JP5744211B2 - Isoelectric focusing cell and isoelectric focusing device - Google Patents

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    • G01N27/447Systems using electrophoresis

Description

本発明は、電気泳動セルおよび電気泳動装置に関する。   The present invention relates to an electrophoresis cell and an electrophoresis apparatus.

タンパク質やDNAなどを分析する手法として、生化学や分子生物学などの分野で、電気泳動法を用いた分析手法が広く用いられている。電気泳動の手法の一つとして、例えば下記特許文献1および特許文献2に記載されているような、等電点電気泳動が知られている。   As a technique for analyzing proteins, DNA, and the like, an analytical technique using electrophoresis is widely used in fields such as biochemistry and molecular biology. As one of the methods of electrophoresis, isoelectric focusing is known as described in, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2 below.

等電点電気泳動は、タンパク質の種類に応じた等電点の違いを利用して、タンパク質の分離や分析を行う電気泳動の手法である。タンパク質を構成しているアミノ酸側鎖やアミノ末端、カルボキシル末端の電荷はpH条件によって変化し、電荷の総和がゼロになるpHの値を等電点という。   Isoelectric focusing is a method of electrophoresis that uses the difference in isoelectric point depending on the type of protein to separate and analyze proteins. The charge at the amino acid side chain, amino terminal, and carboxyl terminal constituting the protein varies depending on the pH condition, and the pH value at which the total charge becomes zero is called the isoelectric point.

等電点電気泳動では、電気泳動装置の電気泳動セル内に電解質を含む溶液を入れ、この溶液に電圧を印加してpH勾配を形成する。複数種類のタンパク質を含むサンプルを、この溶液に添加して電場をかけると、それぞれのタンパク質は、各タンパク質に固有の等電点と同じpHに向かって、pH勾配が形成された溶液中を移動し、各タンパク質毎の等電点と同じpH位置に留まる。このように、溶液中のpH勾配を利用し、各タンパク質の等電点に応じてタンパク質を分離することができる。例えば、pH勾配を有する泳動ゲル中に、キャリアアンフォライトや界面活性剤等を含むサンプル希釈用溶液と、タンパク質混合液や細胞抽出液、組織抽出液、血清などのサンプルとを加え、およそ数千ボルトの高電圧をかけて電気勾配を作ると、各サンプルはそれぞれ固有の等電点に対応するpHの位置へ移動する。   In isoelectric focusing, a solution containing an electrolyte is placed in an electrophoresis cell of an electrophoresis apparatus, and a voltage is applied to the solution to form a pH gradient. When a sample containing multiple types of proteins is added to this solution and an electric field is applied, each protein moves through a solution with a pH gradient toward the same pH as the isoelectric point unique to each protein. However, it remains at the same pH position as the isoelectric point for each protein. Thus, proteins can be separated according to the isoelectric point of each protein using the pH gradient in the solution. For example, a sample dilution solution containing carrier ampholite or surfactant and a sample such as a protein mixture, cell extract, tissue extract, or serum are added to an electrophoresis gel having a pH gradient, and approximately several thousand. When a high voltage of volt is applied to create an electrical gradient, each sample moves to a pH position corresponding to its own isoelectric point.

特開2000−55879号公報JP 2000-55879 A 特開2011−22238号公報JP 2011-22238 A

等電点電気泳動装置を用い、タンパク質を含むサンプルの等電点の違いに応じて各サンプルを分離する場合に、電気浸透流の大きさの程度が、分離精度に大きく影響する。電気浸透流とは、溶液の見かけ上の帯電に伴って生じる溶液の流れのことをいう。例えば特許文献1に記載されているような従来のシリカ製の電気泳動セルを用いた場合には、溶液が封入された管路の内壁面に存在するシラノール基が解離することによって管路の内壁が負に帯電する。この帯電に起因して、電気泳動セル内にある溶液が見かけ上、正に帯電し、電場を印加すると溶液全体が負電極側に流れる。この電気浸透流は、シリカ等に限らず、石英ガラスなど従来用いられていた様々な材質において発生し、溶液中のサンプル分離精度を悪化させていた。例えば特許文献2では、等電点電気泳動法によって電気浸透流が発生しないように、リニアアクリルアミドポリマーやポリビニルアルコール等によって電気泳動セル内の内壁表面を予め処理してシラノール基を化学修飾する旨が記載されているが、リニアアクリルアミドポリマーやポリビニルアルコール等も、分子中のヒドロキシル基の影響によって帯電が発生し、電気浸透流を充分に抑制することができなかった。また、数十回の使用により、上記処理によって被着させたポリマー成分が劣化して剥がれが生じ、繰り返し使用できる回数が少なくなっていた。   When using an isoelectric focusing apparatus and separating each sample according to the difference in isoelectric point of the sample containing protein, the degree of electroosmotic flow greatly affects the separation accuracy. Electroosmotic flow refers to the flow of solution that occurs with the apparent charging of the solution. For example, when a conventional silica electrophoresis cell as described in Patent Document 1 is used, the inner wall of the pipeline is dissociated by the dissociation of silanol groups present on the inner wall of the pipeline in which the solution is sealed. Is negatively charged. Due to this charging, the solution in the electrophoresis cell is apparently positively charged, and when the electric field is applied, the entire solution flows to the negative electrode side. This electroosmotic flow is generated not only in silica and the like but also in various conventionally used materials such as quartz glass, and deteriorates the accuracy of sample separation in the solution. For example, in Patent Document 2, the silanol group is chemically modified by pre-treating the inner wall surface in the electrophoresis cell with a linear acrylamide polymer, polyvinyl alcohol, or the like so that an electroosmotic flow is not generated by isoelectric focusing. Although described, the linear acrylamide polymer, polyvinyl alcohol, and the like were also charged due to the influence of the hydroxyl group in the molecule, and the electroosmotic flow could not be sufficiently suppressed. In addition, the use of several tens of times deteriorates the polymer component deposited by the above treatment and causes peeling, so that the number of times it can be used repeatedly is reduced.

本発明は、電気浸透流の発生を抑制し、複数のサンプルを比較的高い精度で分離できる等電点電気泳動セルおよび電気泳動装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an isoelectric focusing cell and an electrophoresis apparatus that can suppress the generation of an electroosmotic flow and can separate a plurality of samples with relatively high accuracy.

本発明は、等電点電気泳動装置に用いられる等電点電気泳動用セルであって、電気泳動させることが可能な溶液が充填される管路を備え、前記管路の内周面は、サファイア単結晶からなることを特徴とする等電点電気泳動用セルを提供する。 The present invention is an isoelectric focusing cell used in an isoelectric focusing device, comprising a conduit filled with a solution that can be electrophoresed, and the inner peripheral surface of the conduit is An isoelectric focusing cell comprising a sapphire single crystal is provided.

また、上記電気泳動セルと、前記管路に充填された前記溶液に電圧を印加するための電圧印加手段とを備えることを特徴とする等電点電気泳動装置を併せて提供する。 Also provided is an isoelectric focusing apparatus comprising the electrophoresis cell and a voltage applying means for applying a voltage to the solution filled in the conduit.

本発明によると、電気浸透流の発生を良好に抑制し、サンプルの分離精度を向上させることができる。   According to the present invention, the generation of electroosmotic flow can be satisfactorily suppressed and the separation accuracy of the sample can be improved.

本発明の等電点電気泳動装置の一実施形態について説明する概略斜視図である。It is a schematic perspective view explaining one Embodiment of the isoelectric focusing apparatus of this invention. 図1に示す等電点電気泳動装置が備える電気泳動セルについて説明する図であり、(a)は電気泳動セルの概略斜視図、(b)および(c)はそれぞれ、電気泳動セルを構成する部材の概略斜視図である。It is a figure explaining the electrophoresis cell with which the isoelectric focusing apparatus shown in FIG. 1 is provided, (a) is a schematic perspective view of an electrophoresis cell, (b) and (c) each comprise an electrophoresis cell. It is a schematic perspective view of a member. 図1に示す等電点電気泳動装置の一部を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows a part of isoelectric focusing apparatus shown in FIG. 電気泳動セルの他の実施形態について説明する図であり、(a)は電気泳動セルの概略斜視図、(b)および(c)はそれぞれ、電気泳動セルを構成する部材の概略斜視図である。It is a figure explaining other embodiment of an electrophoresis cell, (a) is a schematic perspective view of an electrophoresis cell, (b) and (c) are schematic perspective views of the member which comprises an electrophoresis cell, respectively. .

以下に、本発明の電気泳動セルの一実施形態、および電気泳動セルを用いた電気泳動装置の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of an electrophoresis cell of the present invention and an embodiment of an electrophoresis apparatus using the electrophoresis cell will be described in detail with reference to the drawings.

なお、実施形態は下記の例示に限らず、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で、適宜設計変更可能である。特に、電気泳動一般に関しては、従来公知の技術を適宜利用できる。   The embodiment is not limited to the following examples, and can be appropriately changed in design without departing from the gist of the present invention. In particular, conventionally known techniques can be used as appropriate for general electrophoresis.

図1は、本発明の等電点電気泳動装置の一実施形態である等電点電気泳動装置1(以降、単に装置1ともいう)の概略構成図である。図1に示す装置1は、溶液11(図1では図示されていない)に含まれる測定対象サンプル(以降、単にサンプルともいう)を、pH勾配に応じて泳動させる等電点電気泳動装置である。本実施形態で用いる溶液11は、電解質を含む混合溶液に、それぞれタンパク質を含む複数のサンプルを混合させたものを用いる。混合溶液として、例えば光によってゲル化するゲル化剤溶液とキャリアアンフォライトとの混合溶液を用いる。混合溶液として、例えば熱によってゲル化するゲル化剤溶液とキャリアアンフォライトとの混合溶液を用いてもよい。以下の実施形態では、ゲル化させる前の比較的粘度の小さい溶液11について、等電点電気泳動を実施した後、等電点電気泳動後の溶液11を光や熱によってゲル化させる場合について示している。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an isoelectric focusing apparatus 1 (hereinafter also simply referred to as an apparatus 1) which is an embodiment of the isoelectric focusing apparatus of the present invention. The apparatus 1 shown in FIG. 1 is an isoelectric focusing apparatus that migrates a measurement target sample (hereinafter also simply referred to as a sample) contained in a solution 11 (not shown in FIG. 1) according to a pH gradient. . As the solution 11 used in the present embodiment, a solution obtained by mixing a plurality of samples each containing a protein with a mixed solution containing an electrolyte is used. As the mixed solution, for example, a mixed solution of a gelling agent solution that gels by light and a carrier ampholite is used. As the mixed solution, for example, a mixed solution of a gelling agent solution that gels by heat and a carrier ampholite may be used. In the following embodiment, the case where the solution 11 having a relatively low viscosity before gelation is subjected to isoelectric focusing and then the solution 11 after isoelectric focusing is gelled by light or heat will be described. ing.

装置1は、電気泳動させる対象となる溶液11が充填される管路16(図1では図示せず)を備えた電気泳動セル10と、管路16に充填された溶液11に電圧を印加するための電圧印加手段30と、泳動用電源40と、ゲル化用光照射手段50と、分析部60とを有する。   The apparatus 1 applies a voltage to the electrophoresis cell 10 provided with a conduit 16 (not shown in FIG. 1) filled with a solution 11 to be electrophoresed, and the solution 11 filled in the conduit 16. Voltage application means 30, power supply 40 for electrophoresis, light irradiation means 50 for gelation, and analysis unit 60.

図2は、図1に示す等電点電気泳動装置が備える電気泳動セルについて説明する図であり、(a)は電気泳動セル10の概略斜視図、(b)および(c)はそれぞれ電気泳動セルを構成する部材の概略斜視図である。電気泳動セル10は、電気泳動装置に用いられる電気泳動セルであって、電気泳動させることが可能な溶液11が充填される管路16を備え、管路16の内周面16aは、サファイア単結晶からなる領域を備えている。電気泳動セル10は、4枚のサファイア基板が組み合わされて形成されている。本実施形態では、平面状の一方主面21a(以降、第1一方主面21aともいう)を備える、サファイアからなる第1の基板21と、平面状の一方主面22a(以降、第2一方主面22aともいう)を備えるとともに、この第2一方主面22aの両側に段差部23を備える、サファイアからなる第2の基板22とを、それぞれ2枚ずつ備えている。2つの第1の基板21は、第1一方主面21a同士が平行に対向して配置されており、2つの第1の基板21の組合せからなる第1基板対20αを構成している。図2(b)は、図2(a)に示す2つの第1の基板21のうち、図2(a)中の上側に配置されている第1の基板21を示している。また、2つの第2の基板22も、第2一方主面22a同士が平行に対向して配置されており、2つの第2の基板22の組合せからなる第2基板対20βを構成している。   2A and 2B are diagrams for explaining an electrophoresis cell provided in the isoelectric focusing device shown in FIG. 1, wherein FIG. 2A is a schematic perspective view of the electrophoresis cell 10, and FIGS. 2B and 2C are electrophoresis. It is a schematic perspective view of the member which comprises a cell. The electrophoresis cell 10 is an electrophoresis cell used in an electrophoresis apparatus, and includes a pipe line 16 filled with a solution 11 that can be electrophoresed. An inner peripheral surface 16a of the pipe line 16 has a sapphire unit. A region composed of crystals is provided. The electrophoresis cell 10 is formed by combining four sapphire substrates. In the present embodiment, a first substrate 21 made of sapphire having a planar one main surface 21a (hereinafter also referred to as a first one main surface 21a) and a planar one main surface 22a (hereinafter referred to as a second one). Two main substrates 22 made of sapphire, each having two step portions 23 on both sides of the second first main surface 22a. The two first substrates 21 are arranged so that the first main surfaces 21a face each other in parallel, and constitute a first substrate pair 20α that is a combination of the two first substrates 21. FIG. 2B shows the first substrate 21 arranged on the upper side in FIG. 2A among the two first substrates 21 shown in FIG. The two second substrates 22 are also arranged so that the second first main surfaces 22a face each other in parallel, and constitute a second substrate pair 20β that is a combination of the two second substrates 22. .

図2(c)は、図2(a)に示す2つの第2の基板22のうち、図2(a)中の左側に配置されている第2の基板22を示している。電気泳動セル10の、管路16の内周面16aが、第1基板対20αの2つの第1一方主面21aと、第2基板対20βの2つの第2一方主面22aとで構成されている。第2の基板22の段差23は、第2の基板22の第2一方主面22aと垂直な側面23aを備え、側面23aが第1の基板21の第1一方主面21aと平行に対向し、第1の一方主面21aと側面23aとが、接着剤等の図示しない接合部材を介して接合されている。   FIG. 2C shows the second substrate 22 arranged on the left side in FIG. 2A among the two second substrates 22 shown in FIG. The inner peripheral surface 16a of the conduit 16 of the electrophoresis cell 10 is composed of two first first main surfaces 21a of the first substrate pair 20α and two second first main surfaces 22a of the second substrate pair 20β. ing. The step 23 of the second substrate 22 includes a side surface 23 a perpendicular to the second one main surface 22 a of the second substrate 22, and the side surface 23 a faces the first one main surface 21 a of the first substrate 21 in parallel. The first one main surface 21a and the side surface 23a are joined via a joining member (not shown) such as an adhesive.

このように電気泳動セル10は、一方の主面(第1一方主面21aおよび第2一方主面22a)同士が対向した、サファイア単結晶からなる2枚の基板(第1の基板21および第2の基板22)の組合せからなる基板対(第1基板対20αおよび第2基板対20β)を備え、管路16の内周面16aが、各基板対の対向する2つの主面(第1一方主面21aおよび第2一方主面22a)それぞれの少なくとも一部を含んで構成されている。   Thus, the electrophoresis cell 10 has two substrates (the first substrate 21 and the first substrate 21) made of a sapphire single crystal in which one main surface (the first one main surface 21a and the second one main surface 22a) is opposed to each other. 2 substrate 22), a pair of substrates (first substrate pair 20α and second substrate pair 20β), and the inner peripheral surface 16a of the duct 16 has two main surfaces (first The main surface 21a and the second first main surface 22a) are configured to include at least a part of each.

また、2対の基板対(第1基板対20αおよび第2基板対20β)のうち一方の基板対における一方主面が、他方の基板対における一方主面に対して垂直とされている。   In addition, one main surface of one of the two pairs of substrates (first substrate pair 20α and second substrate pair 20β) is perpendicular to one main surface of the other substrate pair.

第1の基板21および第2の基板22は、いずれもサファイア単結晶基板からなり、アルミナ(Al)の含有割合は95質量%以上である。第1の基板21の第1一方主面21aおよび第2の基板22の第2一方主面22aは、例えばサファイア単結晶における結晶面の1つ(例えばA面やC面)と略平行とされている。すなわち、管路16の内周面16aには、サファイア単結晶の結晶面が表れており、管路16の内周面16aの電気的特性は、高精度に均一化され、表面粗さ等、機械的性状のばらつきも少ない。なお、サファイア単結晶の結晶面が表れているとは、この主面と結晶面とのなす角が、絶対値で5°以下のことをいう。Both the first substrate 21 and the second substrate 22 are sapphire single crystal substrates, and the content ratio of alumina (Al 2 O 3 ) is 95% by mass or more. The first first main surface 21a of the first substrate 21 and the second first main surface 22a of the second substrate 22 are substantially parallel to, for example, one of crystal planes (for example, A plane or C plane) in the sapphire single crystal. ing. That is, the crystal surface of the sapphire single crystal appears on the inner peripheral surface 16a of the pipe line 16, and the electrical characteristics of the inner peripheral surface 16a of the pipe line 16 are made uniform with high accuracy, such as surface roughness, There is little variation in mechanical properties. The expression of the crystal plane of the sapphire single crystal means that the angle between the principal plane and the crystal plane is 5 ° or less in absolute value.

このような、サファイア単結晶からなる第1の基板21および第2の基板22は、例えば、サファイア単結晶の結晶面のC面やA面が表面に現れた比較的大きな単結晶ウエハを所定の大きさに切断することで作製することができる。第2の基板22の段差部23は、切断した後に端部を研削することで形成することができる。なお、第1の基板21および第2の基板22は、管路16の内周面16aに対応する部分、すなわち第1一方主面21aおよび第2一方主面22aが、いずれも鏡面とされている。なお、鏡面とされているとは、表面の算術平均粗さRaが0.8μm以下のことをいう。   As the first substrate 21 and the second substrate 22 made of sapphire single crystal, for example, a relatively large single crystal wafer in which the C-plane or A-plane of the sapphire single crystal appears on the surface is predetermined. It can be produced by cutting into a size. The step portion 23 of the second substrate 22 can be formed by grinding the end portion after cutting. The first substrate 21 and the second substrate 22 have portions corresponding to the inner peripheral surface 16a of the pipe line 16, that is, the first first main surface 21a and the second first main surface 22a are mirror surfaces. Yes. The mirror surface means that the surface arithmetic average roughness Ra is 0.8 μm or less.

第1の基板21および第2の基板22はいずれも、管路16の内周面16aに対応する領域の、内周面に直交する方向の厚さが、0.1mm以上かつ10mm以下とされている。サファイア単結晶からなるサファイア基板(第1の基板21および第2の基板22)は、機械強度が比較的強く、厚さ0.1mm以上かつ10mm以下と厚さが比較的小さくても、割れや欠け等の破損が発生し難い。   In each of the first substrate 21 and the second substrate 22, the thickness in the direction orthogonal to the inner peripheral surface of the region corresponding to the inner peripheral surface 16a of the pipe line 16 is set to 0.1 mm or more and 10 mm or less. ing. A sapphire substrate (first substrate 21 and second substrate 22) made of sapphire single crystal has relatively high mechanical strength, and even if the thickness is 0.1 mm or more and 10 mm or less, Damage such as chipping is unlikely to occur.

本実施形態の電気泳動セル10では、第1の基板21および第2の基板22は、長さ方向で75mm、第1一方主面21aおよび第2一方主面22aそれぞれに直交する方向の厚さは、いずれも0.5mmとされている。また、第1の基板21の図2(b)中の横方向の長さが3mmとされている。また、第2の基板22の図2(c)中の縦方向全体の長さが4.5mmとされている。電気泳動セル10の管路16の内周面16aは、図2(a)中の縦方向の長さが1.5mm、図2(a)中の横方向の長さが2mmとされている。   In the electrophoresis cell 10 of the present embodiment, the first substrate 21 and the second substrate 22 are 75 mm in the length direction and have thicknesses in the directions orthogonal to the first first main surface 21a and the second first main surface 22a, respectively. Are both 0.5 mm. Further, the length of the first substrate 21 in the horizontal direction in FIG. 2B is 3 mm. Further, the entire length of the second substrate 22 in the vertical direction in FIG. 2C is 4.5 mm. The inner peripheral surface 16a of the conduit 16 of the electrophoresis cell 10 has a longitudinal length of 1.5 mm in FIG. 2A and a lateral length of 2 mm in FIG. .

図2に示すように、電気泳動セル10の両端には、管路16を封止するための封止部材18が配置されている。封止部材18は、例えば導電性プラスチック等からなる。封止部材18は、第1の基板21および第2の基板22の端面と導電性接着剤等を介して接合されている。封止部材18として、例えば導電性樹脂フィルム等を用いてもよく、この場合は、エラストマーバンド等によって縛ることで、導電性樹脂フィルムを封止部材18の端部に固定させればよい。   As shown in FIG. 2, sealing members 18 for sealing the pipeline 16 are disposed at both ends of the electrophoresis cell 10. The sealing member 18 is made of, for example, conductive plastic. The sealing member 18 is bonded to the end surfaces of the first substrate 21 and the second substrate 22 via a conductive adhesive or the like. As the sealing member 18, for example, a conductive resin film or the like may be used. In this case, the conductive resin film may be fixed to the end of the sealing member 18 by being bound by an elastomer band or the like.

図3は、図1に示す電気泳動装置1の一部を拡大して示す断面図である。装置1では、電気泳動セル10の長さ方向の両側の端部に、管路16に充填された溶液11に電圧を印加するための電圧印加手段30が設けられている。電圧印加手段30は、電解質を含む電極液35が充填される電極液槽32と、電極液槽32の壁面に設けられて電極液35と電気的に接触した電極31とを備える。電極液槽32は壁面の1つに開口33が設けられており、電気泳動セル10の端部がこの開口33に挿入されて、電気泳動セル10によって開口33が閉塞されている。開口33の内周面には、樹脂等からなるシール部材37が設けられている。電極液槽32に貯留された電極液35は、電極液槽32内で電極31と封止部材18とに接する。すなわち、電極31と封止部材18とは、電極液槽32内の電極液35を介して電気的に接続している。管路16の内部に充填された溶液11は、管路16を封止する封止部材を介して電極31と電気的に接続されている。なお、例えば多孔質部材等、複数の貫通孔を備える封止部材を用い、電極液35と管路16内に充填された溶液11とが接触する構成としてもよい。   FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the electrophoresis apparatus 1 shown in FIG. In the apparatus 1, voltage applying means 30 for applying a voltage to the solution 11 filled in the pipe line 16 is provided at both ends of the electrophoresis cell 10 in the length direction. The voltage applying means 30 includes an electrode liquid tank 32 filled with an electrode liquid 35 containing an electrolyte, and an electrode 31 provided on the wall surface of the electrode liquid tank 32 and in electrical contact with the electrode liquid 35. The electrode liquid tank 32 is provided with an opening 33 on one of its wall surfaces. The end of the electrophoresis cell 10 is inserted into the opening 33, and the opening 33 is closed by the electrophoresis cell 10. A seal member 37 made of resin or the like is provided on the inner peripheral surface of the opening 33. The electrode liquid 35 stored in the electrode liquid tank 32 is in contact with the electrode 31 and the sealing member 18 in the electrode liquid tank 32. That is, the electrode 31 and the sealing member 18 are electrically connected via the electrode liquid 35 in the electrode liquid tank 32. The solution 11 filled in the pipe line 16 is electrically connected to the electrode 31 through a sealing member that seals the pipe line 16. In addition, it is good also as a structure which the electrode member 35 and the solution 11 with which the inside of the pipe line 16 contacted using the sealing member provided with several through-holes, such as a porous member, for example.

電気泳動セル10の両端に配置された各電極31は、泳動用電源40と接続されている。泳動用電源40が、2つの電極31をそれぞれ異なる電位に設定して、2つの電極31の間に電界を形成することで、管路16に充填された溶液11にpH勾配を形成する。   Each electrode 31 disposed at both ends of the electrophoresis cell 10 is connected to a power supply 40 for electrophoresis. The electrophoresis power source 40 sets the two electrodes 31 to different potentials and forms an electric field between the two electrodes 31, thereby forming a pH gradient in the solution 11 filled in the pipe line 16.

管路16内の溶液11に含まれる各サンプルは、各サンプルに含まれるタンパク質に固有の等電点と同じpHに向かって、pH勾配が形成された溶液11を移動し、各タンパク質毎の等電点と同じpH位置に留まる。   Each sample contained in the solution 11 in the pipeline 16 moves the solution 11 in which a pH gradient is formed toward the same pH as the isoelectric point specific to the protein contained in each sample. It stays at the same pH position as the electrical point.

電気泳動セル10は、管路16の内周面16aがサファイア単結晶からなり、泳動用電源40によって電圧が印加された場合の電気浸透流の発生が少ない。これは、サファイア単結晶を構成するAlの各原子同士の結合が比較的強固であり、OH基の付着等による帯電が非常に少ないためである。In the electrophoresis cell 10, the inner peripheral surface 16 a of the pipe line 16 is made of sapphire single crystal, and electroosmotic flow is less generated when a voltage is applied by the power supply 40 for electrophoresis. This is because the bonding between the atoms of Al 2 O 3 constituting the sapphire single crystal is relatively strong, and charging due to adhesion of OH groups or the like is very little.

サファイアを用いた電気泳動セル10は、電気浸透流の発生が少なく、電気浸透流によるサンプルの余計な移動・分離が少ないので、特定のpH位置にサンプルを高精度に分離することができる。また電気浸透流が少ないので、溶液11の粘度が比較的小さい場合も、電気浸透流に応じたサンプルの微小な位置変動が抑制され、比較的高い分離精度を確保できる。本実施形態の電気泳動セル10を用いた場合には、溶液11の粘度を比較的小さくすることができるので、溶液11中のサンプルの移動速度も高く、電気泳動による分離時間も小さくすることができる。また、小さい電圧でも、サンプルが少ない抵抗で容易に移動するので、分離の際の電圧を小さくすることができる。本実施形態の電気泳動セル10を用いると、溶液11をゲル化せずに、短時間で高精度にサンプルを分離することができる。   Since the electrophoretic cell 10 using sapphire generates less electroosmotic flow and the sample is less moved and separated by the electroosmotic flow, the sample can be separated at a specific pH position with high accuracy. Further, since the electroosmotic flow is small, even when the viscosity of the solution 11 is relatively small, minute position fluctuations of the sample according to the electroosmotic flow are suppressed, and a relatively high separation accuracy can be secured. When the electrophoresis cell 10 of this embodiment is used, the viscosity of the solution 11 can be made relatively small, so that the moving speed of the sample in the solution 11 is high, and the separation time by electrophoresis can be shortened. it can. In addition, since the sample easily moves with a small resistance even at a small voltage, the voltage at the time of separation can be reduced. When the electrophoresis cell 10 of the present embodiment is used, the sample can be separated with high accuracy in a short time without gelling the solution 11.

また、サファイアは熱伝導性が高く、溶液11の熱を効率的に放出することができる。すなわち、電圧印加に伴う溶液11の温度上昇を抑制することができ、溶液11の温度上昇に伴うタンパク質の変性など、温度上昇に伴う測定誤差要因の発生を抑制することができる。このように、電気泳動セル10を用いた場合は、熱伝導率が高いことで、測定中の溶液11の温度の安定化が図れ、安定した分離が得られる。   In addition, sapphire has high thermal conductivity and can efficiently release the heat of the solution 11. That is, the temperature rise of the solution 11 accompanying voltage application can be suppressed, and the occurrence of measurement error factors accompanying the temperature rise such as protein denaturation accompanying the temperature rise of the solution 11 can be suppressed. As described above, when the electrophoresis cell 10 is used, the thermal conductivity is high, so that the temperature of the solution 11 being measured can be stabilized and stable separation can be obtained.

なお、上述のように溶液11をゲル化せずに比較的粘度の低い状態で、短時間でサンプルを分離した後に、溶液11をゲル化することで、電圧印加を止めた後も、分離状態を長時間維持させることができる。ゲル化用光照射手段50は、管路16内の溶液11に、サファイア基板20を介して、ゲル化のための光を照射する光照射装置である。上述のように、本実施形態で用いる溶液11は、例えば光によってゲル化するゲル化剤溶液を混合させている。ゲル化用光照射手段50からは、ゲル化剤のゲル化に適した波長および強度の光(図1中の矢印51で示す)が、電気泳動セル10に向けて照射される。ゲル化用光照射手段50は、LED発光素子を用いた発光装置や、レーザーダイオード素子を用いた発光装置など、公知の発光装置を用いればよい。ゲル化させることで、所望のpHに対応する領域を部分的に切り出す等、分離後のサンプルの取り扱いが容易になり、分離後の測定の自由度を向上させることができる。ゲル化した後の溶液は、再び相転移させて液相に戻すことも可能であり、切り出した後に再び液相に戻し、液相から所望成分を取り出してもよい。   In addition, after separating the sample for a short time in a relatively low viscosity state without gelling the solution 11 as described above, the solution 11 is gelled, so that the separated state is maintained even after the voltage application is stopped. Can be maintained for a long time. The gelation light irradiation means 50 is a light irradiation device that irradiates the solution 11 in the conduit 16 with light for gelation via the sapphire substrate 20. As described above, the solution 11 used in the present embodiment is mixed with, for example, a gelling agent solution that gels by light. From the light irradiation means 50 for gelation, light having a wavelength and intensity suitable for gelation of the gelling agent (indicated by an arrow 51 in FIG. 1) is irradiated toward the electrophoresis cell 10. The gelation light irradiation means 50 may be a known light emitting device such as a light emitting device using an LED light emitting element or a light emitting device using a laser diode element. By gelling, it becomes easy to handle the sample after separation, such as partially cutting out the region corresponding to the desired pH, and the degree of freedom of measurement after separation can be improved. The solution after gelation can be phase-transferred again and returned to the liquid phase. After cutting out, the solution may be returned to the liquid phase and the desired component may be taken out from the liquid phase.

電気泳動セル10はサファイア単結晶からなり、光透過性に優れている。また、サファイア単結晶は機械強度も高く、例えば管路16の内周面16aに対応する第1一方主面21aや主面22aに直交する方向の厚さは、0.1〜10mmと比較的小さくされている。電気泳動セル10を構成するサファイア基板は光透過性が高く、短時間の光照射によって溶液11をゲル化させることができる。ゲル化のための光を長時間照射した場合は、測定する対象のサンプルのタンパク質にダメージを与える場合もある。サファイア単結晶からなる電気泳動セル10を用いた場合には、ゲル化用の光の照射を比較的短くできるので、溶液11に含まれるタンパク質へのダメージを比較的小さくすることができる。   The electrophoresis cell 10 is made of a sapphire single crystal and is excellent in light transmittance. Further, the sapphire single crystal has high mechanical strength. For example, the thickness in the direction orthogonal to the first one main surface 21a and the main surface 22a corresponding to the inner peripheral surface 16a of the duct 16 is relatively 0.1 to 10 mm. It has been made smaller. The sapphire substrate constituting the electrophoresis cell 10 has a high light transmittance, and the solution 11 can be gelled by light irradiation for a short time. When light for gelation is irradiated for a long time, the protein of the sample to be measured may be damaged. When the electrophoresis cell 10 made of a sapphire single crystal is used, irradiation with light for gelation can be made relatively short, so that damage to proteins contained in the solution 11 can be made relatively small.

なお、溶液11のゲル化の手法として、光照射によるゲル化に限らず、熱によるゲル化を用いてもよい。熱によるゲル化の場合は、熱によってゲル化するゲル化剤溶液とキャリアアンフォライトとの混合溶液を用い、等電点電気泳動を行えばよい。装置10には、ゲル化用光照射手段50に変えて、電気泳動セル10全体に外側から熱を与えて管路16内の溶液11の温度を上げる、図示しない熱印加手段を設ければよい。熱印加手段としては、例えば公知の赤外線照射装置や、発熱抵抗体を備えたヒーター装置などを用いればよい。この場合、サファイアは熱伝導性が高く、熱印加手段から印加された熱が管路16内の溶液11に素早く伝わるので、ゲル化の速度が極めて早く、ゲル化の最中に分離された成分が乱れることが少ない。   Note that the gelation method of the solution 11 is not limited to gelation by light irradiation, and gelation by heat may be used. In the case of gelation by heat, isoelectric focusing may be performed using a mixed solution of a gelling agent solution that gels by heat and a carrier ampholite. Instead of the gelation light irradiation means 50, the apparatus 10 may be provided with a heat application means (not shown) that heats the entire electrophoresis cell 10 from the outside to raise the temperature of the solution 11 in the conduit 16. . As the heat application means, for example, a known infrared irradiation device or a heater device provided with a heating resistor may be used. In this case, sapphire has high thermal conductivity, and the heat applied from the heat application means is quickly transferred to the solution 11 in the pipe line 16, so that the gelation speed is extremely fast and the components separated during the gelation. Is less disturbed.

装置1は、溶液11をゲル化した後、各サンプルの特性の測定を行うことができる。装置1は分析部60を備え、分析部60は、電気泳動セル10に充填された溶液11に光を照射するための光照射部62と、光照射部62からの照射光67に応じて溶液11から出射する光を検出する光検出部64とを備え、光照射部62は、電気泳動セル11を透過させて溶液11に照射光67を照射する。分析部60はまた、光検出部64から出力された信号を受け取って信号処理を行い、所望の物理量を算出するための演算部66を備えている。本実施形態の装置1では、いわゆるラマン分光法を用いた分析を行う。   The apparatus 1 can measure the characteristics of each sample after the solution 11 is gelled. The apparatus 1 includes an analysis unit 60. The analysis unit 60 uses a light irradiation unit 62 for irradiating light to the solution 11 filled in the electrophoresis cell 10, and a solution according to the irradiation light 67 from the light irradiation unit 62. A light detection unit 64 that detects light emitted from the light source 11, and the light irradiation unit 62 transmits the irradiation light 67 to the solution 11 through the electrophoresis cell 11. The analysis unit 60 also includes a calculation unit 66 that receives the signal output from the light detection unit 64, performs signal processing, and calculates a desired physical quantity. In the apparatus 1 of the present embodiment, analysis using so-called Raman spectroscopy is performed.

光照射部62は、所定波長のレーザー光を出射するレーザー光源52と、レーザー光源52を管路16の長さ方向に沿って移動させることができる、モーターやレール等を備えて構成されたレーザー光源移動手段54とを備えている。光照射部62は、レーザー光源移動手段54によってレーザー光源52を移動させて、電気泳動セル10の管路16内の溶液11の、電気泳動後の所望のpH位置に対して、レーザー光(照射光67)をサファイア基板20を介して照射することができる。所望のpH位置にある溶液11に含まれる(すなわち、この位置に分離された)サンプルに照射光67が照射されると、この所望のpH位置にあるサンプルによって照射光67が散乱されて、散乱光が溶液11から出射する。散乱光のなかには入射した光と同じ波長の光が散乱されるレイリー散乱(弾性散乱)と、 分子振動によって入射光とは異なる波長に散乱されるラマン散乱(非弾性散乱)が含まれている。   The light irradiation unit 62 includes a laser light source 52 that emits laser light of a predetermined wavelength, and a laser that can move the laser light source 52 along the length direction of the conduit 16 and includes a motor, a rail, and the like. Light source moving means 54. The light irradiation unit 62 moves the laser light source 52 by the laser light source moving means 54, and applies laser light (irradiation) to the desired pH position of the solution 11 in the conduit 16 of the electrophoresis cell 10 after electrophoresis. Light 67) can be irradiated through the sapphire substrate 20. When the irradiation light 67 is irradiated on the sample contained in the solution 11 at the desired pH position (that is, separated at this position), the irradiation light 67 is scattered by the sample at the desired pH position, and scattered. Light exits from the solution 11. The scattered light includes Rayleigh scattering (elastic scattering) in which light having the same wavelength as the incident light is scattered, and Raman scattering (inelastic scattering) in which light is scattered to a wavelength different from incident light by molecular vibration.

光検出部64は、照射光67が溶液11に含まれるサンプルに照射されて生じる、ラマン散乱光の強度の波長分布に応じた信号を出力する。光検出部64は、レイリー散乱光をカットするためのレイリー光除去フィルタ53や、ラマン散乱光を分光する回折格子55、分光した光を波長毎に検出して出力する、CCD[Charge Coupled Device]素子等を備えた光センサ57とを備えている。レイリー光除去フィルタ53と回折格子55と光センサ57とは、ステージ59に載置されている。光検出部64は、管路16の長手方向に沿ってステージ59を移動させるステージ駆動手段68を備えており、レイリー光除去フィルタ53、回折格子55および光センサ57の位置がステージ59ごと調整されて、所望のpH位置にあるサンプルから出射した散乱光を効率良く受光できる構成となっている。光センサ57は受光した各波長毎の光強度に応じた電気信号を出力し、この電気信号を演算部66に送る。   The light detection unit 64 outputs a signal corresponding to the wavelength distribution of the intensity of the Raman scattered light generated when the irradiation light 67 is irradiated onto the sample contained in the solution 11. The light detection unit 64 includes a Rayleigh light removal filter 53 for cutting the Rayleigh scattered light, a diffraction grating 55 that separates the Raman scattered light, and a CCD [Charge Coupled Device] that detects and outputs the dispersed light for each wavelength. And an optical sensor 57 including elements and the like. The Rayleigh light removal filter 53, the diffraction grating 55, and the optical sensor 57 are placed on the stage 59. The light detection unit 64 includes stage driving means 68 that moves the stage 59 along the longitudinal direction of the pipe line 16, and the positions of the Rayleigh light removal filter 53, the diffraction grating 55, and the optical sensor 57 are adjusted together with the stage 59. Thus, the scattered light emitted from the sample at the desired pH position can be received efficiently. The optical sensor 57 outputs an electrical signal corresponding to the received light intensity for each wavelength, and sends this electrical signal to the computing unit 66.

演算部66は、公知のCPUを備えたコンピュータであり、光センサ57からの電気信号を受け取り、例えばラマンシフト値など、照射光67を照射したpH位置にあるサンプルの物性値を表す各種情報を算出して、算出した各種情報を、図示しないモニタやプリンタなどの出力手段から出力する。   The calculation unit 66 is a computer having a known CPU, receives an electric signal from the optical sensor 57, and stores various information representing physical property values of the sample at the pH position irradiated with the irradiation light 67 such as a Raman shift value. The calculated information is output from output means such as a monitor or a printer (not shown).

電気泳動セル10はサファイア単結晶からなり、光透過に優れており、照射部62から照射された照射光67を良好に透過する。また、照射光67を受けて溶液11に含まれるサンプルによって散乱されて出射した散乱光69も、良好に透過する。   The electrophoresis cell 10 is made of a sapphire single crystal and is excellent in light transmission, and transmits the irradiation light 67 irradiated from the irradiation unit 62 satisfactorily. In addition, the scattered light 69 that has been irradiated with the irradiation light 67 and is scattered and emitted by the sample contained in the solution 11 also transmits well.

また、上述のように電気浸透流による分離後のサンプルの位置変動も少なく、分析の最中のサンプル位置移動に起因した測定精度の低下も少ない。本実施形態の等電点電気泳動装置は、光照射による測定精度が比較的高い。例えば、電気泳動セルとして石英を用いた場合、電気浸透流を抑制するためにアクリルアミドポリマー等で内面をコーティングする場合があるが、この場合には、このコーティング層が特定波長の光を吸収したり、コーティング層と石英との界面で照射光67が反射したりしてしまう。そのため、照射光67や散乱光69に余計な損失が発生し易く、この損失によって分析精度が低くなっていた。電気泳動セル10をサファイア単結晶で作成した場合は、電気浸透流の発生の抑制と照射光や散乱光の損失の低減とを同時に実現することができる。本発明の電気泳動装置では、上述のラマン分光分析に限らず、いわゆる赤外吸光分析などの各種分析を行うことができる。   In addition, as described above, there is little fluctuation in the position of the sample after separation due to electroosmotic flow, and there is little reduction in measurement accuracy due to movement of the sample position during analysis. The isoelectric focusing device of this embodiment has a relatively high measurement accuracy by light irradiation. For example, when quartz is used as the electrophoresis cell, the inner surface may be coated with an acrylamide polymer or the like to suppress electroosmotic flow. In this case, this coating layer absorbs light of a specific wavelength. The irradiation light 67 is reflected at the interface between the coating layer and quartz. Therefore, an extra loss is likely to occur in the irradiation light 67 and the scattered light 69, and the analysis accuracy is lowered due to this loss. When the electrophoretic cell 10 is made of a sapphire single crystal, it is possible to simultaneously suppress the generation of electroosmotic flow and reduce the loss of irradiation light and scattered light. The electrophoresis apparatus of the present invention can perform various types of analysis such as so-called infrared absorption analysis as well as the above-described Raman spectroscopic analysis.

また、本実施形態の電気泳動セル10は、4枚のサファイア基板が組み合わされて構成されている。本実施形態の電気泳動セル10は、サンプルの分離作業後に、これら4枚のサファイア基板を分解して、それぞれ個別に洗浄することができる。電気泳動セル10は、管路16の内周面16aの、比較的残留成分が付着し易い例えばコーナー部に対応する領域も含め、管路16の内周16a全体で分析後の残留成分を少なくすることができる。また、サファイア単結晶からなるサファイア基板は、表面に傷が付き難く、洗浄の際に発生する基板20の損傷も少ない。本実施形態の電気泳動セル10は、容易に、かつ精度よく、多くの回数にわたって再生利用することができる。   Moreover, the electrophoresis cell 10 of this embodiment is configured by combining four sapphire substrates. In the electrophoresis cell 10 of the present embodiment, these four sapphire substrates can be disassembled and individually washed after the sample separation operation. The electrophoresis cell 10 has a small amount of residual components after analysis in the entire inner periphery 16a of the pipe line 16 including, for example, a region corresponding to a corner portion of the inner peripheral surface 16a of the pipe line 16 where the residual components are relatively easily attached. can do. In addition, a sapphire substrate made of a sapphire single crystal is less likely to be scratched on the surface, and the substrate 20 is less damaged during cleaning. The electrophoresis cell 10 of the present embodiment can be easily and accurately regenerated and reused many times.

なお、上述した、光照射によってゲル化するゲル化剤としては、水溶性であると共に電荷を持たない光重合性ハイドロゲル化剤などが利用できる。   As the above-mentioned gelling agent that gels by light irradiation, a photopolymerizable hydrogelling agent that is water-soluble and has no charge can be used.

そのような光重合性ハイドロゲル化剤溶液には、例えば、少なくとも重合性モノマーを含有するものや、少なくとも重合性モノマー及び光重合開始剤を含有するものや、重合性モノマー、架橋性モノマー、水、多価アルコール、光重合開始剤、アミノカルボン酸誘導体、電解質、アクリル酸/メタクリル酸共重合体、pH調整剤、防腐剤、殺菌剤、防黴剤、防錆剤、酸化防止剤、安定剤、香料、界面活性剤、着色剤等を混合させたものが挙げられる。重合性モノマーとしては、例えば、非電解質系アクリルアミド誘導体や、電解質系アクリル誘導体、非電解質系アクリル誘導体、架橋性モノマーとしては、例えば、多官能アクリルアミド誘導体や、多官能アクリルエステル、多官能アリル誘導体などが利用できる。また、上記例に限らず、従来公知の光重合性ハイドロゲル化剤も適宜利用可能である。   Such a photopolymerizable hydrogelator solution includes, for example, a solution containing at least a polymerizable monomer, a solution containing at least a polymerizable monomer and a photopolymerization initiator, a polymerizable monomer, a crosslinkable monomer, water , Polyhydric alcohol, photopolymerization initiator, aminocarboxylic acid derivative, electrolyte, acrylic acid / methacrylic acid copolymer, pH adjuster, antiseptic, bactericidal agent, antifungal agent, rust inhibitor, antioxidant, stabilizer , Fragrances, surfactants, colorants and the like. Examples of the polymerizable monomer include a non-electrolytic acrylamide derivative, an electrolytic acrylic derivative, a non-electrolytic acrylic derivative, and examples of the cross-linkable monomer include a polyfunctional acrylamide derivative, a polyfunctional acrylic ester, and a polyfunctional allyl derivative. Is available. Moreover, not only the said example but a conventionally well-known photopolymerizable hydrogelator can also be utilized suitably.

なお、ゲル化剤としては、温度によってゲル化するゲル化剤を用いてもよい。温度変化によってゲル化するゲル化剤としては、水溶性であると共に電荷を持たない熱可逆性ハイドロゲル化剤などが利用できる。なお、ハイドロゲル化剤は単一種類のものを用いてもよいし、複数種類を組み合わせて用いてもよい。そのような熱可逆性ハイドロゲル化剤には、ヒドロキシプロピルメチルセルロースや、アガロース、ポリN置換アクリルアミド誘導体、ポリN置換メタアクリルアミド誘導体、それらの共重合体、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルアルコール部分酢化物などが挙げられる。また、熱可逆性ハイドロゲル化剤に、例えば、水、多価アルコール、光重合開始剤、アミノカルボン酸誘導体、電解質、アクリル酸/メタクリル酸共重合体、pH調整剤、防腐剤、殺菌剤、防黴剤、防錆剤、酸化防止剤、安定剤、香料、界面活性剤、着色剤等を適宜混合させてもよい。   In addition, as a gelling agent, you may use the gelling agent which gelatinizes with temperature. As a gelling agent that gels when the temperature changes, a thermoreversible hydrogelling agent that is water-soluble and has no charge can be used. In addition, a single type of hydrogelator may be used, or a plurality of types may be used in combination. Examples of such thermoreversible hydrogelators include hydroxypropyl methylcellulose, agarose, poly N-substituted acrylamide derivatives, poly N-substituted methacrylamide derivatives, copolymers thereof, polyvinyl methyl ether, and polyvinyl alcohol partially acetylated products. Can be mentioned. Examples of thermoreversible hydrogelators include water, polyhydric alcohols, photopolymerization initiators, aminocarboxylic acid derivatives, electrolytes, acrylic acid / methacrylic acid copolymers, pH adjusters, preservatives, bactericides, An antifungal agent, an antirust agent, an antioxidant, a stabilizer, a fragrance, a surfactant, a colorant, and the like may be appropriately mixed.

図4(a)〜(c)は、電気泳動セルの他の実施形態(第2の実施形態)である、電気泳動セル110について説明する図である。電気泳動セル110は、一方主面121aに凹条部123が設けられた、サファイア単結晶からなる第1の基板121と、第1の基板121の一方主面121aと接合して凹条部123の開口を閉塞した一方主面122aを備えるサファイア単結晶からなる第2の基板122とを備え、管路126の内周面が、第1の基板121の凹条部123の内周面と第2の基板122の一方主面122aの一部によって形成されている。第1の基板121の一方主面121aと第2の基板122の一方主面122aとは、図示しない接着剤によって接合されている。   4A to 4C are diagrams for explaining an electrophoresis cell 110, which is another embodiment (second embodiment) of the electrophoresis cell. The electrophoresis cell 110 is joined to the first substrate 121 made of a sapphire single crystal having the concave portion 123 provided on the one main surface 121a, and the one main surface 121a of the first substrate 121. A second substrate 122 made of a sapphire single crystal having one main surface 122a that closes the opening of the first substrate 121, and the inner peripheral surface of the duct 126 is the same as the inner peripheral surface of the concave portion 123 of the first substrate 121. It is formed by a part of one main surface 122a of the second substrate 122. The one main surface 121a of the first substrate 121 and the one main surface 122a of the second substrate 122 are joined by an adhesive (not shown).

管路126は、導電性を有する封止部材128によって閉塞されている。電気泳動セル120においても、第1の基板121および第2の基板122は、管路126の内周面に対応する領域の、この内周面に垂直な厚さが、0.1mm以上かつ10mm以下とされている。サファイア基板120も、管路126の内周面に対応する部位は、いずれも鏡面研磨されている。   The pipe line 126 is closed by a conductive sealing member 128. Also in the electrophoresis cell 120, the thickness of the first substrate 121 and the second substrate 122 in the region corresponding to the inner peripheral surface of the pipe 126 is perpendicular to the inner peripheral surface is 0.1 mm or more and 10 mm. It is as follows. In the sapphire substrate 120, the part corresponding to the inner peripheral surface of the pipe 126 is mirror-polished.

第2の実施形態の電気泳動セル60においても、電気浸透流の発生が殆どなく、電界によって高精度にサンプルを分離することができる。また、電気泳動セル60は、光の透過性も高く、光照射によって高精度に所望の分析を行うことができる。第2の実施形態の電気泳動セル60は機械強度が比較的高く、長期信頼性能が比較的高い。   Also in the electrophoresis cell 60 of the second embodiment, the electroosmotic flow is hardly generated, and the sample can be separated with high accuracy by the electric field. Moreover, the electrophoresis cell 60 has high light permeability, and can perform desired analysis with high accuracy by light irradiation. The electrophoresis cell 60 of the second embodiment has a relatively high mechanical strength and a relatively high long-term reliability performance.

以上のように、本実施形態の電気泳動セルを用いることで、等電点電気泳動を高精度かつ短時間で実施することができる。   As described above, isoelectric focusing can be performed with high accuracy and in a short time by using the electrophoresis cell of the present embodiment.

なお、以上説明した等電点電気泳動を一次元目の電気泳動とし、引き続き、例えばいわゆるSDS−PAGE[Sodium dodecyl sulfate−polyacrylamide gel electrophoresis]による分子量に応じたサンプルの分離を行う、二次元目の分離を行ってもよい。本実施形態の電気泳動セル10は、このような二次元目の分離を行う場合における一次元目の分離にも、好適に用いることができる。   The isoelectric focusing described above is used as the first-dimensional electrophoresis, and then, for example, the second-dimensional sample is separated according to the molecular weight by so-called SDS-PAGE [Sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis]. Separation may be performed. The electrophoresis cell 10 of the present embodiment can also be suitably used for the first-dimensional separation when performing such second-dimensional separation.

管路16の内周面をサファイアとした電気泳動セル10を用いた場合は、一次元目の等電点電気泳動において、ゲル化させずに粘度の低い溶液のまま、サンプルを高精度に分離することができる。   In the case of using the electrophoresis cell 10 in which the inner peripheral surface of the pipe line 16 is sapphire, in the first-dimensional isoelectric focusing, the sample is separated with high accuracy while maintaining a low viscosity solution without gelation. can do.

例えば、石英等からなる従来の電気泳動セルを用いて一次元目の電気泳動を行った場合は、一次元目の等電気泳動の際に、電気浸透流による余分な泳動を抑制して分離精度を高くするために、比較的粘度が高くなるように溶液をゲル化させていた。この高い粘度にゲル化された溶液について二次元目の電気泳動を行う場合には、溶液が二次元目の電気泳動に適したある程度低い粘度となるよう、例えば各種薬液による煩雑な処理行って粘度の調整を行う必要があった。このような粘度の調整では、例えば電気泳動セルを装置から取り外し、人間の手によってハンドリングして各種処理を順次行う必要があった。本実施形態の電気泳動装置では、比較的低い粘度の溶液11を用いて短時間で一次元目の電気泳動を実施し、粘度の低い状態の溶液11を用いて、そのまま二次元目の電気泳動を行うこともできる。本実施形態の電気泳動装置を用いることで、煩雑な薬液処理を人の手で行うことなく、一次元目の電気泳動と二次元目の電気泳動とを連続して行うことができる。   For example, when the first-dimensional electrophoresis is performed using a conventional electrophoresis cell made of quartz or the like, the separation accuracy is suppressed by suppressing excessive migration due to electroosmotic flow during the first-dimensional isophoresis. In order to increase the viscosity, the solution was gelled so that the viscosity was relatively high. When performing second-dimensional electrophoresis on a solution that has been gelled to such a high viscosity, the viscosity of the solution is reduced by, for example, complicated treatment with various chemical solutions so that the solution has a certain low viscosity suitable for second-dimensional electrophoresis. It was necessary to make adjustments. In such adjustment of the viscosity, for example, it was necessary to remove the electrophoresis cell from the apparatus and handle it by human hands to sequentially perform various processes. In the electrophoresis apparatus of the present embodiment, the first-dimensional electrophoresis is performed in a short time using the solution 11 having a relatively low viscosity, and the second-dimensional electrophoresis is performed as it is using the solution 11 having a low viscosity. Can also be done. By using the electrophoresis apparatus of the present embodiment, the first-dimensional electrophoresis and the second-dimensional electrophoresis can be continuously performed without performing complicated chemical solution processing by hand.

図1に示す電気泳動装置を用い、電気泳動を実施した。アガロース5%、HPMC[hydroxy propyl methyl cellulose]2%、pI−Marker[Marker Protein for pH Gradient Determination of polyacrylamide Gel Isoelectric separation]を含む溶液を、図2に示すサファイア単結晶からなる電気泳動セルに充填させて、電気泳動を行った。電気泳動セル10内の溶液11に印加する印加電圧は、電気泳動開始時の印加電圧を100Vとし、1分間に100Vずつ増加させて5分後に500Vとし、開始後40分まで500Vのままで維持した。マーカーの発色で確認されるサンプル集合位置の中央位置について、泳動開始10分後から40分後までの変化を観察したところ、サファイア単結晶を用いた電気泳動セル10を用いた場合には、サンプル集合位置の±1mm以上の変動は確認できなかった。   Electrophoresis was performed using the electrophoresis apparatus shown in FIG. A solution containing 5% agarose, 2% HPMC [hydroxypropyl methyl cellulose], and pI-Marker [Marker Protein for pH Gradient Determination of polyacrylamide Gel Isoelectric Separation] is filled in an electrophoresis cell made of a sapphire single crystal shown in FIG. Electrophoresis was performed. The applied voltage applied to the solution 11 in the electrophoresis cell 10 is 100 V applied at the start of electrophoresis, increased by 100 V per minute to 500 V after 5 minutes, and maintained at 500 V until 40 minutes after starting. did. When the change from 10 minutes to 40 minutes after the start of electrophoresis was observed for the central position of the sample assembly position confirmed by the color development of the marker, when the electrophoresis cell 10 using a sapphire single crystal was used, The variation of ± 1 mm or more in the assembly position could not be confirmed.

一方、図1と同様の構成の電気泳動装置を用い、電気泳動セルのみを透明プラスチックからなる電気泳動セルに変更し、上記と同様の条件で電気泳動を実施したところ、マーカーの発色で確認されるサンプル集合位置の中央位置は、泳動開始10分後から40分後までに±1cmの範囲にわたって、特定位置に定まることなくゆっくりと変動を続けた。すなわち、従来の電気泳動セルでは、電気浸透流の影響で、サンプル位置が定まることなく変動を続けた。   On the other hand, when an electrophoresis apparatus having the same configuration as in FIG. 1 was used, only the electrophoresis cell was changed to an electrophoresis cell made of transparent plastic, and electrophoresis was performed under the same conditions as above, it was confirmed by the color of the marker. The central position of the sample collection position continued to fluctuate slowly without being fixed at a specific position over a range of ± 1 cm from 10 minutes to 40 minutes after the start of electrophoresis. That is, in the conventional electrophoresis cell, the sample position continued to fluctuate due to the influence of electroosmotic flow.

以上、本発明の一実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでない。例えば、上記実施形態では、等電点電気泳動装置を例に説明したが、等電点電気泳動に限定されず、各種の電気泳動を行うことができる。単結晶サファイアは電気浸透流が少なく、いかなる電気泳動においても、電気浸透流による影響を低減させることができる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。   As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment. For example, in the above embodiment, the isoelectric focusing device has been described as an example. However, the present invention is not limited to isoelectric focusing, and various types of electrophoresis can be performed. Single crystal sapphire has little electroosmotic flow, and the influence of electroosmotic flow can be reduced in any electrophoresis. Of course, various improvements and modifications may be made without departing from the scope of the present invention.

1 装置
10、110 電気泳動セル
16、126 管路
18 封止部材
20 サファイア基板
21 第1の基板
21a 一方主面(第1一方主面)
22a 一方主面(第2一方主面)
22 第2の基板
23 段差部
23a 側面
30 電圧印加手段
31 電極
32 電極液槽
33 開口
40 泳動用電源装置
50 ゲル化用光照射手段
60 分析部
62 光照射部
64 光検出部
66 演算部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Apparatus 10,110 Electrophoresis cell 16,126 Pipe line 18 Sealing member 20 Sapphire substrate 21 1st board | substrate 21a One main surface (1st one main surface)
22a One main surface (second one main surface)
22 Second substrate 23 Stepped portion 23a Side surface 30 Voltage application means 31 Electrode 32 Electrode liquid tank 33 Aperture 40 Power supply device for electrophoresis 50 Light irradiation means for gelation 60 Analysis unit 62 Light irradiation unit 64 Light detection unit 66 Calculation unit

Claims (8)

電点電気泳動装置に用いられる等電点電気泳動用セルであって、
電気泳動させることが可能な溶液が充填される管路を備え、前記管路の内周面は、サファイア単結晶からなることを特徴とする等電点電気泳動用セル。
An isoelectric focusing cell used in an isoelectric focusing apparatus,
A cell for isoelectric focusing, comprising a conduit filled with a solution that can be electrophoresed, wherein the inner peripheral surface of the conduit is made of a sapphire single crystal.
一方の主面同士が対向した、サファイア単結晶からなる2枚の基板の組合せからなる基板対を備え、
前記管路の内周面が、前記基板対の対向する2つの前記主面それぞれの少なくとも一部を含んで構成されていることを特徴とする請求項1記載の等電点電気泳動用セル。
A substrate pair consisting of a combination of two substrates made of sapphire single crystals with one main surface facing each other,
2. The isoelectric focusing cell according to claim 1, wherein an inner peripheral surface of the conduit includes at least a part of each of the two opposing main surfaces of the pair of substrates.
前記基板は、前記主面に垂直な厚さが0.1mm以上かつ10mm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の等電点電気泳動用セル。   3. The isoelectric focusing cell according to claim 1, wherein the substrate has a thickness of 0.1 mm or more and 10 mm or less perpendicular to the main surface. 前記基板対を2対備え、2対の前記基板対のうち一方の基板対における前記主面が、他方の前記基板対における前記主面に対して垂直であることを特徴とする請求項2または3に記載の等電点電気泳動用セル。   The pair of substrate pairs, wherein the main surface of one of the two substrate pairs is perpendicular to the main surface of the other substrate pair. 4. An isoelectric focusing cell according to 3. 一方主面に凹条部が設けられた、サファイア単結晶からなる第1の基板と、
前記第1の基板の前記一方主面と接合されて前記凹条部の開口を閉塞した一方主面を備える第2の基板とを備え、
前記管路の内周面が、前記第1の基板の前記凹条部の内周面と前記第2の基板の前記一方主面の一部によって形成されていることを特徴とする請求項1記載の等電点電気泳動用セル。
On the other hand, a first substrate made of a sapphire single crystal provided with a recess on the main surface;
A second substrate provided with one main surface bonded to the one main surface of the first substrate and closing the opening of the concave portion,
2. The inner peripheral surface of the conduit is formed by an inner peripheral surface of the concave portion of the first substrate and a part of the one main surface of the second substrate. The isoelectric focusing cell as described.
前記第1の基板および前記第2の基板は、前記管路に対応する部分における、前記内周面に垂直な厚さが0.1mm以上かつ10mm以下であることを特徴とする請求項5記載の等電点電気泳動用セル。   The thickness of the first substrate and the second substrate perpendicular to the inner peripheral surface in a portion corresponding to the pipe line is 0.1 mm or more and 10 mm or less. Cell for isoelectric focusing. 請求項1〜6のいずれかに記載の電気泳動セルと、
前記管路に充填された前記溶液に電圧を印加するための電圧印加手段とを備えることを特徴とする等電点電気泳動装置。
The electrophoresis cell according to any one of claims 1 to 6,
An isoelectric focusing device comprising: a voltage applying means for applying a voltage to the solution filled in the conduit.
前記電気泳動セルに充填された前記溶液に前記電気泳動セルを透過させて光を照射するための光照射部と、
前記光照射部からの照射光に応じて前記溶液から前記電気泳動セルを透過して出射する光を検出する光検出部と、を備えることを特徴とする請求項7記載の等電点電気泳動装置。
A light irradiation unit for irradiating the solution filled in the electrophoresis cell with light through the electrophoresis cell;
The isoelectric focusing device according to claim 7, further comprising: a light detecting unit that detects light emitted from the solution through the electrophoretic cell in accordance with irradiation light from the light irradiation unit. apparatus.
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