JP2000074881A - 電気泳動装置 - Google Patents
電気泳動装置Info
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- JP2000074881A JP2000074881A JP10255980A JP25598098A JP2000074881A JP 2000074881 A JP2000074881 A JP 2000074881A JP 10255980 A JP10255980 A JP 10255980A JP 25598098 A JP25598098 A JP 25598098A JP 2000074881 A JP2000074881 A JP 2000074881A
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- JP
- Japan
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- electrophoresis
- light
- thin film
- target substance
- electrophoresis apparatus
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 測定対象の検出、定量化が容易な電気泳動装
置を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明に従う電気泳動装置では、電気泳
動により対象物質が移動可能な泳動室と、この泳動室中
途に設けられた検出部と、この検出部に対して光を照射
する光源と、前記検出部を介した前記光源からの光を受
光し、この受光の変化により前記検出部に達した前記対
象物質を検出可能な光検出部と、を備えることにより、
対象物質の検出を容易に行うことができる。
置を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明に従う電気泳動装置では、電気泳
動により対象物質が移動可能な泳動室と、この泳動室中
途に設けられた検出部と、この検出部に対して光を照射
する光源と、前記検出部を介した前記光源からの光を受
光し、この受光の変化により前記検出部に達した前記対
象物質を検出可能な光検出部と、を備えることにより、
対象物質の検出を容易に行うことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気泳動装置に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】分子生物学の発展と一般化に伴い、電気
泳動によって核酸やタンパク質を分離分析する方法が、
学問的レベルのみならず、臨床検査や法医学、鑑識等の
多分野に渡り、必須のものとなってきている。
泳動によって核酸やタンパク質を分離分析する方法が、
学問的レベルのみならず、臨床検査や法医学、鑑識等の
多分野に渡り、必須のものとなってきている。
【０００３】電気泳動の原理を利用してタンパク質を分
離精製する方法には種々のものが知られているが、原理
的に大別して２種の方法があり、一つは分子量の大きさ
に基づくものであり、もう一つには電気的性質により分
離を行うものである。前者には代表としてドデシル硫酸
ナトリウム−ポリアクリルアミドゲル電気泳動法（ＳＤ
Ｓ−ＰＡＧＥ）があり、後者には等電点電気泳動が挙げ
られる。
離精製する方法には種々のものが知られているが、原理
的に大別して２種の方法があり、一つは分子量の大きさ
に基づくものであり、もう一つには電気的性質により分
離を行うものである。前者には代表としてドデシル硫酸
ナトリウム−ポリアクリルアミドゲル電気泳動法（ＳＤ
Ｓ−ＰＡＧＥ）があり、後者には等電点電気泳動が挙げ
られる。
【０００４】ＳＤＳ−ＰＡＧＥはアクリルアミドとＮ，
Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドの共重合により３次
元的な分子櫛を形成し、過剰な負の電荷を持つＳＤＳ−
タンパク質複合体を、分子ふるいの効果により、分離す
るものである。
Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドの共重合により３次
元的な分子櫛を形成し、過剰な負の電荷を持つＳＤＳ−
タンパク質複合体を、分子ふるいの効果により、分離す
るものである。
【０００５】等電点電気泳動はキャリアアンフォライト
と呼ばれる種々のｐＨにｐＩをもつ低分子の両性電解質
の混合物を含む系内に、通電によってｐＩ勾配を形成さ
せ、ｐＨ勾配が通電時間によって変化せず安定であるこ
とを利用して、タンパク質をｐＩの差によって分離する
ものである。
と呼ばれる種々のｐＨにｐＩをもつ低分子の両性電解質
の混合物を含む系内に、通電によってｐＩ勾配を形成さ
せ、ｐＨ勾配が通電時間によって変化せず安定であるこ
とを利用して、タンパク質をｐＩの差によって分離する
ものである。
【０００６】一方、核酸の電気泳動による分離の原理
は、ある電位勾配におかれた核酸分子が荷電粒子（イオ
ン）として異なった移動度を示すことにある。移動度は
各核酸の電荷とそれが移動する時に緩衝液と支持体（ア
クリルアミド重合体やアガロース等）から受ける抵抗力
によって決まる。すなわち、対象イオン（核酸）が支持
体内をを移動することに伴い水分子と支持体の３次元網
目構造から抵抗力を受ける。支持体の組成や種類、緩衝
液の組成やｐＨ値、温度などが具体的に影響を与える因
子となり、適切な泳動条件の設定により、核酸のサイズ
により分離が可能となる。
は、ある電位勾配におかれた核酸分子が荷電粒子（イオ
ン）として異なった移動度を示すことにある。移動度は
各核酸の電荷とそれが移動する時に緩衝液と支持体（ア
クリルアミド重合体やアガロース等）から受ける抵抗力
によって決まる。すなわち、対象イオン（核酸）が支持
体内をを移動することに伴い水分子と支持体の３次元網
目構造から抵抗力を受ける。支持体の組成や種類、緩衝
液の組成やｐＨ値、温度などが具体的に影響を与える因
子となり、適切な泳動条件の設定により、核酸のサイズ
により分離が可能となる。
【０００７】これらの電気泳動による分離では、検出は
通常染色などによる視覚化が行われる。タンパク質の場
合には、クマシーブルーや銀のタンパク質への特異的結
合を利用し、核酸の場合にはエチジウムブロマイドや銀
の特異的結合を利用する。その後視覚的な判断、若しく
は必要に応じてデンシトメトリーによる定量が行われ
る。
通常染色などによる視覚化が行われる。タンパク質の場
合には、クマシーブルーや銀のタンパク質への特異的結
合を利用し、核酸の場合にはエチジウムブロマイドや銀
の特異的結合を利用する。その後視覚的な判断、若しく
は必要に応じてデンシトメトリーによる定量が行われ
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気泳
動後のこのような操作には、操作が煩雑であり、時間を
要するという難点があり、またデンシトメトリーによる
定量化も、染色、脱色という操作的要素も加わるため
に、再現性が低くなるという欠点を持つ。電気泳動の進
行と同時に対象物若しくは対象となるサンプルの視覚
化、定量化が行われると、時間的ロスもなく、また信頼
性の高い検出が行われると考えられる。
動後のこのような操作には、操作が煩雑であり、時間を
要するという難点があり、またデンシトメトリーによる
定量化も、染色、脱色という操作的要素も加わるため
に、再現性が低くなるという欠点を持つ。電気泳動の進
行と同時に対象物若しくは対象となるサンプルの視覚
化、定量化が行われると、時間的ロスもなく、また信頼
性の高い検出が行われると考えられる。
【０００９】本発明は、測定対象の検出、定量化が容易
な電気泳動装置を提供することを目的とする。
な電気泳動装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明に従う電気泳動装置では、電気泳動により対象物質
が移動可能な泳動室と、この泳動室中途に設けられた検
出部と、この検出部に対して光を照射する光源と、前記
検出部を介した前記光源からの光を受光し、この受光の
変化により前記検出部に達した前記対象物質を検出可能
な光検出部と、を備えることにより、対象物質の検出を
容易に行うことができる。
発明に従う電気泳動装置では、電気泳動により対象物質
が移動可能な泳動室と、この泳動室中途に設けられた検
出部と、この検出部に対して光を照射する光源と、前記
検出部を介した前記光源からの光を受光し、この受光の
変化により前記検出部に達した前記対象物質を検出可能
な光検出部と、を備えることにより、対象物質の検出を
容易に行うことができる。
【００１１】対象物質が、荷電を持つ物質やタンパク質
のように電気的性質が異なる複数の物質を含む場合は、
泳動室は、電気的性質の違いに基づく移動速度の違いに
より複数の物質が分離できるよう構成されることが望ま
しい。
のように電気的性質が異なる複数の物質を含む場合は、
泳動室は、電気的性質の違いに基づく移動速度の違いに
より複数の物質が分離できるよう構成されることが望ま
しい。
【００１２】また、対象物質が、核酸のように分子量が
異なる複数の物質を含む場合は、泳動室は、分子量の違
いに基づく移動速度の違いにより複数の物質が分離でき
るよう構成されることが望ましい。
異なる複数の物質を含む場合は、泳動室は、分子量の違
いに基づく移動速度の違いにより複数の物質が分離でき
るよう構成されることが望ましい。
【００１３】泳動室が、対象物質に含まれる複数の物質
の移動速度に差をつけるための緩衝液又は支持体を含む
場合は、緩衝液又は支持体は、交換可能であることが望
ましい。
の移動速度に差をつけるための緩衝液又は支持体を含む
場合は、緩衝液又は支持体は、交換可能であることが望
ましい。
【００１４】検出部の好適な実施形態としては、抗原抗
体反応を用いることにより、対象物質を吸着可能である
ことが望ましいほか、表面プラスモン共鳴を利用したも
のであることが望ましい。
体反応を用いることにより、対象物質を吸着可能である
ことが望ましいほか、表面プラスモン共鳴を利用したも
のであることが望ましい。
【００１５】さらに好適には、検出部の熱を放熱するた
めの放熱手段を設けたり、泳動室に複数の検出部を有す
ることが望ましい。
めの放熱手段を設けたり、泳動室に複数の検出部を有す
ることが望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】本実施形態では、電気的手法によ
り分離を行う分離部とその一部に検出部として光学セン
サ系を装備し、電気泳動の進行をモニタリングし、物質
の検出、定量化を可能とする装置とそれによる測定法を
提供する。
り分離を行う分離部とその一部に検出部として光学セン
サ系を装備し、電気泳動の進行をモニタリングし、物質
の検出、定量化を可能とする装置とそれによる測定法を
提供する。
【００１７】図１（斜視図）、図２（図１の上面図）に
示すようにこの装置では、分離部１は支持体２として各
種ゲルを充填可能である構造を持ち、一端にサンプル導
入部３が設けられるとともに、対向して電極４ａ、４ｂ
が設けられており、電源５によりこの電極４ａ、４ｂ間
に直流電流が印加され得る。通常はサンプル導入部３側
が負電極となるが、正負逆転させることは可能である。
示すようにこの装置では、分離部１は支持体２として各
種ゲルを充填可能である構造を持ち、一端にサンプル導
入部３が設けられるとともに、対向して電極４ａ、４ｂ
が設けられており、電源５によりこの電極４ａ、４ｂ間
に直流電流が印加され得る。通常はサンプル導入部３側
が負電極となるが、正負逆転させることは可能である。
【００１８】そして、電極４ａ〜４ｂの中途部に検出部
６が配置されるような構造を持つ。
６が配置されるような構造を持つ。
【００１９】分離部１に充填する支持体２としては、一
般的に用いられるアクリルアミドゲルやアガロースゲル
等が用いられる。すなわち、ゲルに含まれる緩衝成分や
添加物を選択することにより、分子量による分離または
等電点による分離が可能となる。
般的に用いられるアクリルアミドゲルやアガロースゲル
等が用いられる。すなわち、ゲルに含まれる緩衝成分や
添加物を選択することにより、分子量による分離または
等電点による分離が可能となる。
【００２０】検出部６には、光学センサとして表面プラ
スモン共鳴センサが利用できる。
スモン共鳴センサが利用できる。
【００２１】表面プラズモンセンサは、基本的に、光源
７と、金属薄膜８を有した光反射面を持つ高屈折率の光
透過媒体９と、光検出器１０とを備える。光透過媒体９
は、一般に、ガラスやアクリルといった高屈折率材料で
作られており、センサチップと呼ばれる。このセンサチ
ップの光反射面に形成された金属薄膜８の外表面に血液
や尿等の試料を接触させた状態で、光源７からセンサチ
ップを通してその光反射面へ光線を全反射角で入射し、
その反射光を光検出器１０で受光する。
７と、金属薄膜８を有した光反射面を持つ高屈折率の光
透過媒体９と、光検出器１０とを備える。光透過媒体９
は、一般に、ガラスやアクリルといった高屈折率材料で
作られており、センサチップと呼ばれる。このセンサチ
ップの光反射面に形成された金属薄膜８の外表面に血液
や尿等の試料を接触させた状態で、光源７からセンサチ
ップを通してその光反射面へ光線を全反射角で入射し、
その反射光を光検出器１０で受光する。
【００２２】光反射面への入射光のうち、特定の入射角
で入ったものは金属薄膜８表面で表面プラズモン共鳴を
生じ、それによりエネルギーを奪われて反射強度が低下
する。この減光の生じた入射角（プラズモン共振角）を
測定することにより、金属薄膜表面上の屈折率が判明す
る。この原理により、試料中の物質状態を検査すること
が出来る。
で入ったものは金属薄膜８表面で表面プラズモン共鳴を
生じ、それによりエネルギーを奪われて反射強度が低下
する。この減光の生じた入射角（プラズモン共振角）を
測定することにより、金属薄膜表面上の屈折率が判明す
る。この原理により、試料中の物質状態を検査すること
が出来る。
【００２３】光反射面での光の挙動を微視的に観察する
と、入射光は金属薄膜８に入って薄膜の外表面から試料
空間へ滲み出てから再び金属薄膜８へ入り反射光とな
る。薄膜８の外表面から滲み出た光はエバネッセント波
と呼ばれ、このエバネッセント波が表面プラスモン共鳴
を引き起こす。
と、入射光は金属薄膜８に入って薄膜の外表面から試料
空間へ滲み出てから再び金属薄膜８へ入り反射光とな
る。薄膜８の外表面から滲み出た光はエバネッセント波
と呼ばれ、このエバネッセント波が表面プラスモン共鳴
を引き起こす。
【００２４】検出部６上を電気泳動により測定対象物が
移動することにより、検出部６上部には時間と共に、屈
折率に変化を生じるため、表面プラズモンセンサにより
を検出が可能となる。
移動することにより、検出部６上部には時間と共に、屈
折率に変化を生じるため、表面プラズモンセンサにより
を検出が可能となる。
【００２５】一つの分離部１は複数のサンプル導入部３
を持ち、また一つの分離部１に対して検出光学系は複数
個配置可能である。この構造によると一度に多くのサン
プルの分離、検出が可能となる。
を持ち、また一つの分離部１に対して検出光学系は複数
個配置可能である。この構造によると一度に多くのサン
プルの分離、検出が可能となる。
【００２６】電気泳動を行う際には通電により過剰な熱
の発生が考えられる。通常、表面プラスモン共鳴センサ
等に代表される光学センサは温度に敏感であるため、こ
のような場合、ベースラインや測定値が正確になり難い
場合がある。本発明による装置構造では側面部に熱に対
する緩衝能を持たせ、又は積極的な温度コントロール部
１１を設けることにより、この問題を回避できるという
特徴を備える。
の発生が考えられる。通常、表面プラスモン共鳴センサ
等に代表される光学センサは温度に敏感であるため、こ
のような場合、ベースラインや測定値が正確になり難い
場合がある。本発明による装置構造では側面部に熱に対
する緩衝能を持たせ、又は積極的な温度コントロール部
１１を設けることにより、この問題を回避できるという
特徴を備える。
【００２７】尚、泳動中または泳動後サンプルを含む支
持体２は回収可能であるため、分離が行われた目的物の
回収が可能となる。
持体２は回収可能であるため、分離が行われた目的物の
回収が可能となる。
【００２８】以下、具体例を示す。
【００２９】［タンパク質の分離に用いる例］分離部１
へ４８．７５％アクリルアミド、１．２５％Ｎ，Ｎ’−
メチレンビスアクリルアミドよりなるアクリルアミド溶
液を１５％、１Ｍ Ｔｒｉｓ ｂｕｆｆｅｒ（ｐＨ８．
８）を３７．５％、水４４％、１０％ＳＤＳを１％、
１．５％過硫酸アンモニウムを２．２５％となるように
混合し、添加し、ゲルの固化後、βーガラクトシダーゼ
（分子量１３０，０００）、牛血清アルブミン（分子量
６８，０００）、卵白アルブミン（分子量４５，００
０）、ヒト免疫グロブリン（分子量２２，０００）各１
０μｇ／ｍｌになるよう調整したサンプルを０．１μｌ
添加し、１ｍＶ／ｃｍの定電圧条件で泳動を行い、表面
プラスモンセンサにより計測を行った。図３に示すよう
に分子量の違いにより、各タンパク質が分離される事
が、流動時に確認された。
へ４８．７５％アクリルアミド、１．２５％Ｎ，Ｎ’−
メチレンビスアクリルアミドよりなるアクリルアミド溶
液を１５％、１Ｍ Ｔｒｉｓ ｂｕｆｆｅｒ（ｐＨ８．
８）を３７．５％、水４４％、１０％ＳＤＳを１％、
１．５％過硫酸アンモニウムを２．２５％となるように
混合し、添加し、ゲルの固化後、βーガラクトシダーゼ
（分子量１３０，０００）、牛血清アルブミン（分子量
６８，０００）、卵白アルブミン（分子量４５，００
０）、ヒト免疫グロブリン（分子量２２，０００）各１
０μｇ／ｍｌになるよう調整したサンプルを０．１μｌ
添加し、１ｍＶ／ｃｍの定電圧条件で泳動を行い、表面
プラスモンセンサにより計測を行った。図３に示すよう
に分子量の違いにより、各タンパク質が分離される事
が、流動時に確認された。
【００３０】［核酸の分離に用いる例］λファージＤＮ
Ａ １０μｇを制限酵素Ｈｉｎ ｄＩＩＩにて消化し、
フェノール抽出エタノール沈殿し、最終濃度 １０μｇ
／ｍｌとしたものをサンプルとした。分離部１を０．８
％アガロースゲル、４０ｍＭＴｉｒｓ−酢酸（ｐＨ８．
０）、１ｍＭ ＥＤＴＡで充填し、固化後、サンプルを
添加し、１Ｖ／ｃｍの定電圧条件で泳動を行い、表面プ
ラズモンセンサにより計測を行った。図４に示すように
分子量の違いにより、各核酸フラグメントが分離される
事が、泳動時に確認された。
Ａ １０μｇを制限酵素Ｈｉｎ ｄＩＩＩにて消化し、
フェノール抽出エタノール沈殿し、最終濃度 １０μｇ
／ｍｌとしたものをサンプルとした。分離部１を０．８
％アガロースゲル、４０ｍＭＴｉｒｓ−酢酸（ｐＨ８．
０）、１ｍＭ ＥＤＴＡで充填し、固化後、サンプルを
添加し、１Ｖ／ｃｍの定電圧条件で泳動を行い、表面プ
ラズモンセンサにより計測を行った。図４に示すように
分子量の違いにより、各核酸フラグメントが分離される
事が、泳動時に確認された。
【図１】本発明の実施形態に係る電気泳動装置の斜視図
【図２】同電気泳動装置の上面図
【図３】同電気泳動装置によるタンパク質の分離結果
【図４】同電気泳動装置による核酸の分離結果
１…分離部、２…支持体、３…サンプル導入部、４ａ、
４ｂ…電極、５…電源、６…検出部、７…光源、８…金
属薄膜、９…光透過媒体、１０…光検出器、１１…温度
コントロール部
４ｂ…電極、５…電源、６…検出部、７…光源、８…金
属薄膜、９…光透過媒体、１０…光検出器、１１…温度
コントロール部
Claims (12)
- 【請求項１】 電気泳動により対象物質が移動可能な泳
動室と、この泳動室中途に設けられた検出部と、この検
出部に対して光を照射する光源と、前記検出部を介した
前記光源からの光を受光し、この受光の変化により前記
検出部に達した前記対象物質を検出可能な光検出部と、
を備えてなる電気泳動装置。 - 【請求項２】 前記対象物質は、電気的性質が異なる複
数の物質を含み、前記泳動室は、電気的性質の違いに基
づく移動速度の違いにより、前記複数の物質が分離でき
るよう構成されている請求項１記載の電気泳動装置。 - 【請求項３】 前記対象物質は、荷電を持つ物質を含む
請求項２記載の電気泳動装置。 - 【請求項４】 前記対象物質は、タンパク質を含む請求
項２記載の電気泳動装置。 - 【請求項５】 前記対象物質は、分子量が異なる複数の
物質を含み、前記泳動室は、分子量の違いに基づく移動
速度の違いにより、前記複数の物質が分離できるよう構
成されている請求項１記載の電気泳動装置。 - 【請求項６】 前記対象物質は、核酸を含む請求項５記
載の電気泳動装置。 - 【請求項７】 前記泳動室は、前記対象物質に含まれる
複数の物質の移動速度に差をつけるための緩衝液又は支
持体を含んでなる請求項１〜６の何れか記載の電気泳動
装置。 - 【請求項８】 前記緩衝液又は支持体は、交換可能であ
る請求項７記載の電気泳動装置。 - 【請求項９】 前記検出部は、抗原抗体反応を用いるこ
とにより、前記対象物質を吸着可能である請求項１〜８
の何れか記載の電気泳動装置。 - 【請求項１０】 前記検出部は、表面プラスモン共鳴を
利用したものである請求項１〜９の何れか記載の電気泳
動装置。 - 【請求項１１】 前記検出部の熱を放熱するための放熱
手段を具備してなる請求項１〜１０の何れか記載の電気
泳動装置。 - 【請求項１２】 前記泳動室は、複数の検出部を有して
なる請求項１〜１１の何れか記載の電気泳動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10255980A JP2000074881A (ja) | 1998-08-26 | 1998-08-26 | 電気泳動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10255980A JP2000074881A (ja) | 1998-08-26 | 1998-08-26 | 電気泳動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000074881A true JP2000074881A (ja) | 2000-03-14 |
Family
ID=17286244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10255980A Pending JP2000074881A (ja) | 1998-08-26 | 1998-08-26 | 電気泳動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000074881A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004239664A (ja) * | 2003-02-04 | 2004-08-26 | Fuji Photo Film Co Ltd | 電気泳動装置 |
| US7074311B1 (en) * | 2002-05-08 | 2006-07-11 | Sru Biosystems Inc. | Biosensor electrophoresis |
| KR101440821B1 (ko) * | 2012-12-13 | 2014-09-23 | 광주과학기술원 | 섬유상 물질의 분리장치 및 분리방법 |
-
1998
- 1998-08-26 JP JP10255980A patent/JP2000074881A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7074311B1 (en) * | 2002-05-08 | 2006-07-11 | Sru Biosystems Inc. | Biosensor electrophoresis |
| US7622027B1 (en) | 2002-05-08 | 2009-11-24 | Sru Biosystems, Inc. | Biosensor electrophoresis |
| JP2004239664A (ja) * | 2003-02-04 | 2004-08-26 | Fuji Photo Film Co Ltd | 電気泳動装置 |
| KR101440821B1 (ko) * | 2012-12-13 | 2014-09-23 | 광주과학기술원 | 섬유상 물질의 분리장치 및 분리방법 |
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