、所望の分離または処理に応じて、他の電解液も適用可能であると考えられることは理解されよう。
【００２５】
別の好ましい形態では、前記第１および第２の電解液貯槽の両方からの電解液が、前記第１および第２の電解液チャンバを通って循環して、第１および第２の電解液流を形成する。
【００２６】
別の好ましい形態では、前記第１または第２のサンプル液貯槽の内容物を、前記第１または第２のサンプル液チャンバを通して循環させて、前記第１または第２のサンプル液チャンバを通る第１または第２のサンプル液流を形成する。
【００２７】
別の好ましい形態では、前記第１および第２のサンプル液貯槽の内容物を、前記第１および第２のサンプル液チャンバを通して循環させて、前記第１および第２のサンプル液チャンバを通る第１および第２のサンプル液流を形成する。
【００２８】
別の好ましい形態では、前記第１または第２のサンプル液貯槽中のサンプル液または液体を除去し、新鮮なサンプル液または液体と交換する。
【００２９】
好ましくは電位の印加と同時に実質的に全ての隔壁横断移動が起こる。
【００３０】
別の好ましい形態では、少なくとも一種類の所望の成分が前記第１または第２のサンプル液チャンバ中、あるいは前記第１または第２のサンプル液貯槽中で所望の純度レベルに達するまで、段階（ｇ）を維持する。
【００３１】
第３の態様において本発明は、電気泳動分離ユニットにおいて、
（ａ）第１の電解液チャンバ；
（ｂ）第２の電解液チャンバ；
（ｃ）前記第１の電解液チャンバと前記第２の電解液チャンバの間に配置された第１のサンプル液チャンバ；
（ｄ）前記第１のサンプル液チャンバに隣接し、前記第１の電解液チャンバと前記第２の電解液チャンバの間に配置された第２のサンプル液チャンバ；
（ｅ）前記第１および第２のサンプル液チャンバの間に配置された特徴的なｐＩ値を有する等電膜であって、前記第１および第２のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する等電膜；
（ｆ）前記第１の電解液チャンバと前記第１のサンプル液チャンバの間に配置された第１のイオン透過性隔壁であって、前記第１の電解液チャンバと前記第１のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する第１のイオン透過性隔壁；
（ｇ）前記第２のサンプル液チャンバと前記第２の電解液チャンバの間に配置された第２のイオン透過性隔壁であって、前記第２の電解液チャンバおよび前記第２のサンプル液チャンバの内容物の実質的な対流混合を防止する第２のイオン透過性隔壁；
（ｈ）前記第１および第２の電解液チャンバ中に配置された電極；
を有することを特徴とする電気泳動ユニットを提供する。
【００３２】
好ましくは前記等電膜は、約２〜１２の範囲のｐＩ値を有する。
【００３３】
好ましい形態では、前記第１および第２のイオン透過性隔壁は、特徴的な平均孔径および孔径分布を有する膜である。
【００３４】
別の好ましい形態では、前記第１または第２のイオン浸透性隔壁のうちの少なくとも一方は、特徴的なｐＩ値を有する等電膜である。好ましくは前記等電膜は、約２〜１２の範囲のｐＩ値を有する。
【００３５】
別の好ましい形態では、前記第１および第２のイオン透過性隔壁の両方が、それぞれ特徴的なｐＩ値を有する等電膜である。好ましくはその各等電膜は約２〜１２の範囲のｐＩ値を有する。各等電膜は、同じまたは異なる特徴的なｐＩ値を有することができる。
【００３６】
第４の態様において本発明は、電気泳動によってサンプル液から少なくとも一種類の成分を分離または除去する方法において、
（ａ）本発明の第３の態様による電気泳動ユニットを提供する段階；
（ｂ）前記第１および第２の電解液チャンバに電解液を加える段階；
（ｃ）第１および第２のサンプル液チャンバの少なくとも一方にサンプル液を加える段階；
（ｄ）必要な場合は、前記第１および第２のサンプル液チャンバの少なくとも一方に液体を加える段階；
（ｅ）前記電極間に電位を印加することで、前記第１または第２のサンプル液チャンバ中の少なくとも１種類の成分を、前記等電膜を通って前記第１もしくは第２のサンプル液チャンバの他方に移動させるか、あるいは前記第１および第２の電解液チャンバと前記第１および第２のサンプル液チャンバを分離する前記イオン透過性隔壁のうちの少なくとも一方を通して移動させ、前記第１および第２の電解液チャンバ中の電解液と前記第１および第２のサンプル液チャンバ中の前記サンプル液もしくは液体との間で実質的な対流混合が生じない段階；
を有する方法を提供する。
【００３７】
好ましくは、電位の印加と同時に実質的に全ての膜横断または隔壁横断移動が起こる。
【００３８】
好ましくは、少なくとも１種類のサンプル液成分がｐＩ値を有する。
【００３９】
好ましい形態では、少なくとも一種類の所望の成分が前記第１または第２のサンプル液チャンバ中で所望の純度レベルに達するまで、段階（ｅ）を維持する。
【００４０】
第５の態様で本発明は、少なくとも１種類の化合物を含むサンプル液の組成を変えるための本発明の第１の態様による装置の使用を提供する。
【００４１】
第６の態様で本発明は、本発明の第２の態様による方法によって得られる生成物を提供する。
【００４２】
第７の態様で本発明は、少なくとも１種類の化合物を含むサンプル液の組成を変えるための本発明の第３の態様による電気泳動ユニットの使用を提供する。
【００４３】
第８の態様で本発明は、本発明の第４の態様による方法によって得られる生成物を提供する。
【００４４】
本発明の利点は、前記装置および方法がサンプル液中の帯電した分子および他の成分を効果的かつ効率的に処理および分離できるという点である。
【００４５】
本発明の別の利点は、前記装置および方法が大規模化能力、速い分離速度、相対的に低い運転コスト、高い安全性配慮、相対的に低い電力必要量および改善された使い易さを有するという点である。
【００４６】
本発明のさらに別の利点は、前記装置および方法が、分離成分の高い収率を有し、サンプル液中の分離成分またはその他の成分の失活が微小または皆無であり、分離された成分の純度が高いという点である。
【００４７】
上記および他の利点は、本明細書を読み、理解すると同時に当業者には明らかなことであろう。
【００４８】
本明細書を通して、特に断らない限り、「有する」という用語または「からなる」もしくは「有してなる」などの変形は、記載された要素、物または段階、あるいは、複数の要素、物または段階の群を包含することを示唆し、他の要素、物または段階、あるいは、複数の要素、物または段階の群を除外するものではないことを意味すると理解する。
【００４９】
本明細書中に含まれた文書、行為、材料、装置、論文などについての議論は、本発明に脈絡を持たせることのみを目的としたものである。その議論は、本願の各請求項の優先日以前にオーストラリアに存在していたことから、そのような事柄のいずれかまたは全てが先行技術の基礎一部を形成する、あるいは、本発明に関連する分野で公知の一般的な知識であったと認めることととるべきではない。
【００５０】
本発明についての理解を深めるため、添付の図面および実施例を参照しながら、好ましい形態について説明する。
【００５１】
図面の簡単な説明
図１は、本発明で使用される分離ユニットの模式図である。
【００５２】
図２は、図１の分離ユニットを使用する本発明による装置の模式図である。
【００５３】
図３は、図１の分離ユニットとともに使用し得るカートリッジの分解組立図である。
【００５４】
図４Ａは、分離ユニットのカートリッジの１構成要素として組み込み得るグリッドエレメントの平面図である。
【００５５】
図４Ｂは、図４Ａのグリッドエレメントの逆平面図である。
【００５６】
図５は、図４ＡのＸ−Ｘ線での断面図である。
【００５７】
図６は、図４ＡのＸＩ−ＸＩ線での断面図である。
【００５８】
図７は、図４ＡのＸＩＩ−ＸＩＩ線での断面図である。
【００５９】
図８は、分離ユニットのカートリッジの１構成要素として組み込み得るグリッドエレメントの別の実施形態の平面図である。
【００６０】
図９は、図１の分離ユニットを使用する装置を示す図である。
【００６１】
図１０は、実施例１〜３に記載の電気泳動分離実験で出発物質として使用されたニワトリ卵白サンプル液からの、ｉＣＥ２８０全カラム撮像キャピラリー型等電点電気泳動装置によって分離されたタンパク質バンドの２８０ｎｍでの画像を示す図である。ｐＩ３．５２およびｐＩ９．６１と表示されたピークはそれぞれ、等電点マーカーとして使用されるダンシルフェニルアラニンおよびテルブタリンに対応する。卵白サンプルは脱イオン水で１：２５に希釈し、濾過してから分析に供した。分析条件は、装置：ｉＣＥ２８０全カラム撮像キャピラリーＩＥＦシステム、分離キャピラリー：長さ５ｃｍ、内径１００μｍの溶融シリカ、フォーカシング媒体：０．１％メチルセルロース水溶液中ｐＨ３〜１０用の８％キャリア両性電解質、フォーカシング時間：５分、印加電位：３０００Ｖである。
【００６２】
図１１は、本明細書に開示され、また実施例１に記載の電気泳動装置の第１のサンプル液貯槽（下図）および第２のサンプル液貯槽（上図）から実験の終了時に回収されたアリコートからの、ｉＣＥ２８０全カラム撮像キャピラリー型等電点電気泳動装置によって分離したタンパク質バンドの２８０ｎｍでの画像を示す図である。分離条件は、陽極液：８０ｍＭ酢酸（ｐＨ＝２．９）６０ｍＬ、陰極液：８ｍＭトリエタノールアミン（ｐＨ＝９．９）６０ｍＬ、サンプル液：脱イオン水中に１：２５に希釈された卵白サンプル水溶液６０ｍＬ、分離時間：１５分、印加電位：２５０Ｖ、第１の電解液チャンバと第１のサンプル液チャンバとの間の第１のイオン透過性隔壁：ｐＩ＝４．０の等電膜、第１のサンプル液チャンバと第２のサンプル液チャンバの間の第２のイオン透過性隔壁：ｐＩ＝５．０の等電膜、第２のサンプル液チャンバと第２の電解液チャンバの間の第３のイオン透過性隔壁：ｐＩ＝７．０の等電膜である。ｐＩ３．５２およびｐＩ９．６１と表示されたピークはそれぞれ、等電点マーカーとして使用されるダンシルフェニルアラニンおよびテルブタリンに対応する。分析条件は、装置：ｉＣＥ２８０全カラム影像ＩＥＦシステム、キャピラリー：長さ５ｃｍ、内径１００μｍの溶融シリカ、フォーカシング媒体：０．１％メチルセルロース水溶液中のｐＨ３〜１０用８％キャリア両性電解質、フォーカシング時間：５分、印加電位：３０００Ｖである。
【００６３】
図１２は、本明細書に開示の電気泳動装置の第１のサンプル液貯槽（下図）および第２のサンプル液貯槽（上図）から実施例２に記載の実験の終了時に回収されたアリコートからの、ｉＣＥ２８０全カラム撮像キャピラリー型等電点電気泳動装置によって分離したタンパク質バンドの２８０ｎｍでの画像を示す図である。分離条件は、陽極液：２ｍＭ酢酸６０ｍＬ、陰極液：８ｍＭトリエタノールアミン６０ｍＬ、サンプル液：脱イオン水中に１：２５に希釈された卵白サンプル水溶液６０ｍＬ、分離時間：１５分、印加電位：２５０Ｖ、第１の電解液チャンバと第１のサンプル液チャンバとの間の第１のイオン透過性隔壁：公称分子量カットオフ５０００ダルトンを有するポリアクリルアミド膜、第１のサンプル液チャンバと第２のサンプル液チャンバの間の第２のイオン透過性隔壁：ｐＩ＝５．０の等電膜、第２のサンプル液チャンバと第２の電解液チャンバの間の第３のイオン透過性隔壁：公称分子量カットオフ５０００ダルトンを有するポリアクリルアミド膜である。ｐＩ３．５２およびｐＩ９．６１と表示されたピークはそれぞれ、等電点マーカーとして使用されるダンシルフェニルアラニンおよびテルブタリンに対応する。分析条件は、装置：ｉＣＥ２８０全カラム撮像ＩＥＦシステム、キャピラリー：長さ５ｃｍ、内径１００μｍの溶融シリカ、フォーカシング媒体：０．１％メチルセルロース水溶液中のｐＨ３〜１０用８％キャリア両性電解液、フォーカシング時間：５分、印加電位：３０００Ｖである。
【００６４】
図１３は、本明細書に開示の電気泳動装置の第１のサンプル液貯槽（下図）および第２のサンプル液貯槽（上図）から実施例３に記載の実験の終了時に回収されたアリコートからの、ｉＣＥ２８０全カラム撮像キャピラリー型等電点電気泳動装置によって分離されたタンパク質バンドの２８０ｎｍでの画像を示す図である。分離条件は、陽極液：２ｍＭ酢酸６０ｍＬ、陰極液：８ｍＭトリエタノールアミン６０ｍＬ、サンプル液：脱イオン水に１：２５に希釈された卵白サンプル水溶液６０ｍＬ、分離時間：１５分、印加電位：２５０Ｖ、第１の電解液チャンバと第１のサンプル液チャンバとの間の第１のイオン透過性隔壁：公称分子量カットオフ１００００００ダルトンを有するポリアクリルアミド膜、第１のサンプル液チャンバと第２のサンプル液チャンバの間の第２のイオン透過性隔壁：ｐＩ＝５．０の等電膜、第２のサンプル液チャンバと第２の電解液チャンバの間の第３のイオン透過性隔壁：公称分子量カットオフ１００００００ダルトンを有するポリアクリルアミド膜である。ｐＩ３．５２と表示されたピークは、等電点マーカーとして使用されるダンシルフェニルアラニンに相当する。分析条件は、装置：ｉＣＥ２８０全カラム撮像ＩＥＦシステム、キャピラリー：長さ５ｃｍ、内径１００μｍの溶融シリカ、フォーカシング媒体：０．１％メチルセルロース水溶液中のｐＨ３〜１０用８％キャリア両性電解質、フォーカシング時間：５分、印加電位：３０００Ｖである。
【００６５】
図１４は、ヒト血漿からのＩｇＧの単離時における、本明細書に開示されまた実施例４に記載された電気泳動装置の第１および第２のサンプル液貯槽から回収されたアリコートに存在するタンパク質バンドを分析するのに用いられるＳＤＳ−ＰＡＧＥゲルの影像を示す図である。分子量マーカー（Ｓｉｇｍａ， Ｓｔ． Ｌｏｕｉｓ， Ｍｏ．， ＵＳＡ）をレーン１にアプライし、参照物質として使用される医薬グレードのＩｇＧ調製物をレーン２にアプライした。第１のサンプル液貯槽からそれぞれ０分後、１０分後、２０分後および４０分後に採取されたサンプルを、レーン３、４、５および６にアプライした。第２のサンプル液貯槽からそれぞれ０分後、１０分後、２０分後および４０分後に採取されたサンプル液を、レーン７、８、９および１０にアプライした。分離条件は、陽極液：ＨＣｌでｐＨ４．８に調節された２ｍＭの５−アミノカプロン酸ならびに５ｍＭのＮａＣｌも含む２リットル、陰極液：ＮａＯＨでｐＨ６．８に調節された２ｍＭのＭＯＰＳＯならびに５ｍＭのＮａＣｌも含む２リットル、サンプル液：脱イオン水で１：３に希釈されたヒト血漿サンプル液１０ｍＬ、分離時間：４０分、印加電位：２５０Ｖ、第１の電解液チャンバと第１のサンプル液チャンバの間の第１のイオン透過性隔壁：公称分子量カットオフ１５００００ダルトンを有するポリアクリルアミド膜、第１のサンプル液チャンバと第２のサンプル液チャンバの間の第２のイオン透過性隔壁：ｐＩ＝５．８の等電膜、第２のサンプル液チャンバと第２の電解液チャンバの間の第３のイオン透過性隔壁：公称分子量カットオフ１５００００ダルトンを有するポリアクリルアミド膜である。
【００６６】
発明の実施の形態
好ましい実施形態について詳細に説明する前に、装置の操作の主要部分について最初に説明する。溶液中のイオンに対して印加される電界または電位によって、イオンは一方の電極の方へ移動する。イオンが正電荷を有する場合、それは負電極（陰極）の方へ動く。逆に、負電荷を有するイオンは、正電極（陽極）の方へ動く。
【００６７】
本発明の装置では、装置またはユニットの隣接するチャンバ間での対流混合を実質的に防止するイオン透過性隔壁が電界中に置かれ、サンプル液の成分が隔壁を通って選択的に輸送される。使用される特定のイオン透過性隔壁は異なる用途に応じて変わるものであり、異なる成分の通過を許容または実質的に防止する特徴的な平均孔径および孔径分布および／または等電点を有する。
【００６８】
本発明による装置の操作原理の一部について説明したが、装置自体について説明する。
【００６９】
図１について説明すると、分離ユニット２の模式図を、本発明の技術を利用する分離装置の一般的機能を説明するために示してある。分離ユニット２は、第１の電解液導入口４、および第２の電解液導入口６、第１のサンプル液導入口８、および第２のサンプル液導入口１０、第１の電解液排出口１２、および第２の電解液排出口１４、および第１のサンプル液排出口１６および第２のサンプル液排出口１８を有する。第１の電解液導入口４と第１の排出口１２の間には、第１の電解液チャンバ２２がある。同様に、第２の電解液導入口６と第２の電解液排出口１４の間には第２の電解液チャンバ２４がある。第１のサンプル液および第２のサンプル液導入口および排出口は、連結チャンバも有する。第１の電解液チャンバ２２に隣接して延びる第１のサンプル液チャンバ２６は、第１のサンプル液導入口８を第１のサンプル液排出口１６に連結している。同様に、第２の電解液チャンバ２４に隣接して延びる第２のサンプル液チャンバ２８は、第２のサンプル液導入口１０を第２のサンプル液排出口１８に連結している。イオン透過性隔壁３０および３２は、それぞれ第１のサンプル液および第２のサンプル液チャンバ２６および２８から、電解液チャンバ２２および２４を分離する。第１のサンプル液および第２のサンプル液チャンバ２６および２８の間には、イオン透過性隔壁３４がある。１実施形態においては、使用時に、第１および第２の電解液３６および３８が第１および第２の電解液チャンバ２２および２４を占有する。理解すべき点として、操作中に、第１および第２の電解液３６および３８、ならびに第１および第２のサンプル液５６および６６は、それぞれのチャンバ中で停滞し得るか、あるいはそのチャンバを通過して流れ得る。
【００７０】
図１の分離ユニット２を利用する装置の模式図を、本発明の技術を用いる装置の一般的機能を説明するために図２に示してある。この純粋に説明のための例において、４つのチャンバ（第１の電解液チャンバ２２、第２の電解液チャンバ２４、第１のサンプル液チャンバ２６および第２のサンプル液チャンバ２８）が、４つの流動回路に連結されている。第１の電解液流動回路４０は、第１の電解液貯槽４２、電解液管路４４および電解液ポンプ４６を有する。第２の電解液流動回路４１は、第２の電解液貯槽４３、電解液管路４５および電解液ポンプ４７を有する。図２に示した構成では、電解液流動回路４０および４１が互いに独立に流れていることで、第１の電解液３６および第２の電解液３８の組成、温度、流量および容量を互いに独立に好適に調節することができる。
【００７１】
図示の実施形態においては、第１の電解液３６が第１の電解液貯槽４２から管路４４を通り、ポンプ４６へ、そして第１の電解液チャンバ２２に流れる。第２の電解液２４は、第２の電解液貯槽４３から管路４５を通り、ポンプ４７へ、そして第２の電解液チャンバ２４に流れる。第１の電解液３６は導入口４を通って流れ、第２の電解液３８は導入口６を通って流れる。第１の電解液３６は排出口１２を通って分離ユニット２から出て、第２の電解液３８は排出口１４を通って分離ユニット２から出る。分離ユニット２から出た後、電解液３６および３８は管路４４および４５を通って流れて戻り、それぞれの電解液貯槽４２および４３に入る。１実施形態において電解液３６および３８は、分離の間電解液チャンバ２２および２４で停滞状態に保持される。電解液３６および３８は、冷媒として作用し、電気泳動の間に発生する気体の蓄積を防止する効果を有し得る。
【００７２】
第１のサンプル液流動回路４８は、第１のサンプル液貯槽５０、管路５２およびポンプ５４を有する。第１のサンプル液５６は、第１のサンプル液貯槽５０から管路５２を通って流れ、ポンプ５４に至り、次に導入口８を通って第１のサンプル液チャンバ２６に入る。１実施形態において、第１のサンプル液チャンバ２６での第１のサンプル液５６と電解液３６および３８の流動方向は反対である。第１のサンプル液５６は、排出口１６で分離ユニット２を出て、管路５２を通り、第２の電解液貯槽４３を通過する熱交換器６８に至り、その後に管路５２から第１のサンプル液貯槽５０に戻る。別の実施形態では、熱交換器６８は第１の電解液貯槽４２を通過する。別の実施形態では、第１のサンプル液チャンバ２６での第１のサンプル液５６と電解液３６および３８の流動方向は同じである。
【００７３】
対象とする成分以外に、第１のサンプル液５６は、イオン透過性隔壁を通過する特定成分の移動を実質的に防止する、あるいはその移動を引き起こすために実施される手順、用途または分離によって要求される当業界で公知の適切な電解質または添加物を含み得る。好ましい実施形態では、構成成分が除去されるサンプル液を第１のサンプル液貯槽５０に入れる。しかしながら、別の実施形態で、構成成分が除去されるサンプル液を第２のサンプル液貯槽６０に入れることは理解されるものである。
【００７４】
同様に、第２のサンプル液流動回路５８は第２のサンプル液貯槽６０、管路６２およびポンプ６４を有する。第２のサンプル液６６は、第２のサンプル液貯槽６０から管路６２を通ってポンプ６４に流れ、次に導入口１０を通って第２のサンプル液チャンバ２８に入る。１実施形態では、第２のサンプル液チャンバ２８での第２のサンプル液６６と電解液３６および３８の流動方向は反対である。第２のサンプル液６６は、排出口１８で分離ユニット２を出て、管路６２を通って流れ、第２の電解液貯槽４３を通過する熱交換器７０を通り、それから管路６２を通って第２のサンプル液貯槽６０に戻る。別の実施形態では、熱交換器７０は第１の電解液貯槽４３を通過する。
【００７５】
第２のサンプル液６６は、イオン透過性隔壁を通過する特定の成分の移動を実質的に防止する、あるいはその移動を引き起こすために実施される手順、用途または分離によって要求される当業界で公知の適切な電解質または添加物を含み得る。ある好ましい実施形態では、構成成分が除去されるサンプル液を第２のサンプル液貯槽６０に入れる。しかしながら、別の実施形態で、構成成分が除去されるサンプル液を第１のサンプル液貯槽５０に入れることは理解されるものである。
【００７６】
第１のサンプル液、第２のサンプル液、第１の電解液および第２の電解液の個々に調節可能な流量は、これを用いると、分離に対して大きな影響を与え得る。０〜数ミリリットル／分ないしは数リットル／分の範囲の流量が、装置の構成ならびに処理されるサンプル液の組成、量および容量に応じて適切である。実験室規模の装置では、約０ｍＬ／分〜約５００００ｍＬ／分の範囲の個々に調節可能な流量を用い、好ましい流量は０ｍＬ／分〜約１０００ｍＬ／分の範囲内である。しかしながら、ポンプ送り手段および装置の大きさに応じて、それより高い流量も可能である。個々に調節可能な流量の選択は、工程、移動されるべき成分または複数成分、移動の効率、ならびに本工程と他の工程（前工程または後工程）の組み合わせによって決まる。
【００７７】
好ましくは、全ての管路４４、５２および６２は、加圧滅菌可能で、耐薬品性であり、生物学的に不活性である蠕動管路である。１つのそのような管路が、マスターフレックス（登録商標）（Ｍａｓｔｅｒｆｌｅｘ）Ｃ−ＦＬＥＸ（登録商標）５０Ａ管路である。また、ポンプ４６、４７、５４および６４は好ましくは、電解液３６および３８、ならびにサンプル液５６および６６と接触しない蠕動ポンプである。現在好ましい実施形態では、熱交換器６８および７０はステンレス製のものである。ただし、当業界で公知の他の材料も適宜使用される。好ましくは、熱交換器６８および７０は、加圧滅菌可能で、耐薬品性であり、生物学的に不活性であり、熱交換を促進することができるものである。
【００７８】
さらに、第１のサンプル液流動回路４８、第２のサンプル液流動回路５８、第１の電解液流動回路４０および第２の電解液流動回路４１を完全に密閉して、汚染や交差汚染を防止することが好ましい。ある好ましい実施形態では、貯槽４２、４３、５０および６０は、装置の他の部分から完全かつ個別に密閉されている。
【００７９】
分離ユニットはさらに、電極８８ａおよび８８ｂを有する。好ましくはそれぞれの電極は、第１および第２の電解液チャンバにあり、イオン透過性隔壁によって第１および第２のサンプル液チャンバから分離されている。
【００８０】
電極８８ａおよび８８ｂは、適切には標準的な電極であるか、あるいは好ましくは、優れた機械特性、均一な電界分布、長い耐用期間およびコスト効率を提供する白金コートチタンエキスパンデッドメッシュから形成される。電極８８ａおよび８８ｂは好ましくは、イオン透過性隔壁３０および３２に相対的に近い位置に置いて、印加電位のより良好な利用および発熱低減が行われるようにする。約０．１〜６ｍｍの距離が、実験室規模の装置に好適であることが見い出されている。規模拡大版の場合、その距離はイオン透過性隔壁の数および種類、ならびに電解液チャンバおよびサンプル液チャンバの大きさおよび容量によって決まる。好ましい距離は、約０．１ｍｍ〜約１０ｍｍのレベルになると考えられる。
【００８１】
分離ユニット２は好ましくは、分離ユニット２を電源装置７２に接続するのに用いられる電極コネクタ７８も有する。好ましくは、電源装置７２は分離ユニット２に対して外部にある。しかしながら、分離ユニット２は内部電源装置７２を受け入れるような構成とすることもできる。電極コネクタ７８は好ましくは、加圧滅菌可能である。
【００８２】
分離は、電位を分離ユニット２に印加した時に行われる。電界強度の選択は分離に応じて変わる。代表的には電界強度は、１Ｖ／ｃｍ〜約５０００Ｖ／ｃｍ、好ましくは１０Ｖ／ｃｍ〜２０００Ｖ／ｃｍで変動し、最大約１Ａの電流を生じる。ユニットの総電力消費を、所望の分離および製造速度に釣り合う最小値に維持することが好ましい。
【００８３】
１実施形態では、印加電位を周期的に停止および逆転させて、他の流体流に進入した成分の再進入を実質的に生起させることなく、イオン透過性隔壁に進入した成分の少なくとも流体流の一つの中への逆移動を起させる。別の実施形態では、休息期間を用いる。休息（流体流は維持されるが、電位は印加されない期間）は、場合によって行われる電位の逆転を適宜に置き換えるまたはその後に適宜に含まれる任意の段階である。休息は、電位逆転に対する代替法として、タンパク質含有サンプル液に用いられる場合が多い。
【００８４】
分離ユニット２は好適には、一方もしくは両方の電解液貯槽４２および４３の中に置かれた氷ブロックまたは冷却コイル（外部の装置）などの当業界で公知の各種方法、または電解液３６および３８の温度を制御することができる他の適当な手段によって適宜に冷却される。第１のサンプル液流動回路４８および第２のサンプル液流動回路５８の両方が電解液貯槽４２または４３のいずれかを通過することから、第１および第２のサンプル液と第１および第２の電解液の一方もしくは両方との間で熱交換が行われる。熱交換は、第１のサンプル液５６および第２のサンプル液６６における温度を、好ましい、通常は低いレベルに維持する傾向がある。
【００８５】
別の形態では、４つのチャンバ（第１の電解液チャンバ２２、第２の電解液チャンバ２４、第１のサンプル液チャンバ２６および第２のサンプル液チャンバ２８）を有する電気泳動ユニットが提供される。イオン透過性隔壁３０および３２は、電解液チャンバ２２および２４を、それぞれ第１のサンプル液および第２のサンプル液チャンバ２６および２８から分離している。第１のサンプル液および第２のサンプル液チャンバ２６および２８の間には、イオン透過性隔壁３４がある。電極は第１および第２の電解液チャンバ内に収納され、サンプル液および／または流体が第１のサンプル液チャンバ２６および第２のサンプル液チャンバ２８に入れられる。使用に際しては、電極間に電位を印加し、第１のサンプル液チャンバ２６または第２のサンプル液チャンバ２８中の１以上の成分を他方のサンプル液チャンバまたは電解液チャンバの一方に移動させる。
【００８６】
図３は、好ましくは分離ユニット２のモジュラー構成要素であるカートリッジ１００の分解組立図である。モジュラーユニットとして構成する場合、カートリッジ１００は好ましくは、カートリッジ１００の構成部品を適所に保持したり収納するための筐体１０２を有する。現在好ましい実施形態では、カートリッジ１００は細長いものであり、互いにまたカートリッジ１００の長軸Ａに平行な側壁１０４を有する。カートリッジは好適には、八角形、六角形または楕円形である。八角形形状では、カートリッジ１００は側壁１０４の両側に３つの端壁１０６を有して八角形を形成する。しかしながら、各側の２つの端壁１０６を適宜に用いて六角形を形成するか、あるいは各側の一つの曲線端壁１０６を適宜用いて楕円形状を形成する。さらに、端壁１０６は適切には、真直ぐかまたは曲がっているかのいずれかである。
【００８７】
側壁１０４および端壁１０６の底部の囲りには、側壁１０４および端壁１０６に対して直角であって、カートリッジ１００の中心に向かって中側に入り込んでいる小さいフランジ１０８が延びている。側壁１０４または端壁１０６の外側に沿っては好ましくは、カートリッジ１００を分離ユニット２内に入れるのを容易にするためのハンドル１１０がある。フランジ１０８は好ましくは、下側ガスケット１１２と相互関係がとれるような構造とする。好ましい実施形態では、下側ガスケット１１２は平面状であり、カートリッジ１００の内壁１０４および１０６に合うような構造とする。現在好ましい実施形態では、下側ガスケット１１２はシリコンゴム製である。下側ガスケット１１２は、下側ガスケット１１２の中心を通って長細く延びる開口１１４を有するような構造とすることができる。下側ガスケット１１２の各末端の近くでそれを通って延びる位置決め穴１１６もある。好ましい実施形態では、位置決め穴１１６は円形であって、下側ガスケット１１２を通る円筒形流路を形成する。しかしながら、位置決め穴１１６は適切には三角形、正方形、矩形、六角形、八角形または同様の形状であることも想到される。
【００８８】
下側ガスケット１１２の上には、平面状の下側イオン透過性隔壁３２がある。イオン透過性隔壁３２の外側形状は、下側ガスケット１１２およびカートリッジ１００の内側の形状と同じであることで、イオン透過性隔壁３２がカートリッジ１００の内側に合うような構造となっている。下側ガスケット１１２と同様に、イオン透過性隔壁３２は好ましくは、下側ガスケット１１２における位置決め穴１１６と同じ配置および構造の２つの位置決め穴を有する。イオン透過性隔壁３２は、電位の印加と同時に特定の構成成分の選択的隔壁横断輸送を可能としながら、第１の電解液チャンバ２２および第１のサンプル液チャンバ２６の内容物の対流混合を実質的に防止する。
【００８９】
１実施形態では、イオン透過性隔壁３２は、特徴的な平均孔径および孔径分布を有する膜から形成される。その膜の平均孔径および孔径分布は、ある構成成分の膜横断輸送を促進しながら、他の構成成分の膜横断輸送を実質的に防止するように選択される。
【００９０】
別の実施形態ではイオン透過性隔壁３２は、第１の電解液チャンバ２２および第１のサンプル液チャンバ２６の内容物の対流混合を実質的に防止しながら、電位の印加と同時に特定構成成分の選択的隔壁横断輸送を許容する等電膜などの等電イオン透過性隔壁である。好適な等電膜は、アクリルアミド、Ｎ，Ｎ′−メチレンビスアクリルアミドおよび弱電解液の適切なアクリルアミド誘導体を共重合させて、ｐＩ値が２〜１２の範囲であり、特定の大きさの成分の膜横断輸送を促進または実質的に防止する平均孔径を有する等電膜を形成することで製造することができる。
【００９１】
下側イオン透過性隔壁３２の上には、通常は平面であって、下側ガスケット１１２およびカートリッジ１００の内側と同様の形状を持つことで、下側グリッドエレメント１１８がカートリッジ１００内部に合うような構造となる下側グリッドエレメント１１８がある。下側グリッドエレメント１１８の機能の一つは、下側イオン透過性隔壁３２をイオン透過性隔壁３４から分離することにある。下側グリッドエレメント１１８の他の機能は、第１のサンプル液５６用の流路を提供することにある。下側イオン透過性隔壁３２および下側ガスケット１１２と同様に、下側グリッドエレメント１１８は好適には位置決め穴１１６も有する。
【００９２】
下側グリッドエレメント１１８の上には、平面状のイオン透過性隔壁３４がある。イオン透過性隔壁３４の外側形状は、下側ガスケット１１２およびカートリッジ１００の内側と同じであることで、イオン透過性隔壁３４がカートリッジ１００の内側に合うような構造となっている。イオン透過性隔壁３４は、第１のサンプル液チャンバ２６および第２のサンプル液チャンバ２８の内容物の対流混合を実質的に防止しながら、電位の印加と同時の特定構成成分の選択的隔壁横断輸送を許容するものである。
【００９３】
１実施形態では、イオン透過性隔壁３４は特徴的な平均孔径および孔径分布を有する膜から形成される。その膜の平均孔径および孔径分布は、ある構成成分の膜横断輸送を促進しながら、他の構成成分の膜横断輸送を実質的に防止するように選択される。
【００９４】
別の実施形態ではイオン透過性隔壁３４は、第１のサンプル液チャンバ２６および第２のサンプル液チャンバ２８の内容物の対流混合を実質的に防止しながら、電位の印加と同時に特定構成成分の選択的隔壁横断輸送を許容する等電膜などの等電イオン透過性隔壁である。好適な等電膜は、アクリルアミド、Ｎ，Ｎ′−メチレンビスアクリルアミドおよび適切な弱電解質のアクリルアミド誘導体を共重合させて、ｐＩ値が２〜１２の範囲であり、特定の大きさの成分の膜横断輸送を促進または実質的に防止する平均孔径を有する等電膜を形成することで製造することができる。
【００９５】
イオン透過性隔壁３４の上には、上側グリッドエレメント１２０、上側イオン透過性隔壁３８および上側ガスケット１２４という３つの上側構成要素がある。これらの３種類の構成要素は、上側グリッドエレメント１２０がイオン透過性隔壁３４の直ぐ上にあり、イオン透過性隔壁３８が上側グリッドエレメント１２０の直ぐ上にあり、上側ガスケット１２４がイオン透過性隔壁３８の直ぐ上にあるように配置されている。これら３つの上側構成要素の構造は好適には下側の３つの構成要素の構造とそっくり同じである。
【００９６】
位置決め穴１１６を有するイオン透過性隔壁３４の下の構成要素は、固定具で一緒に連結されていてもよく、その固定具は位置決め穴１１６と相互関係がとれ、第１のサンプル液５６の貫流を促進する構造を有する種類のコネクタである。同様に、位置決め穴１１６を有するイオン透過性隔壁３４の上の構成要素は、固定具で一緒に連結されていてもよく、その固定具は位置決め穴１１６と相互関係がとれ、第２のサンプル液６６の貫流を促進する構造を有する種類のコネクタである。
【００９７】
カートリッジ１００の構成要素は、クリップ１２６によってカートリッジ１００内に好適に保持される。クリップ１２６は、カートリッジ１００の壁１０４および１０６の頂部の囲りで適宜スナップ留めまたは接着されている。
【００９８】
イオン透過性隔壁３８は、第２の電解液チャンバ２４および第２のサンプル液チャンバ２８の内容物の対流混合を実質的に防止しながら、電位の印加と同時の特定の構成成分の選択的隔壁横断輸送を許容する。
【００９９】
１実施形態において、イオン透過性隔壁３８は特徴的な平均孔径および孔径分布を有する膜から形成される。その膜の平均孔径および孔径分布は、ある構成成分の膜横断輸送を促進しながら、他の構成成分の膜横断輸送を実質的に防止するように選択される。
【０１００】
別の実施形態ではイオン透過性隔壁３８は、第２の電解液チャンバ２４および第２のサンプル液チャンバ２８の内容物の対流混合を実質的に防止しながら、電位の印加と同時に特定構成成分の選択的隔壁横断輸送を許容する等電膜などの等電イオン透過性隔壁である。好適な等電膜は、アクリルアミド、Ｎ，Ｎ′−メチレンビスアクリルアミドおよび弱電解液の適切なアクリルアミド誘導体を共重合させて、ｐＩ値が２〜１２の範囲であり、特定の大きさの成分の膜横断輸送を促進または実質的に防止する平均孔径を有する等電膜を形成することで製造することができる。
【０１０１】
好ましいグリッドエレメント１１８および１２０を、図４〜７にさらに詳細に示してある。図４Ａには、分離ユニット２用のカートリッジ１００の構成要素として組み込まれる好ましいグリッドエレメントの平面図を示してある。格子１３１を組み込んだ細長い矩形切り込み部分１２８が、グリッドエレメントの中央に画定されている。グリッドエレメントの各末端には、カートリッジ１００の他の構成要素との位置合わせ用に、位置決め穴１１６が適宜に設けられている。好ましくは、側面および底面を有する三角形流路領域１３０が、位置決め穴１１６から切り込み部分１２８へと延び且つ広がっている。直立リブ１３２、１３４および１３６（図６および７に最も良く示してある）が、流路領域１３０に画定されている。穴１１６を通って流れる液体は従ってリブ１３２、１３４および１３６の間の三角形流路領域１３０に沿って流れ、そして格子１３１の中に入る。リブ１３２、１３４および１３６は、穴１１６からの液体の流れを導き、液体が格子１３１の断面に沿って均等に分布するのを確実にする上で役立つ。リブ１３２、１３４および１３６はまた、グリッドエレメントの上または下に配置されたイオン透過性隔壁３４に対して支持を提供するものでもある。
【０１０２】
格子１３１は、上に配置されたグリッドの長軸に対してある角度で延びる第１の離間平行部材１３８アレイからなり、前記第１の平行部材１３８アレイのグリッドの長軸に対する角度の約２倍の角度で延びる第２の下側の離間平行部材１４０のセットと一体化される。現在好ましい実施形態では、前記第１の平行部材１３８アレイは前記長軸から約４５°の角度で延び、前記第２の平行部材１４０アレイは第１の平行部材１３８アレイに対して約９０°で延びる。しかしながら、他の角度も適宜に用いられる。
【０１０３】
図４Ｂについて説明すると、グリッドエレメントの反対面を示してある。その反対面は好適には、切り取り領域１２８および位置決め穴１１６を除いて、比較的平滑且つ平坦である。その平滑、平坦表面は、それぞれイオン透過性隔壁３２とグリッドエレメント１１８との間、ならびにイオン透過性隔壁３８とグリッドエレメント１２０との間の封止を確実に行う傾向を有する。
【０１０４】
図５について説明すると、第１および第２の平行部材１３８および１４０の上側および下側表面は、好ましくは丸みを帯びている。平行部材１３８および１４０が丸みを帯びている場合、鋭利な縁部がないことで、イオン透過性隔壁３４に対する損傷が防止され、さらなる支持が提供される。格子１３１は、イオン透過性隔壁３４の表面での液体の流れを均等分布させる。第２の部材１４０のセットの上に配置された第１の部材１３８のセットを使用することで、液流中の液体が強制的に上下に動かされて、頻繁に方向を変え、それが液体の混合を促進するのを助け、静止流領域の発生を防ぐ傾向がある。
【０１０５】
グリッドエレメントの厚さは好ましくは、比較的薄い。１つの現在好ましい実施形態では、エレメントの外側領域１４４は厚さ０．８ｍｍである。密封用リッジ１４２（図４Ａおよび４Ｂにも示してある）が格子１３１の外周の回りに延びて、密封が改善される。リッジ１４２は好ましくは、グリッドエレメントの一方の側から他方の側まで測定して約１．２ｍｍの厚さを有する。グリッドエレメント１３８および１４０の対向する頂点間の距離は、グリッドの一方の側から他方まで測定して、好ましくは約１ｍｍである。その比較的薄いグリッド厚さは、いくつかの利点を提供する。第１に、それによってイオン透過性隔壁３４全体にわたって液体のさらに均一な分布が得られ、巨大分子によるそれの汚れを防止する上で役立つ。
【０１０６】
また、比較的薄いグリッドを用いることで必要な液体の容量が低減し、それによって比較的少ないサンプル液容量を実験室規模の分離に用いることができ、先行技術の分離装置と比較して大きい利点となる。
【０１０７】
最後に、電界強度が一定に維持される場合、比較的薄いグリッドエレメントを用いることで、液体に加える電力をより少なくすることができる。液体への熱伝達が少ないと、液体の温度は低温に維持される。高温ではサンプルおよび目的生成物の両方が破壊される可能性があることから、それは有利である。
【０１０８】
図８には、本発明の別の実施形態でのグリッドエレメント１４４を示してある。グリッドエレメント１４４は、グリッドエレメント１１８および１２０よりずっと大きい表面積を有するイオン透過性隔壁を使用するものである。グリッドエレメント１４４の主要な操作は好適には、それより小さいグリッドエレメントの場合とほぼ同様である。ただし、第１のサンプル液５６または第２のサンプル液６６が供給される穴１４６は、グリッド１４４の２つの対向するコーナー部に配置されており、穴１４６からグリッド１４４の中央部分１５０に液流を供給するもっと多くの流路１４８がある。カートリッジ、カートリッジ収納ケースおよび他のコンポーネントの大きさおよび形状は、グリッド１４４のそれに合うように大きくする。
【０１０９】
図９は、本発明に従い使用するための分離装置２００の現在好ましい実施形態の図である。分離装置には、カートリッジ１００およびクランプ８６を受け入れる構造となっている分離ユニット２がある。クランプ８６は、コンポーネントであるカートリッジが分離ユニット２内に設置されたら、分離ユニット２を固定するのに用いられる。現在好ましい実施形態では、クランプ８６はアルミニウム製であり、好ましくは陽極酸化されている。クランプ８６は好ましくは単純なネジ式クランプユニットであることで、ネジ式操作ノブを用いてクランプ８６の開閉を行うことができるようになっている。この分離装置は、第１のサンプル液貯槽５０、第２のサンプル液貯槽６０、ならびに、電解液コンパートメント２０２中の第１および第２の電解液貯槽４２および４３、を示している。
【０１１０】
本発明についての理解をさらに深めるため、記載の好ましい分離技術の形態を参照しながら、分離方法の例を説明する。
【０１１１】
実施例
実施例１
図９に示した本発明による装置を用いて、ニワトリ卵白中に存在するタンパク質を２つの画分に分離した。図３〜７に示した電気泳動分離のカートリッジを、使用すべく装置に装着した。第１の電解液チャンバと第１のサンプル液チャンバの間に配置された第１のイオン透過性隔壁は、イモビリンケミカルズ（Ｉｍｍｏｂｉｌｉｎｅ ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）（Ｐｈａｒｍａｃｉａ， Ｓｗｅｄｅｎ）の、アクリルアミドおよびＮ，Ｎ′−メチレンビス−アクリルアミドから製造されたｐＩ＝４．０の等電膜とした。第１のサンプル液チャンバと第２のサンプル液チャンバの間に配置された第２のイオン透過性隔壁は、イモビリンケミカルズ（Ｐｈａｒｍａｃｉａ， Ｓｗｅｄｅｎ）の、アクリルアミドおよびＮ，Ｎ′−メチレンビス−アクリルアミドから製造されたｐＩ＝５．０の等電膜とした。第２のサンプル液チャンバと第２の電解液チャンバの間に配置された第３のイオン透過性隔壁は、イモビリンケミカルズ（Ｐｈａｒｍａｃｉａ， Ｓｗｅｄｅｎ）の、アクリルアミドおよびＮ，Ｎ′−メチレンビス−アクリルアミドから製造されたｐＩ＝７．０の等電膜とした。
【０１１２】
第１の電解液貯槽を、２ｍＭ酢酸溶液（ｐＨ２．９）６０ｍＬで満たした。第２の電解液貯槽を、８ｍＭトリエタノールアミン溶液（ｐＨ９．９）６０ｍＬで満たした。第１および第２のサンプル液貯槽をそれぞれ、１：２５の割合で脱イオン水で希釈した濾過済みニワトリ卵白溶液３０ｍＬで満たした。陽極は第１の電解液チャンバに入れ、陰極は第２の電解液チャンバに入れた。印加電位は２５０Ｖとし、分離時間は１５分とした。分離前および分離終了後に、サンプル液貯槽から分析用にアリコートを採取した。
【０１１３】
ｉＣＥ２８０装置（Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｔ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ， Ｔｏｒｏｎｔｏ， Ｃａｎａｄａ）での全カラム撮像キャピラリー型等電点電気泳動を用いて、卵白サンプル液の分析を行った。溶融シリカ分離キャピラリーは、長さ５ｃｍ、内径１００μｍのものであった。フォーカシング媒体は、０．１％メチルセルロース水溶液中に、ｐＨ３〜１０の範囲をカバーする８％キャリア両性電解質を含有した。分析対象サンプル液７５μＬをフォーカシング媒体１５０μＬと混合し、キャピラリーに充填し、３０００Ｖで５分間のフォーカシングを行った。ダンシルフェニルアラニン（ｐＩ＝３．５２）およびテルブタリン（ｐＩ＝９．６１）をｐＩマーカーとして用いた。
【０１１４】
図１０には、卵白供給サンプル液についての結果を示してある。ピクセル６５０と８５０の間のピークは、卵白アルブミンのイソ型に相当し、ピクセル１２５０と１３５０の間のものはオボトランスフェリンのイソ型に相当する。
【０１１５】
電気泳動分離の結果として、卵白アルブミン（ｐＩ＝４．７）などの５．０より低いｐＩ値を有するタンパク質が、第１のサンプル液貯槽中に、ｐＩ＝５．０の等電膜の陽極側に蓄積した（図１１の下図）。オボトランスフェリン（ｐＩ＝６．１）などの５．０より大きいｐＩ値を有するタンパク質は第２のサンプル液貯槽中に、等電膜の陰極側に蓄積した（図１１の上図）。
【０１１６】
実施例２
実施例１と同じ装置を用いて、ニワトリ卵白中に存在するタンパク質を２つの画分に分離した。図３〜７に示した電気泳動分離のカートリッジを、使用すべく装置に装着した。第１の電解液チャンバと第１のサンプル液チャンバの間に配置された第１のイオン透過性隔壁は、公称分子量カットオフ５０００ダルトンを有するポリアクリルアミド膜とした。第１のサンプル液チャンバと第２のサンプル液チャンバの間のイオン透過性隔壁は、実施例１のようなイモビリンケミカルズ（Ｐｈａｒｍａｃｉａ， Ｓｗｅｄｅｎ）の、アクリルアミドおよびＮ，Ｎ′−メチレンビス−アクリルアミドから製造されたｐＩ５．０の等電膜とした。第２のサンプル液チャンバと第２の電解液チャンバの間に配置された第３のイオン透過性隔壁は、公称分子量カットオフ５０００ダルトンを有するポリアクリルアミド膜とした。
【０１１７】
第１の電解液貯槽を、２ｍＭ酢酸溶液（ｐＨ３．８）６０ｍＬで満たした。第２の電解液貯槽を、８ｍＭトリエタノールアミン溶液（ｐＨ９．９）６０ｍＬで満たした。第１および第２のサンプル液貯槽をそれぞれ、１：２５の割合で脱イオン水で希釈した濾過済みニワトリ卵白溶液３０ｍＬで満たした。陽極は第１の電解液チャンバに入れ、陰極は第２の電解液チャンバに入れた。印加電位は２５０Ｖとし、分離時間は１５分とした。分離終了後に、サンプル液貯槽チャンバから分析用にアリコートを採取した。
【０１１８】
ｉＣＥ２８０装置（Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｔ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ， Ｔｏｒｏｎｔｏ， Ｃａｎａｄａ）での全カラム撮像キャピラリー型等電点電気泳動を用いて、卵白サンプル液の分析を行った。溶融シリカ分離キャピラリーは、長さ５ｃｍ、内径１００μｍのものであった。フォーカシング媒体は、０．１％メチルセルロース水溶液中に、ｐＨ３〜１０の範囲をカバーする８％キャリア両性電解質を含有した。分析対象サンプル液７５μＬをフォーカシング媒体１５０μＬと混合し、キャピラリーに充填し、３０００Ｖで５分間のフォーカシングを行った。ダンシルフェニルアラニン（ｐＩ＝３．５２）およびテルブタリン（ｐＩ＝９．６１）をｐＩマーカーとして用いた。
【０１１９】
電気泳動分離の結果として、卵白アルブミン（ｐＩ＝４．７）などの５．０より低いｐＩ値を有するタンパク質が、第１のサンプル液貯漕中に、ｐＩ＝５．０の等電膜の陽極側に蓄積した（図１２の下図）。オボトランスフェリン（ｐＩ＝６．１）などの５．０より大きいｐＩ値を有するタンパク質は第２のサンプル液貯漕中に、ｐＩ＝５．０の等電膜の陰極側に蓄積した（図１２の上図）。第１および第３のイオン透過性隔壁が実施例１のように等電膜ではなかったにもかかわらず、卵白アルブミンとオボトランスフェリンのいずれも、第１または第２の電解液チャンバ中に失われなかった。分離終了後、第１および第２のサンプル液貯槽における溶液ｐＨは、それぞれ４．７および６．７であった。
【０１２０】
実施例３
実施例１と同じ装置を用いて、ニワトリ卵白中に存在するタンパク質を２つの画分に分離した。第１の電解液チャンバと第１のサンプル液チャンバの間に配置された第１のイオン透過性隔壁は、公称分子量カットオフ１００００００ダルトンを有するポリアクリルアミド膜とした。第１のサンプル液チャンバと第２のサンプル液チャンバの間のイオン透過性隔壁は、実施例１のようなイモビリンケミカルズ（Ｐｈａｒｍａｃｉａ， Ｓｗｅｄｅｎ）の、アクリルアミドおよびＮ，Ｎ′−メチレンビス−アクリルアミドから製造されたｐＩ５．０の等電膜とした。第２のサンプル液チャンバと第２の電解液チャンバの間に配置された第３のイオン透過性隔壁は、公称分子量カットオフ１００００００ダルトンを有するポリアクリルアミド膜とした。
【０１２１】
第１の電解液貯槽を、２ｍＭ酢酸溶液（ｐＨ３．８）６０ｍＬで満たした。第２の電解液貯槽を、８ｍＭトリエタノールアミン溶液（ｐＨ９．９）６０ｍＬで満たした。第１および第２のサンプル液貯槽をそれぞれ、１：２５の割合で脱イオン水で希釈した濾過済みニワトリ卵白溶液３０ｍＬで満たした。陽極は第１の電解液チャンバに入れ、陰極は第２の電解液チャンバに入れた。印加電位は２５０Ｖとし、分離時間は１５分とした。分離終了後に、サンプル液貯槽チャンバから分析用にアリコートを採取し、ｉＣＥ２８０装置での全カラム撮像キャピラリー型等電点電気泳動によって分析を行った。
【０１２２】
電気泳動分離の結果として、卵白アルブミン（ｐＩ＝４．７）などの５．０より低いｐＩ値を有するタンパク質が、第１のサンプル液貯漕中に、ｐＩ＝５．０の等電膜の陽極側に蓄積した（図１３の下図）。オボトランスフェリン（ｐＩ＝６．１）などの５．０より大きいｐＩ値を有するタンパク質は第２のサンプル液貯漕中に、ｐＩ＝５．０の等電膜の陰極側に蓄積した（図１３の上図）。第１および第３のイオン透過性隔壁の平均孔径がそれら蛋白の隔壁通過を可能とする十分な大きさであったにもかかわらず、卵白アルブミンとオボトランスフェリンのいずれも、第１または第２の電解液チャンバ中に失われるということはなかった。分離終了後、第１および第２のサンプル液貯槽における溶液ｐＨは、それぞれ４．７および６．２であった。
【０１２３】
実施例４
実施例１と同じ装置を用いて、ヒト血漿からの免疫グロブリンＧ（ＩｇＧ）を精製した。第１の電解液チャンバと第１のサンプル液チャンバの間に配置された第１のイオン透過性隔壁は、公称分子量カットオフ１５００００ダルトンを有するポリアクリルアミド膜とした。第１のサンプル液チャンバと第２のサンプル液チャンバの間のイオン透過性隔壁は、イモビリンケミカルズ（Ｐｈａｒｍａｃｉａ， Ｓｗｅｄｅｎ）の、アクリルアミドおよびＮ，Ｎ′−メチレンビス−アクリルアミドから製造されたｐＩ５．８等電膜とした。第２のサンプル液チャンバと第２の電解液チャンバの間に配置された第３のイオン透過性隔壁は、公称分子量カットオフ１５００００ダルトンを有するポリアクリルアミド膜とした。
【０１２４】
第１の電解液貯槽を、５ｍＭのＮａＣｌも含有する２ｍＭの５−アミノカプロン酸溶液２リットルで満たし、そのｐＨをＨＣｌで４．８に調節した。第２の電解液貯槽を、５ｍＭのＮａＣｌも含有する、２ｍＭのＭＯＰＳＯ溶液２リットルで満たし、そのｐＨをＮａＯＨで６．８に調節した。陽極は第１の電解液チャンバに入れ、陰極は第２の電解液チャンバに入れた。印加電位は２５０Ｖであった。最初に両方のサンプル液貯槽を脱イオン水で満たした。電位を２分間印加して、膜から未重合物質を除去した。２分後、全ての貯槽を空とし、電解液貯槽を新鮮な電解液で満たし、サンプル液貯槽を、脱イオン水で１：３に希釈されたヒト血漿それぞれ１５ｍＬで満たした。電位を４０分間印加した。それぞれ０分後、１０分後、２０分後および４０分後に、サンプル液貯槽チャンバから分析用にアリコートを採取した。
【０１２５】
図１４に、ヒト血漿からのＩｇＧの単離時に分取規模の等電点電気泳動装置の第１および第２のサンプル液貯槽から回収されたアリコートに存在するタンパク質バンドを分析するのに用いたＳＤＳ−ＰＡＧＥゲルの画像を示してある。分子量マーカー（Ｓｉｇｍａ， Ｓｔ． Ｌｏｕｉｓ， Ｍｏ．， ＵＳＡ）をレーン１にアプライし、参照物質として用いた医薬グレードのＩｇＧ調製物をレーン２にアプライした。第１のサンプル液貯槽からそれぞれ０分後、１０分後、２０分後および４０分後に採取したサンプル液を、レーン３、４、５および６にアプライした。第２のサンプル液貯槽からそれぞれ０分後、１０分後、２０分後および４０分後に採取したサンプル液を、レーン７、８、９および１０にアプライした。ＩｇＧを４０分以内で精製した。
【０１２６】
これらの実施例は、本明細書に開示の装置および方法を用いて、両性電解質成分の非常に迅速な分離を行うことが可能であることを示している。その高い製造速度は、このシステムに特徴的な短い電気泳動移動距離、高い電界強度および優れた熱放散によるものである。
【０１２７】
以上、本明細書においては、単なる例示として本発明の説明を行った。広く記載されている本発明の精神または範囲から逸脱することなく、具体的な実施形態で示されたように、本発明に対して多くの変形および／または改変を行い得ることは、当業者には明らかであろう。従って、本明細書における実施形態は、あらゆる面において例示的なものであって、限定的なものではないとみなされるべきである。本発明の他の特徴および態様については、本開示を読み、理解することで、当業者には明らかであろう。そのような特徴、態様ならびに報告された結果および実施例についての予期される変形および改変は、明らかに、発明が特許請求の範囲によってのみ限定される本発明の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明で使用される分離ユニットの模式図である。
【図２】
図１の分離ユニットを使用する本発明による装置の模式図である。
【図３】
図１の分離ユニットとともに使用し得るカートリッジの分解組立図である。
【図４】
分離ユニットのカートリッジの１構成要素として組み込むことができるグリッドエレメントの図であって、図４Ａはそのグリッドエレメントの平面図であり、図４Ｂは図４Ａのグリッドエレメントの逆平面図である。
【図５】
図４ＡのＸ−Ｘ線での断面図である。
【図６】
図４ＡのＸＩ−ＸＩ線での断面図である。
【図７】
図４ＡのＸＩＩ−ＸＩＩ線での断面図である。
【図８】
分離ユニットのカートリッジの１構成要素として組み込み得るグリッドエレメントの別の実施形態の平面図である。
【図９】
図１の分離ユニットを使用する装置を示す図である。
【図１０】
実施例１〜３に記載の電気泳動分離実験で出発物質として使用されたニワトリ卵白サンプル液からの、ｉＣＥ２８０全カラム撮像キャピラリー型等電点電気泳動装置によって分離されたタンパク質バンドの２８０ｎｍでの画像を示す図である。
【図１１】
本明細書に開示され、また実施例１に記載の電気泳動装置の第１のサンプル液貯槽（下図）および第２のサンプル液貯槽（上図）から実験の終了時に回収されたアリコートからの、ｉＣＥ２８０全カラム撮像キャピラリー型等電点電気泳動装置によって分離したタンパク質バンドの２８０ｎｍでの画像を示す図である。
【図１２】
本明細書に開示の電気泳動装置の第１のサンプル液貯槽（下図）および第２のサンプル液貯槽（上図）から実施例２に記載の実験の終了時に回収されたアリコートからの、ｉＣＥ２８０全カラム撮像キャピラリー型等電点電気泳動装置によって分離したタンパク質バンドの２８０ｎｍでの画像を示す図である。
【図１３】
本明細書に開示の電気泳動装置の第１のサンプル液貯槽（下図）および第２のサンプル液貯槽（上図）から実施例３に記載の実験の終了時に回収されたアリコートからの、ｉＣＥ２８０全カラム撮像キャピラリー型等電点電気泳動装置によって分離されたタンパク質バンドの２８０ｎｍでの画像を示す図である。
【図１４】
ヒト血漿からのＩｇＧの単離時における、本明細書に開示されまた実施例４に記載された電気泳動装置の第１および第２のサンプル液貯槽から回収されたアリコートに存在するタンパク質バンドを分析するのに用いられるＳＤＳ−ＰＡＧＥゲルの画像を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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