JPWO2015098476A1 - 自動電気泳動装置 - Google Patents

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宇一 緑川
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真一 後藤
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Abstract

転写膜(100)を供給する転写膜供給部(2)と、転写膜(100)に電気泳動により分離された検体を転写する電気泳動転写部(3)と、検体が転写された転写膜(100)に対して転写像を得るための処理を施す後処理部(5)と、検体の転写像を測定する測定部(6)と、転写膜(100)を各部の間で搬送方向に沿って搬送させる搬送部(8)と、を備え、転写膜(100)には、搬送方向に沿って案内支持されるガイド部材が設けられている。

Description

本発明は、自動電気泳動装置に関する。
本願は、2013年12月24日に、日本に出願された特願2013−265687号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
電気泳動は、分離媒体に緩衝液を介して電流を流すことにより、解析対象(検体)の分子を分離する方法である。電気泳動は、生体由来試料中の分子など、分子量が大きい分子を、その性質の相違に基づいて分離する手法として幅広く利用されている。また、タンパク質又は核酸の固定及び解析を行うため、これまでに種々の方法及び装置が開発されている。
例えば、タンパク質の分離には、陰イオン系界面活性剤であるドデシル硫酸ナトリウム(SDS)を用いたSDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)と呼ばれる方法が広く利用されている。また、分離したタンパク質を解析及び同定する方法としては、ウエスタンブロッティングがよく知られている。ウエスタンブロッティングとは、電気泳動で分離したタンパク質を、吸着によりゲルから吸着部材である転写膜に転写させて固定し、抗原抗体反応によってタンパク質を同定する方法である。
これらの分離及び同定方法は、特異性及び検出感度の点で極めて優れている。このため、信頼性が高い分析技術として、例えば、医学や薬学、生化学、食品等の分野で広く利用されている。
一方、電気泳動及び転写を短時間で行う手法が種々検討されている。例えば、電気泳動を行いながら、泳動下流端において露出されたゲルに転写膜を接触させ、この接触状態を維持しつつ転写膜を移動させることで、電気泳動により検体から分離された分子を直ちに転写膜へと順次転写させる手法が開示されている。この手法は、電気泳動及び転写を同時進行で行うものであり、自動化にも好適である。
例えば、血清タンパクの検査には、自動電気泳動装置が用いられる(例えば、特許文献1〜3を参照。)。具体的に、下記特許文献1,2には、支持体(転写膜)を緩衝液に湿潤させる支持体湿潤部と、支持体に検体を塗布する検体塗布部と、検体が塗布された支持体に電気を通電させる電気泳動部と、泳動終了後の支持体に染色、脱色、乾燥処理を施す後処理部と、染色された電気泳動像を測光する測光部とが、各処理部を支持体が順次搬送されるように順次連設された自動電気泳動装置が開示されている。一方、下記特許文献3には、支持体の泳動槽内での停止位置を決定するために、搬送中の支持体の後端(又は前端)がフォトセンサ等により検知され、支持体が一定時間搬送された後、停止する機構を有する自動電気泳動装置が開示されている。
特許第3071908号公報 特許第3159499号公報 特許第3349752号公報
ところで、従来の自動電気泳動装置では、転写膜に検体を塗布した後に、電気泳動部、後処理部、測光部へと順次搬送されるため、検体間の汚染(クロスコンタミネーション)を防止することが課題となっている。また、転写膜は、搬送時に破損することもあり、搬送精度の向上も求められている。
本発明の一つの態様は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、転写膜のクロスコンタミネーションを防止しつつ、転写膜の搬送精度の向上を可能とした自動電気泳動装置を提供することを目的の一つとする。
上記の目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用した。
(1) 本発明の一つの態様に係る自動電気泳動装置は、転写膜を供給する転写膜供給部と、前記転写膜に電気泳動により分離された検体を転写する電気泳動転写部と、前記検体が転写された転写膜に対して転写像を得るための処理を施す後処理部と、前記転写膜を各部の間で搬送方向に沿って搬送させる搬送部と、を備え、前記転写膜には、前記搬送方向に沿って案内支持されるガイド部材が設けられている。
(2) 前記(1)に記載の自動電気泳動装置において、前記ガイド部材は、前記転写膜の前記搬送方向と平行な方向の両側の端縁部に沿って配置されている構成であってもよい。
(3) 前記(1)又は(2)に記載の自動電気泳動装置において、前記ガイド部材には、複数の孔部が所定の間隔で並んで設けられている構成であってもよい。
(4) 前記(1)〜(3)の何れに記載の自動電気泳動装置において、前記転写膜の前記ガイド部材に対向して支持体を取り付けた検体セルを作製する検体作製部を備える構成であってもよい。
(5) 前記(4)に記載の自動電気泳動装置において、前記検体セルを保存する検体保存部を備える構成であってもよい。
(6) 前記(1)〜(5)の何れかに記載の自動電気泳動装置において、前記検体の転写像を測定する測定部を備える構成であってもよい。
以上のように、本発明の一つの態様によれば、転写膜のクロスコンタミネーションを防止しつつ、転写膜の搬送精度の向上を可能とした自動電気泳動装置を提供することが可能である。
本発明の第1の実施形態に係る自動電気泳動装置の概略構成を示す模式図である。 ガイド部材が設けられた転写膜の斜視図である。 図2A中に示す線分X−Xによる断面図である。 図2A中に示す線分Y−Yによる断面図である。 支持体の転写膜100に加熱圧着される前の状態を示す断面図である。 支持体の転写膜100に加熱圧着された後の状態を示す断面図である。 本発明の第2の実施形態に係る自動電気泳動装置の概略構成を示す模式図である。 ガイドロールを拡大して示す模式図である。 支持体が取り付けられた転写膜を積層した状態を示す側面図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の全ての図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
(第1の実施形態)
先ず、本発明の第1の実施形態として図1に示す自動電気泳動装置1について、例えば血清タンパクの検査する場合を例に挙げて説明する。なお、図1は、自動電気泳動装置1の概略構成を示す模式図である。
自動電気泳動装置1は、図1に示すように、転写膜供給部2と、電気泳動転写部3と、検体作製部4と、後処理部5と、測定部6と、検体保存部7と、搬送部8とを概略備えている。
転写膜供給部2は、長尺帯状の転写膜100が巻回された転写膜ロール9と、転写膜ロール9から送り出された転写膜100を所定の長さで切断するカッター10とを有している。所定の長さに切断された転写膜100は、搬送部8により転写膜供給部2から電気泳動転写部3へと順次搬送される。
ここで、転写膜100の構成について、図2A〜図2Cを参照して説明する。なお、図2Aは、転写膜100の構成を示す斜視図である。図2Bは、図2A中に示す線分X−Xによる断面図である。図2Cは、図2A中に示す線分Y−Yによる断面図である。
転写膜100には、図2A〜図2Cに示すように、搬送方向(長手方向)に沿って案内支持される一対のガイド部材101が設けられている。一対のガイド部材101は、転写膜100の搬送方向と平行な方向の両側の端縁部に沿って配置されている。
一対のガイド部材101には、複数の孔部102aが所定の間隔で並んで設けられている。これに対応して、転写膜100の孔部102aと重なる位置には、この孔部102aと同じ大きさの貫通孔102bが穿設されている。
転写膜100としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)や、ニトロセルロースなどを用いることができる。ガイド部材101としては、例えば、ポリプロピレン(PP)や、ポリビニルクロライド(PVC)、ポリエチレン(PE)、ポリスチレン(PS)、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、アクリロニトリルスチレン(AS)、ポリメチルメタクレート(PMMA)などの汎用プラスチックを用いることができる。また、ガイド部材101は、幅が1mm〜5mm程度、厚みが0.2mm〜1mm程度であることが好ましい。なお、本実施形態では、転写膜100として、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)を用い、ガイド部材101として、ポリプロピレン(PP)を用いている。
搬送部8は、図1に示すように、転写膜供給部2と、電気泳動転写部3と、検体作製部4との間に、複数のガイドロール11a〜11eを備えている。複数のガイドロール11a〜11eには、複数のガイドピン(図示せず。)が周方向に所定の間隔で並んで設けられている。搬送部8では、ガイド部材101の孔部102a及び転写膜100の貫通孔102bにガイドピンを嵌合させた状態で、複数のガイドロール11a〜11eを搬送方向に回転させることによって、これら複数のガイドロール11a〜11eの間で転写膜100を搬送する。
電気泳動転写部3は、転写膜100に対して親水化処理を施す親水化処理スプレー12と、上下一対の基板13a,13bの間に電気泳動用のゲル14が充填されたゲル充填槽15と、陰極16が設けられた陰極バッファー槽17と、陽極18が設けられた陽極バッファー槽19と、検体(図示せず。)を供給するサンプラー20と、サンプラー20から供給された検体をゲル充填槽15へと導く溶液チップ21とを概略備えている。
また、陰極バッファー槽17及び陽極バッファー槽19には、緩衝液Lが貯留されている。ゲル充填槽15の一端側は、陰極バッファー槽17内の緩衝液Lに浸漬された状態で配置されている。ゲル充填槽15の一端側には、検体が導入される開口部15aが設けられている。一方、ゲル充填槽15の他端側は、陽極バッファー槽19内の緩衝液Lに浸漬された状態で配置されている。ゲル充填槽15の他端側には、転写膜100が通過するスリット15bが設けられている。
電気泳動転写部3では、搬送部8により搬送される転写膜100に対して、親水化処理スプレー12が処理液Hを塗布することによって、転写膜100を親水化処理する。処理液Hとしては、例えば、メタノールやエタノールなどを用いることができる。
親水化処理が施された転写膜100は、ガイドロール11a〜11dに案内されながら、ゲル充填槽15のスリット15bの間を通過する。一方、サンプラー20から供給された検体は、溶液チップ21を介してゲル充填槽層15の開口部15aへと導入される。
検体は、陰極16と陽極18との間に直流電圧を印加することによって、ゲル14の一端側から他端側に向かって移動する。このとき、検体は、電気泳動によりタンパク質の分子量の差に応じて分離される。そして、電気泳動により分離された検体は、スリット15bを通過する転写膜100に転写される。
検体が転写された転写膜100は、搬送部8により電気泳動転写部3から検体作製部4へと搬送される。検体作製部4は、検体が転写された転写膜100に支持体103を取り付ける支持体取付部22と、支持体103が取り付けられた転写膜100をパッケージ104に収納するパッケージ収納部23とを備えている。
支持体取付部22は、ガイドロール11dとガイドロール11eとの間に、押付ロール24と、ホットプレス25と、カッター26とを有している。押付ロール24は、長尺帯状の支持体103が巻回された支持体ロール(図示せず。)から送り出された長尺帯状の支持体103を転写膜100に押し付ける。ホットプレス25は、支持体103を転写膜100に加熱圧着させる。カッター26は、支持体103に加熱圧着された部分を残して支持体103を切断する。
ここで、支持体103の転写膜100に加熱圧着される前の状態を図3Aに示し、支持体103の転写膜100に加熱圧着された後の状態を図3Bに示す。
支持体103は、図3Aに示すように、ガイド部材101の孔部102a及び転写膜100の貫通孔102bに嵌合される突起部103aを有している。突起部103aには、貫通孔103bが形成されている。そして、この支持体103は、図3Bに示すように、ホットプレス25により突起部103aが押し潰されることによって、転写膜100と一体化される。これにより、転写膜100は、支持体103により剛性が高められた状態で固定支持される。
支持体103と一体化された転写膜100は、図1に示すように、支持体103の貫通孔103bにガイドピンを嵌合させた状態で、ガイドロール11eを搬送方向に回転させることによって、パッケージ収納部23へと搬送される。パッケージ収納部23では、支持体103と一体化された転写膜100をパッケージ104に収納することによって、検体セル100Aが作製される。作製された検体セル100Aは、搬送部8により後処理部5へと搬送される。
支持体103としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)や、ポリメチルメタクレート(PMMA)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン(PP)などの転写膜100よりも剛性の高い材料を用いることができる。パッケージ104としては、例えば、ポリメチルメタクレート(PMMA)や、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン(PE)などを用いることができる。なお、本実施形態では、支持体103として、耐薬品性及び耐熱性が高く、摩擦係数が小さいポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を用い、パッケージ104として、透明性が高いポリメチルメタクレート(PMMA)を用いている。
後処理部5は、パッケージ104内の検体が転写された転写膜100に対して、例えば、ブロッキング、染色、脱色、洗浄、乾燥、インキュベーション等の検体の転写像を得るための処理を施す。また、後処理部5では、処理中に検体セル100Aを撹拌する操作を行うことができる。処理後の検体セル100Aは、搬送部8により測定部6へと搬送される。
測定部6は、検体セル100Aに対して測定光Bを照射する照明部27と、検体の転写像を撮像する撮像部28とを有している。照明部27には、例えばレーザーダイオード(LD)などの励起光源を用いることができる。撮像部28には、例えば電荷結合素子(CCD)などの撮像素子を用いることができる。測定部6では、これら照明部27及び撮像部28を走査しながら測定を行う。
自動電気泳動装置1では、得られた検体の転写像を測定することで、検体における抗体の有無等を検査することができる。検査後の検体セル100Aは、搬送部8により検体保存部7へと搬送される。
検体保存部7は、複数の検体セル100Aを保存する保存容器29を有している。保存容器29には、複数の検体セル100Aが整列した状態で収納される。
本実施形態の自動電気泳動装置1では、転写膜100にガイド部材101を設けることによって、搬送時に転写膜100がガイド部材101を介して搬送部8を構成するガイドロール11a〜11e等と接触することになる。このため、転写膜100は、ガイドロール11a〜11e等と直接接触することがない。これにより、転写膜100に転写された検体間の汚染(クロスコンタミネーション)を防止することが可能である。
また、転写膜100では、一対のガイド部材101が設けられた両端部分の剛性を高めることができる。これにより、自動電気泳動装置1では、搬送時に転写膜100が破損する等の装置トラブルを回避することが可能である。
また、本実施形態の自動電気泳動装置1では、一対のガイド部材101及び転写膜100に設けられた複数の孔部102a及び貫通孔102bに、ガイドロール11a〜11eのガイドピンを嵌合させた状態で搬送される。これにより、転写膜100の搬送精度を高めて、信頼性の向上を図ることが可能である。
さらに、本実施形態の自動電気泳動装置1では、検体が転写された転写膜100に支持体103を取り付けることによって、転写膜100の剛性を高めると共に、パッケージ104に収納された転写膜100が動くことを防止している。この場合、転写膜100がパッケージ104と接触することがないため、検体の汚染(クロスコンタミネーション)を防止することが可能である。
なお、図1に示す自動電気泳動装置1では、測定部6を備えた構成となっているが、測定部6については省略することも可能である。例えば、上述した測定部6による光学的な測定を行わずに、質量分析装置などの自動電気泳動装置1とは別の測定装置を用いて、検体の測定を行うことも可能である。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態として図4に示す自動電気泳動装置51について説明する。
なお、図4は、自動電気泳動装置51の概略構成を示す模式図である。
また、以下の説明では、上記自動電気泳動装置1と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
自動電気泳動装置51は、図4に示すように、転写膜供給部52と、電気泳動転写部53と、検体保存部57と、搬送部58とを概略備えている。
転写膜供給部52は、長尺帯状の転写膜100が巻回された転写膜ロール59と、転写膜100に対して親水化処理を施す親水化処理槽60とを有している。転写膜ロール59は、親水化処理槽60内の処理液Hに浸漬された状態で配置されている。転写膜100は、搬送部58により転写膜供給部52から電気泳動転写部53へと搬送される。
搬送部58は、転写膜供給部52と、電気泳動転写部53と、検体保存部57との間に、複数のガイドロール61a〜61cを備えている。複数のガイドロール61a〜61cには、図5に示すように、複数のガイドピン62が周方向に所定の間隔で並んで設けられている。なお、図5は、図4中に示す複数のガイドロール61a〜61cのうち、ガイドロール61bを拡大して示す模式図である。
搬送部58では、ガイド部材101の孔部102a及び転写膜100の貫通孔102bにガイドピン62を嵌合させた状態で、複数のガイドロール61a〜61cを搬送方向に回転させることによって、これら複数のガイドロール61a〜61cの間で転写膜100を搬送する。
電気泳動転写部53は、図4に示すように、上下一対の基板63a,63bの間に電気泳動用のゲル64が充填されたゲル充填槽65と、陰極66が設けられた陰極バッファー槽67と、陽極68が設けられた陽極バッファー槽69とを概略備えている。
また、陰極バッファー槽67及び陽極バッファー槽69には、緩衝液Lが貯留されている。ゲル充填槽65の一端側は、陰極バッファー槽67内の緩衝液Lに浸漬された状態で配置されている。ゲル充填槽65の一端側には、検体Sが導入される開口部65aが設けられている。一方、ゲル充填槽65の他端側は、陽極バッファー槽69内の緩衝液Lに浸漬された状態で配置されている。ゲル充填槽65の他端側には、転写膜100が通過するスリット65bが設けられている。
電気泳動転写部53では、転写膜100がガイドロール61a〜61cに案内されながら、ゲル充填槽65のスリット65bの間を通過する。一方、検体Sは、ゲル充填槽層65の開口部65aへと導入される。
検体Sは、陰極66と陽極68との間に直流電圧を印加することによって、ゲル64の一端側から他端側に向かって移動する。このとき、検体Sは、電気泳動によりタンパク質の分子量の差に応じて分離される。そして、電気泳動により分離された検体Sは、スリット65bを通過する転写膜100に転写される。
検体Sが転写された転写膜100は、搬送部58により電気泳動転写部53から検体保存部57へと搬送される。検体保存部57は、検体Sが転写された転写膜100を巻き取る検体ロール70を有している。検体ロール70は、転写膜ロール59とは独立に制御される。そして、この検体ロール70により巻き取られた転写膜100は、図示を省略する後処理部に送られて、検体Sの転写像を得るための処理が施された後、測定部に送られることによって、検体Sに対する抗体の有無等の検査が行われる。
本実施形態の自動電気泳動装置51では、上記自動電気泳動装置1と同様の効果を得ることが可能である。すなわち、転写膜100にガイド部材101を設けることによって、搬送時に転写膜100がガイド部材101を介して搬送部58を構成するガイドロール61a〜61c等と接触することになる。このため、転写膜100は、ガイドロール61a〜61c等と直接接触することがない。これにより、転写膜100に転写された検体間の汚染(クロスコンタミネーション)を防止することが可能である。
また、転写膜100では、一対のガイド部材101が設けられた両端部分の剛性を高めることができる。これにより、自動電気泳動装置51では、搬送時に転写膜100が破損する等の装置トラブルを回避することが可能である。
また、本実施形態の自動電気泳動装置51では、一対のガイド部材101及び転写膜100に設けられた複数の孔部102a及び貫通孔102bに、ガイドロール61a〜61cのガイドピン62を嵌合させた状態で搬送される。これにより、転写膜100の搬送精度を高めて、信頼性の向上を図ることが可能である。
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記図1に示す自動電気泳動装置1では、支持体103が取り付けられた転写膜100をパッケージ104に収納した検体セル100Aを検体保存部7の保存容器29にて保存する場合について説明したが、例えば図6に示すように、支持体103が取り付けられた転写膜100(検体セル100B)を積層した状態で保存することも可能である。
この場合、積層された複数の転写膜100は、ガイド部材101及び支持体103を介して接触することになる。このため、積層された複数の転写膜100は、直接接触することがない。これにより、転写膜100に転写された検体間の汚染(クロスコンタミネーション)を防止することが可能である。
また、本発明の実施形態に係る自動電気泳動装置においては、検体セル作製部について、上述した電気泳動転写部と後処理部との間に配置した構成に限らず、転写膜供給部と電気泳動転写部との間に配置した構成とすることも可能である。また、検体保存部については、上述した測定部の後に配置したり、電気泳動転写部の後に配置したりすることが可能である。
また、本発明の実施形態に係る自動電気泳動装置については、上述した血清タンパクの検査に適用する場合に限らず、疾病関連マーカー(例えば癌マーカーなど。)の検査等にも適用可能である。
本発明の一つの態様は、転写膜のクロスコンタミネーションを防止しつつ、転写膜の搬送精度の向上が必要な自動電気泳動装置などに適用することができる。
1…自動電気泳動装置(第1の実施形態) 2…転写膜供給部 3…電気泳動転写部 4…検体作製部 5…後処理部 6…測定部 7…検体保存部 8…搬送部 9…転写膜ロール 10…カッター 11a〜11e…ガイドロール 12…親水化処理スプレー 13a,13b…基板 14…ゲル 15…ゲル充填槽 15a…開口部 15b…スリット 16…陰極 17…陰極バッファー槽 18…陽極 19…陽極バッファー槽 20…サンプラー 21…溶液チップ 22…支持体取付部 23…パッケージ収納部 24…押付ロール 25…ホットプレス 26…カッター 27…照明部 28…撮像部 29…保存容器 51…自動電気泳動装置(第2の実施形態) 52…転写膜供給部 53…電気泳動転写部 57…検体保存部 58…搬送部 59…転写膜ロール 60…親水化処理槽 61a〜61c…ガイドロール 62…ガイドピン 63a,63b…基板 64…ゲル 65…ゲル充填槽 65a…開口部 65b…スリット 66…陰極 67…陰極バッファー槽 68…陽極 69…陽極バッファー槽 70…検体ロール 100…転写膜 100A,100B…検体セル 101…ガイド部材 102a…孔部 102b…貫通孔 103…支持体 103a…突起部 104…パッケージ L…緩衝液 H…処理液 B…測定光 S…検体

Claims (6)

  1. 転写膜を供給する転写膜供給部と、
    前記転写膜に電気泳動により分離された検体を転写する検体転写部と、
    前記検体が転写された転写膜に対して転写像を得るための処理を施す後処理部と、
    前記転写膜を各部の間で搬送方向に沿って搬送させる搬送部と、を備え、
    前記転写膜には、前記搬送方向に沿って案内支持されるガイド部材が設けられている自動電気泳動装置。
  2. 前記ガイド部材は、前記転写膜の前記搬送方向と平行な方向の両側の端縁部に沿って配置されている請求項1に記載の自動電気泳動装置。
  3. 前記ガイド部材には、複数の孔部が所定の間隔で並んで設けられている請求項1又は2に記載の自動電気泳動装置。
  4. 前記転写膜の前記ガイド部材に対向して支持体を取り付けた検体セルを作製する検体作製部を備える請求項1〜3の何れか一項に記載の自動電気泳動装置。
  5. 前記検体セルを保存する検体保存部を備える請求項4に記載の自動電気泳動装置。
  6. 前記検体の転写像を測定する測定部を備える請求項1〜5の何れか一項に記載の自動電気泳動装置。
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