JPH03502136A - 矩形ゲルプレートを介する高分子の制御された泳動のための多重電気泳動方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 矩形ゲルプレートを介する高分子の制御された泳動のための多重電気泳動方法お よび装置 本発明は、矩形ゲルプレートにおける高分子の制御された泳動を保証する多重電 気泳動方法および装置に関する。

たとえばアガローズやポリアクリルアミドのような適当なゲルの矩杉プレートの 縦端部に与えられる電界を用いる電気泳動により、蛋白質や核酸のような高分子 を分離するための技術が現在用いられている。たとえば核酸のような、分離され るべき高分子の試料は、プレートの端縁に沿って、ゲルに形成されたウェル内に 配置され、それから全体が、適当な電気泳動液に浸漬される。プレートの上記端 縁およびその反対側の端縁に接触して位置する電極は、異なる電位に接続される ので、ゲルプレートにおける高分子の泳動の望ましい方向に対応する方向に、電 極間に電界力（生じられる。電界の効果により、ウェルに収容された試料である 高分子は、特にそのモル質量に依存する速度で、ゲルを介してプレートの反対側 の端縁に向けて移動するので、所定の時間の最後には、モル質量の異なる高分子 は、ゲルを介し、異なる距離に移動している。

既知の技術においては、こうして分離された高分子はそれから７混成（ｈｙｂｒ 　ｉｄ　１ｚ１１Ｌ　ｉｏｎ　）およびその後ノ襖出ノタメニ、ゲルプレートの 大きい表面に配置された膜上で、吸引、または望よしい方向のプレートに垂直に 配向された電界のいずれかにより移動されろ。

この技術、およびそれを実施４゛るために考案された装置は、で作動し、ゲルプ レートを続々処理するような小型装置に関する問題である。

さらに、ごのよ・）な装置を用いて得られる分離は完全には繰り返されるしので はなく、２つの電極間に展開された電界が均一でなく、ｉ１１！遇される媒体が 不均質性であるというだけで、−一ノのプｌノートが他のプレートに、または同 一プレート内の一つの試料から池の試料に変化する可能性があるので、同一モル 質曜を１丁４゛る同じ高分子が、同一プレート上の異なる点、まｔこは異なるプ レート上に配置される場合、異なる距離にわたって泳動し得る。

この結果、特に結果を解釈するのが困難となり、かつ電気泳動による高分子分離 のための装置をオートメーシタン化するのが不可能となる。

本発明の目的は、特に、先行の技術のこのような欠点を回避することである。

これは、信頼性があり、正確で反復性があり、かつ完全にオートメーンヨン化可 能である様に、ゲルプレートにおいて高分ｐを分離するための多重電気泳動方法 および装置を提供する。

本発明はさらに他の目的は、多数のゲルプレートを同時に処理することが可能な この型式の方法および装置である。

本発明のさらなる目的は、特に高分子の泳動のためにゲルプレートに与えられる 電界“の制御された変化により、高分子の分離の条件を随意に変化させることが 可能となる上記形式の方法および装置である。

このため、本発明は、矩杉ゲルプレートにおける高分子の制御された泳動を保証 する多重電気泳動方法を提供し、以下の段階、すなわち、 少なくとも平行六面体のスタックを形成するように、間隔を置いて、数個のプレ ートをその平面に対して垂直に積み重ねる段階と、たとえば配線の影であり、互 いに、かつプレートの平行に対して平面であり、プレートにおける高分子の共通 の望ましい泳動方向に垂直な連続平面に含まれる複数個の細長い電極を、プレー ト間に、かっ／またはこのスタックの表面附近に配置する段階と、適当な電気泳 動液の浴に、プレートおよび電極のアセンブリを浸漬する段階と、泳動方向に垂 直な同一平面に含まれる電極を同一電位にする段階と、その方向が、すべての点 で、望ましい泳動方向に実質的に平行である電界を、浴およびプレート内に生じ るように、異なる平面間の電位差を空間で、かつ／または時間で制御する段階と から成ることを特徴とする。

高分子の望ましい泳動方向に垂直な平面に含まれる電極は少なくともＭ初の見積 もりでは実質的に平坦である等電位表面を定める。なぜなら、それは、平行で、 かつ同一平面上の直線によって定められるからである。

電界は、それ自体が望ましい泳動方向に垂直である等電位表面に対して必然的に 垂直であるので、こうして必然的にゲルプレート内で電界が得られ、この電界は 、それが被る媒体の不均質性にもかかわらず、少なくとも各電極のレベルで、望 ましい方向に配向される。

この結果、ゲルプレートにおける電界の配向および振幅が制御され、それにより て、同じ条件のもとで、完全に反復する高分子分離および測定が得られる。

これはその後、コンピュータ、たとえば同じ日に提出された、出願人の他の特許 出願に述べられている自動装置により、高分子分離処理をオートメーシリン化し 、かつそれらを制御する可能性を提示する。

本発明の池の特徴によれば、上記平面と、第２の望ましい泳動方向に垂直な他の 連続平面との交差点に電極が配置され、この第２の方向は第１のものに垂直であ り、かっこの方法は、第１の連続する平面における電極の電位を連続して制御し 、それから他の連続する平面における電極の電位を制御する段階から成り、それ によって上記第１の方向に、それから第２の方向に、連続して上記プレート内を 高分子が泳動するようにされる。

このように、ゲルプレートにおける高分子の分離を生じるだけでなく、ゲルプレ ートの大きい表面のうちの蔦つに沿って配置された適当な膜上べ移動することも 可能にする。

本発明の方法は、プレートのスタックに関して均等に間隔を置いた電極平面上で の電位の均一な配分により、スタックのプレートを介して均一な電界を生じるこ とを含む。

本発明のよる方法はまた、電極平面における電位配分を変化させることにより、 スタックのプレートを介して電界の振幅および／または方向を変化させることも 含む。

電極表面間の電位差の時間的変化は、その配分を空間的に変化させないで、電界 の振幅を時間的に変化させるように、互いに同期し、かつ等しくてもよいが、ま たは電界の強度を局部的に変化させるように、電極平面間の電位差を局部的に変 化させてもよい。

本発明の方法は、電極平面間の電位差の、周期的またはそうではない変化をさら に含む。

従って、高分子は、望ましい泳動方向に断続的に泳動するようにされ得る。

本発明のさらなる他の特徴によれば、この方法はまた、プレートの少なくとも２ つのスタックを、上記泳動方向に平行な、または垂直な方向に並置して、並べて 配置する段階から成る。

従って、異なるスタックのゲルプレートは、異なる電界により処理され得る。

本発明は、ゲルプレートを受取るタンクと、ゲルプレート内に電界を生じるよう にされた電極と、適当な電気泳動液をタンクに送り込み、かつそれを除去するた めの手段とから成る、ゲルプレートにおける高分子の制御された泳動のための多 重電気泳動装置をさらに提供し、上記装置が、ゲルプレートの少なくとも１つの スタックを受取り、かつそれらを互いに間隔を置いて保持する支持手段と、互い に、かつスタックのプレートに対して平行であり、プレートを介する高分子の望 ましい泳動方向に垂直な平行に配置された連続する電極と、同一平面における電 極を、特に同一電位に維持するための、その間の電気的接続のための手段と、特 に２つの連続平面間の電位差を維持するための、異なる平面の電極間の接続のた めの手段と、少なくとも、その間にプレートのスタックが配置される端部平面に 位置する電極に電位を与えるための手段と、上記平面の電極の電位の配分が、空 間および／または時間で変化するようにされるための制御手段とから成ることを 特徴とする。

電極が、ゲルプレートの端部間で、かつこれらのプレート間で、均等に間隔を置 くのが好ましい。

電極は、２゛つの連続平面の交差点に配置され、その第１のものは、平面および 望ましい泳動方向に対して垂直であり、第２のものは第１のらのに対して垂直で あり、かつプレートに対して平行である。

本発明の池の特徴によれば、同一平面の２つの連続電極間の接続手段は、制御さ れた導電型式であり、実質的にゼロの抵抗を何する導電状態と、少なくとも、予 め定められたゼロでない値の抵抗を有する導電状態との間で可変的である。

これらの接続手段は特に１選択的に可能化されるか、または可能化されるトラン ジスタのサイリスクのような電子構成要素であってらよい。

これらの接続手段は、個別的に、またはグループで、かつ好ましくは、同一グル ープの平行平面に位置する電極ずべてに共通の手段により制御されてらよい。

本発明の一実施例においては、電極と制御手段との間の接続手段が絶縁材料の少 なくとも１つのプレートによって保持され、その上で１つの端部によって電極が 固定される。

本発明の他の特徴によれば、支持部は、並んで配置され、かつその平面に対して 平行な少なくともｌっの方向に並置されたプレートの少なくとも２つのスタック を受取るように意図され、か電極間に上記制御手段および接続手段を備える上記 型式の連続電極がプレートの各スタックに関連し、望ましいように違いに連結さ れているか独立している、同じかまたは異なる電界を、異なるスタックのプレー トに生じるためのものであるという点で意図されている。

本発明の好ましい実施例において、上記電極は、ゲルプレートのための支持部を 形成する可動性バスケット内で集積される。

実際には、その電極間にゲルプレートが配置されてもよく、その水平面により、 タンクに浸漬され、かつタンクから除去される支持バスケットに有するために穴 がおいているか、もしくはおいていないプレート、または絶縁材料グリッドによ り、これらの電極を共に結合するだけで十分である。

本発明はまた、上記電極の端部、たとえば低い方の端部が、対応する壁面、たと えば上記タンクの底壁面により保持される電極への結合または接続のための手段 を備えることを提供する。

この場合、バスケットの垂直電極が、タンクの底部における電極を介して電位適 用手段および装置を制御する回路に接続されるように、バスケットをタンクの底 部に配置するだけで十分である。

これらの結合または接続手段もまた、バスケットをタンクに位置決めするための 手段を形成するのが都合良い。

タンクの底部の電極が、実質的にわずかなものであり、側面がそれぞれ平行であ り、かつ高分子のための望ましい泳動方向に対して垂直な正方形の、まノ、：は 矩形のメツシュ回路網を形成するのが好ましい。

これらの制御された接続手段により共に接続され、高分子の噴ましい泳動方向に 対し、て垂直な同一平面に泣置ケる電極を同一電極に絣持し、このような連続平 面間に電位差を生じることを選択的にｒｉＪ脂に４゛る。

この場合、本発明はまた、制御された接続手段にも接続され、その間に電位差を 選択的に生じるか、または同一電位にするのを可能にする垂直線形電極を、タン クの垂直壁が備えることを提供ケる。

本発明の装置の処理能力を均等°ために、バスケットは、少なくとも２つの連続 するゲルプレート配置へラド・ツー−プルを同一　レベルで含んでもよく、すな わちそ４；では、一方の連続するプレートが、他方の連続オろブ１．＝　−）− の実質的に延長りにあるが、高分子の最初の（ひ置に関して、１反対方向に櫂に 配向される。

こ−゛）シて、いく・つかの二連のゲルプレートは、タンク内の全体の電位差を 、ゾＬ・−トに必要である以Ｆに増大させることなく処理できる。

本発明はまた、バスケットの垂直電極が電気泳動液に関して、穴がおいているか 、または多孔性である絶縁材料の筒状スリーブまたは管により包囲されることも 提供する。

その端部で開いているれらの管は、電極に接触して電気分解により生じられる気 泡のためのトラップを影成し、気泡を、ゲルプレートと接触させないで液体の自 由表面に向けて案内する。

例として与えられた以下の説明では、添付の図面が参照される。

第１図は、電気泳動による高分子の分離のための既知の装置を概略的に示す。

第２図は、本発明に従った装置に用いられるようにされた連続電極の概略端面図 である。

第３図は、異なるように制御された同じ連続電極を示す。

第４図は同じ連続電極およびその制御手段を概略的に示４゛。

第５図は、ゲルプレートの４つのスタックに対する、本発明に従〕た４つの連続 する電極の配置を上面図で概略的に示す。

第６図および第７図は、本発明の２つの異なる実施例における電極の回路網の、 ２つの概略斜視図である。

第８図は、ゲルプレート支持バスケ＝１　）の概略正面図である。

第９図は、このバスケットの側面図である。

第１θ図は、プレート支持バスケットの概略斜視図である。

第１１図は、電気泳動タンクのパーツが切断された概略斜視図である。

第１２図は、バスケットをタンクに位置決めするための手段の部分拡大図である 。

第１３図は、タンクの底部にお＋３る１掲のための接続回路の略図である。

第【４図は、電気泳動ダンクの他の実施例の、パーツが切断された概略斜視図で ある。

第＋５図は、バスケットの垂直電極の周りに取付けらねた多孔性の管の部分路面 図である。

第１図においては、電気泳動によるゲルプレート内の高置Ｅの分離の原理が、非 常に概略的に示されている。

高分子を含む試料、たとえば核酸は、このプレートが小さい側面の１つに沿って 、アガてゴースまたはポリアクリル゛７ミドゲルの矩形プレート１２に形成され たウェルＩＯ内に配置される。

試料を含むゲルプレート１２は、第１図に示された位置において、２つの電極１ ６（それぞれアノードおよびカソード）間で電気泳動タンク１４内に配置される 。タンク１４はその後、過当な１気泳動液が充填され、それから電極１６が電力 源の端子に接続されるので、ｍ極間の予め定められた電位差が与えられ、ゲルプ レート１２を介するウェル［０に含まれる高分子の望ましい泳動方向に、一方の 電極から他方の１極に至る電界を生じる。

プｔノート１２を介して、このプレートの反対側の端縁に向か−）高分子の泳動 速ｉｆは、そのモルｊｔ慣に依存するので、所定の時間後、高分子は、そのモル 貫徹に依存した距離だけ、プ１ノート１２を介して移動している。例として、距 離Ｄ１、Ｄ２．Ｄ３が、高分子がウェル１０から移動したしのとして示されてい る。

そのモル＊ｍの関数としての高分子のこのような分離により、膜への移動、およ び混成または他の方法によるマーキングの後、適当な！ローブによってマーキン グされた高分子を識別し、かつ４鷹することが可能となる。

このような技術の応用は、ますます多くなりつつあり、かつ関心のある産業とな っている。しかしながら、既知の電気泳動装置は実験室でのみ使用可能であり、 かつオートメ−シロン化が不ｉｉ能である。

これは特に、電極１６間に電界が生じられる媒体が特に異質のものであるという 理由からである。この媒体は、プレート豫２、プレー＝ト１２の大きい表面に沿 って置かれた移動膜、プレート［２と、電極１６と、プレート１２のための支持 部と、模浴とがある電気泳動液などからなる。それゆえに電極１６間の電界は均 一ではなく、すべての箇所で、プレート１２を介する高分子の望ましい泳動方向 に対して平行には配向されない、ｉ電化学反応により、電極と接触する電気泳動 液内には気泡も生じる。これは電極１６間の電位差が比較的高く、かつその領域 が狭いからであり、電極から離れるこれらの気泡は、高分子の泳動を妨害するか 、またはそれに影響を及ぼす恐れがある。

Ｌ記のように、本発明の方法および装置は、本技術のこのような欠点を回避し、 さらに、電気泳動による高分子の分離および移動のオートメ−シラン化を可能に する。

本発明の方法および装置はまた、分離されるべき高分子の試料から成る多数のゲ ルプレートを同時に処理するのを可能にする。

る高分子の泳動、および高分子のゲルプレートに関連する膜への移動に適用可能 な、本発明の本質的特徴が概略的に例示されている。

本発明の装置は、実質的に、たとえば適当な導電材料の配線により形成された連 続する細長い電極２０を、適当な寸法の電極泳動タンク内に備える。電極２０は 互いに平行であり、第２図および第３図の平面に対して垂直に延びる。その電極 は２つの連続する垂直平面の交差点に配置され、そのうち、高分子の望ましい泳 動方向に対して垂直なものもあれば、最初のもの、および膜上べの高分子の移動 方向に対して垂直なものもある。

望ましい泳動方向に対して垂直な同一平面に位置する電極２０は、同一電位にな るように共に接続されるが、この種の異なる平面に位置する電極は、電界を依ま しい泳動方向に対して平行にするように、異なる電位でなければならない。さら に、その大きい表面に移動１１２２が設けられ、かつ第２図においてのみ仮想線 で示されたバスケット２６の支持部２４により保持されたゲルプレートのスタッ クを電極回路網に配置するように、１１Ｗ４が望ましい方法で、その端部におい てのみ共に接続される。

ゲルプレートにはこのように、間隔を置いて保持された垂直スタックを杉成し、 電極２０によって定められた連続する垂直平面を各々が通過するように、電極２ ０の平行な平面間で、要求に応じて等距離にするか、また等距離にしないで配置 される。

垂直端部の１つの電極、たとえば第２図の左側上方に位置する電極、および対角 線的に対向する電極はＤＣ電圧源の２つの端子に接続され、同一垂直平面に位置 する電極は、同一電位になるように八に接続され、同一垂直平面に位置する連続 電極は、予め定められた電位差をその間に段階毎に形成する分ＩＩｆｉブリッジ の電気抵抗器２８により、他の隣接するか、または連続する垂直平面に位置する 連続電極に接続される。すべてのプレート１２を介して均一な電界を得たい場合 、抵抗４２８はすべて同じ値を有し、垂直電極表面は等距離となる。

電極２０により定められた垂直平行平面は、少なくともそれらが含む電極２０の レベルにおいては等電位表面となる。ｔｉｗ４間に展開した電界Ｅ１または電位 勾配は、等電位表面に対して垂直であり、かつそれゆえに、電極およびゲルプレ ート１２の熾何学的構造のために、非常に多くの箇所で、高分子の望ましい泳動 方向に対して平行であり、実質的に一定の振幅を有する。

この結果、ゲルプレート！２を介する泳動による高分子の分離の結果は、少なく とも最初の見積もりでは正確であり、かつ反復するものである。装置の先の較正 または標準化により、いずれにしても小さくなる電界の考えられる特異性を正確 に決定し、かつ分離結果を評価するためにそれらを考慮することが、必要に応じ て可能となる。

この結果、本発明の方法および装置により、非常に多くゲルプレート１２を同時 に処理することが可能となる。

プレート１２に関連の膜２２に高分子を移動させるために、１１＆極２０の同一 の構造が第３図に用いられている。第２図に関しては、プレート１２の平面に垂 直な電界を得ることが望ましいので、電極間の電気接続のみが変化する。

そのため、プレート＋２に平行な同一・の水平面に含まれる電極２０は、同一電 位になるように共に接続されるが、同一水平面に含まれる連続電極は、予め定め られた値の抵抗器３０により、他の隣接するか、または連続する水平面に含まれ る連続電極に接続される。電極２０を含む水平面はこのように等電位表面を定め 、それに対して電界Ｅ２が垂直であり、この電界Ｅ２は、電極２０の、１−力水 平および電極の丁方水平面がＤＣ電圧源の２つの対向する端子に接続されると生 じられる。

すべての電気抵抗器３０が同じ値を有する時、移動電界は、スタック内の構造に かかわらず、すべてのプレート１２に対して同じ振幅を有する。

しかしながら、高分子の泳動方向および移動方向に、プレート１２を介する特定 の電界配分を得るように、抵抗４２８および３０の値を変化させるだけで十分で あることが明らかである。

端部の電極に与えられる電位の値を制御し、かつこれらの電位を時間で変化させ ることにより、電界の振幅が、永久的のみならず循環的に、局部的に、または装 置全体を介して変化するようにされ得る。従って、特に、所与の時間、電界の方 向を転換し、その後、望ましい泳動または移動方向に再配向させるように再度転 換することが可能である。

切換えにより、連続電極平面に与えられる電位の所与の配分を掃引（ｓｗｅｅρ ）することも可能であり、このような配分は、少しずつ移動するようにされる。

連続する電極平面、またはそのうちのいくつかは、たとえばゲルプレートを介す る高分子の泳動に対する予め定められた電位差によりさらに掃引されてもよい。

このように電界は、同一強度の電界を得るようにゲルプレートの対向する端部に 位置する電極に与える必要のある電位差により数倍小さい電位差によってこの電 界を生じることにより、ゲルプレートの丈の所与の断片、または望ましいならば その全長にわたって繰り返し作用するようにされ得る。エネルギー消費、電位を 切り換えるための構成要素の遣損、液体の加熱、この液体中の気泡の形成などに 鑑み、重要な利点はそこに起因する。

第４図は、特に、高分子の泳動および移動に対する第２図および第３図の構造を それぞれ得るための、電極およびそれらを共に接続するための手段のＩｎを端面 図で概略的に示す。

第４図において、水平面および垂直面（両方とも図の平面に、対して垂直である ）の交差点に各電極２０が配置され、選択的に可能化され、か７不能化されても よい。すなわちその電気抵抗が実質的にゼロまたは実質的に無限のいずれかであ るトランジスタまたはサイリスタのような制御された導電電子構成要素３２によ り、隣接する電極に接続される。

示された実施例においては、異なる水平面に位置する電極２０を共に接続する構 成要素３２は、その制御入力により、制御回路３６に接続された同一ライン３４ にすべて接続される。同様に、連続する垂直面に位置する電極２０をともに接続 するすべての構成要素３２は、その制御入力により、制御回路３６に接続された 同一ライン３８にすべて接続される。この回路もまた、導電ライン４０および４ ２により、それぞれ第４図の上方左角および上方右ｆＩ］Ｉこ位置する電極２０ の電位を制御する。

同一の垂直面に含まれる電極は、抵抗器２８により、隣接する垂直面に含まれる 電極に接続され、水平面に含まれる電極は、抵抗器３０により、隣接する水平面 の電極に接続され、これらの抵抗器は、場合によって、同じかまたは異なる値を 存してもよい。特に、可変抵抗器を用いてもよい。

連続する水平面に位置する電極を共に接続するすべての構成要素３２が、実質的 にゼロの抵抗を有するように制御される時に、また連続する垂直面に位置する電 極をともに接続するすべての構成要素３２が、実質的に無限の抵抗を在するよう に制御される時、第２図の構造が得られる。

逆に、連続する水平面を共に接続する構成要素３２が、実質的に無限の抵抗を有 するように制御される時、また連続する垂直面を共に接続する構成要素３２が、 実質的にゼロの抵抗をａオるように制御される時、第３図の）ＩＩＩ造が得られ る。

抵抗器２８および３０が可変電位源と取り替えられ、その値が作動増幅器のよう な適当な制御回路によって制御されると、プレートの１つのゾーンから他のゾー ンまで局部的に異なって電解が得られる。

ライン４０および４２により、第４図の回路網の上方左角および上方右角の電極 に与えられる電位は、制御回路３６により、要求に応じて変えることができる。

このように電界は、たとえば、パルスが発生される電界を得るように、規制的な 間隔で、またはそうでなく、一時的に逆転されてもよい。プレートもまた、局部 的に異なり、さらに逆である電界のシーケンスにより掃引されてもよい。

連続するゲルプレートが、異なる電界を受けるべき時、すなわちその空間的配分 および／または時間的変化が異なる時、第５図に示された構造が用いられてもよ く、その構造によって、ゲルプレートの多くのスタック４６の同時処理が可能と なる。

各スタック４６は、第４図のものと同じ型式の電極システム４０に関連し、プレ ートのスタックを介して電界の変化を制御する回路３６を備える。各制御回路３ ６はそれ自体が、たとえばコンピュータによって駆動される中央制御システム５ ０に接続される。この場合、プレート４６の１なるスタックに関連する電極ンス テム４８の電位変化は、要求に応じて、同じかまたは異なり、共に連結されるか 、または互いに独立しているかいずれであってもよい。

このように本発明の方法および装置により、異なるモル質量の高分子の分離を均 一の状聾で生じ、また同種類の、かつ異なる電界および異種のゲルプレートにお ける同一モル質量を有する高分子の作用を研究することが可能となる。

本発明による電極構造の利点は、電極平面間に設けられるすべての位置、または それらのほんのいくつかを、それに起因する電界の配分を変更することなくゲル プレートが占有してもよいことである。

実際には（第６図）、電極２０はすべて、構成要素２８．３２を含む絶縁材料の 同一プレート５２および必要な接続部に一方の端部か固着される。電極が導電材 料配線であるのが都合好いので、必要な接続構成要素のいくつかを備えるか、ま たは備えていない第２の絶縁材料プレートに、その他方の端部が固着される。

電極源および制御回路３６．５０は電気泳動液浴の外側にあるのが鉦子ましい。

第２図に概略的に示されるように、電極回路網の内外で並進運動可能なバスケッ ト２６の一部を形成する支持部に、異なるゲルプレートが据付けられている。

モの変影では（第７図）、電極は、たとえば金属処理によってタンクの壁面５６ に形成された平行な導電ストリップ４０に限定されてもよい。

本発明による電気泳動タンクは、本来既知の方法で、電気泳動液が流れ、かつそ れを冷却するためのンステムが取付けられている。

第８図および第９図を参照すると、そこでは、本発明によるゲルプレートのため の支持バスケットが概略的に示されている。

バスケット６０は垂直方向に重畳され、かつ垂直に配置されたゲルプレートの高 さに等しい距離だけ互いに間隔を置いた、本質的に水平なプレート６２を備え、 いくつかのプレート６２は、タンクの壁面から引き込み、かっ／もしくは気泡が 通過するように穴がおいており、またグリッドによっても形成されている。

絶縁材料から作られたプレート６２は、垂直線電極６４によって共に接続され、 この垂直線電極６４は、導電材料の固いロッドか、またはプレート６２間に引き 伸ばされ、この場合、固い非導電直立材により共に接続され、積ましい機械的強 度を有し、たとえばプレート６２の角、または中央に配置される、単なる導電配 線であってもよい。

電極６４は、矩形または正方彩の横方向メツシュ回路網に配置され、その目的は 本質的には、等電位表面ハングアップラインを提供することである。

ゲルプレート６６はｍｔｉ６４間のプレート６２に垂直方向に配置されるので、 ゲルプレートを介する高分子の望ましい泳動方向は水平である。

第８図および第９図においてわかるようにバスケット６０の異なるレベルで、か なり多くのゲルプレート６Ｇを並べて配置することができ、このゲルプレートは 、各レベルで、たとえば２つの連続するプレートを杉成し、一方の連続するプレ ートは、他方の連続する対応するプレートの延長上に位置する。

要求に応じて、一方の連続するプレートを他方の連続するプレートと同じ方向ま たは反対の方向に配向してもよい。第１の場合、バスケットの端部間の電位差は 、ゲルプレートの端部で与えられるべき電位差のおよそ２倍となる。第２の場合 、バスケットの端部間の電位差は、ゲルプレートのＩａ節部間電位差に実質的に 等しくなる。たとえば、バスケットの端部においては電圧■、が電極６４．に与 えられ、バスケットの横方向中間平面においては電圧ｖｔが電極６４．に与えら れ、差Ｖ、−Ｖ、は、ゲルプレートの端座間に与えられるべき電位差に等し、い 。

第１０図は、バスケットの実施例の変形の斜視図であり、これは、絶縁材料の２ つのプレート６２間に定められたゲルプレ−トのための単−ローディングレベル を備えるのみであり、その１一方プレー　トのみには、電界により電気泳動液内 を気泡が通過できるよらに穴がおいている。

第１＋図は、第１Ｏ図のバスケットを受は取るためのタンクを概略的に示す。

このタンク７０は、平行六面体の杉であり、水平底部７２と恐らくは、図示さイ １ていない１：方可動性水平壁面を有する４−）の垂直壁面７４とを備えるや タンクの底部７２は、バスケ・ｊトの電極６４のそれと同じ正方杉の、または矩 形がメプシュ回路網を形成する。連続（゛る実質的に小さい電極７６を備えるの で、タンク内にベスケブトリ（配置される時、夕；／りの底部６２の小さな電極 ７Ｇは、ｉ！：スケｉ１トの垂直電極６４のまさに延長上に位置する。

第１２図に示されるよ−）に、電極６４の低い方の端部は、小さな電極との接触 、およびタンク内へのバスケットの（存置決めのための手段を備えてらよい。

示された例においては、バスケットの各配線形電極６４は、その低い方の端部が 、バスケットの底部プレート６２の下方面から突出可下方半球面を存し、かつタ ンクの底部で小さな７を極７６を彩成ケる導電スタッドの戦頭円錐杉凹所８ｏに 受けられる導電スタッド７８に接続される。

小さな電極７６は、第１３図において示され、かつ第４図を参照して干でに述べ られた回路により、夕／りの外側で共に接続され、この回路は、隣接する電極７ ６間に制御された接続手段を備える。電極７６の異なる行は、実質的にゼロの電 気抵抗で導電１７でいるか、または実質的に無限の電気抵抗で不能化さイする接 続エレメント８２により共に接続される。同様に、小さ２［極７６の異なる例は 、エレメント８２と同じ型代の接続エレメント８４によりｊ１２に接続される。

さらに、抵抗４８６または同等の＃電エレメントが、電極７６の異なる行の間に 設けら、幻、抵抗４８８または同等の導電エレメントが、小さな電極７６の異な る列の間に設けられる。

接続工１）（ント８２ｂよび８４は、次の様に制御される。接涜エレメントＢ２ が実質的にゼロの抵抗を存すると、エレメント８４が実質的に無限の電気抵ｔ７ ｃを有４”るので、小さな電極７Ｇ　ｌ’７）　ｙすは等電位ラインを定め、か つ電極の２−）の連続する列はその間に、対応する抵抗器８８の値により定めら れた電位差を会″し、回路の上方左角および下方石川の電極が、適当な電位源ン ζ接続される。代わりに、接続エレメント８２が、実質的に無限の電気抵抗を有 し、かつエレメント８４が、実質的にゼロの電気抵抗を有する時、小さな電極の 行は等電位ラインを定め、かつ２つの連続する行はその間に、対応する抵抗器８ ６の値によって定めれた電位差を有する。

タンク７０の垂直壁面７４は、共に、かつエレメント８２．８４によりタンクの 底部の小さな電極７６の行および列にそｈぞれ接続される、たとえば金属処理さ れたラインによりその内面に形成された垂直線’ＦｉｌＩｆｉ１９０を備えても よい（第２図）。

第１！図に示されたタンク７０の動作は、容易に理解されろであろう。望ましい 敗のゲルプレートでローディングされたバスケットは、タンク内ζご配置され、 同時にバスケットの［極６４と小さな電極７６との間に電気接続を与える、第１ ２図に示された手段により、そこで自動的に位置決めされる。接続エレメント８ ２および８４を制御することにより、まず、ゲルプレート内の高分子の泳動がこ れらのプレートの丈に平行に生じ、その後、接続エレメント８２および８４の役 割を逆転させることにより、プレートの９み、および関連の嘆へのその移動を介 して高分子の泳動が生じる。小さな１＠極７６およびタンクの垂直画の直線電極 ９０の行および列はそれぞれ、Ｊ−記のように、信頼がおＯ１正確な測定を可能 にする平坦な等電位表面を定める。

第１１図において、実線矢印は、ゲルプレートが配向されろ方向を示し、敬埠失 １１１は、高分子の泳動および移動のそれぞれに対する電界の方向を示す。

タンク７０内のバスケットの移動はまたとえばロボットアームにより、タンク７ ０の開放上方面を介する垂直並進運動により生じ、このロボットアームは、タン ク７０内でバスケットが処理されζいる間、他のバスケットが準備され得るロー ディング、ｒンｉＪ−デｆングステーンタンにバスケットをもたら４゛６竿１３ 図に示された、より簡単な変形では、タンクの底ｆｆ１９２は、正方影メツシュ 正方形回路網に配置され、かつタンクの底部に埋め込まれた導体により、そこで 共に接続される行から成る小さな電極９４を備える。これらの行はバスケットの 電極６４の行にそれぞれ対応し、か−）タンクの２つの垂直な対向ずろ面９８１ ６−彩成された垂直１！ｉｉ　９　Ｇにその端部、が接続される。

これらの１１＆極９４にその端部ｈ（接続される。これらの電極９４．１２Ｊび ９６は、バスリ゛−，ｐ　）の直線電極６４とともに、高分子の望ましい泳動方 向に垂直な等電位平面を定める６その後の手順は、以下の通りである。バスケッ トに含まれる・′１°゛ルブレー（・が、直線電極９４および９６により定めら れた等電位平面に対して垂直に延びるように、タンク内にバスケットを配Ｘする 。その後、１．気泳動によって、プレートの丈に平行、・１□ｚ１ゲルプレーＩ −内の高分子の泳動を生じる。それから、バスケットをタンクから除去し、垂直 軸を中心に９０”回転させ、その後タンク内に再記ａするので、ゲルプレートは 、直線電極９４および９６により定められた等電（θ平面に対して平行となる。

、１ｒ１気泳動がそれから、ゲルプレートの厚みでの高分子の泳動および関連の 膜へのその移動を生じる。

２つの破線矢印は、２つのそれぞれの高分子泳動および移動位置におけるゲルプ レートの縦配向を示し、実線矢印は、電極平面間の電界の配向に対応する。

この変形として、一方がゲルプレートの丈にわたる高分子の泳動を与え、他方が 関連の膜への高分子の移動を与える互いの中間付近に配置された第１３図に示さ れたもののような２つのタンクを設けてもよい。

第１３図のタンクの池の２つの垂直面１００には、電極がない。

異なる電極平面の電位を固定するために、データ処理システムによって制御され る作動増幅器を用いてもよい。この時は、循環的法則に従って、またそれに従わ ず、時間的かつ空間的に変化可能な電界を電極平面間に得たり、パルスが発生さ れる型式の電界を用いたりすることなどが、非常に簡単である。

たとえば、第１２図の右手部分に示されるように、作動増幅４奮０２は各々、そ の出力が電極７Ｇの行に接続される。その人力の一方は制御回路１０４の出力に 接続されるが、その他方の入力は接地される。

電極７６が正方形回路網を形成すると、多重スイッチ１０６が、電極７６の行ま たは列のいずれかに、増幅器１０２の出力電圧を与える。

第１４図においては、バスケットの垂直電極６４を包囲する筒状管またはスリー ブ１０Ｂが概略的に示されている。その端部が開いているこれらの管１０８は、 絶縁材料から作られており、電気泳動液がその壁面を介し電４ｆｉ６４の方向に 通過するように、穴がおいているか、または多孔性である。これらの管はこうし て電界によって生じる気泡がゲルプレートに接触することなく液体の自由表面に 向けて案内される気泡トラップを形成する。これらの管はまた、電極６４を保護 する働きをし、ゲルプレート６６が電極と接触しないようにする。さらに、この 時、ブラヂナよりも安価の導電材料から形成された電極を用いてもよい。これら の電極と接触して電界により沈澱物が形成された場合、管１０８は、ゲルプレー トが配置される液浴に、これらの沈澱物が入らないようにする。

上記において、本発明の実施例が述べられたが、この実施例はゲルプレートが垂 直な状態で、高分子の２つの泳動および移動方向が水平である場合に適用可能で ある。当然のこととして、本発明はまた、ゲルプレートが垂直な状態でプレート 内の高分子の泳動方向が垂直であり、かつ関連の膜へのその移動方向が水平であ る場合も網羅している。そのため、電極６４が水平であるバスケットを用いるだ けで十分である。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．矩形のゲルプレートにおける高分子の制御された泳動を保証する多量電気泳 動方法であって、 少なくとも平行六面体のスタックを形成するように、数個のプレート１２を、間 隔を置いて、その平面に対して垂直に積み重ねる段階と、 たとえば配線の影であり、互いに、かつプレート１２の平面に対して平行であり 、プレートにおける高分子の共通の望ましい泳動方向に垂直な連続平面に含まれ る複数個の細長い電極２０を、プレート間に、かつ／またはこのスタックの表面 付近に配置する段階と、 適当な電気泳動液の俗に、プレート１２および電極２０のアセンブリを浸漬する 段階と、 泳動方向に垂直な同一平面に含まれる電極２０を同一電位にする段階と、 その方向が、すべての個所で、望ましい泳動方向に対して実質的に平行である電 界を、浴およびプレート１２内に生じるように、異なる平面間の電位差を空間で 、かつ／または時間で制御する段階とから成ることを特徴とする多重電気泳動方 法。 ２．電極２０が、前記平面と、第２の望ましい泳動方向に対して垂直な他の連続 平面との交差点で配置され、この第２の方向が、第１のものに対して垂直である ことを特徴とし、かつ高分子が前記第１の方向に、それから前記第２の方向に連 続して前記プレート１２内を泳動するように、第１の連続する平面における電極 の電位を、それから他の連続する平面の電位を連続して制御する段階から成るこ とを特徴とする請求の範囲１項記載の方法。 ３．プレートのスタックに関して均等に間隔を置いた電極平面間への電位の均一 な配分により、スタックのプレートを介する均一な電界を生じる段階から成るこ とを特徴とする請求の範囲１または２項記載の方法。 ４．電極平面における電位配分を変化させることにより、スタックのプレート１ ２を介する電界の振幅および／または方向を変化させる段階から成ることを特徴 とする請求の範囲１または２項記載の方法。 ５．その配分を空間的に変化させないで、電界の振幅を時間的に変化させるよう に、電極平面間に電位差の時間的変化が互いに同期し、かつ等しいことを特徴と する請求の範囲３または４項記載の方法。 ６．電界の強度を局部的に変化させるように、電極平面間の電位差を局部的に変 化させる段階から成ることを特徴とする請求の範囲４項記載の方法。 ７．たとえば電極平面を電位差で掃引するように、電極平面間の電位差を一時的 に、または循環的に変化させる段階から成ることを特徴とする請求の範囲４項記 載の方法。 ８．プレートの少なくとも２つのスタック４６を、望ましい泳動方向に対して平 行な、または垂直な方向に併置して、並べて配置する段階から成ることを特徴と する先行の請求項のいずれかに記載の方法。 ９．異なるスタック４６のプレートを介して、電界を異なるように変化させる段 階から成ることを特徴とする請求の範囲８項記載の方法。 １０．ゲルプレートにおけ高分子の制御された泳動のための多重電気泳動装置で あって、ゲルプレートを受けるタンクと、ゲルプレートに電界を生じるようにさ れた電極と、適当な電気泳動液をタンクに送り込み、かつそれを除去するための 手段とから成り、ゲルプレート１２の少なくとも１つのスタックを受け、かつそ れらが互いに間隔を置く支持手段２４〜２６と、プレートを介する高分子の望ま しい泳動方向に対して垂直な平面に配置された、互いにかつスタックのプレート に対して平行な連続する電極２０と、 特に同一電位に維持するための、同一平面における電極２０間の電気接続のため の手段３２と、 特に、２つの連続平面間の電位差を維持するための、異なる平面の電極間の接続 のための手段２８，３０と、その間にプレートのスタックが配置された端面に位 置する電極に、少なくとも電位を与えるための手段３６と、前記平面の電極の電 位の配分を、空間的かつ／または時間的に変化させるための制御手段とから成る ことを特徴とする多重電気泳動装置。 １１．第１のものがプレート１２および望ましい泳動方向に対して垂直であり、 第２のものが第１のものに対して垂直であり、かつプレート１２に対して平行で ある２つの連続する平面の交差点に電極２０が配置されることを特徴とする請求 の範囲１０項記載の装置。 １２．電極を同一電位にするための、その第２の平面に含まれる電極間の電気接 続手段３２と、第２の連続平面間に電位差を与え、かつプレートに対して垂直な 電界Ｅ２を生じて、高分子の電位の第２の方向を定めるための、第２の異なる平 面の電極間の接続手段３０とから成ることを特徴とする請求の範囲１１項記載の 装置。 １３．電極２０が、ゲルプレートに沿って、かつプレート間で均等に間隔を置く ことを特徴とする請求の範囲１０ないし１２項のいずれかに記載の装置。 １４．同一平面の２つの連続電極間の接続手段３０が、実質的にゼロの抵抗を有 する導電状態と、少なくとも予め定められたゼロでない値の抵抗を有する導電状 態との間で可変的である制御された導電型式であることを特徴とする請求の範囲 １０ないし１３項のいずれかに記載の装置。 １５．前記接続手段３０が、平行な平面の同一グループに位置するすべての電極 に共通の手段３６により制御されることを特徴とする請求の範囲１４項記載の装 置。 １６．電極と制御手段３６との間の接続のための手段２８，３０．３２が少なく とも１つの絶縁材料プレートによって保持され、そこで電極２０が、その端部の １つによって固定されることを特徴とする請求の範囲１０ないし１５項のいずれ かに記載の装置。 １７．各ゲルプレート１２が、同一平面上の電極の２つのグループ間の電気泳動 タンク内に配置されることを特徴と守る請求の範囲１０項ないし１６頃のいずれ かに記載の装置る１８．支持部が、並んで配置され、かつその平面に対して平行 な少なくとも１つの方向に並置されたプレートの少なくとも２つのスタック４６ を受けるように意図されていることを特徴とし、かつ電極間の前記制御手段およ び接続手段から成る上記型式の連続電極４８がプレート４６の置くスタックに関 連し、同じであるか、または異なり、要求に応じて互いに連結されるか、または 独立している電界を異なるスタックのプレートに生じるためのものであることを 特徴とする請求の範囲１０ないし１７項のいずれかに記載の装置。 １９．前記制御手段がオートメーション化され、たとえばコンビューターにより 駆動されることを特徴とする請求の範囲１０ないし１８項のいずれかに記載の装 置。 ２０．ゲルプレート６６が前記電極６４間でタンク７０内に垂直方向に配置され ることを特徴とする請求の範囲１０ないし１９項のいずれかに記載の装置。 ２１．電極６４が、ゲルプレート６６のための支持部を形成する可動性バスケッ ト６０のバーであることを特徴とする請求の範囲２０項記載の装置。 ２２．電極６４の端部、たとえば低い方の端部が対応する壁面７２，９２、たと えばタンクの底部壁面によって保持された電極７６，９４への結合または接続の ための手段７８から成ることを特徴とする請求の範囲２１項記載の装置。 ２３．結合または接続手段７０もまた、ゲルプレート６０をタンク内に位置決め するための手段を形成することを特徴とする請求の範囲２２項記載の装置。 ２４．タンクの前記壁面７２の電極７６が、実質的に小さな電極であることを特 徴とする請求の範囲２２または２３項記載の装置。 ２５．タンクの前記壁面９２の電極９４が実質的に小さなものであり、ゲルプレ ートにおける高分子の望ましい泳動方向に対して垂直な平行導体によって共に接 続されることを特徴とする請求の範囲２２または２３項記載の装置。 ２６．タンクの垂直壁面７４，９８，１００が、高分子の望ましい泳動方向に対 して垂直であり、かつ制御された接続手段に接続され、その間に電位差を選択的 に与えるか、または同一電位にするための直線電極９０または９６から成ること を特徴とする請求の範囲２２ないし２５項のいずれかに記載の装置。 ２７．前記バスケット６０が、一方の連続するプレートの実質的に他方の連続す るプレートの延長上にあり、かつ同一方向または反対方向のいずれかに配向され る少なくとも２つの連続するゲルプレート６６を同一レベルで含むことを特徴と する請求の範囲２１ないし２６項のいずれかに記載の装置。 ２８．電極６４が穴があいているか、または多孔性であり、かつ気泡トラップを 形成する、絶縁材料の筒状スリープまたは管１０８によって包囲されることを特 徴とする請求の範囲１０ないし２７項のいずれかに記載の装置。