JP5721390B2 - ２次元電気泳動用カセット - Google Patents

Description

本発明は、２次元電気泳動用カセットに関する。

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。この「プロテオーム」とは、特定の細胞、器官、臓器の中で翻訳生産されているタンパク質の総体を意味し、該プロテオームの研究としてはタンパク質のプロファイリングなどが挙げられる。

タンパク質をプロファイリングする手法の１つとして、タンパク質の２次元電気泳動が知られている。この２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（特に、ＳＤＳ−ＰＡＧＥ）との計２つの電気泳動ステップから構成されている（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献２には、上記２次元電気泳動を行うサンプル分離装置の一例が開示されている。このサンプル分離装置は、等電点電気泳動によって分離が行なわれる第１チップと、スラブゲル電気泳動を行う第２チップとを備えている。

第１チップは、支持板と該支持板に支持された第１ゲル（１次元目のゲル）とから構成されている。この第１チップにおいては、第１ゲルにサンプル（試料）が導入され、第１ゲルを膨潤させる工程を経た後、第１ゲルに電圧が印加されることでサンプルを第１方向に分離させている（１次元目分離）。そして、第１チップは、分離されたサンプルを染色する工程、第２チップの環境に平衡化する工程が施された後、第２チップに移送される。
第２チップは、基板内に第２ゲル（２次元目のゲル）が収納されることで構成されており、該第２ゲルに第１チップの第１ゲルが接続される。この状態で第２ゲルに対して電圧を印加することでサンプルが上記第１方向とは異なる第２方向に分離される（２次元目分離）。

この特許文献２には、チップ内に泳動用の電極用バッファー溶液を収容するバッファー槽を設けたバッファー槽一体型の電気泳動カセットが記載されている。このような電気泳動カセットは、従来の２枚の板からなるプレキャストゲルプレートの構造とは異なり、電気泳動カセット自体にバッファー槽が設けられたものであるため、電気泳動カセットと別にバッファー槽を用意する必要が無く、利便性が良い。

特開平１１−３０６０５号公報 特開２００７−６４８４８号公報

上記のようなバッファー槽一体型の電気泳動カセットには、ゲルと電気泳動バッファーとが接触可能となるように、ゲルが収容される空間とバッファー槽とを連通させる開口部が形成されている。このため、電気泳動カセットにゲル前駆溶液を充填すると、ゲル前駆溶液に開口部からの空気が入り込みやすく、形成されたゲルには、開口部付近に気泡が残存することがある。そして、この気泡が電気泳動に影響を与える欠陥となることがある。

また、バッファー槽一体型の電気泳動カセットにゲル前駆溶液を充填する工程では、この開口部から電気泳動カセット内にゲル前駆溶液を充填するため、電気泳動カセット１個毎にゲル前駆溶液を充填する必要があり、量産性や作業性に課題がある。
また、電気泳動カセットにゲル前駆溶液を充填する工程の後に、この開口部を封止するため、開口部へ封止材をはめ込むなどの作業が必要となり、量産性や作業性に課題がある。
更に、この封止材をはめ込む作業によって、ゲル前駆溶液に気泡ができて形成されたゲルに気泡が残存することがある。

本発明は上記のような課題を鑑みなされたもので、ゲルに気泡が残存することを防ぐことができるとともに、ゲル前駆液を効率よく充填することができる２次元電気泳動用カセットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る２次元電気泳動用カセットは、基板を組み合わせて構成されたカセット本体のキャビティ部にゲルが収容され、前記カセット本体に隣接してバッファー槽が形成された２次元電気泳動用カセットであって、前記基板を貫通し前記キャビティ部と前記バッファー槽とを連通させる開口部と、前記基板を貫通し前記カセット本体の外部から前記キャビティ部へゲル前駆液を充填可能な充填孔と、が形成され、 前記開口部を封止可能であるとともに前記基板に着脱可能な封止材を備え、前記開口部は、内周面が前記バッファー槽側から前記キャビティ部側に向かって広がるテーパ面に形成されていることを特徴とする。

本発明では、基板を貫通しキャビティ部とバッファー槽とを連通させる開口部と、基板を貫通しカセット本体の外部からキャビティ部へゲル前駆液を充填可能な充填孔と、が形成され、開口部を封止可能であるとともに基板に着脱可能な封止材を備えることにより、キャビティ部へゲル前駆液を充填する時に、開口部を封止して充填孔からゲル前駆液を充填することができるため、充填されたゲル前駆液に開口部から空気が入る込むことがなく、形成されたゲルに気泡が残存することを防ぐことができる。

また、開口部は、内周面がバッファー槽側からキャビティ部側に向かって広がるテーパ面に形成されていることにより、キャビティ部にゲル前駆液が充填されたときに、開口部に空気が溜まりにくいため、形成されたゲルに気泡が残存することを防ぐことができる。
また、本発明に係る２次元電気泳動用カセットでは、前記開口部は、前記基板の面方向に直交する断面視におけるテーパ面どうしの交差角度が９０°以上であることが好ましい。

また、本発明に係る２次元電気泳動用カセットでは、前記封止材は、粘着シール材または感圧式圧着シール材であることが好ましい。
このように、封止材は、粘着シール材または感圧式圧着シール材であることにより、開口部を確実に封止することができる。

本発明によれば、形成されたゲルに気泡が残存することを防ぐことができ、効率よく２次元電気泳動用カセットを製造することができるとともに、２次元電気泳動用カセットの品質を向上させることができる。

本発明の第１実施形態による２次元電気泳動用カセットの一例を示す図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 ２次元電気泳動用カセットを充填孔側から見た図である。 （ａ）本発明の第２実施形態による２次元電気泳動用カセットを説明する図、（ｂ）は第１開口部および第２開口部のテーパ面（内周面）を説明する図である。 本発明の２次元電気泳動用カセットの製造方法を説明する図である。 本発明の第３実施形態による２次元電気泳動用カセットを説明する図である。 本発明の第４実施形態による２次元電気泳動用カセットを説明する図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態による２次元電気泳動用カセットについて、図１乃至図３に基づいて説明する。
図１乃至図３に示す本実施形態による２次元電気泳動用カセット１Ａは、例えば、タンパク質などのサンプルを解析する２次元電気泳動に使用されるもので、内部に２次元電気泳動用のゲルＧが充填されている。

図１乃至図３に示すように、２次元電気泳動用カセット１Ａは、合成樹脂からなる第１基板２ａ及び第２基板２ｂを組み合わせて構成されたカセット本体１０を備えている。第１基板２ａと第２基板２ｂとは接着あるいは溶着によって一体化されている。
図２に示すように、第１基板２ａと第２基板２ｂとの間には、略直方体形状のキャビティ部Ｃが生じており、このキャビティ部Ｃには、電気泳動に使用されるゲルＧが形成されている。
本実施形態では、ゲルＧ中をサンプルが泳動される泳動方向は図１及び図２において矢印Ａの方向とする。

図１および図２に示すように、第１基板２ａには、第１バッファー槽３および第２バッファー槽４が設けられていて、第１バッファー槽３は第２バッファー槽４よりもサンプルの泳動方向（矢印Ａ）における後方側に配されている。
第１バッファー槽３および第２バッファー槽４は、電気泳動に使用される泳動バッファー（ランニングバッファー）が注入可能な容器形状に構成されている。また、第１バッファー槽３と第２バッファー槽４とのそれぞれには、図示しない直流電源装置の一対の電極が接続可能となっている。そして、ゲルＧに直流電圧を印加することで、ゲルＧにおいてサンプルを電気泳動することができる。

第１基板２ａには、キャビティ部Ｃと第１バッファー槽３とを連通させる第１開口部１１が形成されている。第１開口部１１は第１基板２ａを貫通するスリット状に形成されている。
第１基板２ａに第１開口部１１が形成されていることにより、第１バッファー槽３に供給されるランニングバッファーを介してゲルＧに通電させることができるとともに、１次元目ゲルとの接続を行うことができる。

また、第１基板２ａには、キャビティ部Ｃと第２バッファー槽４とを連通させるに第２開口部１２が形成されている。第２開口部１２は第１基板２ａを貫通するスリット状に形成されている。
第１基板２ａに第２開口部１２が形成されていることにより、第２バッファー槽４に供給されるランニングバッファーを介してゲルＧに通電させることができる。

第１開口部１１および第２開口部１２は、その内周面１１ａ，１２ａが第１基板２ａの面方向に直交している。
また、第１開口部１１および第２開口部１２は、２次元電気泳動用カセット１Ａの製造時から使用前まで、第１封止材３１および第２封止材３２によってそれぞれ封止されている。このことにより、２次元電気泳動用カセット１Ａの製造時には、ゲルＧの前駆物質であるゲル前駆液Ｇａが第１開口部１１および第２開口部１２から流出することが防止されるとともに、２次元電気泳動用カセット１Ａの製造後から２次元電気泳動用カセット１Ａの使用するまで期間には、ゲルＧの乾燥が抑制されている。
なお、２次元電気泳動用カセット１Ａ使用時には、第１開口部１１および第２開口部１２は、封止材３１，３２が外されて開口した状態となっている。
ここで、第１開口部１１を封止する封止材を第１封止材３１とし、第２開口部１２を封止する封止材を第２封止材３２として以下説明する。

第１封止材３１は、第１基板２ａに着脱可能な、例えば、粘着シール材、感圧式圧着シール材などで、第１開口部１１を第１バッファー槽３側から覆うことが可能な大きさに形成されている。
また、第２封止材３２も、第１基板２ａに着脱可能な、例えば、粘着シール材、感圧式圧着シール材などで、第２開口部１２を第２バッファー槽４側から覆うことが可能な大きさに形成されている。

第２基板２ｂには、サンプルの泳動方向（矢印Ａ）における後方側端部に、キャビティ部Ｃと第２基板２ｂの外部とを連通する複数の充填孔２０が形成されている。
充填孔２０は、２次元電気泳動用カセット１Ａの製造時に、ゲル前駆液Ｇａをキャビティ部Ｃに充填する充填用ノズル（不図示）が挿通されるために形成されている。
なお、本実施形態では、第２基板２ｂに複数の充填孔２０が形成されているが、１つの充填孔２０としてもよい。

次に、上述した２次元電気泳動用カセット１Ａの製造方法について説明する。
まず、図２に示すように、所定の形状に成形された第１基板２ａと第２基板２ｂとを組み合わせて、キャビティ部Ｃを構成する。
このとき、第１封止材３１で第１開口部１１を覆って封止し、第２封止材３２で第２開口部１２を覆って封止する。

続いて、キャビティ部Ｃに所定濃度のゲル前駆液Ｇａを充填する（ゲル前駆液充填工程充填工程）。
ゲル前駆液充填工程では、図２に示すように、カセット本体１０を、サンプルの泳動方向（矢印Ａ）における前方側が重力方向（下側）に向かう位置関係にし、充填孔２０が上側となるように設置する。

そして、充填用ノズル（不図示）からキャビティ部Ｃにゲル前駆液Ｇａを充填する。
ここで、キャビティ部Ｃに充填されるゲルＧは、主にアクリルアミドゲルが用いられる。そして、アクリルアミドゲル作製溶液（ゲル前駆液Ｇａ）は、公知の電気泳動法解説書に記載のものを用いることができ、特に制限されないが、アクリルアミド系モノマー、Ｎ,Ｎ−メチレンビスアクリルアミド等の架橋剤、ｐＨ緩衝剤、また必要によりＳＤＳなどの変性剤からなるモノマー溶液に重合開始剤を添加した後に充填される。

この際、ゲル前駆液Ｇａは、濃度が均一のものが充填され続けてもよく、また、濃度変化をもたせながら充填されても良い。濃度勾配を有するポリアクリルアミドゲルを作成したい場合は、別に用意された高濃度アクリルアミド溶液と低濃度アクリルアミド溶液とを、経時的に混合比率を変えながら充填する公知の方法を用いることが出来る。この際、２種の溶液のいずれかにグリセリンなどの高比重物質を添加し、溶液同士に比重差を付けても良い。

続いて、キャビティ部Ｃ内に充填されたゲル前駆液Ｇａをゲル化させる（ゲル化工程）。
キャビティ部Ｃにゲル前駆液Ｇａを充填した後に、充填孔２０をフィルム等で封止し、重合が進行するまでキャビティ部Ｃにゲル前駆液Ｇａが充填されたカセット本体１０を十分な時間静置させる。
そして、ゲル前駆液Ｇａがゲル化することによって、２次元電気泳動用カセット１Ａが製造される。

次に、上述した２次元電気泳動用カセット１Ａの効果について図面を用いて説明する。
本実施形態による２次元電気泳動用カセット１Ａによれば、第１開口部１１を封止可能な第１封止材３１および第２開口部１２を封止可能な第２封止材３２を備え、ゲル前駆液Ｇａを充填するための充填孔２０が形成されていることにより、キャビティ部Ｃ内にゲル前駆液Ｇａを充填する工程において、第１開口部１１および第２開口部１２を封止して充填孔２０からゲル前駆液Ｇａを充填することができる。
このため、充填されたゲル前駆液Ｇａに第１開口部１１および第２開口部１２から空気が入る込むことがなく、形成されたゲルＧに気泡が残存することを防ぐことができ、ゲルＧの品質を安定させることができるとともに、２次元電気泳動用カセット１Ａを効率よく製造することができる効果を奏する。

（第２実施形態）
次に、他の実施形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の実施形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第１実施形態と異なる構成について説明する。
図４（ａ）に示すように、第２実施形態による２次元電気泳動用カセット１Ｂは、第１開口部１３の内周面１３ａおよび第２開口部１４の内周面１４ａが、第１基板２ａの第１バッファー槽３および第２バッファー槽４側からキャビティ部Ｃ側に向かって外方へ広がるテーパ面に形成されている。

第２実施形態による２次元電気泳動用カセット１Ｂよれば、第１開口部１３の内周面１３ａおよび第２開口部１４の内周面１４ａがテーパ面に形成されているため、キャビティ部Ｃ内にゲル前駆液Ｇａ充填したときに、第１開口部１３および第２開口部１４に空気が溜まりにくいため、形成されたゲルＧに気泡が残存することを防止することができる。
特に、図４（ｂ）に示すように、第１基板２ａの面方向に直交する断面視におけるテーパ面（内周面１３ａ，１４ａ）どうしの交差角度θが９０°以上であると、形成されたゲルＧに気泡の残存は認められず一層好ましい。

また、第２実施形態による２次元電気泳動用カセット１Ｂの製造方法では、図５のようにカセット本体１０を複数並べて設置し、複数のカセット本体１０の充填孔２０からキャビティ部Ｃへゲル前駆液Ｇａを同時に充填している。
このように、複数のカセット本体１０に、同時にゲル前駆液Ｇａを充填することによって、２次元電気泳動用カセット１Ｂを効率的に製造することができる。

（第３実施形態）
図６に示すように、第３実施形態による２次元電気泳動用カセット１Ｃは、第１封止材３３が第１開口部１１に嵌合され、第２封止材３４が第２開口部１２に嵌合されている。
第１封止材３３は、第１開口部１１に相当する凸部３３ａを備えている。この凸部３３ａは、その高さが第１基板２ａの厚さと略等しく、先端面３３ｂが第１基板２ａのキャビティ部Ｃ側の面と略面一となっている。
第２封止材３４も、第１封止材３３と同様に、第２開口部１２に相当する凸部３４ａを備えている。この凸部３４ａは、その高さが第１基板２ａの厚さと略等しく、先端面３４ｂが第１基板２ａのキャビティ部Ｃ側の面と略面一となっている。
第１封止材３３および第２封止材３４としては、樹脂成型物でカセットと密着する部分に粘着材等が用意されているものや、カセットに密着可能なシリコンゴムやウレタンゴム等の成型物が好ましい。

第３実施形態による２次元電気泳動用カセット１Ｃによれば、第１封止材３３および第２封止材３４は、凸部３３ａ，３４ａが形成されて、凸部３３ａが第１開口部１１に、凸部３４ａ第２開口部１２に嵌合するとともに、先端面３３ｂ，３４ｂが第１基板２ａの内周面と略面一となっていることにより、第１開口部１１および第２開口部１２に空気が溜まることがなく、形成されたゲルＧに気泡が残存することを防ぐことができる。
また、第１封止材３３および第２封止材３４は、樹脂成型物でカセットと密着する部分に粘着材等が用意されているものや、カセットに密着可能なシリコンゴムやウレタンゴム等の成型物であることにより、第１開口部１１および第２開口部１２を密閉することができ、第１開口部１１および第２開口部１２からの空気の流入を防ぐことができる。

（第４実施形態）
図７に示すように、第４実施形態による２次元電気泳動用カセット１Ｄでは、第１基板５３ａは、キャビティＣと第１バッファー槽３および第２バッファー槽４とを仕切る板部材５３ｃが、図２に示す第１実施形態のキャビティＣと第１バッファー槽３および第２バッファー槽４とを仕切る板部材２ｃよりも薄く形成されている。このため、第１開口部５１および第２開口部５２の深さが、図２に示す第１実施形態の第１開口部１１および第２開口部１２の深さよりも浅く形成されている。
また、第１基板５２ｂの板部材５２ｃは、第２基板５３ｂよりも薄い厚さに形成されている。
第４実施形態による２次元電気泳動用カセット１Ｄでは、第１実施形態による２次元電気泳動用カセット１Ａと比べて、第１開口部５１および第２開口部５２内に留まる空気が少ないとともに、第１開口部５１および第２開口部５２内の空気が排出されやすいため、形成されたゲルＧに気泡が残存することをより防ぐことができる。

以上、本発明による２次元電気泳動用カセットの実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、第２実施形態による２次元電気泳動用カセットの製造方法では、カセット本体１０にゲル前駆液Ｇａを同時に充填しているが、１つずつカセット本体１０へゲル前駆液Ｇａを充填してもよい。また、第１実施形態による２次元電気泳動用カセットの製造方法において、カセット本体１０を複数並べて設置し、複数のカセット本体１０へ同時にゲル前駆液Ｇａを充填してもよい。
また、上記の実施形態では、第１基板２ａおよび第２基板２ｂは合成樹脂製としているが、ガラス製としてもよい。

１Ａ〜１Ｄ ２次元電気泳動カセット
２ａ，５３ａ 第１基板（基板）
２ｂ，５３ｂ 第２基板（基板）
３ 第１バッファー槽
４ 第２バッファー槽
１０ カセット本体
１１，１３，５１ 第１開口部
１２，１４，５２ 第２開口部
１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ 内周面
２０ 充填孔
３１，３３ 第１封止材（封止材）
３２，３４ 第２封止材（封止材）
Ｃ キャビティ部
Ｇ ゲル
Ｇａ ゲル前駆液
θ 交差角度

Claims (3)

1. 基板を組み合わせて構成されたカセット本体のキャビティ部にゲルが収容され、前記カセット本体に隣接してバッファー槽が形成された２次元電気泳動用カセットであって、
   前記基板を貫通し前記キャビティ部と前記バッファー槽とを連通させる開口部と、
   前記基板を貫通し前記カセット本体の外部から前記キャビティ部へゲル前駆液を充填可能な充填孔と、が形成され、
   前記開口部を封止可能であるとともに前記基板に着脱可能な封止材を備え、
   前記開口部は、内周面が前記バッファー槽側から前記キャビティ部側に向かって広がるテーパ面に形成されていることを特徴とする２次元電気泳動用カセット。
2. 前記開口部は、前記基板の面方向に直交する断面視におけるテーパ面どうしの交差角度が９０°以上であることを特徴とする請求項１に記載の２次元電気泳動用カセット。
3. 前記封止材は、粘着シール材または感圧式圧着シール材であることを特徴とする請求項１または２に記載の２次元電気泳動用カセット。

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