(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定位置に注入された試料中の核酸を電気泳動させる電気泳動用ゲル、及びこの電気泳動用ゲルの両側に配置された電極を備える電気泳動槽と、
前記電極に吸引されて前記電気泳動用ゲル内を泳動する前記核酸の泳動画像を撮影する撮像装置とを有し、
前記核酸を電気泳動させながら、この泳動中の核酸を前記撮像装置により連続的又は間欠的に撮影するよう構成すると共に、前記電気泳動用ゲルの特定位置に注入された試料中の核酸が電気泳動している間に、同一又は異なる核酸を含む他の試料を前記特定位置に注入して当該核酸を電気泳動させ得るよう構成したことを特徴とする核酸電気泳動装置。
【請求項２】
前記撮像装置にて撮影された核酸の泳動画像に基づき、電極への給電が遮断可能に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の核酸電気泳動装置。
【請求項３】
前記核酸を含む試料、電気泳動に必要な試薬を設置する設置部と、この設置部に設置された試料、試薬を電気泳動用ゲルの特定位置に注入可能とする注入部と、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の核酸電気泳動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分子生物学、遺伝子学、医学、理化学、分析学、臨床検査等において使用され、核酸を電気泳動させて、目的とする核酸を認識し判定する核酸電気泳動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４及び図５に示す従来のＤＮＡ電気泳動装置１０は、電気泳動槽１１内において、その中央位置に電気泳動用ゲル１２が設置され、この電気泳動用ゲル１２の両側にプラス電極１３及びマイナス電極１４がそれぞれ配置され、泳動用緩衝液１５が充満されたものである。このＤＮＡ電気泳動装置１０では、ＤＮＡを含む試料を電気泳動用ゲル１２の泳動用ウェル１６内に注入し、ＤＮＡをプラス電極１３へ向かって電気泳動用ゲル１２内で一定時間電気泳動させる。電気泳動終了後に電気泳動用ゲル１２を電気泳動槽１１から取り出し、図６に示す紫外線ランプ１７及び撮像カメラ１８を備えたトランスイルミネータ１９に電気泳動用ゲル１２を移し、電気泳動用ゲル１２中のＤＮＡに結合した蛍光色素を紫外線ランプ１７からの紫外線で発色させ、その蛍光像をＤＮＡの泳動画像として撮像カメラ１８により撮影している。
【０００３】
図７は、ＤＮＡの泳動画像の一例を示す。目的とするＤＮＡバンド（ＤＮＡの集合体）をポジティッブマーカ２０として用意し、このポジティッブマーカ２０と、判定の対象となるＤＮＡバンド２１とのそれぞれの位置を検討する。ＤＮＡ電気泳動装置１０では、ＤＮＡの長さの違いに基づくＤＮＡの泳動速度の相違から、任意の時点におけるＤＮＡの泳動位置と、同時点における目的とするＤＮＡ(ポジティッブマーカ２０)の位置とを比較し、両者が一致した時に、当該ＤＮＡが目的のＤＮＡであると認識し判定する。
【０００４】
尚、図６中の符号２２は、光学フィルタとしてのバンドパスフィルタであり、符号２３は遮光フードである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＤＮＡの泳動速度は、外気温度、泳動用緩衝液１５又は試料（例えばＤＮＡ）のそれぞれの状態や電気泳動用ゲル１２の濃度等の環境によって変化する。従って、ＤＮＡが一定時間に常に一定距離泳動するとは限らず、このため、電気泳動の終了時間は上記環境により変動してしまう。そこで、実験者は、電気泳動終了予定時間が近くなった時に、ＤＮＡの泳動状態を目視により確認しながら、プラス電極１３及びマイナス電極１４への給電を遮断して電気泳動を終了させなければならない。万一、泳動終了時間内に電気泳動を終了させることができなかった場合には、ＤＮＡが電気泳動用ゲル１２から流出して、ＤＮＡを含む貴重な試料と高価な電気泳動用ゲル１２が無駄になってしまう。このことから、電気泳動終了時には、実験者が立ち会う必要がある。
【０００６】
また、電気泳動をタイマ等を用いて、実験者を介することなく終了させることもできる。しかし、この場合には、電気泳動終了後のＤＮＡが電気泳動用ゲル１２内において時間の経過と共に拡散してしまうことから、電気泳動終了後速やかに写真撮影を実施する必要がある。従って、この場合にも、電気泳動終了後に実験者の介在が必要となる。
【０００７】
通常、実験者は、電気泳動以外にも他の作業を実施して多忙であり、電気泳動のために時間を拘束されることは大変な苦痛であり、また時間の浪費となる。
【０００８】
本発明の課題は、上述の事情を考慮してなされたものであり、電気泳動の終了時に実験者等が立ち会うことなく、良好な泳動画像を得ることができる核酸電気泳動装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、特定位置に注入された試料中の核酸を電気泳動させる電気泳動用ゲル、及びこの電気泳動用ゲルの両側に配置された電極を備える電気泳動槽と、前記電極に吸引されて前記電気泳動用ゲル内を泳動する前記核酸の泳動画像を撮影する撮像装置とを有し、前記核酸を電気泳動させながら、この泳動中の核酸を前記撮像装置により連続的又は間欠的に撮影するよう構成すると共に、前記電気泳動用ゲルの特定位置に注入された試料中の核酸が電気泳動している間に、同一又は異なる核酸を含む他の試料を前記特定位置に注入して当該核酸を電気泳動させ得るよう構成したことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記撮像装置にて撮影された核酸の泳動画像に基づき、電極への給電が遮断可能に構成されたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記核酸を含む試料、電気泳動に必要な試薬を設置する設置部と、この設置部に設置された試料、試薬を電気泳動用ゲルの特定位置に注入可能とする注入部と、を有することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項１又は３に記載の発明には、次の作用がある。
【００１４】
試料中の核酸を電気泳動用ゲルにて電気泳動させながら、この泳動中の核酸を前記撮像装置が連続的又は間欠的に撮影するよう構成されたことから、電気泳動の終了時に実験者等が立ち会うことなく、核酸の良好な泳動画像を得ることができ、この泳動画像から目的とする核酸を判定できる。電気泳動用ゲルの特定位置に注入された試料中の核酸が電気泳動している間に、同一又は異なる核酸を含む他の試料を前記特定位置に注入して当該核酸を電気泳動させ得るよう構成されたことから、同一の電気泳動用ゲルを用いて複数回の電気泳動を実施でき、高価な電気泳動用ゲルの使用頻度が低減されて、コストダウンを図ることができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明には、次の作用がある。
【００１６】
撮像装置が撮影した核酸の泳動画像に基づき、電極への給電が遮断可能に構成されたことから、目的とする核酸が特定位置に至った段階で電極への給電を遮断できるので、電気泳動用ゲル中から必要以上の核酸の流出を防止でき、貴重な核酸を好適に確保できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る核酸電気泳動装置の一実施の形態が適用されたＤＮＡ電気泳動装置を示す概略側断面図である。  図２は、図１のII矢視図である。
【００２１】
この図１及び図２に示す核酸電気泳動装置としてのＤＮＡ電気泳動装置３０はサブマリン型の電気泳動装置であり、電気泳動用ゲル３１、プラス電極３２、マイナス電極３３を備えた電気泳動槽３４と、透過用紫外線ランプ３５、反射用紫外線ランプ３６及び撮像カメラ３７を備えた撮像装置３８と、設置部としての設置ステージ（不図示）と、注入部としての分注ピペット（不図示）と、同様に図示しない制御装置とを有して構成される。
【００２２】
上記電気泳動槽３４内には泳動用緩衝液３９が充満されると共に、この電気泳動槽３４内において、その中央位置に電気泳動用ゲル３１が設置され、電気泳動用ゲル３１の両端位置にプラス電極３２、マイナス電極３３がそれぞれ設置され、これらの電気泳動用ゲル３１、プラス電極３２及びマイナス電極３３が上記泳動用緩衝液３９に浸漬される。
【００２３】
電気泳動用ゲル３１には、特定位置としてのマイナス電極３３側の一端部に、溝形状の泳動用ウェル４０が複数個縦列に形成される。これら各泳動用ウェル４０がレーン１〜レーン６（図３）に対して設けられる。これらの泳動用ウェル４０のそれぞれの内部に、異なったＤＮＡを含有する各試料が注入される。各試料は、ＤＮＡを含む溶液に蛍光色素（例えばエチジウムブロマイド等）及びグリセリンを混入させたものである。蛍光色素はＤＮＡの二本鎖に結合し、紫外線によって蛍光を発する。また、グリセリンの混入により、電気泳動用ゲル３１内におけるＤＮＡの不必要な拡散が抑制される。
【００２４】
ＤＮＡは、一般に負電荷に帯電しており、図示しない電源装置を介してプラス電極３２及びマイナス電極３３が給電されると、泳動用ウェル４０から電気泳動用ゲル３１内をプラス電極３２へ向かって電気泳動する。ＤＮＡの泳動速度は、ＤＮＡの長さの相違によって異なり、従って、同一時刻におけるＤＮＡの泳動位置もＤＮＡの種類に応じて相違する。
【００２５】
ここで、上記ＤＮＡを含む溶液、上記グリセリン、上記蛍光色素は、それぞれ容器に収容されて設置ステージに設置されており、この設置ステージに設置された各容器から分注ピペットにより採取され、電気泳動用ゲル３１の各泳動用ウェル４０へ試料として注入される。
【００２６】
一方、撮像装置３８の透過用紫外線ランプ３５は、電気泳動槽３４の下方位置に配置され、電気泳動槽３４内の電気泳動用ゲル３１へ向かって紫外線を照射可能とする。この透過用紫外線ランプ３５と電気泳動用ゲル３１との間に光学フィルタ４１が介在される。また、反射用紫外線ランプ３６は、電気泳動槽３４の上方位置に配置され、電気泳動槽３４内の電気泳動用ゲル３１へ向かって紫外線を照射可能とする。この反射用紫外線ランプ３６と電気泳動用ゲル３１との間に光学フィルタ４２が介在される。これらの光学フィルタ４１及び４２は、３３０ｎｍ以下の光のみを透過させるフィルタである。
【００２７】
透過用紫外線ランプ３５から光学フィルタ４１を通過した紫外線、及び反射用紫外線ランプ３６から光学フィルタ４２を通過した紫外線によって、電気泳動用ゲル３１内を電気泳動しているＤＮＡ中の蛍光色素が発色し、この蛍光像をＤＮＡの泳動画像として撮像カメラ３７が、一定時間間隔で間欠的に撮影する。この撮像カメラ３７はデジタルカメラが好適である。この撮像カメラ３７は、透過用紫外線ランプ３５又は反射用紫外線ランプ３６のいずれか一方から照射された紫外線により発色するＤＮＡ中の蛍光色素を撮影するようにしてもよい。
【００２８】
前記制御装置は、分注ピペットの動作制御、プラス電極３２及びマイナス電極３３への電源装置からの給電制御、透過用紫外線ランプ３５及び反射用紫外線ランプ３６の点灯制御、並びに撮像カメラ３７による撮影制御を実施する。
【００２９】
つまり、制御装置は、分注ピペットを作動させて、異なるＤＮＡを含む各試料を電気泳動用ゲル３１のそれぞれの泳動用ウェル４０に注入する。
【００３０】
その後、制御装置は、電源装置からプラス電極３２及びマイナス電極３３に所定電圧（例えば１００Ｖ）を印加して、各試料中のＤＮＡを電気泳動用ゲル３１内でプラス電極３２へ向かって電気泳動させる。
【００３１】
この電気泳動開始と同時、又は泳動開始から所定時間経過後に、制御装置は、ＤＮＡを電気泳動させながら、透過用紫外線ランプ３５及び反射用紫外線ランプ３６を一定時間間隔で点灯させ、この点灯と同時に撮像カメラ３７によりＤＮＡの泳動画像を撮影させる。尚、撮像カメラ３７による撮影時には、ＤＮＡの電気泳動を一旦停止させるのが好適であるが、停止させなくてもよい。
【００３２】
例えば、電気泳動用ゲル３１として１％アガロースゲルを用い、プラス電極３２及びマイナス電極３３に１００Ｖの電圧を印加して、ＤＮＡとして５００ｂｐのＤＮＡ断片を約４０分間電気泳動させた場合(電気泳動終了時間が泳動開始から約４０分の場合)、電気泳動の開始から１０分経過後に、プラス電極３２及びマイナス電極３３への印加電圧を０Ｖとして電気泳動を一旦停止させ、更に透過用紫外線ランプ３５及び反射用紫外線ランプ３６を点灯させて、撮像カメラ３７によりＤＮＡの泳動画像を撮影する。その後、プラス電極３２及びマイナス電極３３に１００Ｖの電圧を印加してＤＮＡを再び電気泳動させた後、１分ごとに、上述と同様にして、ＤＮＡの電気泳動を停止させて撮像カメラ３７により泳動画像を撮影し、これを３０回繰り返して、３１枚の泳動画像を得る。これらの泳動画像の中から、目的とするＤＮＡを認識し判定できる良好な泳動画像を得ることができる。
【００３３】
この３０枚の泳動画像の一部を図３に示す。図３（Ａ）の泳動開始時には、ＤＮＡ（図３ではＤＮＡがＤＮＡバンド４３（集合体）として表れている。）は、レーン１〜レーン６の各泳動用ウェル４０内にあることが確認できる。図３（Ｂ）に示す泳動開始から１０分経過後に、各レーンのＤＮＡ(ＤＮＡバンド４３)は、それらの泳動速度の相違に基づき異なった位置に泳動していることが確認できる。図３（Ｃ）に示す泳動開始から３０分経過後に、レーン１の小さなサイズのＤＮＡ（左側のＤＮＡバンド４３）とレーン５のＤＮＡ(ＤＮＡバンド４３)が電気泳動用ゲル３１の左端（プラス電極３２側端部）に位置付けられているが、図３（Ｄ）に示す泳動開始から４０分経過後には、上述の両ＤＮＡ(ＤＮＡバンド４３)が電気泳動用ゲル３１内から流出していることが確認される。また、図３（Ｃ）の泳動画像では、レーン６を電気泳動している目的とするＤＮＡ（このＤＮＡ（ＤＮＡバンド）をポジティッブマーカ４４という。）と、レーン２及びレーン３を電気泳動しているＤＮＡ(ＤＮＡバンド４３)との位置が一致しているが、図３（Ｄ）の泳動画像では、レーン３のみを電気泳動しているＤＮＡ(ＤＮＡバンド４３)の位置がレーン６のポジティッブマーカ４４の位置と一致していることが確認される。従って、この図３（Ｄ）の泳動画像から、レーン２を電気泳動しているＤＮＡがポジティッブマーカ４４と同一の、目的のＤＮＡであると判定できる。
【００３４】
更に、上記制御装置は、撮像カメラ３７にて撮影された泳動画像のデータを入力し、これらの画像データに基づき、目的とするＤＮＡがポジティッブマーカ４４と一致した特定位置にきたときに電源装置を制御して、プラス電極３２及びマイナス電極３３への給電を遮断し、電気泳動を停止させて、電気泳動用ゲル３１からのＤＮＡの必要以上の流出が防止される。例えば、図３（Ｄ）に示すレーン２を泳動するＤＮＡ(ＤＮＡバンド４３)がポジティッブマーカ４４と一致したとき、つまり、電気泳動開始から約４０分経過後に、プラス電極３２及びマイナス電極３３への印加電圧を０Ｖとして電気泳動を停止させる。
【００３５】
従って、上記実施の形態によれば、次の効果▲１▼及び▲２▼を奏する。
【００３６】
▲１▼試料中のＤＮＡを電気泳動用ゲル３１にて電気泳動させながら、この泳動中のＤＮＡを撮像カメラ３７が一定時間間隔で間欠的に撮影するよう構成されたことから、電気泳動の終了時に実験者が立ち会うことなく、ＤＮＡの良好な泳動画像を得ることができ、この泳動画像から目的とするＤＮＡを判定できる。
【００３７】
▲２▼撮像装置３８の撮像カメラ３７が撮影したＤＮＡの泳動画像に基づき、プラス電極３２及びマイナス電極３３への給電が遮断可能に構成されたことから、目的とするＤＮＡがポジティッブマーカ４４と一致する特定位置に至った段階でプラス電極３２及びマイナス電極３３への給電を遮断できるので、電気泳動用ゲル３１中から必要以上のＤＮＡの流出を防止でき、貴重なＤＮＡを好適に確保できる。
【００３８】
以上、一実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３９】
例えば、電気泳動槽３４における一枚の電気泳動用ゲル３１の各泳動用ウェル４０に試料を注入して電気泳動を実施させている間に、同一の電気泳動用ゲル３１の各泳動用ウェル４０に、同一又は異なるＤＮＡを含む試料を注入してこれらのＤＮＡを電気泳動させ、これらの電気泳動中のＤＮＡを撮像装置３８の撮像カメラ３７により撮影してもよい。この場合、上述のように、同一の電気泳動用ゲル３１において複数回の電気泳動がなされても、泳動中の泳動画像が撮像カメラ３７により得られるので、電気泳動用ゲル３１の同一レーンで後に泳動を開始したＤＮＡ(ＤＮＡバンド)が先に泳動しているＤＮＡ(ＤＮＡバンド)を追い越してしまっても、その確認が可能となる。従って、この場合には、同一の電気泳動用ゲル３１を用いて複数回の電気泳動を実施できるので、高価な電気泳動用ゲル３１の使用頻度が低減されてコストダウンを図ることができる。
【００４０】
また、上記実施の形態では、撮像カメラ３７はデジタルカメラにより間欠的に撮影するものを述べたが、ビデオカメラにより電気泳動中のＤＮＡを連続的に撮影してもよい。
【００４１】
更に、上記実施の形態では、核酸がＤＮＡの場合を述べたが、ＲＮＡであってもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る核酸電気泳動装置によれば、電気泳動槽の電気泳動用ゲル内で核酸を電気泳動させながら、この泳動中の核酸を撮像装置により、連続的又は間欠的に撮影するよう構成されたことから、電気泳動の終了時に実験者が立ち会うことなく、良好な泳動画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る核酸電気泳動装置の一実施の形態が適用されたＤＮＡ電気泳動装置を示す概略側断面図である。
【図２】図１のII矢視図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｄ）は、図１のＤＮＡ電気泳動装置により撮影された泳動画像である。
【図４】従来のＤＮＡ電気泳動装置を示す概略平面図である。
【図５】図４のＤＮＡ電気泳動装置の概略側断面図である。
【図６】従来のトランスイルミネータを示す概略側断面図である。
【図７】図６のトランスイルミネータにより撮影された泳動画像の一例である。
【符号の説明】
３０  ＤＮＡ電気泳動装置（核酸電気泳動装置）
３１  電気泳動用ゲル
３２  プラス電極
３３  マイナス電極
３４  電気泳動槽
３７  撮像カメラ
３８  撮像装置
４０  泳動用ウェル（特定位置）
【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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