(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体サンプルを電気泳動によって分離するサンプル分離媒体を設置する設置面と、前記サンプル分離媒体の両端部に接続される第１電極および第２電極と、を有する電気泳動用チャンバーを備え、
前記電気泳動用チャンバーの前記設置面に、前記生体サンプルを含むサンプル溶液を注入するための窪みが設けられ、
前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加しながら前記サンプル分離媒体に前記サンプル溶液を接触させる電気泳動用器具。
【請求項２】
前記窪みは、前記第２電極よりも前記第１電極に近い側または前記第１電極よりも前記第２電極に近い側に設けられている請求項１に記載の電気泳動用器具。
【請求項３】
前記窪みは、前記電気泳動用チャンバーの中心部を挟んで前記第１電極に近い側から前記第２電極に近い側まで形成されている請求項１に記載の電気泳動用器具。
【請求項４】
前記窪みの容積は、前記窪みに注入される前記サンプル溶液の体積よりも小さい請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電気泳動用器具。
【請求項５】
前記サンプル分離媒体は、膨潤したゲルである請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電気泳動用器具。
【請求項６】
前記電気泳動用チャンバーの少なくとも一部が、前記サンプル分離媒体と略同じ幅に形成されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電気泳動用器具。
【請求項７】
前記窪みの少なくとも一部が、前記サンプル分離媒体よりも広い幅で形成されている請求項１ないし６のいずれか1項に記載の電気泳動用器具。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか1項に記載の電気泳動用器具と、
前記サンプル分離媒体を前記電気泳動用チャンバーに設置する搬送アームと、を備えている電気泳動装置。
【請求項９】
前記サンプル分離媒体を設置する第２の電気泳動用チャンバーを備え、
前記搬送アームは、前記電気泳動用チャンバーと前記第２の電気泳動用チャンバーとの間で前記サンプル分離媒体を搬送する請求項８に記載の電気泳動装置。
【請求項１０】
前記サンプル分離媒体を設置する平坦な設置面と、前記サンプル分離媒体の両端部に接続される第１電極および第２電極と、を有する第３の電気泳動用チャンバーを備え、
前記搬送アームは、前記第３の電気泳動用チャンバーと前記第２の電気泳動用チャンバーとの間で前記サンプル分離媒体を搬送する請求項９に記載の電気泳動装置。
【請求項１１】
生体サンプルを電気泳動によって分離するサンプル分離媒体に前記生体サンプルを導入するサンプル導入方法であって、
前記サンプル分離媒体を設置する設置面と、前記サンプル分離媒体の両端部に接続される第１電極および第２電極と、前記設置面に設けられた窪みと、を有する電気泳動用チャンバーの前記設置面の窪みに前記生体サンプルを含むサンプル溶液を注入する第１のステップと、
前記窪みに注入した前記サンプル溶液に前記サンプル分離媒体を接触させ、前記サンプル分離媒体に前記生体サンプルを導入する第２のステップと、を含み、
前記第２のステップでは、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加しながら前記サンプル分離媒体に前記サンプル溶液を接触させるサンプル導入方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のサンプル導入方法を用いて前記サンプル分離媒体に前記生体サンプルを導入するサンプル導入ステップと、
前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加して、前記生体サンプルを等電点電気泳動によって分離する第１電気泳動ステップと、を含むサンプル分離方法。
【請求項１３】
前記第１電気泳動ステップによって前記生体サンプルの分離が行われた前記サンプル分離媒体を第２の電気泳動用チャンバーに搬送する搬送ステップと、
前記第２の電気泳動用チャンバーに搬送された前記サンプル分離媒体に電圧を印加し、前記生体サンプルをＳＤＳ−ポリアクリルアミドゲル電気泳動によって分離する第２電気泳動ステップと、を含む請求項１２に記載のサンプル分離方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載のサンプル導入方法を用いて前記サンプル分離媒体に前記生体サンプルを導入するサンプル導入ステップと、
前記サンプル分離媒体を設置する平坦な設置面と、前記サンプル分離媒体の両端部に接続される第１電極および第２電極と、を有する第３の電気泳動用チャンバーに前記サンプル分離媒体を設置し、前記サンプル分離媒体を前記第３の電気泳動用チャンバーの前記設置面に密着させた状態で、前記第３の電気泳動用チャンバーの前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加して、前記生体サンプルを等電点電気泳動によって分離する第１電気泳動ステップと、を含むサンプル分離方法。
【請求項１５】
前記第１電気泳動ステップによって前記生体サンプルの分離が行われた前記サンプル分離媒体を第２の電気泳動用チャンバーに搬送する搬送ステップと、
前記第２の電気泳動用チャンバーに搬送された前記サンプル分離媒体に電圧を印加し、前記生体サンプルをＳＤＳ−ポリアクリルアミドゲル電気泳動によって分離する第２電気泳動ステップと、を含む請求項１４に記載のサンプル分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ライフサイエンス技術における生体サンプルの二次元電気泳動に好適に適用可能な電気泳動用器具、電気泳動装置、サンプル導入方法およびサンプル分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次元電気泳動は、一般に分解能が高いので、タンパク質等の生体サンプルの分離方法として優れている。二次元電気泳動によりタンパク質を分離する場合には、一次元方向への分離に等電点電気泳動が利用されている。等電点電気泳動は、ゲルに電圧を印加し、タンパク質の等電点の違いにより分離をおこなう手法である。また、二次元方向への分離には、陰イオン系界面活性剤であるドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）を用いたＳＤＳ−ポリアクリルアミドゲル電気泳動（ＳＤＳ−ＰＡＧＥ）が広く利用されている。二次元電気泳動は、一度に多くのタンパク質を分離し、網羅的に解析できるため、プロテオーム解析に広く利用されている。
【０００３】
等電点電気泳動の従来技術には、生体サンプルを含む膨潤液でドライストリップゲルを膨潤させ、ゲルストリップホルダーに移して等電点電気泳動を行う方法と、予め膨潤液のみでドライストリップゲルを膨潤させ、ゲルストリップホルダーに移した後、試料カップ内に生体サンプルを入れて、等電点電気泳動を行う方法の２つの方法がある。後者はカップローディング法と呼ばれ、生体サンプルの導入を電圧印加しながら行うため生体サンプルの導入効率が良く、生体サンプルをある領域（酸側、あるいは塩基側）より導入することができるため、移動距離が長くなり分解能が向上する方法として臨床サンプルの二次元電気泳動等に使用されている（特許文献１を参照）。
【０００４】
一般に上記カップローディング法による等電点電気泳動は、まず、尿素、チオ尿素、３−［（コラミドプロピル）ジメチルアンモニオ]−１−プロパンスルホナート（ＣＨＡＰＳ）、ジチオトレイトール（ＤＴＴ）、両性担体（キャリアアンフォライト）を含む水溶液を専用のチャンバーに入れ、ポリアクリルアミドゲルにｐＨ勾配を固定化し乾燥させたドライストリップゲル（ＩＰＧゲル)をゲル面を下方にして浸す。乾燥防止のためにパラフィンオイル等のカバー溶液を入れ、数時間静置して上記ＩＰＧゲルを膨潤（再水和）する。
【０００５】
次に、上記チャンバーからＩＰＧゲルを取り除き、等電点電気泳動用のチャンバーにゲル面を上方にして設置してＩＰＧゲルの上に湿ったろ紙と電極を設置する。その後、ゲル上の任意の位置に試料カップを設置し、試料カップ内に生体サンプルを含むサンプル溶液を添加し、上記のカバーオイルを入れる。試料カップのない領域のゲル上にもカバーオイルを入れゲルが空気中に露出しないようにし、電圧を印加して等電点電気泳動をスタートする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００８−５１０４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のカップローディング法による等電点電気泳動において、ＩＰＧゲルの膨潤工程では寸法安定性のないＩＰＧゲルの上に膨潤液を滴下しても均一に膨潤されないため、ゲル面を下にするのが一般的である。また、電圧を印加する工程では生体サンプル上にカバー溶液を添加する必要があるので、ゲル面を上にする必要がある。さらに、ＩＰＧゲルが膨潤した状態でないと試料カップを隙間なく設置できない。以上の理由から、ＩＰＧゲルの膨潤後、ＩＰＧゲルを移動させる必要がある。
【０００８】
また上記のように、生体サンプルと水分を多く含むゲルの乾燥防止のためのカバー溶液（一般にパラフィンオイル等）が必要であり、加えて、カップ内の生体サンプルは高濃度で存在しているため、試料カップとゲルの間に沈殿する不純物を除去するためのフィルター（ろ紙等）を挿入するのが通例である。このようなカバー溶液、試料カップ、フィルター等の設置の手間は使用者に熟練を要し、研究者による電気泳動の分離パターンの再現性に影響を与えている。
【０００９】
このような背景から、等電点電気泳動による生体サンプルの分離を再現性よく容易に行うことが可能な方法が求められていた。
【００１０】
本発明の目的は、等電点電気泳動による生体サンプルの分離を再現性よく容易に行うことが可能な電気泳動用器具、電気泳動装置、サンプル導入方法およびサンプル分離方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の電気泳動用器具は、生体サンプルを電気泳動によって分離するサンプル分離媒体を設置する設置面と、前記サンプル分離媒体の両端部に接続される第１電極および第２電極と、を有する電気泳動用チャンバーを備え、前記電気泳動用チャンバーの前記設置面に、前記生体サンプルを含むサンプル溶液を注入するための窪みが設けられ、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加しながら前記サンプル分離媒体に前記サンプル溶液を接触させる。
【００１２】
前記窪みは、前記第２電極よりも前記第１電極に近い側または前記第１電極よりも前記第２電極に近い側に設けられていてもよい。
【００１３】
前記窪みは、前記電気泳動用チャンバーの中心部を挟んで前記第１電極に近い側から前記第２電極に近い側まで形成されていてもよい。
【００１４】
前記窪みの容積は、前記窪みに注入される前記サンプル溶液の体積よりも小さくてもよい。
【００１５】
前記サンプル分離媒体は、膨潤したゲルであってもよい。
【００１６】
前記電気泳動用チャンバーの少なくとも一部が、前記サンプル分離媒体と略同じ幅に形成されていてもよい。
【００１７】
前記窪みの少なくとも一部が、前記サンプル分離媒体よりも広い幅で形成されていてもよい。
【００１８】
本発明の電気泳動装置は、本発明の電気泳動用器具と、前記サンプル分離媒体を前記電気泳動用チャンバーに設置する搬送アームと、を備えている。
【００１９】
前記サンプル分離媒体を設置する第２の電気泳動用チャンバーを備え、前記搬送アームは、前記電気泳動用チャンバーと前記第２の電気泳動用チャンバーとの間で前記サンプル分離媒体を搬送してもよい。
【００２０】
前記サンプル分離媒体を設置する平坦な設置面と、前記サンプル分離媒体の両端部に接続される第１電極および第２電極と、を有する第３の電気泳動用チャンバーを備え、前記搬送アームは、前記第３の電気泳動用チャンバーと前記第２の電気泳動用チャンバーとの間で前記サンプル分離媒体を搬送してもよい。
【００２１】
本発明のサンプル導入方法は、生体サンプルを電気泳動によって分離するサンプル分離媒体に前記生体サンプルを導入するサンプル導入方法であって、前記サンプル分離媒体を設置する設置面と、前記サンプル分離媒体の両端部に接続される第１電極および第２電極と、前記設置面に設けられた窪みと、を有する電気泳動用チャンバーの前記設置面の窪みに前記生体サンプルを含むサンプル溶液を注入する第１のステップと、前記窪みに注入した前記サンプル溶液に前記サンプル分離媒体を接触させ、前記サンプル分離媒体に前記生体サンプルを導入する第２のステップと、を含む。
【００２２】
前記第２のステップでは、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加しながら前記サンプル分離媒体に前記サンプル溶液を接触させてもよい。
【００２３】
本発明のサンプル分離方法は、本発明のサンプル導入方法を用いて前記サンプル分離媒体に前記生体サンプルを導入するサンプル導入ステップと、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加して、前記生体サンプルを等電点電気泳動によって分離する第１電気泳動ステップと、を含む。
【００２４】
前記第１電気泳動ステップによって前記生体サンプルの分離が行われた前記サンプル分離媒体を第２の電気泳動用チャンバーに搬送する搬送ステップと、前記第２の電気泳動用チャンバーに搬送された前記サンプル分離媒体に電圧を印加し、前記生体サンプルをＳＤＳ−ポリアクリルアミドゲル電気泳動によって分離する第２電気泳動ステップと、を含んでもよい。
【００２５】
本発明のサンプル分離方法は、本発明のサンプル導入方法を用いて前記サンプル分離媒体に前記生体サンプルを導入するサンプル導入ステップと、前記サンプル分離媒体を設置する平坦な設置面と、前記サンプル分離媒体の両端部に接続される第１電極および第２電極と、を有する第３の電気泳動用チャンバーに前記サンプル分離媒体を設置し、前記サンプル分離媒体を前記第３の電気泳動用チャンバーの前記設置面に密着させた状態で、前記第３の電気泳動用チャンバーの前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加して、前記生体サンプルを等電点電気泳動によって分離する第１電気泳動ステップと、を含む。
【００２６】
前記第１電気泳動ステップによって前記生体サンプルの分離が行われた前記サンプル分離媒体を第２の電気泳動用チャンバーに搬送する搬送ステップと、前記第２の電気泳動用チャンバーに搬送された前記サンプル分離媒体に電圧を印加し、前記生体サンプルをＳＤＳ−ポリアクリルアミドゲル電気泳動によって分離する第２電気泳動ステップと、を含んでもよい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、等電点電気泳動による生体サンプルの分離を再現性よく容易に行うことが可能な電気泳動用器具、電気泳動装置、サンプル導入方法およびサンプル分離方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態の電気泳動装置の概略構成を示す図である。
【図２】電気泳動装置にＩＥＦチップを設置した状態を示す図である。
【図３】電気泳動用器具の平面図および断面図である。
【図４】サンプル導入方法の説明図である。
【図５】サンプル導入方法の説明図である。
【図６】第２実施形態の電気泳動用器具の平面図および断面図である。
【図７】サンプル導入方法の説明図である。
【図８】サンプル導入方法の説明図である。
【図９】サンプル導入方法の他の例の説明図である。
【図１０】サンプル導入方法の他の例の説明図である。
【図１１】第３実施形態の電気泳動用器具の平面図および断面図である。
【図１２】第４実施形態の電気泳動用器具の平面図および断面図である。
【図１３】第５実施形態の電気泳動用器具の平面図および断面図である。
【図１４】実施例および比較例の二次元電気泳動のパターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の電気泳動装置１２の概略構成を示す図である。図２は、電気泳動装置１２にＩＥＦ（IsoElectric Focusing）チップ４０を設置した状態を示す図である。
【００３０】
電気泳動装置１２は、電気泳動用器具１０、カバー５０、電源２２、電圧測定器２０、電流測定器２１、電圧制御機１３および搬送アーム４５を備えている。
【００３１】
電気泳動用器具１０は、ＩＥＦチップ４０を設置するための電気泳動用チャンバー１を備えている。電気泳動用チャンバー１は、電気泳動用器具１０の一面に形成された矩形状の溝であり、電気泳動用チャンバー１の底面が、ＩＥＦチップ４０が設置される設置面１ａである。電気泳動用チャンバー１の上部はカバー５０で覆われている。
【００３２】
電気泳動用チャンバー１には、ＩＥＦチップ４０の酸性側の端部に接続される第１電極３０と、ＩＥＦチップ４０の塩基性側の端部に接続される第２電極３１と、が設置されている。電気泳動用チャンバー１の設置面１ａには、タンパク質や核酸などの生体サンプルを含むサンプル溶液を注入するための窪み２が設けられている。窪み２は、第１電極３０と第２電極３１との間に設けられている。
【００３３】
第１電極３０および第２電極３１は電源２２に接続されている。電源２２は、電圧制御機１３によって制御される。電圧制御機１３としては、通常のパーソナルコンピューターを用いることができる。電源２２は、LabVIEW（Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench）などの開発環境を用いて制御される。
【００３４】
電圧制御機１３は、電源２２に指定の電圧を印加するための信号を発信する。電源２２から第１電極３０および第２電極３１に供給される電圧および電流は、電圧測定器２０および電流測定器２１によってそれぞれモニターされる。電圧測定器２１および電流測定器２０は、例えば、１回／０．１秒以上の頻度で電圧および電流の検出が行われる。
【００３５】
ＩＥＦチップ４０は、一次元電気泳動用のサンプル分離媒体４２と、サンプル分離媒体４２を支持する支持体４１と、を備えている。サンプル分離媒体４２は、等電点電気泳動により生体サンプルを分離する媒体である。サンプル分離媒体４２としては、二次元電気泳動の一次元目用ゲルとして通常用いられるものが利用でき、例えば、ポリアクリルアミド、アガロース、寒天、およびデンプンからなる群より選ばれるゲル化剤によりゲル化された固定化ｐＨ勾配（Immobilized pH gradient: IPG）ゲルなどが好適である。支持体４１は例えばプラスチック製の板やフィルムなどを用いることができる。
【００３６】
サンプル分離媒体４２は緩衝液を含んでいてもよい。緩衝液は、水素イオン濃度に対する緩衝作用のある溶液（少量の酸や塩基を加えたり、多少濃度が変化したりしてもｐＨが大きく変化しないようにした溶液）であり、弱酸とその塩を含む溶液などが代表的である。緩衝液としては、極性の分子を含有していない緩衝液を用いることが好ましく、例えば、8M Urea,2M Thiourea,4% CHAPS（3-[(3-Cholamidopropyl)dimethylammonio]propanesulfonate）,20mM dithiothreitol,0.5% Ampholyteの組成の緩衝液が好適である。
【００３７】
ＩＥＦチップ４０は、搬送アーム４５によって電気泳動用チャンバー１に設置され、生体サンプルの導入と二次元電気泳動の一次元目の電気泳動（等電点電気泳動）が行われる。本実施形態では、電気泳動用チャンバー１において生体サンプルの導入と等電点電気泳動の双方を行うこととするが、生体サンプルの導入を電気泳動用チャンバー１で行い、等電点電気泳動を他の電気泳動用チャンバー（第３の電気泳動用チャンバー８１）で行うようにしてもよい。
【００３８】
電気泳動装置１２には、二次元目の電気泳動（ＳＤＳ−ポリアクリルアミドゲル電気泳動（ＳＤＳ−ＰＡＧＥ））により生体サンプルの分離を行うための第２の電気泳動用チャンバー８０が設けられている。一次元目の電気泳動が完了したＩＥＦチップ４０は、搬送アーム４５によって第２の電気泳動用チャンバー８０に搬送される。
【００３９】
第２の電気泳動用チャンバー８０は、サンプル分離媒体４２と、サンプル分離媒体４２に接続される第２のサンプル分離媒体であるポリアクリルアミドゲルと、を設置する設置面を有している。第２の電気泳動用チャンバー８０は、設置面に設置されたサンプル分離媒体４２および第２のサンプル分離媒体に電圧を印加して生体サンプルの分離を行う。電気泳動用チャンバー１では、サンプル分離媒体４２が設置される部分の設置面には窪みが設けられているが、第２の電気泳動用チャンバーでは、サンプル分離媒体４２および第２のサンプル分離媒体が設置される部分の設置面には窪みは設けられていない。設置面を平坦化することにより、サンプル分離媒体４２および第２のサンプル分離媒体に対して安定的に電圧を印加することができる。
【００４０】
図３（ａ）は、電気泳動用器具１０の平面図であり、図３（ｂ）は、電気泳動用器具１０の断面図である。
【００４１】
電気泳動用器具１０は直方体形状を有し、電気泳動用器具１０の中央部には細長い矩形状の電気泳動用チャンバー１が形成されている。電気泳動用チャンバー１の長手方向一端側には、サンプル分離媒体４２の酸性側の端部が接触する第１電極３０が設置されており、電気泳動用チャンバー１の長手方向他端側には、サンプル分離媒体４２の塩基性側の端部が接触する第２電極３１が設置されている。
【００４２】
電気泳動用チャンバー１の長手方向一端側および長手方向他端側には、第１電極３０および第２電極３１を保持するための第１電極保持部４および第２電極保持部５がそれぞれ設けられている。第１電極保持部４および第２電極保持部５は、サンプル分離媒体４２の酸性側の端部および塩基性側の端部をそれぞれ挟むように設置面１ａから突出して設けられている。
【００４３】
電気泳動用チャンバー１の底面（ＩＥＦチップが設置される設置面１ａ）には、サンプル溶液を注入するための窪み２が形成されている。本実施形態では、窪み２は、電気泳動用チャンバー１の中心部よりも酸性側または塩基性側に偏って配置されているが、窪み２を形成する位置は特に限定されず、例えば、電気泳動用チャンバー１の中心部に窪み２を形成してもよい。
【００４４】
本実施形態の場合、窪み２は第１電極３０よりも第２電極３１に近い側に設けられているが、窪み２は第２電極３１よりも第１電極３０に近い側に設けられていてもよい。窪み２を電気泳動用チャンバー１の中心部よりも酸性側または塩基性側に偏って配置することで、等電点電気泳動により生体サンプルを分離する際に、生体サンプルの移動距離が長くなり、分解能が向上する。
【００４５】
窪み２の容積は、窪み２に注入されるサンプル溶液の体積よりも若干小さいことが好ましい。この構成によれば、窪み２にサンプル溶液を注入した際に、サンプル溶液が設置面１ａから盛り上がり、サンプル溶液がサンプル分離媒体４２に確実に接触する。サンプル溶液が少ない場合には、緩衝液をサンプル溶液に加え、窪み２がサンプル溶液によって満たされるようにすることが好ましい。
【００４６】
窪み２の面積は、サンプル溶液とサンプル分離媒体４２との間に十分な接触面積が確保できれる面積であればよく、特に限定されるものではない。図３では、窪み２の幅がサンプル分離媒体４２の幅よりも大きくなっているが、窪み２の幅はサンプル分離媒体４２の幅よりも小さくてもよい。窪み２の一部若しくは全部の幅がサンプル分離媒体４２の幅よりも広い場合には、窪み２の上部がサンプル分離媒体４２によって完全には覆われないので、サンプル分離媒体４２をサンプル溶液に接触させた際に生じる気泡をサンプル溶液の外部に排出し易くなる。
【００４７】
窪み２の一部若しくは全部の幅がサンプル分離媒体４２の幅よりも広い場合には、サンプル溶液の乾燥を防ぐために電気泳動用チャンバー１の上部をカバー５０で覆うことが好ましい。窪み２の全部の幅がサンプル分離媒体４２の幅と同じかそれよりも狭い場合には、電気泳動用チャンバー１の上部をカバー５０で覆う必要はない。
【００４８】
図４および図５は、サンプル分離媒体に生体サンプルを導入するサンプル導入方法の説明図である。図４（ａ）および図５（ａ）は、電気泳動用器具の平面図であり、図４（ｂ）および図５（ｂ）は、電気泳動用器具の断面図である。
【００４９】
本実施形態のサンプル導入方法は、二次元電気泳動によって生体サンプルを分離するサンプル分離方法に適用される。本実施形態のサンプル分離方法は、本実施形態のサンプル導入方法を用いてサンプル分離媒体４２に生体サンプルを導入するサンプル導入ステップと、第１電極３０と第２電極３２との間に電圧を印加して、生体サンプルを等電点電気泳動によって分離する第１電気泳動ステップと、第１電気泳動ステップによって生体サンプルの分離が行われたサンプル分離媒体４２を第２の電気泳動用チャンバー８０に搬送する搬送ステップと、第２の電気泳動用チャンバー８０に搬送されたサンプル分離媒体４２に電圧を印加し、生体サンプルをＳＤＳ−ポリアクリルアミドゲル電気泳動（ＳＤＳ‐ＰＡＧＥ）によって分離する第２電気泳動ステップと、を含む。
【００５０】
本実施形態のサンプル導入方法は、サンプル分離媒体４２が設置される設置面１ａの窪み２に生体サンプルを含むサンプル溶液Ｓを注入する第１のステップと、窪み２に注入したサンプル溶液Ｓにサンプル分離媒体４２を接触させ、サンプル分離媒体４２に生体サンプルを導入する第２のステップと、を含む。
【００５１】
具体的には、まず図４に示すように、タンパク質や核酸などの生体サンプルを含むサンプル溶液Ｓを電気泳動用チャンバー１の設置面１ａに設けられた深さ０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度のサンプル溶液注入用の窪み２に注入する。窪み２の深さは、０ｍｍよりも深く１５ｍｍよりも浅い範囲であれば最適な実験結果を得ることができ、０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲であれば、より好ましい実験結果が得られる。サンプル溶液Ｓは設置面１ａから若干盛り上がるようにし、サンプル分離媒体にサンプル溶液Ｓが確実に接触するようにする。サンプル溶液Ｓの量が不足している場合には、緩衝液を加えてサンプル溶液Ｓの量を調整し、窪み２がサンプル溶液Ｓで満たされるようにする。
【００５２】
次に、図５に示すように、緩衝液でサンプル分離媒体４２を飽和膨潤させたＩＥＦチップ４０を搬送アーム４５（図２参照）を用いて電気泳動用チャンバー１に設置し、サンプル溶液Ｓの入った窪み２をサンプル分離媒体４２によって覆い、窪み２にサンプル分離媒体４２を密着させる。そして、第１電極３０と第２電極３１の間に２００Ｖ程度の電圧を印加して、電荷を持つ生体サンプルをサンプル分離媒体４２に導入する。その後、搬送アーム４５（図２参照）によりサンプル分離媒体４２を窪み２に押し込んで６０００Ｖまで電圧を上昇させ、等電点電気泳動を行う。
【００５３】
等電点電気泳動が行われた後、搬送アーム４５（図２参照）を用いてＩＥＦチップ４０を電気泳動用チャンバー１から取り出す。そして、サンプル分離媒体４２をＳＤＳを含む溶液に浸してＳＤＳ平衡化し、ＳＤＳ‐ＰＡＧＥ用のサンプル分離媒体（ポリアクリルアミドのゲル）に接続させる。そして、搬送アーム４５によりＩＥＦチップ４０を第２の電気泳動用チャンバー８０（図２参照）に搬送し、二次元目の電気泳動（ＳＤＳ‐ＰＡＧＥ）を行う。
【００５４】
以上のように、本実施形態の電気泳動装置１２では、電気泳動用チャンバー１にサンプル溶液Ｓを供給し、サンプル分離媒体４２をサンプル溶液Ｓに被せて生体サンプルの導入を行う。そして、そのまま電気泳動用チャンバー１内でサンプル分離媒体４２に電圧を印加し、等電点電気泳動を行う。サンプル分離媒体４２への生体サンプルの導入時に乾燥防止のオイルや不純物除去用のろ紙などを使用しないので、煩雑な操作がなく、再現性の高いデータが得られる。
【００５５】
また、本実施形態の電気泳動装置１２では、電圧を印加しながら生体サンプルの導入を行い、生体サンプルの導入後、窪み２がサンプル分離媒体４２で満たされた状態（窪み２の内壁面および底面にサンプル分離媒体４２が密着した状態）でサンプル分離媒体４２に電圧を印加する。そのため、サンプル分離媒体４２に電圧が均一に印加され、サンプル導入効率が高く、均一なフォーカシングと高分解能な分離が行われる。よって、等電点電気泳動による生体サンプルの分離を再現性よく容易に行うことが可能となる。
【００５６】
［第２実施形態］
図６（ａ）は、第２実施形態の電気泳動用器具６０の平面図であり、図６（ｂ）は電気泳動用器具６０の断面図である。
【００５７】
本実施形態において第１実施形態と異なる点は、サンプル溶液を注入するための窪み６１を電気泳動用チャンバー１の中心部を挟んで第１電極３０に近い側から第２電極３１に近い側まで細長く形成した点と、電気泳動用チャンバー１で生体サンプルの導入が行われたサンプル分離媒体４２を第３の電気泳動用チャンバー８１（図２参照）に搬送し、第３の電気泳動用チャンバー８１で等電点電気泳動を行う点である。
【００５８】
窪み６１の長さは、第１電極３０と第２電極３１との間の距離よりも若干短い。窪み６１の幅は、サンプル分離媒体４２の幅と概ね同じであり、窪み６１の上部はサンプル分離媒体４２によって完全に覆われるようになっている。窪み６１の容積は、窪み６１に注入されるサンプル溶液の体積よりも若干小さい。
【００５９】
第３の電気泳動用チャンバー８１は、サンプル分離媒体４２が設置される設置面が平坦な電気泳動用チャンバーである。第３の電気泳動用チャンバー８１は、設置面に窪みが形成されていない点で電気泳動用チャンバー１と異なるが、それ以外の構成は電気泳動用チャンバー１と同じである。よって、第３の電気泳動用チャンバー８１の詳細構成の図示は省略する。
【００６０】
図７および図８は、サンプル分離媒体に生体サンプルを導入するサンプル導入方法の説明図である。図７（ａ）および図８（ａ）は、電気泳動用器具の平面図であり、図７（ｂ）および図８（ｂ）は、電気泳動用器具の断面図である。
【００６１】
図７に示すように、タンパク質や核酸などの生体サンプルを含むサンプル溶液Ｓを電気泳動用チャンバー１の設置面１ａに設けられた深さ０．５ｍｍよりも浅いサンプル溶液注入用の窪み６１に注入する。本実施形態では、第１実施形態と異なり、サンプル分離媒体４２として、膨らむ余地の残った未飽和膨潤のサンプル分離媒体を用いる。
【００６２】
次に、ＩＥＦチップ４０を搬送アーム４５（図２参照）を用いて電気泳動用チャンバー１に設置し、サンプル溶液Ｓの入った窪み２をサンプル分離媒体４２によって覆い、窪み２にサンプル分離媒体４２を密着させる。そして、図８に示すように、第１電極３０と第２電極３１の間に２００Ｖ程度の電圧を印加して、電荷を持つ生体サンプルをサンプル分離媒体４２に導入する。未飽和膨潤のサンプル分離媒体４２は、生体サンプルの導入と同時に、より膨潤して、サンプル分離媒体４２が窪み６１の底部にまで行き渡る。そのため、サンプル分離媒体４２に電圧が均一に印加され、生体サンプルが効率的にサンプル分離媒体４２に導入される。
【００６３】
次に、サンプル分離媒体４２を搬送アーム４５（図２参照）を用いて第３の電気泳動用チャンバー８１（図２参照）に設置する。そして、第３の電気泳動用チャンバー８１に設けられた第１電極および第２電極を用いてサンプル分離媒体４２に６０００Vの電圧を印加し、等電点電気泳動により生体サンプルの分離を行う。
【００６４】
等電点電気泳動が行われた後、搬送アーム４５（図２参照）を用いてＩＥＦチップ４０を第３の電気泳動用チャンバー８１から取り出す。そして、サンプル分離媒体４２をＳＤＳを含む溶液に浸してＳＤＳ平衡化し、ＳＤＳ‐ＰＡＧＥ用のサンプル分離媒体（ポリアクリルアミドのゲル）に接続させる。そして、搬送アーム４５によりＩＥＦチップ４０を第２の電気泳動用チャンバー８０（図２参照）に搬送し、二次元目の電気泳動（ＳＤＳ‐ＰＡＧＥ）を行う。
【００６５】
以上説明した本実施形態の電気泳動装置によれば、窪み６１がサンプル分離媒体４２の長手方向に細長く形成されているため、生体サンプルがサンプル分離媒体４２全体に均一に導入されやすい。また、等電点電気泳動を設置面が平坦な第３の電気泳動用チャンバー８１を用いて行うため、サンプル分離媒体４２全体に均一に電圧が印加され、均一なフォーカシングと高分解能な分離が可能となる。
【００６６】
なお、本実施形態では、サンプル分離媒体４２として、未飽和膨潤のサンプル分離媒体を用いたが、図９に示すように、サンプル分離媒体４２として、緩衝液によって飽和膨潤させたサンプル分離媒体を用いてもよい。図９の例では、窪み６１の深さは図７の例よりも浅い。飽和膨潤したサンプル分離媒体４２を用いても、図１０に示すように、サンプル分離媒体４２に２００Ｖ程度の電圧を印加することで、サンプル分離媒体４２に生体サンプルが導入される。
【００６７】
本実施形態の電気泳動装置では、サンプル溶液を注入するための窪み６１の幅がサンプル分離媒体４２の幅よりも大きくなっても構わない。窪み６１の一部若しくは全部の幅がサンプル分離媒体４２の幅よりも広い場合には、窪み６１の上部がサンプル分離媒体４２によって完全には覆われないので、サンプル分離媒体４２をサンプル溶液に接触させた際に生じる気泡をサンプル溶液の外部に排出し易くなる。
【００６８】
窪み６１の一部若しくは全部の幅がサンプル分離媒体４２の幅よりも広い場合には、サンプル溶液の乾燥を防ぐために電気泳動用チャンバー１の上部をカバーで覆うことが好ましい。窪み６１の全部の幅がサンプル分離媒体４２の幅と同じかそれよりも狭い場合には、電気泳動用チャンバー１の上部をカバーで覆う必要はない。
【００６９】
［第３実施形態］
図１１（ａ）は、第３実施形態の電気泳動用器具６２の平面図であり、図１１（ｂ）は電気泳動用器具６２の断面図である。
【００７０】
本実施形態において第１実施形態と異なる点は、電気泳動用チャンバー７０の中央部分の幅をサンプル分離媒体４２と略同じ幅まで狭めて、サンプル分離媒体４２の乾燥を防止するようにした点である。
【００７１】
電気泳動用チャンバー７０は、サンプル分離媒体４２の幅と略同じ幅を有する第１の部分７１と、サンプル分離媒体４２の幅よりも広い幅を有する第２の部分７２と、を有する。第１の部分７１は、第１電極３０と第２電極３１との間の距離と概ね同じ長さを有しており、第２の部分７２は、第１の部分７１の長手方向一端側および他端側に接続されている。
【００７２】
第２の部分７２は、第１の部分７１よりも深く形成されており、第１電極３０、第１電極保持部４、第２電極３１および第２電極保持部５は、第２の部分７２に設置されている。サンプル分離媒体４２の長さは第１の部分７１の長さよりも若干長く、サンプル分離媒体４２の長手方向一端側および長手方向他端側は、第２の部分７２に突き出ている。
【００７３】
サンプル溶液を注入するための窪み６３は、第１の部分７１の底面（サンプル分離媒体４２の設置面７１ａ）に設けられている。窪み６３の幅は、サンプル分離媒体４２の幅と概ね同じであり、窪み６３の上部はサンプル分離媒体４２によって完全に覆われるようになっている。窪み６３の容積は、窪み６３に注入されるサンプル溶液の体積よりも若干小さい。
【００７４】
本実施形態の電気泳動装置によれば、電気泳動用チャンバー７０の第１の部分７１が、サンプル分離媒体４２と同じ幅を有しているため、サンプル分離媒体４２の側面が第１の部分７１の内壁によって覆われ、サンプル分離媒体４２の乾燥が防止される。よって、生体サンプルの分離を再現性よく容易に行うことが可能である。
【００７５】
なお、本実施形態の電気泳動装置では、サンプル溶液を注入するための窪み６３の幅がサンプル分離媒体４２の幅よりも大きくなっても構わない。窪み６３の一部若しくは全部の幅がサンプル分離媒体４２の幅よりも広い場合には、窪み６３の上部がサンプル分離媒体４２によって完全には覆われないので、サンプル分離媒体４２をサンプル溶液に接触させた際に生じる気泡をサンプル溶液の外部に排出し易くなる。
【００７６】
窪み６３の一部若しくは全部の幅がサンプル分離媒体４２の幅よりも広い場合には、サンプル溶液の乾燥を防ぐために電気泳動用チャンバー７０の上部をカバーで覆うことが好ましい。窪み６３の全部の幅がサンプル分離媒体４２の幅と同じかそれよりも狭い場合には、電気泳動用チャンバー７０の上部をカバーで覆う必要はない。
【００７７】
また、本実施形態では、電気泳動用チャンバー７０の一部のみをサンプル分離媒体４２と略同じ幅としたが、電気泳動用チャンバー７０の全部をサンプル分離媒体４２と略同じ幅としてもよい。
【００７８】
［第４実施形態］
図１２（ａ）は、第４実施形態の電気泳動用器具６４の平面図であり、図１２（ｂ）は電気泳動用器具６４の断面図である。
【００７９】
本実施形態において第３実施形態と異なる点は、サンプル溶液を注入するための窪み６５を電気泳動用チャンバー７０の中心部を挟んで第１電極３０に近い側から第２電極３１に近い側まで細長く形成した点である。
【００８０】
窪み６５は、第１の部分７１の底面（サンプル分離媒体４２の設置面７１ａ）に設けられている。窪み６５の長さは、第１電極３０と第２電極３１との間の距離よりも若干短い。窪み６５の幅は、サンプル分離媒体４２の幅と概ね同じであり、窪み６５の上部はサンプル分離媒体４２によって完全に覆われるようになっている。窪み６５の容積は、窪み６５に注入されるサンプル溶液の体積よりも若干小さい。
【００８１】
本実施形態の電気泳動装置によれば、窪み６５がサンプル分離媒体４２の長手方向に細長く形成されているため、生体サンプルがサンプル分離媒体４２全体に均一に導入されやすい。
【００８２】
なお、本実施形態の電気泳動装置では、サンプル溶液を注入するための窪み６５の幅がサンプル分離媒体４２の幅よりも大きくなっても構わない。窪み６５の一部若しくは全部の幅がサンプル分離媒体４２の幅よりも広い場合には、窪み６５の上部がサンプル分離媒体４２によって完全には覆われないので、サンプル分離媒体４２をサンプル溶液に接触させた際に生じる気泡をサンプル溶液の外部に排出し易くなる。
【００８３】
窪み６５の一部若しくは全部の幅がサンプル分離媒体４２の幅よりも広い場合には、サンプル溶液の乾燥を防ぐために電気泳動用チャンバー７０の上部をカバーで覆うことが好ましい。窪み６５の全部の幅がサンプル分離媒体４２の幅と同じかそれよりも狭い場合には、電気泳動用チャンバー７０の上部をカバーで覆う必要はない。
【００８４】
［第５実施形態］
図１３（ａ）は、第５実施形態の電気泳動用器具６６の平面図であり、図１３（ｂ）は電気泳動用器具６６の断面図である。
【００８５】
本実施形態において第４実施形態と異なる点は、サンプル溶液を注入するための窪み６９が部分的に拡幅されてサンプル分離媒体４２の側方に露出している点である。
【００８６】
電気泳動用チャンバー７０の第１の部分７１の幅は、サンプル分離媒体４２の幅よりも若干大きい。窪み６９は、サンプル分離媒体４２の幅と概ね同じ幅を有する第１の部分６７と、サンプル分離媒体４２の幅よりも広い幅を有する第２の部分６８と、を有する。第１の部分６７の長さは、電気泳動用チャンバー７０の第１の部分７１の長さよりも若干短く、第２の部分６８は、第１の部分６７の長手方向一端側および長手方向他端側に接続されている。
【００８７】
本実施形態の電気泳動装置では、第１の部分６７の上部はサンプル分離媒体４２によって完全に覆われるが、第２の部分６８の上部はサンプル分離媒体４２によって完全には覆われない。そのため、サンプル分離媒体４２をサンプル溶液に接触させた際に生じる気泡をサンプル溶液の外部に排出し易くなる。
【００８８】
［変形形態］
上記実施形態では、サンプル溶液を注入するための窪みの形状として、矩形形状やＩ字形状を例示したが、窪みの形状はこれに限定されない。例えば、楕円や円などの曲線で形成された窪みや、矩形以外の多角形を有する窪みを形成してもよい。また、窪みの個数は１個に限らず、複数個形成することもできる。
【実施例】
【００８９】
図１４（ｂ）は、第１実施形態の電気泳動装置を用いて行った二次元電気泳動のパターン（実施例）を示す図である。図１４（ａ）は、従来のゲルストリップホルダー内にて生体サンプルを導入した場合の二次元電気泳動のパターン（比較例）を示す図である。図１４中に示した矢印のスポットのように、図１４（ｂ）の二次元電気泳動のパターンの方が図１４（ａ）の二次元電気泳動のパターンに比べて分解能の向上が見られ、鮮明なスポットが検出できた。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、タンパク質や核酸などの生体サンプルを電気泳動により分離し、分離した生体サンプルを含むサンプル分離媒体を切り出して質量分析装置によって同定したり、あるいは、分離した生体サンプルをサンプル分離媒体から膜に転写し、免疫反応などを利用して生体サンプルを検出したりする手段に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００９１】
１，７０…電気泳動用チャンバー、１ａ，７１ａ…設置面、２，６１，６３，６５，６９…窪み、１０，６０，６２，６４，６６…電気泳動用器具、１２…電気泳動装置、３０…第１電極、３１…第２電極、４２…サンプル分離媒体、４５…搬送アーム、８０…第２の電気泳動用チャンバー、８１…第３の電気泳動用チャンバー、Ｓ…サンプル溶液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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