JP4632876B2

JP4632876B2 - 電気泳動装置

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Publication number: JP4632876B2
Application number: JP2005184262A
Authority: JP
Inventors: 晋幸松田; 茂樹上甲; 明也矢田; 俊介西原
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-06-24
Filing date: 2005-06-24
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2025-06-24
Also published as: JP2007003359A

Description

本発明は、生体高分子、とりわけ、核酸を電気泳動により分離したのち、核酸のみを回収する電気泳動装置に関するものである。

本発明は、核酸の電気泳動システムに関し、より詳細には、電気泳動システムにより核酸を分子量毎に分離し、核酸を電気泳動をさせた支持体より、核酸の切り出し、および抽出回収を行う技術に関する。

本発明は、電気泳動における生体高分子試料の抽出・回収に係り、特に電気泳動により核酸を分子量毎に分離させた結果に基づき、電気泳動の実施、電気泳動支持体からの核酸の切り出し・抽出回収までを、一貫したシステム内で好適に実現できるものである。

従来より、生体高分子、とりわけ核酸の電気泳動装置による分子量に基づいた分離、解析方法は、簡便かつ安価であると共に、分析精度も高いため、核酸分析の装置として広範囲に利用されている。以下、核酸の電気泳動に関して述べる。

電気泳動による核酸の分析は、まず、両端に電圧を導電する電極を、緩衝液で接触させる電気泳動槽に、核酸試料が移動する支持体を付設することにより構成されている。この電気泳動の支持体としては、アガロース、あるいはポリアクリルアミドなどのゲル状物質が使用されている。また、装置の形態としては、取り扱いの容易さから支持体を横面に設置する水平方式の電気泳動装置が汎用されている。電気泳動の動作は、支持体の一端に形成した溝に核酸試料を滴下し、支持体の両端に電圧を印加させ、支持体中の核酸試料を電気的に移動させる。この時に、支持体の網目構造により核酸試料の移動が制約を受け、分子量が大きい程、移動度が遅くなることにより、核酸の分子量に基づいた分離が可能となる。さらにこのようにして分離した核酸を、支持体より核酸画分毎に切り出し、ＶｏｇｅｌｓｔｅｉｎとＧｉｌｌｅｓｐｉｅの方法（非特許文献１）、あるいはＭｏｌｅｃｕｌａｒＣｌｏｎｉｎｇに記載の方法（非特許文献２）などの適当な方法で核酸を抽出回収することにより、核酸試料からの不純物質の分離除去、ベクターへの組み込み、配列マッピング、などを行うことがなされている。

なお、この核酸分画を回収する方法としては、電気泳動装置を利用する方法以外にも、高速液体クロマトグラフィーに代表されるカラムクロマトグラフィーを利用する方法などがあるが、核酸の分離精度に対する装置の簡便性、融通性、装置価格、維持費用などを勘案した場合、電気泳動装置による方法は極めて高効率であるため、核酸画分の回収には、専ら電気泳動による方法が利用されている。

また、この電気泳動装置の利便性をさらに向上させるため、支持体の小型化、電圧印加により生じるジュール熱の抑制のための提案がなされ、これらにおいては、電気泳動の短時間化が可能となり、設置場所も制約を受けないため、作業効率の向上に貢献している（特許文献１および特許文献２）。

次に、電気泳動により分離した核酸の検出方法については、臭化エチジウム等の核酸結合性蛍光試薬を、電気泳動前に予め支持体中に混合させ、あるいは電気泳動させた後、支持体をこれらの溶液中に浸漬し、支持体中に浸潤させ、支持体中の核酸試料と、この蛍光試薬を結合させた後、蛍光試薬を、紫外線により励起し、蛍光発色させて、支持体中の分離した核酸試料を可視化させるようにしている。ここで、この紫外線を照射する装置はトランスイルミネーターと呼ばれている。

この紫外線照射により可視化した核酸試料の結果は、従来、フィルム式カメラによる画像撮影によりデータを取得していたが、近年の電子デバイスの進歩と共に、電荷結合素子（ＣＣＤ）式カメラを採用した電気泳動画像撮影装置が提案され（特許文献３、非特許文献３）、画像をデジタル化することが可能となり、フィルム式に比べ、撮影の簡便性、データの保存性、およびコンピュータ等のデジタルデバイスとの親和性が高く、電気泳動の短時間化と共に、一連の電気泳動手技の作業効率向上に貢献している。

さらに近年、電気泳動装置と画像撮影装置を一体化させて、電気泳動のリアルタイムモニタリングを行うようにしたものが提案されており、電気泳動による最適な核酸分離分析、及び画像の取得を可能にしている（特許文献４、特許文献５および特許文献６）。

電気泳動により分離した核酸の支持体からの抽出回収については、従来、鋭利な刃物を利用して、支持体より目的の核酸画分を切り出し、非特許文献１、あるいは２などの適当な方法により核酸を抽出回収していたが、近年、機械的に支持体より核酸分画を切り出す装置、および抽出回収装置（特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０）が提案され、従来の手動による方法に比べ、作業効率を大幅に向上している。
特開平１０−２８８５９７号公報特開２００２−３２８１１３号公報特許第２８３８１１７号公報特開２０００−１０５２１９号公報特開２００２−３５７５９０号公報特開２００３−２４０７５６号公報特許第３３８１４８４号公報特開２００１−２２１７７６号公報実用新案登録第３１０１４４号公報特開２０００−８８８０４号公報ヴォーゲルステイン（Vogelstein. B.）、ギレスピー（Gillespie. D.），「米国科学アカデミー紀要（Proc. Natl. Acad. Sci. USA）」，１９７９年，第７６巻，ｐ．６１５−６１９サンブルック（Sambrook. J.）、フリッチ（Fritsch. E. F.）、マニアティス（Maniatis. T.）編，モレキュラークローニング（Molecular Cloning）第２版，コールドスプリングハーバー研究所出版（Cold Spring Harbor Laboratory Press）刊，１９８９年サザーランド（Sutherland. J. F.）ら，「アナリティカルバイオケミストリー（Anal. Biochem.）」１９８７年，第１６３巻，ｐ．４４６−４５７

しかしながら、前記従来の電気泳動装置では、装置本体を小型化することにより核酸試料量を軽減し、電気泳動時間の短縮に貢献できているが、その利用用途が、少ない試料数の核酸試料に対して、試料中の核酸の分子量を決定する、あるいは、核酸試料の夾雑物の有無を判定する目的だけに限定され、多量、あるいは多数の試料に対する電気泳動を実施すること、および電気泳動により分離した核酸画分の適当量を分取することが、困難となるという、課題を有していた。

また、電気泳動後の支持体からの核酸画分の切り出しは、専ら手動で鋭利な刃物を利用して切り出すため、紫外線を直視しながら操作する必要があった。ここで、紫外線の暴露から作業者を保護するために保護具を着用するが、通常、紫外線ランプには、紫外光以外にも紫色可視光を混合させているため、高光量の紫色可視光を直視しなければならず、作業者に重篤な眼性疲労を誘引する原因となっていた。目的とする核酸を含む支持体の一部の切り出しを行い、かつ、その後の工程として核酸画分を支持体から抽出回収する装置も提案されているが、支持体の切り出し、および支持体からの核酸画分の抽出回収を、核酸画分ごとに１つずつ実施していることから、１回の電気泳動により得られる多数の核酸画分の切り出し、抽出回収を行うためには、長時間を要するだけでなく、時間の経過とともに、核酸画分が支持体内で拡散し、目的とする核酸画分を十分に回収することは困難であった。

本発明は、前記従来の課題を解決するためになされたもので、複数の核酸画分を含む支持体の切り出しと、支持体に含まれる核酸画分の抽出回収を、短時間に行うことのできる電気泳動装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の請求項１にかかる電気泳動装置は、前記生体高分子試料を、支持体を用いて電気泳動させるための電気泳動槽と、前記電気泳動槽を、Ｘ軸およびＹ軸方向のいずれか、あるいはその双方に移動可能に搭載したテーブル機構と、前記支持体の両端に電圧を印加して、前記生体高分子試料を電気泳動させる電圧印加手段と、前記生体高分子試料の電気泳動の結果を撮影する画像撮影手段と、前記電気泳動の結果を撮影する前記画像撮影手段を搭載しており、該画像撮影手段を、Ｘ軸およびＹ軸方向のいずれか、あるいはその双方に移動可能とするキャリッジ機構と、前記画像撮影手段により獲得した画像に基づき、前記支持体により分離した前記生体高分子試料の分画画分の位置情報を算出し、該生体高分子試料の分画画分を切り出す切り出し手段とを備え、前記切り出し手段の一部は、前記キャリッジ機構に、前記Ｘ軸およびＹ軸方向のいずれか、あるいはその双方に移動可能であり、かつＺ軸方向にも移動可能であるよう、搭載され、前記切り出し手段の前記一部は、前記キャリッジ機構に搭載され、切り出し器具を把持する切り出し器具把持部であり、前記切り出し手段の残部は、前記切り出し器具把持部により脱着可能に把持される切り出し器具と、前記電気泳動槽の一側部に配置され、複数個の前記切り出し器具を収容可能な切り出し器具ホルダーとよりなり、前記切り出し器具は、その本体部の上方に設けられた、前記キャリッジ機構にＺ軸方向に駆動可能に搭載された前記切り出し器具把持部により把持される接続部と、前記本体部の下方に設けられた、その先端に抜き型開口を有する切り出し部と、該切り出し部の該抜き形開口形成部と一体に形成され、該抜き型開口を介して切り出した支持体を収納する支持体収納部と、該支持体収納部に近接する位置に配置された、該支持体収納部内の支持体に対し電圧を印加することにより該切り出し器具から生体高分子試料を抽出するための試料抽出用電極と、を有する、ことを特徴とする。

本発明の請求項２にかかる電気泳動装置は、請求項１に記載の電気泳動装置において、前記切り出し器具ホルダーは、前記切り出し器具をそれぞれ収容する複数の孔部を有し、前記複数の孔部の各々は、その一部に、該孔部に挿入される前記切り出し器具の向きを決めるための切り欠き部を有し、該切り出し器具ホルダーの上面には、該電気泳動装置本体に設けた電力供給部、および前記切り出し器具が有する前記切り出し器具電極の外方に露出する部分、の両方に接続される導電部が設けられ、前記複数の孔部の各々の下方端には、該孔部に挿入される前記切り出し器具の前記支持体収納部の下端との間に、半透膜を介在させて、生体高分子画分捕集部が設けられている、ことを特徴とする。

本発明の請求項３にかかる電気泳動装置は、請求項１または請求項２に記載の電気泳動装置において、前記電気泳動槽は、前記切り出しを行った後の複数の前記切り出し器具を挿入した前記切り出し器具ホルダーを、収容するための切り出し器具ホルダー設置部を有し、前記電気泳動槽は、前記切り出し器具ホルダー設置部の底面に、前記各切り出し器具内の切り出し器具電極を一方の電極とし、これに対する他方の電極としての、前記生体高分子試料画分を回収するための電圧を印加する画分回収電極を有する、ことを特徴とする。

本発明の請求項４にかかる電気泳動装置は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電気泳動装置において、前記電気泳動を行ったときの前記生体高分子試料の各画分の泳動距離を測定する泳動距離測定手段と、前記泳動距離測定手段により測定した前記各画分の泳動距離、そのときの印加電圧、および電圧印加時間を用いて、前記生体高分子試料の各画分の抽出を行うための電気泳動条件を決定する泳動条件決定手段とを備えた、ことを特徴とする。

本発明の請求項５にかかる電気泳動装置は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電気泳動装置において、前記切り出し器具は、抜き型状の切り出し部の内部に、爪部を有する、ことを特徴とする。

本発明にかかる電気泳動装置によれば、目的とする核酸画分を支持体の一部とともに切り出す工程と、切り出した支持体から核酸画分を回収する工程とを、一括して実施可能とし、かつ、該切り出しを行のための複数の切り出し器具、および複数の切り出し器具を収容可能な切り出し器具ホルダーを備えることで、複数の核酸画分を含む支持体の切り出しと、支持体に含まれる核酸画分の回収を、容易にかつ短時間に実施可能にできるとともに、電気泳動に関する作業の安全性の向上と、作業の自動化に伴う研究作業の効率化とを、達成することができる。

以下に、本発明にかかる電気泳動装置の実施の形態を、図面とともに詳細に説明する。
なお以下では、生体高分子の試料を核酸（デオキシリボ核酸）とし、電気泳動用の支持体にアガロースゲルを使用した場合について、説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による電気泳動装置を備えた電気泳動システムの概略構成を示すものである。また、図２は、該電気泳動システムの内部の概略構成を示す。

本発明の実施の形態１による電気泳動装置は、主に、Ｙ軸方向に駆動可能なテーブル機構４０、Ｘ軸方向に駆動可能なキャリッジ機構６０、Ｚ軸方向に駆動可能な切り出し手段６２、画像撮影手段６１、および紫外線照射部７０、から構成されている。テーブル機構４０は、動力伝達部４２を有しており、該動力伝達部４２は、複数の歯車５１、及び５３等を介して、ステッピングモータなどの駆動量を制御可能な駆動用モータ５０に接続され、前記駆動用モータ５０の回転動力を直線運動に変換する。さらに、前記テーブル機構４０には、該テーブル機構４０内をＹ軸方向にスライド移動可能なスライドテーブル４５を挿入可能であり、スライドテーブル４５は、前記テーブル機構４０と同様に、中心部が窓状に開口しているか、または、スライドテーブル４５に電気泳動槽１０を設置可能である。

図３は、本実施の形態１における、電気泳動槽１０の概略図を示したものである。前記スライドテーブル４５に設置可能な電気泳動槽１０は、支持体である電気泳動用ゲル１０１を付設するための支持体付設面１１と、切り出し器具ホルダー３０を設置するための切り出し器具ホルダー設置部１６とを有し、さらに、支持体付設面１１に設置された電気泳動用ゲル１０１の両端に電圧を印加するための白金線等の電極１２と、前記切り出し器具ホルダー３０の直下に設置された、生体高分子試料画分の回収用の電極１３とを有している。

図４は、本実施の形態１における、支持体を切り出すための切り出し器具２０の詳細図を示している。該切り出し器具２０は、前記キャリッジ機構６０にＺ軸方向に駆動可能に搭載された切り出し手段の一部６２ａにより把持される接続部２１と、キャリッジ機構６０により駆動される切り出し手段の一部６２ａをＺ軸方向に駆動させることで電気泳動によって分離された核酸画分を電気泳動用ゲル１０１の一部と共に切り出すためのその先端に抜き型開口を有する切り出し部２２と、該抜き型開口を介して切り出したゲルを保持する支持体収納部２３と、該支持体収納部２３に近接する位置に配置され該支持体収納部２３内の支持体に対し生体高分子試料の切り出しのための電圧を印加する切り出し器具電極２４と、前記切り出し器具ホルダー３０の各孔部３１に設けられた、該孔部３１内の前記切り出し器具２０の向きを決める切り欠き部３１ａと嵌合する位置決め用凸部２５ａを有している。

より詳述すれば、切り出し器具２０は、その外部に露出する部分２４ｃが、前記切り出し器具ホルダー３０の導電部３４と接続可能であり、その内部に位置する部分２４ａは、切り出し器具２０の中央の透孔部２８と壁部２７上にて、支持体収納部２３に近接して位置しており、該支持体収納部２３内の支持体に、生体高分子画分の切り出しのための電圧を印加する切り出し器具電極２４と、切り出し器具ホルダー３０の孔部３１の切り欠き部３１ａと嵌合して該孔部３１に挿入される切り出し器具の位置決めを行う位置決め用凸部２５ａとを有し、さらに、該切り出し器具電極２４を押さえる電極押さえ凸部２５ｂを有している。

図５は、本実施の形態１における、切り出し器具ホルダー３０を示した図である。切り出し器具ホルダー３０は、前記切り出し器具２０を複数個収容可能な孔部３１と、該孔部３１の下方端にて、該孔部３１内に収納される前記切り出し器具２０の支持体収納部２３との間の位置に半透膜３２を介在させて配置した生体高分子試料捕集部３３と、切り出し器具ホルダー３０の上面に設けられた、前記切り出し器具電極２４の外部に露出する部分２４ｃに、および電気泳動システム本体に設けられた電力供給部（図示せず）に、接続可能な導電部３４とを備えている。また、前記テーブル機構４０の直上には、画像撮影手段６１と、前記切り出し器具２０を把持可能な切り出し器具把持ピン６３、およびこれにより把持される切り出し器具２０等により構成される切り出し手段６２を、一体として有するキャリッジ機構６０が配置されている。

図６は、本実施の形態１による電気泳動装置における、切り出し手段６２の概略図を示したものである。
前記切り出し手段６２は、電気泳動槽１０の支持体付設面１１に対して垂直なＺ軸方向に動作するように、切り出し器具動作用モータ５２と、該切り出し器具動作用モータ５２に接続された歯車と連結されるようにラック部を有する切り出し器具把持ピン６３と、から構成される。切り出し器具把持ピン６３は、切り出し器具２０の接続部２１に接続可能な構造となっている。前記キャリッジ機構６０は、Ｘ軸方向に直線移動が可能なようにＸ軸方向に設置された直動シャフトと、スラスト軸受け部によって連結され、また、キャリッジ機構６０の駆動機構として、キャリッジモータ６０ａに接続されたリードスクリューとスクリューナットによって連結されている。

また、前記テーブル機構４０の下部に、紫外線照射部７０を設けている。紫外線照射部７０は、紫外線光源７１を設置し、さらに、該紫外線光源７１と、テーブル機構４０との間に、可視光以上の波長の光（例えば４００ｎｍ以上の波長の光）をカットする第１の光学フィルター９１を設置する。また、前記キャリッジ機構６０に搭載された画像撮影手段６１には、紫外線をカットする（例えば、６００ｎｍ以下の光をカットする）第２の光学フィルター９２を設置してある。さらに、本実施の形態１の電気泳動装置は、紫外線照射部７０の点灯、画像撮影手段６１の撮影制御、撮影された画像を元にした電気泳動槽１０の電圧制御、自動的に、または手動により指定した箇所のゲルを切り出すためのテーブル機構４０の駆動、キャリッジ機構６０の駆動、切り出し手段６２の駆動、を制御するシステム制御部１１０を備えている。

また、上記の方法を用い、図７の本実施の形態１における電気泳動システムのブロック図に示す制御により、核酸試料の泳動中の状態を、連続的に、または一定間隔の時間で撮影し、核酸画分位置を計測する手段１２２を用いて、最適な泳動パターンを自動で判断し、電気泳動槽１０の電極への印加電圧を制御することが可能である。

以上のように構成された本実施の形態１における電気泳動システムについて、以下その動作、および作用を説明する。
まず、電気泳動槽１０内に電気泳動用ゲル１０１を設置する。支持体である電気泳動用ゲル１０１の一端に設けた注入口に、核酸試料を注入した後、ゲル１０１の両端に設置された１対の電極１２（図３（ａ）においては、下側の電極は見えない。）間に、規定の電圧を印加する。このように、電圧を印加することで、負に帯電している核酸試料は、陰極から陽極方向に向かって移動を開始する。ゲル内部は、微細な網目状となっているため、ゲル内部を移動する核酸試料は、その分子量の大きさによって移動する速度が異なるため、一定時間の電圧を加えたゲル内部では、分子量に基づいてゲルの注入口とほぼ同じ幅の帯状に分離される。このとき、紫外線光源７１を点灯して核酸試料に紫外線を照射すると、核酸試料に予め混合しておいた臭化エチジウムなどの核酸結合性蛍光試薬が、蛍光発色する。

この蛍光を、画像撮影手段６１にて撮影することで、核酸試料が分子量に基づいて帯状に分離している電気泳動パターンの画像を、得ることが出来る。このとき、第１の光学フィルター９１により、紫外線光源７１から発している紫外線より長い波長の不要な光をカットすることで、撮影画質を向上させることができる。また、画像撮影手段６１に取り付けられた第２の光学フィルター９２により、紫外線光源から発光される紫外線をカットすることで、核酸試料に混合された核酸結合性蛍光試薬の蛍光状態のみを、より鮮明に撮影することができる。本実施の形態１では、詳しくは紫外線照射部７０の発光面に、４００ｎｍ以上の波長の光を遮断する第１の光学フィルター９１を設け、画像撮影手段においては、撮影面には、６００ｎｍ以下の波長の光を遮断する第２の光学フィルター９２を設けている。

次に、電気泳動実施後の分離した核酸を、核酸画分毎に切り出す、本実施の形態１における、切り出し手段６２について説明する。前記までで述べたように、電気泳動から撮影まで実施した核酸試料を、更に後の実験にて使用する際には、ゲルの切り出しによる核酸試料の抽出・回収が必要となる。

本実施の形態１における生体高分子試料を回収する手段においては、まず前記のような方法によって電気泳動パターンを撮影した後、その電気泳動パターン画像を元に、目的とする核酸試料が含まれる核酸画分を自動的に検出するか、または表示部に表示された電気泳動パターンの画像を元に、作業者によって手動で指定する。

作業者によって切り出し開始命令が実行されると、キャリッジ機構６０が、スライドテーブル４５上の切り出し器具ホルダー３０に収納された、切り出し器具２０の直上まで移動し、その位置で切り出し手段６２を下方向に移動させると、該切り出し手段６２は、切り出し器具２０を把持する。

次に、電気泳動パターン撮影画像を元に、指定された場所へ切り出し手段６２を移動させるために、システム制御部１２０において、その移動させるべき量を、テーブル機構４０と、キャリッジ機構６０の駆動量に変換し、それぞれの駆動用モータを回転駆動させる。キャリッジ機構６０が指定した位置へ移動したのちは、切り出し器具動作用モータ５２を駆動させることにより、切り出し器具把持ピン６３をゲル設置方向へ降下させ、把持している切り出し器具２０をゲルに押し付け、ゲルの切り出しを行う。切り出された支持体が、切り出し器具２０の支持体収納部２３に留まった状態で、キャリッジ機構６０は、切り出し器具ホルダー３０の直上まで移動し、ゲルを内部に留置した状態の切り出し器具２０を、切り出し手段６２から外して、該切り出し器具２０を、切り出し器具ホルダー３０の各孔部３１内へ収納する。切り出し器具ホルダー３０に収納された切り出し器具２０の切り出し器具電極２４は、切り出し器具ホルダー３０の導電部３４を介して、本電気泳動装置本体の電力供給部（図示せず）に接続された状態となる。

次に、電気泳動槽１０に設けられた生体高分子試料画分の回収用電極１３に、正の電圧を印加し、切り出し器具２０に設けられた切り出し器具電極２４に、電力供給部（図示せず）を介して負の電圧を印加する。これにより、切り出し器具２０により切り出した、支持体収納部２３内に保持された支持体内の核酸は、電気泳動の作用によって、切り出し器具ホルダー３０の孔部３１の下端側へとその支持体とともに泳動される。該支持体収納部２３内をその支持体とともに泳動された核酸は、切り出し器具ホルダー３０の下方端部に設けられた半透膜３２によってその支持体のさらに下方への泳動を阻止されることで、その核酸のみが、切り出し器具ホルダー３０の孔部３１の下方位置において、切り出し器具２０の下端の下に位置する、切り出し器具ホルダー３０の画分捕集部３３に滞留することとなり、このようにして、前記切り出した支持体から核酸のみを抽出、回収することが出来ることとなる。

ここで、前記核酸の抽出のための電気泳動条件は、前記核酸の分離のために電気泳動を行った際に、各核酸画分の位置を計測することのできる、したがってその泳動距離をも測定できる核酸画分位置計測手段１２２によって得た、各核酸画分の泳動距離と、印加電圧、電圧印加時間の情報を元に、泳動条件決定手段１２６により目的とする核酸画分の泳動距離についての、印加電圧、および電圧印加時間を求めて、該各核酸画分の抽出のための電気泳動条件を決定する。より詳しくは、核酸画分の抽出を行うための目的とする核酸の泳動が、支持体の厚みをＬ１として、電圧Ｖ０、および電圧印加時間ｔ０で、泳動距離がＬ０である場合、核酸抽出に必要な電圧を、核酸の分離時の電圧Ｖ０として、電圧印加時間ｔ１は、ｔ１＝Ｌ１／（Ｌ０／ｔ０）と求めることが可能であり、これより、核酸の支持体からの抽出のために印加する電圧をＶ０、電圧印加時間をｔ１以上とすることで、核酸の確実な抽出を行うことが可能である。

上記、核酸試料の抽出が終了した後は、テーブル機構４０がテーブル排出動作に移行し、電気泳動槽１０、および切り出し器具ホルダー３０を、電気泳動システムの外部へと排出する。作業者は、切り出し器具ホルダー３０を電気泳動槽１０から取り出し、さらに切り出し器具ホルダー３０から切り出し器具２０を取り出す。切り出し器具ホルダー３０の孔部３１の先端の画分捕集部３３には、前述の核酸試料抽出によって、核酸試料のみが滞留しており、作業者は、ピペットなどで該核酸試料を取り出すことが可能である。

以上のように、本実施の形態１による電気泳動装置においては、電気泳動、および泳動パターンの撮影、生体高分子の画分を含む支持体の切り出し、を行う機能を備えた電気泳動システムに、電気泳動用ゲル１０１を付設するための支持体付設面１１、切り出し器具ホルダー設置部１６、支持体付設面１１に設置された電気泳動用ゲル１０１の両端において電圧を印加するための白金線等の電極１２、および、該切り出し器具ホルダー３０直下に設置された生体高分子試料画分回収用電極１３、を有する電気泳動槽１０と、切り出し器具把持ピン６３にて把持される接続部２１、該切り出し器具把持ピン６３をＺ軸方向に駆動させることで電気泳動によって分離された核酸試料を支持体である電気泳動用ゲル１０１と共に切り出す切り出し部２２、切り出した支持体を収納する支持体収納部２３、支持体収納部２３と隣接し、切り出し器具ホルダー３０の導電部３４と接続可能な切り出し器具電極２４、切り出し器具ホルダー３０の孔部３１の切り欠き部３１ａと嵌合する位置決め用凸部２５ａを有する切り出し器具２０を、また、各々切り出し器具２０を収容可能な複数の孔部３１、該孔部３１の下端に半透膜３２を有する生体高分子試料捕集部３３、その上面に、前記切り出し器具２０の切り出し器具電極外方部２４ｃ、および、電気泳動システム本体に設けられた電力供給部（図示せず）に、接続可能に設けられた導電部３４を有する切り出し器具ホルダー３０を、備えるようにしたので、目的とする生体高分子試料を含む画分を切り出し、かつ、支持体と目的とする生体高分子試料とを分離回収することを、容易に、かつ短時間で実施可能であり、しかも、電気泳動に関する作業の安全性の向上と、作業の自動化に伴う研究作業の効率化を、大きく期待することのできる電気泳動装置を実現できる効果が得られる。

（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２による電気泳動システムにおける、爪付き切り出し器具２６を示した図である。

本実施の形態２において、実施の形態１と異なる点は、切り出し器具の切り出し部の内部に、爪部２９を設けた点である。実施の形態１のように、電気泳動、泳動パターンの撮影、および目的とする核酸を含む支持体の切り出しを実施するにあたり、実施の形態２における爪付き切り出し器具２６を用いて、支持体である電気泳動用ゲル１０１の切り出しを行うと、切り出された支持体は、実施の形態１におけると同様に、支持体収納部２３に保持されるが、更に逆止構造になった爪部２９を設けていることから、支持体収納部２３に保持された支持体が、重力の影響によって切り出し器具ホルダー３０の孔部３１の先端方向へ落下するのを防止することができ、より好適に生体高分子試料の画分を回収することができる。

このように、本実施の形態２によれば、切り出し器具の切り出し部の内部に、爪部２９を設けたことにより、支持体の切り出しによって支持体収納部２３に保持された支持体が、重力によって切り出し器具ホルダー３０の孔部３１の先端方向へ落下するのを防止することができ、より好適に生体高分子試料の画分の回収を行うことができる。

本発明にかかる電気泳動システムにおいては、生体高分子試料回収手段は、ゲル電気泳動後の核酸試料の切り出し作業、および核酸試料の支持体からの抽出を、自動的に一括して実施可能であり、作業者の安全と労力の低減を図り、生体高分子の分析において一般的に利用される電気泳動に関連する技術分野において有用である。

本発明の実施の形態１による電気泳動装置の概要を示した斜視図。本発明の実施の形態１による電気泳動装置の内部の概要を示した斜視図。本発明の実施の形態１による電気泳動装置における電気泳動槽の構成を示した図。本発明の実施の形態１における、切り出し器具を示した図。本発明の実施の形態１における、切り出し器具ホルダーを示した図。本発明の実施の形態１における、切り出し手段を示した図。本発明の実施の形態１による電気泳動装置のブロック構成図。本発明の実施の形態２における、切り出し器具を示した図。

符号の説明

１０電気泳動槽
１１支持体付設面
１２白金線等の電極
１３生体高分子試料画分回収用電極
１６切り出し器具ホルダー設置部
２０切り出し器具
２１接続部
２２切り出し部
２３支持体収納部
２４切り出し器具電極
２４ａ切り出し器具電極内方部
２４ｃ切り出し器具電極外方部
２５ａ位置決め用凸部
２５ｂ電極押さえ凸部
２６爪付き切り出し器具
２７壁部
２８透孔部
２９爪部
３０切り出し器具ホルダー
３０ａ切り出し器具ホルダー凹部
３１孔部
３１ａ切り欠き部
３２半透膜
３３生体高分子試料捕集部
３４導電部
４０テーブル機構
４５スライドテーブル
５２切り出し器具動作用モータ
５１、５３歯車
６０キャリッジ機構
６０ａキャリッジモータ
６１画像撮影手段
６２切り出し手段
６２ａ切り出し手段の一部（切り出し器具保持具）
６３切り出し器具把持部（切り出し器具把持ピン）
７０紫外線照射部
７１紫外線光源
９１第１の光学フィルター
９２第２の光学フィルター
１０１電気泳動用ゲル
１２０システム制御部
１２２核酸画分位置計測手段（泳動距離測定手段）
１２５記録装置
１２６泳動条件決定手段

Claims

生体高分子試料を分離解析する電気泳動装置において、
前記生体高分子試料を、支持体を用いて電気泳動させるための電気泳動槽と、
前記電気泳動槽を、Ｘ軸およびＹ軸方向のいずれか、あるいはその双方に移動可能に搭載したテーブル機構と、
前記支持体の両端に電圧を印加して、前記生体高分子試料を電気泳動させる電圧印加手段と、
前記生体高分子試料の電気泳動の結果を撮影する画像撮影手段と、
前記電気泳動の結果を撮影する前記画像撮影手段を搭載しており、該画像撮影手段を、Ｘ軸およびＹ軸方向のいずれか、あるいはその双方に移動可能とするキャリッジ機構と、
前記画像撮影手段により獲得した画像に基づき、前記支持体により分離した前記生体高分子試料の分画画分の位置情報を算出し、該生体高分子試料の分画画分を切り出す切り出し手段とを備え、
前記切り出し手段の一部は、前記キャリッジ機構に、前記Ｘ軸およびＹ軸方向のいずれか、あるいはその双方に移動可能であり、かつＺ軸方向にも移動可能であるよう、搭載され、
前記切り出し手段の前記一部は、前記キャリッジ機構に搭載され、切り出し器具を把持する切り出し器具把持部であり、
前記切り出し手段の残部は、前記切り出し器具把持部により脱着可能に把持される切り出し器具と、前記電気泳動槽の一側部に配置され、複数個の前記切り出し器具を収容可能な切り出し器具ホルダーと、よりなり、
前記切り出し器具は、
その本体部の上方に設けられた、前記キャリッジ機構にＺ軸方向に駆動可能に搭載された前記切り出し器具把持部により把持される接続部と、
前記本体部の下方に設けられた、その先端に抜き型開口を有する切り出し部と、
該切り出し部の該抜き形開口形成部と一体に形成され、該抜き型開口を介して切り出した支持体を収納する支持体収納部と、
該支持体収納部に近接する位置に配置された、該支持体収納部内の支持体に対し電圧を印加することにより該切り出し器具から生体高分子試料を抽出するための試料抽出用電極と、を有する、
ことを特徴とする電気泳動装置。
請求項１に記載の電気泳動装置において、
前記切り出し器具ホルダーは、前記切り出し器具をそれぞれ収容する複数の孔部を有し、
前記複数の孔部の各々は、その一部に、該孔部に挿入される前記切り出し器具の向きを決めるための切り欠き部を有し、
該切り出し器具ホルダーの上面には、該電気泳動装置本体に設けた電力供給部、および前記切り出し器具が有する前記切り出し器具電極の外方に露出する部分、の両方に接続される導電部が設けられ、
前記複数の孔部の各々の下方端には、該孔部に挿入される前記切り出し器具の前記支持体収納部の下端との間に、半透膜を介在させて、生体高分子画分捕集部が設けられている、
ことを特徴とする電気泳動装置。
請求項１または請求項２に記載の電気泳動装置において、
前記電気泳動槽は、前記切り出しを行った後の複数の前記切り出し器具を挿入した前記切り出し器具ホルダーを、収容するための切り出し器具ホルダー設置部を有し、
前記電気泳動槽は、前記切り出し器具ホルダー設置部の底面に、前記各切り出し器具内の切り出し器具電極を一方の電極とし、これに対する他方の電極としての、前記生体高分子試料画分を回収するための電圧を印加する画分回収電極を有する、
ことを特徴とする電気泳動装置。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電気泳動装置において、
前記電気泳動を行ったときの前記生体高分子試料の各画分の泳動距離を測定する泳動距離測定手段と、
前記泳動距離測定手段により測定した前記各画分の泳動距離、そのときの印加電圧、および電圧印加時間を用いて、前記生体高分子試料の各画分の抽出を行うための電気泳動条件を決定する泳動条件決定手段とを備えた、
ことを特徴とする電気泳動装置。
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電気泳動装置において、
前記切り出し器具は、抜き型状の切り出し部の内部に、爪部を有する、
ことを特徴とする電気泳動装置。