JP2005164459A - 電気泳動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気出力装置と一体的に構成される電気泳動装置の防水性を高め、実験者の安全性を図り、より使いやすい電気泳動装置を提案する。
【解決手段】電気泳動出力を行う電気出力回路上の物理的要因によって変形し、この変形により出力変化を行うスイッチ、前記スイッチ上に敷設され、前記スイッチに変形の為の外力を伝達すると共に防水能を有する様な伝達材を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、主にＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質などの生体分子、または、電荷を有する各種の低分子化合物、錯体などの混合物を試料とし、それら試料の分離分析および精製、回収などに用いられる電気泳動装置に関する。

従来の電気泳動装置 としては、実公昭６３−３９６３９号公報に示される泳動装置が公知である。この泳動装置はヒューズと整流手段および動作のオンオフや出力の切り替えスイッチのみで構成され、泳動担体のインピーダンスに応じた電流が供給可能である。

実公昭６３−３９６３９号

しかしながら、上記発明装置は、直接ＡＣ１００Ｖの家庭用電源等の汎用交流電源に直接接続するため、泳動担体のインピーダンスの急激な低下や、各部の短絡により大量の電流が流れる可能性が大である。この大量の電流は、人体にとって危険であるにもかかわらず、電気的絶縁性への配慮は、内蔵するヒューズの断線および電子回路を収容するケースの保護機能的形態のみである。
このような簡易な保護機能では、電気泳動実験を高校などでの教育の一環として行うことも増えてきている現在、決して十分とは言えない。また、扱いなれていない者が実験を行えば、液体を誤ってこぼしてしまうなど、装置が故障する可能性も高くなるため、故障しにくい構成にしたり、故障を招く可能性のある操作ができないような使用感の向上といったことが求められる。

しかしながら、安全性や使用感を向上させるためだけに回路構成を複雑にしたり、自動化を進めるだけでは、装置の大型化や高価格化を招くことになる。そのような装置は、結果的には専門の研究機関でしか扱えず、教育用途の拡大や、一人の研究者が複数台を扱うことによる研究の迅速化につながらない。したがって、できるだけ簡易な構成でありながら、安全かつ操作しやすい泳動装置が求められることになる。
発明者らは、特願２００１−３７９２５５において、簡易かつ安全な泳動装置を考案している。この発明における泳動装置では、泳動槽の蓋に磁石を備えており、泳動用電源と電気泳動槽の接続部にリードスイッチを挟み、このリードスイッチを蓋の磁石で動作させることにより、蓋をしなければ通電しない安全性を有している。また、泳動用電源のスイッチにも磁石を備え、電源ケース内のリードスイッチを磁力で動作させることにより、回路部を完全にケース内に密封することができるため、防水性が非常に高く故障しにくい構成を実現している。

しかしながら上記発明の泳動装置では、随所に使用している磁石の性能のばらつきによって動作が不安定になることがあるという問題点を含んでいる。また、安全性を高めるためのリードスイッチが電気泳動槽に付属しているため、洗浄や緩衝液の注入などの際に、スイッチ部に液体が入ってしまい、故障を招くことがある。このため、取り扱いに注意を払う必要があり、簡単に使用できるとはいえない。更に、たとえばＤＮＡの観察には、エチジウムブロマイドなどの発がん性や毒性が疑われる染色液を電気泳動前に電極槽内の緩衝液に添加し使用することもある。この場合、従来の電気泳動槽の形状では、電気泳動後に当緩衝液を廃液として処理する際に、廃棄中の液体形状が一定にならないために、泳動槽外部に廃液が付着したり、周囲に廃液が飛散するおそれがあった。

そこで本発明は、実公昭６３−３９６３９号公報に示されている電気回路の簡易さを生かした、非常にコンパクトな泳動装置でありながら、誰でも簡単に扱える優れた使用感と、故障しにくく安全性もより向上させた泳動装置を考案することを目的とする。
装置の安全性については、蓋をしなければ通電できない構成によって確保するが、特願２００１−３７９２５５の泳動装置のように、蓋と泳動槽に備えられたスイッチとを連動させるのではなく、蓋と泳動用電源に備えられたスイッチとを連動させる。これにより、液体に弱いスイッチ類を泳動槽から排除することが可能となり、故障の可能性を劇的に低減させることができる。また、泳動槽を洗浄することも容易になるため、使用感が向上する。特に電気泳動後に電極槽内の緩衝液を廃液として処理する際に、泳動槽外部に廃液が付着したり、周囲に廃液が飛散する事態を大幅に回避できる。

泳動用電源のスイッチとしては、ばらつきが少なく動作が安定している機械的なスイッチを使用するが、ボタンとケースの形状の工夫によって防水性を向上させ、故障しにくい構成にする。
また、泳動槽や蓋の形状を工夫することにより、緩衝液の移し替えや廃棄を安全で迅速に行いやすくしたり、蓋が曇っても内部が容易に確認できる構成にすることによって、さらに使用感を向上させることが可能になる。

本発明は、より安全で、効率の良い電気泳動実験を実現可能とすると共に、実験者が、必要とするオーダーメイド的な関連器具および消耗品の供給をスムーズに行う。

発明の実施するための最良の形態

本発明は、安全性が高く、しかも使い勝手が良い簡易な電気泳動装置を提案するものであって、より詳細には、状態を変形させてオンオフを行うスイッチを、防水用のカバーを介して操作可能とすることで、いわゆるメンブランスイッチと同じような防水能力を発揮させながら使い勝手を向上させた構成、複数の泳動機を接続できる電源であって、個々に電源のスイッチを時間によってオンオフするタイマーを設けた多連状の電源構成、蓋の着脱時に作動するスイッチであって、泳動実験に際し、電源ユニットが不用意に抜けない構成、泳動槽の角部にＶ字等の切り込みを入れて緩衝液を排出する際の目的方向外への漏れを抑える構成、より多数の通気口を設けた蓋の使用により、泳動実験時の熱の発散を効率よく行うと共に、蒸散の激しい電極上部に傾斜を設け且つ通気口を蓋平面に対し垂直方向に設けることで、緩衝液の帰還を行い、必要以上の緩衝液の低減を抑える構成並びに当該傾斜構成による泳動実験時の電極上部の緩衝液の泡の発生に際し、泡の破裂の際の緩衝液の外部への飛散の防止等を備える。

本発明の電気泳動装置を順に説明する。
まず、本発明の電気泳動装置の基本構成の断面図を図１に示す。
本発明の電気泳動装置はサブマリン型と呼ばれるものであり、泳動槽１に泳動用緩衝液２を注入する。泳動槽１の中央部は台状に盛り上がっているのが通常である。また、泳動槽に用いる緩衝液などの支持電解質の液量を少なく用いることにより、台状に盛り上がっている場所にて、ろ紙電気泳動やセルロースアセテート電気泳動に転用することも可能である。この台状部３によって分けられた両底部には電極４が張られている。電極４は通常、白金の線状部材である。２本の電極４はそれぞれ泳動用電源に接続され、一方が陽極、もう一方が陰極となる。
台状部３には泳動担体５が設置される。この泳動担体５は、サブマリン型泳動装置においてはアガロースを主成分とするゲルであることが多い。泳動担体５には試料設置溝６が設けられ、試料７をこの中に設置する。泳動担体５には、電極４から緩衝液２を介して電圧が印加され、帯電している試料７が泳動される。試料７に含まれる各成分は分子サイズの違い、あるいは帯電状態の違いなどに応じて、泳動担体５内で分離される。
なお、電気泳動では高電圧が印加されることが通常であるため、感電を防ぐために泳動槽蓋８を設置する。泳動槽蓋８は、緩衝液中の水分の蒸発を抑制したり、ほこりなどの汚染物質が泳動槽内に混入することを防止する役割も果たしている。
また、発明者らは、特願２００２−５４７３２において、泳動槽蓋の中央部を窪ませ、泳動担体に直接接触する泳動装置を考案した。この構造により、泳動担体上部の緩衝液を排除し、電流および発熱量の低減が可能になる。さらに、泳動槽蓋の窪み部分に冷却水を入れれば、泳動担体を効率よく冷却して、良好な泳動像を得られるようになる。ただし、泳動槽蓋を設置する際、泳動槽の窪み部分が泳動担体上部の緩衝液を押しのけるため、設置した試料も緩衝液とともに流出してしまう可能性がある。そこで、本発明の電気泳動装置では、図２に示す構造の泳動槽蓋を用いる場合がある。図２において、泳動槽蓋の中央部９は窪んで泳動担体５に接触しているが、試料設置溝６の上部は開口している。

これにより、泳動槽蓋８を設置した後に、泳動槽蓋の開口部１０を通して試料を設置することができるため、試料が流出することを防止できる。この構造では、泳動槽蓋の中央部９に緩衝液の一部が流入する。流入した緩衝液は冷却効果をもたらすことが期待される反面、電位が高いため触れると危険である。さらに、中央部９に冷却水を入れようとしても、冷却水が緩衝液と混合してしまうため、泳動に影響を及ぼす可能性がある。そこで、図３のように、開口部１０の周囲に仕切り１１を設けてもよい。この場合、仕切り１１の開口部１２を狭くしておけば、誤って触れてしまう事故を防止できる。具体的には、通電しない状況にて、蓋をしたままサンプルを泳動槽内のアガロースゲルなどにアプライする際に、試料を注入するために用いるチップが挿入でき、指などが入らないサイズが望ましく、開口部１２は少なくとも一辺の幅が６mm以下となるようにするとよい。また、その際に用いるチップの形状に合わせ、仕切りの空間が下方に向かって狭くなるように形成しておくと、試料を設置する際に位置決めがしやすくなる。仕切り１１の内部には、通常は複数形成される試料設置溝６の間隔に合わせて、仕切り１１とは直交する方向にさらに細かい仕切りを設けることも可能であり、この場合には、試料設置溝６の一つ一つに合わせて仕切られた空間が対応するため、さらに位置決めが容易になる。

次に、本発明の電気泳動装置の概観を図４に示す。図１に示したように、本発明の電気泳動装置も、泳動槽２１の中央は盛り上がり、台状部２２が形成されている。両底部には電極２３が張られており、電極２３は泳動槽の縁部２４を通じて電極端子ピン２５に接続されている。泳動槽には、ビーカーと同様の形状をもつ注出口２６が設けられ、緩衝液などの液体を、泳動槽から他の容器に移し替えたり、廃棄する作業が容易に行えるようになっている。注出口２６の形状の一例を、断面図として図５に示す。図５において、261は泳動槽の縁部、262は泳動槽の側壁であり、泳動槽の角もこれと同じ形状となる。泳動槽の角がこのような直角形状になっていると、液体を注ぎ出すときに勢いがついたり左右からの流れが交差するなどして、とくに口の狭い容器に移し替える作業が難しくなる。また、これらの現象を抑えるために注ぎ出す勢いを弱めると、泳動槽の縁部２６１を伝って下方に液体がこぼれてしまう。
そこで、本発明の泳動装置では、泳動槽の角を落として開口部２６３を広くとり、液体が適度な速度で注ぎ出せるようにする。また、泳動槽の縁部も、注出口の縁部２６４のみ薄くして、液体が伝いにくいようにしておく。このようにして、図４における注出口２６を形成することにより、頻繁に行われる緩衝液の移し変え作業を安全で迅速に行うことができるようにする。
本発明の電気泳動装置の電源ユニットは、上部ケース３１と下部プレート３２を組み合わせて形成される。これらを組み合わせると、溝３３が形成されるようになっている。泳動槽２１には、電極端子ピン２５を電源ユニットの接続口に挿入することにより、接続される。このとき、泳動槽のガイド２７が、溝３３にかみ合って、位置が固定される。電源ユニットの筐体３００の背面からは電源コード３４が出ており、これを介してAC入力電圧が供給される。出力は切替スイッチ３５によって選択される。

本発明の電気泳動装置では、AC入力の半波整流と全波整流によって得られる２種類の出力から選択するようになっているため、切替スイッチは２つの整流方式を切り替えるものである。実際には、出力スイッチ３６を押すことにより、泳動槽側に出力される。泳動槽側に電力が出力されている間は、表示LED３７が点灯している。前述したように、本発明の電気泳動装置の電源ユニットには、泳動槽蓋によって押される安全スイッチ３８が設けられている。これも押しボタン型であるが、指などで誤って押せないように、安全スイッチ３８の上面は、電源ユニットの上面よりも内側に窪んだ位置に来るようにしておく。泳動槽蓋を外すと、安全スイッチ３８が押されなくなり、自動的に出力が停止するため、安全である。なお、上部ケース３１の上面には、取っ手３９が設けられており、泳動槽からの取り外しは、この取っ手３９を指で押し出すことによって行われる。
図５の構成をより詳細に示したのが、図１３、図１４である。
図１３（ａ）は、正面図、図１３（ｂ）は、上面図、図１３（ｃ）は、裏面図である。
図１４（a）は、底面図、図１４（b）は、右側面図、図１４（c）は、左側面図である。

図６は、電源ユニットを泳動槽に接続した状態の断面図である。泳動槽６００の電極から配線されたリード線６０１は、電極端子ピン６０２に接続される。これらの接続部分はシリコンゴムなどの絶縁素材で埋め固められるよう、ケース構造６０３が形成されている。これにより、泳動槽を洗浄する際に、接続部分に水などが付着してショートする故障が防止される。接続部分の裏側は、水抜き用にスリット列６０４を形成しておく。スリット列６０４の存在により、水は入りやすくなるが、このような簡易構成ではいずれにしても完全防水は不可能であるため、入ってしまった水を抜きやすくすることを優先する。電源ユニットの上部ケース６０５には電極端子ピン接続口６０６が設けられており、これを通して、ケース内に収められた電源基板６０７上のパワーコンタクト６０８と、電極端子ピン６０２が接続される。なお、上部ケース６０５には、前述したように、電源ユニットを泳動槽から取り外すための取っ手６０９が設けられており、さらに、透明樹脂などで形成した上面プレート６１０が取り付けられる。この上面プレート６１０には、各スイッチを設置するための穴が開けられている。

電源基板６０７上には、各スイッチ、表示用LED、各電子部品が配置される。本発明の電気泳動装置では、AC入力の半波整流と全波整流による２つの出力が用意されており、これを切り替えるためのスイッチが、切替スイッチ６１１である。図６では一例として、切替部が横方向に動くレバーを有するトグルスイッチを示している。このトグルスイッチのレバー部分に、切替スイッチカバー６１２をかぶせる。切替スイッチカバー６１２は、スイッチ用の穴を傘状に覆い、防水性を高めている。上部ケース６０５には、切替スイッチ用の穴が開けられているが、図６に示すように、穴の周囲を枠状に盛り上げることにより、水溜め６１３を形成する。これにより、上部からの液体は、切替スイッチカバー６１２によって水溜め６１３方向に流れるため、さらに防水効果が高くなる。また、切替スイッチカバー６１２の傘状の部分が、上部ケース６０５と上面プレート６１０の間に挟まれ、一方向のみの自由度となるため、スライド式のスイッチとなる。このようにして、防水性の高いスライドスイッチを構成する。

なお、スイッチは回転式で切り替えるようにしてもよい。回転式であっても、切替スイッチカバー６１２の傘状部分が穴を覆い、その傘状部分が上部ケース６０５と上面プレート６１０に挟まれるように構成すれば、同様の効果が得られる。押しボタンスイッチ６１４は、出力のON/OFFを切り替えるためのものである。このスイッチの上部にも、押しボタンカバー６１５をかぶせる。実際には押しボタンカバー６１５が上面に出ており、これを押すことによって出力のON/OFFを切り替える。押しボタンカバー６１５は、押しボタンスイッチ６１４の上部を覆う形状になっており、液体がかかっても、押しボタンスイッチ６１４に液体が入って故障することを防いでいる。マイクロスイッチ６１６は、上部からの圧力で押し下げられるレバーを有しており、安全スイッチとして利用される。このスイッチにもマイクロスイッチカバー６１７をかぶせ、実際には泳動槽蓋の突起によってこれが押される。泳動槽蓋がない場合には、マイクロスイッチ６１６がOFF状態となるため通電せず、安全性が高められる。指などで誤って押すことがないよう、マイクロスイッチカバー６１７の上面は、上面プレート６１０よりも１mm以上下方に設置されるようにしておく。押しボタンスイッチ６１４とマイクロスイッチ６１６がともにON状態のとき、泳動槽側に電圧が出力されるため、この状態は表示用LED６１８が点灯することによって通知される。AC入力は、電源コード６１９から得られる。

ここで、図４に戻る。上記のように電源ユニットを泳動槽２１に接続した後、泳動槽には泳動担体を設置し、さらに緩衝液を注入する。この状態で、泳動担体に試料を設置し、泳動槽蓋４１を設置する。泳動槽蓋は基本的に、感電防止と緩衝液の蒸発防止という２つの機能をもつ。ただし、泳動槽蓋で完全に密閉してしまうと、泳動中の温度上昇が顕著になり泳動に影響するだけでなく、泳動槽蓋の曇りも激しくなり、内部を観察することが困難となる。そのため、一般的には泳動槽蓋４１にスリット列４２を開けることにより、適度な放熱効果と、内部が観察できる窓としての機能をもたせている。ただし、電極２３の上部にスリットを形成すると、電極部では電気分解によって多数の泡が発生するため、緩衝液が飛び出したり蒸発量が多くなってしまう。そのため、本発明の泳動装置では、電極２３の上部以外にスリット列４２を形成する。電極２３の上部は、三角形状溝４３を形成し、スリット列４２のあるプレート面の下部に、通気口４４が形成されるようにする。これにより、電極２３からの気泡とともに発生する強い気流は、泳動槽蓋４１に一度衝突して冷却されるため、蒸発した緩衝液の多くは落下して再び泳動槽内に戻る。放熱は通気口４４を介して行われる。

さらに、側面が、開口した三角形状溝４３があることにより、泳動槽蓋４１を指で挟んで持つことができるため、泳動槽蓋の取り外しも容易になる。
三角形状溝４３は、泳動槽方向へ傾斜して、緩衝液成分が、元に戻る程度の傾斜を有することが好ましく、また、その傾斜の長さｌは、電極の真上に位置していればよく、その範囲も、広くする必要は無いものである。
図７に、泳動槽蓋の断面図を示しておく。三角形状溝４３’の形成により、スリット列４２’のある上面の下部に、通気口４４’が形成されることがわかる。なお、スリット列４２のピッチは例えば4.5mmまたはその倍数とし、スリット自身の幅は安全のため3mm未満であることが望ましい。各スリットのピッチが狭いほど空冷の効果が高くなり、ピッチ間の曇りも抑制されるが、あまり狭すぎると強度が弱くなるなどの問題が生じる。また、ピッチが4.5mm程度であれば、泳動用試料に添加するマーカー色素の位置が細かく把握できる。したがって、図４においてスリット列４２の横またはその付近に、目盛記号群４５を入れておくと、さらに位置を把握しやすくなる。目盛記号群４５は通常、数字やアルファベットで示される。泳動槽蓋４１には、安全スイッチ用突起４６が形成されており、泳動槽２１に泳動槽蓋４１を設置すると、泳動槽２１に接続された電源ユニットの安全スイッチ３８を押すようになっている。これにより通電が初めて可能となるため、安全である。

電源ユニット内の電源基板上に構成される具体的な電源回路は、図８に示す通りである。電気泳動法では基本的に一方向に電圧を印加する必要があるため、入力端子８００および８０１からのＡＣ入力を整流するためにブリッジダイオード８０２を使用する。これにより、半端整流と全波整流を利用することができ、２種類の出力を使い分けることが可能になる。半端整流と全波整流は切替スイッチ８０３によって選択する。端子８０４側にスイッチを入れると全波整流、端子８０５側にスイッチを入れると半波整流となる。ブリッジダイオードの出力は、通電切替スイッチ８０６に接続される。通電切替スイッチ８０６は、前述したように押しボタン方式が使いやすい。通電切替スイッチ８０６がON状態になると、出力端子８０７−８０８間に電圧が出力される。本発明の電気泳動装置には、これらの他に安全スイッチ８０９が備えられている。安全スイッチ８０９は、図６で説明したように、泳動槽蓋に設けられた取っ手によって押されるスイッチであり、泳動槽蓋を外すとOFF状態となって出力が停止する。
図６（b）と（c）にその一例を示す。
図６（b）の４６は、図４で示す突起であり、４６aは、押圧部である。３８は、受け部であり、筐体３００内に、上下に摺動可能な状態で配置され、プッシュスイッチに連結する連結部３８aと接続する。
（b）は、蓋４１を泳動槽にセットした際、連動して突起４６の押圧部４６aが、受け部３８を下方向に押圧し、スイッチに連結した連結部３８ａを下方向へ、押し下げる、連結部３８aは、プッシュスイッチに接触的に接続する。プッシュスイッチは、１回押すとオンし続け、突起４６が離れると、連結部３８aを上方向に押し上げオフになるものが好ましく、例えばスイッチ部にレバーが設けられているマイクロスイッチ等が挙げられるが、構成される電気回路によって、適宜選択されるものである。

なお、安全スイッチ８０９は、出力を停止できる位置なら回路上のどこにあってもよく、入力端子８００あるいは８０１とブリッジダイオード８０２の間、ブリッジダイオード８０２と通電切替スイッチ８０６の間、あるいは泳動槽への出力端子８０７あるいは８０８の直前などの位置が挙げられる。また、ショート時や緩衝液の濃度調整ミスなどによる過電流対策として、ヒューズ８１０を備えておく。
なお、通電時にはＬＥＤの点灯によって出力を通知することが望ましいので、泳動槽への両出力端子８０７および８０８の間に出力表示ＬＥＤ８１１と電流調整抵抗８１２を入れておく。

ここで、本発明の電気泳動装置に使用する周辺器具および周辺機器について説明しておく。これらは、泳動担体に関するもの、電源の機能を拡張するもの、泳動後の観察に関するものがある。
まず、泳動担体に関するものについて説明する。泳動担体として最も一般的に用いられるものは、アガロースやポリアクリルアミドなどを主成分とするゲルである。泳動したい試料の分子サイズに応じて、適切な分離効果が期待できるゲルを選択する。ゲルには試料設置溝を形成する必要があり、一般的には図９に示す櫛状器具を用いる。本発明の電気泳動装置に用いる櫛状器具は、支持部９０１と歯列部９０２から構成されている。ゲル支持部材にゲル溶液を注入した後、この櫛状器具の歯列部９０２がゲル溶液内に潜り込むようにして保持しておき、ゲル溶液が固化した後に櫛状器具を引き抜くと、歯列部９０２と同じ形状の試料設置溝が形成される。試料設置溝の形状に応じて、試料の設置可能量や泳動像の形状が決定されるため、泳動実験の目的によって、望ましい試料設置溝の形状も変化することになる。櫛状器具の歯列部９０２を特徴付けるパラメーターとしては、歯の高さh、歯幅w、歯のピッチp、歯数n、歯厚dなどがある。一般的によく用いられるのは、h=10mm前後、w=4〜6mm、p=9または4.5mm、n=8N+1または8N+2（Nは自然数）、d=0.5〜1mmといった値になる。しかしながら、これらの値に対する自由度を求めるユーザーは多い。また、規則的なパターンだけでなく、たとえばw=10mmの歯を両端に形成し、w=4mmの歯列を中央に形成したいなどの要望もある。これらの要望は多種多様であり、あらかじめ製品として用意しておくことは非常に難しい。そこで、本発明の電気泳動装置には、櫛状器具の特注システムを別に用意しておく。

すなわち、ユーザーから上記h、w、p、n、dなどの値を注文してもらった上で、その通りの形状を加工して引き渡すという特注システムである。なお、上記各パラメータは一定でなくともよいが、形状が複雑になるほど要求が正しく伝達されることが困難になるので、容易に形状を確認できるシステムでなければならない。具体的には、図10のようなフローに基づいて行う。
まず、インターネットなどの双方向通信が可能なシステムにより、ユーザーが各パラメータを入力する。インターネットであれば、専用のパラメータ入力フォームを用意し、そこにパラメータを数値入力することになる。フォームへの入力が完了したら、フォーム上に配置された確認ボタンなどをクリックする。これにより、パラメータデータが特注システムに送信される。なお、この段階では特注システムには送信せず、あらかじめユーザー側に配布した専用プログラムを用いてデータ処理を行ってもよい。いずれにせよ、パラメータ入力が完了した後に、入力したパラメータを反映した櫛状器具のイメージが生成され、画面上に表示される。ここでいう画面とは、ユーザーが使用しているコンピュータのディスプレイ、テレビジョン、携帯端末のディスプレイなどを指す。なお、確認ボタンをクリックする操作を省略し、各パラメータを入力すると同時に、徐々にイメージが変化していくシステムであってもよい。各パラメータに基づくイメージの生成では、パラメータが通信で送られる場合には、例えばCGIやJAVAなどのネットワーク通信技術を利用して、ビットマップ形式やTIFF、JPEG、GIFなどのイメージファイルを生成することになる。また、インターネット上の記述言語として一般的なHTML形式を利用する場合には、イメージファイルを生成する代わりに、その機能を応用してもよい。例えばHTMLの表作成機能を利用して、１画素あるいは１ラインなどのサイズのセルを表に並べれば、イメージファイルを生成せずとも、画面上にイメージを表示することができる。この場合、イメージファイルを作成および保存する必要がないため、システムへの負荷は小さくて済む。CGIやJAVAなどの利用により、ユーザーから送信されたパラメータから、このようなHTMLを生成することは容易である。

画面上に表示されたイメージが、ユーザーの要求する形状と合致していれば、次に発注操作に移行する。なお、形状イメージだけでなく、価格や納期も同時に表示されていると、ユーザーにとっては便利である。価格も表示する場合には、個数によっても変化する可能性があるため、要求個数もパラメータとして入力できるシステムが望ましい。いずれにしても、ユーザーが納入先など必要な情報を入力し、発注コマンドを実行すると、発注情報が特注システムに送信され、注文が確定する。この時点で、特注システムとしての必要動作は完了する。いうまでもなく、特注システム側（ユーザーからの注文を受ける側）でも、形状イメージは確認できる。この形状イメージに基づいて加工を行えばよいが、通常は加工プログラムに基づいて自動的に動作する加工機を使用することが多い。したがって、ユーザーから送信された各パラメータから、加工プログラムを自動生成する機能アルゴリズムも、特注システムとして有していることが望ましい。また、自動生成された加工プログラムが、加工機に自動的に入力されるようになっていてもよい。
以上の特注システムにより、ユーザー側と受注側とで要求の内容を容易に確認することができ、かつほとんど人手を必要とせずに短期間で加工まで行うことができる。なお、このシステムで扱うのは櫛状器具だけでなく、同様にパラメータさえ入力されれば、ゲルを始めとする各種消耗品およびその支持部材や泳動槽、電気泳動以外の目的に使用するプレート、チップなどもほぼ自動的に受注から加工まで行うことができる。例えばゲルであれば、各成分とそれらの組成、厚み、幅、泳動距離、試料設置溝のサイズと数などをパラメータとすればよい。重要なのは、ユーザー側がパラメータを指定することにより、発注前にその形状あるいは性質をイメージとして確認できるということであって、上記の文中で「櫛状器具」を、その他の電気泳動用
器具および消耗品、生命科学研究用品、医療用検査用品などに置き換えてもよい。

次に、電源機能を拡張する周辺機器について説明する。本発明の電気泳動装置は、AC入力をダイオードによって整流して出力するという基本構成になっているため、例えばEU圏のように、日本の倍に相当する高電圧を電力として使用している地域でAC入力を行うと、回路が故障を起こしたり、故障しないまでも出力がそのまま高電圧になってしまい、大量の発熱など泳動に極めて大きな悪影響が生じる。そのため、このような地域で使用するためには、適切な変圧器を接続して、AC入力をあらかじめ低電圧に変換しておかなければならない。泳動装置を単独使用する場合には、一般に市販されている旅行者向けの変圧器でも十分である。
しかし、このような簡易泳動装置の場合、DNAを増幅した後に確認を行うために泳動するという用途も多く、泳動装置を複数台並べて使える方が便利である。したがって変圧器としても、変圧後の出力口が複数用意されているものが便利である。図１１は、本発明の電気泳動装置に使用することを想定した、電源拡張ユニットである。この電源拡張ユニットは基本的に変圧機能を有し、複数の出力口１１０１が形成されている。入力側には各地域に対応したプラグ１１０２をもつ電源コード１１０３が接続されているが、こちらも単に入力口が形成されているだけでもよい。また、入力側はコードがなく、プラグの端子が変圧器に直接形成されていてもよい。
出力口１１０１は、本発明の電気泳動装置を変圧器なしで使用することを想定している地域（例えば日本）における電源プラグを挿入できる形状とする。出力口１１０１は複数であって、例えば４つとする。また、電気泳動ではタイマー機能を有する電源を使用することが多い。本発明の簡易な泳動電源にタイマー機能を含ませることは難しいので、図１１の電源拡張ユニットにタイマー機能を付加する方が望ましい。タイマー機能には、タイマー表示部１１０４と、タイマー設定ボタン１１０５が備えられていればよい。とくに出力口を複数有している場合には、泳動槽一台あたりのタイマー機能のコストを大幅に減少させることができ、効率的である。逆に言えば、出力口が複数用意されていれば、電源拡張ユニットは変圧機能をもたず、単にタイマーとして機能するものであってもよい。また、電源拡張ユニット内に、本発明の電気泳動装置で使用する電源ユニットの回路を組み込んでもよい。例えば４つの出力口を形成する場合、それに対応して電源回路も４つ並列に組み込む。

整流に使用するダイオードなどの各部品の電流容量に余裕があれば、１つの回路で複数台の泳動槽用の出力を生成することも可能である。この場合、図４に示したような電源ユニットは必要ではなくなり、電源機能を有する電源拡張ユニットと、複数台の泳動槽をセットで使用できる。ただし、その場合には、電源拡張ユニットと泳動槽の出力端子ピンとを接続する専用コードが必要になる。この専用コードは例えば図１２のような形状とする。コードの片側には、一般の電源プラグ１２０１を有している。もう一方には、泳動槽の出力端子ピンと接続するための接続穴１２０２を有するコネクタ部１２０３が形成されている。２つの接続穴１２０２の中心間距離は、例えば13〜15mmとし、穴の直径は4mm以下とする。なお、コネクタ部１２０３には通電スイッチ１２０４を設けておくことが望ましい。コードの電源プラグの代わりに、一般の泳動用外部電源と接続するための端子ピンを有していてもよい。１つのユニットで複数台の泳動槽を使用できるというメリットは大きいので、この場合には電源拡張ユニットに変圧機能やタイマー機能をもたせなくともよい。

最後に、電気泳動後の観察に関する補助器具について説明する。電気泳動の試料として一般的に扱われる核酸、タンパク質などの生体分子には、透明であるものが多いため、泳動後の検出には、これら生体分子と結合する蛍光物質を使用することが多い。使用される蛍光物質は、紫外光を照射されるとそれを吸収し、可視光の蛍光を発するものが一般的である。紫外光は人間に有害であるだけでなく、カメラで記録する際にもフィルムやCCD素子に影響を及ぼすため、試料を含む泳動担体と観察者あるいはカメラの間に、紫外光をカットするフィルタを使用する。フィルタとしては、検出したい蛍光の波長帯のみを透過するバンドパスフィルタが理想的であるが、これらは一般的に高価であり、多少の衝撃によっても破損しやすいなどの欠点もある。さらに、使用される蛍光物質の種類も増えてきているため、それらに合わせて各種フィルタを用意することも難しい。バンドパスフィルタの代用としては、撮影や照明に利用されるカラーフィルムが望ましい。

カラーフィルムは安価である上に、光線透過特性もさまざまなものが実用化されているからである。しかしながら、カラーフィルムには破れたり変形しやすいという欠点があり、さらに紫外光の一部を透過してしまうという問題点もある。そこで、カラーフィルムの欠点を補うため、図１５のように、カラーフィルムを２枚の樹脂板で挟む構造を利用する。上側プレート１５０１および下側プレート１５０２は樹脂製であり、少なくとも紫外光が照射される方のプレートは、紫外光をカットすることが望ましい。具体的には、波長380nm以下の光線透過率は5％以下、波長450nm以上の光線透過率は80％以上であるようなポリカーボネイト材が例示されるが、この限りではない。これら２枚のプレートの間に、所望の蛍光を透過するカラーフィルム１５０３を挟み込む。２枚のプレートは互いに噛み合わさって固定できることが望ましいが、カラーフィルムを挟んだ状態で両面テープ等で簡単に貼り合わせてもよい。カラーフィルムの特性としては、所望の蛍光のピーク波長に対して80％以上の光線透過率を有することが望ましく、さらに蛍光のピーク波長±50nmの波長に対して、40％以下の光線透過率となるようなバンドパス特性をもつことが望ましいが、この限りではない。

図１５のようなカラーフィルタ構成にすると、プレート１５０１および１５０２が樹脂製であるため、一般のガラス製フィルタよりも割れにくく扱いやすい。さらに、カラーフィルムは安価である上に、光線透過特性もさまざまであるため、さまざまな蛍光物質への適用も、カラーフィルムを交換するだけで簡単に対応できる。カラーフィルムがカットできない紫外光は、プレート１５０１または１５０２でカットできるため、目による観察やカメラでの撮影にも問題がない。以上のように、図１５のカラーフィルタ構成は、従来のカラーフィルタに比べてはるかに安価で扱いやすく、しかも柔軟な対応が可能である。いうまでもなく、上側プレートあるいは下側プレートが、紫外光だけでなく、その他の検出用励起光源からの光線をカットする性質をもっていてもよい。重要なのは、プレートとカラーフィルムの組み合わせによって、励起光源からの光線をカットしつつ、蛍光シグナルを中心とした波長帯を透過させる特性を実現するということである。

本発明は、電気泳動実験用の電源一体型の装置、複数の一体型電気泳動装置に電気出力を供給するタイマー付き電源等に関する。

本発明の一実施例を示す図。 本発明の一実施例を示す図。 本発明の他の実施例を示す図。 本発明の他の実施例を示す図。 本発明の他の実施例を示す図。 本発明の他の実施例を示す図。 本発明の他の実施例を示す図。 本発明の他の実施例を示す図。 本発明の他の実施例を示す図。 本発明の他の実施例を示す図。 本発明の他の実施例を示す図。 本発明の他の実施例を示す図。 本発明の他の実施例を示す図。 本発明の他の実施例を示す図。 本発明の他の実施例を示す図。

符号の説明

１ 泳動槽
２ 緩衝液
３ 台状部
４ 電極
５ 泳動担体
６ 試料設置溝
７ 試料
８ 泳動槽蓋

Claims (2)

1. 電気泳動出力を行う電気出力回路上の物理的要因によって変形し、この変形により出力変化を行うスイッチ、前記スイッチ上に敷設され、前記スイッチを変形させる為の外力を伝達すると共に防水能を有する様な伝達材を有する電気泳動装置。
2. 複数の電気泳動装置に電源出力を行う為の出力端と、個々の出力端に対し、タイマー手段を備えた電気泳動装置用電源。

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