JPH0358664B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本発明は、蛋白質、核酸等のように溶液中で電
離基を持つ物質をその粒子の荷電および分子量の
相違に基づいて分離分析を行なうため等に用いら
れる電気泳動装置に関するものである。

（発明の背景） 緩衝液を浸み込ませたゲル膜、濾紙などのシー
ト状支持媒体中において蛋白質、蛋白質分解物、
核酸、核酸分解物などの荷電分子または粒子が電
場の影響下で移動する現象を利用して、それらの
物質の分離を行なうことを骨子とする電気泳動操
作は以前から知られており、特に上記のような生
体高分子物質の分離と固定に利用されている。

特に最近注目されている遺伝子工学の分野にお
いては、オートラジオグラフイーを利用した
DNAなどの核酸の塩基配列の決定のために電気
泳動操作の実施が必須とされている。この目的に
おける電気泳動操作は一般に、放射性標識が付さ
れたDNAあるいはDNA断片の塩基特異的反応物
混合物を電気泳動用支持媒体の電界方向に沿つて
複数種並行して泳動させる操作が含まれる。そし
て、その泳動により得られた複数列の泳動パター
ン（電気泳動により支持媒体上に形成されるゾー
ンの集合体）をオートラジオグラフとして得たの
ち、各列のゾーンを相互に対照比較することによ
り塩基配列の決定が行なわれる。すなわち、同一
の分子量を有する塩基特異的反応物は電気泳動の
開始点が同一であれば、同一の位置に移動すると
の電気泳動の原理を利用して、それらの対照比較
をおこなつている。

一般に電気泳動用支持媒体としては紙、メン
ブランフイルタ、澱粉ゲル膜、ポリアクリルアミ
ドゲル膜などが用いられており、厚さの均一なシ
ート状のものである。これらの支持媒体のうち、
澱粉ゲル膜、ポリアクリルアミドゲル膜などのゲ
ル膜は、電気非伝導性のガラス板、有機ポリマー
フイルムなどからなる平坦な支持体（支持具）の
周囲に支持枠（スペーサ）を設置して形成したモ
ールド上にゲル調製液を導入し、必要に応じてさ
らに別の支持体で上面を密閉したのちゲル化させ
ることにより形成される。以下、２枚の支持体の
間にゲル膜が挾持されたもの全体を単に電気泳動
用支持媒体ということがある。

しかしながら、このようにして形成される厚さ
の均一な長方形のシート状支持媒体を用いて上記
のような電気泳動操作を行なつた場合に、同一の
分子量を有する物質であつてもそれらの泳動方向
に垂直な方向での泳動位置の相違に基づいて泳動
距離が不均一になる現象が発生しやすい。すなわ
ち、荷電物質の移動速度（すなわちゾーンの移動
距離）は一般に中央部よりも両側部の方が小さく
なる傾向があり、このため一定時間経過後の泳動
パターンは、第６図に例示したように、両側部に
おけるゾーンの移動距離が、中央部におけるゾー
ンの移動距離よりも短くなつたパターンになりや
すい。なお第６図は、支持板（支持具）６０の上
に形成された支持媒体６１上にて上端開始点６２
から電気泳動させて得られたゾーン６３，６３′
の泳動パターンを模式的に示すものである。この
現象はスマイリング効果と呼ばれ、DNAなどの
塩基配列の決定操作のように複数の泳動列を対照
比較する工程を含む操作においては、塩基配列な
どの得られる情報の精度の低下を引き起こす大き
な原因となつている。上記のスマイリング効果の
発生の主な原因としては、支持媒体中を電流が通
ることにより発生した熱（ジユール熱）が側面縁
部から放熱されるために中央部と側面部とで温度
差が生ずることが挙げられる。すなわち、発生し
たジユール熱は支持媒体の中央部では表および裏
面からのみ放熱されるが、側面部では更に側面縁
部からの放熱が加わる。なお、これらの放熱を補
うためのジユール熱の幅方向に沿つた移動も発生
するが、この熱の移動についても、支持媒体の中
央部は両側からの熱の流入により放熱が補償され
やすいが、両側面部では一方の側から熱の流入が
あるのみとなり放熱の補償が不十分となる。これ
らの理由により、側面部の温度は中央部の温度に
比較して低くなる傾向があり、その結果、温度の
低い側面部では荷電物質の移動速度が中央部より
小さくなり、泳動パターン上にはスマイリング効
果が発生する。

このため、従来からスマイリング効果の発生を
防止するため、支持板の電気泳動用媒体に接しな
い側の表面に熱伝導率の良い金属板などからなる
放熱板を付設して温度差の発生を抑制するという
工夫がなされている。このようにすればある程度
の効果は得られるが、金属板の平面度を高めるの
が難しいため金属板と支持体を全面にわたつて密
着させるのが難しく、放熱板の放熱にむらが生じ
易いなどの問題があり、充分なスマイリング効果
の防止を図るのは困難であり、放熱板を付設する
作業も煩雑である。

このようなことから、第７図に示すように、緩
衝液を入れた上部緩衝液槽７１を、支持媒体７４
を挾持する支持板７３の裏面にまで伸ばして、上
部緩衝液槽７１内の緩衝液が支持板７３の裏面全
体に接触するようにしたものも使用されている。
この装置で、上部電極７２と下部電極７６との間
に印加された電圧は、上部緩衝液槽７１および下
部緩衝液槽７５内の緩衝液を介して支持媒体７４
に印加されて電気泳動が行なわれるが、この時支
持板７３の裏面全体に接触する上部緩衝液槽７１
内の緩衝液によつて支持板７３および支持媒体７
４の温度勾配が小さくなり、スマイリング効果の
発生を押えることができる。

しかしながら、この場合には緩衝液に温度差が
生じないようにするためには比較的高価な緩衝液
を大量に必要とするため、電気泳動を行なわせる
ための経費が高くなるという問題がある。さら
に、電気泳動のため上部および下部電極間に付加
される電圧は通常1500〜3000Vと高電圧であり、
且つ緩衝液は導電性が良いため、上部緩衝液槽を
下方へ伸ばして下部緩衝液槽に近づけると、両者
の間での電気絶縁性不良の問題も生じやすい。

このようなことから、本出願人は、シート状の
支持媒体を平板状支持板で両側から挾持し、上部
電極を内部に有し緩衝液を内部に収容保持しうる
上部緩衝液槽を支持体の上端開口と連通させ、下
部電極を内部に有し緩衝を液内部に収容保持しう
る下部緩衝液槽を支持板の下端開口と連通させ、
両電極間に印加される電圧を両緩衝液を介して支
持媒体に伝えて電気泳動を行なわせるようになす
とともに、前記支持板の少なくとも一方の外表面
を壁面とする保温水槽を設け、この保温水槽内の
水によつて支持媒体に温度勾配が生じるのを防止
するようにした電気泳動装置を提案している。

上記の装置を用いれば、上述のごとき経費の問
題や電気絶縁性不良の問題を生ずることなく、ス
マイリング効果の発生を防止できる。

一方このように構成する場合には緩衝液槽を２
個と水槽を１個用いるため、各槽の脱着性が問題
となる。電気泳動終了後に、支持板を取り外すた
めには、まず水槽内の水および各緩衝液槽内の緩
衝液を排出する必要がある。この時、装置全体を
逆さにして、水および緩衝液を捨てることも考え
られるが、電気泳動パターンを可視表示させるた
め放射性物質を被泳動物質に加えることが多く、
この場合は下部緩衝液槽内の緩衝液は放射性物質
で汚染されるため、そのまま捨てる訳にはいかな
いという問題があり、各層は別個に取り外すこと
ができるのが好ましい。

（発明の目的） 本発明は上記の事情に鑑み、下部緩衝液槽に対
して上部緩衝液槽などを簡単に脱着できるように
した電気泳動装置を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明の電気泳動装置は、電気泳動用支持媒体
を挾持する実質的に電気非伝導性かつ非可撓性の
２枚の平板状支持板を、前記媒体と該支持板の間
が水密に保たれるように固定しうる支え台、前記
支持板の上端開口と連通し、内部に緩衝液を収容
保持しうる上部緩衝液槽、前記支持板の下端開口
と連通し、内部に緩衝液を収容し得る下部緩衝液
槽、前記上部および下部緩衝液槽の各々に配され
た上部および下部電極を有し、 該上部および下部電極間に所定電圧を印加する
ことにより前記上部および下部緩衝液槽内に収容
保持された緩衝液を介して前記媒体の上下方向に
電位勾配を与えて電気泳動を行ない得るようにし
た電気泳動装置であつて、 前記下部緩衝液槽を固定する支え台の上に上方
に延びて設けられた１対の垂直プレートと、該垂
直プレートに平行に上方に延び、前記上部緩衝液
槽を保持する１対の側面プレートと、両プレート
の相対的上下動により両プレートの係合・離脱を
行ない得る係合手段とを設け、 垂直プレートに対し側面プレートを下動もしく
は上動させるだけで両プレートの係合もしくは離
脱を行なわせることができるようにしたことを特
徴とするものである。

（実施態様） 以下、図面により本発明の好ましい実施態様に
ついて説明する。

第１図は本発明に係る電気泳動装置の好ましい
実施態様の１例を示す斜視図で、第２図はこの装
置を前方から見た正面図、第３図はこの装置の矢
印Ａ−Ａに沿つた断面図であり、以下第１図から
第３図を併用して本装置について説明する。

本装置は支え台１上に上部緩衝液槽２、保温水
槽５および下部緩衝液槽７を取り付けたことを基
本構成とする。上部緩衝液槽２および下部緩衝液
槽７内には夫々幅方向に延びた１本の白金線から
なる上部電極３および下部電極８が配され、各緩
衝液槽２，７内に緩衝液が入れられた時には、各
電極３，８は緩衝液中に位置するようになつてい
る。これら両電極３，８は夫々、各緩衝液槽２，
７の側壁外部に突出して取り付けられた外部端子
３ａ，８ａと繋がる。

上部緩衝液槽２は、側面プレート１２，１３、
後下面プレート１４および前面プレート１１によ
り囲まれた上面が開口する函体で、前面プレート
１１には切り欠き１１ｂが形成されている。保温
水槽５は上部緩衝液槽２の後ろ側から下側へまわ
りこみ、そのまま下部緩衝液槽７の近傍まで下方
に延びる函体で、側面プレート１２，１３、背面
プレート１５および前面プレート１１から形成さ
れる。ここで、上部緩衝液槽２と保温水槽５の側
面プレート１２，１３および前面プレート１１は
共通であることから分るように上部緩衝液槽２と
保温水槽５は一体に構成されている。なお、保温
水槽５の前面には前面開口１１ａが形成されてい
る。

このように一体に構成された上部緩衝液槽２と
保温水槽５は、各側面プレート１２，１３が、支
え台１の上面に固設された一対の垂直プレート１
６，１７を外側から挟むようにして該垂直プレー
ト１６，１７と係合し、支え台１に保持される。
側面プレート１２，１３と垂直プレート１６，１
７の係合は、具体的には次のようにして行なう。
各側面プレート１２，１３の下端には下方に開口
した第１係合溝１２ａ，１３ａが形成され、各垂
直プレート１６，１７の上端には上方に開口した
第２係合溝１６ａ，１７ａが形成されるととも
に、各側面プレート１２，１３の内側面には図示
の如く第２係合溝１６ａ，１７ａと係合する第２
係合ピン１２ｂ，１３ｂが内方に突出して取り付
けられ、各垂直プレート１６，１７の外側面には
図示の如く第１係合溝１２ａ，１３ａと係合する
第１係合ピン１６ｂ，１７ｂが取り付けられてい
る。このため、側面プレート１２，１３が垂直プ
レート１６，１７６を挟むようにして、一体にな
つた上部緩衝液槽２と保温水槽５とを上方から降
ろすだけで、第１係合溝１２ａ，１３ａと第１係
合ピン１６ｂ，１７ｂが係合し、且つ、第２係合
溝１２ｂ，１３ｂと第２係合ピン１６ａ，１７ａ
が係合して、一体になつた上部緩衝液槽２と保温
水槽５とを支え台１に取り付けることができる。
また、上部緩衝液槽２と保温水槽５とを支え台１
から取り外す時には、これを上方に持ち上げるだ
けでよく、取り付け、取り外しが容易に行なえる
ようになつている。

下部緩衝液槽７は、支え台１に取り付け、取り
外しが容易に行なえるように保持されており、第
３図で２点鎖線で示すように、前面板１１の前面
に、２枚のガラス板からなる支持板により厚さが
ほぼ均一なシート状の支持媒体を挾持した支持具
アセンブリ２０を取り付けた後、上記のようにし
て上部緩衝液槽７と保温水槽５を支え台１に取り
付ける。このようにすると支持具アセンブリ２０
が、上部緩衝液槽２の前面の切り欠き１１ｂおよ
び保温水槽５の前面開口１１ａを塞ぐが、この時
の支持具アセンブリ２０と前面プレート１１の接
触面の間から緩衝液もしくは水が漏れないように
緩衝液槽パツキン４および水槽パツキン６が前面
プレート１１上に設けられている。アセンブリ２
０は実質的に電気非伝導性かつ実質的に非可撓性
であり、例えば、ガラス、セラミツクス、有機ポ
リマー（例：ポリメチルメタクリレート；ビスフ
エノールＡのポリカルボネート；セルロースアセ
テートプロピオネート等）からなり、透明または
白色であることが好ましい。

なお、支持具アセンブリ２０は第４Ａ図および
第４Ｂ図（第４Ａ図の矢印Ｂ−Ｂに沿つた断面
図）に示すように、支持板としての２枚のガラス
板２１ａ，２１ｂの左右に所定厚さのスペーサ２
３ａ，２３ｂを挟み、このスペーサ２３ａ，２３
ｂに囲まれた２枚のガラス板２１ａ，２１ｂの間
にゲル調整液を注入してこれをゲル化させ、厚さ
の均一なシート状ゲル膜からなる支持媒体２２を
形成させたものを用いる。また、これに代えて、
第５図に示すように２枚の電気非伝導性有機ポリ
マーフイルムからなる支持体２４ａ，２４ｂの左
右に所定厚さのスペーサ２３ａ，２３ｂを挟み、
このスペーサ２３ａ，２３ｂに囲まれた２枚のプ
ラスチツクフイルム２４ａ，２４ｂの間に厚さ均
一なゲル膜（支持体）２２を挾持したものを、２
枚のガラス板２１ａ，２１ｂで挾持したものを用
いてもよい。

以上のようにして、電気泳動装置の前面に第３
図の鎖線で示すように支持具アセンブリ２０を取
り付けた後、上部および下部緩衝液槽２，７に緩
衝液を入れ、保温水槽５内に水を入れる。この
後、外部端子３ａ，８ａ間に所定電圧を印加し、
電気泳動を行なう。なお、支持具アセンブリ２０
を構成するガラス板２１ａ，２１ｂのうち前面プ
レート１１と対向するガラス板２１の上端は前面
プレート１１の上端の切り欠きと同様の切り欠き
が形成されており、上部緩衝液槽２内の緩衝液は
この切り欠きを介してゲル膜（支持媒体）２２の
上端と接触するようになつており、且つ、支持具
アセンブリ２０の下端は下部緩衝液槽７内に突出
してゲル膜２２の下端が下部緩衝液槽７内の緩衝
液と接触するようになつている。このため、外部
端子３ａ，８ａに印加された電圧は緩衝液を介し
てゲル膜２２に作用し、ゲル膜２２の上端から注
入された蛋白質、核酸等の被電気泳動物質の電気
泳動がなされる。

この場合において、支持具アセンブリ２０が、
保温水槽５の前面開口１１ａを水密に塞いでいる
ので、この部分においては保温水槽５内の水が支
持具アセンブリ２０と接触しており、これにより
支持具アセンブリ２０の温度が均一化される。こ
のため、支持媒体２２の冷却（もしくは保温）効
果が前面にわたつてほぼ均一になり、スマイリン
グ効果の発生を防止できる。

なお、保温水槽５内の水温は常に実質的に一定
に保つのが望ましく、第１図から第３図の装置に
示すように水槽５の下部に水温調整用ヒーター９
を配設するのが好ましい。

以上のようにして、電気泳動を行なつた後、支
持具アセンブリ２０を取り外すには、まず、一体
になつた上部緩衝液槽２と保温水槽５の前面に支
持具アセンブリ２０を取り付けたままこれを支え
台１に対して上方へ動かし、第１係合溝１２ａ，
１３ａと第１係合ピン１６ｂ，１７ｂの係合およ
び第２係合溝１６ａ，１７ａと第２係合ピン１２
ｂ，１３ｂの係合を外し、支え台１に固定された
下部緩衝液槽７を支え台１上に残したまま、上部
緩衝液槽２，保温水槽５および支持具アセンブリ
２０を一体にして取り外す。上部緩衝液槽２内の
緩衝液と保温水槽５内の水とは、汚染されていな
いのでそのまま捨てることができ、一方支持媒体
中の被泳動物質に加えられた放射性物質で汚染さ
れた下部緩衝液槽７内の緩衝液は、別途処理でき
る。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、下部緩
衝液槽を保持する支え台に対して、上部緩衝液
槽、保温水槽等を一体にして上下動させるだけで
両者を係合・離脱させることができるように構成
しているので、放射性物質により汚染された下部
緩衝液槽内の緩衝液と、汚染されていない上部緩
衝液槽内の緩衝液および保温水槽内の水とを、
別々に処理することができ、装置の取り扱いが便
利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電気泳動装置の１例を示
す斜視図、第２図は上記装置を前方から見た正面
図、第３図は第２図の矢印Ａ−Ａに沿つた断面
図、第４Ａ図および第４Ｂ図は上記装置に取り付
けて電気泳動を行なわせる支持具アセンブリを示
す断面図、第５図は支持具アセンブリの異なる例
を示す断面図、第６図は従来の支持具による支持
媒体上に展開された泳動パターンのスマイリング
効果の状態を示す模式図、第７図は従来の電気泳
動装置の１例を示す断面図である。 １……支え台、２……上部緩衝液槽、３……上
部電極、５……保温水槽、７……下部緩衝液槽、
８……下部電極、９……水温調整用ヒーター、１
２，１３……側面プレート、１６，１７……垂直
プレート、２０……支持具アセンブリ、２２……
ゲル膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気泳動用支持媒体を挾持する実質的に電気
   非伝導性かつ非可撓性の２枚の平板状支持板を、
   前記媒体と該支持板の間が水密に保たれるように
   固定しうる支え台、前記支持板の上端開口と連通
   し、内部に緩衝液を収容保持しうる上部緩衝液
   槽、前記支持板の下端開口と連通し、内部に緩衝
   液を収容し得る下部緩衝液槽、前記上部および下
   部緩衝液槽の各々に配された上部および下部電極
   を有し、 該上部および下部電極間に所定電圧を印加する
   ことにより前記上部および下部緩衝液槽内に収容
   保持された緩衝液を介して前記媒体の上下方向に
   電位勾配を与えて電気泳動を行ない得るようにし
   た電気泳動装置であつて、 前記下部緩衝液槽を固定する支え台の上に上方
   に延びて設けられた１対の垂直プレートと、該垂
   直プレートに平行に上方に延び、前記上部緩衝液
   槽を保持する１対の側面プレートと、両プレート
   の相対的上下動により両プレートの係合・離脱を
   行ない得る係合手段とを設け、 前記垂直プレートに対し前記側面プレートを下
   動もしくは上動させるだけで両プレートの係合も
   しくは離脱を行なわせることができるようにした
   ことを特徴とする電気泳動装置。 ２ 係合手段により係合された前記側面プレート
   と垂直プレートが前記支持板を支え台に固定する
   手段を構成することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の電気泳動装置。 ３ 前記支持板がガラス板であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の電気泳動装置。