JP4734065B2 - 電気泳動装置および装置構成器具 - Google Patents

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Description

本発明は、電気泳動装置および当該装置を構成する器具に関するものであり、より詳細には、電気泳動実行中の所望の時点でサンプルに励起光を照射して蛍光を検出するための、高い検出感度を有する電気泳動装置および当該装置を構成する器具に関するものである。
電気泳動を用いた分析（例えば、質量分析）では、分離媒体である電気泳動ゲルが充填されたカセットを泳動槽に配置し、タンパク質を含むサンプルをアプライし、電気泳動を行った後にゲルをカセットから取り出し、ゲルを染色した結果を観察し、所望の部分をゲルから切り出し、切り出したゲル片を用いている。
サンプルの分離・展開に用いる電気泳動用のゲルは薄く、壊れやすい。電気泳動後のこのようなゲル中に含まれるタンパク質分離スポット（バンド）を検出および／または定量するためには、（１）カセットを泳動槽から取り外し、（２）カセットを分解してゲルを取り出し、（３）ゲルを検出装置へ搬送し（または搬送するために平坦な固定板に載せ）、そして（４）ゲルの変形を防止するために液体に浸す（またはサポートフィルムに固定化する）。このような操作は煩雑であり、ゲルは有毒であるので、取り出し操作は危険を伴う。さらに、電気泳動を行った後に取り出したゲルを染色するので無駄な時間を要する。蛍光染色を施したサンプルを用いてゲル染色までの工程を省略する方法（例えば、特許文献１および２を参照のこと）が知られている。
特開平５−２１５７１３号公報（平成５年８月２４日公開） 特開平５−２１５７１４号公報（平成５年８月２４日公開）
しかしながら、励起光波長と蛍光波長とが近接した蛍光物質（例えば、Ｃｙ５）を用いてタンパク質を定量する場合、ゲルおよび／またはカセットによる励起光の反射および／または散乱が検出感度に影響を与え、微量タンパク質スポットは、ゲルをカセットから取り出すことなく検出することができない。よって、特許文献１および２に記載されている技術を用いても分離したサンプルを観察するためには、電気泳動終了後に電気泳動装置から取り外したカセットからゲルを取り出して移動させることが必要であり、作業者が分離したサンプルを観察するためにはゲルとの接触を回避することはできなかった。
泳動槽の中のゲルを直接観察することができれば、電気泳動にて分離中のサンプルの観察を行うことができ、さらに電気泳動に供することもできる。しかし、このことは泳動槽による種々の反射光（散乱光）により妨げられてきた。特に、蛍光物質にて染色したサンプルを観察する場合、励起光の数十〜数百分の一程度にすぎない蛍光をロスなく検出することは不可能であった。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電気泳動を開始した後、作業者が電気泳動ゲルに接触することなく、分離したタンパク質を容易に観察し、ゲルを取り出すことなく高感度な分析を行い得る電気泳動装置および装置構成器具を実現することにある。
本発明者らは、上記反射光（散乱光）のうち泳動槽の上面または下面において生じるものが特に不具合を生じることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明に係る電気泳動器具は絶縁物を有し、
該絶縁物は、
第１分離媒体を内部に収納するための第１分離媒体収納部；
第１分離媒体収納部と外部とを連絡しかつ第１分離媒体での分離方向を規定するための第１開口部および第２開口部；ならびに
第１分離媒体収納部内部を外部から観察するための光透過部
を備えており、
反射防止層が該光透過部を被覆していることを特徴としている。
本発明に係る電気泳動器具は、絶縁物を有し、
該絶縁物は、
第１分離媒体が内部に収納されている第１分離媒体収納部；
第１分離媒体収納部と外部とを連絡しかつ第１分離媒体での分離方向を規定するための第１開口部および第２開口部；ならびに
第１分離媒体収納部内部を外部から観察するための光透過部
を備えており、
反射防止層が該光透過部を被覆していることを特徴としている。
本発明に係る電気泳動器具は、上記構成を有することにより、分離サンプルを感度よく検出し得る。
本発明に係る電気泳動器具は、絶縁物を有し、
該絶縁物は、
第１分離媒体を内部に収納するための第１分離媒体収納部；
第１分離媒体収納部と外部とを連絡しかつ第１分離媒体での分離方向を規定するための第１開口部および第２開口部；ならびに
第１分離媒体収納部内部を外部から観察するための光透過部
を備えており、
第１分離媒体収納部を挟んで該光透過部の対面に光吸収層をさらに備えていることを特徴としている。
本発明に係る電気泳動器具は、絶縁物を有し、
該絶縁物は、
第１分離媒体が内部に収納されている第１分離媒体収納部；
第１分離媒体収納部と外部とを連絡しかつ第１分離媒体での分離方向を規定するための第１開口部および第２開口部；ならびに
第１分離媒体収納部内部を外部から観察するための光透過部
を備えており、
第１分離媒体収納部を挟んで該光透過部の対面に光吸収層をさらに備えていることを特徴としている。
本発明に係る電気泳動器具は、上記構成を有することにより、分離サンプルを感度よく検出し得る。
本発明に係る電気泳動器具において、上記光吸収層が、第１分離媒体収納部を挟んで前記反射防止層と対向して設けられていることが好ましい。
本発明に係る電気泳動器具は、上記光吸収層が、第１分離媒体収納部を挟んで前記反射防止層と対向して設けられていることにより、該反射防止層側に照射／検出部を設けた際に、第１分離媒体裏面における反射光（散乱光）を避けることができる。
本発明に係る電気泳動器具において、上記絶縁物が第１板状絶縁体および第２板状絶縁体を備え、第１分離媒体収納部が第１板状絶縁体上に設けられた凹部であり、第２板状絶縁体が該凹部を被覆していることが好ましい。
本発明に係る電気泳動器具は、上記構成を有することにより、単純な構造を有する電気泳動器具として構築し得る。
本発明に係る電気泳動器具において、上記反射防止層が第２板状絶縁体上に設けられていることが好ましい。
本発明に係る電気泳動器具は、上記構成を有することにより、単純な構造を有する電気泳動器具として構築し得かつ反射防止層を随時設けることができる。
本発明に係る電気泳動器具は、前記絶縁物が第１板状絶縁体および第２板状絶縁体を備え、第１分離媒体収納部が第１板状絶縁体上に設けられた凹部であり、第２板状絶縁体が該凹部を被覆した構成において、第２板状絶縁体が反射防止層であることが好ましい。
本発明に係る電気泳動器具は、上記構成を有することにより、単純な構造を有する電気泳動器具として構築し得かつ構成部材の点数を低減させることができる。
本発明に係る電気泳動器具は、前記絶縁物が第１板状絶縁体および第２板状絶縁体を備え、第１分離媒体収納部が第１板状絶縁体上に設けられた凹部であり、第２板状絶縁体が該凹部を被覆した構成において、上記光吸収層が第１板状絶縁体上に設けられていることが好ましい。
本発明に係る電気泳動器具は、上記構成を有することにより、単純な構造を有する電気泳動器具として構築し得かつ反射防止層を随時設けることができる。
本発明に係る電気泳動器具において、第１板状絶縁体が光吸収層であることが好ましい。
本発明に係る電気泳動器具は、上記構成を有することにより、単純な構造を有する電気泳動器具として構築し得かつ構成部材の点数を低減させることができる。
本発明に係る電気泳動器具は、第１開口部にて第１分離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１分離媒体と接触させる第２緩衝液を充填するための第２緩衝液槽がさらに備えられていることが好ましい。
本発明に係る電気泳動器具は、電気泳動に必要な緩衝液を充填するための緩衝液槽を有しているので、新たな組立ての必要性がない。
本発明に係る電気泳動器具において、上記絶縁物、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が好ましい。
本発明に係る電気泳動器具は、電気泳動に必要な緩衝液を充填するための緩衝液槽を一体化して有しているので、操作／運搬が容易である。
本発明に係る電気泳動器具は、第１緩衝液槽および第２緩衝液槽がそれぞれ第１電極および第２電極を備えていることが好ましい。
本発明に係る電気泳動器具は、第１開口部または第２開口部が、サンプルを保持した第２分離媒体を密着させる形状を有していることが好ましい。
本発明に係る電気泳動器具は、第１開口部または第２開口部が、サンプルを保持した第２分離媒体を密着させる形状を有していることにより、サンプルを確実に第１分離媒体に移動させることができ、かつ第１分離媒体においてより高度な分離を遂行することができる。
本発明に係る電気泳動器具が上記構成を有することにより、別の分離媒体にて分離したサンプルを第１分離媒体に供給することができ、２次元電気泳動を実行し得る。
本発明に係る電気泳動装置は、上記の電気泳動器具、第１分離媒体中のサンプルを照射するための照射手段、および該サンプルからの蛍光を検出するための検出手段が備えられていることを特徴としている。
本発明に係る電気泳動装置は、上記構成を有することにより、分離中のサンプルを高感度にて観察することができる。
本発明に係る電気泳動装置において、第１分離媒体に電圧を印加するための第１電圧印加手段がさらに備えられていることが好ましい。
本発明に係る電気泳動装置において、第１緩衝液槽および第２緩衝液槽に挿入するための第１電極および第２電極が、第１電圧印加手段と連結された第１配線手段に設けられていることが好ましい。
本発明に係る電気泳動装置は、緩衝液槽とは独立した形態で電極を有することにより、電極の取替えや洗浄を容易に行い得る。
本発明に係る電気泳動装置において、サンプルを第２分離媒体中で分離するための分離器具がさらに備えられていることが好ましい。
本発明に係る電気泳動装置は、上記構成を有することにより、自動化された２次元電気泳動を可能にする。
本発明に係る電気泳動装置において、前記分離器具にて第２分離媒体に電圧を印加するための第２電圧印加手段がさらに備えられていることが好ましい。
本発明に係る電気泳動装置は、上記構成を有することにより、自動化された２次元電気泳動を可能にする。
本発明に係る電気泳動装置において、分離器具に挿入するための第３電極が、第２電圧印加手段と連結された第２配線手段に設けられていることが好ましい。
本発明に係る電気泳動装置は、上記構成を有することにより、自動化された２次元電気泳動を可能にする。
本発明に係る電気泳動装置において、サンプルを保持した第２分離媒体を第１開口部または第２開口部へ移動するための移動手段がさらに備えられていることが好ましい。
本発明に係る電気泳動装置は、上記構成を有することにより、自動化された２次元電気泳動を可能にする。
本発明に係る電気泳動装置において、前記移動手段が、第２分離媒体を該分離器具から第１開口部または第２開口部へ移動することが好ましい。
本発明に係る電気泳動装置は、上記構成を有することにより、自動化された２次元電気泳動を可能にする。
本発明に係る電気泳動装置において、前記移動手段が、第１配線手段を移動することが好ましい。
本発明に係る電気泳動装置は、上記構成を有することにより、自動化された２次元電気泳動を可能にする。
本発明に係る電気泳動装置において、前記移動手段が、第２配線手段を移動することが好ましい。
本発明に係る電気泳動装置は、上記構成を有することにより、高度に自動化された２次元電気泳動を可能にする。
本発明を用いれば、電気泳動を開始した後、煩雑な作業を伴うことなく、分離したサンプルを高感度に検出し得、定量的な分析を行い得る。
本発明に係る電気泳動器具の第１の実施形態を、２次元電気泳動用の２Ｄチップ（２次元目電気泳動用チップ）として利用可能な電気泳動器具１００を例として、図１〜４に基づいて説明する。
本発明の一実施形態に係る電気泳動器具１００の要部構成を示す斜視図を図１に示す。本実施形態に係る電気泳動器具１００において、下部基板（第１板状絶縁体）１、上部基板（第２板状絶縁体）２からなる絶縁物１０に対して、２次元目電気泳動を行う第１分離媒体４を収納する溝部（第１分離媒体収納部）４’、第１緩衝液槽５、および第２緩衝液槽６が設けられており、上部基板２上を反射防止層３が被覆している。図１に示す電気泳動器具１００の断面図を図２に示す。
このような電気泳動器具１００を作製するためには、先ず、上面に溝部４’を設けた下部基板１上に、上部基板２を重ね合わせて、溝部４’を絶縁物１０により覆い、さらにその上から反射防止層３にて被覆する（図３および４を参照のこと）。そして上部基板２を貫く２つの溝（第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６）が下部基板１に設けられている。第１分離媒体収納部４’に収納された第１分離媒体４は、第１開口部７および第２開口部８において絶縁物１０の外部と連絡している。
第１開口部７および第２開口部８は、電気泳動器具１００に設けられた第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６にそれぞれ面している。サンプルの分離を実行するために、第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６には、溝部４’に収納された第１分離媒体４と第１開口部７および第２開口部８にて接する第１緩衝液および第２緩衝液がそれぞれ充填される（図示せず）。
用語「サンプル」は当該分野において標本、調製物と同義で用いられ、本明細書中で使用される場合、「生物学的サンプル」またはその等価物が意図される。「生物学的サンプル」は、供給源としての生物材料（例えば、個体、体液、細胞株、組織培養物もしくは組織切片）から得られる、任意の調製物が意図される。生物学的サンプルとしては、体液（例えば、血液、唾液、歯垢、血清、血漿、尿、滑液、および随液）および組織供給源が挙げられる。好ましい生物学的サンプルは、被験体サンプルである。好ましい被験体サンプルは、被験体から得た皮膚病変部、喀痰、咽頭粘液、鼻腔粘液、膿、または分泌物である。本明細書中で使用される場合、用語「組織サンプル」は、組織供給源より得られた生物学的サンプルが意図される。哺乳動物から組織生検および体液を得るための方法は当該分野で周知である。本明細書中で使用される場合、用語「サンプル」としては、上記生物学的サンプルおよび上記組織サンプル以外に、上記生物学的サンプルおよび上記組織サンプルより抽出したタンパク質サンプル、ゲノムＤＮＡサンプルおよび／または総ＲＮＡサンプルも挙げられる。
上記所望のタンパク質（またはＤＮＡなど）が蛍光標識（または蛍光染色）されている場合、タンパク質（またはＤＮＡなど）バンドの蛍光を検出する必要がある。この場合、蛍光を発生させるためには励起光がタンパク質（またはＤＮＡなど）に届かなければならず、発生した蛍光が第１分離媒体外部に放出されなければならない。
本実施形態に係る電気泳動器具１００において、上方より反射防止層３を介して第１分離媒体４を観察するので、上部基板２のうち、第１分離媒体収納部４’と反射防止層３との間の部分は透過性材料からなる透過部である。この場合、タンパク質（またはＤＮＡなど）を標識する蛍光物質に励起光を照射するための照射手段３０、およびタンパク質（またはＤＮＡなど）を標識する蛍光物質が発する蛍光を検出するための検出手段４０を、図９に示すように、第１分離媒体４の上方に設置されることが好ましい。なお、上部基板２全体が光透過性であってもよい。
もちろん、下部基板１が光透過性であれば、下部基板１の下方に照射手段３０および検出手段４０を設置してタンパク質（またはＤＮＡなど）を標識する蛍光物質が発する蛍光を検出することも可能であり、照射手段３０および検出手段４０を設ける部位は、反射防止層３の部位およびそれに伴う光透過部の部位に応じて適宜設定され得る。
反射防止層３は、少なくとも励起光のピーク波長に対する反射率が５％以下であることが好ましく、２％以下であることが好ましい。反射防止層３としては、屈折率の低い物質（低屈折率材料）からなる層から構成されたものや、低屈折率材料、屈折率の高い物質（高屈折率材料）、低屈折率材料と高屈折率材料との中間の屈折率を有する物質（中屈折率物質）などを組み合わせて構成された多層膜が用いられ得る。
低屈折率材料としては、珪素酸化物、フッ化マグネシウムなどが挙げられ、高屈折率材料としては、チタン酸化物、ニオブ酸化物、亜鉛酸化物、インジウム酸化物などが挙げられ、中屈折率材料としては、アルミニウム酸化物などが挙げられるが、いずれもこれらに限定されない。例えば、反射防止層３としては、上部基板２に、酸化チタン、酸化ケイ素、または酸化チタンと酸化ケイ素とを順次スパッタリング法にて積層したものが好ましく用いられ得る。かような材料から構成される反射防止層３は、上部基板２上に直接設けられても、別の基材上に設けられたものを上部基板２と貼り合わせる構成であってもよい。
上記基材としては、ガラス基材、ポリエステル系樹脂フィルム、セルロース系樹脂フィルム、ポリオレフィン系樹脂フィルム、ポリカーボネート系樹脂フィルムなどが挙げられる。上記種々の材料を基材上に設ける方法としては、該材料を蒸着法、スパッタリング法などの乾式法により形成させる方法、および、該材料を含む溶液をコーティング法などの湿式法により形成させる方法が挙げられる。
反射防止層３は、励起波長の透過率が８０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましい。なお、励起光が入射する方向での反射率が上記範囲内であることが重要であるので、入射方向を考慮して反射防止層３の光学設計を行うことが必要である。
第１の実施形態において、透過部は、励起波長および蛍光波長の反射／吸収が低いことが望まれる。透過部を構成するに好ましい材料としては、励起波長および蛍光波長の反射／吸収が低くなるように設計されたセラミック材料およびプラスチック材料が挙げられるが、これらに限定されない。また、下部基板１および／または上部基板２自体が透過部であってもよく、この場合、下部基板１および／または上部基板２が絶縁性を有していることを考慮して、これらを構成するに好ましい材料としては、ガラス、アクリル樹脂、ポリオレフィン系樹脂などが挙げられるが、これらに限定されない。
電気泳動器具において第２開口部８から第１開口部７に向かってのみ電流が流れる必要があるので、絶縁物１０は第１開口部７および第２開口部８を除いた部位にて第１分離媒体４に密着しかつ第１分離媒体４を絶縁しなければならない。また、第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６において液体（緩衝液）が保持されなければならないので、絶縁物１０は防水性が高いことが好ましい。このような特性を有する絶縁物としては、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどが挙げられるが、これらに限定されない。
電気泳動器具１００において、絶縁物１０、第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６が一体形成されている態様を用いて本発明を説明してきたが、これらは別々に構成されていてもよい。
第１開口部７および第２開口部８においてのみ第１分離媒体４が緩衝液と接していることが好ましいので、第１分離媒体４を覆う絶縁物１０は防水性が高い物質からなることが好ましい。また、電気泳動終了時または電気泳動中における高感度での分析のように第１分離媒体４を絶縁物１０から取り外すことなくサンプルを検出するためには、絶縁物１０は光透過性の高い物質からなることが好ましい。このような特性を兼ね備えた物質としては、ガラス、樹脂が挙げられ、樹脂材料としてはアクリル樹脂、ＰＤＭＳ、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ＰＥＴ、塩ビなどが挙げられ、重量や操作性、生産性の観点からアクリル樹脂（例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）など）が好ましい。
なお、第１分離媒体４を第１分離媒体収納部４’にて作製しても、別途作製した第１分離媒体４を移動して第１分離媒体収納部４’に固定してもよい。第１分離媒体収納部４’は溝である必要はなく、その場合、下部基板１上の第１分離媒体４を固定する部位を囲むように、第１分離媒体４の厚みと等しいスペーサ（図示せず）を配置し、スペーサを介して下部基板１と上部基板２とを接着すればよい。
本発明に係る電気泳動器具の第２の実施形態を、２次元電気泳動用の２Ｄチップ（２次元目電気泳動用チップ）として利用可能な電気泳動器具１０１を例として、図５〜８に基づいて説明する。
本実施形態に係る電気泳動器具１０１の要部構成を示す断面図を図５に示す。本実施形態に係る電気泳動器具１０１において、下部基板（第１板状絶縁体）１、上部基板（第２板状絶縁体）２からなる絶縁物１０に対して、２次元目電気泳動を行う第１分離媒体４を収納する溝部（第１分離媒体収納部）４’、第１緩衝液槽５、および第２緩衝液槽６が設けられている。
第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、上方より第１分離媒体４を観察するので、上部基板２のうち、第１分離媒体収納部４’を被覆する部分は透過性材料からなる透過部である。この場合、タンパク質（またはＤＮＡなど）を標識する蛍光物質に励起光を照射するための照射手段３０、およびタンパク質（またはＤＮＡなど）を標識する蛍光物質が発する蛍光を検出するための検出手段４０を、図９に示すように、第１分離媒体４の上方に設置されることが好ましい。なお、上部基板２全体が光透過性であってもよい。
第２の実施形態において、電気泳動器具１０１は、第１分離媒体収納部４’を挟んで上記光透過部の対面の下部基板１上に光吸収層９をさらに備えている。また、上部基板２を貫く２つの溝（第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６）が下部基板１に設けられている。第１分離媒体収納部４’に収納された第１分離媒体４は、第１開口部７および第２開口部８において絶縁物１０の外部と連絡している。
第１開口部７および第２開口部８は、電気泳動器具１０１に設けられた第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６にそれぞれ面している。サンプルの分離を実行するために、第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６には、溝部４’に収納された第１分離媒体４と第１開口部７および第２開口部８にて接する第１緩衝液および第２緩衝液がそれぞれ充填される（図示せず）。
第２の実施形態において、光吸収層９は下部基板１の第１分離媒体収納部４’直下（図５を参照のこと）に設けられても下部基板１の底面（図６を参照のこと）に設けられてもよい。また、光吸収層９は下部基板１のうちの第１分離媒体収納部４’を支持する部分全体（図７を参照のこと）であっても下部基板１全体（図８を参照のこと）であってもよい。
もちろん、下部基板１が透過部を備え、下部基板１の下方に照射手段３０および検出手段４０を設置してタンパク質（またはＤＮＡなど）を標識する蛍光物質が発する蛍光を検出することも可能である。この場合は、光吸収層９は上部基板２のうちの第１分離媒体分離部４’を被覆する部分であり得、上部基板２全体が光吸収層９であってもよい（図示せず）。このように、照射手段３０および検出手段４０を設ける部位は、光透過部の部位およびそれに伴う光吸収層９の部位に応じて適宜設定され得る。
光吸収層９は、少なくとも励起光のピーク波長に対する透過率が５％以下であることが好ましく、２％以下であることがより好ましい。このようなものとしては、励起光のピーク波長に吸収体を有する色素または顔料などが用いられ得る。具体的には、上記色素または顔料などを溶剤または樹脂バインダに混入した組成物が、コーティング法などの湿式法により形成され得る。また、下部基板１が光吸収層９を兼ねる場合は、上記色素または顔料などを基板に混入すればよい。さらに、光吸収層９は蛍光波長の透過率もまた５％以下であることが好ましく、２％以下であることがより好ましい。
第２の実施形態において、絶縁物１０および透過部は、第１の実施形態と同様であってよい。また、電気泳動器具１０１において、絶縁物１０、第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６が一体形成されている態様を図５〜８に示したが、これらは別々に構成されていてもよい。
以上のように、１つの局面において、本発明に係る電気泳動器具１００・１０１は、第１分離媒体４を保持する下部基板１と、該下部基板１の両端に緩衝液を充填する第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６を備え、該下部基板１を被覆する上部基板２を有し、該上部基板２上に反射防止層３を設けてなることを特徴としている。
他の局面において、本発明に係る電気泳動器具１００・１０１は、第１分離媒体４を保持する下部基板１と、該下部基板１の両端に緩衝液を充填する第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６を備え、該下部基板１を被覆する上部基板２を有し、該下部基板１が黒色であるかまたは該下部基板１に黒色層９が設けられていることを特徴としている。
さらに他の局面において、本発明に係る電気泳動器具１００・１０１は、第１分離媒体４を保持する下部基板１と、該下部基板１の両端に緩衝液を充填する第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６を備え、該下部基板１を被覆する上部基板２を有し、該上部基板２上に反射防止層３を設けてなり、かつ該下部基板１が黒色であるかまたは該下部基板１に黒色層９が設けられていることを特徴としている。
本発明に係る電気泳動器具１００・１０１において、上記下部基板１上に第１分離媒体４があることが好ましい。
本発明に係る電気泳動器具１００・１０１において、上記第１分離媒体４がゲル状物質であることが好ましい。
本発明に係る電気泳動器具１００・１０１において、反射防止層３は、上部基板２に、酸化ケイ素、または酸化チタンと酸化ケイ素とを順次スパッタリング法にて積層したものであり得る。
透過波長には幅があるので検出手段における工夫（例えば、ＣＣＤカメラでの蛍光フィルターの使用）だけでは、蛍光を観察する際に励起光を完全に遮断することはできない。しかし、上記構成を有する本発明を用いることにより、カセットによる反射光および／または散乱光を首尾よく排除することができ、よって、励起光波長と蛍光波長とが近接する蛍光物質を用いてタンパク質（またはＤＮＡ）サンプルを検出および／または分析することができる。
さらに、本発明を用いれば、ゲルを取り出す必要がないので、ゲルの乾燥および／または変形を防止し得るとともに、ゲルを取り出した際に不可欠のゲルの洗浄を行うことなく低バックグラウンドにて分析し得る。
なおさらに、電圧印加終了（電気泳動終了）の後に生じ得るタンパク質（またはＤＮＡ）のスポットの拡散を防止し得る。
また、電圧印加終了（電気泳動終了）の後には、泳動終了時の目印となる色素マーカー、染料、およびサンプルに標識化されなかった蛍光色素がゲル端面（低分子量側）に分離している。これらの物質がサンプル分離後のゲルに接触することを防止し得るので、誤った分析を防止し得る。
本発明に係る電気泳動装置の一実施形態を、図９または１０に基づいて説明する。
図９は、本発明に係る電気泳動器具の第１の実施形態１００を備えた電気泳動装置２００の一実施形態を示す断面図である。本実施形態に係る電気泳動装置２００は、電気泳動器具１００、照射手段３０および検出手段４０を備えている。本実施形態において、電気泳動器具１００には、下部基板（第１板状絶縁体）１、上部基板（第２板状絶縁体）２からなる絶縁物１０に対して、２次元目電気泳動を行う第１分離媒体４を収納する溝部（第１分離媒体収納部）４’、第１緩衝液槽５、および第２緩衝液槽６が設けられており、上部基板２上が反射防止層３により被覆されている。第１分離媒体収納部４’に収納された第１分離媒体４は、第１開口部７および第２開口部８において絶縁物１０の外部と連絡している。
第１開口部７および第２開口部８は、電気泳動器具１０１に設けられた第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６にそれぞれ面している。サンプルの分離を実行するために、第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６には、溝部４’に収納された第１分離媒体４と第１開口部７および第２開口部８にて接する第１緩衝液および第２緩衝液がそれぞれ充填される（図示せず）。
本実施形態に係る電気泳動装置２００では、かような電気泳動器具１００に励起光を照射手段３０より照射して蛍光標識されたサンプルからの蛍光を検出手段４０にて検出するので、上部基板２のうち、第１分離媒体収納部４’と反射防止層３との間の部分は透過性材料からなる透過部であり、より好ましくは上部基板２全体が透過性である。
本実施形態に係る電気泳動装置２００では、照射手段３０および検出手段４０が反射防止層３（および／または下部基板１）の特性を利用して、微量タンパク質（またはＤＮＡなど）であってもシャープな検出画像を感度よく得ることができる。具体的には、従来、微量のサンプルに対して、長時間露光することによりバックグラウンドノイズとの差が不明瞭であったシグナルの検出強度を上げていたが、本実施形態を用いれば、短時間の露光であっても高いＳ／Ｎ比（シグナルＳ：蛍光、ノイズＮ：励起光）を得ることができ、高感度で検出することができる。
図１０は、本発明に係る電気泳動器具の第２の実施形態１０１を備えた電気泳動装置２００の一実施形態を示す断面図である。本実施形態に係る電気泳動装置２００は、電気泳動器具１０１、照射手段３０および検出手段４０を備えている。本実施形態において、電気泳動器具１０１には、下部基板（第１板状絶縁体）１、上部基板（第２板状絶縁体）２からなる絶縁物１０に対して、２次元目電気泳動を行う第１分離媒体４を収納する溝部（第１分離媒体収納部）４’、第１緩衝液槽５、および第２緩衝液槽６が設けられている。電気泳動器具１０１は、下部基板１上に光吸収層９をさらに備えている。また、第１分離媒体収納部４’に収納された第１分離媒体４は、第１開口部７および第２開口部８において絶縁物１０の外部と連絡している。
第１開口部７および第２開口部８は、電気泳動器具１０１に設けられた第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６にそれぞれ面している。サンプルの分離を実行するために、第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６には、溝部４’に収納された第１分離媒体４と第１開口部７および第２開口部８にて接する第１緩衝液および第２緩衝液がそれぞれ充填される（図示せず）。
本実施形態に係る電気泳動装置２００では、かような電気泳動器具１０１に励起光を照射手段３０より照射して蛍光標識されたサンプルからの蛍光を検出手段４０にて検出するので、上部基板２のうち、第１分離媒体収納部４’を被覆する部分は透過性材料からなる透過部であり、より好ましくは上部基板２全体が透過性である。
本実施形態に係る電気泳動装置２００では、照射手段３０および検出手段４０が光反射層９の特性を利用して、移動中のタンパク質（またはＤＮＡなど）であっても高感度で検出することができる。
照射手段３０は、第１分離媒体４中にて分離・展開される蛍光標識化したサンプルに対して励起光を照射し、検出手段４０は、サンプルから生じた蛍光を検出し得る。このような構成を有することにより、電気泳動装置２００を用いる際に、作業者はゲルに接触する必要がない。また、本実施形態に係る電気泳動装置２００では、短時間の露光であっても高いＳ／Ｎ比の高感度検出が可能であるため、電気泳動の最中に電圧負荷を一旦停止させることなく、高感度で検出することができる。
照射手段３０によって光照射されるタンパク質（またはＤＮＡなど）は予め染色されていることが好ましく、蛍光染色されていることがより好ましい。
従来、ゲル中の蛍光標識化タンパク質（またはＤＮＡなど）を検出する場合、電気泳動終了後（すなわち、タンパク質（またはＤＮＡなど）の移動が停止している状態）にゲルの直上からの照射光をゲルの直上にて観察する構成を有している。このような構成を有する検出機器を用いたとしても、電気泳動中のタンパク質（またはＤＮＡなど）を検出することは非常に困難である。なぜなら、標的のタンパク質（またはＤＮＡなど）を高感度で検出するためには露光時間を長くする必要があったので、サンプルの移動とともに不明瞭な分離を検出することとなり、分析が不可能だからである。
なお、本発明に係る電気泳動装置２００は、照射手段３０および検出手段４０の動作を首尾よく制御し、かつ収集したデータを処理する制御手段（図示せず）を備えている。本実施形態における制御手段は、演算部、記憶部、処理部などの複数の機能部位を併せ持つ構成を有する制御部を備えている。制御手段の記憶部には、制御手段の処理部にて行われる演算を実行するプログラムが格納されており、記憶部には収集されたデータもまた記録され、必要に応じて処理部に入力される。制御部において、記憶部に格納されたプログラムを演算部が実行し、図示しない入出力回路などの周辺回路を制御することによって、制御が実現される。周辺回路としては、種々の設定値（例えば、用いる蛍光物質の励起波長／蛍光波長など）を格納する格納部、検出された値と格納されている値とを比較する比較部、比較結果に基づいて移動手段などを制御するための出力を算出する処理部などの間に形成される回路などが挙げられるが、これらに限られない。これらの機能ブロックは、全て演算部の制御を受けており、これら機能ブロックは、その具体的な構成、機能等は特に限定されるものではない。
図１１は、本発明に係る電気泳動器具１００および１０１の特徴を兼ね備えた電気泳動器具１０２と電気泳動器具１０２以外の分離器具７０とを組み合わせて２次元電気泳動を行う際に電圧を印加するための電圧印加手段を備えた２次元電気泳動装置２０１の断面図を示す。
電気泳動装置２０１にて実際に電気泳動を行うために、図１１に示すように、第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６に挿入された第１電極５２および第２電極５３を介して第１電圧印加手段５０によって第１分離媒体４に電圧が印加される。その結果、第２開口部８から第１開口部７に向かって電流が流れるとともに第１分離媒体４にアプライされたサンプルが第１開口部７から第２開口部８に向かって展開／分離される。
本実施形態に係る電気泳動装置２０１では、第１電極５２および第２電極５３が配線手段５１によって第１電圧印加手段５０と連結されており、第１電極５２および第２電極５３は、それぞれ第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６に挿入されている。第１電極５２および第２電極５３は、それぞれ第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６に固定されていてもよいが、電気泳動器具１０２を用いるサンプルごとに交換することを考慮すると、固定されていないことがより好ましい。配線手段５１が移動手段（図示せず）によって移動可能である場合は、第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６に設けられた電極固定部（図示せず）に着脱可能な形態であってもよい。なお、第１電極５２および第２電極５３は、固定されずに移動可能である場合、容易に洗浄され得る。
電気泳動装置２０１にて２次元電気泳動を行う場合は、分離器具７０は、１次元目分離を行うための１Ｄセルとして、電気泳動器具１００は、２次元目分離を行うための２Ｄセルとして用いられ得る。
図１１に示すように、本実施形態に係る２次元電気泳動装置２０１は、２Ｄセル（電気泳動器具）１００および１Ｄセル（分離器具）７０を備えている。２Ｄセル１００には、下部基板１および上部基板２からなる絶縁物１０、上部基板２の間に設けられた反射防止層３、下部基板１の下面に設けられた光吸収層９、および２次元目電気泳動を行う第１分離媒体４が収納されている下部基板１の溝部４’が備えられている。
電気泳動装置２０１では、１Ｄセル７０は、実際に電気泳動を行うために１Ｄ分離槽７１を有する。１Ｄ分離槽７１では、図１１に示すように、第３電極８２を介して第２電圧印加手段８０によって１Ｄゲル（第２分離媒体）（図示せず）に電圧が印加される。その結果、１Ｄゲルにアプライされたサンプルが図１１の紙面垂直方向に向かって展開／分離される。
本実施形態に係る２次元電気泳動装置２０１では、第１電極５２および第２電極５３が配線手段５１によって第１電圧印加手段５０と連結されており、かつ第３電極８２が第２配線手段８１によって第２電圧印加手段８０と連結されている。また、第１電極５２および第２電極５３はそれぞれ第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６に、第３電極８２は１Ｄ分離槽７１に挿入されている。
第１電極５２および第２電極５３は、それぞれ第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６に固定されていてもよいが、２Ｄセル１００を用いるサンプルごとに交換することを考慮すると、固定されていないことがより好ましい。配線手段５１が移動手段（図示せず）によって移動可能である場合は、第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６に設けられた電極固定部（図示せず）に着脱可能な形態であってもよい。また、図８に示すように、第１電極５２および第２電極５３は、それぞれ第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６に充填される緩衝液中に挿入されるだけでもよい。
第３電極８２は、第１電極５２および第２電極５３と同様に、１Ｄ分離槽８２に固定されていてもよいが、１Ｄセル７０および２Ｄセル１００を用いるサンプルごとに交換することを考慮すると、固定されていないことがより好ましい。配線手段８１が移動手段（図示せず）によって移動可能である場合は、１Ｄ分離槽７１に設けられた電極固定部（図示せず）に着脱可能な形態であってもよい。また、図８に示すように、第３電極８２は、１Ｄ分離槽７１に充填される緩衝液中に挿入されるだけでもよい。
なお、第１電極５２、第２電極５３および第３電極８２は、固定されずに移動可能である場合、容易に洗浄され得る。また、装置の自動化を考慮すると、１Ｄセル７０および２Ｄセル１００は、ステージ（固定基板）６０上に固定されていることが好ましい。
図１２は、本実施形態に係る２次元電気泳動装置２０１における工程を自動化にて行うための要部構成を示す。本実施形態に係る２次元電気泳動装置２０１は、２Ｄセル（電気泳動器具）１００および１Ｄセル（分離器具）７０を備えている。２Ｄセル１００には、下部基板１および上部基板２からなる絶縁物１０、上部基板２の間に設けられた反射防止層３、下部基板１の下面に設けられた光吸収層９、および２次元目電気泳動を行う第１分離媒体４が収納されている下部基板１の溝部４’が備えられている。
図１２に示すように、１Ｄゲル７２が支持板７３と接着しゲル付支持板７４を形成している。市販されている１Ｄゲル７２の裏面には約０．２ｍｍ厚の透明樹脂シートが付着しているので、接着剤を用いてこのシート部分と支持板７３とを接着すればよい。なお、接着材は当該分野において公知のものを使用すればよいが、１Ｄゲル７２を支持板７３と接着させた状態で使用時まで低温（−２０℃）で保存することが好ましいので、低温保存に適した接着剤を用いることが好ましい。また、このような温度特性は、支持板７３についても同様である。支持板７３は本実施形態に係る２次元電気泳動装置２０１の移動手段（図示せず）によって駆動されるアーム９０によって保持される。アーム９０は移動手段（図示せず）によって、図中に示すようにＸ方向および／またはＺ方向に移動可能である。
第１緩衝液槽５において上部基板２を貫く開口の幅は、対応する下部基板１の溝幅より広い。この差分によって形成されたサンプル供給口によって、１Ｄゲル７２と２Ｄゲル４とを密着させ得、よって１Ｄ分離槽７１にて１次元目のサンプル分離を終えた１Ｄゲル７２中のサンプルの２次元目分離を首尾よく行い得る。なお、本実施形態では、図１２に示すように、第１開口部７がサンプル供給口を兼ねている。
図１２において左方から右方に向けて２次元電気泳動が実行される。２次元電気泳動装置２０１において実行される各工程について説明すると以下の通りである。
２次元電気泳動に必要なサンプル、試薬、分離媒体を所定の位置にセットした後に、制御手段（図示せず）は、２次元電気泳動装置２０１の手段を適切に制御しかつ全工程を自動にて実行させる。制御を開始することにより制御手段により駆動される移動手段（図示せず）がアーム９０を移動（搬送）し、よって、１Ｄゲル７２は、間接的に移動（搬送）される。
１次元目のサンプル分離に必要な処理を施された１Ｄゲル７２は、第２分離槽７１まで搬送され、第２分離槽７１内の第３電極６２間に配置される。ここで、第２電圧印加手段８０によって１Ｄゲル７２に電圧が印加されて、サンプルが１Ｄゲル７２中にて第１方向に分離される。サンプル分離に必要な時間および必要な電圧に関する情報もまた、制御手段の格納部に記録されている。上述した各情報は、制御手段の格納部に記録されたプログラムによって、用いる１Ｄゲル７２の種類、サンプルの種類、各試薬の種類に従って適宜選定かつ実行される。
１Ｄゲル７２中にて第１方向への分離が終了した後、１Ｄゲル７２は、１次元目のサンプル分離後（２次元目のサンプル分離前）に必要な処理を施すために所定位置まで移動手段により搬送され、必要に応じて微小振盪される。次いで、処理後の１Ｄゲル７２は、２Ｄゲル４のサンプル供給口７まで移動手段により搬送され、２Ｄゲル４に密着される。
１Ｄゲル７２が２Ｄゲル４に密着された後に第１電圧印加手段５０によって２Ｄゲル４に電圧が印加されることにより、２Ｄゲル４において、１Ｄゲル７２中で第１方向に分離した分離サンプルが、第１方向（Ｙ軸方向）と異なる第２方向（Ｘ軸右方向）にさらに分離される。この第２方向へのサンプル分離を実行するために、２Ｄセル１００では、第１方向に分離したサンプルを含む１Ｄゲル７２を２Ｄゲル４に密着させる工程；２Ｄゲル４に電圧を印加してサンプルを第２方向に分離する工程；第２方向への分離中のサンプルを検出する工程が行われる。
なお、２Ｄゲル４での分離において必要な時間などの情報もまた、制御手段の格納部に記録されている。上述した各情報は、制御手段の格納部に記録されたプログラムによって、用いる１Ｄゲル７２および２Ｄゲル４の種類、サンプルの種類、各試薬の種類に従って適宜選定かつ実行される。
照射手段３０および検出手段４０を用いることにより、サンプルの第２方向への分離途中にサンプルの分離状況を電気泳動終了時または電気泳動中に感度よく分析する。必要に応じて、第１電圧印加手段５０による２Ｄゲル４への電圧印加を停止し、目的の位置に存在する蛍光標識化されたタンパク質（またはＤＮＡなど）のバンドを切り出し手段（示さず）によって切り出す。
なお、用いる蛍光物質の特性などの情報もまた、制御手段の格納部に記録されている。上述した各情報は、制御手段の格納部に記録されたプログラムによって、用いる１Ｄゲル７２および２Ｄゲル４の種類、下部基板１および／または反射防止層３の種類、光吸収層９の種類、サンプルの種類、各試薬の種類に従って適宜選定かつ実行される。
２次元電気泳動装置２０１では、１Ｄゲル７２にてサンプルは第１方向に分離され、次いで、２Ｄゲル４にて第２方向に分離される。第１方向への分離と第２方向への分離を規定するパラメータは同じであってもよいが、分離性能を向上させるためにはそれぞれ異なることが好ましい。これら２方向への分離を規定するパラメータとしては、タンパク質の等電点、分子量、単位サイズあたりの表面電荷（ゾーン電気泳動）、ミセルへの分配係数（ミセル動電クロマトグラフィー）、固定相−移動相への分配係数（電気クロマトグラフィー）、相互作用物質との親和定数（親和結合電気泳動）などが挙げられるが、通常の２次元電気泳動では、第１方向への分離が等電点に基づいて、第２方向への分離が分子量に基づいて行われる。
１Ｄセル７０および２Ｄセル１００をサンプルごとに交換して用いるべきであることを考慮すると、これらの固定化は着脱可能であることが好ましい。１Ｄセル７０および２Ｄセル１００を、ステージ（固定基板）６０に固定するための機構としては、真空吸引機構、挟固定機構、磁力固定機構および静電吸着機構が挙げられるが、これらに限定されない。アーム９０によるゲル付支持板７４の保持もまた同様である。また、真空吸引機構を採用する場合は、真空吸着プレート（図示せず）を介して固定することが好ましい。
電気泳動装置２０１においては、ゲル付支持板７４の３次元での位置精度が重要であるが、電気泳動装置２０１の有する制御手段（図示せず）の制御下にてアーム９０が精度よく移動され、１Ｄゲル７２に対して種々の工程が精度よく実行される。また、電極５２・５３・８２の搬送／固定を自動化にて行う場合は、制御手段の制御下にてアーム９０が、第１緩衝液槽５、第２緩衝液槽６および１Ｄ分離槽７１への電極５２・５３・８２の搬送／固定を行い得る。
電気泳動は高電圧下にて行われるので、サンプルの分離中には１Ｄセル７０および２Ｄセル１００は高温になる。よって２次元電気泳動装置２０１には、１Ｄセル７０および２Ｄセル１００ならびにこれらを固定するステージ６０を冷却するための冷却手段（図示せず）がステージ６０直下に設けられている。特に、２次元電気泳動装置２０１は、ペルチェ冷却制御機構を採用することにより、電気泳動時の１Ｄセル７０および２Ｄセル１００の温度を一定に保つことができる。
また、本発明に係る２次元電気泳動装置２０１は、図中に明示していないが、１Ｄゲル７２および２Ｄゲル４の温度制御を行うための温度制御手段（図示せず）などを備えることにより、さらに高度なサンプル分離を行い得る。
このように２次元電気泳動装置２０１において、制御手段による上述したような制御が実行されることにより、２次元電気泳動の工程を全自動にて行い得る。また、２次元電気泳動装置２０１が、上述したような制御が実行する制御手段を有することにより、種々のプロトコルの選定および／または導入を容易に行って、サンプル分離性能を追求することができる。また、２次元電気泳動の電圧印加プログラムをコンピュータにてフィードバック制御するための２次元用高電圧印加制御システムを導入し、自動ステージと連携して制御することができる。
以上のように、１つの局面において、本発明に係る電気泳動用装置２００・２０１は、第１分離媒体４を保持する下部基板１と、該下部基板１の両端に、電極５２および５３を有しかつ緩衝液を充填する第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６を備え、下部基板１に保持された第１分離媒体４上に上部基板２を有し、該上部基板２上に反射防止層３を設けてなり、第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６は緩衝液で満たされてなることを特徴としている。
他の局面において、本発明に係る電気泳動用装置２００・２０１は、第１分離媒体４を保持する下部基板１と、該下部基板１の両端に、電極５２および５３を有しかつ緩衝液を充填する第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６を備え、下部基板１に保持された第１分離媒体４上に上部基板２を有し、該下部基板１が黒色であるかまたは該下部基板１に黒色層９が設けられてなり、第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６は緩衝液で満たされてなることを特徴としている。
さらに他の局面において、本発明に係る電気泳動用装置２００・２０１は、第１分離媒体４を保持する下部基板１と、該下部基板１の両端に、電極５２および５３を有しかつ緩衝液を充填する第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６を備え、下部基板１に保持された第１分離媒体４上に上部基板２を有し、該上部基板２上に反射防止層３を設けてなり、かつ該下部基板１が黒色であるかまたは該下部基板１に黒色層９が設けられてなり、第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６は緩衝液で満たされてなることを特徴としている。
本発明に係る電気泳動用装置２００・２０１において、上記上部基板２の上方に光照射部３０および蛍光検出部４０を備えることが好ましい。上記光照射部３０は、蛍光物質を励起し得る特定波長を照射することがより好ましい。
本発明に係る電気泳動用装置２００・２０１において、上記第１分離媒体４がゲル状物質であることが好ましい。
本発明に係る電気泳動用装置２００・２０１において、反射防止層３としては、上部基板２に、酸化ケイ素、または酸化チタンと酸化ケイ素とを順次スパッタリング法にて積層したものであり得る。
ヒトゲノムプロジェクトが終了した後、プロテオーム研究が盛んに行われている。「プロテオーム」とは、特定の細胞、器官、臓器の中で翻訳生産されているタンパク質全体が意図され、その研究としてはタンパク質のプロファイリングなどが挙げられる。
タンパク質をプロファイリングする手法の１つとして最も用いられているものが、タンパク質の２次元電気泳動である。タンパク質は、電荷および分子量の独特の性質を有しているので、多数のタンパク質の混合物であるプロテオームから電荷のみまたは分子量のみに依存して個々のタンパク質を分離するよりも、両者を組み合わせることにより、より多くのタンパク質を高分解能にて分離することができる。
２次元電気泳動は、タンパク質を電荷に依存して分離する等電点電気泳動、および分子量に依存して分離するスラブゲル電気泳動（特に、ＳＤＳ−ＰＡＧＥ）の２つの電気泳動ステップからなる。また、２次元電気泳動は、用いるサンプルを変性剤存在下または非存在下にて行うことことも可能であり、数百種類以上のタンパク質を一度に分離し得る、優れた手法である。
２次元電気泳動では、サンプルを１次元目ゲルにて等電点電気泳動を行った後、１次元目ゲルを取り出して２次元目ゲルにアプライし、分子量に基づいて２次元目の分離を行う。通常、等電点電気泳動を行う１次元目ゲルは、その幅や長さに比べて非常に薄い形状を有している。よって、ゲルの表裏、ｐＨ勾配の方向の識別が困難であるだけでなく、反りや捩れが発生しやすく、形状を一定に保つことが困難である。このことは電気泳動結果の再現性が悪い要因となりやすい。さらに、１次元目ゲルの操作もまた容易ではなく、１次元目ゲルを２次元目ゲルまで移動する際の位置精度を向上させることは困難である。
このように２次元電気泳動は優れた手法である一方で、熟練した技術を要する。作業者の熟練度に依存するので、２次元電気泳動を用いて再現性よく定量的なデータを取得することは困難である。
しかし、本発明を用いれば、２次元電気泳動の工程を全自動にて行い得、かつ再現性よく定量的なデータを取得することができる。
なお、本明細書において、電気泳動器具および電気泳動装置について本発明を説明してきたが、本明細書を読んだ当業者は、本発明はまた、タンパク質の分離方法（タンパク質の電気泳動方法）を提供することを容易に理解する。
すなわち、１つの局面において、本発明は、
・第１分離媒体４を保持する下部基板１と、該下部基板１の両端に、緩衝液を充填する第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６を備えた電気泳動器具１００・１０１の下部基板１に、予め蛍光染色済みのタンパク質試料を含む第１分離媒体４を保持する工程、
・該保持された第１分離媒体４上に反射防止層３を有する上部基板２を配置する工程、
・第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６に緩衝液を充填する工程、
・第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６に電極５２および５３を配置する工程、
・電気泳動によりタンパク質を分離する工程、
・分離する様子又は分離した結果を該上部基板２の上方に位置する光照射部３０および蛍光検出部４０により検出する工程、
を有することを特徴としているタンパク質の分離方法を提供する。
上記光照射部３０は、蛍光物質を励起し得る特定波長を照射することがより好ましい。
他の局面において、本発明は、
・黒色であるまたは黒色層９が設けられている、第１分離媒体４を保持する下部基板１と、該下部基板１の両端に、緩衝液を充填する第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６を備えた電気泳動用カセットの下部基板１に、予め蛍光染色済みのタンパク質試料を含む第１分離媒体４を保持する工程、
・該保持された第１分離媒体４上に反射防止層３を有する上部基板２を配置する工程、
・第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６に緩衝液を充填する工程、第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６に電極５２および５３を配置する工程、
・電気泳動によりタンパク質を分離する工程、
・分離する様子又は分離した結果を該上部基板２の上方に位置する光照射部３０および蛍光検出部４０により検出する工程、
を有することを特徴としているタンパク質の分離方法を提供する。
上記光照射部３０は、蛍光物質を励起し得る特定波長を照射することがより好ましい。
さらに他の局面において、本発明は、
・黒色であるまたは黒色層９が設けられている、第１分離媒体４を保持する下部基板１と、該下部基板１の両端に、緩衝液を充填する第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６を備えた電気泳動用カセットの下部基板１に、予め蛍光染色済みのタンパク質試料を含む第１分離媒体４を保持する工程、
・該保持された第１分離媒体４上に反射防止層３を有する上部基板２を配置する工程、
・第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６に緩衝液を充填する工程、第１緩衝液槽５および第２緩衝液槽６に電極５２および５３を配置する工程、
・電気泳動によりタンパク質を分離する工程、分離する様子又は分離した結果を該上部基板２の上方に位置する光照射部３０および蛍光検出部４０により検出する工程、
を有することを特徴としているタンパク質の分離方法を提供する。
上記光照射部３０は、蛍光物質を励起し得る特定波長を照射することがより好ましい。
本発明に係るタンパク質の分離方法において、上記第１分離媒体４がゲル状物質であることが好ましい。
尚、発明を実施するための最良の形態の項においてなした具体的な実施態様および以下の実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、当業者は、本発明の精神および添付の特許請求の範囲内で変更して実施することができる。
また、本明細書中に記載された学術文献および特許文献の全てが、本明細書中において参考として援用される。
第１分離媒体（２Ｄゲル）としてポリアクリルアミド（泳動方向４５ｍｍ×幅８０ｍｍ×厚さ１ｍｍ）を作製した。ゲルの一方の端面にサンプルアプライ部を定法に従って設けた。電気泳動器具として、ガラス、ＰＭＭＡまたはＰＶＣからなるカセット（泳動方向６０ｍｍ×幅１００ｍｍ×厚さ５．５ｍｍ）を用いた。このカセットの第１分離媒体収納部は厚さ１ｍｍであり、幅方向に各１０ｍｍのスペーサが設けられている。反射防止層を有する実施例として、反射防止層を構築したシートを、第１分離媒体を被覆するようにカセットに貼った。光吸収層を有する実施例として、カセットの裏面に黒色スプレー塗料を塗布した。反射防止層と光吸収層の両層を有する実施例として、反射防止層を構築したシートを第１分離媒体を被覆するようにカセットに貼り、カセットの裏面に黒色スプレー塗料を塗布した。
分子量マーカー（ＳＩＧＭＡ）を分離サンプルとして用いた。電気泳動前に予めＣｙ５（Ａｍｅｒｓｈａｍ ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ）を製造業者の指示書に従って用いて、サンプルを蛍光標識した。蛍光標識したサンプルを上記サンプルアプライ部に注入し、２００Ｖ定電圧を２０分間印加して電気泳動を行った。
照射手段として、励起光波長６２０ｎｍのキセノン光源を、カセット観察面に対して４５°にて入射するように設置し、検出手段として、蛍光フィルター（６８０ｎｍ）を有するＣＣＤカメラを、カセット観察面の法線方向に設置した。これらの検出系を用いて、電気泳動後の分離サンプル、および分離サンプルのないポリアクリルアミドゲル部の樹脂基板を撮影した。
上述したように、カセットに対して４５°にて励起光を入射し、カセット面に対して法線方向からＣＣＤカメラ（蛍光フィルター６８０ｎｍ）にて撮影を行った結果、樹脂基板において、以下に示す光強度が観察された。これは、カセット樹脂基板とステージ上方の空気層との間に反射・散乱した励起光である。これらは、カセットを通して蛍光サンプルを観察する場合にバックグラウンド値を生じさせ、観察すべき各スポットの蛍光強度値に加算される。
このような基板を用いて実験を行った結果、基板裏面に黒色の光吸収層を設けた場合に励起光の反射・散乱を吸収し、バックグラウンド値が低下した。カセット表面における励起光（６２０ｎｍ）の反射光をＣＣＤで検出した結果を図１３に示す。これらにより、それぞれのカセットにおいて同様の効果が見られることがわかった。
タンパク質スポットにおいて、蛍光標識タンパク質はその濃度に比例した蛍光強度を有することが知られている。２Ｄ電気泳動において分離されるスポットはいずれも小さく、すなわち、分離されるタンパク質はその大部分が微量である。
従来のカセットを用いて検出した場合、バックグラウンドのノイズ（揺らぎ）の範囲内に蛍光強度値が含まれてしまい、スポットが存在するにもかかわらず、その蛍光を検出し得ないことが多かった。
本発明に係る電気泳動器具を用いれば、反射防止層および／または光吸収層が設けられているので、０．１μｇ／μＬ以下のタンパク質サンプルをアプライした場合であってもそのタンパク質を検出し得る（図１４を参照のこと）。
また、スポット強度の大きな高濃度タンパク質から発せられる蛍光に起因する散乱光もまた、本発明に係る電気泳動器具に設けられた光吸収層によって吸収される。よって、本発明に係る電気泳動器具は、スポット強度（濃度）が広範囲にわたるタンパク質サンプルを２次元分離する際に非常に有効である。
本発明に係る電気泳動器具は、電気泳動装置（特に２次元電気泳動装置）の不利益を改善し得、現在盛んに行われているプロテオーム研究をより発展させることができる。また、本発明に係る電気泳動器具を電気泳動装置の一部として、または一部材として別々に作製・販売することができるので、機械分野、化学分野、生物分野を問わず、市場を活性化することができる。
本発明の一実施形態に係る電気泳動器具の要部構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る電気泳動器具の要部構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る電気泳動器具の要部構成を説明するための模式図である。 本発明の一実施形態に係る電気泳動器具の要部構成を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る電気泳動器具の要部構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る電気泳動器具の要部構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る電気泳動器具の要部構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る電気泳動器具の要部構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る自動化２次元電気泳動装置の要部構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る自動化２次元電気泳動装置の要部構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る自動化２次元電気泳動装置の要部構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る自動化２次元電気泳動装置の要部構成を示す断面図である。 種々のカセット樹脂基板におけるカセット表面での励起光の反射光をＣＣＤで検出した結果を示すグラフである。 電気泳動器具にアプライしたサンプルのタンパク質量と検出される蛍光強度の関係を示すグラフである。
符号の説明
１ 下部基板（第１板状絶縁体）
２ 上部基板（第２板状絶縁体）
３ 反射防止層
４ ２Ｄゲル（第１分離媒体）
４’ 溝部（第１分離媒体収納部）
５ 第１緩衝液槽
６ 第２緩衝液槽
７ 第１開口部
８ 第２開口部
９ 光吸収層
１０ 絶縁物
３０ 照射手段（光照射部）
４０ 検出手段（蛍光検出部）
５０ 第１電圧印加手段
５１ 第１配線手段
５２ 第１電極
５３ 第２電極
６０ ステージ（固定基板）
７０ １Ｄセル（分離器具）
７１ １Ｄ分離槽
７２ １Ｄゲル（第２分離媒体）
７３ 支持板
７４ ゲル付支持板
８０ 第２電圧印加手段
８１ 第２配線手段
８２ 第３電極
９０ アーム
１００ ２Ｄセル（電気泳動器具）
１０１ ２Ｄセル（電気泳動器具）
２００ 電気泳動装置
２０１ ２次元電気泳動装置

Claims (15)

  1. 絶縁物を有する電気泳動器具であって、
    該絶縁物は、
    第１分離媒体を内部に収納するための第１分離媒体収納部；
    第１分離媒体収納部と外部とを連絡しかつ第１分離媒体での分離方向を規定するための第１開口部および第２開口部；ならびに
    第１分離媒体収納部内部を外部から観察するための光透過部
    を備えており、
    第１分離媒体収納部を挟んで該光透過部の対面に光吸収層をさらに備えていることを特徴とする電気泳動器具。
  2. 絶縁物を有する電気泳動器具であって、
    該絶縁物は、
    第１分離媒体が内部に収納されている第１分離媒体収納部；
    第１分離媒体収納部と外部とを連絡しかつ第１分離媒体での分離方向を規定するための第１開口部および第２開口部；ならびに
    第１分離媒体収納部内部を外部から観察するための光透過部
    を備えており、
    第１分離媒体収納部を挟んで該光透過部の対面に光吸収層をさらに備えていることを特徴とする電気泳動器具。
  3. 前記光透過部を被覆する反射防止層を備え、
    前記光吸収層が、第１分離媒体収納部を挟んで該反射防止層の対面に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の電気泳動器具。
  4. 前記絶縁物が第１板状絶縁体および第２板状絶縁体を備え、第１分離媒体収納部が第１板状絶縁体上に設けられた凹部であり、第２板状絶縁体が該凹部を被覆していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気泳動器具。
  5. 前記絶縁物が第１板状絶縁体および第２板状絶縁体を備え、第１分離媒体収納部が第１板状絶縁体上に設けられた凹部であり、第２板状絶縁体が該凹部を被覆し、前記反射防止層が第２板状絶縁体上に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の電気泳動器具。
  6. 前記絶縁物が第１板状絶縁体および第２板状絶縁体を備え、第１分離媒体収納部が第１板状絶縁体上に設けられた凹部であり、第２板状絶縁体が該凹部を被覆し、前記反射防止層が第２板状絶縁体であることを特徴とする請求項３に記載の電気泳動器具。
  7. 前記絶縁物が第１板状絶縁体および第２板状絶縁体を備え、第１分離媒体収納部が第１板状絶縁体上に設けられた凹部であり、第２板状絶縁体が該凹部を被覆し、前記光吸収層が第１板状絶縁体上に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気泳動器具。
  8. 前記絶縁物が第１板状絶縁体および第２板状絶縁体を備え、第１分離媒体収納部が第１板状絶縁体上に設けられた凹部であり、第２板状絶縁体が該凹部を被覆し、前記光吸収層が第１板状絶縁体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気泳動器具。
  9. 第１開口部にて第１分離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１分離媒体と接触させる第２緩衝液を充填するための第２緩衝液槽がさらに備えられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気泳動器具。
  10. 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９に記載の電気泳動器具。
  11. 第１緩衝液槽および第２緩衝液槽がそれぞれ第１電極および第２電極を備えていることを特徴とする請求項９または１０に記載の電気泳動器具。
  12. 第１開口部または第２開口部が、サンプルを保持した第２分離媒体を密着させる形状を有していることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電気泳動器具。
  13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電気泳動器具、第１分離媒体中のサンプルを照射するための照射手段、および該サンプルからの蛍光を検出するための検出手段が備えられていることを特徴とする電気泳動装置。
  14. 第１分離媒体に電圧を印加するための第１電圧印加手段がさらに備えられていることを特徴とする請求項１３に記載の電気泳動装置。
  15. 第１緩衝液槽および第２緩衝液槽に挿入するための第１電極および第２電極が、第１電圧印加手段と連結された第１配線手段に設けられていることを特徴とする請求項１３または１４に記載の電気泳動装置。
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