JPH06207925A - 電気泳動媒体の処理方法、および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 処理に用いる液体が、処理すべき電気泳動媒
体に沿って流れるようにすることにより、電気泳動媒体
の処理が少ない労力で、また必要に応じて自動的に行え
るようにする。 【構成】 処理に用いる液体用の注入口および排出口の
ある容器により処理装置を構成する。処理すべき電気泳
動媒体は、処理中、容器の液体が流れる部分に留まる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、処理に用いられる液体
が、処理すべき電気泳動媒体に沿って流れるようにし
た、電気泳動媒体の処理方法および装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】コロイドや高分子の物質、例えば蛋白質
の定量分析は、電気泳動を用いて行うことが有利であ
る。この公知の定量方法は、電気泳動法による分離と後
続処理とのステップから成り、これによって少量の試料
が媒体上に固定され、次に行われる評価のために準備さ
れる。分画を光学的な方法によって定量するときは、電
気泳動媒体上の分画の可視化のための後続処理が行われ
る。このためには、いくつかの化学的転換（例えば染色
および脱色）が必要である。これらの転換は洗浄ステッ
プによって互に分離される。多くの電気泳動媒体は電気
泳動に供される前に洗浄する必要があり、（例えば、重
合から逆生成されたモノマーなど不用な成分を取除くた
めに）、また場合により、水、緩衝液、あるいは試薬
（例えば尿素）などの添加が行われる。

【０００３】通常の電気泳動媒体はゲル（例えば、アガ
ロースゲル、ポリアクリルアミドゲル）である。これら
のゲルは固定媒体と共に、または補助の媒体無しに使用
される。これらのゲルは、例えば、薄膜上に重合され、
あるいは平板上に流し込まれ（水平電気泳動用）、ある
いは２つの平板間に流し込まれる（垂直電気泳動用）。
また網状強化されたゲルも用いられる。使用される電気
泳動媒体の通常の大きさは、例えば、３０×２０、１６
×１８、３×８、１０×１５、７×１５、５×１、また
は５×２（cm) である。これらの電気泳動媒体は、通常
の方法では、種々の層厚で用いられる。また、円筒状に
成形した電気泳動媒体を用いることも可能である。上記
の媒体は、多くの場合、１次元だけではなく、２次元の
電気泳動にも使用可能である。本発明の方法、およびそ
れに用いる装置は、上記すべての電気泳動媒体に用いる
ことができる。この場合、多数の小さな断片を１個ず
つ、あるいは数個ずつ枠に保持することが合理的であ
る。

【０００４】米国特許4,３９1,６８９には、多数の容器
を有し、これらを定量分析の個々のステップに用いる装
置が記載れている。この装置では、電気泳動媒体は、１
つの容器から他の容器へ機械的に搬送されるようになっ
ている。また、米国特許4,222,843 は、１つのドラムを
有し、これが電気泳動媒体を搬持し、これをドラムの下
方にある容器に繰返し浸漬する装置について記載してい
る。尚、本明細書で“容器”は、媒体が内部に置かれる
と共に処理液が流れる導管或いは他の装置を含む。転換
および洗浄に必要な液体は、順次、容器内に供給され
る。またＷＯ８７／０５１１１は、電気泳動媒体の後続
処理用の装置について記載しており、この装置は、その
蓋に回転可能な保持装置をもった容器から成り、この保
持装置に電気泳動媒体が張架されている。この保持装置
によって、ゲルは、容器内を、従って用意された各液体
内を移動する。

【０００５】これらの装置はすべて、今でも多く用いら
れている旧い方法を真似たものであり、すなわち電気泳
動媒体は後続処理の各ステップごとに、１つの液体容器
から他の液体容器に手動によって移され、手またはシェ
ーキング装置で動かされる。上述の装置では、バッチプ
ロセスが用いられる。液体は不連続的に供給され、ある
いは電気泳動媒体はステップごとに所要の液体に挿入さ
れる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、電気
泳動媒体の処理、特に後続処理が簡単に、少い労力で、
また必要に応じて自動的に行えるようにした、方法およ
びそれに適した装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段と作用】本発明の目的は、
処理に用いる液体が電気泳動媒体に沿って流れることを
特徴とする、電気泳動担体の処理方法である。さらに本
発明は、電気泳動媒体を処理するための装置に関するも
のであり、この装置は、処理に使用される液体用の注入
口および排出口のある容器を有すると共に、この液体は
注入口と排出口との間にある容器の部分を流れ、かつ処
理すべき電気泳動媒体は、処理中、容器の液体が流れる
部分に存在するようになっている。電気泳動媒体の処理
もしくは後続処理が複数のステップを有するときは、対
応する液体が順番に容器を通して導かれる。本発明の方
法および本発明の装置は、電気泳動前の電気泳動媒体の
処理（例えば上述の洗浄および添加）用として、また分
離された試料の切片が存在する電気泳動媒体の後続処理
（例えば染色）用として用いることができる。

【０００８】本発明による、電気泳動媒体の処理方法に
おいては、電気泳動媒体は、処理の全ステップの間、同
じ容器の中に留まっている。必要とする各液体は、容器
に注入および抽出される。比較的に長い時間のかかる処
理ステップでは液体はそれに相当する長い時間の間、連
続的に容器を通して導入される。この場合、液体は電気
泳動媒体に沿って流れる。このようにして、各化学転換
または洗浄工程が強度化され、これは流れによって、電
気泳動媒体の表面に接触する液体が常時更新されること
によるものである。従って、電気泳動媒体の機械的な移
動は不必要になる。液体は常時更新されるか、または循
環して送られる。

【０００９】電気泳動媒体の処理、あるいは試料の切片
が存在する電気泳動媒体の後続処理のための本発明によ
る装置は、処理に用いられる液体用の注入口および排出
口を有する容器をもっている。注入口および排出口は容
器の種々の領域に置かれ、例えば、互いに向合って置か
れる。液体は容器の注入口と排出口との間のスペースを
自由に流れる。電気泳動媒体は、処理中、容器の液体が
流れる部分に存在する。液体が容器に導入されるときの
圧力を調整することによって、液体の流れの強さが制御
される。この装置は好ましくは、ほゞ垂直な流れ方向を
与えるか、もしくは水平な流れ方向を与えるように構成
される。注入口および排出口を容器の中に適当に配置す
ることによって、流れ方向を垂直と水平との間で調整す
ることも可能である。ほゞ垂直な流れ方向がつくられ、
かつ流れが下から上へ向いていることが有利である。こ
のような装置で、固定媒体を有しない、例えば、ＳＤＳ
ゲル（ＳＤＳ（sodium dodecyl sulfat)が添加されたポ
リアクリルアミドゲル）が挿入されると、このゲルは流
れる液体によって液体内に浮遊保持される。この場合、
流速が十分に大きいときは、電気泳動媒体は常に、媒体
の表面の大部分が、液体の流れ方向にほゞ平行になるよ
うに構成される。

【００１０】電気泳動媒体は、従来の保持装置でも、容
器内に所定の位置で保持することができる。この保持装
置では、電気泳動媒体を、上方、もしくは下方、もしく
は側方に保持する。この保持装置はフレームとして構成
することも可能である。このフレームは例えば、その壁
が細かい格子で形成された１つ、または複数のチェンバ
を含むように構成することができる。電気泳動媒体が保
持装置あるいはフレームに保持されているときは、これ
らの保持装置またはフレームは、好ましくは装置内の流
れ方向に平行に設けられる。保持装置またはフレームを
用いるときは、液体が垂直な流れ方向において上から下
へ流れるようにすることも可能である。

【００１１】

【実施例】以下、下記の実施例を用いて、本発明の方
法、装置、および装置の機能を説明するが、本発明はこ
れらの実施例に限定されるものではない。

【００１２】図１は、常に１つの電気泳動媒体を処理す
るための本発明の装置の簡単な一実施形態を示したもの
である。この装置は、注入管（２）および排出管（４）
を備えた円筒形の容器（１）からできている。注入管
（２）はリング配管（３）に連通している。容器（１）
には格子（５）が吊されるようになっている。格子
（５）は、容器（１）の開口部全体にかぶさっている。
注入管および排出管は必要な調整エレメントを備えてい
る。排出管は容器に突き出た先端にフィルタを備えてい
る。リング配管は、容器の内壁に平行に走る管からでき
ている。この管の上半の管壁には複数の孔が設けられて
いる。各処理ステップの液体は、注入管（２）を介して
圧力をもって送入され、リング配管の孔を通って容器内
に流入し、排出管（４）を通って流出する。液体はリン
グ配管の孔を通って圧力によって容器内に流入するの
で、１つの流れを形成する。液体の圧力は、挿入された
電気泳動媒体が液体内に浮動状態で、格子（５）に達し
ないで保持されるように設定される。格子（５）は、運
転ミスによって流れが強くなり過ぎたときに、電気泳動
媒体を抑え込むだけの役目をしている。

【００１３】図２は、リング配管（３）の断面を示した
ものである。孔（６）は配管壁を貫通した孔であり、容
器の底面に対して４５°の角度で半径方向を向いてい
る。

【００１４】図３は、注入管（２）とリング配管（３）
の平面図を示したものである。孔（６）は円上に、容器
の底から同じ高さに設けられている。この円は、リング
配管の、容器の中心を向いた側に位置している。

【００１５】容器の大きさは、電気泳動媒体が、容器の
通流部に丁度（すなわち屈曲の生じないように）はまる
寸法に選ばれる。図１〜図３に示すように、この装置が
例えば、ＳＤＳ電気泳動ゲルの寸法７×１５cm〜１０×
１５cmの片体の処理に用いられるときは、次のような寸
法の容器を用いることが合理的である。 容器（１）の内径： １８０mm 容器（１）の内面高さ： ２４０mm 排出管（４）の容器底面からの距離： １８０mm リング配管（３）の容器底面からの距離： ２mm リング配管（３）の外径： １２０mm リング配管（３）の管の外径： １０mm リング配管（３）の孔のクリアランス： １mm リング配管の孔の数： １０

【００１６】液体は、少くとも６０ミリバールの圧力で
導入される。電気泳動媒体は、これによって格子（５）
に打寄せられることなく、液体中に浮遊保持される。

【００１７】図４は、本発明による装置の変形を示した
ものである。この装置は、円錐状に下方に延びると共に
開口（１０）をもった底と、注入および排出用の管接続
を有する円筒形の容器を備えている。リング配管を有す
る注入管（８）、および排出管（９）は、図１の装置に
おける類似の部分に対応している。容器の円筒部は、保
護格子（１１）によって、容器の円錐部と分離されてい
る。この保護格子は、容器内に挿入された電気泳動ゲル
が開口（１０）をふさぐのを防止する。注入管および排
出管には、それぞれ適当な調整機構が設けられている。

【００１８】この変形の装置においては、容器内の液体
は、迅速かつ完全に、開口（１０）を通って抜き出すこ
とができる。短い処理ステップや容器の洗浄には、対応
する液体が開口（１０）を通って抜き出されると共に、
直ちにまた注入することができる。

【００１９】例１：本発明による装置の適用の一例とし
て、図４に示す装置の変形を用いた、ＳＤＳ電気泳動ゲ
ル（ＳＤＳを添加したポリアクリルアミドゲル）のクー
マシーブルー（Coomassie-blue) 染色について説明す
る。

【００２０】この場合、ゲルは電気泳動分離終了後、支
持板なしで容器（７）に挿入される。染色液は圧力を加
えて注入管（８）を通って供給され、排出管（９）を通
って引き出され、このようにして２０〜３０分間、ポン
プで循環される。このようにして形成された液体の流れ
によってゲルは液体の中に浮遊状態で保持される。次
で、開口（１０）を通して容器を完全に空にする。次
に、脱色液が３０分間、注入管（８）を通って容器内に
圧力を加えて導入されると共に、排出管（９）を通って
引き出される。従って常に新鮮な脱色液が供給される。
（脱色液を、再生しつつ循環させることも可能であ
る。）液体の流れによって、ゲルは液体内に浮遊状態で
保持される。この工程（脱色）は下地が（近似的に）無
色になるまで行われる。次に脱色液が開口（１０）を通
って完全に引き抜かれる。引続いてグリセリンの２％水
溶液が注入管（８）を通って供給されると共に排出管
（９）から引き抜かれ、２０分間循環される。次に、ゲ
ルは容器から取出され、乾燥される。

【００２１】例２：次の例として、図４に示す装置を用
いた、OakleyによるＳＤＳ電気泳動ゲル（ＳＤＳを添加
したポリアクリルアミドゲル）の銀着色について説明す
る。

【００２２】この場合、ゲルは電気泳動分離終了後、支
持板なしで容器（７）に挿入される。

【００２３】ステップ１ 臭素チモールブルー（前面の指標）を脱色するのに用い
る脱色液は、注入管（８）を通って圧力を加えて注入さ
れると共に排出管（９）を通って引き抜かれ、循環され
る。このように形成された液体の流れによって、ゲルは
液体内に浮遊状態で保持される。この脱色は、２０分間
行われる。脱色液を完全に除去するときは、開口（１
０）を通って引き抜かれる。

【００２４】ステップ２ その後に、容器（７）にイオン除去の水を満たし、直ぐ
再び空にする。水の供給および引き抜きは開口（１０）
を通して行われる。

【００２５】ステップ３ １０％グルタルディアルデヒド溶液を注入管（８）を通
して圧力をかけて注入し、排出管（９）を通して引き抜
く。ゲルは液体中に浮ぶ。この操作は２０分間行われ、
この間、溶液はポンプ循環される。グルタルアルデヒド
溶液は開口(10)を通して引き抜かれる。

【００２６】ステップ４ イオン除去の水を用いた洗浄を、ステップ２と同じよう
に行う。この洗浄を少くとも３回行う。

【００２７】ステップ５ ゲルを３０分間、イオン除去の水で強く清浄する。この
ときは、水は注入管（８）を通して圧力を加えて注入
し、排出管（９）を通して流出させる。これによって常
に新鮮な脱イオン水が供給される。その後に、水は開口
（１０）を通って残らず引き抜かれる。

【００２８】ステップ６ ステップ２と同時の洗浄を行う。

【００２９】ステップ７ アンモニア硝酸銀溶液を、開口（１０）を通して、ゲル
が覆われるまで容器内に導入する。この状態を１５分間
保持する。

【００３０】このステップは、硝酸銀溶液を注入管
（８）を通して圧力をかけて導入し、排出管（９）から
引き抜くことによって行うことも可能である。この場合
は、硝酸銀溶液を１０分間、循環させる。

【００３１】上記何れの場合にも、この処理の後に、硝
酸銀溶液は残らず、開口（１０）を通して引き抜かれ
る。容器は、開口（１０）を通して脱イオン水を導入
し、引き抜くことによって３〜５回簡単な洗浄を行う。
管（８）および（９）を用いた場合には、これらも同様
に洗浄を行う必要がある。

【００３２】ステップ８ 現像液が注入管（８）を通して注入され、排出管（９）
を通して引き抜かれ、ポンプで循環される。５〜１０分
後、現像液は開口（１０）を通って引き抜かれる。（現
像液の滞留時間は試料に応じて選択される。）

【００３３】ステップ９ 脱イオン水が３０分間、注入管（８）を通って圧力を加
えて注入され、排出管（９）から引き抜かれる。これに
よって常に新鮮な水が供給される。

【００３４】ステップ１０ 同様にして、さらに以降の後続処理ステップを継続する
ことができる。後続処理が終了すると、ゲルは容器から
取り出され、保存のための前処理が行われる。

【００３５】例３：ポリアクリルアミドゲルを洗浄し、
場合により洗浄工程が完了した後乾燥させる。これによ
り、保存及び再水化に適するようになる。 ステップ１ 重合が完了した後、ポリアクリルアミドゲル（場合によ
り織物により補強されたゲル）は、脱イオン水で満たさ
れた容器内に置かれる（図４による）。

【００３６】その後、新しい脱イオン水が容器の底部か
ら上部に向けて３０分間流され、その間ゲルは浮遊状態
に保存される。そのようにしている間に、全ての溶解物
質、好ましくは、アクリルアミドモノマー、モノマーを
結合する媒体、剰余のアンモニア過硫酸塩が洗い流され
る。 ステップ２ 洗浄が行われた後、脱イオン水の供給が停止され、洗浄
水は底部の穴から除去される。

【００３７】容器が完全に空にされた後、該容器はグリ
セリン水溶液で満たされ、該溶液は１５乃至３０分間圧
送、循環される。その後、前記溶液は穴から排出され
る。溶液が完全に除去される直前に、ゲルは容器から取
り出される。 ステップ３ ゲルは疏水性の基板上に置かれ、ポリエステルフィルム
で覆われ、該フィルムに均一に僅かに圧力を加えること
により剰余の水分が圧搾される。その後普通の方法で
（空気やマイクロウエーブによる乾燥）、ゲルは乾燥さ
れる。このように処理されたゲルは、長い期間保存され
た後でも、再水化に適している。

【００３８】支持体の上に固定したポリアクリルアミド
ゲルを同様に処理しても良い。これらの例は、場合によ
って上述のようなフレームあるいは他の保持器に保持さ
れる他の電気泳動媒体を用いて同様に実施することがで
きる。

【００３９】また本発明の装置は、多くの観点から変形
することができる。

【００４０】上記の例で説明した、リング配管として形
成された供給配管は、他の公知の形状に形成することも
可能である。また容器の外壁に固定供給されたリング配
管を用いることも可能である。流入用の射出孔を有する
リング配管の代りに、フィルタ底を用いることも可能で
ある。特に細い容器では、リング配管の代りに、適当な
孔を有する真直な管を用いることができる。また、この
ような管の代りに、容器壁に注入用のスリット状の開口
を設け、場合によっては排出用とすることも可能であ
る。この構成は、電気泳動媒体の処理を水平位置で行う
場合に特に有利である。（この場合の装置は例えば次の
ように構成される。すなわち、液体の流れ方向は水平で
あり、容器は小さい高さを有し、液体の注入および排出
用のスリットは容器の対向する両側の、電気泳動媒体の
長手面の延長上に置かれる。）

【００４１】容器の底は、平面状または彎曲状に形成で
きる。

【００４２】複数の電気泳動媒体を１つの容器内で同時
に処理したいときは、液体の注入と排出とを容器の通流
部に均一に分布させることが合理的である。これは、例
えば、複数のリング配管、供給管またはスリットを並べ
て（好ましくは処理すべき電気泳動媒体の数に応じて）
配置することによって達成できる。

【００４３】装置の大きさは、使用される電気泳動媒体
の大きさに対応して選択するのが有利である。容器の大
きさの適正値は、各電気泳動媒体がその全周で、少くと
も１〜１０mmの液体層で、好ましくは少くとも３〜５mm
の層厚さで囲まれるようにする。

【００４４】大きさが容器と非常に異なる電気泳動媒体
を処理したときは、排出管（図１の４、図４の９）を、
液体の高さが電気泳動媒体の大きさに応じて変化できる
ように構成することが合理的である。これは例えば、容
器の種々の高さに流出口を設けることによって達成でき
る。例えば小さな電気泳動媒体を処理するときは、下方
の流出口を用いる。また、他の可能性として、流出口を
容器壁の上方部でシフトできるように構成することもで
きる。

【００４５】前述のフレームを用いるときは、適当な支
持装置、例えば軌条を設け、その中にフレームを挿入す
る。

【００４６】また本装置の容器は、加熱スパイラル／熱
交換器を囲むことができる。さらに液体を適当な温度で
容器に導入することもできる。これによって、各処理ス
テップをそれぞれ最適な一定温度で行うことができる。
さらに、処理温度の経過を一定に保持することによって
直列試験の結果の基準化が可能となる。また温度を高め
て処理を行うと、処理時間の短縮化が得られる。

【００４７】さらに液体の運動を助けるため、攪拌器、
（特に磁気攪拌器）を追加して設けることも可能であ
る。

【００４８】また、上述の処理プロセスは、液体の注入
および排出を適当な制御装置（例えばプロセスコンピュ
ータ）を用いて制御することによって、自動化すること
が可能である。

【００４９】また、この装置は、上述のような容器を複
数個設け、その中で別々の複数の処理を行うことも可能
である。プロセスコンピュータの回路に応じて、これら
の処理は並列に、あるいは互に完全に独立して行うこと
ができる。

【００５０】電気泳動媒体の多くの処理プロセス、特に
染色処理の場合、装置の中に、比較的に濃縮された試薬
液の貯蔵容器を設けるのが有利である。これらの試薬
は、処理容器に導入する前に、直接に供給配管内で、あ
るいは供給配管内の特殊な混合チェンバ内で、適当な溶
媒量と混合される。

【００５１】

【効果】従来の手動処理および公知の装置と、本発明に
よる方法および本発明の装置とを比較すると、次のよう
な効果が明白である。

【００５２】1. 各ステップを手動で行う従来の処理と
比較すると、分析に要する時間が著しく低減される。

【００５３】本発明の方法を用いると、各ステップを制
御器の切換えによって開始させるだけでよく、それ以外
は装置が自分で作動して、処理が自動的に行われる。こ
の制御はコンピュータを用いて行うことも可能である。
従来の手動の方法では、頻繁な操作が必要である。（例
えば、染色ステップと脱色ステップの間の洗浄ステップ
のように、それぞれの所要時間が、５〜１０分かかる洗
浄を５回以上必要とするような、長い処理ステップの場
合、作業負担および消費時間が特に大きくなる。）これ
に対して本発明の方法を用いると、人手を介入すること
なく、３０分間、連続的な洗浄が行われる。

【００５４】2. 本発明によれば、電気泳動媒体の表面
と接触する液体は流れによって常に更新されるので、個
々の処理ステップの所要時間は、さらに短縮される。

【００５５】3. 本発明の方法では、連続的な作業が行
われるので、最初に大量の試薬が使用される。装置の大
きさを、処理すべきゲルの大きさにマッチさせることに
より、試薬の消費量を最適にすることができる。また試
薬の再生（リサイクル）を行うことによって、従来の方
法に相当する量まで低減することができる。

【００５６】4. 本発明の装置は構造が簡単であり、機
械的な可動部を必要としない。この装置は、通常のすべ
ての電気泳動媒体に適している。また、異る大きさの電
気泳動媒体も処理できる。また、複数の電気泳動媒体で
も、これを前述のように（例えばフレームで）保持する
ことによって、同時に処理することができる。電気泳動
媒体は容器内に簡単に置く（あるいはフレームに入れて
から容器内に挿入する）ことができる。電気泳動媒体
を、例えば可動保持体内に組込むというコストのかかる
作業も不用となる。

【００５７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す側断面図。

【図２】図１におけるリング配管３の断面図。

【図３】図１におけるリング配管３と注入管２とを含む
平面図。

【図４】本発明の他の実施例を示す側断面図。

【符号の説明】

１，７ 容器 ２，８ 注入管 ３ リング配管 ４，９ 排出管 ５ 格子 ６ 孔 １０ 開口 １１ 保護格子

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理に用いる液体が、電気泳動媒体に沿
   って流れること、を特徴とする電気泳動媒体の処理方
   法。
2. 【請求項２】 処理に用いる複数の液体が、処理すべき
   電気泳動媒体に沿って順番に流れること、を特徴とす
   る、複数のステップによる請求項１記載の電気泳動媒体
   の処理方法。
3. 【請求項３】 処理に用いられる液体用の注入口および
   排出口のある容器を有すると共に、この液体は注入口と
   排出口との間にある容器の部分を流れ、かつ処理すべき
   電気泳動媒体は、処理中、容器の液体が流れる部分に存
   在する、電気泳動媒体の処理装置。
4. 【請求項４】 処理に用いられる液体用の注入口および
   排出口のある容器を有すると共に、注入口および排出口
   は容器の互に異った領域にあり、液体は注入口と排出口
   との間にある容器の部分を（複数の液体の場合は順番
   に）自由に流れ、かつ後続して処理すべき電気泳動媒体
   は、処理中、容器の液体が流れる部分に存在すること、
   を特徴とする。複数のステップによる請求項３記載の電
   気泳動媒体の処理装置。
5. 【請求項５】 注入口および排出口が、液体の流れ方向
   がほゞ垂直または水平になるように配置されている、請
   求項３または４記載の装置。
6. 【請求項６】 注入口は容器の下部に、また排出口は容
   器の上部に位置し、これによって圧力をかけて導入され
   た液体が、下方から上方への流れをつくるようになって
   いる、請求項３、４、または５記載の装置。