JP2010117166A - 電気泳動装置およびその構成器具 - Google Patents

Abstract

【課題】濃縮ゲルを用いずとも、サンプルを濃縮して明確な分離バンドを得ることのできる電気泳動装置を提供する。
【解決手段】電気泳動装置１は、ゲル６に電圧を印加する分離用電極と、ゲル６のサンプル導入領域７に電圧を印加する濃縮電極１１および１２とを備えている。濃縮電極１１および１２間に電圧を印加することによって、サンプルは、陽極（濃縮電極１１または１２）に移動するため、この陽極付近に濃縮される。この後、分離用電極間に電圧を印加することによって、明確な分離バンドを得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気泳動装置およびその構成器具に関するものであり、具体的には、ゲル中の被分離物質を濃縮してから分離する電気泳動装置およびその構成器具に関するものである。

ヒトゲノムプロジェクトが終了した後、プロテオーム研究が盛んに行われている。プロテオームとは、特定の細胞、器官、または臓器の中で翻訳生産されているタンパク質全体を意図しており、プロテオーム研究としては、タンパク質のプロファイリング等が挙げられる。

プロテオームは多数のタンパク質の混合物であり、個々のタンパク質は表面電荷および分子量においてそれぞれ独特の性質を有している。このため、タンパク質を電荷のみ、または分子量のみに依存して分離するよりも、両者を組み合わせて分離することによって、より多くのタンパク質を高い分解能で分離することができる。このような手法として、タンパク質の二次元泳動が最もよく用いられている。

二次元電気泳動は、変性剤存在下および非存在下にてサンプルを分離する電気泳動であり、数百種以上のタンパク質を一度に分離し得る、優れた手法である（例えば特許文献１および非特許文献１参照）。二次元電気泳動は、タンパク質を電荷に依存して分離する等電点電気泳動と、分子量に依存して分離するスラブゲル電気泳動（ＳＤＳ−ＰＡＧＥ）との２つの電気泳動からなる。

ＳＤＳ−ＰＡＧＥ（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）は、陰イオン性界面活性剤の一種であるＳＤＳをタンパク質の可溶化剤として用いる一般的な電気泳動方法である。ＳＤＳ−ＰＡＧＥには多くの種類があるが、現在、最も多く利用されているのはＬａｅｍｍｌｉ法である（例えば非特許文献２参照）。Ｌａｅｍｍｌｉ法では、分離を行うゲル（分離用ゲル）の他に、タンパク質の濃縮を行うゲル（濃縮用ゲル）が用いられる。

ＳＤＳ−ＰＡＧＥにおいて用いられる従来のゲルについて、図８を参照して以下に説明する。図８は、濃縮用ゲル３０１および分離用ゲル３０２を示す斜視図である。

図８に示すように、従来のゲルでは、サンプル導入領域３０３と分離用ゲル３０２との間に濃縮用ゲル３０１が配置されている。このようなゲルを用いて電気泳動を行う際は、濃縮用ゲル３０１側にある電極をマイナス（−）の電位に、分離用ゲル３０２側にある電極をプラス（＋）の電位にする。このとき、ＳＤＳで平衡化されたサンプルはマイナスからプラス方向に向けて移動するが、濃縮用ゲル３０１中におけるサンプルの移動度に比べて、分離用ゲル３０２中におけるサンプルの移動度が小さいために、サンプルは濃縮用ゲル３０１と分離用ゲル３０２との界面にて濃縮される。このため、分離用ゲル３０２において分離されるサンプルは、明確な分離バンドを形成する。
特開平１１−３０６０５号公報（平成１１年２月２日公開） アマシャムファルマシアバイオテク編「より高感度・定量的な検出解析のための電気泳動最新プロトコール 汎用操作からゲルノミクスとプロテオミクスまで対応」、羊土社、２０００年、ｐ．５５〜１０８ ネイチャー（Ｎａｔｕｒｅ）、（米国）、１９７０年、第２２７巻、ｐ．６８０−６８５

しかしながら、分離用ゲルの上に濃縮用ゲルを作ることは、ゲル全体の構造を複雑にすることであるため、ゲルの作成を信頼性よく行うことは困難である。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、タンパク質の電気泳動において、濃縮ゲルを用いずとも、サンプルを濃縮して明確な分離バンドを得ることのできる電気泳動装置を提供することにある。

本発明者らは、鋭意検討の結果、濃縮ゲルを用いずとも、ゲルの被分離物質導入領域に電圧を印加する濃縮電極を用いることによって、被分離物質を濃縮できることを見出し、発明を完成させた。

すなわち、本発明に係る電気泳動装置は、ゲルに導入された被分離物質を、当該ゲルの特定の位置に濃縮してから、当該ゲルにおける分離方向に分離する電気泳動装置であって、第１の濃縮電極を備え、上記第１の濃縮電極は、上記特定の位置に上記被分離物質を濃縮させる位置に設けられていることを特徴としている。

上記構成によれば、上記被分離物質を上記特定の位置まで電気泳動することができる。その結果、上記被分離物質は上記特定の位置に集められ、当該位置にて濃縮される。

上記被分離物質を上記特定の位置まで電気泳動するためには、上記特定の位置の近傍にある第１の濃縮電極と、もう一つの電極とで上記被分離物質を挟み、当該電極間に電圧を印加すればよい。例えば、上記被分離物質がＳＤＳ平衡化されたタンパク質であれば、負の電荷を有しているので、第１の濃縮電極から上記もう一つの電極に向かう方向に電圧を印加することにより、当該被分離物質を第１の濃縮電極に向けて電気泳動させることができる。

上記もう一つの電極としては、例えば、上記被分離物質に対して第１の濃縮電極とは反対側に設けた別の濃縮用の電極を使用してもよいし、または、電気泳動装置が元々備えている分離用の電極を用いてもよい。すなわち、ゲル中の被分離物質を分離する電気泳動装置は、ゲルを挟むように一対の分離用の電極を備えているので、少なくとも片方の分離用の電極は、第１の濃縮電極とともに上記被分離物質を挟んでおり、当該分離用の電極を上記もう一つの電極として使用することができる。

そして、上記のように被分離物質が濃縮された後に通常の電気泳動を行えば、上記特定位置に濃縮された被分離物質は分離され、明確な分離バンドを形成する。したがって、本発明に係る電気泳動装置を用いれば、特別なゲルを調製せずとも、被分離物質の分析精度を向上させることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る電気泳動装置において、第１の濃縮電極と対になって、上記被分離物質が導入される被分離物質導入領域を挟む第２の濃縮電極をさらに備えていることが好ましい。

上記構成によれば、第１および第２の濃縮電極間に電圧を印加することによって、被分離物質導入領域に導入された被分離物質を上記特定位置に首尾よく濃縮することができる。上記構成では、電気泳動装置の備える分離用の電極を、第１の濃縮電極と対になる電極として用いずともよいため、電気的な接続の切り替えを必要としない。

また、本発明に係る電気泳動装置において、第１および第２の濃縮電極の形状は線状であり、第１および第２の濃縮電極は、上記分離方向に直交して平行に配置されていることが好ましい。

上記構成によれば、第１および第２の濃縮電極は分離方向に直交して互いに平行に配置される線状の電極であるため、電気泳動装置における分離時の電圧に対して影響を及ぼすことが殆どない。このため、第１および第２の濃縮電極の存在に関わらず、被分離物質を好適に分離することができる。

また、濃縮された上記被分離物質が分離方向に直交する線状になり、好適な分離パターンを得ることができる。

また、本発明に係る電気泳動装置において、上記ゲルを支持する基板をさらに備えており、第１および第２の濃縮電極は、上記基板における上記ゲルの支持面に形成されていることが好ましい。また、上記基板の上記支持面には、第１および第２の濃縮電極のスイッチングを行うアクティブ素子が形成されていることが好ましい。

上記構成によれば、第１および第２の濃縮電極を、半導体技術によって形成することができる。また、アクティブ素子のスイッチング機能によって、第１および第２の濃縮電極間に印加される電圧のオンオフを素早く行うことができる。

さらに、本発明に係る電気泳動装置において、上記アクティブ素子が、連続粒界結晶シリコン、低温ポリシリコン、高温ポリシリコン、またはアモルファスシリコンから構成されることが好ましい。

上記構成によれば、アクティブ素子を回路の一部として容易に形成することができる。

また、本発明に係る電気泳動装置において、上記ゲルには転写膜が重ねられており、上記ゲル及び上記転写膜を挟む一対の転写用電極をさらに備えており、上記転写用電極は、上記分離方向に沿って並べられた複数の電極領域、上記複数の電極領域間を接続する整流素子、および上記整流素子に印加されるバイアスの正負を切り替えるスイッチング機構を備えていることが好ましい。

上記構成では、ゲル中の被分離物質を濃縮してから分離した後、整流素子に対して正方向のバイアスを印加すると、整流素子に電流が流れて、各電極領域は電気的に接続される。このとき、一対の転写用電極間には電圧が印加される。このとき、一対の転写用電極のうち、転写膜側の一方を陽極として電圧が印加されれば、分離された被分離物質は転写膜へと移動して、転写膜に転写される。

なお、ゲル中の被分離物質の濃縮および分離の間では、整流素子に対して負方向のバイアスを印加しておけば、整流素子には電流が流れず、各電極領域は電気的に絶縁される。よって、転写用電極の存在が、被分離物質の濃縮および分離に対して悪影響を及ぼすことはない。

上記構成によれば、被分離物質の濃縮、分離、および転写を、１つの装置において簡便に実施することができる。

また、本発明に係る電気泳動装置の構成器具は、本発明に係る電気泳動装置が備える構成器具であって、上記基板、第１および第２の濃縮電極、ならびに、上記アクティブ素子を備えていることを特徴としている。

上記構成によれば、本発明に係る構成器具を脱着可能な部品として電気泳動装置に設けることができる。本発明に係る構成器具を設けた電気泳動装置は、本発明に係る電気泳動装置と同様の効果を奏することができる。

本発明に係る電気泳動方法は、ゲルの被分離物質導入領域に被分離物質を導入する導入工程と、上記ゲル上の特定位置に配置された第１の濃縮電極、および、当該第１の濃縮電極と対になって上記被分離物質導入領域を挟む第２の濃縮電極によって、上記被分離物質導入領域における特定方向に電圧を印加して、上記被分離物質を濃縮する濃縮工程と、上記濃縮工程に続いて、上記ゲルにおける上記特定方向に電圧を印加して、上記被分離物質を上記ゲルにおける上記特定方向に分離する分離工程とを包含することを特徴としている。

上記導入工程では、ゲルの被分離物質導入領域に被分離物質を導入する。被分離物質は、ゲル中で負の電荷を帯びる。

上記濃縮工程では、上記ゲル上の特定位置に配置された第１の濃縮電極、および、当該第１の濃縮電極と対になって上記被分離物質導入領域を挟む第２の濃縮電極によって、上記被分離物質導入領域における特定方向に電圧を印加する。このとき、第１の濃縮電極を陽極として用いて電圧を印加すれば、被分離物質は、第１の濃縮電極へと移動するが、第１の濃縮電極を超えて進むことができない。このため、被分離物質は、上記特定位置の近傍に濃縮される。

上記分離工程では、上記濃縮工程に続いて、上記ゲルにおける上記特定方向に電圧を印加して、上記被分離物質を上記ゲルにおける上記特定方向に分離する。分離された被分離物質は、明確な分離バンドを形成する。

したがって、本発明に係る電気泳動方法を用いれば、被分離物質の分析精度を向上させることができる。

本発明に係る電気泳動装置によれば、ゲル中の被分離物質の濃縮を行う第１の濃縮電極を備えているので、濃縮用ゲルを用いることなく明確な分離結果を得ることができ、さらには電気泳動結果の再現性を高めることができる。

（二次元電気泳動装置１００）
本発明の一実施形態について図１から図７に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本実施形態では、電気泳動装置１０が、二次元電気泳動装置１００に組み込まれているものとして説明するが、本発明はこれに限られず、単体で利用されるものであってもよい。

まず、二次元電気泳動装置１００の概略構成について、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態に係る二次元電気泳動装置１００を示す模式図である。

図２に示すように、二次元電気泳動装置１００は、等電点によりサンプルを分離する一次元目電気泳動領域１０１と、分子量により被分離物質を分離する二次元目電気泳動領域１０２（電気泳動装置１０）と、抗原抗体反応の高い特異性でサンプルを検出する免疫反応領域１０３とから構成されている。

なお、本実施形態におけるサンプル（被分離物質）はタンパク質抽出物であるが、本発明はこれに限定されず、電気泳動によって分析すべき物質であればよい。具体的には、生物材料（例えば、生物個体、体液、細胞株、組織培養物、または組織断片）からの調製物を好適に用いることができ、ポリペプチドまたはポリヌクレオチドをより好適に用いることができる。

一次元目電気泳動領域１０１には、サンプル導入および膨潤槽１０６、等電点電気泳動槽１０７、およびＳＤＳ平衡化槽１０８が設けられている。サンプル導入および膨潤槽１０６では、支持体１０４の先端に支持された固定化ｐＨ勾配（Immobilized pH Gradient、IPG）ゲル１０５に対してサンプルが充填される。

等電点電気泳動槽１０７では等電点電気泳動が行われ、固定化ｐＨ勾配ゲル１０５中のサンプルは、タンパク質の等電点の違いによって分離（Isoelectric Focusing、IEF）される。また、ＳＤＳ平衡化槽１０８では、分離された固定化ｐＨ勾配ゲル１０５中のサンプルにＳＤＳが導入される。

ＳＤＳ平衡化槽１０８における処理が終わった後、固定化ｐＨ勾配ゲル１０５は、電気泳動装置１に運ばれ、ゲル（ＳＤＳ−ＰＡＧＥ用ゲル）６のサンプル導入領域７（図１参照）に配置される。電気泳動装置１０では、ＳＤＳ−ＰＡＧＥ電気泳動が行われる。なお、後述にて説明するが、電気泳動装置１０において転写が行われてもよい。

電気泳動装置１０における処理が終わった後、ゲル６またはゲル６から転写された転写膜は、免疫反応領域１０３の反応層１０９に運ばれ、好適なサンプル解析(抗原抗体反応等）が行われる。

（電気泳動装置１０）
次に、電気泳動装置１０の構成について以下に説明する。

図２に示すように、電気泳動装置１０は、緩衝液槽２および３、分離電極４および５、ならびに基板８を備えている。緩衝液槽２および３は緩衝液を充填するために用いられる。緩衝液としては、一般に電気泳動に用いられる組成の緩衝液を用いればよい。緩衝液槽２内には分離電極４が設けられており、緩衝液槽３内には分離電極５が設けられている。緩衝液槽２および３に挟まれた領域上には、一対の基板８が、ゲル６の平面を挟むように配置されている。なお、本発明はこれに限られず、１つの基板８がゲル６を支持するように配置されていてもよい。

ゲル６としては、タンパク質の分離に好適なポリアクリルアミドゲルであることが好ましいが、本発明はこれに限られず、アガロースゲルなど一般に電気泳動に用いられるゲルであってもよい。なお、分離電極４を陰極とし、分離電極５を陽極とするとき、ゲル６は、サンプル導入領域７が分離電極４側に位置するよう配置される。

次に、基板８について、図１（ａ）（ｂ）を参照して以下に説明する。図１（ａ）は、基板８およびゲル６を示す斜視図であり、図１（ｂ）はその上面図である。

図１（ａ）（ｂ）に示すように、基板８上には、濃縮電極（第２の濃縮電極）１１および濃縮電極（第１の濃縮電極）１２が形成されている。濃縮電極１２は、ゲル６における被分離物質を濃縮すべき特定の位置の近傍に設けられている。ここで、本明細書において濃縮電極が配置される「特定の位置に被分離物質を濃縮させる位置」とは、濃縮電極に電圧を印加することにより、所定の位置にて被分離物質を濃縮するための当該濃縮電極の位置であり、当業者は濃縮電極の位置と、濃縮される被分離物質の位置とから、適宜調節を行ない「特定の位置に被分離物質を濃縮させる位置」に濃縮電極を配置することができる。また、濃縮電極１１および１２は、基板８におけるゲル６と接する側の平面上において、サンプル導入領域７を挟むように設けられている。また、濃縮電極１１および１２の形状は線状であり、サンプルの分離方向に直交して平行に配置されている。このとき、濃縮電極１１および１２の形成された基板８は、電気泳動装置１０の構成器具１として脱着可能に構成されていることが好ましい。

濃縮電極１１および１２は、電源１３と電気的に接続される。濃縮電極１１および１２の材料は、導電性を有する素材であればよく、緩衝液に接触させても劣化しない素材であることが好ましい。具体的には、これらに限定されるものではないが、白金、金、銅、または亜鉛等を用いることができる。電源１３は、半導体製造技術または薄型表示装置製造技術を用いて基板８に内蔵されていてもよい。

電気泳動装置１の動作については以下の通りである。なお、濃縮電極１１が陰極であり、濃縮電極１２が陽極であるとして説明するが、これらは逆であってもよい。

まず、ゲル６のサンプル導入領域７にサンプルが導入された後、電源１３をＯＮにして、濃縮電極１１および１２間に電圧を印加する。このとき、サンプルが濃縮電極１２（陽極）付近の上記特定の位置に濃縮されるまで、一定時間、電圧を印加する。サンプルが濃縮電極１２付近に濃縮された後は、電源１３をＯＦＦにして、濃縮電極１１および１２間の電圧を切ることが好ましい。次いで、分離電極４および５が接続する電源をＯＮにして、分離電極４および５間に電圧を印加する。これによって、サンプルの分離が開始する。

以上の動作によって、ゲル６中のサンプルの濃縮および分離が行われ、明確な分離バンドを得ることができる。

基板８上には濃縮電極１１および１２の他の回路等が形成されていてもよい。

例えば、図５に示すように、基板８上には、濃縮電極１１および１２のスイッチングを行うアクティブ素子１７が形成されていることが好ましい。このとき、濃縮電極１２は、アクティブ素子１７を介して電源１３に接続される。図５（ａ）は、アクティブ素子１７が形成された基板８から構成される構成器具３０を示す斜視図であり、図５（ｂ）は、その回路図である。

図５（ｂ）に示すように、アクティブ素子１７は陽極、陰極、およびゲート電極の３極管構造を有しており、ゲート電極は濃縮電極１２に接続され、陽極（または陰極）はＸ電極１８に接続され、陰極（または陽極）はＹ電極１９に接続される。

濃縮電極１２にアクティブ素子１７を設ける工程について図６を参照して以下に説明する。図６（ａ）〜（ｄ）は、半導体層形成工程の工程断面図を示す図である。

まず、基板８上に、ゲート電極／配線２０２の材料となる薄膜を形成する。基板８としては、ガラス基板を用いることが好適であるが、アクリル板等のプラスチック基板、または、ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate、ポリエチレンテレフタレート）等のフィルムを用いてもよい。また、ゲート電極／配線材料２０２としては、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、または、これらの合金等を用いることができる。ゲート電極／配線２０２の材料の薄膜形成は、プラズマＣＶＤ法（Chemical Vapor Deposition、化学気相成膜法）またはスパッタリング法を用いることが好ましいが、ＰＥ−ＣＶＤ法（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）を用いてもよい。ゲート電極／配線２０２の材料の薄膜成膜後、これをフォトリソグラフィー法とエッチング法によって所望のパターンにパターニングする。

次に、図６（ａ）に示すように、ＳｉＮＸ（窒化シリコン）膜等を用いてゲート絶縁膜２０３を形成する。更に、ゲート絶縁膜２０３上に、半導体層２０４を形成する。半導体層２０４としては、a-シリコン（アモルファス(非晶質)状態シリコン）、ＣＧ（Continuous Grain、連続粒界結晶）シリコン、または、低温もしくは高温ポリ（多結晶）シリコン、およびこれらの不純物添加シリコンを用いることができる。
これらのゲート電極／配線２０２、ゲート絶縁膜２０３、および半導体層２０４は、各層の界面における清浄性の観点から、真空中で連続して形成されることが好ましい。

次に、図６（ｂ）に示すように、ソース電極／配線２０５およびドレイン電極／配線２０６を形成する。ソース電極／配線２０５およびドレイン電極／配線２０６の材料としては、信号遅延の影響を少なくするために、低抵抗な材料を用いることが好適である。例えば、Ａｌ（アルミニウム）系の合金を用いることができる。また、半導体層２０４のソース電極２０５、およびドレイン電極２０６のコンタクト部では、半導体層に高濃度の不純物を添加することによって、ソース電極２０５およびドレイン電極２０６とのコンタクト抵抗を下げることが好ましい。以上の工程によって、アクティブ素子１７が形成される。

次に、図６（ｃ）に示すように、アクティブ素子１７上に層間絶縁膜（保護膜）２０７を形成する。層間絶縁膜２０７は、アクティブ素子１７を保護する役割を果たすものであり、ＳｉＮＸ膜を用いることができる。ただし、アクティブ素子１７上が平坦であることが求められる場合には、ＳｉＯ_２（酸化シリコン）を用いることが好ましい。このとき、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing、機械的化学的研磨）法で研磨するか、またはＢＰＳＧ（Boronic Phosphoric Silicate Glass）によりリフローすることによって、ＳｉＯ_２を平坦化することができる。

次に、図６（ｄ）に示すように、スルーホール２０８、ならびに濃縮電極１１および１２を形成する。スルーホール２０８をドレイン電極／配線２０６上に設け、ドレイン電極２０６と濃縮電極１２とを電気的に接続する。

以上のように形成されたアクティブ素子１７は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor、薄膜トランジスタ）として働く。アクティブ素子１７がｎ型ＴＦＴであるときの動作について以下に説明する。

アクティブ素子１７がＯＮ状態の時、ゲート電極２０２にプラスバイアスが印加され、半導体層２０４がｎ＋状態になる。このとき、ソース電極２０５からドレイン電極２０６までの間が（ｎ＋）-（ｎ＋）-（ｎ＋）状態となり、電流が流れる。

一方、アクティブ素子１７がＯＦＦ状態の時、ゲート電極２０２にマイナスバイアスが印加され、半導体層２０４がｐ型となり、ソース電極からドレイン電極までの間が（ｎ＋）-（p）-（ｎ＋）状態となり、電流が流れなくなる。

したがって、アクティブ素子１７のＯＮ状態とＯＦＦ状態とを切り替えることによって、濃縮電極１１および１２のスイッチングを素早く行うことができる。

また、他の実施形態において、濃縮電極１１は設けられていなくともよい。濃縮電極１１の代わりに、分離電極４を用いることにより同等の効果を奏することができる。すなわち、分離電極４と濃縮電極１２との間に電圧を印加すれば、被分離物質を上記特定の位置に電気泳動することができる。

また、濃縮電極１１および１２を設ける場所に関しては、図１に限定されず、半導体製造技術、または、薄型表示装置製造技術を用いれば、当業者が最も好適と考えられる場所に設計することができる。例えば、一実施形態において、図３に示すように、サンプル導入領域７よりもゲル６側に形成されていてもよい。図３（ａ）は、構成器具１の他の形態を示す斜視図であり、図３（ｂ）はその上面図である。このように、被分離物質が導入される領域の一部を挟むように濃縮電極１１および１２が設けられている実施形態も本発明の範囲内である。このような形態であっても、拡散等により被分離物質は何れ濃縮電極１１および１２に挟まれた位置に移動し、そして、上記特定の位置に濃縮される。

またさらに、他の実施形態において、図４に示すように、基板８上には、転写用のストライプ電極１４が形成されていてもよい。図４は、ストライプ電極１４が形成された基板８から構成される構成器具２０を示す斜視図である。

ストライプ電極１４は、線状の導電体が平行に複数並べられた構造を有している。この導電体の材料は、導電性を有する素材であればよく、緩衝液に接触させても劣化しない素材であることが好ましい。具体的には、これらに限定されるものではないが、白金、金、銅、または亜鉛等を用いることができる。また、ストライプ電極１４の有する各導電体の間には、ストライプ電極１４をスイッチングするダイオード（整流素子）１５が設けられている。ストライプ電極１４およびダイオード１５は、従来の半導体製造技術または薄型表示装置製造技術を用いることによって基板８上に形成され得る。

図４に示す構成器具２０を用いて電気泳動および転写を行う場合は、一対の基板８が、ゲル６および転写膜を挟むようにを配置される。一対の基板８にそれぞれ形成されているストライプ電極１４のうち、転写膜側の基板８に形成されたストライプ電極１４を陽極とし、他の片側の基板８に形成されたストライプ電極１４を陰極とする。

なお、転写膜としては、サンプルを固定し得る物質からなるものであればよく、薄膜状のものが好ましい。具体的には、周知のウエスタンブロッティング法等の生体高分子解析技術に用いるニトロセルロースメンブレン、ＰＶＤＦメンブレン、またはナイロンメンブレン等を好適に用いることができる。

構成器具２０を用いて電気泳動および転写を行う動作は以下の通りである。まず、ダイオード１５に対して負方向のバイアスを印加して、ストライプ電極１４のスイッチをオフにした状態で、ゲル６のサンプル導入領域７にサンプルが導入された後、濃縮電極１１および１２間に電圧を印加する。サンプルが濃縮された後、濃縮電極１１および１２間の電圧を切る。次いで、分離電極４および５間に電圧を印加して、サンプルを分離する。サンプルが分離された後、分離電極４および５の電圧を切る。次いで、ダイオード１５に対して正方向のバイアスを印加して、ストライプ電極１４のスイッチをオンにし、一対のストライプ電極１４間に電圧を印加する。これによって、サンプルは陽極のストライプ電極１４側に移動し、ゲルから転写膜に転写される。

以上のように、図４に示す構成器具２０を用いることによって、電気泳動装置１０において電気泳動および転写の両方を行うことができる。

また、一実施形態において、図７に示すように、基板８上には、上述した転写用のストライプ電極１４とアクティブ素子１７との両方が形成されていてもよい。図７は、ストライプ電極１４およびアクティブ素子１７が形成された基板８から構成される構成器具４０の上面図である。この構成器具４０は、ストライプ電極１４およびアクティブ素子１７による機能を兼ね備えており、それぞれのスイッチングを素早く行うことができる。

また、一実施形態において、基板８上には、さらに、アクティブ素子１７およびストライプ電極１４に対する通電等を制御するロジック回路やメモリ回路等が形成されていてもよい。これが基板８上に形成されていれば、さらに高機能化した電気泳動装置１０を提供することができる。

（電気泳動方法）
本発明に係る電気泳動方法は、ゲルの被分離物質導入領域に被分離物質を導入する導入工程と、上記ゲルの特定位置に配置された第１の濃縮電極、および、当該第１の濃縮電極と対になって上記被分離物質導入領域を挟む第２の濃縮電極によって、上記被分離物質導入領域における特定方向に電圧を印加して、上記被分離物質を上記特定位置に濃縮する濃縮工程と、上記濃縮工程に続いて、上記ゲルにおける上記特定方向に電圧を印加して、上記被分離物質を上記ゲルにおける上記特定方向に分離する分離工程とを包含していればよい。なお、分離工程では、濃縮電極間に電圧を印加しないことが好ましい。

本発明に係る電気泳動装置は、サンプルを濃縮してから分離する電気泳動方法に対して好適に利用することができる。

（ａ）は本発明の一実施形態に係る構成器具を示す斜視図であり、（ｂ）はその上面図である。 本発明の一実施形態に係る二次元電気泳動装置を示す側面図である。 （ａ）は本発明の一実施形態に係る構成器具を示す斜視図であり、（ｂ）はその上面図である。 本発明の一実施形態に係る構成器具を示す上面図である。 （ａ）は本発明の一実施形態に係る構成器具を示す斜視図であり、（ｂ）はその回路図である。 （ａ）〜（ｄ）は、半導体層形成工程の工程断面図を示す図である。 本発明の一実施形態に係る構成器具を示す上面図である。 ＳＤＳ−ＰＡＧＥ用の従来のゲルを示す斜視図である。

符号の説明

１、２０、３０、４０ 構成器具
４、５ 分離電極
８ 基板
１０ 電気泳動装置
１１、１２ 濃縮電極
１４ ストライプ電極
１５ ダイオード
１７ アクティブ素子

Claims (9)

1. ゲルに導入された被分離物質を、当該ゲルの特定の位置に濃縮してから、当該ゲルにおける分離方向に分離する電気泳動装置であって、
   第１の濃縮電極を備え、
   上記第１の濃縮電極は、上記特定の位置に上記被分離物質を濃縮させる位置に設けられていることを特徴とする電気泳動装置。
2. 上記第１の濃縮電極と対になって、上記被分離物質が導入される被分離物質導入領域を挟む、第２の濃縮電極をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の電気泳動装置。
3. 第１および第２の濃縮電極の形状は線状であり、第１および第２の濃縮電極は、上記分離方向に直交して平行に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の電気泳動装置。
4. 上記ゲルを支持する基板をさらに備えており、
   第１および第２の濃縮電極は、上記基板における上記ゲルの支持面に形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の電気泳動装置。
5. 上記支持面に形成され、かつ第１または第２の濃縮電極に接続されたアクティブ素子をさらに備えており、
   上記アクティブ素子は第１および第２の濃縮電極間に電圧を印加するか否かのスイッチングを行うことを特徴とする請求項４に記載の電気泳動装置。
6. 上記アクティブ素子が、連続粒界結晶シリコン、低温ポリシリコン、高温ポリシリコン、またはアモルファスシリコンから構成されていることを特徴とする請求項５に記載の電気泳動装置。
7. 上記ゲルには転写膜が重ねられており、
   上記ゲル及び上記転写膜を挟む一対の転写用電極をさらに備えており、
   上記転写用電極は、
   上記分離方向に沿って並べられた複数の電極領域、
   上記複数の電極領域間を接続する整流素子、および
   上記整流素子に印加されるバイアスの正負を切り替えるスイッチング機構を備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気泳動装置。
8. 請求項５または６に記載の電気泳動装置が備える電気泳動装置の構成器具であって、
   上記基板、第１および第２の濃縮電極、ならびに、上記アクティブ素子を備えていることを特徴とする電気泳動装置の構成器具。
9. ゲルの被分離物質導入領域に被分離物質を導入する導入工程と、
   上記ゲル上の特定位置に配置された第１の濃縮電極、および、当該第１の濃縮電極と対になって上記被分離物質導入領域を挟む第２の濃縮電極によって、上記被分離物質導入領域における特定方向に電圧を印加して、上記被分離物質を濃縮する濃縮工程と、
   上記濃縮工程に続いて、上記ゲルにおける上記特定方向に電圧を印加して、上記被分離物質を上記ゲルにおける上記特定方向に分離する分離工程とを包含することを特徴とする電気泳動方法。

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