(57)【要約】【課題】  電気泳動の開始、電気泳動パターンの撮影、分離した高分子生体試料の切り出しが手動による作業の介在なしに実施可能な小型で安価な電気泳動システムを提供する。【解決手段】  生体高分子試料を分離するための支持体である電気泳動用ゲル１０１を有する電気泳動槽１０と、電気泳動パターンの画像を撮影する画像撮影手段６１、および分離した生体高分子試料の画分を支持体より切り出すための切り出し手段６２を備え、電気泳動槽および画像撮影手段のいずれか、あるいはその双方を、Ｘ軸およびＹ軸方向のいずれか、あるいはその双方に駆動して、電気泳動パターン画像の撮影、および電気泳動により分離した支持体内の生体高分子試料の画分の位置情報の獲得、この位置情報に基づいての切り出し手段６２による生体高分子試料の画分の切り出し、を連続的に実施可能な電気泳動システムを提供する。【選択図】図１
2006329891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体高分子試料を分離解析するための電気泳動システムにおいて、
前記生体高分子試料を、支持体を用いて電気泳動させるための電気泳動槽と、
前記支持体の両端に電圧を印加して、前記生体高分子試料を電気泳動させる電圧印加手段と、
前記生体高分子試料の電気泳動の結果を撮影する画像撮影手段と、
該画像撮影手段により獲得した画像に基づき、前記支持体により分離した前記生体高分子試料の分画画分の位置情報を算出し、該生体高分子試料の分画画分を切り出す切り出し手段とを備え、
前記電気泳動の開始から、前記電気泳動による前記生体高分子試料の分画画分の抽出回収までを、一連に実施可能である、
ことを特徴とする電気泳動システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電気泳動システムにおいて、
前記電気泳動槽を、Ｘ軸およびＹ軸方向のいずれか、あるいはその双方に移動可能に搭載したテーブル機構と、
前記電気泳動の結果を撮影する前記画像撮影手段を搭載しており、該画像撮像手段をＸ軸およびＹ軸方向のいずれか、あるいはその双方に移動可能とする第１のキャリッジ機構と、
前記画像撮影手段により獲得した画像に基づき、前記支持体により分離した前記生体高分子試料の分画画分の位置情報を算出し、該生体高分子試料の分画画分を切り出す切り出し手段と、
前記切り出し手段の一部を、前記Ｘ軸およびＹ軸方向のいずれか、あるいはその双方に移動可能であり、かつＺ軸方向にも移動可能であるよう、搭載する第２のキャリッジ機構と、を備え、
前記支持体、および前記支持体にて分離した生体高分子試料の分画画分の位置情報を、前記テーブル機構、および前記キャリッジ機構の駆動状況より算出する、
ことを特徴とする電気泳動システム。
【請求項３】
請求項２に記載の電気泳動システムにおいて、
前記画像撮影手段は、前記テーブル機構および前記第１のキャリッジ機構の駆動を調整することにより、前記電気泳動の結果を複数の画像に分割して撮影可能なものであり、
該分割撮影した複数の画像を、前記電気泳動槽および前記画像撮影手段の位置情報に基づき、一体化合成することが可能である、
ことを特徴とする電気泳動システム。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の電気泳動システムにおいて、
前記画像撮影手段により撮影される画像の解像度、あるいは前記画像撮影手段により分割撮影され一体化合成される画像の解像度は、前記電気泳動槽に設けた、前記生体高分子試料を電気泳動させるための支持体の大きさに依存しない、
ことを特徴とする電気泳動システム。  
【請求項５】
請求項３に記載の電気泳動システムにおいて、
前記テーブル機構および前記第１のキャリッジ機構の駆動状況に応じて、前記画像撮影手段により前記電気泳動結果に対して獲得すべき分割画像領域を、任意に指定可能であり、
前記テーブル機構および前記第１のキャリッジ機構の駆動状況に応じて、前記画像撮影手段により獲得した複数の分割画像領域を、不要な画像を削除しつつ一体化合成可能である、
ことを特徴とする電気泳動システム。
【請求項６】
請求項３ないし請求項５のいずれかに記載の電気泳動システムにおいて、
前記電気泳動槽内に、前記支持体を保持する支持体ホルダーが設けられ、
該支持体ホルダーの表面の少なくとも１箇所に蛍光塗料よりなるマーカーが設けられ、
前記テーブル機構および前記第１のキャリッジ機構の駆動状況に応じて、前記画像撮影手段による電気泳動結果の分割撮影を行い、その複数の分割獲得画像を一体化合成する際、前記蛍光マーカーの位置を各分割画像の位置補正に用いる、
ことを特徴とする電気泳動システム。
【請求項７】
請求項２ないし請求項６のいずれかに記載の電気泳動システムにおいて、
前記画像撮影手段を搭載する第１のキャリッジ機構と、前記切り出し手段を搭載する第２のキャリッジ機構とが、一体化されたキャリッジユニットとして構成され、
前記画像撮影手段および前記キャリッジユニットの駆動状況、あるいはさらに前記支持体ホルダーにおける前記蛍光マーカーの位置より、前記電気泳動槽の支持体に対する前記切り出し手段の位置情報を算出する、
ことを特徴とする電気泳動システム。
【請求項８】
請求項２ないし請求項６のいずれかに記載の電気泳動システムにおいて、
前記画像撮影手段が、直線状に発光可能な光源と、受光素子とを有した一次元画像撮影手段であり、
該一次元画像撮影手段は、前記電気泳動槽に設けられた矩形形状の前記支持体の、その長尺方向に対して直角方向の一側面に配置され、
該一次元画像撮影手段あるいは前記テーブル機構を、前記支持体の長尺方向に駆動し、前記電気泳動結果の画像を撮影する、
ことを特徴とする電気泳動システム。
【請求項９】
請求項２ないし請求項７のいずれかに記載の電気泳動システムにおいて、
前記画像撮像手段は、Ｘ軸およびＹ軸方向のいずれかと平行に設置した単一の光源を用いて画像を撮影可能なものであり、
該画像撮像手段は、前記単一の光源より前記支持体に対して均一な光源光量を照射可能で、均一な採光の画像を獲得可能である、
ことを特徴とする電気泳動システム。
【請求項１０】
請求項６に記載の電気泳動システムにおいて、
前記電気泳動槽に設けられた支持体付設面に設置した支持体ホルダーの蛍光マーカーを、前記画像撮影手段による電気泳動結果の画像撮影の際の光源強度の確認媒体とする、
ことを特徴とする電気泳動システム。
【請求項１１】
請求項２または請求項３に記載の電気泳動システムにおいて、
前記切り出し手段の残部は、前記切り出し器具把持部により脱着可能に把持される切り出し器具と、前記電気泳動槽の一側部に配置され、複数個の前記切り出し器具を収容可能な切り出し器具ホルダーと、よりなり、
前記Ｘ軸およびＹ軸方向のいずれか、あるいはその双方に駆動される前記キャリッジ機構に設けられた前記切り出し器具把持部による前記切り出し器具の把持、該切り出し器具による前記支持体からの前記生体高分子試料画分の切り出し、および該切り出した試料画分を保持した前記切り出し器具の前記切り出し器具ホルダーへの収納の動作を、一連に実施可能である、
ことを特徴とする電気泳動システム。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の電気泳動システムにおいて、
該電気泳動システムを、外部コンピュータ、あるいは外部ネットワークに接続可能なインターフェイスを備え、
前記電気泳動の開始および停止、前記電気泳動時の印加電圧の制御、前記電気泳動画像撮影時の光源の点灯、前記光源強度の確認、前記電気泳動画像の撮影、前記撮影領域の指定、および前記支持体から分離した生体高分子の指定した画分の切り出しを、外部コンピュータにより、あるいは外部ネットワークより制御可能である、
ことを特徴とする電気泳動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体高分子、とりわけ核酸を分析するための電気泳動システムに関するものである。
本発明は、核酸の電気泳動システムに関し、より詳細には、電気泳動システムにより核酸を分子量毎に分離し、その画像を撮影すると共に、核酸を電気泳動をさせた支持体より、核酸の切り出しおよび抽出回収を行う技術に関する。
本発明は、電気泳動システムに係り、特に電気泳動により核酸を分子量毎に分離させた結果に基づき、電気泳動の実施、その結果の画像の撮影、さらに電気泳動支持体からの核酸の切り出し・抽出回収までを、一貫したシステム内で好適に実現できるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、生体高分子、とりわけ核酸の電気泳動装置による分子量に基づいた分離、解析方法は、簡便かつ安価であると共に、分析精度も高いため、核酸分析の装置として、広範囲に利用されている。以下、核酸の電気泳動に関して述べる。
【０００３】
電気泳動による核酸の分析は、まず、両端に電圧を導電する電極を、緩衝液で接触させる電気泳動槽に、核酸試料が移動する支持体を付設することにより構成されている。この電気泳動槽の支持体としては、アガロース、あるいはポリアクリルアミドなどのゲル状物質が使用されている。また、装置の形態としては、取り扱いの容易さから支持体を横面に設置する水平方式の電気泳動装置が汎用されている。電気泳動の動作は、支持体の一端に形成した溝に核酸試料を滴下し、支持体の両端に電圧を印加させ、支持体中の核酸試料を電気的に移動させる。この時に支持体の網目構造により核酸試料の移動が制約を受け、分子量が大きい程、移動度が遅くなることにより、核酸の分子量に基づいた分離が可能となる。さらにこのようにして分離した核酸を支持体より核酸画分毎に切り出し、ＶｏｇｅｌｓｔｅｉｎとＧｉｌｌｅｓｐｉｅの方法（非特許文献１）、あるいはＭｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｃｌｏｎｉｎｇに記載の方法（非特許文献２）などの適当な方法で、核酸を抽出回収することにより、核酸試料からの不純物質の分離除去、ベクターへの組み込み、配列マッピング、などを行うことがなされている。
【０００４】
なお、この核酸分画を回収する方法としては、電気泳動装置を利用する方法以外にも、高速液体クロマトグラフィーに代表されるカラムクロマトグラフィーを利用する方法などがあるが、核酸の分離精度に対する装置の簡便性、融通性、装置価格、維持費用などを勘案した場合、電気泳動装置による方法は極めて高効率であるため、核酸画分の回収には、専ら電気泳動による方法が利用されている。
【０００５】
また、この電気泳動装置の利便性をさらに向上させるため、支持体の小型化、電圧印加により生じるジュール熱の抑制のための提案がなされ、これらにおいては、電気泳動の短時間化が可能となり、設置場所も制約を受けないため、作業効率の向上に貢献している（特許文献１および特許文献２）。
【０００６】
次に、電気泳動により分離した核酸の検出方法については、臭化エチジウム等の核酸結合性蛍光試薬を電気泳動前に予め支持体中に混合させ、あるいは電気泳動後、支持体をこれらの溶液中に浸漬し、支持体中に浸潤させ、支持体中の核酸試料と、この蛍光試薬を結合させた後、蛍光試薬を紫外線により励起し、蛍光発色させて、支持体中の分離した核酸試料を可視化させるようにしている（この紫外線を照射する装置は、トランスイルミネーターと呼ばれている）。
【０００７】
この紫外線照射により可視化した核酸試料の結果は、従来、フィルム式カメラを利用した画像撮影によりデータを取得していたが、近年の電子デバイスの進歩と共に、電荷結合素子（ＣＣＤ）式カメラを採用した電気泳動画像撮影装置が提案され（特許文献３、非特許文献３）、画像をデジタル化することが可能となり、フィルム式に比べ、撮影の簡便性、データの保存性、およびコンピュータ等のデジタルデバイスとの親和性が高く、電気泳動の短時間化と共に、一連の電気泳動手技の作業効率の向上に貢献している。
【０００８】
さらに近年、電気泳動装置と画像撮影装置を一体化させて、電気泳動のリアルタイムモニタリングを行うようにしたものが提案されており、電気泳動による最適な核酸分離分析、及び画像の取得を、可能にしている（特許文献４、特許文献５および特許文献６）。
【０００９】
電気泳動により分離した核酸の支持体からの抽出回収については、従来、鋭利な刃物を利用して支持体より目的の核酸画分を切り出し、非特許文献１、あるいは２などの適当な方法により核酸を抽出回収していたが、近年、機械的に支持体より核酸分画を切り出す装置、および抽出回収装置（特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０）が提案され、従来の手動による方法に比べ、作業効率を大幅に向上している。
【特許文献１】特開平１０−２８８５９７号公報
【特許文献２】特開２００２−３２８１１３号公報
【特許文献３】特許２８３８１１７号公報
【特許文献４】特開２０００−１０５２１９号公報
【特許文献５】特開２００２−３５７５９０号公報
【特許文献６】特開２００３−２４０７５６号公報
【特許文献７】特許３３８１４８４号公報
【特許文献８】特開２００１−２２１７６号公報
【特許文献９】実用新案３１０１４４号公報
【特許文献１０】特開２０００−８８８０４号公報
【非特許文献１】ヴォーゲルステイン（Vogelstein. B.）、ギレスピー（Gillespie. D.），「米国科学アカデミー紀要（Proc. Natl. Acad. Sci. USA）」，１９７９年，第７６巻，ｐ．６１５−６１９
【非特許文献２】サンブルック（Sambrook. J.）、フリッチ（Fritsch. E. F.）、マニアティス（ Maniatis. T.） 編，Molecular Cloning（モレキュラークローニング）第２版，１９８９年，ｐ．６．２２−６．３５，コールドスプリングハーバー研究所出版（Cold Spring Harbor Laboratory Press）刊
【非特許文献３】サザーランド（Sutherland. J. F.）ら，「アナリティカルバイオケミストリー（Anal. Biochem.）」，１９８７年，第１６３巻，ｐ．４４６−４５７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記従来の電気泳動装置では、装置本体を小型化することにより、核酸試料量を軽減し、電気泳動時間の短縮に貢献できているが、その利用用途が、少ない試料数の核酸試料に対して、試料中の核酸の分子量を決定する、あるいは、核酸試料の夾雑物の有無を判定する目的だけに限定され、多量、あるいは多数の試料に対する電気泳動を実施すること、および電気泳動により分離した核酸画分の適当量を分取することが困難となる、という課題を有していた。
【００１１】
次に、電気泳動画像撮影装置は、ＣＣＤカメラの採用により利便性は向上したが、従来からのフィルム式カメラの場合と同様に、少ない試料数から多量試料数の電気泳動結果に対して、および、泳動長が５０〜３００ｍｍ程度までの大小さまざまな寸法の支持体に対して対応可能なようにするため、撮影範囲を広く設計する必要があるため、結果として装置の占有面積、装置自身の外寸が大きくなり、設置場所を制約してしまうことが、フィルム式カメラによる撮影装置からの課題として残されていた。また、比較的大きな寸法の支持体全体を撮影しようとする場合、被写体である支持体と、カメラ位置との間の距離を遠くにしなければならないが、遠距離になるに従い、支持体中の核酸試料の蛍光強度が減衰するため、カメラ距離が遠くても撮像可能なように蛍光を励起するための過度の紫外線光量を必要としなければならず、そのため通常は、高光量の紫外線蛍光管を複数本並列に設置するようにしている。しかしながら、蛍光管のソケット形状、および蛍光管交換の作業性の観点から、蛍光管同士には若干の間隔が生じているため、蛍光管配置位置と、蛍光管同士の隙間位置では、紫外線光量のムラが発生する。また、支持体中の、蛍光管と平行方向の位置に存在する核酸試料の蛍光強度は一定であるのに対し、垂直方向の位置に存在する核酸試料は、その蛍光強度が一定しないという課題を有していた。さらに、蛍光管の経時変化や、温度特性により、規定の電圧を印加しても、常に一定の紫外線光量を照射することは困難であるという課題を有していた。
【００１２】
このカメラ距離の課題を解決するために、カメラレンズを広角仕様にし、カメラ距離が遠くなくても撮像範囲を広くすることは可能であったが、広角レンズによる被写体の取り込みは画像を湾曲させてしまうという欠点を有しているため、その使用を困難にしているという課題を有している。
【００１３】
このように被写体である支持体と、カメラ位置との間の距離により生じる課題を解決するためには、支持体に対し、必要以上の高光量の紫外線を照射しなければならないこととなるが、このようにすると、紫外線暴露により誘引される核酸分子の部分断絶や、さらには核酸分子に存在する塩基であるチミン同士の重合（チミンダイマー）形成を、回避することができず、支持体から回収した核酸試料を利用した後続の試験結果には、これらの影響が存在していることを考慮しなければならない、という課題を有していた。
【００１４】
つぎに電気泳動装置と画像撮影手段を一体化させた装置においては、電気泳動のリアルタイムモニタリングを実現し、最適な核酸分離状態を検出可能とするものではあるが、一体型装置の外寸は電気泳動装置の外寸により規定され、電気泳動装置の外寸が大きくなるに従い一体型装置自身の外寸も大きくなるため、設置場所が制約されると共に断続的に紫外線を暴露するものであるため、上述した通り核酸分子の部分断絶、あるいはチミンダイマー形成を回避することができず、支持体からの核酸回収に不適であるという課題を有していた。そのため、一体型装置においての電気泳動は、該核酸の分子量に基づいた分離分析のみにその使用が制限されているという課題を有していた。
【００１５】
さらに、電気泳動後の支持体からの核酸画分の切り出しは、専ら手動で鋭利な刃物を利用し、切り出しを行っているため、紫外線を直視しながら操作する必要があった。また、紫外線の暴露から作業者を保護する保護具を着用するが、通常、紫外線ランプには、紫外光以外にも紫色可視光を混合させているため、高光量の紫色可視光を直視しなければならず、作業者に重篤な眼性疲労を誘引する原因となっていた。
【００１６】
本発明は、前記従来の課題を解決するためになされたもので、作業者が紫外線の暴露にさらされることがなく、また、高精度の測定結果を得ることのできる、小型で安価な電気泳動システム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】
【００１７】
前記の課題を解決するために、本発明の請求項１にかかる電気泳動システムは、生体高分子試料を分離解析するための電気泳動システムにおいて、前記生体高分子試料を、支持体を用いて電気泳動させるための電気泳動槽と、前記支持体の両端に電圧を印加して、前記生体高分子試料を電気泳動させる電圧印加手段と、前記生体高分子試料の電気泳動の結果を撮影する画像撮影手段と、該画像撮影手段により獲得した画像に基づき、前記支持体により分離した前記生体高分子試料の分画画分の位置情報を算出し、該生体高分子試料の分画画分を切り出す切り出し手段とを備え、前記電気泳動の実施から、前記電気泳動による前記生体高分子試料の分画画分の抽出回収までを、一連に実施可能である、ことを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の請求項２にかかる電気泳動システムは、請求項１に記載の電気泳動システムにおいて、前記電気泳動槽を、Ｘ軸およびＹ軸方向のいずれか、あるいはその双方に移動可能に搭載したテーブル機構と、前記電気泳動の結果を撮影する前記画像撮影手段を、Ｘ軸およびＹ軸方向のいずれか、あるいはその双方に移動可能に搭載した第１のキャリッジ機構と、前記生体高分子試料の分画画分を切り出すための切り出し手段と、前記切り出し手段の一部を、前記Ｘ軸およびＹ軸方向のいずれか、あるいはその双方に移動可能であり、かつＺ軸方向にも移動可能であるよう、搭載する第２のキャリッジ機構と、を備え、前記支持体、および前記支持体にて分離した生体高分子試料の分画画分の位置情報を、前記テーブル機構、および前記第１および第２キャリッジ機構の駆動状況より算出する、ことを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の請求項３にかかる電気泳動システムは、請求項２に記載の電気泳動システムにおいて、前記画像撮影手段は、前記テーブル機構、および前記第１のキャリッジ機構の駆動を調整することにより前記電気泳動の結果を複数の画像に分割して撮影可能なものであり、該分割撮影した複数の画像を、前記電気泳動槽、および前記画像撮影手段の位置情報に基づき、一体化合成することが可能である、ことを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明の請求項４にかかる電気泳動システムは、請求項２または請求項３に記載の電気泳動システムにおいて、前記画像撮影手段により撮影される画像の解像度、あるいは前記画像撮影手段により分割撮影され一体化合成される画像の解像度は、前記電気泳動槽に設けた、前記生体高分子試料を電気泳動させるための支持体の大きさに依存しない、ことを特徴とするものである。  
【００２１】
また、本発明の請求項５にかかる電気泳動システムは、請求項２または請求項３に記載の電気泳動システムにおいて、前記テーブル機構および前記第１のキャリッジ機構の駆動状況に応じて、前記画像撮影手段により前記電気泳動結果に対して獲得すべき画像領域を、任意に指定可能であり、前記画像撮影手段により獲得した複数の分割画像領域を、不要な画像を削除しつつ一体化合成可能である、ことを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明の請求項６にかかる電気泳動システムは、請求項３ないし請求項５のいずれかに記載の電気泳動システムにおいて、前記電気泳動槽に設けられる前記支持体の付設面に支持体ホルダーが設置され、該支持体ホルダーの表面の少なくとも１箇所に蛍光塗料よりなるマーカーが設けられ、前記テーブル機構および前記第１のキャリッジ機構の駆動状況に応じて前記画像撮影手段による電気泳動結果の分割撮影を行い、その複数の分割獲得画像を一体化合成する際、前記蛍光マーカーの位置を、前記一体化合成における各分割画像の位置補正に用いる、ことを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明の請求項７にかかる電気泳動システムは、請求項２ないし請求項６のいずれかに記載の電気泳動システムにおいて、前記画像撮影手段を搭載する第１のキャリッジ機構と、前記切り出し手段を搭載する第２のキャリッジ機構とが、一体化されたキャリッジユニットとして構成され、前記画像撮影手段および前記キャリッジユニットの駆動状況、あるいはさらに前記支持体ホルダーにおける前記蛍光マーカーの位置より、前記電気泳動槽の支持体に対する前記切り出し手段の位置情報を算出する、ことを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明の請求項８にかかる電気泳動システムは、請求項２ないし請求項６のいずれかに記載の電気泳動システムにおいて、前記画像撮影手段が、直線状に発光可能な光源と、受光素子とを有した一次元画像撮影手段であり、該一次元画像撮影手段は、前記電気泳動槽に設けられた矩形形状の前記支持体の、その長尺方向に対して直角方向の一側面に配置され、該一次元画像撮影手段あるいは前記テーブル機構を、前記支持体の長尺方向に駆動し、前記電気泳動結果の画像を撮影する、ことを特徴とするものである。
【００２５】
また、本発明の請求項９にかかる電気泳動システムは、請求項２ないし請求項７のいずれかに記載の電気泳動システムにおいて、前記画像撮像手段は、Ｘ軸およびＹ軸方向のいずれかと平行に設置した単一の光源を用いて画像を撮影可能なものであり、該画像撮像手段は、前記単一の光源より前記支持体に対して均一な光源光量を照射可能で、均一な採光の画像を獲得可能である、ことを特徴とするものである。
【００２６】
また、本発明の請求項１０にかかる電気泳動システムは、請求項６に記載の電気泳動システムにおいて、前記電気泳動槽に設けられた支持体付設面に設置した支持体ホルダーの蛍光マーカーを、前記画像撮影手段による電気泳動結果の画像撮影の際の光源強度の確認媒体とする、ことを特徴とするものである。
【００２７】
また、本発明の請求項１１にかかる電気泳動システムは、請求項２または請求項３に記載の電気泳動システムにおいて、前記電気泳動により分離した生体高分子試料の画分を前記支持体より切り出すための切り出し手段は、該切り出し手段に脱着可能である切り出し器具を複数設置するための切り出し器具ホルダーを備え、前記Ｘ軸およびＹ軸方向のいずれか、あるいはその双方に駆動される前記キャリッジ機構による前記切り出し器具の把持、該切り出し器具による前記支持体からの前記生体高分子試料画分の切り出し、および該切り出した試料画分を保持した前記切り出し器具の前記切り出し器具ホルダーへの収納の動作を、一連に実施可能である、ことを特徴とするものである。
【００２８】
また、本発明の請求項１２にかかる電気泳動システムは、請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の電気泳動システムにおいて、該電気泳動システムを、外部コンピュータ、あるいは外部ネットワークに接続可能なインターフェイスを備え、前記電気泳動の開始および停止、前記電気泳動時の印加電圧の制御、前記電気泳動画像撮影時の光源の点灯、前記光源強度の確認、前記電気泳動画像の撮影、前記撮影領域の指定、および前記支持体から分離した生体高分子の指定した画分の切り出しを、外部コンピュータにより、あるいは外部ネットワークより制御可能である、ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２９】
本発明にかかる電気泳動システムによれば、核酸試料等の生体高分子試料を支持体により電気泳動させる電気泳動の開始から、該電気泳動による核酸試料の分離、電気泳動画像の撮影、撮影した画像データから分離した核酸画分の位置情報に基づいての核酸試料画分の支持体よりの切り出し回収までの処理を、一貫したシステム内で容易に実現可能であり、これにより、システム本体の設置場所を制限しない可動性を有する、小型で安価な電気泳動システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に、本発明の電気泳動システムの実施の形態を、図面とともに詳細に説明する。
なお以下では、生体高分子の試料を核酸（デオキシリボ核酸）とし、電気泳動用の支持体にアガロースゲルを使用し、紫外線を光源として、核酸を検出する場合について、説明する。
【００３１】
（実施の形態１）
図１ないし図７は、本発明の実施の形態１による電気泳動システムを説明するための図である。
図１は、本発明の実施の形態１による電気泳動システムの概略構成を示した図であり、図２は、この電気泳動システムの内部の概略構成を示した図である。
【００３２】
本発明の実施の形態１による電気泳動システムは、主にＹ軸方向に駆動可能なテーブル機構４０、Ｘ軸方向に駆動可能なキャリッジ機構６０、Ｚ軸方向に駆動可能な切り出し手段６２、画像撮影手段６１、および紫外線照射部７０、から構成されている。テーブル機構４０は、スライドテーブル挿入部４１、および動力伝達部４２から構成され、前記動力伝達部４２は、歯車５１、および歯車５３を介して、ステッピングモータなどの駆動量を制御可能な駆動用モータ５０に接続されており、前記駆動用モータ５０の回転動力を、直線運動に変換する。
【００３３】
図３、および図４に、本実施の形態１による電気泳動システムにおけるテーブル機構４０、およびスライドテーブル４５の概略を示す。
図３に示すテーブル機構４０の中心部４３は、窓状に開口されているか、または、紫外線透過性アクリル樹脂（例えば、住友化学製スミペックス０１０など）、あるいは紫外線透過性ガラス（例えば、旭テクノグラス製ＵＶ−３３Ｓ、ＵＶ−２９など）などの紫外線透過性の高い材料で構成されている。
【００３４】
さらに、前記テーブル機構４０においては、スライドテーブル挿入部４１に、スライドテーブル４５を挿入可能である。図４に示したスライドテーブル４５は、前記テーブル機構４０と同様に、中心部が窓状に開口しているか、または、前述のような紫外線透過性の高い材料で構成され、該スライドテーブル４５は、前記スライド機構４０内を、Ｙ軸方向にスライド移動可能となっている。また、前記スライドテーブル４５は、電気泳動槽１０を設置するための設置部４５ａ、および切り出し器具ホルダー３０を設置するための設置部４５ｂを有している。
【００３５】
前記スライドテーブル４５に設置可能な電気泳動槽１０は、生体高分子材料を電気泳動させるための支持体である電気泳動用ゲル１０１を付設するため、矩形形状の支持体付設面１１を有し、かつ、該支持体付設面１１に設置された電気泳動用ゲル１０１の両端に電圧を印加するための白金線等の電極（図示せず）を備えるとともに、該電極に電圧を印加するための受電部１２を有し、該受電部１２は、電気泳動システム本体に設けられた電力供給部１３０に、脱着可能な構造となっている。
【００３６】
図５は、本実施の形態１における、画像撮影手段６１、および切り出し手段６２、を駆動するためのキャリッジ機構６０を、詳細に示した図であり、図６は、切り出し手段の一部を構成する切り出し器具２０を示した図である。
【００３７】
前記ゲル切り出し器具２０は、切り出し手段６２にて把持され、該切り出し手段６２をＺ軸方向に駆動させることで、電気泳動槽１０内において電気泳動によって分離された核酸試料を、該切り出し器具２０によって、電気泳動用ゲル１０１の一部とともに切出すことが可能であり、切り出し器具ホルダー３０は、該核酸試料を電気泳動用ゲル１０１の一部とともに切り出した、あるいは切り出す前の切り出し器具３０を、複数収容可能なように、前記電気泳動槽１０の側部に設けられている。
【００３８】
前記テーブル機構４０の直上には、前記画像撮影手段６１と、前記切り出し手段６２とを一体に有し、該画像撮影手段６１および切り出し手段６２をＸ軸方向に駆動可能であり、前記切り出し手段６２はさらにＺ軸方向にも駆動可能である、キャリッジ機構６０が配置されている。ここで、本実施の形態１では、画像撮影手段６１には、エリアＣＣＤ方式のカメラを採用し、撮影された電気泳動パターン画像を、デジタル化することが可能となっている。
【００３９】
前記切り出し手段６２は、電気泳動槽１０の支持体付設面１１に対して垂直なＺ軸方向に動作するように、切り出し器具動作用モータ５６と、該切り出し器具動作用モータ５６に接続された歯車５３と連結されるようにラック部を有した直動シャフト６３とから構成される。
また、前記切り出し器具把持ピン６７は、切り出し器具２０の上部孔２１に接続可能な構成となっている。
【００４０】
さらに、前記キャリッジ機構６０は、Ｘ軸方向に直線移動が可能なように、Ｘ軸方向に設置された直動シャフト６３とスラスト軸受け部６５によって連結され、またキャリッジモーター５５に接続されたリードスクリュー６４とスクリューナット６６によって連結されている。
【００４１】
また、前記テーブル機構４０の下部には、紫外線照射部７０が設けられている。紫外線照射部７０は、紫外線光源７１を設け、かつ、紫外線光源７１とテーブル機構４０との間に可視光以上の波長の光、すなわち、例えば４００ｎｍ以上の波長の光、をカットする第一の光学フィルター９１を設置している。
【００４２】
また、前記キャリッジ機構６０に搭載された画像撮影手段６１には、紫外線をカットする、すなわち、例えば６００ｎｍ以下の波長の光をカットする、第２の光学フィルター９２を設置している。
【００４３】
図７は、本実施の形態１における電気泳動システムのブロック図を示し、この図７に示されるように、本実施の形態１では、さらに、紫外線照射部７０の点灯・消灯、画像撮影手段６１の撮影制御、撮影された画像を元にした電気泳動槽１０の電圧制御、自動的にまたは手動により指定した箇所のゲルを切り出すための、テーブル機構４０の駆動、キャリッジ機構６０の駆動、切り出し手段６２の駆動、を制御するシステム制御部１２０を備えている。さらに、システム制御部１２０においては、前記テーブル機構４０およびキャリッジ機構６０、前記画像撮影手段６１を駆動操作するためのＣＰＵ１２３およびインターフェース部１２４と、分割撮影して得た複数枚のゲル画像を保持する記録装置１２５と、該分割撮影した複数画像を１枚の画像に合成するための画像合成手段１２１と、撮影したゲル画像から核酸画分の位置を計測する核酸画分位置計測手段１２２とを有し、上記記録装置１２５，及び各手段１２１，１２２はＣＰＵ１２３に接続されている。
【００４４】
以上のように構成された本実施の形態１の電気泳動システムについて、以下、その動作および作用を説明する。
まず、電気泳動槽１０内に、支持体付設面１１を用いて、電気泳動用ゲル１０１を設置する。そして、生体高分子材料を支持する支持体である電気泳動用ゲル１０１の一端に設けた注入口に、核酸試料を注入した後、ゲルの両端に設置された１対の電極間に規定の電圧を印加する。このように、電極に電圧を印加することで、負に帯電している核酸試料は、電気泳動用ゲル１０１内を、陰極から陽極方向に向かって移動を開始する。
【００４５】
ゲル内部は、微細な網目状となっているため、ゲル内部を移動する核酸試料は、その分子量の大きさによって移動する速度が異なるため、一定時間、電圧を加えたゲル内部では、該核酸試料の分子量に基づいてゲルの注入口とほぼ同じ幅の帯状に分離される。
【００４６】
このとき、紫外線光源７１を点灯して核酸試料に紫外線を照射すると、核酸試料に予め混合しておいた臭化エチジウムなどの核酸結合性蛍光試薬が蛍光発色する。この蛍光を、画像撮影手段６１にて撮影することで、核酸試料が分子量に基づいて帯状に分離している電気泳動パターンの画像を得ることが出来る。
【００４７】
このとき、第１の光学フィルター９１により、紫外線光源７１から発している紫外線より長い波長の不要な光をカットすることで、撮影画質を向上させることができる。
【００４８】
また、画像撮影手段６１に取り付けられた第２の光学フィルター９２により、紫外線光源から発光される紫外線をカットすることで、核酸試料に混合された核酸結合性蛍光試薬の蛍光状態のみを、より鮮明に撮影することができる。
【００４９】
本実施の形態１では、詳しくは、紫外線照射部７０の発光面に、４００ｎｍ以上の波長の光を遮断する第１の光学フィルター９１を設け、画像撮影手段６１においては、撮影面に６００ｎｍ以下の波長の光を遮断する第２の光学フィルター９２を設けている。
【００５０】
また、本実施の形態１においては、電気泳動槽１０がテーブル機構４０の直上に設置されていることと、画像撮影手段６１が、ゲル面上を移動可能なキャリッジ機構６０に搭載されていることとから、画像撮影手段６１であるカメラと、被写体であるゲルとの間の距離が小さく、それに伴い撮影範囲も小さくなる。
【００５１】
そこで、前記画像撮影手段６１の撮影範囲を超えるような大面積ゲル１０１の撮影を行う場合は、図２に示すように、システム制御部１２０を用いて、テーブル機構を駆動する駆動用モータ５０と、キャリッジ機構６０を駆動するキャリッジ用モータ５５を駆動させることで、テーブル機構４０、およびキャリッジ機構６０を、ゲル面上の任意の場所に移動させるようにする。そして、そのゲル面上の任意の場所に移動させた状態で、画像撮影手段６１によりゲルを部分的に分割して撮影し、その分割撮影した画像を、システム制御部１２０内の記録装置に記録する。システム制御部１２０の記録装置内に記録された分割画像は、システム制御部１２０内に設けられた画像合成手段１２１により、複数の分割画像を一体化合成し、該一体化合成した１枚の電気泳動パターン画像を得るようにする。
【００５２】
したがって、このように、核酸試料の泳動中の状態を、画像撮影手段６１で連続的に、または一定の時間間隔で撮影し、前記核酸試料の最適な泳動パターンを、核酸画分位置を計測する核酸画分位置計測手段１２２を用いて自動で判断するようにし、その判断結果に基づいて、電気泳動槽１０の電極への印加電圧を制御するようにすることが可能である。
【００５３】
また、画像撮影手段６１が電気泳動用ゲル１０１上を走査するため、画像撮影手段６１による電気泳動用ゲル１０１の画像は、ゲルサイズに影響されず、同一の解像度の画像を獲得することが可能となり、従来の画像撮影装置のように、ゲルサイズが大きい場合のズーム機能による縮小撮影が必要でなくなり、縮小による画像解像度の低下も発生しない。
【００５４】
また、画像撮影手段６１と、被写体であるゲル１０１、および紫外線照射部７０が、比較的近距離に設置した構造であるため、紫外線光源７１の光量を必要最小限にすることが可能となり、従来は、紫外線光源の光量を９０ワット程度要していたが、本実施の形態１においては、１５ワット程度で画像撮影が可能であり、紫外線による核酸試料の損傷を、大幅に軽減することが可能となる。
【００５５】
次に、電気泳動によって分離した核酸を核酸画分毎に切り出す、本実施の形態１におけるゲル切り出し手段６２について説明する。これまでに述べたように、電気泳動から撮影までを実施した核酸試料を、さらに後の実験にて使用するためには、ゲルの切り出しによる核酸試料の抽出を行うことが必要となる。
【００５６】
本実施の形態１による電気泳動システムにおいては、まず前記のような方法によって電気泳動パターンを撮影する。その電気泳動パターン画像を元に、目的とする核酸試料が含まれる核酸画分を自動的に検出するか、または表示部に表示された電気泳動パターンの画像を元に、作業者によって手動で指定する。作業者によって切り出し開始命令が実行されると、キャリッジ機構６０がスライドテーブル４５上の切り出し器具ホルダー３０に収納された切り出し器具２０の直上までＸ軸方向に移動し、切り出し手段６２を下方向に移動させて、切り出し器具２０を把持する。
【００５７】
次に、電気泳動パターン撮影画像を元に、指定された場所へ切り出し手段６２を移動させるため、その移動すべき距離を、システム制御部１２０においてテーブル機構４０と、キャリッジ機構６０の駆動量に変換し、駆動用モータを回転駆動させる。
【００５８】
キャリッジ機構６０が指定した位置へ移動したのちは、切り出し器具動作用モータ５６を駆動させることにより、切り出し器具把持ピン６７をゲル設置方向へ降下させ、把持している切り出し器具２０をゲルに押し付け、ゲルの切り出しを行う。
【００５９】
切り出されたゲルが切り出し器具２０の内部に留まった状態で、キャリッジ機構６０は切り出し器具ホルダー３０の直上まで移動し、ゲルを内部に留置した状態の切り出し器具２０を切り出し手段６２から外して、切り出し器具２０を切り出し器具ホルダー３０へ収納して、切り出し作業を終了する。
【００６０】
さらに、テーブル機構４０はテーブル排出動作に移行し、電気泳動槽１０、および切り出し器具ホルダー３０を、電気泳動システムの外部へと排出し、作業者は切り出し器具ホルダー３０から切り出し器具２０を取り出し、ピペットなどで切り出し器具２０内部に留置された核酸試料をゲルごと取り出す。
【００６１】
本実施の形態１においては、画像撮影手段６１と、切り出し手段６２を一体ユニット化したキャリッジ機構６０を例示しているが、このように画像撮影手段６１と、切り出し手段６２をユニット化することで、電気泳動ゲル１０１の切り出し過程、および切り出し手段６２による切り出し器具ホルダー３０内の切り出し器具２０の把持および取り出し、その該ホルダー３０内への収納を、キャリッジによる影が生じることなく、画像撮影手段６１によって詳細に追跡することが可能となる。
【００６２】
その後は、背景技術に示したＶｏｇｅｌｓｔｅｉｎとＧｉｌｌｅｓｐｉｅの方法、あるいはＭｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｃｌｏｎｉｎｇに記載の方法などの適当な方法で、核酸試料を抽出、回収することが可能となる。
【００６３】
以上のように、本実施の形態１においては、電気泳動槽１０と、電気泳動槽１０を搭載可能でＹ軸方向に直線移動が可能なテーブル機構４０と、電気泳動槽１０内のゲルの一部を切り出すことが可能な切り出し器具２０と、切り出し器具２０を把持しゲル面に対して垂直なＺ軸方向に切り出し器具２０を移動させてゲルの切り出しを行う切り出し手段６２と、該切り出し手段６２と、画像撮影手段６１とを搭載し、ゲル面上Ｘ軸方向に平行移動可能なキャリッジ機構６０と、テーブル機構４０に搭載された電気泳動槽１０内のゲルに紫外線を照射可能な紫外線照射部７０と、キャリッジ機構６０に搭載されたゲルの電気泳動パターンを撮影する画像撮影手段６１と、泳動パターンを撮影するための紫外線照射部７０の点灯、および画像撮影手段６１の撮影の制御と、電気泳動槽１０の電圧制御、および、テーブル機構４０、キャリッジ機構６０、および切り出し手段６１の駆動の制御を行うシステム制御部１２０とを備えることにより、電気泳動の実施、および電気泳動パターン画像の取得、支持体より分離した核酸画分の切り出し回収の作業を、作業者が介在することなく実施可能となり、電気泳動による感電、作業者の紫外線暴露、の防止などの電気泳動に関する作業の安全性の向上と、作業の自動化に伴う研究作業の効率化、を達成できる、小型で安価な電気泳動システムを提供できる効果がある。
【００６４】
（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２による電気泳動システムにおける、蛍光位置マーカーによる位置検出および位置制御を行うための、蛍光位置マーカー１６を有する支持体ホルダー１３を示す図であり、図９は、本実施の形態２による電気泳動システムのブロック構成を示す図である。
【００６５】
本実施の形態２においては、実施の形態１におけると同様に、テーブル機構４０、スライドテーブル４５、および電気泳動槽１０を設けるが、実施の形態１と異なる点は、図７に示すように、電気泳動槽１０の支持体据付面１１に設置可能な支持体ホルダー１３を設け、この支持体ホルダー１３に紫外線蛍光塗料による蛍光位置マーカー１６を塗抹し、さらに、画像撮影手段６１で撮影した該蛍光位置マーカー１６の位置情報から、テーブル機構４０、またはキャリッジ機構６０の位置情報を算出する位置情報算出手段２１０、および、該位置情報算出手段２１０で得た位置情報を元に、テーブル機構４０およびキャリッジ機構６０を駆動する駆動制御手段２２０を有している点である。
【００６６】
前記蛍光位置マーカー１６は、紫外線を照射すると可視光領域の光を蛍光発色する物質（例えば、シンロヒ社製ルミライトカラーなど）であり、支持体ホルダー１３の表面の一つ以上の所定箇所に、異なる記号または形状となるように、該蛍光位置マーカーが塗抹されている。例えば、図８のように、個々の蛍光位置マーカー１６の塗抹位置を、核酸試料の泳動に影響が無いようにマトリックス状に配置し、塗抹する形状または記号を、位置に応じて異なる形状または記号とする。
【００６７】
また、塗抹したそれぞれの形状毎の蛍光位置マーカー１６の位置情報は、事前に位置情報算出手段２１０に記録しておくことで、テーブル機構４０、およびキャリッジ機構６０の位置情報を算出することが可能となる。
【００６８】
以上のように構成された、本実施の形態２による電気泳動システムについて、その動作および作用を説明する。
まず、紫外線照射部７０により支持体であるゲルに対して紫外線照射を行い、画像撮影手段６１にてゲルを撮影する。撮影された画像には、支持体ホルダー１３に塗抹された蛍光位置マーカー１６が同時に写っており、その蛍光位置マーカー１６の形状および画像内での位置を測定し、位置情報算出手段２１０によりテーブル機構４０、およびキャリッジ機構６０の位置を推定することができる。このようにして蛍光位置マーカー１６を利用して得た位置情報を元に、駆動制御手段２２０によりインターフェース部１２４を介してテーブル機構４０、およびキャリッジ機構６０を目的の位置に移動させることができる。
【００６９】
また、前述のような蛍光位置マーカー１６の撮影、該蛍光位置マーカー１６の位置情報の算出、テーブル機構４０、またはキャリッジ機構６０の駆動制御を、所定の微小時間間隔で繰り返し実施することで、テーブル機構４０、およびキャリッジ機構６０の駆動の位置精度を向上することができ、画像撮影手段６１により分割撮影した複数の電気泳動ゲル１０１の画像を、一体の画像として合成することが可能となる。
さらに、電気泳動ゲル１０１で観察される核酸試料の帯の状態は、スメアな状態でも、好適に分割撮影、画像合成することが可能である。
【００７０】
以上のように、本実施の形態２においては、支持体ホルダー１３に蛍光位置マーカー１６をあらかじめ塗抹し、テーブル機構４０、およびキャリッジ機構６０を駆動させる際には、画像撮影手段６１にて撮影した蛍光位置マーカー１６の撮影画像を元にして、該テーブル機構４０、およびキャリッジ機構６０の位置制御を実現することができ、ステッピングモータなどの高価な駆動用モータを利用した位置決め手段を用いることなく、安価なＤＣモータを利用した、位置情報算出手段２１０と駆動制御手段２２０よりなる位置決め手段を構成してなる電気泳動システムを提供することが出来る。
【００７１】
さらに、本実施の形態２では、撮影画像に関して、前述の蛍光位置マーカー１６を利用した位置検出手段（位置情報算出手段２１０）を利用して、核酸画分の蛍光位置マーカー１６との位置関係を測定することで、核酸画分の支持体１０１内での位置を把握するようにすることができ、これにより、生体高分子試料の分離が最も良い状態となるような電気泳動を実施できるように、電気泳動槽の電極への電圧印加を自動的に制御することのできる電気泳動システムを実現可能となる。
【００７２】
（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３における、蛍光位置マーカーを利用した画像合成における蛍光ムラ抑制の様子を示す図である。また、図１１は本実施の形態３による電気泳動システムのブロック構成を示す図であり、図１２は、本実施の形態３における、紫外線強度と撮影条件の関係を示した図である。
図１１において、実施の形態２において用いた符号のほか、１２５は、記録装置、１２８は、紫外線強度算出手段である。
本実施の形態３の、前記実施の形態１および実施の形態２と異なる点は、電気泳動パターンを撮影する際に、分割して撮影した画像を１つの画像に合成する画像合成機能を備え、Ｘ軸あるいはＹ軸のいずれかと平行に設置した単一の紫外線光源による撮影を可能にした点である。
すなわち、本実施の形態３による電気泳動システムは、前記実施の形態２の方法を用いて、テーブル機構４０とキャリッジ機構６０を所要量だけ駆動させて撮影された複数の電気泳動パターンの部分分割画像を用い、蛍光位置マーカー１６の位置および形状の情報を元に、これらを１つの画像に一体化合成し、合成画像を作成する画像合成手段３１０を備えている。具体的には、前記手法により撮影された電気泳動パターンの部分画像は、一時的にシステム制御部１２０内の記録装置１２５に保存し、すべての撮影が終了した後に、自動的または作業者の指示により、図８に示すように同じ形状の蛍光位置マーカー１６が一致するように複数の部分画像をつなぎ合わせ、支持体である電気泳動ゲル１０１の全体を表した合成画像を得るものである。
【００７３】
さらに、本実施の形態３においては、紫外線光源を単一にして、前記単一光源で均一な紫外線が照射されている部分の支持体の部分画像を撮影するようにし、この部分画像の撮影を、テーブル機構４０およびキャリッジ機構６０を駆動させて、支持体全体をカバーすることができるように繰り返す。この方法で得た複数の部分画像を、前記画像合成手段３１０により合成して、１枚の電気泳動パターン画像を得るようにすることにより、複数の紫外線光源を備えた場合の、光源間の紫外線強度差による蛍光ムラの影響を、抑制できるものを得られるものである。
【００７４】
また、本実施の形態３では、電気泳動パターンを撮影する前に所定の蛍光位置マーカーを撮影しその輝度を計測することにより、前記紫外線光源の紫外線強度を間接的に算出することのできる紫外線強度算出手段３２０を設け、支持体に対して異なる撮影を実施する場合は、前記手法により紫外線強度を算出して、所定の紫外線強度が得られるように紫外線光源および撮影手段の制御を行うようにしたものである。
【００７５】
上述したように、図１２は、本発明の実施の形態３における紫外線強度と撮影条件の関係を示した図であり、本実施の形態３では、システム制御部１２０内に紫外線強度算出手段３２０を設け、図１２（ａ）に示すように、予め蛍光位置マーカー１６の輝度と、紫外線強度の関係を示した情報を保持しておくことで、電気泳動パターンを撮影する際は事前に所定の蛍光位置マーカー１６を撮影し、その輝度を計測することで前記紫外線光源の紫外線強度を間接的に算出することができる。支持体が異なるものの撮影を実施する場合は、前記手法により紫外線強度を算出して、所定の紫外線強度が得られるように紫外線光源７１、および画像撮影手段６１の制御を行う。具体的には、図１２（b)に示す光源電圧と、図１２（ｃ）に示す画像撮影手段６１の露出条件（シャッタースピード）のそれぞれと、蛍光位置マーカーの輝度との関係を示した情報を、紫外線強度算出手段１２８内部に保持しておき、図１２（ｂ）に示した情報を用いて紫外線照射部７０へ供給する電圧を所定のマーカー輝度が得られるように制御し、また、図１２（ｃ）に示した情報を用いて画像撮影手段のシャッタースピードを所定のマーカー輝度が得られるように、制御するようにすればよい。
【００７６】
これにより、ステッピングモータなどの高価な位置決め手段を用いることなく、画像合成機能を実現した安価な電気泳動システムを提供することが出来るだけでなく、紫外線強度のムラによる核酸試料の蛍光ムラの抑制と、撮影毎の紫外線強度の差を補正することで、画質の向上ができるとともに、より精度の高い電気泳動による分析を行うことが可能となる。また、電気泳動システムの動作毎に、光源の紫外線強度を測定することで、光源の経時劣化を検知することが可能となり、光源の交換時期を告知することも可能となる。
【００７７】
（実施の形態４）
図１３は、本発明の実施の形態４による、外部端末を接続可能とした電気泳動システムを示す概略図である。図１３（ａ）はその構成の１つを示し、前記実施の形態１の構成と異なるところは、外部インターフェイス２４を設け、本実施の形態４による電気泳動システム１００を、外部コンピュータ２５により制御することを可能とした点である。
【００７８】
外部コンピュータ２５としては、一般的なパーソナルコンピュータの利用が可能である。まず、前記外部インターフェイス２４と、外部コンピュータ２５とを、ケーブル２６にて接続する。
【００７９】
次に、前記実施の形態１に示したような、テーブル機構４０、キャリッジ機構６０、画像撮影手段６１の制御、および画像合成を行う機能、を有するものとした制御アプリケーション２０１を、外部コンピュータ２５上で実行することで、前記外部インターフェイス２４を通じて、実施の形態１におけるシステム制御部１２０の処理と同様の処理を実施する。これにより、電気泳動システムに、システム制御部を設けることなく、一般的に利用されているパソコン等を外部コンピュータとして利用した電気泳動システムにおいて、その制御、モニター、外部出力を行うことが可能となり、電気泳動システム自身への制御回路の搭載を軽減することが可能となり、電気泳動システム全体の構成を、安価に提供することができる。
【００８０】
さらに、図１３（ｂ）は他の構成の１つを示し、このように、本実施の形態３による電気泳動システム１００は、外部コンピュータ２５、携帯電話基地局９５、プリンタ９６等を接続したネットワーク２００と接続することも可能である。
【００８１】
従来、電気泳動実施の際は、作業者は、近傍に待機し、常時モニターする必要があったが、本実施の形態４においては、ネットワークを介することで、遠隔した場所においても、モニター、状況把握を行うことが可能となる。
【００８２】
（実施の形態５）
図１４は、本発明の実施の形態５による電気泳動システムを示す概略図である。
本実施の形態５の電気泳動システムが、前記実施の形態１ないし４の構成と異なるところは、図１４に示すように、支持体のＸ軸方向またはＹ軸方向の１辺よりも長い直線状の撮像素子４０１と、同じく直線状の紫外線光源を有したライン撮影ユニット４００を、テーブル機構の下部に、テーブル機構の駆動方向とは直角方向を長手方向とするように、固定設置している点である。
【００８３】
図１４において、実施の形態１ないし４の構成と異なるところは、支持体のＸ軸方向またはＹ軸方向の１辺よりも長い直線状の撮像素子４０１と、同じく直線状の紫外線光源を有したライン撮影ユニット４００を、テーブル機構の下部に、テーブル機構の駆動方向とは直角方向を長手方向とするように、固定設置している点である。
【００８４】
以上のように構成された本実施の形態５の電気泳動システムについて、その動作および作用を説明する。
本実施の形態５では、ライン撮影ユニット４００の撮像素子にラインＣＣＤ方式を採用し、撮影された泳動パターン画像をデジタル化することができる。電気泳動パターンを撮影する際は、ライン撮影ユニット４００の紫外線発光源４０２を点灯して、支持体内の核酸画分へ照射する。撮影は、テーブル機構を駆動させることで、ライン撮影ユニット４００に対して支持体を相対的に移動させながら、核酸画分内の核酸結合性蛍光試薬の蛍光を、１次元の直線状の画像として連続的に撮影する。撮影した直線状の画像は、テーブル機構の移動量に応じて１つの画像に合成する。これにより、安価なラインＣＣＤを採用した電気泳動システムを提供することが出来る。
【００８５】
また、本実施の形態５は、前記ライン撮影ユニット４００を、テーブル機構の上部に、テーブル機構の駆動方向とは直角方向を長手方向とするように、固定設置するか、または該ライン撮影ユニット４００を、テーブル機構の上部のキャリッジ機構に、キャリッジ機構の駆動方向（Ｘ軸方向）とは直角方向（Ｙ軸方向）を長手方向とするように配置させ、該キャリッジ機構の駆動方向（Ｘ軸方向）に駆動させることでも実施可能である。
【００８６】
なお以上の説明では、本発明の電気泳動システムは、生体高分子として、核酸、特にデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）を試料にして、電気泳動の実施、電気泳動画像の撮影、さらに電気泳動支持体からのＤＮＡの抽出・回収を行うものを例示したが、本発明は、ＤＮＡに限定されるものではなく、リボ核酸（ＲＮＡ）などの他の核酸、タンパク質、ペプチドなどにも適用可能である。また、本発明において例示した生体高分子は、その由来が、生体に限定するものではなく、化学合成により得られる分子、ポリメラーゼ連鎖反応などによる核酸の増幅産物、ＤＮＡポリメラーゼ、あるいはＲＮＡポリメラーゼによる核酸の複製産物など、従来から実施されている電気泳動による生体高分子の分析にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明にかかる電気泳動システムは、ゲル電気泳動、および電気移動パターンの撮影、電気泳動後の核酸試料の切り出し作業を、自動的に一括して実施可能であり、作業者の安全と、労力の低減を図り、かつ小型で安価な装置を提供でき、生体高分子の分析において一般的に利用される電気泳動に関連する技術分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施の形態１による電気泳動システムの概要を示した斜視図
【図２】本発明の実施の形態１による電気泳動システムの内部の概要を示した斜視図
【図３】本発明の実施の形態１による電気泳動システムにおけるスライドテーブルの構成を示した斜視図
【図４】本発明の実施の形態１による電気泳動システムにおけるテーブル機構の構成を示した斜視図
【図５】本発明の実施の形態１による電気泳動システムにおける切り出し手段、および画像撮影手段を示した図
【図６】本発明の実施の形態１による電気泳動システムにおける切り出し器具を示した斜視図
【図７】本発明の実施の形態１による電気泳動システムのブロック構成図
【図８】本発明の実施の形態２による電気泳動システムにおける、蛍光マーカーによる位置検出および、位置制御の様子を示す図
【図９】本発明の実施の形態２による電気泳動システムのブロック構成図
【図１０】本発明の実施の形態３による電気泳動システムにおける、蛍光マーカーを利用した画像合成における、蛍光ムラの抑制の様子を示す図
【図１１】本発明の実施の形態３による電気泳動システムのブロック構成図
【図１２】本発明の実施の形態３における、紫外線強度と撮影条件の関係を示した図であり、（ａ）は、マーカー強度と紫外線強度との関係を示す図、（ｂ）は、光源電圧とマーカー強度との関係を示す図、（ｃ）は、シャッタースピードとマーカー強度との関係を示す図
【図１３】本発明の実施の形態４による、外部端末を接続した電気泳動システムの概略図
【図１４】本発明の実施の形態５による電気泳動システムの概要を示した斜視図
【符号の説明】
【００８９】
１０      電気泳動槽
１１      支持体付設面
１２      受電部
２０      切り出し器具
２４      外部インターフェイス
２５      外部コンピュータ  
３０      切り出し器具ホルダー
４０      テーブル機構
４１      スライドテーブル挿入部
４２      動力伝達部
４３      テーブル機構の中心部
４５      スライドテーブル
５０      駆動用モータ
５１、５２    歯車
６０      キャリッジ機構
６１      画像撮影手段
６２      切り出し手段
７０      紫外線照射部
７１      紫外線光源
１０１    電気泳動用ゲル
１２０    システム制御部
１２１    画像合成手段
１２２    核酸画分位置計測手段
１２４    インターフェース部
１２５    記録装置
２１０    位置情報算出手段
２２０    駆動制御手段
３２０    紫外線強度算出手段
４００    ライン撮影ユニット
４０１    撮像素子
４０２    紫外線発光源
【図１】
2006329891.tif 000003
【図２】
2006329891.tif 000004
【図３】
2006329891.tif 000005
【図４】
2006329891.tif 000006
【図５】
2006329891.tif 000007
【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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１０】
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