JPH0375822B2 - - 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する等のために用いら
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電気泳動操作が従来から知ら
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
を行なつている。

一般に電気泳動用支持媒体としては濾紙、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。これらの支持媒体として澱
粉ゲル膜、ポリアクリルアミドゲル膜などのゲル
膜を用いる場合従来は、ガラス板等の非導電性材
料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たものを利
用していた。しかしこのゲル膜形成方法は非常に
面倒であり、電気泳動操作以前に実験者に煩わし
い作業を強いるものとなつていた。

上記のような事情に鑑みて本出願人は、ゲル調
製等の面倒な作業をする必要なく手軽に利用でき
る電気泳動シートを提案した（例えば特開昭59−
126237号）。この電気泳動シートは、非導電性有
機ポリマーフイルムからなる２枚のシート材を左
右端部に所定厚さのスペーサを挟んで対向配置
し、これらのシート材の間に電気泳動用ゲル膜を
均一な厚さに挟持させてなるものである。この電
気泳動シートは、上記のように２枚のポリマーフ
イルムの間にゲル膜が配された状態で販売されう
るから、電気泳動実験者はこの電気泳動シートを
買い求めて、手軽に電気泳動操作を行なうことが
できる。

上記構成の電気泳動シートを用いる場合も、従
来方法通り、ゲル膜が上下方向に延びるように該
シートが配置される。そのために該電気泳動シー
トを用いる電気泳動装置としては、可撓性に富む
このシートを両表面側から挟んで立つた状態に保
持する１対の平板状支持体（ガラス板、セラミツ
クス板等からなる）を備えるものが使用される。
そして上記のように保持されたゲル膜には、周知
の方法により緩衝液を介して上下方向に電位勾配
が与えられ、電気泳動が行なわれる。

ところが、上述のように電気泳動シートを平板
状支持体で挟み付けて保持した場合、シートと支
持体との間にほんの小さなチリ、ゴミ等が付着し
ていても、泳動パターンがゆがんでしまうという
ことが分かつた。つまり上述のように電気泳動シ
ートを保持した際、ポリマーフイルムを介してチ
リ、ゴミ等が押し付けられた部分のゲル膜がつぶ
されるので、この部分においてゲル膜の厚さが不
均等になる。そこで、前述の荷電物質が電気泳動
により上記厚さ不均等の部分を通過する際に泳動
速度が不均一になり、その結果、斜行、折れ曲
り、ギザギザ状等の泳動パターンゆがみが生じる
ものである。このように泳動パターンがゆがんで
しまうと、その読取り不能、あるいは読取精度低
下を招く。泳動パターンの読取精度が低下する
と、例えばDNA等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、塩基配列等、得られる情報の信頼性低
下につながる。

（発明の目的） 本発明は上記のような事情に鑑みてなされたも
のであり、前述の便利な電気泳動シートを用い
て、泳動パターンのゆがみを生じることなく電気
泳動を行ないうる電気泳動装置を提供することを
目的とするものである。

（発明の構成） 本発明の電気泳動装置は、先に述べたように電
気泳動シートを間に挟んで、該シートを保持する
１対の平板状支持体を備える電気泳動装置におい
て、 上述の平板状支持体の少なくとも一方と電気泳
動シートとの間において、該シートの端部に接す
るスペーサを配置したことを特徴とするものであ
る。

（実施態様） 以下、図面に示す実施態様に基づいて本発明を
詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施態様による電気泳動装
置を示す斜視図であり、第２図はこの装置を前方
から見た正面図、第３図は第２図の−線に沿
つた断面形状を示す断面図である。以下、これら
第１，２および３図を参照してこの電気泳動装置
について説明する。

本装置は基本的に、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が取り付け
られてなる。上部緩衝液槽２および下部緩衝液槽
７内にはそれぞれ幅方向に延びた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はそれぞれ、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に接続している。

上部緩衝液槽２は、側面プレート１２，１３、
後下面プレート１４および前面フレーム１１によ
り囲まれて上面が開口するように形成された函体
で、前面フレーム１１の上部には切り欠き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
フレーム１１から形成されている。ここで、上部
緩衝液槽２と保温水槽５の側面プレート１２，１
３および前面フレーム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。したがつて、側面プレート１２，１３が垂直
プレート１６，１７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とが係合し、そして第２係
合溝１２ｂ，１３ｂと第２係合ピン１６ａ，１７
ａとが係合するので、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、
上記前面フレーム１１の下方位置において、支え
台１に取外し自在に保持されるようになつてい
る。

第３図に示すように前面フレーム１１の手前側
に、ガラス板、セラミツクス板等からなる２枚の
平板状支持体２１ａ，２１ｂ間に前述のような電
気泳動シート３０を挟持してなる電気泳動シート
アセンブリ２０（これについては後に詳述する）
を取り付けた後、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。このようにすると電気
泳動シートアセンブリ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、この時電気泳動シートアセン
ブリ２０と前面フレーム１１との接触面間から緩
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が前面フレーム１１
上に設けられている。

ここで、上記電気泳動シートアセンブリ２０に
ついて詳しく説明する。まず電気泳動シート３０
は第４図の断面図に詳しく示されるように、非導
電性有機ポリマーフイルムからなる２枚のシート
材３１ａ，３１ｂを左右端部に所定厚さのスペー
サ３３，３４を挟んで対向配置し、両シート材３
１ａ，３１ｂの間に均一な厚さの電気泳動用ゲル
膜３５を挟持してなるものである。シート材３１
ａ，３１ｂは、平面性のよいもので、非導電性か
つ実質的に水不透過性であればどのような材質の
ものでもよく、ポリエチレンテレフタレート、ビ
スフエノールＡのポリカルボネートのようなポリ
エステル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチ
レン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニルなどのビニ
ル系重合体、ナイロンなどのポリアミドなど、お
よびそれらの共重合体（例、塩化ビニリデン・塩
化ビニルコポリマー）が好ましく用いられる。両
シート材３１ａ，３２ｂの材質は同じでも異なつ
ていてもよい。前側のシート材（カバーシートと
も称される）３１ｂは、それを通してオートラジ
オグラフイーの露光が実施できる範囲で薄いほう
が好ましく、約50μｍ以下のものが用いられ、実
用上好ましいのは厚さ約3μｍから約50μｍのもの
であり、特に好ましいのは厚さ約5μｍから約40μ
ｍの範囲のものである。後側のシート材３１ａの
厚さは、上記シート材３１ｂと同じであつても異
なつていてもよく、約5μｍから約５mm、好まし
くは約8μｍから３mmの範囲から選ばれる。

電気泳動用ゲル膜３５は、その中で電気泳動が
行なえるものであれば何でもよく、例えば代表的
なものとして、アクリルアミドゲル、アガロース
ゲル、澱粉ゲル、寒天ゲル、セルロースアセテー
ト多孔質膜、ろ紙などが挙げられる。

上記構成の電気泳動シート３０が前述のように
２枚の平板状支持体２１ａ，２１ｂ間に挟持され
るが、ここで本発明装置の特徴部分として第１図
図示のように、前面フレーム１１から遠い方の平
板状支持体２１ｂと電気泳動シート３０との間に
は、四角い枠状のスペーサ４０が配置される。こ
のような形状のスペーサ４０は、電気泳動シート
３０が両支持体２１ａ，２１ｂ間に挟持されたと
き、該電気泳動シート３０の端部のみに接するこ
とになる。したがつて前述したように極めて薄く
形成されて可撓性に富むシート材３１ｂの中央部
（すなわち電気泳動に利用される部分のゲル膜３
５に対向する部分）は、該スペーサ４０の厚さ
（好ましくは0.15〜0.6mm、例えば0.25mm）分だけ
支持体２１ｂから離間することになる。

電気泳動シート３０を挟持した平板状支持体２
１ａ，２１ｂは、例えばクリツプ等を用いて、前
面フレーム１１に固定される。このようにした
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、前面フレーム１１側のガラス板２
１ａの上端には、該前面フレーム１１の上端の切
り欠き１１ｂと同様の切り欠きが形成され、上部
緩衝液槽２内の緩衝液はこの切り欠きを通つてゲ
ル膜３５の上端と接触し、一方電気泳動シートア
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３５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３５に作用し、ゲル膜３５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。

電気泳動シートアセンブリ２０が、保温水槽５
の前面開口１１ａを塞いでいるので、この部分に
おいては保温水槽５内の水が電気泳動シートアセ
ンブリ２０と接触しており、これにより電気泳動
シートアセンブリ２０の温度が均一化される。こ
のため、ゲル膜３５の冷却（もしくは保温）効果
が全面にわたつてほぼ均一になり、スマイリング
効果（すなわち荷電物質の移動速度がゲル膜両端
部と中央部とで異なつて泳動パターンが弧状に曲
がつてしまうこと）の発生を防止できる。

前述した通りスペーサ４０の作用で、薄くて可
撓性に富むシート材３１ｂの中央部は支持体２１
ｂから微小距離離間するので、このシート材３１
ｂの表面あるいは支持体２１ｂの表面にチリ、ホ
コリ等が付着していても、これらのチリ、ホコリ
等によつてゲル膜３５が押しつぶされることがな
い。したがつて前述したような泳動パターンのゆ
がみが発生せず、該泳動パターンは精度良く読み
取られるようになる。

なお本実施態様装置においては、第１図に示さ
れるように、スペーサ４０の側部に上下方向距離
を示す目盛り４０ａおよびスロツト位置を示す示
標４０ｂが設けられている。したがつて、この目
盛り４０ａを利用して、泳動パターンの移動距離
の概略を目測することができる。

また前述のように両支持体２１ａ，２１ｂ間に
電気泳動シート３０を配置するに際しては、前面
フレーム１１側に位置する支持体２１ａの内面
（電気泳動シート３０側の面）に予め水を張つて
から電気泳動シート３０を配するのが好ましい。
すなわちそのようにすれば、電気泳動シート３０
が全面に亘つて該支持体２１ａに密着するので、
保温水槽５内の水による冷却（もしくは保温）効
果が、ゲル膜３５全面に対してより均等なものと
なり、前記スマイリング効果の発生をより確実に
防止可能となる。またこのようにして電気泳動シ
ート３０を支持体２１ａに密着させておけば、両
者の間に緩衝液が進入して斑状となり、そのため
に泳動パターンが見難くなることも防止できる。
このような効果を奏するスペーサ４０は、例えば
厚さ0.25mm程度に形成される。

なお以上説明した実施態様装置においては、電
気泳動シート３０の後面側に保温水槽５を配して
いるために、後方側のシート材３１ａは支持体２
１ａに密着させ、前方側のシート材３１ｂと支持
体２１ｂとの間にスペーサ４０を配置している
が、それとは反対に保温水槽５を電気泳動シート
支持体２１ｂ側に設けて前面側から電気泳動シー
ト３０を冷却（もしくは保温）することも可能で
ある。そのような場合には前方側のシート材３１
ｂを支持体２１ｂに密着させて、シート材３１ａ
と支持体２１ａとの間にスペーサ４０を配置する
ようにしてもよい。さらには、両シート材３１
ａ，３１ｂがともに極めて薄く形成され、ゲル膜
３５の冷却（もしくは保温）が前述の保温水以外
の手段によつて効果的に行なわれるような場合に
は、電気泳動シート３０の両表面側にそれぞれス
ペーサを配置してもよい。また、保温水槽５を省
略してもよい。この場合、前面フレーム１１に設
けられた開口部１１ａは省略することができる。

（発明の効果） 以上詳細に説明した通り本発明の電気泳動装置
においては、電気泳動シートを支持する平板状支
持体と該シートとの間に配置したスペーサの作用
により、電気泳動シートのゲル膜がチリ、ホコリ
等によつてつぶされることが確実に防止されるよ
うになつている。したがつて本発明装置によれ
ば、ゲル膜のつぶれによる泳動パターンのゆがみ
発生をなくし、該泳動パターン読取りの精度を高
め、電気泳動に基づいて得られる塩基配列等の各
種情報の信頼性を大いに高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様装置を示す分解斜
視図、第２図は上記実施態様装置の正面図、第３
図は第２図の−線に沿つた部分の断面形状を
示す側断面図、第４図は本発明に係る電気泳動シ
ート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、１２，１３……側面プレート、
１６，１７……垂直プレート、２１ａ，２１ｂ…
…平板状支持体、３０……電気泳動シート、３１
ａ，３１ｂ……シート材、３３，３４……スペー
サ、３５……ゲル膜、４０……スペーサ、４０ａ
……目盛り。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 非導電性有機ポリマーフイルムからなる２枚
   のシート材を左右端部に所定厚さのスペーサを挟
   んで対向配置し、これらのシート材の間に電気泳
   動用ゲル膜を均一な厚さに挟持させてなる電気泳
   動シートを用いて電気泳動を行なわせる電気泳動
   装置であつて、 前記電気泳動シートを間に挟んで、該シートを
   保持する１対の平板状支持体を有し、 これらの平板状支持体の少なくとも一方と前記
   電気泳動シートとの間において、該シートの端部
   に接するスペーサが配置されていることを特徴と
   する電気泳動装置。