JP2014219218A - 電気泳動用ゲルホルダおよび電気泳動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の液体投入部にそれぞれ投入した電気泳動用の液体が混じり合うことを抑制することのできる電気泳動用ゲルホルダおよび電気泳動方法を提供する。【解決手段】電気泳動用ゲルホルダＧＨは、カセット１５０およびホルダ本体１００を備える。カセット１５０は、ゲル１５２を挟持する、光透過性の透明プレート１５４および透明プレート１５６を備える。ホルダ本体１００は、カセット１５０が嵌め込まれる凹部１１０を備える。凹部１１０は、中央部１１１と、枠部１１６、１１８と、液体投入部１１２、１１４を備える。液体投入部１１２、１１４内には、それぞれ電極１２０、１２２が設けられる。シーリング材３００は、枠部１１６、１１８介した液体投入部１１２と液体投入部１１４の間の液体の進行を阻止する。【選択図】図３

Description

本発明は、電気泳動用ゲルホルダおよび電気泳動方法に関する。

従来、例えば、下記の特許文献に記載されている各種の電気泳動技術が知られている。電気泳動を用いてたんぱく質やＤＮＡの解析を行う技術が公知であり、泳動後のサンプルパターンを撮像する技術や、たんぱく質に関連する分析試薬等についての各種技術が開示されている。

特許第２５６９４７４号公報 特開２００４−２８６４５３号公報 特許第４４２４９３８号公報 特開２０１０−１４６７３号公報

Yoshinori Hatakeyama, Keiichi Hamano and Hidetoshi Iwano, (2008), An Ultimate Method for Detection of Infected Pathogenic Microoganism from Silkworm using HDGP, Journal of Insect Biotechnology and Sericology 77, 1-7

ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）の解析に、電気泳動が用いられている。その工程を説明すると、ゲルの入ったカセットを用意し、このカセットを電気泳動用のゲルホルダにセットしてＤＮＡサンプルをゲルに分注する。その後、このゲルを泳動液に浸して直流電圧を印加することで電気泳動を行うというものである。電気泳動を受けたＤＮＡサンプルは、ゲル上の各位置に分離し、これを観察することでＤＮＡの解析が行われる。

このゲルホルダには、プラス極側の液体投入部とマイナス極側の液体投入部とが設けられている。それぞれの液体投入部にはゲルの端面が露出しており、それぞれの液体投入部に泳動液を入れることでゲルの端面を泳動液に浸すことができる。

ところで、カセットを脱着可能な凹部を備えるゲルホルダでは、カセットを装着したとしてもカセットの面とゲルホルダの凹部との間に微小な隙間が生じうる。この場合、プラス極とマイナス極のそれぞれの液体投入部に液体（具体的には、泳動液）を投入した後、この微小な隙間を縫って両極の液体が混ざり合ってしまうことがある。

プラス極とマイナス極に同じ液体を入れた場合等、上記の隙間を縫った液体の混ざり合いを許容できる場合はよい。しかしながら、プラス極とマイナス極に異なる液体を入れた場合には、両極の液体が混じり合うのを避けたい場合もある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、複数の液体投入部にそれぞれ投入した電気泳動用の液体が混じり合うことを抑制することのできる電気泳動用ゲルホルダおよび電気泳動方法を提供することを目的とする。

本発明にかかる電気泳動用ゲルホルダは、上記の目的を達成するため、
光透過性の第１平面体と前記第１平面体とともにゲルを挟持する第２平面体とを備えたカセットと、前記カセットが嵌め込まれる凹部を備えたホルダ本体と、を備え、
前記凹部は、前記ゲルが位置すべき中央部と、平面視で前記中央部の隣に設けられ前記カセットの少なくとも一部を囲う枠部と、平面視で前記枠部および前記中央部を挟むように前記中央部から互いに反対方向に延びる第１液体投入部および第２液体投入部と、を備え、
前記第１液体投入部内に設けた第１電極および前記第２液体投入部内に設けた第２電極と、
前記第１液体投入部と前記第２液体投入部との間の液体の進行を阻止するためのシーリング材と、
をさらに備えることを特徴とする。

上記本発明にかかる電気泳動用ゲルホルダにおいて、前記枠部の側面を前記シーリング材が覆ってもよい。

上記本発明にかかる電気泳動用ゲルホルダにおいて、前記凹部における前記中央部の底面にも前記シーリング材が備えられていてもよい。

上記本発明にかかる電気泳動用ゲルホルダにおいて、前記シーリング材は電気絶縁性、撥水性および熱伝導性を備える材料からなるものであってもよく、前記シーリング材はシリコーンゴムであってもよい。

上記本発明にかかる電気泳動用ゲルホルダにおいて、
前記シーリング材が、さらに前記中央部の底面全域を覆うように設けられ、
前記中央部の底面全域を覆うシーリング材は、非透明であってもよい。

本発明にかかる電気泳動方法は、上記の目的を達成するため、
ＤＮＡを分注したゲルの第１端面に浸す液体を入れる第１液体投入部と前記ゲルの第２端面に浸す液体を入れる第２液体投入部との間をシーリング材で封止した状態で、前記第１端面を泳動液および荷電した染色液を含む混合液に浸しかつ前記第２端面を少なくとも泳動液に浸した準備状態とする準備工程と、
前記荷電した染色液が前記第１端面側から前記第２端面側に向かって進むように前記準備状態において直流電圧をかけて電気泳動を行う電気泳動工程と、
を備えることを特徴とする。

上記本発明にかかる電気泳動方法において、前記シーリング材は電気絶縁性、撥水性および熱伝導性を備える材料からなるものでもよく、前記シーリング材はシリコーンゴムであってもよい。

上記本発明にかかる電気泳動方法において、
前記シーリング材は、前記ゲルの裏面側を介した前記第１液体投入部と前記第２液体投入部との間の液体の進行を阻止するように前記ゲルの裏面側にも設けられ、
前記電気泳動中に前記ゲルに温度勾配を与えてもよい。

上記本発明にかかる電気泳動方法において、
前記電気泳動工程の後、前記カセットで前記ゲルを挟んだまま、前記カセット上から前記ゲルに励起光を当て、前記ゲルをカメラで撮像し、
前記カセットのうち前記カメラで撮像しない側の面を非透明にしてもよい。

上記本発明にかかる電気泳動方法において、
前記シーリング材が非透明であり、
前記カセットのうちカメラで撮像しない側の面に前記シーリング材を設けることで前記カメラで撮像しない側の面を非透明にしてもよい。

本発明にかかる電気泳動方法によれば、複数の液体投入部にそれぞれ投入した電気泳動用の液体が混じり合うことを抑制することができる。

本発明の実施の形態にかかる電気泳動用ゲルホルダを用いる電気泳動装置の構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態にかかる電気泳動用ゲルホルダの構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態にかかる電気泳動用ゲルホルダの構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態にかかる電気泳動用ゲルホルダの構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態にかかる電気泳動用ゲルホルダの構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態にかかる電気泳動用ゲルホルダの使用方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態にかかる電気泳動用ゲルホルダの使用方法および電気泳動方法を説明するためのフローチャートである。 複数の液体投入部にそれぞれ投入した電気泳動用の液体が混じり合う問題を説明するための図である。

実施の形態の装置の構成．
（電気泳動装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる電気泳動用ゲルホルダＧＨを用いる電気泳動装置１０の構成を説明するための図である。図１に示すように、電気泳動装置１０は、温度勾配槽１２と、分注器１４と、ホルダ保管庫１６と、撮影部１８と、ＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction；ポリメラーゼ連鎖反応）装置２０と、チップラック２２と、チップ廃棄ボックス２４と、直流電源装置２６と、制御部３０と、アーム３２と、液体供給装置３４とを備えている。

温度勾配槽１２上には、電気泳動用ゲルホルダＧＨ（以下、単に「ホルダ本体１００」とも称す）が載せられている。ホルダ本体１００には、光透過性のカセット１５０が脱着可能に取り付けられる。温度勾配槽１２は、ホルダ本体１００の底面１０６に接している。温度勾配槽１２は、底面１０６の平面方向に温度勾配を与えることができる。これにより、温度勾配電気泳動を行うことができる。

分注器１４は、ＤＮＡサンプル２０４をゲル１５２に分注するための装置である。分注器１４はアーム３２と機械的および電気的に接続しており、アーム３２を介して、分注器１４の移動、および注入、吐出を行うことができる。

ホルダ保管庫１６は、ホルダ本体１００を複数個収納している。ホルダ保管庫１６は、搬送装置１６ａを備えている。搬送装置１６ａは、ホルダ保管庫１６に収納された複数個のホルダ本体１００を、順次、温度勾配槽１２の中央位置に送り出すことができる。
搬送装置１６ａの詳細な構成、例えばアクチュエータの構造等については、すでに公知の各種搬送装置を適宜に利用すればよい。たとえばホルダ側面を保持するレールや、モータ駆動によるコンベヤなどによる搬送装置を用いればよいので、搬送装置１６ａの詳細な説明は省略する。

撮影部１８は、ホルダ本体１００を上から見下ろすようにホルダ本体１００上部に配置されている。撮影部１８は、励起光源１８ａおよびカメラ１８ｂを備えている。励起光源１８ａは、カセット１５０を透過して染色後のＤＮＡに励起光を照射するための光源である。カメラ１８ｂは、カセット１５０を透過して撮像可能である。

なお、撮影部１８は、必要に応じてホルダ本体１００を見下ろせる位置に配置できればよい。例えば、必要に応じてホルダ本体１００を撮影部１８の下部に配置できるように、ホルダ本体１００が温度勾配槽１２の上を移動可能に構成されていてもよい。または、撮影部１８がレールなどで移動可能に構成され、必要に応じてホルダ本体１００の上側に位置できるようにしてもよい。

チップラック２２は、分注器１４に装着して使用するチップと呼ばれる部品を複数個収納している。試薬ラック２３は、電気泳動を行う際に使用する試薬を設置するものである。試薬は、ローディングバッファと呼ばれるものである。ＤＮＡサンプル２０４とこの試薬とを混合して、ゲル１５２に分注する。このようにすることで、ゲル１５２にＤＮＡサンプル２０４を分注したときに、ＤＮＡサンプル２０４が拡散しないように安定させることができる。チップ廃棄ボックス２４は、使用済みのチップを収納する保管庫である。

直流電源装置２６は、電気泳動のための直流電圧を出力する装置である。直流電源装置２６は、一対の出力端子２６ａ、２６ｂを備えている。出力端子２６ａ、２６ｂは、ホルダ本体１００が温度勾配槽１２上に送り出されたときに、ちょうどこのホルダ本体１００の電極端子１２１、１２３に接続する。

液体供給装置３４は、その内部に、泳動液タンク、染色液タンク、それらを混合する混合器、およびポンプを備えている。液体供給装置３４によれば、管路３６ａおよび３６ｂを介して、ホルダ本体１００の所定位置に泳動液および染色液を供給することができる。

制御部３０は、ホルダ保管庫１６の搬送装置１６ａを制御可能である。制御部３０は、搬送装置１６ａを制御することでホルダ本体１００を順次送り出すことができる。

制御部３０は、アーム３２に接続している。制御部３０は、アーム３２を介して分注器１４を制御して吸取動作、撹拌動作、配置動作、および吐出動作を実行することができる。吸取動作とは、分注器１４がチップラック２２内のチップを装着し、ＰＣＲ装置２０からＤＮＡサンプル２０４を吸い取る動作である。撹拌動作とは、ＰＣＲ装置２０から吸引したＤＮＡサンプル２０４を試薬ラック２３にある試薬と混合するように吸引と吐出を繰り返す動作である。配置動作とは、撹拌動作のための試薬ラック２３の所定位置や温度勾配槽１２上のホルダ本体１００における所定位置に分注器１４を移動させる動作である。吐出動作とは、分注器１４に装着したチップ内にある試薬と混合されたＤＮＡサンプル２０４を、ホルダ本体１００における所定位置において分注器１４に吐き出させる動作である。

制御部３０は、液体供給装置３４と接続している。液体供給装置３４を制御することで、所定のタイミングで、管路３６ａおよび３６ｂを介してホルダ本体１００の所定位置に泳動液および混合液を供給する。

制御部３０は、温度勾配槽１２と、撮影部１８の励起光源１８ａおよびカメラ１８ｂと、直流電源装置２６とに接続している。これにより、制御部３０は、所定の温度勾配をホルダ本体１００に与えつつ、直流電源装置２６からの所定直流電圧を印加して温度勾配電気泳動を、所定時間行うことができる。所定時間の電気泳動後、制御部３０は、カセット１５０上から励起光を当てゲル１５２をカメラ１８ｂで撮像する。

（電気泳動用ゲルホルダの構成）
図２〜５は、本発明の実施の形態にかかる電気泳動用ゲルホルダＧＨの構成を説明するための図である。図２は本発明の実施の形態にかかるホルダ本体１００およびカセット１５０の構成を説明するための斜視図であり、図３はその分解斜視図である。

カセット１５０は、一対の透明プレート１５４、１５６からなる。透明プレート１５４、１５６は、ガラスまたは光透過性樹脂で形成されており、これらの間に挟んだゲル１５２に熱を伝えることができる。透明プレート１５４、１５６は平面視で長方形の形状を備えており、長手方向に寸法ＬＡを有し、短手方向に寸法ＬＢを有している。ＬＡは例えば５ｃｍ程度であり、ＬＢはＬＡよりも短い。

一対の透明プレート１５４、１５６は、ゲル１５２を挟み込んでいる。ゲル１５２の厚さは１ｍｍ程度である。また、ゲル１５２の平面方向寸法は、長手方向がＷｇであり、短手方向はカセット１５０と同じくＬＢである。上側に位置する透明プレート１５４には、貫通溝１５４ａが設けられている。貫通溝１５４ａからゲル１５２の一部が露出している。
なお、本実施の形態ではＷｇがＬＡより小さいが、本発明はこれに限られるものではない。ＷｇをＬＡと一致させてもよく、すなわち平面視でカセット１５０とゲル１５２を同じ寸法としても良い。

ホルダ本体１００は、上面１０４及び底面１０６を備える。ホルダ本体１００は、ガラスまたは光透過性樹脂で形成されており、底面１０６に受けた熱をカセット１５０に伝えられる熱伝導性を有する。

ホルダ本体１００の上面１０４には、凹部１１０が設けられている。凹部１１０は、全体として十字型の輪郭を有するくぼみである。凹部１１０の深さは、ゲル１５２をセットしたときのカセット１５０の厚みＤｃと同じである。図５を用いて後述するように、凹部１１０は液体投入部１１２、１１４を備えている。この液体投入部１１２、１１４の幅寸法Ｗ１は、ゲル１５２の長手方向寸法Ｗｇを超える大きさである。その結果、図２に示すように、ゲル１５２の両端が寸法Ｇだけ枠部１１６、１１８の内側にそれぞれ張り出すことになる。

なお、図面は模式図であり、ゲル１５２およびカセット１５０の厚さ並びに凹部１１０の深さは実際には数ｍｍレベルである。ホルダ本体１００の平面方向の寸法に比べて、凹部１１０の深さ寸法は十分に小さい。

以下、図４および図５を用いて、ホルダ本体１００とシーリング材３００それぞれの詳細な構造を説明する。図４は、本発明の実施の形態にかかるホルダ本体１００の構成を説明するための平面図である。図５は、図４に示すホルダ本体１００からシーリング材３００を分解した様子を示す斜視図である。

先ず、図５に明示するとおり、平面視で十字の形を備える凹部１１０は、中央部１１１と、枠部１１６，１１８と、液体投入部１１２および液体投入部１１４に区分される。枠部１１６，１１８は、平面視で中央部１１１の隣に設けられ、カセット１５０の一部を囲うコの字状の部位である。液体投入部１１２および液体投入部１１４は、平面視で枠部１１６、１１８および中央部１１１を挟むように中央部１１１から互いに反対方向に延びている。

すなわち、図５において破線で囲ったように、凹部１１０は、十字型の輪郭の中央に位置する中央部１１１を備えている。液体投入部１１２、１１４と枠部１１６、１１８は、中央部１１１を中心にして、平面視で互いに交差して位置する。

枠部１１６、１１８は、カセット１５０の両脇部分と同じ外形を有する部分であり、カセット１５０をはめ込むことができる。液体投入部１１２、１１４は、枠部１１６、１１８から外側に突き出た部位であり、凹部１１０にカセット１５０を嵌め込んだときに、液体を入れるためのスペースを形成する。液体投入部１１２、１１４からゲル１５２の端部１５２ａ、１５２ｂが露出するので、液体投入部１１２、１１４に液体を投入することで、この液体に端部１５２ａ、１５２ｂを浸すことができる。

図４の平面図に示すように、凹部１１０には、互いに電気的に絶縁された電極１２０、１２２が設けられている。電極１２０は液体投入部１１２内に設けられ、電極１２２は液体投入部１１４内に設けられている。電極１２０、１２２は、カセット１５０がセットされたときに液体投入部１１２、１１４内にそれぞれ露出する。電極１２０、１２２は電極端子１２１、１２３と接続しており、電極端子１２１、１２３は直流電源装置２６に接続している。

図５に示すように、電気泳動用ゲルホルダＧＨは、凹部１１０の枠部１１６、１１８および凹部１１０に貼り付けるべきシーリング材３００を備えている。シーリング材３００は、第１側面シーリング材３０２、第２側面シーリング材３０４、および底面シーリング材３０６からなる。シーリング材３００は、本実施の形態では、ゴム製、より好ましくは
シリコーンゴム製とする。シート状のシリコーンゴムを所定サイズに切断して、凹部１１０の側面及び底面の所定位置にそれぞれ貼り付ければよい。

第１側面シーリング材３０２は、枠部１１６内の側面に取り付けられている。第２側面シーリング材３０４は、枠部１１８内の側面に取り付けられている。これにより、枠部１１６、１１８を介した液体投入部１１２と液体投入部１１４との間における液体の進行を阻止することができる。

シーリング材３００の貼り付け前のホルダ本体１００では、枠部１１６の内側の側面１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃと、枠部１１８の内側の側面１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃが露出している。側面１１６ｂおよび側面１１８ｂは、カセット１５０の長手方向の両端面をそれぞれ挟みこむ面である。側面１１６ａ、１１６ｃおよび側面１１８ａ、１１８ｂは、側面１１６ｂ、１１８ｂとそれぞれ垂直を成して繋がる面であり、カセット１５０の長手方向両端部分をそれぞれ挟み込むことができる。

図５から分かるように、第１側面シーリング材３０２は、側面１１６ａに貼り付けるべき側壁部３０２ａと、側面１１６ｂに貼り付けるべき側壁部３０２ｂと、側面１１６ｃに貼り付けるべき側壁部３０２ｃを備えている。第２側面シーリング材３０４も、側面１１８ａに貼り付けるべき側壁部３０４ａと、側面１１８ｂに貼り付けるべき側壁部３０４ｂと、側面１１８ｃに貼り付けるべき側壁部３０４ｃを備えている。これにより、枠部１１６、１１８の側面の全てを、確実に、液体の進行を阻止するようにシーリングすることができる。

従って、ゲルホルダＧＨによれば、液体投入部１１２と液体投入部１１４とにそれぞれ液体を投入しても、シーリング材３００（具体的には、第１側面シーリング材３０２および第２側面シーリング材３０４）が、枠部１１６、１１８の内面を伝って液体が流れるのを阻止することができる。従って、液体投入部１１２と液体投入部１１４との間で液体が混ざり合うことを確実に抑制することができる。

さらに、本実施の形態では、底面シーリング材３０６が、凹部１１０における中央部１１１の底面および枠部１１６、１１８の底面の全域を覆っている。従って、透明プレート１５６と凹部１１０との間でシーリングを確保し、液体投入部１１２と液体投入部１１４との間で液体が混ざり合うことを確実に抑制することができる。

以上説明したように、凹部１１０の側面および底面を介した液体投入部１１２と液体投入部１１４との間の液体の進行を確実に阻止することができる。

シーリング材３００は、電気絶縁性、撥水性および熱伝導性を備える材料からなる。この電気絶縁性は、電気泳動に影響を与えない程度のものである。撥水性は、電気泳動に用いられる泳動液やＤＮＡサンプルの染色に用いられる染色液をはじく程度のものである。熱伝導性は、温度勾配槽１２からの熱分布をゲル１５２へと伝達して、温度勾配電気泳動を行うことができる程度の熱伝導率を有することである。本実施の形態ではシーリング材３００をシリコーンゴムとしているので、上記の３つの性質を全て十分に兼ね備えることができる。

本実施の形態にかかるゲルホルダＧＨでは、中央部１１１の底面全域を覆う底面シーリング材３０６が設けられている。底面シーリング材３０６は、黒色であり、非透明である。これにより、ゲルホルダＧＨにカセット１５０をセットした状態でも、カメラ１８ｂによる撮像、観察を行うときに、反射光などの外乱光を抑制することができる。

このため、観察の際に電気泳動の結果が分かりやすくなり、電気泳動の結果を画像解析するうえで精度の向上等が見込める。特に、底面シーリング材３０６を黒色とすることで、蛍光や発光が際立ち、バックグラウンドとしても扱いやすいという利点がある。ただし、本発明は必ずしもこれに限られるものではない。底面シーリング材３０６は、必ずしも黒色でなくともよく、白色や、他の色であってもよい。

（液体混合の課題の説明）
図８は、複数の液体投入部にそれぞれ投入した電気泳動用の液体が混じり合う問題を説明するための図である。図８は、シーリング材３００を備えない状態のホルダ本体１００に対して、カセット１５０をはめ込んだときの図を示す。

図８において、実線矢印Ｆ１、Ｆ２は、「枠部１１６、１１８の側面」と「ゲル１５２およびカセット１５０の端面」との間に生ずる隙間を縫った液体の経路を模式的に示している。図８の破線矢印Ｆ３は、カセット１５０の裏面と凹部１１０の中央部１１１との間の隙間を縫った液体の経路を模式的に示している。

この実線矢印Ｆ１、Ｆ２および破線矢印Ｆ３に示す進路を、シーリング材３００が阻止することができる。

実施の形態の電気泳動用ゲルホルダの使用方法および電気泳動方法．
（電気泳動用ゲルホルダの使用方法）
図６は、本発明の実施の形態にかかる電気泳動用ゲルホルダの使用方法を説明するための図である。図６（ａ）は電気泳動を行う前、図６（ｂ）は電気泳動を行った後に、それぞれゲルホルダＧＨおよびカセット１５０を見下ろしたものである。

ゲル１５２を挟み込んだカセット１５０が、ホルダ本体１００に装着されている。

電気泳動を行う際には、液体投入部１１２に泳動液２００を投入し、液体投入部１１４に混合液２０２を投入する。混合液２０２は、泳動液２００に染色液を加えたものである。

ここで、本実施の形態にかかるゲルホルダＧＨでは、ホルダ本体１００がその凹部１１０にシーリング材３００を備えている。シーリング材３００が液体投入部１１２、１１４から枠部１１６、１１８への液体の進行を阻止することで、液体投入部１１２と液体投入部１１４との間で液体が混ざり合うことを確実に抑制することができる。

電極端子１２１および電極端子１２３を直流電源装置２６に接続し、電極１２０にプラス電位を与え、電極１２２にマイナス電位を与える。そうすると、電極１２０、１２２間に直流電圧が印加され、泳動液２００、混合液２０２に電流が流れ、ＤＮＡサンプル２０４の電気泳動が行われる。

染色液と泳動液は、電気泳動を開始する前に混合しておく。染色液は、荷電した染色液を用いる。このような状態で電気泳動を行えば、泳動液とともに染色液も電気泳動の原理でゲル１５２内を浸透していく。その結果、ＤＮＡサンプル２０４に対する電気泳動および染色を一括して行うことができる。

しかも、本実施の形態によれば、シーリング材３００によって、混合液２０２が液体投入部１１４内から漏れ出すことなく貯留される。従って、泳動液２００中の荷電した染色液を確実にゲル１５２内を通して電気泳動させることができる。このため、染色液が無駄に液体投入部１１２側に流れることで染色効果が低下することを抑制することができる。

ＤＮＡはマイナスに荷電しているので、染色液はプラスに荷電したものを用いることが好ましい。このようにすることで、電気泳動時におけるＤＮＡと染色液の移動方向が反対になり、ＤＮＡと染色液とが結合してＤＮＡの染色が確実に行われる。

具体的には、ＳＹＢＲ（登録商標）のシリーズであるＳＹＢＲ Ｇｒｅｅｎ Ｉ、ＳＹＢＲ Ｇｒｅｅｎ ＩＩ、ＳＹＢＲ Ｇｏｌｄ、ＳＹＢＲ ＳａｆｅのうちいずれかのＤＮＡ染色色素を用いてもよい。また、ＹＯ（Ｏｘａｚｏｌｅ Ｙｅｌｌｏｗ）、ＴＯ（Ｔｈｉａｚｏｌｅ Ｏｒａｎｇｅ）、ＰＧ（Ｐｉｃｏ（登録商標）Ｇｒｅｅｎ）のいずれかを用いても良い。

特に、本実施の形態では、温度勾配槽１２を制御することで、ゲル１５２の面内に温度勾配を生じさせる。これにより、温度勾配電気泳動を行う。所定時間の温度勾配電気泳動を行うことで、図６（ｂ）に示すようにＤＮＡサンプル２０４が移動する。これを解析することで、ＤＮＡの解析を行うことが出来る。

しかも、本実施の形態では、シリコーンゴムからなる底面シーリング材３０６が十分な熱伝導性を有している。このため、温度勾配槽１２からゲル１５２への熱伝達が妨げられず、温度勾配電気泳動を妨げない。

（電気泳動装置の動作および電気泳動方法）
図７は、本発明の実施の形態にかかる電気泳動用ゲルホルダの使用方法および電気泳動方法を説明するためのフローチャートである。

本実施の形態にかかる電気泳動装置１０は、泳動液と染色液を混合して電気泳動を行う方法に適した装置である。すなわち、制御部３０が搬送装置１６ａ、アーム３２、液体供給装置３４、温度勾配槽１２と、撮影部１８の励起光源１８ａおよびカメラ１８ｂ、および直流電源装置２６を制御可能である。下記の説明では、制御部３０が行う制御動作もあわせて説明する。制御部３０は、予め下記の制御動作を実行するためのプログラムを内部のメモリに記憶している。

（ステップＳ１） 先ず、ゲル１５２が入ったカセット１５０を準備する。このステップでは、カセット１５０は、励起光およびカメラの撮像光に対して光透過性を有する。ゲル１５２は平面体形状である。カセット１５０は、端部１５２ａおよび端部１５２ｂを露出させるようにゲル１５２を挟んでいる。

（ステップＳ２） 次に、カセット１５０をホルダ本体１００にセットする。このホルダ本体１００は複数個準備し、ホルダ保管庫１６内の所定位置に収納しておく。これにより、搬送装置１６ａが複数のホルダ本体１００を順次搬送可能となり、複数回の解析を連続的かつ自動的に行うことができるようになる。

（ステップＳ３） 次に、ホルダ本体１００を、温度勾配槽１２の中央位置に搬送する。本実施の形態にかかる電気泳動装置１０では、この搬送が搬送装置１６ａにより自動的に行われる。

（ステップＳ４） 次に、ＤＮＡサンプル２０４を分注する。前述したように、制御部３０は、アーム３２を介して分注器１４を制御して吸取動作、撹拌動作、配置動作、および吐出動作を実行する。吐出動作の際には、ＤＮＡサンプル２０４を貫通溝１５４ａから分注することで、ゲル１５２の液体投入部１１４側の端面、つまり端部１５２ｂ側にＤＮＡサンプル２０４を分注する。ＤＮＡサンプル２０４は、端部１５２ｂの伸びる方向に沿って、端部１５２ｂと平行に、均一に分注する。

電気泳動装置１０においては、ステップＳ３におけるＤＮＡサンプル２０４の分注は、前述したとおり制御部３０がアーム３２に制御信号を送ることで実現される。これにより、自動的にＤＮＡサンプル２０４の分注を行うことができる。

（ステップＳ５） 次に、泳動液および染色液をホルダ本体１００に入れる。つまり、液体投入部１１２に混合液２０２を入れ、液体投入部１１４に泳動液２００を入れる。これにより、ゲル１５２の端面のうち対向する２つの部分、つまり端部１５２ａおよび端部１５２ｂを泳動液に浸す。そして、端部１５２ａおよび端部１５２ｂの少なくとも一方側の泳動液に染色液を含ませる。本実施の形態では、液体投入部１１４には泳動液２００のみを入れ、液体投入部１１２に泳動液と染色液を混合した混合液２０２を入れる。混合液２０２に、ＤＮＡを分注したゲルの端面を浸した準備状態とする。

電気泳動装置１０においては、制御部３０が液体供給装置３４を制御することで、液体供給装置３４内部のポンプにより泳動液２００および混合液２０２が液体投入部１１２、１１４にそれぞれ所定量だけ供給される。

なお、ステップＳ４とステップＳ５の順番は逆でも良い。

（ステップＳ６） 次に、泳動液に直流電圧をかけて電気泳動を行うとともに、温度勾配槽１２を制御することで電気泳動中にゲルに温度勾配を与える。このステップでは、電気泳動中にゲルに温度勾配を与える。端部１５２ａおよび端部１５２ｂが浸る泳動液への電圧印加により、染色液をゲルの平面方向に流し、かつゲルの平面方向に温度勾配を与える。
電気泳動装置１０においては、制御部３０が温度勾配槽１２および直流電源装置２６を制御することで所定条件（所定温度勾配、所定印加電圧、および所定時間）での電気泳動が自動的に行われる。

（ステップＳ７） 電気泳動後に励起光を当て、ゲル１５２をカメラ１８ｂで撮像する。このステップでは、電気泳動の後、カセット１５０上から励起光を当てゲル１５２をカメラ１８ｂで撮像する。反射の問題を避けるために、励起光源１８ａの向きを調整して励起光をゲル１５２に斜めに照射してもよい。電気泳動装置１０においては、制御部３０が励起光源１８ａおよびカメラ１８ｂを制御することでステップＳ６の動作が自動的に実現される。

本実施の形態では、シーリング材３００により、カメラ１８ｂによる撮像、観察を行うときに、反射光などの外乱光を抑制することができる。

（ステップＳ８） ステップＳ７の工程が完了すると、今回のＤＮＡ解析が終了したかどうかを判定する。今回の予定が１回の解析であれば、今回のルーチンが終了する。一方、複数回の解析を行う予定なのであれば、その予定回数の解析が終了するまで、他のホルダ本体１００を用いて次回以降の解析が同様に繰り返される。

電気泳動装置１０においては、手動で又は他の機械で自動的に今回のホルダ本体１００を取り除いた後、搬送装置１６ａが新たなホルダ本体１００を送り出すことでホルダ本体１００の交換が行われ、ステップＳ３〜Ｓ６の制御動作が繰り返される。

その後、解析の回数が予定回数に達したら、今回のルーチンが終了する。

以上説明した実施の形態にかかる電気泳動方法によれば、ＤＮＡに対して電気泳動と染色を一括して行うとともに、荷電した染色液を電気泳動の駆動力でゲル内に導入することで十分な染色を行うことができる。従って、十分な染色を確保しつつ作業の困難性を減らすことができる。

また、本実施の形態によれば、本実施の形態にかかる電気泳動方法を自動化した電気泳動装置１０が提供される。

上述した本実施の形態にかかる電気泳動方法によれば、ゲルが平面体で薄いので温度勾配を正確かつ簡易につけられるので、温度勾配電気泳動に適している。

薄いゲルをカセットで挟んだまま単純に染色液に浸すだけでは短時間で十分な染色をすることは困難である。しかし、本実施の形態によれば、電気泳動により駆動力を得た染色液がゲル内を浸透するので、薄い平面体のゲルであってもその平面方向に十分に染色液を染み込ませることができる。

本実施の形態によれば、カセットからゲルをはがさなくとも十分な染色が可能なので、カセットを外すことの作業困難性が無く、しかもカセットを透過して励起光を当ててカメラで撮像できる。しかも電気泳動と染色とを１つの工程で済ませられるので工程の簡素化及び迅速化が達成される。

また、本実施の形態によれば、解析の際に染色液で染色するという方法を用いているので、解析精度および解析結果の信頼性が高い。これは、電気泳動前に既に染色（ラベリング）されているＤＮＡサンプルを用いるようなものでは解析精度等の問題があるのに対し、本実施の形態は高い優位性を持っている。

しかも、本実施の形態にかかるゲルホルダＧＨによれば、シーリング材３００により、液体投入部１１２と液体投入部１１４との間で液体が混ざり合うことを確実に抑制することができる。
さらに、本実施の形態によれば、シーリング材３００によって混合液２０２が液体投入部１１４内から漏れ出すことなく貯留する。従って、泳動液２００中の荷電した染色液を確実にゲル１５２内を通して電気泳動させることができる。このため、染色効果を高めることができる。
さらに、本実施の形態では、シリコーンゴムからなる底面シーリング材３０６が十分な熱伝導性を有するので、温度勾配電気泳動を妨げない。

上記特徴を備えた本実施の形態にかかる電気泳動装置１０および電気泳動方法は、上述した非特許文献１に記載されるような、いわゆるＨＤＧＰ（Hyper Detection of infectious disease based on Genome Profiling：総合的病原微生物感染症診断手法）法にも好適である。

なお、本実施の形態にかかるゲルホルダＧＨでは、第１側面シーリング材３０２、第２側面シーリング材３０４、および底面シーリング材３０６の全てを備えるシーリング材３００を用いた。しかしながら本発明はこれに限られない。枠部１１６、１１８側の液漏れ経路（図８の実線矢印Ｆ１、Ｆ２）のみを抑制したいのであれば、底面シーリング材３０６を設けなくとも良い。また、カセット１５０裏面側の液漏れ経路（図８の破線矢印Ｆ３）のみを抑制したいのであれば、第１側面シーリング材３０２および第２側面シーリング材３０４を設けなくとも良い。

また、本実施の形態では、第１側面シーリング材３０２が、枠部１１６の側面１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃをそれぞれシーリングする側壁部３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃを備えている。また、本実施の形態では、第２側面シーリング材３０４が、枠部１１８の側面１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃをそれぞれシーリングする側壁部３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃを備えている。しかしながら本発明はこれに限られるものではない。側壁部３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃのうち少なくとも１つを備えかつ３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃの少なくとも１つを備えればよく、例えば、側壁部３０２ａ、３０４ａを省略したり、側壁部３０２ｂ、３０４ｂを省略したり、側壁部３０２ｃ、３０４ｃを省略したりしても良い。

また、本実施の形態では、底面シーリング材３０６により、カセット１５０の裏面側に非透明層、具体的には反射防止層あるいは光吸収層を設けた。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。中央部１１１を含む凹部１１０の底面に、底面シーリング材３０６以外の非透明層、反射防止層あるいは光吸収層を設けてもよい。

また、本実施の形態では、第１側面シーリング材３０２、第２側面シーリング材３０４および底面シーリング材３０６を全て同一のシリコーンゴム製とした。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、必要に応じて、部分的に異なる材料を用いても良い。例えば、底面シーリング材３０６には熱伝導性の高いシーリング材料を用いて、その一方で、第１側面シーリング材３０２および第２側面シーリング材３０４はこれよりも熱伝導性の低いシーリング材料で形成しても良い。

１０ 電気泳動装置、１２ 温度勾配槽、１４ 分注器、１６ ホルダ保管庫、１６ａ 搬送装置、１８ 撮影部、１８ａ 励起光源、１８ｂ カメラ、２０ ＰＣＲ装置、２２ チップラック、２３ 試薬ラック、２４ チップ廃棄ボックス、２６ 直流電源装置、２６ａ 出力端子、３０ 制御部、３２ アーム、３４ 液体供給装置、３６ａ、３６ｂ 管路、１００ ホルダ本体、１０４ 上面、１０６ 底面、１１０ 凹部、１１１ 中央部、１１２、１１４ 液体投入部、１１６、１１８ 枠部、１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ 側面、１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃ 側面、１２０、１２２ 電極、１２１、１２３ 電極端子、１５０ カセット、１５２ ゲル、１５２ａ、１５２ｂ 端部、１５４ 透明プレート、１５４ａ 貫通溝、１５６ 透明プレート、２００ 泳動液、２０２ 混合液、２０４ ＤＮＡサンプル、３００ シーリング材、３０２ 側面シーリング材、３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ 側壁部、３０４ 側面シーリング材、３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ 側壁部、３０６ 底面シーリング材、ＧＨ 電気泳動用ゲルホルダ

Claims (12)

1. 光透過性の第１平面体と前記第１平面体とともにゲルを挟持する第２平面体とを備えたカセットと、前記カセットが嵌め込まれる凹部を備えたホルダ本体と、を備え、
   前記凹部は、前記ゲルが位置すべき中央部と、平面視で前記中央部の隣に設けられ前記カセットの少なくとも一部を囲う枠部と、平面視で前記枠部および前記中央部を挟むように前記中央部から互いに反対方向に延びる第１液体投入部および第２液体投入部と、を備え、
   前記第１液体投入部内に設けた第１電極および前記第２液体投入部内に設けた第２電極と、
   前記第１液体投入部と前記第２液体投入部との間の液体の進行を阻止するためのシーリング材と、
   をさらに備えることを特徴とする電気泳動用ゲルホルダ。
2. 前記枠部の側面を前記シーリング材が覆うことを特徴とする請求項１に記載の電気泳動用ゲルホルダ。
3. 前記凹部における前記中央部の底面に前記シーリング材が備えられたことを特徴とする請求項１または２に記載の電気泳動用ゲルホルダ。
4. 前記シーリング材は、電気絶縁性、撥水性および熱伝導性を備える材料からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電気泳動用ゲルホルダ。
5. 前記シーリング材は、シリコーンゴムであることを特徴とする請求項４に記載の電気泳動用ゲルホルダ。
6. 前記シーリング材が、さらに前記中央部の底面全域を覆うように設けられ、
   前記中央部の底面全域を覆うシーリング材は、非透明であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電気泳動用ゲルホルダ。
7. ＤＮＡを分注したゲルの第１端面に浸す液体を入れる第１液体投入部と前記ゲルの第２端面に浸す液体を入れる第２液体投入部との間をシーリング材で封止した状態で、前記第１端面を泳動液および荷電した染色液を含む混合液に浸しかつ前記第２端面を少なくとも泳動液に浸した準備状態とする準備工程と、
   前記荷電した染色液が前記第１端面側から前記第２端面側に向かって進むように前記準備状態において直流電圧をかけて電気泳動を行う電気泳動工程と、
   を備えることを特徴とする電気泳動方法。
8. 前記シーリング材は、電気絶縁性、撥水性および熱伝導性を備える材料からなることを特徴とする請求項７に記載の電気泳動方法。
9. 前記シーリング材は、シリコーンゴムであることを特徴とする請求項８に記載の電気泳動方法。
10. 前記シーリング材は、前記ゲルの裏面側を介した前記第１液体投入部と前記第２液体投入部との間の液体の進行を阻止するように前記ゲルの裏面側にも設けられ、
    前記電気泳動中に前記ゲルに温度勾配を与えることを特徴とする請求項８または９に記載の電気泳動方法。
11. 前記電気泳動工程の後、前記カセットで前記ゲルを挟んだまま、前記カセット上から前記ゲルに励起光を当て、前記ゲルをカメラで撮像し、
    前記カセットのうち前記カメラで撮像しない側の面を非透明にしたことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の電気泳動方法。
12. 前記シーリング材が非透明であり、
    前記カセットのうちカメラで撮像しない側の面に前記シーリング材を設けることで前記カメラで撮像しない側の面を非透明にしたことを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の電気泳動方法。

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