JPH0778488B2 - 電気泳動及び転送を行なう装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、水平にゲルの電気泳動を行なって分離した後
に、高分子を支持膜に真空助成により搬送して検出を容
易にするための装置に係る。

本発明は、「電気泳動追及び転送を行なう方法及び装置
（Process and Apparatus for Conducting Electrophor
esis and Transfer）」と題する本出願人の1986年２月
４日出願の米国特許出願第825,921号、及び1986年９月2
5日出願の米国特許出願第911,67号の一部継続出願であ
る。

従来の技術 電気泳動として知られているプロセスでは、電界の作用
のもとで適当な遅延媒体を通して電荷分子が移動させら
れる。一般に、分子量の大きいコンパウンドは、分子量
の小さいコンパウンドよりもゆっくりした速度で媒体を
通して移動する。電気泳動を行なう装置はこれまでに既
に提供されている。このような装置の一例が米国特許第
4,415,418号に開示されている。該特許においては、持
ち上がったプラットホームの中央にトレイが設けられ
る。プラットホームの両端においてトレイに取外し可能
な仕切が配置され、通常の電気泳動ゲルがプラットホー
ム上に注がれ薄い層を形成する。ゲルが冷却されると、
仕切が取り去られる。ゲルの表面にわたってウェルを形
成するためにコーム（櫛）が設けられる。電気泳動を受
けるべき物質が各々のウェルに供給され、トレイに電界
緩衝液が少なくとも部分的に満たされる。トレイの各端
に電極が配置され、これら電極に充分な電位差が加えら
れて、ウェル内の物質の分子がゲルの長さにわたって移
動され、そらの分子量に応じて分離される。電気泳動の
後に、元の鋳込みトレイからゲルが除去され、プリン除
去溶液を含む皿に入れられる。約30分の後に、ゲルを指
で抑えながら皿を片縁に向けて傾けることによりこの溶
液を注ぎ出す。この手順を実行する間には、ゲルが破壊
しないように相当の注意を払うことが重要である。とい
うのは、ゲルの支持構造がないために、一体的なゲルで
のみ処理が行なわれるからである。次いで、皿に変性溶
液を添加し、成長段階を約30分間続ける。再び、溶液を
入念に注ぎ出す。次いで、中和緩衝液を添加し、成長段
階を更に30分間続ける。

従来の技術によれば、核酸の転送は、巾がゲルと同程度
で且つ長さがゲルよりも長い１枚のフィルタペーパをプ
ラットホーム上に配置することによって行われ、プラッ
トホームは、10Xの飽和サリンシトレート緩衝液（SSC）
の上に懸架される。フィルタペーパの端は、プラットホ
ームの端から垂れ下がって10XのSSCに浸漬するに充分な
長さのものである。従って、フィルタペーパは、SSC溶
液を吸収するための心として働く。ゲルは皿から取り出
され、10X SSCで飽和されたフイルタペーパの上にのせ
られる。次いで、ゲルと同じサイズの１枚の膜フイルタ
ペーパが10X SSCで飽和され、ゲルの上に置かれる。核
酸は、最終的に、膜フィルタペーパに結合される。ゲル
と同じサイズのもう１枚の飽和したフィルタペーパが膜
の上にのせられる。このように層をなした全ユニット
は、次いで、ゲルとフィルタペーパとの間に存在する気
泡を除去するために平坦化される。最終的に、ゲルを同
じサイズのペーパタオルの積層体が成層ユニットの上に
配置される。

約12ないし16時間の周期にわたり、10X SSC溶液が毛管
現象によりゲルを通して引き抜かれ、核酸がゲルから上
記膜へと転送される。ペーパタオルは余計な緩衝液を吸
収し、毛管現象のための力を与える。この周期の終わり
に、全成層ユニットが分解され、混成化のために膜が除
去される。この技術は、J.Mol.Biol.98:503（1975年）
に掲載されたE.サウザン著の「ゲルの電気泳動によって
分離されたDNA断片間での特定シーケンスの検出（Detec
tion of Specific Sequences Among DNA Fragments Sep
arated by Gel Electrophoresis）」と題する論文に説
明されている。

発明が解決しようとする課題 米国特許第4,415,418号に開示されたようなトレイは、
電気泳動を実行するのに便利ではあるが、多数のサンプ
ルを比較的短時間内にテストしなければならない状態に
は不適当である。

そこで、公知技術では、やっかいな多段、多装置のプロ
セスを用いて、核酸断片を形成した後に混成化が行なわ
れている。混成化のためのサンプルを形成するのに一般
に４つの段階が必要とされる。電気泳動は、前記のよう
に行なわれる。プリン除去によって核酸からプリン塩基
が除去される。変性作用は、核酸のストランドを分離
し、プリン除去された核酸を適当なサイズに分割して、
断片をゲルから最終的に転送できるようにすることを含
む。転送作用は、断片をゲルから多孔性の膜に移すこと
を含む。

そこで、本発明の主たる目的は、電気泳動による脱プリ
ン化、変性化及び膜への転送の全ての段階を実施するこ
とのできる装置を提供することである。

本発明の別の目的は、電気泳動及び転送技術を標準化及
び簡単化して分子生物学に容易に適用できるようにする
ことである。

本発明の更に別の目的は、時間及びコストを著しく節約
するような電気泳動及び転送装置を提供することであ
る。

本発明の更に別の目的は、たとえ流量が低くても均一流
量の緩衝溶液をゲル面の上下に維持するような電気泳動
システムを提供することである。

本発明の更に別の目的は、ゲルを取り扱いそして更に処
理する効率的な装置を提供することである。

本発明の更に別の目的は、紫外線を膜に指向できると共
に膜の写真をとることのできるホトアダプタを含んだ電
気泳動システムを提供することである。

課題を解決するための手段 本発明によれば、DNA及びRNAのような核酸の断片が、本
発明の装置を使用して、後で混成化するために生成され
る。本発明の装置は、遺伝子の再配列、制限断片多形及
び制限断片パターンを検出するのに特に有用である。本
発明の装置では、人間の乳頭腫ウィルスのような感染ウ
ィルスの存在や、Ｂ細胞及びＴ細胞両性集団の分類や、
癌又は多の疾病状態の進行に対する患者の隔離につい
て、組織試料及び体液から核酸を迅速に遮蔽できるよう
にする。

本発明の前提となったこの種の装置は、電気泳動及び転
送を単一のユニットで行なえるようにする。このユニッ
トは、両側壁、両端壁及び底壁を有するトレイを備えて
いる。このトレイには中央にプラットホームがあり、プ
ラットホームと底壁との間に真空チャンバが設けられて
いる。プラットホームの面は液体を浸透する。各端壁に
隣接して液体貯溜器が設けられ、この貯溜器には電気泳
動電極が取り付けられる。トレイに液体を出し入れする
ためにコンジットが設けられている。トレイには蓋が被
せられる。このユニットは、トレイからゲルを取り出す
ことなく電気泳動及び真空転送を行なうように用いられ
る。

又、そして、本発明の好ましい実施例の装置でも、電気
泳動及び転送を単一のユニットで行なうことができる。
前述の本発明の前提となった装置の場合と同様に、本発
明のこの実施例のユニットは、両側壁、両端壁及び底壁
を有するトレイを備えており、トレイの中央にはプラッ
トホームが設けられ、プラットホームと底壁との間には
真空チャンバが設けられ、そしてプラットホームの表面
は液体を浸透する。電界を加える電極がトレイにおいて
端壁の付近に設けられている。プラットホームは電極間
に配置される。又、トレイに液体を出し入れするコンジ
ットも設けられている。このコンジットは、液体中に気
泡が形成されるのを防止するに充分なサイズのポートを
有している。前述の本発明の前提となった装置とは異な
り、プラットホームの各端においてトレイの両側壁間に
ダムが延びている。このダムは、トレイの底壁に沿って
スロットを有している。トレイは蓋で覆うことができ
る。このユニットは、トレイからゲルを取り出すことな
く電気泳動及び転送を行なうように用いられる。

本発明の装置においては、トレイ内の多孔性プラットホ
ームにゲルを配置する。ゲルの離間されたウェルにサン
プルが付着される。電気泳動の緩衝液がゲル及び電極を
覆うようにトレイに供給される。電極間に電位が印加さ
れる。電気泳動段階の後に、ゲルをトレイに保持したま
ゝで脱プリン化及び変性化が行なわれる。１つの実施例
においては、電気泳動段階の前にゲルとプラットホーム
との間に転送膜が手で挿入される。別の実施例において
は、変性段階中にゲルとプラットホームとの間に転送膜
が手で挿入され、多孔性の膜を通して液体が引かれ、押
しのけられたサンプルをゲルから膜へ転送することがで
きる。次いで、膜がトレイから取り外される。もちろ
ん、従来の装置を電気泳動に使用する場合には、本発明
のトレイは、本発明よる真空転送によってゲルから膜へ
断片を転送するように用いることができる。

実施例 以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例を
詳細に説明する。

先ず、本発明の好ましい実施例について説明する前に、
本発明の前提となった装置について説明しておく。

第１図及び第２図を参照すれば、前述したような電気泳
動及び転送プロセスを実施するためにカートリッジ２が
使用される。このカートリッジ２は、トレイ４及び蓋６
を備えている。トレイ４は、塩化ポリビニル、又はE.I.
duPont de Nemours ＆ Co.Inc.の登録商標の樹脂である
デルリン（Delrin）で構成されるのが好ましいが、製造
に対して良好な寸法安定性を有し、非導電性であり且つ
意図された用途に化学的に適合する材料であれば、いか
なるものでもよい。トレイ４は、両側壁８と、端壁10
と、底壁12とを有している。トレイの中央には、支持面
14が設けられる。端壁10の付近で底壁12は第２図に示す
ように支持面14から離れるように下方に傾斜している。
端壁10から複数のウェブ16が内方に延びている。これら
のウェブは、亀裂を生じることなくゲルを容易に挿入で
きるようにする。また、これらのウェブは、ゲルを整列
させ、電界中でのゲルの適切な方向を確保する。

第２図及び第４図に示すように、コンジットを構成する
横方向の通路18が底壁12に設けられており、ポート20が
通路18に連通していて、トレイへそしてトレイから流体
を循環できるようになっている。側壁８にはチューブフ
ィッティング22が設けられている。トレイの反対端（第
１図）にもコンジットを構成する同じ通路18が設けられ
ており、これも、対応するポート20及びチューブフィッ
ティング22を有している。

トレイの各端には電極が設けられている。電極24は、好
ましくは白金の細いワイヤの形態であり、絶縁ロッド26
上に巻き付けられる。このロッドは、ウェブ16の整列穴
に支持される。電極24は側壁８を経て延びており、電気
接点素子28に接続される。この素子は、次いで、電源に
接続される。

支持面14はプラットホームを構成する多孔性プレート30
（第11図）で形成される。多孔性プレートが適している
が、多孔性のポリエチレンで作られたプレートが好まし
い。多孔性のプレートは、水を充分に引くように約30％
ないし85％が開いていなければならない。第５図に示す
ように、プレート30は両面に平行な刻み目線を有し、各
面の刻み目線は互いに直交し、これら刻み目線の交点に
はプレートを貫通する小さな穴が形成される。もちろ
ん、プレート30に代わって適当な多孔性のプレートを用
いてもよい。多孔性の膜31は、プレート30とほゞ同じ寸
法を有し、これが配置されたときにはプレート30を実質
的に覆う。膜31は、真空助成で搬送されるDNA断片を結
合するのに適した特性を有していなければならない。膜
31は、ナイロン又はニトロセルロース、例えば、約0.2
ないし1.2μの多数の孔を有するナイロン膜で構成され
るのが好ましい。然し乍ら、核酸を結合するのに充分な
流体浸透性の膜であれば、いずれのものでもよい。

ゲルは、通常のやり方と同様に個々のトレイに鋳込まれ
る。ゲルは、アガローズでもよいし、ポリアクリルアミ
ドでもよいし、アガローズ／ポリアクルアミドの混合物
でもよいし、電界中で高分子を分離するのに適した他の
材料でもよい。一般的には、0.7％w/vのアガローズが用
いられる。次いで、ゲル32は、第２図に示すように、プ
レート30上に重畳されるようにトレイ４に移される。第
２図及び第３図に示すように、プレート30の下には真空
チャンバが設けられる。このチャンバは、中央チャンネ
ル36から外方に延びる一対の張出し部34を備えている。
チューブフィッティング38が側壁８を貫通して延びてお
り、チャンネル36に連動している。フィッティング38
は、チューブにより適当な真空ポンプに接続される。ゲ
ル32がトレイ４に配置されたとき、ゲルの両端は、第11
図に示すようにウェブ16の端に当接する。ゲル32の側縁
は、トレイの側壁８との係合によって位置設定される。

第６図に示すように、蓋６はその周囲に延びる肩部40を
有しており、この肩部は側壁８及び端壁10の内面に係合
する。肩部40のグルーブ内にはシールガスケット42が保
持される。このガスケット42はカートリッジの内部から
液体が漏れるのを防止する。蓋６の内部には気泡チャン
ネル44が形成されており、これはトレイの端壁及び側壁
に沿って延びている。第６図の右側のチャンネル部分
は、第６図の左側のグルーブより浅くなっており、側壁
８に沿って延びるグルーブは第６図に示すように右端か
ら左端へと深さが次第に増加する。このグルーブの構成
により、気泡は蓋６を貫通する出口ポート46に向かって
次第に移動される。出口ポートは、気泡を逃すことので
きるチューブフィッティング48を有している。

蓋６の中央部分は、その上面に形成された複数のグルー
ブ50を有している。第６図及び第８図に示されたよう
に、ポート52は、これらグルーブの底部から蓋の下面へ
と延びており、従って、蓋を配置したときには、グルー
ブ50からカートリッジの内部へと流体が流れることがで
きる。カバープレート54はグルーブ50を包囲し、チュー
ブフィッティング56はプレート54を介してグルーブ50の
内部へ液体を通すことができる。

ゲル層32に形成されたウェルにサンプルを供給できるよ
うにするため、ブリッジ５が設けられている。このブリ
ッジは、オペレータが正しいウェルにサンプルを充填す
るように導く助けをし、ウェルに容易に充填できるよう
にする。ブリッジは、ゲル層にモールドされたウェルに
整列した位置において各側壁80の垂直スロット60に受け
入れられる。サンプル装填中にウェルを見易くするため
にウェルの付近に黒色の縞が配置される。ブリッジ58
は、ゲルに形成されたウェルにサンプルを入れるための
ピペットの先端を受け入れるために漏斗状の通路62を備
えている。第10図に示すように、ブリッジの両側間で流
体を循環できるようにブリッジにおいて通路62間にアー
チ64が形成される。付加的な循環が必要な場合には、電
気泳動の前にブリッジを取り外すことができる。

作動に再し、従来のやり方で、トレイ４内に嵌合する適
当なサイズ及び形状のゲル層が形成され、ゲルの端はウ
ェブ16の端に当接し、ゲルの側部はトレイの側壁８間に
嵌合する。好ましくは、ゲルは個別のトレイに鋳込ま
れ、一連のウェルがゲル層の一端付近にモールドされ
る。次いで、ゲルは鋳込みトレイから取り外されて多孔
性のプレート30上に配置され、従って、ゲル32は第２
図、第９図及び第11図に示す位置を占有する。各ウェブ
16の傾斜する上縁は、ゲルをトレイ４内の位置へ案内す
る助けをする。電源が電気コネクタ28に接続されると共
に、流体を循環するシステムがチューブフィッティング
22に接続される。電気泳動の緩衝液は、電極22及びゲル
を完全に覆う深さまでトレイに添加する。ゲル層が支持
面14上に配置された後に、ブリッジ58がスロット60に設
置される。次いで、サンプルが通路62に供給され、そこ
から個々のウェルに送られる。ブリッジは、蓋６を被せ
たときに位置保持される。電気泳動緩衝液は、通常のポ
インプを用いることによってコンジットを構成する通路
18に循環され、ゲル上を通る流体の流れが形成される。
電気泳動の終わりに、電気泳動緩衝液がトレイから引き
抜かれ、脱プリン緩衝液がトレイに圧送される。所定時
間の後に、脱プリン液はトレイから抜かれ、変性緩衝液
がトレイに送り込まれる。ゲルは変性緩衝液中で浮動す
る傾向があり、真空を加える前に、第５図及び第11図に
示すように、ゲルとプレート30との間のスペースに膜31
が手で挿入される。次いで、ゲルは膜に対して軽く押し
付けられ、第９図及び第11図に示すようにバンド又はチ
ューブ39のような適当な手段によって位置保持される。
適当な時間が経過した後、変性緩衝液が比較的ゆっくり
とした速度で真空フィッティング38を通して引き出さ
れ、これにより、押しのけられたサンプルがゲルから浸
透性の膜31へ転送される。或いは又、液体がチューブフ
ィッティング38を経て引き出されるきにチューブフィッ
ティング56を経てゲルの表面に水又は変性液体をスプレ
ーしてもよい。次いで、蓋６が外され、浸透性の膜31が
更に別の処理のためにトレイから取り外される。これ
で、膜は押しのけられたサンプルを含み、混成化の準備
が整う。

このカートリッジは、ゲルをトレイから取り外す必要な
く電気泳動及び転送を行なうことができるという重要な
効果を有している。動作の終了時に、サンプルを保持し
たナイロンの膜を、次の処理のために容易に取り外すこ
とができる。

この電気泳動装置は、非常に多数の分析サンプルを受け
入れるか又は準備運転のためにミリグラム量の断片を受
け入れるように設計される。典型的に、カートリッジに
導入することのできるサンプルの数は約５から15の範囲
である。一般には、10個のサンプル及び２つの制御が適
当であると分かっている。

トレイ４及び蓋６は、標準的な電気泳動及び核酸転送試
薬に適合しなければならない。典型的な試薬は、３モル
（Ｍ）までの塩と、酢酸と、1Mの塩酸と、0.5Mの水酸化
ナトリウムとを含む。本発明には多数のポリマが適して
いる。更に、電気泳動中に直流を使用することに鑑み、
トレイ４及び蓋６は、電気を導通してはならない。蓋６
はプレキシガラス（アクリル系）えあるのが好ましい。
というのは、透明カバーと共に使用したときに電気泳動
中の任意の染料を目で追跡できるので更に別の効果が得
られるからである。

前記の手順全体にわたって１つの緩衝液又は溶液を試用
する方が、電気泳動、プリン除去、変性化及び転送の各
段階中に別々の緩衝液又は溶液を試用する場合よりも効
率的で且つ経済的である。或いは又、本発明を実施する
場合に４つの別々の溶液を試用してもよい。例えば、電
気泳動中には、弱い酸又は塩基及びその塩の溶液、例え
ば緩衝液として働くアセテート、ホウ酸塩、リン酸塩及
びフタレートのような良く知られた緩衝液が適当であ
る。緩衝液を作成するのに用いる典型的なコンパウン
ド、酢酸、フェニル酢酸、ナトリウムアセテート、エチ
レンジアミンテトラアセチックナトリウムハイドロオキ
サイド、塩化ナトリウム等を含む。電気泳動中には、40
mMのトリスアセテート（pH8）、12mMのナトリウムアセ
テート及び2mMのEDTA（pH8）より成る緩衝液が好まし
い。

プリン除去中には、プリン除去又はピリミジン除去を化
学的に助ける溶液が有用である。これらの溶液は公知で
ある。0.25Mの塩酸より成る緩衝液を試用することがで
きる。プリン除去中には、ゲルの下面、上面及び側面を
溶液に曝すことが重要であると分かった。この理由で、
セルを膜に移すために多孔性プレート30の下に真空を加
える直前までゲルと、多孔性プレート30で構成されるプ
ラットホームとの間に膜31が挿入されない。

変化性の間には、核酸ストランド間の水素結合を破壊す
るように助ける溶液が適当である。これらの溶液も公知
である。例えば、水及び熱、ホルムアミド、或いは水酸
化ナトリウム又は水酸化カリウムのようなアルカリが満
足な結果を与える。本発明では、0.5Mの水酸化ナトリウ
ムの溶液が好ましい。

転送溶液としては、核酸ストランドを膜に転送して結合
することのできる溶液であれば、どれでもよい。これら
の溶液も公知である。本発明を実施する際には、変性化
溶液と同じ0.5Mの水酸化ナトリウムが好ましい。

上記の各段階に用いられる時間周期は、処理条件に応じ
て広範に変化する。例えば、電気泳動、変性化及びプリ
ン除去の各々は、約10分ないし５時間を必要とする。処
理に必要な時間を短縮するのに有用な技術は、電圧を増
加したり、より大きなポートを用いたり、ゲルの最適な
厚みを選択したり、異なったサイズの膜及び支持プレー
トを選択したり、等々を含む。本発明のプロセスの特に
効果的な点は、電気泳動に要する時間が、公知の装置及
び技術を用いた場合に電気泳動に要する典型的な時間の
約40−65％ですむことである。本発明では、流体即ち緩
衝液がで電気泳動転送カートリッジを通して循環され
て、プロセス中に一定のpH及び温度を維持できるので、
著しい時間節約が果たされる。更に、カートリッジの幾
何学形状により、ゲル内に電界が集中され、プロセスの
速度が高められる。

更に、緩衝液の循環頻度を比較的高く保つことにより、
公知の電気泳動プロセスで必要とされた緩衝液量とは対
照的に少量の緩衝液で適当である。

転送段階は、約10分ないし２時間を必要とする。一般
に、約60分で充分な結果が得られる。又、この段階で
は、公知の転送技術よりも著しい時間節約が果たされ
る。例えば、毛管現象による転送では約12時間が必要で
あり、詰み込み吸い取り（squash blot）転送で約３時
間が必要であり、そして標準的な電気転送では約４時間
が必要である。

本発明の更に別の効果は、装置がカートリッジであるこ
とにより時間及び労力が節約できることである。医師又
はオペレータが行なうべき機械的な段階の数を減少する
ことは、手順の精度を維持する上で役立つ。というの
は、実行されるべき段階の数が減少することによってエ
ラーも減少するからである。

本発明の目的を達成するには、上記した電気泳動転送カ
ートリッジに加えて他の要素も有用である。例えば、マ
イクロプロセッサ制御器を用いて、電気泳動及びDNA/RN
A転送を自動化することができる。このような制御器
は、電気泳動のための電圧及び時間、試薬のバルブ、試
薬を添加及び除去するポンプ、そしてDNA転送のための
真空システムを制御する。電気泳動転送カートリッジ
は、蠕動ポンプを含む種々の標準的な研究室用の装置に
接続することができる。

以下の例は、本発明を実施するのに用いる１つの方法を
実証するものである。これは、本発明を何等限定するも
のではない。

例 電気泳動転送プロセス 長さが14cmで、巾が11cmでそして奥行きが0.65cmの0.7
％w/vがアガローズゲルを塩化ポリビニルの電気泳動転
送トレイに入れて整列させた。このトレイは、長さが20
cmで、巾が11cmでそして奥行きが2cmの内部寸法を有す
るものであった。ゲルは多孔性のポリエチレンで作られ
た液体浸透性のプラットホーム又は支持プレートにのせ
られた。40mMのトリスアセテート、12mMのナトリウムア
セテート及び2mMのEDTAより成る約200mlの電気泳動緩衝
液を手で添加した。

制限酵素消化された人間のゲノムDNAサンプルをウェル
に転送し、そして塩化ポリビニルトレイ上にプレキシガ
ラスの上層を配置した。次いで、ユニットを90ボルトに
セットした電源に差し込んだ。その後、電源をオンにし
た。電気泳動を約10分間続けた。次いで、電気泳動の時
間中、約25ml/分の割合で緩衝液を循環させた。電気泳
動を約２時間続けた。電源をオフにし、電気泳動緩衝液
をポンプで排出した。

0.25Mの塩酸より成る約200mlのプリン除去溶液を塩化ポ
リビニルのトレイに圧送した。この溶液は約15分間留ま
るようにし、次いで、ポンプで排出した。その後、約20
0mlの変性化溶液を塩化ポリビニルのトレイに添加し
た。ゲルと多孔性プレートとの間にナイロンの膜を挿入
した。真空ポンプをオンにして、約2ml/分の割合で多孔
性のポリエチレンプレートを通して流体を引いた。これ
を60分続け、DNAをゲルからゲルの下のナイロン膜へ転
送させた。次いで、ユニットをオフにした。

次に、本発明の好ましい実施例について、特に、第12図
ないし第21図を参照して説明する。トレイに流体を循環
させるためにコンジットを構成する通路18に連する複数
のポート20（第１図）に代わって、第12図に示された変
更されたトレイ４′は、その各端部に単一のポート20′
を有している。各ポート20′の直径は、第１図に示され
た前述した装置の個々のポート20よりも大きい。トレイ
４′の各端部にはダム17が取り付けられる。ダム17は、
対抗する側壁８′間に延びる。底壁12′の複数のウェブ
16′は、ダムのための更に別の支持体をなす。両方のダ
ムは、その実質的に全長にわたって延びる横方向スロッ
ト21（第13図及び第15図）を有している。

単一の比較的大きなポート20′をダム17及びスロット21
と組合せて使用することにより、液体流量が典型的に小
さい電気泳動システムにおいてゲルにわたる液体の流れ
を均一に確保することができる。又、ウェブ16′は、液
体が流れる間の横方向の流れを回避する助けもする。第
１図のシステムでは、各ポート20を通して液体を均一に
流すために比較的高い圧力でフィッティング22に液体を
供給しなければならない。それ故、電気泳動に関連した
低い圧力においては、ゲルの或る部分の方がゲルの他の
部分よりも高い流量で液体が流れることになる。多くの
場合、これは、電気泳動中のサンプルの移動に影響を及
ぼし、緩衝液の流れが不充分であるゲルの領域において
ゲルの過熱やpHレべルの崩壊を引き起こす。

単一の大きなポート及びダムの存在により、低圧力の流
れにおいても材料の均一な流れが形成される。ダム17は
トレイ４′の両端部にチャンバ23を形成する。これらの
チャンバにおいては、流体の流入及び流出によって形成
される乱流又は速度圧力が消散され、ダム17の対向面間
の非常に僅かな水頭差のみによって水平方向スロットに
流れが生じるようにされる。スロット21は、第12図に示
すようにチャンバ23の底部にあってもよいしもっと上に
あってもよいが、液体面で完全に覆われるようにならね
ばならない。端部チャンバの乱流は、導入及び排出供給
系統をできるだけ大きくしそして導入流を上に向けてエ
ネルギを表面上の波として消散できるようにすることに
より最小にされる。プロセス流体が適当である場合に
は、開放セルの泡状構造体をチャンバ23に挿入して、乱
流を更に減衰することができる。

緩衝液を分散させるための複数の小さなポートではなく
て単一の大きなポートとダムを用いる場合の更に別の効
果は、気泡の形成に関連したものである。より詳細に
は、緩衝液がポート20を通ってトレイへ送られるときに
は、緩衝液と共に気泡が搬送される。これらの気泡は、
システム内に充分な圧力が確立されるまで収集され、ト
レイにそれ以上の緩衝液が流れるのを妨げる。この問題
は、随伴空気を除去して緩衝液の循環を再開するために
電気泳動循環装置内に特殊な制御システムを組み込むこ
とが必要になるほど重大である。複数の小さなポートと
は異なり単一の大きなポートに流れる流体は物理的な形
状を変えることができるので、この装置は、トレイ内の
気泡の形成を排除すると共に、特殊な制御装置の必要性
も排除する。又、大きな緩衝液ポートを使用することは
循環する液体によって搬送される粒子を容易に通過でき
るという点でも効果的である。

ゲルの巾にわたって均一な流れ以外の流れを形成するこ
とが所望される場合には、その所望の目的を達成するよ
うにスロットを変更すると共に、調整が不当に敏感にな
らないようにすることができる。例えば、付加的な冷却
を与えるために２つの外縁に沿ってより多量の流れを形
成することが所望される場合には、第16図に示すように
縁においてスロットの巾を広げることができる。

ポートは、循環する流体に気泡が形成されないようにす
るに充分なサイズのものでなけばならない。この目的の
ためには、３ないし5mmの穴サイズで満足であると分か
った。ポートは装置の側壁８′の付近に示されている
が、ダム17の後方の機械的に実現可能な位置に配置する
ことができる。ダム及びトレイの底部によって形成され
た水平方向のスロットは、不溶性の材料を通過できるに
充分な大きなサイズであると共に均一な流れを形成する
に足るほどの小さなサイズでなければならない。例え
ば、スロットは、高さが１ないし5mmである。

第14図及び第15図に示されたように、ゲルに対向したダ
ム17の面には３つの電極24′が効果的に取り付けられて
いる。その取り付けは、電極をダムにのり付けするだけ
で行なわれる。単一の電極を使用しても２つの電極を用
いてもよいが、３つの電極の場合により均一の電界が発
生されることが分かった。特に、電気泳動装置に典型的
に用いられる細いワイヤは、直径にばらつきがあり、強
度の変化する電界が発生される傾向にある。３つのこの
ような電極を使用することにより各個々の電極の直径の
ばらつきが平均化される。

作動に際しては、本発明の前提となった装置について既
に述べたように、ゲルがトレイ４′内で支持面14′上に
配置され、電極24′及びゲルを完全に覆う深さまで電気
泳動緩衝液がトレイに添加される。次いで、サンプルが
ゲルの個々のウェルに入れられ、電気泳動緩衝液の循環
がスタートされる。緩衝液は、それに対して所望される
流量にほゞ対応する所定の流量で、ポート20′を有する
コンジット18′に接続されたチューブ22′を通してトレ
イの一方の端部からチャンバ23に流れ込む。又、緩衝液
は、トレイの反対の端部に向かう方向にダム17のスロッ
ト21を経てチャンバ23から流出される。緩衝液は、この
反対の端部においてスロット21を通してチャンバ23に入
り、ポート20′を有するコンジット18′に接続された出
口チューブ22′を経て流出する。この構成により、もし
所望ならば、流量を非常に低くすることができる。それ
以降の動作は、第１図の装置について述べたものと全く
同じである。

第20図に示すように、トレイ４′には、ゲルを取り扱う
と共に緩衝液の流れパターンを改善するために４本の脚
94を有するテーブル92が設けられる。テーブルは、紫外
線を透過する材料で形成しなければならず、又、ゲルの
層を保持するに充分なサイズのものでなければならな
い。テーブルの脚は、随伴粒子を含む緩衝液をテーブル
の下面の下に通過できるに充分な高さである。又、これ
らの脚は、テーブル上にのせられたゲルの層が緩衝液の
表面上に突出しないように確保するに足るほど低いもの
でなければならない。テーブルは、厚みが３ないし5mm
でありそしてトレイの支持面14′上に２ないし4mm持ち
上がるのが好ましい。テーブルを用いるときには、アガ
ローズゲル層がテーブルの上面に配置され、テーブル92
がトレイにおいて支持面14′上に配置される。このテー
ブルにより、緩衝液は電気泳動中にトレイの上下に循環
し、緩衝液とゲルとの間の熱交換の効率を高めることが
できる。電気泳動が完了すると、テーブルはゲルと共に
トレイから容易に持ち上げることができる。その後のプ
リン除去及び変性化がトレイ内で行なわれるような好ま
しい実施例ではこのような段階が必要とされないが、容
易に取り外すことができるテーブルにより、ゲルをトレ
イから取り外さねばならないシステムではゲルの処理が
容易にされる。

ゲル全体にわたる均一な熱の分布を更に容易にするため
に、プレキシガラスのような材料で作られた第21図に示
すヒートシンクプレート96を設けることもできる。テー
ブル92と同様に、このヒートシンクプレート96は、ゲル
層の寸法に対応する大きさになる。このヒートシンク
は、３ないし5mmの厚みであるのが効果的であり、その
一端に沿ってゲルのウェルに対応するスロット98が設け
られている。作動に際し、ヒートシンクプレート96は電
気泳動段階にゲル上に配置される。ゲルは電気泳動中に
浮動する傾向があるので、ヒートシンクプレート96はゲ
ル表面上の緩衝液の流れを妨げない。

この好ましい実施例によれば、ゲル上のサンプルを紫外
線に曝すような構成にされている。紫外線は、エチジウ
ムブロマイドと組合せて使用されて、DANストランドに
刻み目を入れると共に蛍光DNA結合の写真撮影を容易に
することができる。トレイを紫外線に曝す装置が第17図
及び第18図に示されている。この装置は、レンズ74を有
するカメラ70を備えている。レンズ74を含むカメラ73の
前面は、上部部材76及び下部部材78を含む２部片の不透
明なハウジングに接続されている。上部部材76は、レン
ズ74の各側に一対の紫外線ランプ72を収容する。これら
のランプ72は、紫外線がゲル32′に向けられるようにカ
メラ73の前面に対して傾斜されている。下部部材78は、
上部部材76をトレイ４′の対向する側壁８′及び端壁1
0′においてトレイに接続する。

第19図に示されたように、下部部材78とトレイ８′の端
壁との間の光密な接続は、側壁８′及び端壁10′の上縁
に重畳するようにのせられた連続的なフランジ82と、ト
レイ４′の外面の上部に沿って延びる連続的なカラー80
とによって達成される。これらフランジ82及びカラー80
は、部材78の内部に光を通さないようにトレイにぴった
りと嵌合する。

トレイを紫外線に曝す装置は、塩酸に代わるものとして
エチジウムブロマイドと共に使用してプリン除去を行な
うことができる。

特に、0.5ないし1.0g/mlのエチジウムブロマイド又は他
の挿入染料（紫外線によって励起されたときにストラン
ド破壊エネルギを発生する）を含む電気泳動緩衝液を使
用することができる。次いで、トレイを紫外線に曝し、
DNAストランドに刻み目を入れる。所望の刻み目を得る
には、典型的に、紫外線に５ないし15分間曝すことが必
要である。当業者に明らかなように、エチジウムブロマ
イド／紫外線システムを用いて刻み目を入れる位置は、
HCLを用いて刻み目を入れる位置とは若干異なる。然し
乍ら、最終的な結果は同じであり、即ち、DNAストラン
ドに刻み目を入れることにより、変性化の後に材料を転
送することができる。

本発明の好ましい実施例を図示して説明したが、本発明
の範囲内で種々の変更がなされ得ることが明らかであろ
う。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の前提となっている電気泳動転送トレ
イを、蓋を外した状態で示した上面図、第２図は、カー
トリッジの側面部分断面図、 第３図は、孔付きプレートを外した状態でトレイを示し
た詳細な上面図、 第４図は、第３図の４−４線に沿ったトレイの断面図、 第５図は、プレート上に重畳されたゲル及び膜を示す真
空段階中のプレートの詳細図、 第６図は、カートリッジ用の蓋の上面図、 第７図は、第６図の７−７線に沿った蓋の断面図、 第８図は、第６図の８−８線に沿った蓋の断面図、 第９図は、ブリッジを設置した状態でトレイを示す詳細
図、 第10図は、第９図のように設置されたブリッジと共にト
レイを示す前面図、 第11図は、第９図の11−11線に沿ったブリッジ及びトレ
イの断面図、 第12図は、第１図と同様のトレイであるが、本発明の好
ましい実施例によるトレイを示す上面図、 第13図は、第12図の13−13線に沿ったトレイの断面図、 第14図は、ダムを示す第12図のトレイの詳細な斜視図、 第15図は、第12図の15−15線に沿ったダムの断面図、 第16図は、第15図と同様のトレイであるが、ダムを変更
した状態で示す断面図、 第17図は、カメラ及び紫外線光源を支持するトレイ及び
フードの前面図、 第18図は、第17図と同様のトレイ及びフードの側面図、 第19図は、不透明なチャンバの底部部材とトレイの側部
との間の接続を示す断面図で、第18図の19−19線に沿っ
た断面図で、 第20図は、トレイの支持面にのせることのできるテーブ
ルの斜視図、そして 第21図は、ゲルの表面にのせることのできるヒートシン
クプレートの斜視図である。 ２……カートリッジ、４……トレイ ６……蓋、８……側壁 10……端壁、12……底壁 14……支持面、16……ウェブ 18……通路、20……ポート 22、38……チューブフィッティング 24……電極、26……絶縁ロッド 28……電気接点素子 30……多孔性プレート 31……膜、32……ゲル 36……中央チャンネル 40……肩部 42……シールガスケット 44……気泡チャンネル 50……グルーブ、58……ブリッジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 パトリシア エル モーガン アメリカ合衆国 メリーランド州 20781 ハイアッツヴィル ファラガット スト リート 5504 (72)発明者 レオ ジー ウォーナー アメリカ合衆国 メリーランド州 21204 タウソン ウッドショール ロード 1301

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試薬を入れるためのトレイを有し、該トレ
   イの対向端部に電極を有する型の電気泳動およびその後
   の転送を行なう装置において、前記トレイは、ゲルを支
   持するための表面を持つプラットホームを有しており、
   該プラットホームは、前記電極の間に配置されており、
   前記トレイの各端部は、そのトレイの端部から離間した
   スロットを持ち、そこを通して制御された割合で液体が
   流れるようにするダムと、該ダムと前記トレイの端部と
   の間にポートを持ち、液体を前記トレイ内へ転送したり
   液体を前記トレイ外へ転送したりするためのコンジット
   とを有していることを特徴とする装置。
2. 【請求項２】前記電極は、前記トレイの各端部の前記ダ
   ムに取り付けられる請求項（１）記載の装置。
3. 【請求項３】前記コンジットのうちの一方は、前記プラ
   ットホームより下方に配置されて、前記トレイから液体
   を引き出して、前記ゲルから膜へDNAおよびRNA断片を転
   送させるようにする請求項（１）記載の装置。
4. 【請求項４】紫外線光源及びカメラを含むハウジングを
   備え、該ハウジングは、前記トレイをこのハウジングに
   接続するようになっている請求項（１）記載の装置。
5. 【請求項５】前記プラットホーム上に別個のテーブルを
   備え、該テーブルは、前記プラットホームと前記テーブ
   ルとの間に液体の循環をさせるためのスペースを与える
   ためのスペーサを有しており、前記ゲルは、前記テーブ
   ル上に支持される請求項（１）記載の装置。