JP4835139B2 - 電気泳動システム - Google Patents
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また、核酸の電気泳動の結果を可視化するための核酸結合性蛍光試薬には、従来、臭化エチジウムが利用されていたが、近年、臭化エチジウムに比べ、高感度、高選択性、低毒性の核酸結合性蛍光試薬が開発されているが、図8の臭化エチジウム(図8中のA)、SYBR Green I(図8中のB)、POPO−1(図8中のC)の蛍光スペクトルに示されるように、各種核酸結合性蛍光試薬の蛍光波長は、蛍光試薬毎に異なるため(Molecular Probes社発行、Haugland,R.P.編、Handbook of Fluorescent Probes and Research Products 第8版より引用)、使用する試薬に応じて、カメラレンズ前に設置する透過波長を制限するフィルターを、適時交換しなければならないという課題を有していた。
また、本発明にかかる電気泳動システムは、前記電気泳動結果の画像を、少なくとも3種類の色成分に分割できるよう、前記電気泳動結果の画像を、初期にカラーで獲得する、ことを特徴とするものである。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1による電気泳動システムの内部の概略構成の斜視図を示し、図2は、本実施の形態1による電気泳動システムのブロック構成図を示す。
まず、電気泳動槽10内の支持体付設面11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、ゲルの両端に設置された1対の電極14間に規定の電圧を印加する。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り、一定時間、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、あるいは電気泳動用ゲル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(例えば、前記、住友化学製スミペックス010、旭テクノグラス製UV−33S、UV−29など)により、紫外線光源71から発している核酸結合性蛍光試薬が蛍光発色するための紫外線以外の不要な可視光領域の波長が電気泳動用ゲル101に照射することを機械的に防止する、また、核酸試料に混合した核酸結合性蛍光試薬の蛍光発色のみを画像撮影手段61に獲得させるため、紫外線光源由来の紫外光が画像撮影手段61へ透過することを機械的に防止する第2の光学フィルター92(例えば、富士写真フィルム製SC−40Mなど)を設置する。
これまでにも述べたように、電気泳動から撮影まで実施した核酸試料を、さら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が必要となる。
まず、メディアンフィルターにより、CCDに取り込んだ画像信号の平滑化処理を実施した(図3中のI、図4中のステップ202)。
(実施の形態2)
図5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、電気泳動画像の位置検出および位置制御を行うための蛍光位置マーカー16を有する支持体ホルダー13を示す図であり、図6は、本実施の形態2による電気泳動システムのブロック構成を示す図であり、図7は、本実施の形態2における、画像の色成分分割・色成分比率変換・再構成を行うことにより、支持体ホルダー13の蛍光位置マーカー16を、見かけ上画像非表示とする方法を示す模式図である。
次に、青色の蛍光位置マーカーに従い、分割撮影した画像を1枚の画像に合成する(図7(b))。
最後に、青色の蛍光位置マーカーの画像は、青色(B)成分であり、緑色(G)成分、赤色(R)成分に位置する臭化エチジウムの蛍光波長領域と区別され、図7中の(c)に示すように、ディスプレイ画面に電気泳動画像が表示される。
11 支持体付設面
13 支持体ホルダー
14 電極
16 蛍光位置マーカー
20 切り出し器具
21 上部接続部
30 切り出し器具ホルダー
40 テーブル機構
42 テーブル機構動力伝達部
45 スライドテーブル
55 キャリッジ機構動作モータ
56 切り出し器具動作モータ
58 歯車
60 キャリッジ機構
61 画像撮影手段
62 切り出し手段
63 直動シャフト
64 リードスクリュー
65 切り出し器具把持ピン
66 スクリューナット
70 紫外線照射部
71 紫外線光源
91 光学フィルター
101 電気泳動用ゲル
110 電力供給部
120 システム制御部
121 画像合成手段
122 画像色成分分割・再構成手段
123 核酸画分位置計測手段
124 CPU
125 インターフェイス部
126 記録装置
127 位置情報算出手段
128 駆動制御手段
201 カラー画像の獲得
202 画像信号の平滑化処理
203 画像のR、G、B成分分割
204 蛍光試薬、呈色試薬の発色波長特性認識
205 蛍光試薬、呈色試薬の発色波長特性に応じたRGB画像成分の分配再構成
206 蛍光試薬、呈色試薬の発色波長特性に応じた画像信号の構築
207 画像表示
Claims (5)
- 生体高分子試料を分離解析する電気泳動システムにおいて、
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、
前記電気泳動槽内に設けた前記支持体の両端に電圧を印加し、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、
前記画像撮影手段により撮影した画像より、前記支持体中における前記生体高分子画分の位置情報を算出し、該支持体で分離させた前記生体高分子画分を切り出す切り出し手段とを有し、
前記生体高分子画分を電気泳動させるその開始から、該電気泳動させた生体高分子試料画分を抽出回収するまでを一連に実施可能とした電気泳動システムであって、
前記電気泳動結果の画像を撮影する画像撮影手段が撮影した画像を色成分毎に分割した後、前記生体高分子試料と混合した試薬の発色スペクトルに応じて、色成分比率を変えて電気泳動画像を再構成する、
ことを特徴とする電気泳動システム。 - 請求項1記載の電気泳動システムにおいて、
前記画像撮影手段により分割撮影された複数の電気泳動結果の画像を合成するための、あるいは該各電気泳動結果の画像の前記支持体上での位置情報を獲得するための位置マーカーが、前記電気泳動結果の画像の発色波長の領域以外のものであり、
前記電気泳動結果の画像を色成分毎に分割した後に、色成分比率を変えて電気泳動画像を再構成する際に、該位置マーカーは非表示とされる、
ことを特徴とする電気泳動システム。 - 請求項1記載の電気泳動システムにおいて、
前記電気泳動結果の画像を、少なくとも3種類の色成分に分割する、
ことを特徴とする電気泳動システム。 - 請求項3記載の電気泳動システムにおいて、
前記電気泳動結果の画像を、少なくとも3種類の色成分に分割できるよう、前記電気泳動結果の画像を、初期にカラーで獲得する、
ことを特徴とする電気泳動システム。 - 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の電気泳動システムにおいて、
前記電気泳動結果の画像を撮影する画像撮影手段が、カラー方式の電荷結合素子(CCD)、あるいは相補型金属酸化膜半導体(CMOS)デバイス、あるいはフォトダイオードよりなる固体撮影素子であり、電気泳動結果の画像をデジタル化して獲得する、
ことを特徴とする電気泳動システム。
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