JPH08297111A - 電気泳動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ゲルの面内での温度の均一性をより一層向上
させる。 【構成】 ２枚の透明ガラス板４０ａ，４０ｂの両側部
にスペーサ４２が挾み込まれてガラス板４０ａ，４０ｂ
間に隙間が形成され、その隙間にゲル２が形成されてい
る。ガラス板４０ａと４０ｂの外表面にそれぞれ放熱シ
ート４４ａ，４４ｂを介して均熱板４６ａ，４６ｂを配
置し、ガラス板４０ａ，４０ｂ、放熱シート４４ａ，４
４ｂ及び均熱板４６ａ，４６ｂの側部に断熱材４８を嵌
め込む。この断熱材４８により、ゲル２の側方からの放
熱が防止され、ゲル２の面内での温度の均一性が向上す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＤＮＡの塩基配列を決定
する方法などに用いられる電気泳動装置に関し、特に両
側部に挾み込まれたスペーサにより一定間隔の隙間をも
って対向して垂直方向に立てられた２枚の支持板の間に
スラブ状電気泳動ゲルが形成され、その電気泳動ゲルの
上端に試料が投入され、上下両端間に泳動電圧が印加さ
れて試料の電気泳動がなされる電気泳動装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】電気泳動装置では４種類の塩基の部分で
切断された種々の長さのＤＮＡ断片をもつ末端塩基別の
試料をゲルの上端部に一定の間隔を保って投入し、４つ
の泳動レーンで電気泳動させて分離し、その泳動の順序
からＤＮＡの塩基配列が読み取られる。電気泳動装置で
試料を泳動させるためにゲルの両端間に泳動電圧が印加
され、ゲルには試料の泳動に起因してジュール熱が発生
する。電気泳動によってゲル中を移動する試料の移動速
度はゲルの温度に依存する。電気泳動により発生するジ
ュール熱の放熱が良くない場合には、ゲル板の中央部で
温度が高く、周辺部で低くなり、その結果、試料の移動
速度はゲルの中央部で速く、周辺部で遅くなる現象が生
じる。

【０００３】図１はそのような温度分布による試料の泳
動状態を表わしたものである。図１では６つのレーンで
同じ試料を泳動させた場合を図示しているが、泳動バン
ド４の移動速度はゲル板２の温度分布によって中央部で
速く、周辺部で遅くなる。これがＤＮＡの塩基配列決定
装置に適用された場合には、末端塩基別の各レーンでの
読取り順序に応じて塩基配列が決定されるため、このよ
うな温度分布に基づく移動速度差が発生することによっ
て塩基配列の読取り誤差が生じる。そこで、ゲル板の面
内での温度の均一性を改良するために、ゲルが形成され
ている前後の支持板の外表面の片面又は両面に良熱伝導
材にてなる均熱板を密着させ、その均熱板の外側に空気
の流れを作って空冷したり、また均熱板の内部へ冷却水
を循環させて冷却するなどの方法がとられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そのように均熱材を設
けることによって面内での温度の均一性はある程度向上
する。しかし、ゲルを挾み込んでいる前後の支持板の側
面と、ゲルの側面に接するスペーサは直接又は熱伝導性
の高い部材を介して外気と接しているため、その支持板
やスペーサの側面から外気へ熱が放出され、ゲルの側部
で温度が低くなる問題が生じている。そこで、本発明は
ゲルの側方からの放熱を防ぐことによって面内での温度
の均一性をより一層向上させることを目的とするもので
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、両側部に挾
み込まれたスペーサにより一定間隔の隙間をもって対向
して垂直方向に立てられた２枚の支持板の間にスラブ状
電気泳動ゲルが形成され、その２枚の支持板のそれぞれ
の外表面に良熱伝導材にてなる均熱板が密着して設置さ
れ、かつ、その２枚の支持板の側面及びスペーサの側面
に断熱材が配置されている。

【０００６】

【作用】断熱材を配置することによりゲル板の側方から
外気への放熱を防ぐことができ、ゲル板の面内での温度
の均一性が向上する。これによってゲル板の中央部と周
辺部との間での試料の移動速度差が小さくなり、この電
気泳動装置を例えばＤＮＡの塩基配列決定装置に適用す
る場合には、塩基配列の読取り精度が向上する。

【０００７】

【実施例】図２はオンラインで塩基配列を読み取るＤＮ
Ａの塩基配列決定装置に本発明を適用した例を示したも
のである。２はスラブ状泳動ゲルであり、ポリアクリル
アミドゲルやアガロースゲルが使用されている。図２で
は省略されているが、後で図３により詳細に示すよう
に、ゲル２の前後の面を挾み込む支持板として２枚のガ
ラス板が設けられ、そのガラス板間にゲル２形成する間
隔を規定するために２枚のガラス板間の両側部にはスペ
ーサが挟み込まれている。泳動ゲル２の両端は電極層
４，６に浸され、電極層４，６には電解液が収容されて
いる。電極層４，６の間には泳動電源８によって泳動電
圧が印加される。

【０００８】泳動ゲル２の一端には試料を注入するため
の試料投入スロット１０が設けられており、試料投入ス
ロット１０の各々の所定の場所に試料が投入される。試
料は蛍光物質であるＦＩＴＣにより既知の方法で標識化
され、サンガー法により試料に応じて末端に塩基Ａ（ア
デニン），Ｇ（グアニン），Ｔ（チミン），Ｃ（シトシ
ン）のいずれかがくるように処理されたＤＮＡ断片試料
である。ＦＩＴＣは４８８ｎｍの波長のアルゴンレーザ
で励起され、５２０ｎｍの波長の蛍光を発する。泳動電
源８が印加されると、試料は泳動バンド１６となって泳
動方向（図２では上から下の方向）に時間とともに泳動
ゲル２中を泳動して分離されていき、測定部に達する。

【０００９】測定部には４８８ｎｍのレーザ光を発する
アルゴンレーザ１８からの励起光を集光レンズ２０とミ
ラー２１によって照射する励起系と、その励起光ビーム
が当たった所に泳動バンド１６があればその泳動バンド
１６の蛍光物質から発せられた蛍光を対物レンズ２２で
集め、５２０ｎｍの干渉フィルタ２４、集光レンズ２６
から光ファイバ束２７を経て光電子増倍管２８で検出す
る検出系とが設けられている。集光レンズ２０、ミラー
２１、対物レンズ２２、干渉フィルタ２４、集光レンズ
２６及び光ファイバ束２７を含む励起・検出系を乗せ、
励起光ビーム照射位置が泳動方向と直交する方向（走査
方向２９）の測定ライン上を一定時間ごとに走査するよ
うに機械的に移動する走査ステージ３０が備えられてい
る。

【００１０】光電子増倍管２８の検出信号（蛍光信号）
は増幅器及びＡ／Ｄ変換器３２を経てマイクロコンピュ
ータ３１に取り込まれる。マイクロコンピュータ３１に
はまた、励起光ビームが泳動ゲル２上の測定部を照射す
るときに、その照射部の位置に対応した信号が走査デー
タとして取り込まれる。このようにして、走査方向に走
査して得られた全蛍光信号が場所情報とともにマイクロ
コンピュータ３１に取り込まれる。

【００１１】ゲル２の部分の具体的な構造を図３に示
す。図３は図２のゲル２を水平方向に切断した断面図の
一側部を示したものである。厚さがそれぞれ２ｍｍ，５
ｍｍのパイレックスガラスにてなる透明ガラス板４０
ａ，４０ｂの両側部にスペーサ４２が挾み込まれてガラ
ス板４０ａ，４０ｂ間に０.２ｍｍの隙間が形成され、
その隙間にポリアクリルアミドゲルやアガロースゲルな
どのゲル２が形成されている。ガラス板４０ａと４０ｂ
の外表面にはそれぞれ放熱シート４４ａ，４４ｂを介し
て厚さが１０ｍｍのアルミニウム製均熱板４６ａ，４６
ｂが配置されている。放熱シート４４ａ，４４ｂは厚さ
が０.３ｍｍで、シリコーンゴムに補強材としてボロン
ナイトライド（ＢＮ）ファイバを混入したものであり、
ガラス板４０ａ，４０ｂと、その外側の放熱板４６ａ，
４６ｂとのそれぞれの密着性を向上させるために挟み込
まれている。スペーサ４２の外側面はガラス板４０ａ，
４０ｂの側部端面と一致し、放熱シート４４ａ，４４ｂ
と均熱板４６ａ，４６ｂの側面はガラス板４０ａ，４０
ｂの側面よりも僅かに外方向に突出する大きさに設定さ
れている。

【００１２】４８は断熱材であり、その水平方向の断面
がＥ字状になるように形成されており、断熱材４８をガ
ラス板４０ａ，４０ｂ、放熱シート４４ａ，４４ｂ及び
均熱板４６ａ，４６ｂの側部に嵌め込むことによって、
均熱板４６ａ，４６ｂをガラス板方向に付勢して密着さ
せるようになっている。図３はゲル２の一側部のみを示
しているが、図に現れていない他の側部にも同様に断熱
材４８が設けられている。断熱材４８としては発泡スチ
ロール樹脂や発泡ウレタン樹脂などの発泡体が適する。

【００１３】ゲルの前面側と後前面側には断熱材４８よ
りさらに外側にカバー５０ａ，５０ｂがそれぞれ取りつ
けられ、均熱板４６ａ，４６ｂ、断熱材４８、カバー５
０ａ，５０ｂにより空気が流通する通風ダクト５２ａ，
５２ｂが形成されている。通風ダクト５２ａ，５２ｂに
は自然対流によって空気の流れが生じるが、ファンなど
によって強制的に空気流を送りこむことによって均熱板
４６ａ，４６ｂをより効果的に冷却することができる。

【００１４】断熱材４８を設けた図２，３の実施例と、
断熱材４８を設けなかった比較例とで、ゲル２の温度分
布がどの程度変化するかをシミュレーションによって求
めた。図４はゲル２の水平方向の断面の中心から片側を
示したものである。ゲル２の水平方向の幅を２１０ｍｍ
とし、スペーサ４２の幅を１４ｍｍとする。Ｂ点はゲル
の幅方向の中心点であり、Ａ点は中心から９０ｍｍ（ス
ペーサ４２から１５ｍｍ）の位置である。Ａ点とＢ点の
温度差は、断熱材４８を設けなかった場合では０.３℃
であるのに対し、図２，３の実施例のように断熱材４８
を設けた場合には０.０４℃と小さくなり、均熱性が良
くなっていることが分かる。

【００１５】断熱材４８の形状は図２，３の実施例のよ
うに、水平方向の断面がＥ字型で一体化されたものに限
らず、例えば垂直方向に２分されたものを組み合わすこ
とによって図２，３の状態となるようなものでも良い。
その場合、分割された断熱材をそれぞれの均熱板４６
ａ，４６ｂに接着しておけば組立てが容易になる。

【００１６】

【発明の効果】本発明では、スラブ状電気泳動ゲルが挟
み込まれて形成されている２枚の支持板のそれぞれの外
表面に良熱伝導材にてなる均熱板を密着して設置すると
ともに、その２枚の支持板の側面及び２枚の支持板の間
のゲル形成用間隔を形成しているスペーサの側面に断熱
材を配置したので、ゲルの側方への放熱が防止され、ゲ
ルの面内での温度の均一性が向上する。その結果、ＤＮ
Ａの塩基配列を決定する場合には、塩基配列の読取り精
度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のゲル電気泳動装置におけるゲルの面内で
の温度分布に基づく移動速度の違いを示すゲルの平面図
である。

【図２】本発明が適用されるオンライン式塩基配列決定
装置に本発明を適用した例を示す斜視図である。

【図３】同実施例のゲル部分の一側部を示す水平断面図
である。

【図４】同実施例の効果を説明するための温度測定点を
示すゲルの水平断面図である。

【符号の説明】

２ ゲル ４０ａ，４０ｂ ガラス板 ４２ スペーサ ４４ａ，４４ｂ 放熱シート ４６ａ，４６ｂ 均熱板 ４８ 断熱材 ５０ａ，５０ｂ カバー ５２ａ，５２ｂ 通風ダクト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両側部に挾み込まれたスペーサにより一
   定間隔の隙間をもって対向して垂直方向に立てられた２
   枚の支持板の間にスラブ状電気泳動ゲルが形成され、そ
   の電気泳動ゲルの上端に試料が投入され、上下両端間に
   泳動電圧が印加されて試料の電気泳動がなされる電気泳
   動装置において、 前記２枚の支持板のそれぞれの外表面に良熱伝導材にて
   なる均熱板が密着して設置され、 前記２枚の支持板の側面及び前記スペーサの側面に断熱
   材が配置されていることを特徴とする電気泳動装置。