(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ緩衝液を収容する陽極電極槽と陰極電極槽とにわたって、試料導入手段を備えたキャピラリーを連通連結する一方、キャピラリー内に液体の電気泳動を発生させる高電圧の直流電源を陰陽両極にわたって接続し、かつ、キャピラリー電気泳動法によって分離された物質の測定器を備えて成るキャピラリー電気泳動装置において、前記キャピラリーの一部にｐＨ計のガラス電極を組み込み、陰陽両極にわたる直流電圧の印加中断時にｐＨ検出を行わせることを特徴とするキャピラリー電気泳動装置。
【請求項２】
前記ガラス電極が、複数本の微小キャピラリーを集束し、かつ、リード線に接続された内極を微小キャピラリー間の隙間に挿通する一方、前記隙間に内部液を注入して、その両端側を封止して成る請求項１記載のキャピラリー電気泳動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャピラリー電気泳動法（Ｃａｐｉｌｌａｒｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ、以下、単にＣＥという）によって分離された物質の測定器を備えて成るキャピラリー電気泳動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記のキャピラリー電気泳動装置は、それぞれ緩衝液を収容する陽極電極槽と陰極電極槽とにわたって、試料導入手段を備えたキャピラリーを連通連結する一方、キャピラリー内に液体の電気泳動を発生させる高電圧の直流電源を陰陽両極にわたって接続し、かつ、キャピラリー電気泳動法によって分離された物質の測定器を備えて成るもので、紫外線吸収、赤外吸収、蛍光、レーザ誘起、蛍光、電気化学、電気伝導度、質量分析、示差屈折率、円二色性、ラマンなどの測定が行われる。
【０００３】
上記の測定に際して、陰陽両極にわたって直流の高電圧を印加して、長時間の電気泳動を行うと、電極槽内の緩衝液において電気分解が起こり、時間の経過と共に緩衝液のｐＨが変化する。
【０００４】
基本的に試料導入側の緩衝液のｐＨが変化すると、印加電圧の変化に繋がる不具合があることから、一般には別途ｐＨ計を用意して、電極槽内の緩衝液のｐＨを定期的に検出し、この検出結果に基づいて印加電圧を補正したり、或いは、検出結果をライフ管理の基準にして緩衝液を交換したりしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、別途ｐＨ計を用意しての検出作業は非常に煩わしく、ｐＨ計の保管面でも問題があり、かつ、ｐＨの測定対象がキャピラリー内を移動する試料でないことから、ＣＥにて分離された物質を高精度で測定し難いのであった。
【０００６】
本発明は、かゝる実情に鑑みて成されたものであって、その目的は、緩衝液のｐＨ変化を、キャピラリー内を移動する試料を対象にして、インラインでリアルタイムに検出できるようにして、上記の不都合を解消し、ＣＥにて分離された物質を高精度で測定することができるようにする点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、上記したキャピラリー電気泳動装置において、前記キャピラリーの一部にｐＨ計のガラス電極を組み込み、陰陽両極にわたる直流電圧の印加中断時にｐＨの検出を行わせるようにした点に特徴がある（請求項１）。
【０００８】
上記の構成によれば、その都度、別途ｐＨ計を用意することなく、保管の手間も一切必要としないで、しかも、キャピラリー内を移動する試料を対象にして、緩衝液のｐＨ変化をリアルタイムで検出することができるのであって、このｐＨの検出結果を基づいて、印加電圧の補正制御や緩衝液のライフ管理などを行うことが可能となり、かつ、ＣＥにて分離された物質を高精度で測定することができるのである。
【０００９】
上記のガラス電極としては、複数本の微小キャピラリーを集束し、かつ、リード線に接続された内極を微小キャピラリー間の隙間に挿通する一方、前記隙間に内部液を注入して、その両端側を封止したものが好適である（請求項２）。
【００１０】
即ち、微小キャピラリーの複数本を集束させて、その集束キャピラリーによって、接液面積が極めて広い電極応答部を形成するのであって、これによって電極応答部のインピーダンスを大幅に低下させ得ることから、高入力絶縁回路が不要となり、しかも、微小キャピラリー自体が非常に薄膜であることから、応答性も飛躍的に高くなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はキャピラリー電気泳動装置（ＣＥ装置）の構成を概略的に示すもので、図中の１，２は、それぞれ緩衝液Ａを収容する電極槽で、それぞれの緩衝液Ａには、高電圧の直流電源３に接続された陽極４と陰極５とが浸漬され、陽極電極槽１に収容の緩衝液Ａには正の電位が、かつ、陰極電極槽２に収容の緩衝液Ａには負の電位が、印加されるようになっている。
【００１２】
６は両電極槽１，２にわたって連通連結されたキャピラリーで、例えば内径が約１００μｍで長さが約１００ｃｍの石英ガラス製であり、陽極電極槽１に近い側に試料液Ｌの導入手段７を備えている。８はキャピラリー電気泳動法によって分離された物質の例えば紫外線の測定器で、試料導入手段７よりも下流側に設けられている。
【００１３】
上記構成のＣＥ装置によれば、直流電源３を例えば３０ｋＶで１００μＡまでの電流の強さで駆動すると、陽極電極槽１内の緩衝液Ａがキャピラリー６内に流れ込んで、陰極電極槽２側に移動する（いわゆる電気泳動の現象）。
【００１４】
この状態で試料導入手段７を動作させて、試料液Ｌをキャピラリー６内に適宜のタイミングで注入すると、図１において拡大部分Ｘに示すように、緩衝液Ａと試料液Ｌとが互いに区画状態で存在する試料Ｓになって、キャピラリー６内を移動し、所定のＣＥ分離を受けて、図１において拡大部分Ｙに示すように分離され、この分離された試料Ｓは、紫外線測定器８を経て陰極電極槽２に導かれるのであり、この間に、分離された試料Ｓの紫外線測定が行われるのである。
【００１５】
尚、図１に示した構成は、電気浸透流を利用するものであるが、陰イオンの移動を利用する場合には、印加する電位を逆にする場合がある（例えば、「ぶんせき」１９９８年１月号、第４９頁、図４参照）。
【００１６】
上記構成のＣＥ装置において、図２にも示すように、試料導入手段７と測定器８との間のキャピラリー６に、ガラス電極９と比較電極１０とによるフロースルータイプのｐＨ計１１を組み込んで、電気泳動を停止する間に、即ち、陰陽両極１，２にわたる直流電圧の印加中断時に、キャピラリー６内を移動する試料を対象にして、インラインでリアルタイムに緩衝液ＡのｐＨ検出を行わせるようにしている。
【００１７】
具体的には、直流電圧の印加をパルス方式にして、所定の物質測定をパルス的に行う間に、又は、所定の物質測定を１バッチ毎に行う間に、試料液Ｌを含む緩衝液ＡのｐＨ検出を行わせるようにしているのである。
【００１８】
このｐＨの検出結果に基づいて、陰陽両極１，２に印加させる電圧の補正制御を行い、又は及び、検出結果を緩衝液Ａのライフ予測の基準にして緩衝液Ａを交換し、或いは、ｐＨ値をほゞ一定にするように緩衝液Ａを補給することで、測定器８による物質の測定が高精度で達成されるのであり、かつ、そのｐＨ検出をインラインで行わせるので、別途ｐＨ計を用意したりｐＨ計を保管したりする手間が一切不要になる。
【００１９】
上記のガラス電極９は、図３に示すように、複数本の微小キャピラリー１２を集束し、かつ、リード線１３に接続されたガラス電極内極（Ａｇ／ＡｇＣｌ）１４を、微小キャピラリー１２，１２間の隙間ａに挿通する一方、前記隙間ａに内部液（ＫＣｌ）１５を注入して、その隙間ａの両端側を封止して成り、キャピラリー６の途中に液密状に介装させている。
【００２０】
具体的には、図４に示すように、酸可溶性のガラス管（例えば１ｍｏｌ／Ｌ程度のＨＣｌやＨＮＯ3 によって可溶なホウケイ酸系ガラス）にＳｉＯ2 −Ｌｉ2 Ｏ系ガラスによる複数本（数十本〜数百本）のキャピラリー素材管１７を挿通させて、素材管１７が１０〜１００μｍ程度の貫通孔ｂを有する薄膜（１０μｍ程度）の微小キャピラリー１２となるように、６５０〜７００℃の温度下で引き延ばし加工（リ・ドロー加工）し、これを所定長さにダイシングする。
【００２１】
次に、図５（Ａ）に示すように、ダイシングされた電極素材Ａのガラス管１６両端部を除く範囲を、耐酸性の熱収縮チューブ１８でマスキングし、１ｍｏｌ／Ｌ程度のＨＣｌやＨＮＯ3 の酸を用いてガラス管１６の両端部１６ａを溶解して、キャピラリー３の両端側を露出させる。
【００２２】
次いで同図（Ｂ）に示すように、露出させた微小キャピラリー１２の一端側を樹脂１９によってモールドする。この樹脂１９のモールドにあっては、微小キャピラリー１２の貫通孔ｂの断面積に比較して、キャピラリー１２，１２間の隙間ａの断面積が極めて小さいことから、毛管現象によってモールド樹脂１９は、微小キャピラリー１２の貫通孔ｂよりも深く隙間ａに入り込むことになるのである。
【００２３】
そして、この樹脂モールドした電極素材Ａを、同図（Ｃ）に示すように、真空ケース２０内に持ち込み、かつ、微小キャピラリー１２の他端側を、例えばゲル状（単なる液状であってもよい。）の内部液１５に真空下で浸漬させ、ここで真空を解除して、キャピラリー１２，１２間の隙間ａに内部液１５を注入（キャピラリー１２内に注入されても一向に構わず、後の工程で排除される。）する。
【００２４】
次に、同図（Ｄ）に示すように、微小キャピラリー１２の他端側からキャピラリー１２，１２間の隙間ａに、リード線１３が接続された内極１４を挿通し、かつ、リード線１３をガラス管１６の端部で外方に折り曲げて、このリード線１３を液密保持させるように、微小キャピラリー１２の他端側を樹脂１９によってモールドする。
【００２５】
この樹脂１９のモールドに際しては、樹脂１９が微小キャピラリー１２，１２間の隙間ａに入り込んで、内部液１５を注入した隙間ａの両端側が樹脂１９で封止されるようにすることが肝要であり、従って、内部液１５が隙間ａに目一杯、注入されている時は、これを排除し、モールド樹脂１９が、微小キャピラリー１２の貫通孔ｂよりも深く隙間ａに入り込むようにするのである。
【００２６】
次に、同図（Ｅ）に示すように、樹脂１９による隙間ａ両端側の封止だけを残して、微小キャピラリー１２の両端側のみの封止をなくすように、即ち、微小キャピラリー１２の貫通孔ｂによる流路のみを形成するように、微小キャピラリー１２の両端側でモールド樹脂１９と微小キャピラリー１２とを切除（切除部分を仮想線ｊで示している。）して、貫通孔ｂ内の内部液１５を排除するのであり、以上をもって、隙間ａに注入された内部液１５が密封状態で互いに連通し、かつ、この内部液１５に内極１４が浸漬されたフロースルータイプのガラス電極９を構成しているのである。
【００２７】
上記の構成におけるガラス電極９では、微小キャピラリー１２の貫通孔ｂによる流路壁面が電極応答部を形成するのであって、この微小キャピラリー１２の複数本を集束させたことで、それの接液面積が格段に広くなることから、電極応答部のインピーダンスを大幅に低下させることが可能となり、しかも、キャピラリー自体は非常に薄膜であることから、応答性も飛躍的に高くなる。
【００２８】
尚、上記のガラス電極９の成形手順において、隙間ａの一端側を樹脂１９でモールドして、上記のｃに相当する部分を切除し、次いで、内部液１５を注入して内極１４を隙間ａに挿入し、この後、微小キャピラリー１２の他端側を樹脂１９でモールドして、このモールド樹脂１９とキャピラリー１２とを、上記のｃに相当する部分で切除するようにしてもよい。
【００２９】
また、隙間ａの一端側をモールドする際に、その隙間ａに内極１４を挿通させるようにしてもよいのであって、ガラス電極９の成形手順に制約を受けることはないのである。
【００３０】
更に、酸可溶性のガラス管１６に複数本のキャピラリー素材管１７を挿通させて、引き延ばし加工（リ・ドロー加工）し、これを所定長さにダイシングして、電極素材Ａとしているが、所定の形状に形成された微小キャピラリー１２の複数本を、熱収縮チューブで集束してダイシングし、この熱収縮チューブの両端側を切除して、これを電極素材Ａとしてもよく、或いは、チューブ両端側を切除することなく、このチューブの一端側に切れ目を形成して、内極１４に接続のリード線１３を、この切れ目を通して外方に折り曲げるようにしてもよいのである。
【００３１】
また、所定の形状に形成された所定長さの微小キャピラリー１２の複数本を、熱収縮チューブで集束してダイシングしてもよいのであり、この際、熱収縮チューブの端部を微小キャピラリー１２の端部から少し控えさせるようにすれば、チューブ両端側の切除や切れ目の加工などを不要にして、内極１４に接続のリード線１３を外方に折り曲げることができる。
【００３２】
図２に戻って、比較電極１０は、例えば次のように構成されている。即ち、ＣＥ装置の石英製キャピラリー６を利用して、このキャピラリー６に液絡部ｄを形成する一方、液絡部ｄを囲って環状の空間を形成するように、ガラス製の比較電極ボデイ２１を前記キャピラリー６に密着保持させ、かつ、この比較電極ボデイ２１内に、比較電極内部液２２と、リード線２３を導出させる状態で比較電極内極（Ａｇ／ＡｇＣｌ）２４とを設けて成る。
【００３３】
この比較電極１０と上記のガラス電極９とによって、所謂フロースルータイプのｐＨ計が構成されるのであるが、フロースルータイプに構成された複合電極によるｐＨ計をキャピラリー６の途中に介装して、ｐＨ検出を行うようにしてもよいのであり、また、比較電極１０については、これをキャピラリー６に組み込むことなく、陽極電極槽１または陰極電極槽２の緩衝液Ａに浸すようにしてもよいのである。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、別途ｐＨ計を用意することなく、保管の手間も一切必要としないで、しかも、キャピラリー内を移動する試料を対象にして、緩衝液のｐＨ変化をリアルタイムで検出することができ、従って、このｐＨの検出結果を基づいて、印加電圧の補正制御や緩衝液のライフ管理などを行うことが可能となり、かつ、ＣＥにて分離された物質を高精度で測定することができるのである。
【００３５】
特に請求項２記載の発明によれば、低インピーダンスで高入力絶縁回路が不要なガラス電極を、応答性の高いものにして提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フロースルータイプのｐＨ計を組み込んだＣＥ装置の概略構成図である。
【図２】模式的に示したフロースルータイプのｐＨ計の断面図である。
【図３】電極の横断面図である。
【図４】一部を取り出して拡大図示したリ・ドロー加工による電極素材の成形説明図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｅ）はガラス電極の一成形手順を示し、（Ａ）はガラス管の両端部を溶解した電極素材の断面図、（Ｂ）は樹脂によるキャピラリー一端側のモールド断面図、（Ｃ）は真空引きによる内部液の注入説明図、（Ｄ）は樹脂によるキャピラリー他端側のモールド断面図、（Ｅ）はモールド部分の切除説明図である。
【符号の説明】
１…陽極電極槽、２…陰極電極槽、３…直流電源、４…陽極、５…陰極、６…キャピラリー、７…試料導入手段、８…測定器、９…ガラス電極、１０…比較電極、１１…ｐＨ計、１２…微小キャピラリー、１３…リード線、１４…内極、１５…内部液、ａ…隙間。
【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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