JPH07113786A

JPH07113786A - 電気泳動装置

Info

Publication number: JPH07113786A
Application number: JP5259592A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Murakami; 勝彦村上; Hideki Kanbara; 秀記神原; Satoshi Takahashi; 智高橋
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-10-18
Filing date: 1993-10-18
Publication date: 1995-05-02

Abstract

(57)【要約】【目的】電気泳動の泳動するレーン数を多く設定した分
離媒体に対して、分離する試料のローディングを簡便に
行う電気泳動装置を提供する。【構成】電気泳動装置において、細管２から構成される
試料ガイド部と、試料分離を目的とする泳動部分１を有
し、その試料ガイド部と試料分離部を接触した状態にし
て試料をローディングする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＤＮＡあるいは蛋白質な
どを電気泳動して分離する電気泳動分離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＤＮＡ等の分析には平板ゲル電気
泳動が用いられる。これらでは、ゲルの片端に試料をロ
ーディングする際に、ピペットでサンプルチューブから
試料を取りだし、平板ゲルの縁につくられたウェル内の
バッファ液中に試料を注入していた。通常、ＤＮＡシー
ケンシングには０.３mm 厚のポリアクリルアミドゲルが
用いられるが、泳動速度を速くするためゲルに高電界
（２００Ｖ／cm）をかける事が望まれている。通常用い
る０.３mm 厚のゲルに高電界をかけると発熱のためゲル
が歪んだり、ゲル内に気泡が生じたりしてうまくいかな
い。そこで、発熱量の少ない薄膜ゲル（０.０５〜０.１
mm厚）が注目されてきている。

【０００３】また、毛細管（内径０.０５〜０.１mm）内
にゲルを満たして用いるキャピラリゲル電気泳動も、高
速泳動可能な手法として発展してきている。キャピラリ
を多数本並べたキャピラリアレー方式は、狭い場所に多
くの泳動路を確保する手段として注目されている。〔ア
ナリティカルケミストリー，第６４巻，第９６７項
（１９９２年）（Analytical Chemistry ６４，９６７
（１９９２))〕。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】高速高スループットを
実現するには、キャピラリアレー方式が最も有力である
が、現状では、多数本のキャピラリ中に再現良く良質
（気泡などがなく、均質なもの）のゲルを作成すること
が難しいという問題がある。一方、薄膜ゲルは、比較的
良質のゲルを再現良く作成出来る利点がある。平板ゲル
での電気泳動でのローディングは、現在ピペットを用い
手動で行われるが、ゲルの厚さを薄く(０.１mm以下）し
ようとすると、試料のゲル端へのローディングの操作が
困難になってくる。そこで、０.１mm 以下の薄い平板ゲ
ルに対して、いかに簡便にサンプルをローディングする
かが問題となる。

【０００５】また、キャピラリゲル電気泳動や平板ゲル
電気泳動にかかわらず、一般に電気泳動装置では、スル
ープットの向上が求められている。それには、泳動する
レーンの数を増やすことが一つの方法であり、それによ
って一度に多くの試料を泳動出来る。

【０００６】しかし、単にレーン数を増大させるだけで
あると、例えば、１レ−ンあたり５mm幅のレーンを４０
レーンから８０レーンに増やした場合、必要な空間は２
００mmから４００mmへと広がり、検出すべき領域が広く
なる。受光素子の幅が２０mmの検出系を用い、Ｆ値が
０.８５のレンズで結像させて検出する場合、縮小率ｍ
が１０から２０になるので、受光時の集光効率は１／
(４＊Ｆ＊(１＋ｍ))²で計算され、約０.０７１５％か
ら約０.０１９６％へと約３.６分の１になってしま
い、検出感度が低下してしまう。また、レーン数が多い
と、試料のローディングも手間がかかり、問題である。

【０００７】従って、現在レーンあたり３〜４mmを必要
とし４０レーン程度が限界であるが、測定領域のサイズ
を現状に維持した上で、泳動路の幅や間隔を出来るだけ
小さくし、いかに多くの泳動路を確保するかが大きな課
題である。また、同時に多くの試料のローディングを、
いかに簡潔にするかということも大きな課題となってい
る。

【０００８】本発明の目的は、多くの泳動路を確保する
と共に、電気泳動により分離する試料のローディングを
簡便に行うことができる電気泳動装置を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、電気泳動部分に密に多くの泳動路を確保し、各泳動
路にそれぞれ細管の一端をつなげ、細管の他端同士の間
隔を十分大きくし、その細管を介してローディングを行
うように電気泳動装置を構成する。

【００１０】

【作用】各泳動路に結合された細管は、外径０.３５mm
程度と細いので、決まった空間内に多くの泳動路を確保
できる。また、細管は柔軟に曲げることが可能なので、
検出側の泳動路の間隔を詰めていても、それに対して細
管の反対側、つまり、サンプルをローディングする側の
間隔を広くすることができ、キャピラリアレー方式同様
に簡単に、ゲルの端にサンプルをローディングすること
ができる。

【００１１】

【実施例】

（実施例１）本発明による第一の実施例を説明する。図
１，図２は、第一の実施例の説明図。試料の泳動部１
は、ポリアクリルアミドをガラス板ではさんで構成した
平板ゲル(厚さ０.１mm）であり、その一端には、ポリア
クリルアミドゲルを充填した細管２（内径０.１mm，外
径０.３５mm，長さ１０cm）が、１.０mm の間隔で、泳
動方向に対して垂直な方向に一列に１００本接続されて
いる。このように泳動レーンの横幅は全体で約１０cmと
狭く、泳動中に試料からの蛍光などの信号を検出する
際、検出できる立体角を容易に大きく取ることが出来
る。同時に泳動レーンが従来の約３０レーンよりはるか
に多く、１００レーンあるため、時間あたりのスループ
ットが上がる。

【００１２】ここで、細管にゲルを詰めず、代わりにバ
ッファ液を満たしても良いが、表面処理をして、細管２
内で試料５の移動する向きが泳動部１に向かうような調
整が必要である。また、泳動部１は、ガラス板ではさん
だ平板ゲルの代わりに、筐体としてプラスチックシート
に挟んだゲルを使っても良い。

【００１３】試料が泳動される距離、すなわち、泳動部
１の端から検出部１４までの距離は、２０cmとする。図
２（ａ）は、中間ホルダ１０の付近の断面図である。泳
動部１と細管２は向い合わせに配置され、その接合部は
ゲル７で占められている。そのゲル７の上にバッファ液
１８があり、バッファ液１８の中に電極１６が接触して
いる。これら全体が、中間ホルダ１０で被われている。

【００１４】電極１６がなければ、電極６と電極１２の
間に電圧を印加したとき、細管２の抵抗が泳動部１より
も大きいため、細管２内の電界強度が泳動部１内の電界
強度より大きくなり、必要以上に泳動部１内の泳動速度
が遅くなる可能性がある。あるいは、必要な泳動速度を
得るために、過大な電圧を電極６と電極１２の間に印加
しなければならない。電極１６があることによって、泳
動部１内の電界強度と、細管２内の電界強度をそれぞれ
独立に調節することが出来るので、上記の問題がない。

【００１５】ここで泳動部１と細管２との間隔は、１mm
以下とする。この間隔は、試料が拡散なく泳動されるよ
うにするため、狭い方が望ましい。この例で泳動部１の
ゲル７と中間ホルダ１０内のゲル７と細管２内のゲル７
は、同時に重合した連続的なものである。しかし、元来
別々に重合されたゲルを接触させてもよい。例えば、細
管中に薄い濃度のゲルを充填し、平板内に濃い濃度のゲ
ルを充填すれば、試料に細管を速く移動させ、平板内で
分子量分離を図ることが可能になる。

【００１６】細管２の他端１１は、支持部３によって決
められた位置を経由して、図２(ｂ)に示すようにそれぞ
れ一つずつ計１００個のサンプルチューブ４の中に入っ
ている。この例では細管２が通る支持部３の孔の配列
は、１０行１０列の二次元である。この配列の並び方
は、細管の長さによる制限はあるが、一次元の折線状や
曲線状でもよい。また、５個の孔毎に分割されたものを
別々に、泳動路を囲むような位置に置くことも考えら
れ、このとき細管の必要な長さは本例より短くてすむ。
細管２が通る支持部３の孔と孔の間隔は、９mmとする。

【００１７】サンプルチューブ４内で、試料液（または
バッファ液）５と細管２の端１１が接触している。試料
液５には、泳動電圧を印加するための電極６が接触して
いる。また平板ゲルの泳動部１の下部をバッファ液１３
に浸しており、電極１２もバッファ液１３に浸してあ
る。三つの電極は、電源１５から電圧をかけられる。図
１（ｃ）は、サンプルチューブ４内の断面図である。サ
ンプルチューブ４内には、試料液５が入っていて、これ
に電極６，細管２が浸してある。

【００１８】試料液５をローディングする時、サンプル
チューブ４内にローディングしたい試料液５が入ってい
る状態で、電極６と電極１６の間に３ｋＶの電圧を、電
極１６と電極１２の間に０ｋＶの電圧を、それぞれ電源
１５により同時に５秒間印加して試料２をローディング
する。充分な量の試料液５が細管２に入れば、サンプル
チューブ４をバッファ液入りのサンプルチューブに取り
換える。

【００１９】その後、電極６と電極１６の間に８ｋＶの
電圧を、電極１６と電極１２の間に２ｋＶの電圧を、そ
れぞれ電源１５から同時に印加して電気泳動を行い、細
管２および泳動部１内に試料５を泳動させて、分子量分
離する。ここでは、細管２にゲルが充填されているの
で、分子量によって試料５が分離する場所は、泳動部１
内と、ゲル７の充填された細管２内の両方であるが、特
に問題はない。細管２を分離しながら泳動した試料５
は、一旦細管２を出たあとすぐに泳動部１中に泳動して
いく。細管２内にバッファが充填されている場合は、泳
動部１に試料５が進入した瞬間から分子量分離される。

【００２０】（実施例２）図３は、第二の実施例の説明
図である。図３（ａ）は図１の細管２と泳動部１の接続
に関して、泳動部１に対し垂直の方向に細管２を取り付
けた場合を示す。図３（ｂ）は、第二の実施例での中間
ホルダ１０′近傍の断面図である。図３（ａ）の泳動路
１′と中間ホルダ１０′には細管２を通すための１００
個の孔がそれぞれあいている。この孔は、実施例１と同
じ１mm間隔で、泳動方向に対して直角に平板に沿って並
んでいる。中間ホルダ１０′は、細管を平板に固定し、
細管内のゲル（あるいはバッファ）７と、平板中のゲル
７と、バッファ１８′，電極１６′を電気的に接触させ
られるように構成する。

【００２１】バッファ１８′と電極１６′の役割は、そ
れぞれ実施例１のバッファ１８と電極１６の役割と同じ
である。他の部分は図１と同様である。

【００２２】（実施例３）第三の実施例では、第一の実
施例において、細管２が取外し可能であるような装置を
構成する。この装置の操作は、試料液５を細管２にロー
ディングする時までは、実施例１と同じであるが、その
後、試料を注入した細管２の先端１１と、中間ホルダ１
０内の他端を入れ替える。そして、電極６と電極１６の
間に８ｋＶの電圧を、電極１６と電極１２の間に２ｋＶ
の電圧を、それぞれ電源１５から同時に印加する。する
と、細管２内に入っている試料液５は、電界に従って細
管２を出て泳動部１に入る。この後、試料５は泳動部１
内で分子量によって分離する。この実施例では、細管２
の必要な長さが第一の実施例よりも短くて済み、細管２
内のゲル７が壊れた場合でも、その部分を切断すること
によって、同じ細管２を何度も使用できるという利点が
ある。この例の別構成として、第二の実施例において細
管２が取外し可能であるような装置としてもよい。

【００２３】

【発明の効果】厚さの非常に薄い板ゲルや泳動レーン間
隔の狭い板ゲルに対しても、容易に試料のローディング
ができ、さらに、従来と同じ泳動レーン幅に対して、分
離部の泳動レーンの間隔を詰めることが可能になる。こ
れによって、蛍光検出型の泳動装置において検出感度を
上げる事が出来る。また、従来と同じ泳動全幅空間に対
して、泳動レーン数を多くすることが出来る。このため
に、装置全体のスループットが上がる。従来約４mm／レ
ーンであったのが、本発明では０.５〜１.０mm／レーン
であるから、スループットは約４倍から８倍あがる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の中間ホルダ近傍の説明図。

【図２】実施例１のサンプルチューブ近傍の断面図。

【図３】本発明の実施例２の中間ホルダ付近の説明図。

【符号の説明】

１…電気泳動部、２…ゲル充填細管、３…細管の支持
部、４…サンプルチューブ、５…試料液またはバッファ
液、６…電極、１０…中間ホルダ、１１…細管の先端、
１２…電極、１３…バッファ液、１４…検出部、１５…
電源。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気泳動装置において、試料を分離する泳
動部と、前記泳動部に前記試料を導くために設けた細管
から構成される試料ガイド部を有することを特徴とする
電気泳動装置。
【請求項２】請求項１において、前記試料ガイド部が、
ゲル充填細管部分からなる電気泳動装置。
【請求項３】請求項１において、前記試料ガイド部が、
バッファ液充填細管部分からなる電気泳動装置。
【請求項４】請求項２または３において、前記試料を分
離する前記電気泳動部が、ガラス板、またはプラスチッ
ク板等の絶縁体にはさまれた泳動路からなる電気泳動装
置。
【請求項５】請求項４において、前記試料ガイド部の細
管が、脱着可能である電気泳動装置。