JP4441653B2 - 自動化2次元電気泳動装置および装置構成器具 - Google Patents
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Description
第1媒体を支持する第1媒体支持体を保持するための保持手段;
第1分離部と第2媒体を支持する第2分離部とを固定するための固定手段;
保持手段と固定手段の相対位置関係を略水平方向および略垂直方向へ移動させるための駆動手段;
第1媒体に電圧を印加するための第1媒体電圧印加手段;ならびに
第2媒体に電圧を印加するための第2媒体電圧印加手段
を備えていることを特徴としている。
保持手段により保持されかつ駆動手段により移動されて、第1分離槽に配置される第3電極、および
保持手段により保持されかつ駆動手段により移動されて、第2分離部の所定の場所に配置される第1電極および第2電極
がさらに備えられていることが好ましい。
第1媒体支持体を保持手段で保持する支持体保持工程;
電気泳動サンプルおよび分離媒体膨潤液が充填された第1試薬槽内へ第1媒体を挿入するサンプル導入工程;
第1分離槽へ第1媒体を挿入し第1媒体電圧印加手段により電圧を印加する1次元目電気泳動工程;
複数の試薬が充填された第2試薬槽内へ順次第1媒体を挿入する試薬処理工程;
第2媒体に第1媒体を接続し第2媒体電圧印加手段により電圧を印加する2次元目電気泳動工程
を包含することを特徴としている。
染色槽内へ第1媒体を浸し、第1媒体内の電気泳動サンプルを染色する染色工程;
洗浄槽内へ第1媒体を浸して未染色色素を洗浄除去する色素洗浄除去工程;
第2平衡化槽内へ第1媒体を浸し電気泳動サンプルを平衡化する平衡化工程
を含むことが好ましい。
2次元目電気泳動工程後に、保持手段により保持され駆動手段により移動される第3電極を、電極洗浄部に浸した状態で駆動手段を水平方向および/または垂直方向に微小変位往復移動させる第3電極振盪洗浄動作工程;
保持手段により保持され駆動手段により移動される2次元目電気泳動装置を、電極洗浄部に浸した状態で駆動手段を水平方向および/または垂直方向に微小変位往復移動させる第1電極および第2電極振盪洗浄動作工程
を包含することが好ましい。
第1媒体15として、膨潤させた際に約0.5mm厚となる乾燥タイプの固定化pH勾配ゲルを、約52mm×約1mmのサイズに切断したものを用いた。
ゲル付支持体17を保持するための保持手段3の支持アーム31上に1mm幅×46mm長の吸着溝を形成し、この吸着溝に支持板上端部を吸引することにより、第1媒体15をアームに吸着させた。吸引のオン/オフを行うことにより、アームから第1媒体15を容易に着脱し得るとともに、電気泳動用電極を保持・運搬するためにアームに着脱し得る。
第1分離部10として、70mm×70mm×10mm厚のPMMA基板Aを用い、この基板に1.1mm幅×3mm深の溝(×1本)と、1.5mm幅×3mm深の溝(×3本)と、5mm幅×9mm深の溝(×7本)を設けた。1.1mm幅の溝にはゲル付支持体17を、1.5mm幅の溝にはサンプル、第1媒体膨潤液(電気泳動用緩衝液)、および電極をそれぞれ格納または充填した。5mm幅の溝には、染色工程に必要な溶液および第2分離に必要な第2平衡化液を収納した。また、サンプルを導入し膨潤させたゲルを、電極を配置した溝に挿入し、電極と接触させて電圧を印加しサンプルの第1方向への分離を行った。
第2分離部20として、70mm×70mm×10mm厚のPMMA基板21を用い、この基板の両端部付近に68mm×9mm×9mm深の溝部を2つ設けた。さらに、第2分離部20には、第2媒体収納部24’として、断面が第1媒体の断面サイズ(52mm×0.5mm)と同じまたは若干大きい溝(55mm〜60mm×0.5mm〜1.0mm)を設けた。
第1分離部10および第2分離部20の下部に、ブラックアルマイト加工を施したアルミニウム製の冷却・真空吸着プレートを設け、真空吸着機構により第1分離部10および第2分離部10を単一のプレート1に固定した。
上述したように、70mm幅の第1分離部10および第2分離部20を、真空吸着を用いて単一のプレートに固定した。
ゲル付支持体の移動、振盪を行うための駆動手段4を、ステッピングモータ駆動のX軸ステージおよびZ軸ステージにより構成した。X軸ステージについてストローク85mm(分解能1μm/パルス)、Z軸ステージについてストローク15mm(分解能1μm/パルス)とし、汎用の多軸ステッピングモータコントローラを介してGPIB接続したパソコンにて制御した。さらに検出装置などの複数の機器との統合制御を行った。
電圧を印加することにより発熱した第1分離部10および第2分離部20を冷却するために、上記ステージ1の下部にペルチェ素子(2基)を配置した。ペルチェ素子は容量51.4W、サイズ40mm×40mmであり、Kタイプの熱電対を温度センサとして接続した温度調節器により設定温度に制御されている。ペルチェ素子の放熱面側には放熱フィンを配置し、空冷用DCファンをさらに配置した。
第1媒体および第2媒体に電圧を印加するための電圧印加手段5・6として、パソコン制御可能なモジュールタイプの高電圧ユニットを使用した。電圧印加手段5・6の制御を、駆動手段の制御と連動して行った。
乾燥タイプのゲル付支持体17を保持手段3の支持アーム31に真空吸着にて保持し、駆動手段4が保持手段3をX方向およびZ方向に移動させた。具体的には、第1媒体15を、第1媒体槽11aからサンプル槽11b、膨潤槽11c、第1分離槽11dへ順次移動しかつ挿入し、第1媒体15に所定の処理を施した。第1分離槽11dの両端に電極14を予め配置し、第1媒体15の両端が電極14に接するように第1媒体15を挿入しかつ保持した。等電点電気泳動電圧印加プログラムに従って第1媒体15に電圧を印加した。
(i) 膨潤槽11cにゲル膨潤液を、第2試薬槽12に各試薬を、それぞれ充填しておく。
(ii)サンプル槽11bのサンプル導入部13にサンプルをアプライする。
(iii) ゲル付支持体17を第1媒体配置槽11aに配置する。
(iv) 第1分離部10を固定手段1上に配置し、真空吸着を用いて固着させる。
(v) 第2分離部20を固定手段1上に配置し、真空吸着を用いて固着させる。
(vi) 第1電極29a、第2電極29b、および第3電極14を配置する。
(vii) 自動化2次元電気泳動装置100の開始ボタンを押す。
(viii) 2次元電気泳動の全自動化工程が終了した後、第1電極29a、第2電極29b、および第3電極14を取り除く。
(ix) 第1分離部10および第2分離部20を固定手段1から取り外す。
(x) 第2分離部20を観察する。
2 矢印
3 保持手段
4 駆動手段
5 第1媒体電圧印加手段
6 第2媒体電圧印加手段
7 第1配線手段
8 第2配線手段
9 冷却手段
10 第1分離部(第1方向分離器具)
11 第1試薬槽
11a 第1媒体配置槽
11b サンプル槽
11c 膨潤槽
11d 第1分離槽
12 第2試薬槽
12a 第1平衡化槽
12b 染色槽
12c 洗浄槽
12d 第2平衡化槽
13 サンプル導入部
14 第3電極
15 第1媒体
16 第1媒体支持体
17 ゲル付支持体
20 第2分離部(サンプル分離器具)
20a 絶縁物
21 下部絶縁板
22 上部絶縁板
23 シート状封止材
24 第2媒体
24’ 第2媒体収納部
25 第1開口部
26 第2開口部(第1媒体供給口)
26’ 第3開口部(第1媒体供給口)
27 絶縁物受容部
28a 第1緩衝液槽
28b 第2緩衝液槽
29a 第1電極
29b 第2電極
30 泳動槽
31 支持アーム(シート剥離手段またはシート穿孔手段)
31’ 支持アーム(シート剥離手段またはシート穿孔手段)
32 アーム−支持体結合部
40 電極洗浄部
41 Z軸ステージ(垂直方向用駆動手段)
41’ Z軸ステージ−保持手段連結部
42 X軸ステージ(平行方向用駆動手段)
42’ X軸ステージ−Z軸ステージ連結部
50 制御手段
51 温度センサ
52 温湿度センサ
53 結露センサ
54 位置センサ
60 放熱手段
61 放熱フィン
62 放熱ファン
63 ペルチェ素子
64 ヒートパイプ
71 第1試薬槽11または第2試薬槽12の底面
72 第1試薬槽11内または第2試薬槽12内の液面
81 一点保持部
82 支持アーム31の重心線
100 自動化2次元電気泳動装置(サンプル分離装置)
X 第2方向
Y 第1方向
Claims (37)
- 板状の絶縁体である第1媒体支持体の側端面に固定された第1媒体中でサンプルを第1方向に分離するための第1方向分離器具と、
第1媒体中で第1方向に分離した分離サンプルを第1方向と異なる第2方向にさらに分離するための第2媒体を収納するための絶縁物を有するサンプル分離器具と、
該第1媒体支持体を第1媒体が下側になるように保持し、第1方向へのサンプル分離を行った後の第1媒体を自動的に第2媒体に密着させるための手段とを備え、
該絶縁物は、第2媒体に通電する第2方向を規定する第1開口部および第2開口部を有し、第1開口部および第2開口部において第2媒体が該絶縁物の外部と接触可能なように第2媒体を収納し、
第2開口部は、分離サンプルを含む第1媒体を第1方向に沿って第2媒体と接着させるための形状を有していることを特徴とするサンプル分離装置。 - 前記サンプル分離器具には、分離サンプルを含む第1媒体を第1方向に沿って第2媒体と接着させるための形状を有している第3開口部が、第1開口部と第2開口部との間に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のサンプル分離装置。
- 前記絶縁物が、2枚の板状絶縁体からなることを特徴とする請求項1に記載のサンプル分離装置。
- 第2媒体の分離パラメータが第1媒体の分離パラメータと異なることを特徴とする請求項1に記載のサンプル分離装置。
- 前記絶縁物が第2媒体を収納していることを特徴とする請求項1または2に記載のサンプル分離装置。
- 第1開口部にて第2媒体と接触させる第1緩衝液を充填するための第1緩衝液槽および第2開口部にて第2媒体と接触させる第2緩衝液を充填するための第2緩衝液槽をさらに備えた請求項1または2に記載のサンプル分離装置。
- 前記絶縁物、第1緩衝液槽および第2緩衝液槽が一体形成されていることを特徴とする請求項6に記載のサンプル分離装置。
- 前記絶縁物を着脱可能に固定するための絶縁物受容部、第1緩衝液槽および第2緩衝液槽が一体形成されていることを特徴とする請求項6に記載のサンプル分離装置。
- 第2媒体に通電するための第1電極および第2電極が、それぞれ第1緩衝液槽および第2緩衝液槽に固定されていることを特徴とする請求項6に記載のサンプル分離装置。
- 前記第1方向分離器具および前記サンプル分離器具が着脱可能に固定された固定手段を備えていることを特徴とする請求項9に記載のサンプル分離装置。
- 前記固定手段が、真空吸着機構、挟固定機構、磁力固定機構または静電吸着機構の少なくとも1つを備えていることを特徴とする請求項10に記載のサンプル分離装置。
- 前記密着させるための手段は、前記第1媒体支持体を保持するための保持手段、ならびに第1方向および第2方向からなる平面に対して平行方向または垂直方向に前記固定手段または該保持手段を移動するための駆動手段をさらに備えていることを特徴とする請求項10に記載のサンプル分離装置。
- 第2媒体に電圧を印加するための第2媒体電圧印加手段をさらに備えていることを特徴とする請求項12に記載のサンプル分離装置。
- 第1電極および第2電極と第2媒体電圧印加手段とを接続するための第2配線手段が備えられていることを特徴とする請求項13に記載のサンプル分離装置。
- 第1電極および第2電極が、前記保持手段によって保持され、前記駆動手段によってそれぞれ第1緩衝液槽および第2緩衝液槽へ配置されることを特徴とする請求項14に記載のサンプル分離装置。
- 第1方向分離器具が、第1の分離を行うための第1分離槽を有していることを特徴とする請求項13に記載のサンプル分離装置。
- 第1媒体に通電するための第3電極が、第1分離槽に固定されていることを特徴とする請求項16に記載のサンプル分離装置。
- 第1媒体に電圧を印加するための第1媒体電圧印加手段をさらに備えていることを特徴とする請求項17に記載のサンプル分離装置。
- 第3電極と第1媒体電圧印加手段とを接続するための第1配線手段が備えられていることを特徴とする請求項18に記載のサンプル分離装置。
- 第3電極が、前記保持手段によって保持され、前記駆動手段によって第1分離槽へ配置されることを特徴とする請求項18に記載のサンプル分離装置。
- 第1方向分離器具が複数の試薬槽をさらに有していることを特徴とする請求項12に記載のサンプル分離装置。
- 前記試薬槽に充填された試薬を封止するためのシート状封止材が設けられていることを特徴とする請求項21に記載のサンプル分離装置。
- 前記シート状封止材を剥離または穿孔するためのシート剥離手段またはシート穿孔手段が前記保持手段に設けられていることを特徴とする請求項22に記載のサンプル分離装置。
- シート状封止材によって封止かつ分離された複数の試薬が、前記試薬槽の少なくとも1つに充填されており、該複数の試薬は、該シート状封止材が剥離または穿孔されることによって混合されることを特徴とする請求項23に記載のサンプル分離装置。
- 前記固定手段を冷却するための冷却手段を備えていることを特徴とする請求項12に記載のサンプル分離装置。
- 第2媒体または第2媒体と接触する緩衝液の温度を検出するための温度センサを備えていることを特徴とする請求項12に記載のサンプル分離装置。
- 前記保持手段が第1媒体支持体を保持していることを特徴とする請求項12に記載のサンプル分離装置。
- 前記保持手段が、第1媒体支持体を介して付与される外力の方向および/または強度を検出するための圧力センサを備えていることを特徴とする請求項27に記載のサンプル分離装置。
- 前記保持手段は、第1媒体支持体を介して付与される外力を低減するための緩衝部材が設けられていることを特徴とする請求項12に記載のサンプル分離装置。
- 前記固定手段、前記保持手段、前記駆動手段、前記第1媒体電圧印加手段、および前記第2媒体電圧印加手段を同期制御するための制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項18に記載のサンプル分離装置。
- 第1媒体は、乾燥ゲルであり、
第1媒体を膨潤させるための膨潤槽と、
該膨潤槽から上記第1方向分離器具へ膨潤させた第1媒体を移動させる手段とを更に備えていることを特徴とする請求項1に記載のサンプル分離装置。 - 第2媒体は、第2開口部から突出していることを特徴とする請求項1に記載のサンプル分離装置。
- 前記保持手段は、真空吸着手段であることを特徴とする請求項12に記載のサンプル分離装置。
- 前記保持手段は、第1媒体の下面が前記平面に対して傾きを有するように前記第1媒体支持体を保持することを特徴とする請求項12に記載のサンプル分離装置。
- 前記駆動手段は、第1媒体が前記試薬槽内に挿入された状態で、前記保持手段を前記平行方向または前記垂直方向に往復移動させることを特徴とする請求項21に記載のサンプル分離装置。
- 第1方向分離器具と、第2媒体を収納するための絶縁物を有するサンプル分離器具とを備えたサンプル分離装置がサンプルを分離する方法であって、
第1方向分離器具内において、板状の絶縁体である第1媒体支持体の側端面に固定された第1媒体中でサンプルを第1方向に分離する工程と、
該第1媒体支持体を第1媒体が下側になるように保持し、第1方向へのサンプル分離を行った後の第1媒体を自動的に第2媒体に密着させる工程と、
第1媒体中で第1方向に分離した分離サンプルを第2媒体中で第1方向と異なる第2方向にさらに分離する工程とを包含しており、
該絶縁物は、第2媒体に通電する第2方向を規定する第1開口部および第2開口部を有し、第1開口部および第2開口部において第2媒体が該絶縁物の外部と接触可能なように第2媒体を収納し、
第2開口部は、分離サンプルを含む第1媒体を第1方向に沿って第2媒体と接着させるための形状を有していることを特徴とする方法。 - 第1媒体中で第1方向に分離した分離サンプルを第1方向と異なる第2方向にさらに分離するための第2媒体を収納するための絶縁物を有するサンプル分離器具が固定された固定手段を備えているサンプル分離装置であって、
該絶縁物は、第2媒体に通電する第2方向を規定する第1開口部および第2開口部を有し、第1開口部および第2開口部において第2媒体が該絶縁物の外部と接触可能なように第2媒体を収納し、
第2開口部は、分離サンプルを含む第1媒体を第1方向に沿って第2媒体と接着させるための形状を有し、
該サンプル分離器具は、第1開口部にて第2媒体と接触させる第1緩衝液を充填するための第1緩衝液槽および第2開口部にて第2媒体と接触させる第2緩衝液を充填するための第2緩衝液槽をさらに備え、
第1媒体を支持した第1媒体支持体を保持するための保持手段、ならびに第1方向および第2方向からなる平面に対して平行方向または垂直方向に該固定手段または該保持手段を移動するための駆動手段をさらに備え、
サンプルを第1媒体中で第1方向に分離するための第1方向分離器具をさらに固定し、
前記第1方向分離器具は、第1の分離を行うための第1分離槽を有し、
第1媒体に電圧を印加するための第1媒体電圧印加手段をさらに備え、
第3電極が、前記保持手段によって保持され、前記駆動手段によって第1分離槽へ配置されることを特徴とするサンプル分離装置。
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