(57)【要約】 【課題】  電気浸透流の発生が少ない電気泳動セルおよび電気泳動装置を提供する。 【解決手段】  電気泳動装置に用いられる電気泳動セルであって、電気泳動させることが可能な溶液が充填される管路を備え、前記管路の内周面は、サファイア単結晶からなる領域を備えることを特徴とする電気泳動セル。を提供する。
2013031876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気泳動装置に用いられる電気泳動セルであって、
電気泳動させることが可能な溶液が充填される管路を備え、前記管路の内周面は、サファイア単結晶からなる領域を備えることを特徴とする電気泳動セル。
【請求項２】
一方の主面同士が対向した、サファイア単結晶からなる２枚の基板の組合せからなる基板対を備え、
前記管路の内周面が、前記基板対の対向する２つの前記主面それぞれの少なくとも一部を含んで構成されていることを特徴とする請求項１記載の電気泳動セル。
【請求項３】
前記基板は、前記主面に垂直な厚さが０．１ｍｍ以上かつ１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の電気泳動セル。
【請求項４】
前記基板対を２対備え、
２対の前記基板対のうち一方の基板対における前記主面が、他方の前記基板対における前記主面に対して垂直であることを特徴とする請求項２または３に記載の電気泳動セル。
【請求項５】
一方主面に凹条部が設けられた、サファイア単結晶からなる第１の基板と、
前記第１の基板の前記一方主面と接合されて前記凹条部の開口を閉塞した一方主面を備える第２の基板とを備え、
前記管路の内周面が、前記第１の基板の前記凹条部の内周面と前記第２の基板の前記一方主面の一部によって形成されていることを特徴とする請求項１記載の電気泳動セル。
【請求項６】
前記第１の基板および前記第２の基板は、前記管路に対応する部分における、前記内周面に垂直な厚さが０．１ｍｍ以上かつ１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５記載の電気泳動セル。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の電気泳動セルと、
前記管路に充填された前記溶液に電圧を印加するための電圧印加手段とを備えることを特徴とする電気泳動装置。
【請求項８】
前記電気泳動セルに充填された前記溶液に前記電気泳動セルを透過させて光を照射するための光照射部と、
前記光照射部からの照射光に応じて前記溶液から前記電気泳動セルを透過して出射する光を検出する光検出部と、を備えることを特徴とする請求項７記載の電気泳動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気泳動セルおよび電気泳動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タンパク質やＤＮＡなどを分析する手法として、生化学や分子生物学などの分野で、電気泳動法を用いた分析手法が広く用いられている。電気泳動の手法の一つとして、例えば下記特許文献１および特許文献２に記載されているような、等電点電気泳動が知られている。【０００３】
等電点電気泳動は、タンパク質の種類に応じた等電点の違いを利用して、タンパク質の分離や分析を行う電気泳動の手法である。タンパク質を構成しているアミノ酸側鎖やアミノ末端、カルボキシル末端の電荷はｐＨ条件によって変化し、電荷の総和がゼロになるｐＨの値を等電点という。【０００４】
等電点電気泳動では、電気泳動装置の電気泳動セル内に電解質を含む溶液を入れ、この溶液に電圧を印加してｐＨ勾配を形成する。複数種類のタンパク質を含むサンプルを、この溶液に添加して電場をかけると、それぞれのタンパク質は、各タンパク質に固有の等電点と同じｐＨに向かって、ｐＨ勾配が形成された溶液中を移動し、各タンパク質毎の等電点と同じｐＨ位置に留まる。このように、溶液中のｐＨ勾配を利用し、各タンパク質の等電点に応じてタンパク質を分離することができる。例えば、ｐＨ勾配を有する泳動ゲル中に、キャリアアンフォライトや界面活性剤等を含むサンプル希釈用溶液と、タンパク質混合液や細胞抽出液、組織抽出液、血清などのサンプルとを加え、およそ数千ボルトの高電圧をかけて電気勾配を作ると、各サンプルはそれぞれ固有の等電点に対応するｐＨの位置へ移動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−５５８７９号公報
【特許文献２】特開２０１１−２２２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
等電点電気泳動装置を用い、タンパク質を含むサンプルの等電点の違いに応じて各サンプルを分離する場合に、電気浸透流の大きさの程度が、分離精度に大きく影響する。電気浸透流とは、溶液の見かけ上の帯電に伴って生じる溶液の流れのことをいう。例えば特許文献１に記載されているような従来のシリカ製の電気泳動セルを用いた場合には、溶液が封入された管路の内壁面に存在するシラノール基が解離することによって管路の内壁が負に帯電する。この帯電に起因して、電気泳動セル内にある溶液が見かけ上、正に帯電し、電場を印加すると溶液全体が負電極側に流れる。この電気浸透流は、シリカ等に限らず、石英ガラスなど従来用いられていた様々な材質において発生し、溶液中のサンプル分離精度を悪化させていた。例えば特許文献２では、等電点電気泳動法によって電気浸透流が発生しないように、リニアアクリルアミドポリマーやポリビニルアルコール等によって電気泳動セル内の内壁表面を予め処理してシラノール基を化学修飾する旨が記載されているが、リニアアクリルアミドポリマーやポリビニルアルコール等も、分子中のヒドロキシル基の影響によって帯電が発生し、電気浸透流を充分に抑制することができなかった。また、数十回の使用により、上記処理によって被着させたポリマー成分が劣化して剥がれが生じ、繰り返し使用できる回数が少なくなっていた。【０００７】
本発明は、電気浸透流の発生を抑制し、複数のサンプルを比較的高い精度で分離できる等電点電気泳動セルおよび電気泳動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、電気泳動装置に用いられる電気泳動セルであって、電気泳動させることが可能な溶液が充填される管路を備え、前記管路の内周面は、サファイア単結晶からなる領域を備えることを特徴とする電気泳動セルを提供する。【０００９】
また、上記電気泳動セルと、前記管路に充填された前記溶液に電圧を印加するための電圧印加手段とを備えることを特徴とする電気泳動装置を併せて提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、電気浸透流の発生を良好に抑制し、サンプルの分離精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の等電点電気泳動装置の一実施形態について説明する概略斜視図である。
【図２】図１に示す等電点電気泳動装置が備える電気泳動セルについて説明する図であり、(ａ)は電気泳動セルの概略斜視図、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、電気泳動セルを構成する部材の概略斜視図である。
【図３】図１に示す等電点電気泳動装置の一部を拡大して示す断面図である。
【図４】電気泳動セルの他の実施形態について説明する図であり、(ａ)は電気泳動セルの概略斜視図、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、電気泳動セルを構成する部材の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の電気泳動セルの一実施形態、および電気泳動セルを用いた電気泳動装置の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
なお、実施形態は下記の例示に限らず、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で、適宜設計変更可能である。特に、電気泳動一般に関しては、従来公知の技術を適宜利用できる。
【００１４】
図１は、本発明の等電点電気泳動装置の一実施形態である等電点電気泳動装置１（以降、単に装置１ともいう）の概略構成図である。図１に示す装置１は、溶液１１（図１では図示されていない）に含まれる測定対象サンプル（以降、単にサンプルともいう）を、ｐＨ勾配に応じて泳動させる等電点電気泳動装置である。本実施形態で用いる溶液１１は、電解質を含む混合溶液に、それぞれタンパク質を含む複数のサンプルを混合させたものを用いる。混合溶液として、例えば光によってゲル化するゲル化剤溶液とキャリアアンフォライトとの混合溶液を用いる。混合溶液として、例えば熱によってゲル化するゲル化剤溶液とキャリアアンフォライトとの混合溶液を用いてもよい。以下の実施形態では、ゲル化させる前の比較的粘度の小さい溶液１１について、等電点電気泳動を実施した後、等電点電気泳動後の溶液１１を光や熱によってゲル化させる場合について示している。
【００１５】
装置１は、電気泳動させる対象となる溶液１１が充填される管路１６（図１では図示せず）を備えた電気泳動セル１０と、管路１６に充填された溶液１１に電圧を印加するための電圧印加手段３０と、泳動用電源４０と、ゲル化用光照射手段５０と、分析部６０とを有する。
【００１６】
図２は、図１に示す等電点電気泳動装置が備える電気泳動セルについて説明する図であり、（ａ）は電気泳動セル１０の概略斜視図、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ電気泳動セルを構成する部材の概略斜視図である。電気泳動セル１０は、電気泳動装置に用いられる電気泳動セルであって、電気泳動させることが可能な溶液１１が充填される管路１６を備え、管路１６の内周面１６ａは、サファイア単結晶からなる領域を備えている。電気泳動セル１０は、４枚のサファイア基板が組み合わされて形成されている。本実施形態では、平面状の一方主面２１ａ（以降、第１一方主面２１ａともいう）を備える、サファイアからなる第１の基板２１と、平面状の一方主面２２ａ（以降、第２一方主面２２ａともいう）を備えるとともに、この第２一方主面２２ａの両側に段差部２３を備える、サファイアからなる第２の基板２２とを、それぞれ２枚ずつ備えている。２つの第１の基板２１は、第１一方主面２１ａ同士が平行に対向して配置されており、２つの第１の基板２１の組合せからなる第１基板対２０αを構成している。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す２つの第１の基板２１のうち、図２（ａ）中の上側に配置されている第１の基板２１を示している。また、２つの第２の基板２２も、第２一方主面２２ａ同士が平行に対向して配置されており、２つの第２の基板２２の組合せからなる第２基板対２０βを構成している。
【００１７】
図２（ｃ）は、図２（ａ）に示す２つの第２の基板２２のうち、図２（ａ）中の左側に配置されている第２の基板２２を示している。電気泳動セル１０の、管路１６の内周面１６ａが、第１基板対２０αの２つの第１一方主面２１ａと、第２基板対２０βの２つの第２一方主面２２ａとで構成されている。第２の基板２２の段差２３は、第２の基板２２の第２一方主面２２ａと垂直な側面２３ａを備え、側面２３ａが第１の基板２１の第１一方主面２１ａと平行に対向し、第１の一方主面２１ａと側面２３ａとが、接着剤等の図示しない接合部材を介して接合されている。
【００１８】
このように電気泳動セル１０は、一方の主面（第１一方主面２１ａおよび第２一方主面２２ａ）同士が対向した、サファイア単結晶からなる２枚の基板（第１の基板２１および第２の基板２２）の組合せからなる基板対（第１基板対２０αおよび第２基板対２０β）を備え、管路１６の内周面１６ａが、各基板対の対向する２つの主面（第１一方主面２１ａおよび第２一方主面２２ａ）それぞれの少なくとも一部を含んで構成されている。
【００１９】
また、２対の基板対（第１基板対２０αおよび第２基板対２０β）のうち一方の基板対における一方主面が、他方の基板対における一方主面に対して垂直とされている。
【００２０】
第１の基板２１および第２の基板２２は、いずれもサファイア単結晶基板からなり、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の含有割合は９５質量％以上である。第１の基板２１の第１一方主面２１ａおよび第２の基板２２の第２一方主面２２ａは、例えばサファイア単結晶における結晶面の１つ（例えばA面やＣ面）と略平行とされている。すなわち、管路１６の内周面１６ａには、サファイア単結晶の結晶面が表れており、管路１６の内周面１６ａの電気的特性は、高精度に均一化され、表面粗さ等、機械的性状のばらつきも少ない。なお、サファイア単結晶の結晶面が表れているとは、この主面と結晶面とのなす角が、絶対値で５°以下のことをいう。
【００２１】
このような、サファイア単結晶からなる第１の基板２１および第２の基板２２は、例えば、サファイア単結晶の結晶面のＣ面やＡ面が表面に現れた比較的大きな単結晶ウエハを所定の大きさに切断することで作製することができる。第２の基板２２の段差部２３は、切断した後に端部を研削することで形成することができる。なお、第１の基板２１および第２の基板２２は、管路１６の内周面１６ａに対応する部分、すなわち第１一方主面２１ａおよび第２一方主面２２ａが、いずれも鏡面とされている。なお、鏡面とされているとは、表面の算術平均粗さＲａが０．８μｍ以下のことをいう。
【００２２】
第１の基板２１および第２の基板２２はいずれも、管路１６の内周面１６ａに対応する領域の、内周面に直交する方向の厚さが、０．１ｍｍ以上かつ１０ｍｍ以下とされている。サファイア単結晶からなるサファイア基板（第１の基板２１および第２の基板２２）は、機械強度が比較的強く、厚さ０．１ｍｍ以上かつ１０ｍｍ以下と厚さが比較的小さくても、割れや欠け等の破損が発生し難い。
【００２３】
本実施形態の電気泳動セル１０では、第１の基板２１および第２の基板２２は、長さ方向で７５ｍｍ、第１一方主面２１ａおよび第２一方主面２２ａそれぞれに直交する方向の厚さは、いずれも０．５ｍｍとされている。また、第１の基板２１の図２（ｂ）中の横方向の長さが３ｍｍとされている。また、第２の基板２２の図２（ｃ）中の縦方向全体の長さが４．５ｍｍとされている。電気泳動セル１０の管路１６の内周面１６ａは、図２（ａ)中の縦方向の長さが１．５ｍｍ、図２（ａ）中の横方向の長さが２ｍｍとされている。
【００２４】
図２に示すように、電気泳動セル１０の両端には、管路１６を封止するための封止部材１８が配置されている。封止部材１８は、例えば導電性プラスチック等からなる。封止部材１８は、第１の基板２１および第２の基板２２の端面と導電性接着剤等を介して接合されている。封止部材１８として、例えば導電性樹脂フィルム等を用いてもよく、この場合は、エラストマーバンド等によって縛ることで、導電性樹脂フィルムを封止部材１８の端部に固定させればよい。
【００２５】
図３は、図１に示す電気泳動装置１の一部を拡大して示す断面図である。装置１では、電気泳動セル１０の長さ方向の両側の端部に、管路１６に充填された溶液１１に電圧を印加するための電圧印加手段３０が設けられている。電圧印加手段３０は、電解質を含む電極液３５が充填される電極液槽３２と、電極液槽３２の壁面に設けられて電極液３５と電気的に接触した電極３１とを備える。電極液槽３２は壁面の１つに開口３３が設けられており、電気泳動セル１０の端部がこの開口３３に挿入されて、電気泳動セル１０によって開口３３が閉塞されている。開口３３の内周面には、樹脂等からなるシール部材３７が設けられている。電極液槽３２に貯留された電極液３５は、電極液槽３２内で電極３１と封止部材１８とに接する。すなわち、電極３１と封止部材１８とは、電極液槽３２内の電極液３５を介して電気的に接続している。管路１６の内部に充填された溶液１１は、管路１６を封止する封止部材を介して電極３１と電気的に接続されている。なお、例えば多孔質部材等、複数の貫通孔を備える封止部材を用い、電極液３５と管路１６内に充填された溶液１１とが接触する構成としてもよい。
【００２６】
電気泳動セル１０の両端に配置された各電極３１は、泳動用電源４０と接続されている。泳動用電源４０が、２つの電極３１をそれぞれ異なる電位に設定して、２つの電極３１の間に電界を形成することで、管路１６に充填された溶液１１にｐＨ勾配を形成する。
【００２７】
管路１６内の溶液１１に含まれる各サンプルは、各サンプルに含まれるタンパク質に固有の等電点と同じｐＨに向かって、ｐＨ勾配が形成された溶液１１を移動し、各タンパク質毎の等電点と同じｐＨ位置に留まる。
【００２８】
電気泳動セル１０は、管路１６の内周面１６ａがサファイア単結晶からなり、泳動用電源４０によって電圧が印加された場合の電気浸透流の発生が少ない。これは、サファイア単結晶を構成するＡｌ２Ｏ３の各原子同士の結合が比較的強固であり、ＯＨ基の付着等による帯電が非常に少ないためである。
【００２９】
サファイアを用いた電気泳動セル１０は、電気浸透流の発生が少なく、電気浸透流によるサンプルの余計な移動・分離が少ないので、特定のｐＨ位置にサンプルを高精度に分離することができる。また電気浸透流が少ないので、溶液１１の粘度が比較的小さい場合も、電気浸透流に応じたサンプルの微小な位置変動が抑制され、比較的高い分離精度を確保できる。本実施形態の電気泳動セル１０を用いた場合には、溶液１１の粘度を比較的小さくすることができるので、溶液１１中のサンプルの移動速度も高く、電気泳動による分離時間も小さくすることができる。また、小さい電圧でも、サンプルが少ない抵抗で容易に移動するので、分離の際の電圧を小さくすることができる。本実施形態の電気泳動セル１０を用いると、溶液１１をゲル化せずに、短時間で高精度にサンプルを分離することができる。
【００３０】
また、サファイアは熱伝導性が高く、溶液１１の熱を効率的に放出することができる。すなわち、電圧印加に伴う溶液１１の温度上昇を抑制することができ、溶液１１の温度上昇に伴うタンパク質の変性など、温度上昇に伴う測定誤差要因の発生を抑制することができる。このように、電気泳動セル１０を用いた場合は、熱伝導率が高いことで、測定中の溶液１１の温度の安定化が図れ、安定した分離が得られる。
【００３１】
なお、上述のように溶液１１をゲル化せずに比較的粘度の低い状態で、短時間でサンプルを分離した後に、溶液１１をゲル化することで、電圧印加を止めた後も、分離状態を長時間維持させることができる。ゲル化用光照射手段５０は、管路１６内の溶液１１に、サファイア基板２０を介して、ゲル化のための光を照射する光照射装置である。上述のように、本実施形態で用いる溶液１１は、例えば光によってゲル化するゲル化剤溶液を混合させている。ゲル化用光照射手段５０からは、ゲル化剤のゲル化に適した波長および強度の光（図１中の矢印５１で示す）が、電気泳動セル１０に向けて照射される。ゲル化用光照射手段５０は、ＬＥＤ発光素子を用いた発光装置や、レーザーダイオード素子を用いた発光装置など、公知の発光装置を用いればよい。ゲル化させることで、所望のｐＨに対応する領域を部分的に切り出す等、分離後のサンプルの取り扱いが容易になり、分離後の測定の自由度を向上させることができる。ゲル化した後の溶液は、再び相転移させて液相に戻すことも可能であり、切り出した後に再び液相に戻し、液相から所望成分を取り出してもよい。
【００３２】
電気泳動セル１０はサファイア単結晶からなり、光透過性に優れている。また、サファイア単結晶は機械強度も高く、例えば管路１６の内周面１６ａに対応する第１一方主面２１ａや主面２２ａに直交する方向の厚さは、０．１〜１０ｍｍと比較的小さくされている。電気泳動セル１０を構成するサファイア基板は光透過性が高く、短時間の光照射によって溶液１１をゲル化させることができる。ゲル化のための光を長時間照射した場合は、測定する対象のサンプルのタンパク質にダメージを与える場合もある。サファイア単結晶からなる電気泳動セル１０を用いた場合には、ゲル化用の光の照射を比較的短くできるので、溶液１１に含まれるタンパク質へのダメージを比較的小さくすることができる。
【００３３】
なお、溶液１１のゲル化の手法として、光照射によるゲル化に限らず、熱によるゲル化を用いてもよい。熱によるゲル化の場合は、熱によってゲル化するゲル化剤溶液とキャリアアンフォライトとの混合溶液を用い、等電点電気泳動を行えばよい。装置１０には、ゲル化用光照射手段５０に変えて、電気泳動セル１０全体に外側から熱を与えて管路１６内の溶液１１の温度を上げる、図示しない熱印加手段を設ければよい。熱印加手段としては、例えば公知の赤外線照射装置や、発熱抵抗体を備えたヒーター装置などを用いればよい。この場合、サファイアは熱伝導性が高く、熱印加手段から印加された熱が管路１６内の溶液１１に素早く伝わるので、ゲル化の速度が極めて早く、ゲル化の最中に分離された成分が乱れることが少ない。
【００３４】
装置１は、溶液１１をゲル化した後、各サンプルの特性の測定を行うことができる。装置１は分析部６０を備え、分析部６０は、電気泳動セル１０に充填された溶液１１に光を照射するための光照射部６２と、光照射部６２からの照射光６７に応じて溶液１１から出射する光を検出する光検出部６４とを備え、光照射部６２は、電気泳動セル１１を透過させて溶液１１に照射光６７を照射する。分析部６０はまた、光検出部６４から出力された信号を受け取って信号処理を行い、所望の物理量を算出するための演算部６６を備えている。本実施形態の装置１では、いわゆるラマン分光法を用いた分析を行う。
【００３５】
光照射部６２は、所定波長のレーザー光を出射するレーザー光源５２と、レーザー光源５２を管路１６の長さ方向に沿って移動させることができる、モーターやレール等を備えて構成されたレーザー光源移動手段５４とを備えている。光照射部６２は、レーザー光源移動手段５４によってレーザー光源５２を移動させて、電気泳動セル１０の管路１６内の溶液１１の、電気泳動後の所望のｐＨ位置に対して、レーザー光（照射光６７）をサファイア基板２０を介して照射することができる。所望のｐＨ位置にある溶液１１に含まれる（すなわち、この位置に分離された）サンプルに照射光６７が照射されると、この所望のｐＨ位置にあるサンプルによって照射光６７が散乱されて、散乱光が溶液１１から出射する。散乱光のなかには入射した光と同じ波長の光が散乱されるレイリー散乱（弾性散乱）と、 分子振動によって入射光とは異なる波長に散乱されるラマン散乱（非弾性散乱）が含まれている。
【００３６】
光検出部６４は、照射光６７が溶液１１に含まれるサンプルに照射されて生じる、ラマン散乱光の強度の波長分布に応じた信号を出力する。光検出部６４は、レイリー散乱光をカットするためのレイリー光除去フィルタ５３や、ラマン散乱光を分光する回折格子５５、分光した光を波長毎に検出して出力する、ＣＣＤ[Charge Coupled Device]素子等を備えた光センサ５７とを備えている。レイリー光除去フィルタ５３と回折格子５５と光センサ５７とは、ステージ５９に載置されている。光検出部６４は、管路１６の長手方向に沿ってステージ５９を移動させるステージ駆動手段６８を備えており、レイリー光除去フィルタ５３、回折格子５５および光センサ５７の位置がステージ５９ごと調整されて、所望のｐＨ位置にあるサンプルから出射した散乱光を効率良く受光できる構成となっている。光センサ５７は受光した各波長毎の光強度に応じた電気信号を出力し、この電気信号を演算部６６に送る。
【００３７】
演算部６６は、公知のＣＰＵを備えたコンピュータであり、光センサ５７からの電気信号を受け取り、例えばラマンシフト値など、照射光６７を照射したｐＨ位置にあるサンプルの物性値を表す各種情報を算出して、算出した各種情報を、図示しないモニタやプリンタなどの出力手段から出力する。
【００３８】
電気泳動セル１０はサファイア単結晶からなり、光透過に優れており、照射部６２から照射された照射光６７を良好に透過する。また、照射光６７を受けて溶液１１に含まれるサンプルによって散乱されて出射した散乱光６９も、良好に透過する。
【００３９】
また、上述のように電気浸透流による分離後のサンプルの位置変動も少なく、分析の最中のサンプル位置移動に起因した測定精度の低下も少ない。本実施形態の等電点電気泳動装置は、光照射による測定精度が比較的高い。例えば、電気泳動セルとして石英を用いた場合、電気浸透流を抑制するためにアクリルアミドポリマー等で内面をコーティングする場合があるが、この場合には、このコーティング層が特定波長の光を吸収したり、コーティング層と石英との界面で照射光６７が反射したりしてしまう。そのため、照射光６７や散乱光６９に余計な損失が発生し易く、この損失によって分析精度が低くなっていた。電気泳動セル１０をサファイア単結晶で作成した場合は、電気浸透流の発生の抑制と照射光や散乱光の損失の低減とを同時に実現することができる。本発明の電気泳動装置では、上述のラマン分光分析に限らず、いわゆる赤外吸光分析などの各種分析を行うことができる。
【００４０】
また、本実施形態の電気泳動セル１０は、４枚のサファイア基板が組み合わされて構成されている。本実施形態の電気泳動セル１０は、サンプルの分離作業後に、これら４枚のサファイア基板を分解して、それぞれ個別に洗浄することができる。電気泳動セル１０は、管路１６の内周面１６ａの、比較的残留成分が付着し易い例えばコーナー部に対応する領域も含め、管路１６の内周１６ａ全体で分析後の残留成分を少なくすることができる。また、サファイア単結晶からなるサファイア基板は、表面に傷が付き難く、洗浄の際に発生する基板２０の損傷も少ない。本実施形態の電気泳動セル１０は、容易に、かつ精度よく、多くの回数にわたって再生利用することができる。
【００４１】
なお、上述した、光照射によってゲル化するゲル化剤としては、水溶性であると共に電荷を持たない光重合性ハイドロゲル化剤などが利用できる。
【００４２】
そのような光重合性ハイドロゲル化剤溶液には、例えば、少なくとも重合性モノマーを含有するものや、少なくとも重合性モノマー及び光重合開始剤を含有するものや、重合性モノマー、架橋性モノマー、水、多価アルコール、光重合開始剤、アミノカルボン酸誘導体、電解質、アクリル酸／メタクリル酸共重合体、ｐＨ調整剤、防腐剤、殺菌剤、防黴剤、防錆剤、酸化防止剤、安定剤、香料、界面活性剤、着色剤等を混合させたものが挙げられる。重合性モノマーとしては、例えば、非電解質系アクリルアミド誘導体や、電解質系アクリル誘導体、非電解質系アクリル誘導体、架橋性モノマーとしては、例えば、多官能アクリルアミド誘導体や、多官能アクリルエステル、多官能アリル誘導体などが利用できる。また、上記例に限らず、従来公知の光重合性ハイドロゲル化剤も適宜利用可能である。
【００４３】
なお、ゲル化剤としては、温度によってゲル化するゲル化剤を用いてもよい。温度変化によってゲル化するゲル化剤としては、水溶性であると共に電荷を持たない熱可逆性ハイドロゲル化剤などが利用できる。なお、ハイドロゲル化剤は単一種類のものを用いてもよいし、複数種類を組み合わせて用いてもよい。そのような熱可逆性ハイドロゲル化剤には、ヒドロキシプロピルメチルセルロースや、アガロース、ポリＮ置換アクリルアミド誘導体、ポリＮ置換メタアクリルアミド誘導体、それらの共重合体、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルアルコール部分酢化物などが挙げられる。また、熱可逆性ハイドロゲル化剤に、例えば、水、多価アルコール、光重合開始剤、アミノカルボン酸誘導体、電解質、アクリル酸／メタクリル酸共重合体、ｐＨ調整剤、防腐剤、殺菌剤、防黴剤、防錆剤、酸化防止剤、安定剤、香料、界面活性剤、着色剤等を適宜混合させてもよい。
【００４４】
図４（ａ)〜（ｃ）は、電気泳動セルの他の実施形態（第２の実施形態）である、電気泳動セル１１０について説明する図である。電気泳動セル１１０は、一方主面１２１ａに凹条部１２３が設けられた、サファイア単結晶からなる第１の基板１２１と、第１の基板１２１の一方主面１２１ａと接合して凹条部１２３の開口を閉塞した一方主面１２２ａを備えるサファイア単結晶からなる第２の基板１２２とを備え、管路１２６の内周面が、第１の基板１２１の凹条部１２３の内周面と第２の基板１２２の一方主面１２２ａの一部によって形成されている。第１の基板１２１の一方主面１２１ａと第２の基板１２２の一方主面１２２ａとは、図示しない接着剤によって接合されている。
【００４５】
管路１２６は、導電性を有する封止部材１２８によって閉塞されている。電気泳動セル１２０においても、第１の基板１２１および第２の基板１２２は、管路１２６の内周面に対応する領域の、この内周面に垂直な厚さが、０．１ｍｍ以上かつ１０ｍｍ以下とされている。サファイア基板１２０も、管路１２６の内周面に対応する部位は、いずれも鏡面研磨されている。
【００４６】
第２の実施形態の電気泳動セル６０においても、電気浸透流の発生が殆どなく、電界によって高精度にサンプルを分離することができる。また、電気泳動セル６０は、光の透過性も高く、光照射によって高精度に所望の分析を行うことができる。第２の実施形態の電気泳動セル６０は機械強度が比較的高く、長期信頼性能が比較的高い。
【００４７】
以上のように、本実施形態の電気泳動セルを用いることで、等電点電気泳動を高精度かつ短時間で実施することができる。
【００４８】
なお、以上説明した等電点電気泳動を一次元目の電気泳動とし、引き続き、例えばいわゆるＳＤＳ−ＰＡＧＥ[Sodium dodecyl sulfate−polyacrylamide gel electrophoresis]による分子量に応じたサンプルの分離を行う、二次元目の分離を行ってもよい。本実施形態の電気泳動セル１０は、このような二次元目の分離を行う場合における一次元目の分離にも、好適に用いることができる。
【００４９】
管路１６の内周面をサファイアとした電気泳動セル１０を用いた場合は、一次元目の等電点電気泳動において、ゲル化させずに粘度の低い溶液のまま、サンプルを高精度に分離することができる。
【００５０】
例えば、石英等からなる従来の電気泳動セルを用いて一次元目の電気泳動を行った場合は、一次元目の等電気泳動の際に、電気浸透流による余分な泳動を抑制して分離精度を高くするために、比較的粘度が高くなるように溶液をゲル化させていた。この高い粘度にゲル化された溶液について二次元目の電気泳動を行う場合には、溶液が二次元目の電気泳動に適したある程度低い粘度となるよう、例えば各種薬液による煩雑な処理行って粘度の調整を行う必要があった。このような粘度の調整では、例えば電気泳動セルを装置から取り外し、人間の手によってハンドリングして各種処理を順次行う必要があった。本実施形態の電気泳動装置では、比較的低い粘度の溶液１１を用いて短時間で一次元目の電気泳動を実施し、粘度の低い状態の溶液１１を用いて、そのまま二次元目の電気泳動を行うこともできる。本実施形態の電気泳動装置を用いることで、煩雑な薬液処理を人の手で行うことなく、一次元目の電気泳動と二次元目の電気泳動とを連続して行うことができる。
【実施例】
【００５１】
図１に示す電気泳動装置を用い、電気泳動を実施した。アガロース５％、ＨＰＭＣ[hydroxy propyl methyl cellulose]２％、ｐＩ−Ｍａｒｋｅｒ[Marker Protein for pH Gradient Determination of polyacrylamide Gel Isoelectric separation]を含む溶液を、図２に示すサファイア単結晶からなる電気泳動セルに充填させて、電気泳動を行った。電気泳動セル１０内の溶液１１に印加する印加電圧は、電気泳動開始時の印加電圧を１００Vとし、１分間に１００Vずつ増加させて５分後に５００Vとし、開始後４０分まで５００Vのままで維持した。マーカーの発色で確認されるサンプル集合位置の中央位置について、泳動開始１０分後から４０分後までの変化を観察したところ、サファイア単結晶を用いた電気泳動セル１０を用いた場合には、サンプル集合位置の±１ｍｍ以上の変動は確認できなかった。【００５２】
一方、図１と同様の構成の電気泳動装置を用い、電気泳動セルのみを透明プラスチックからなる電気泳動セルに変更し、上記と同様の条件で電気泳動を実施したところ、マーカーの発色で確認されるサンプル集合位置の中央位置は、泳動開始１０分後から４０分後までに±１ｃｍの範囲にわたって、特定位置に定まることなくゆっくりと変動を続けた。すなわち、従来の電気泳動セルでは、電気浸透流の影響で、サンプル位置が定まることなく変動を続けた。【００５３】
以上、本発明の一実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでない。例えば、上記実施形態では、等電点電気泳動装置を例に説明したが、等電点電気泳動に限定されず、各種の電気泳動を行うことができる。単結晶サファイアは電気浸透流が少なく、いかなる電気泳動においても、電気浸透流による影響を低減させることができる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００５４】
１  装置
１０、１１０  電気泳動セル
１６、１２６  管路
１８  封止部材
２０  サファイア基板
２１  第１の基板
２１ａ  一方主面（第１一方主面）
２２ａ  一方主面（第２一方主面）
２２  第２の基板
２３  段差部
２３ａ  側面
３０  電圧印加手段
３１  電極
３２  電極液槽
３３  開口
４０  泳動用電源装置
５０  ゲル化用光照射手段
６０  分析部
６２  光照射部
６４  光検出部
６６  演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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