(57)【要約】本発明は電気泳動カセット（10）の製造用の鋳型に関する。この鋳型はカセット成形部がその片面上に形成されている本体からなり、このカセット成形部はカセット成形部上にシートを実質的に均一に延伸するように外周シート係合部によって包囲されており、前記外周シート係合部は前記カセット成形部より異なる嵩高さの平面上に伸長されている。本発明はまた、電気泳動カセットを製造するための成形方法、電気泳動媒体を電気泳動カセットに充填するための方法、および電気泳動媒体ゲルがコームに付着するのを防止するために設けられた突起（104）を有する少なくとも一つの歯（32）を含む、カセット内に着脱自在に挿入するように適応された電気泳動カセット用のコーム（22）にも関する。
2005518960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気泳動カセットの製造用の鋳型であって、カセット成形部がその片面上に形成されている本体からなり、前記カセット成形部はカセット成形部上にシートを実質的に均一に延伸するように外周シート係合部によって包囲されており、前記外周シート係合部は前記カセット成形部より異なる嵩高さの平面上に伸長されていることを特徴とする鋳型。
【請求項２】
前記本体に設けられた真空出口と、
前記本体内に画定された複数の真空アパーチャと、
をさらに含む、請求項１に記載の鋳型。
【請求項３】
前記本体に設けられた冷却入口と、
前記本体に設けられた冷却出口と、
をさらに含む、請求項１に記載の鋳型。
【請求項４】
前記少なくとも一つのカセット鋳型が雄カセット鋳型であり、前記周辺シート係合部が前記本体に設けられた溝である、請求項１に記載の鋳型。
【請求項５】
前記少なくとも一つのカセット鋳型が雌カセット鋳型であり、前記周辺シート係合部が前記本体に設けられたショルダである、請求項１に記載の鋳型。
【請求項６】
前記少なくとも一つのカセット鋳型が、前記材料を延伸させるものとして、少なくとも二つの相対的に対称な延伸部材が前記カセット鋳型の上端および下端に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の鋳型。
【請求項７】
前記真空出口が前記鋳型の片側に固定されていることを特徴とする、請求項２に記載の鋳型。
【請求項８】
前記冷却入口が前記鋳型の片側に固定されていることを特徴とする、請求項３に記載の鋳型。
【請求項９】
前記冷却出口が前記鋳型の片側に固定されていることを特徴とする、請求項３に記載の鋳型。
【請求項１０】
電気泳動カセットの製造用の熱成形鋳型であって、
カセット成形部がその片面上に形成されている本体からなり、前記カセット成形部はカセット成形部上に加熱されたシートを実質的に均一に延伸するように外周シート係合部によって包囲されており、前記外周シート係合部は前記カセット成形部より異なる嵩高さの平面上に伸長されていることを特徴とする熱成形鋳型。
【請求項１１】
加熱されたシートを前記本体上に平坦な状態に保持するのを補助する前記本体内に画定された複数の真空穴、および、前記本体を真空原に接続するための真空ポートをさらに有することを特徴とする、請求項１０に記載の熱成形鋳型。
【請求項１２】
電気泳動カセットを製造するための成形方法であって、以下のステップ：
ａ）電気泳動カセットの製造に適した熱成形鋳型に加えられた熱成形材料を加熱するステップ；
ｂ）材料を前記鋳型に緊密に保持するために、前記材料に圧力を加えるステップ；
ｃ）均一に分布した材料表面を得るために、前記材料を延伸するステップ；
ｄ）均一に分布する材料表面を提供するように適合させる冷却パラメータを持つ成形材料表面を形成するために、材料を冷却するステップ；および
ｅ）リザーバ入口を含む外周部に面ように、複数の穴を電気泳動カセットの外周部に設けるステップ
からなる成形方法。
【請求項１３】
前記鋳型は片面に溝を有しかつ溝背面を有するフレームからなり、前記溝は、少なくとも一つのカセット鋳型の輪郭と溝の内部境界との間にシート材を均一な成形材料表面に延伸することができる空間を保持するように、そこに設けられた少なくとも一つのカセット鋳型が十分な容積を確保できる溝であることを特徴とする、請求項１２に記載の成形方法。
【請求項１４】
前記熱成形材料の加熱が、前記材料を前記鋳型に加える前に行われることを特徴とする、請求項１２に記載の成形方法。
【請求項１５】
前記鋳型が、前記フレームに設けられた真空出口および前記フレームに画定された複数の真空アパーチャをさらに含むことを特徴とし、また、前記圧力を加えるステップが、少なくとも部分的に前記真空アパーチャより空気を吸引し前記カセット鋳型とシート材との間に負圧をかけることによって行われることを特徴とする、請求項１２に記載の成形方法。
【請求項１６】
前記鋳型を複数のゾーンに分割し、かつ、前記ゾーンに対して前記加熱を異なる温度および／または加熱時間で行うことを特徴とする、請求項１２に記載の成形方法。
【請求項１７】
前記加熱が前記鋳型から熱を放射することによって行われることを特徴とする、請求項１２に記載の成形方法。
【請求項１８】
前記冷却ステップが、前記鋳型に設けられた冷却チャネルに冷却流体を通すことによって行われることを特徴とする、請求項１２に記載の成形方法。
【請求項１９】
前記冷却ステップにおいて、前記鋳型に設けられた冷却チャネルを通過する前記流体を予め冷却しておくことを特徴とする、請求項１２に記載の成形方法。
【請求項２０】
前記鋳型を複数のゾーンに分割し、かつ、各ゾーンに対し前記冷却を異なる速度で行うことを特徴とする、請求項１２に記載の成形方法。
【請求項２１】
残存材料から成形済み材料への熱の伝播を最小化するために、前記鋳型の周囲に最小限の量の材料を残すことを特徴とする、請求項１２に記載の成形方法。
【請求項２２】
前記カセットに生じる機械的張力を最小限にするように前記穴が前記カセットに穿孔されていることを特徴とする、請求項１２に記載の成形方法。
【請求項２３】
電気泳動カセット内に電気泳動媒体を充填するための方法であって、以下のステップ：
ａ）前記カセットの少なくとも一つのアパーチャを封止するステップ；
ｂ）前記カセット内に前記電気泳動媒体を注入するステップ；
ｃ）電気泳動に適した形状になるように前記電気泳動媒体に電気泳動分離領域を形成するために前記カセットに圧力を加えるステップ
からなる方法。
【請求項２４】
前記注入が、前記カセットに挿入されたコームのアパーチャを通して電気泳動媒体を注入することによって行われることを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
ステップｂ）の後に前記カセット内にコームを挿入してウェルキャビティを形成するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項２３に記載の成形方法。
【請求項２６】
電気泳動カセット用のコームであって、脱離可能な状態で前記カセット内に挿入できること特徴とし、さらに前記コームへの電気泳動ゲル媒体の付着を防止するための突起を設けた歯を少なくとも一つ有することを特徴とするコーム。
【請求項２７】
さらに電気泳動媒体をその中へ注入することが可能であって、電気泳動媒体注入用の入口を少なくとも一つ含むことを特徴とする、請求項２６に記載のコーム。
【請求項２８】
前記少なくとも一つの歯が硬質プラスチック製またはポリマー製であることを特徴とする、請求項２６に記載のコーム。
【請求項２９】
前記少なくとも一つの突起が、ゴム、ウレタン、シリコン、Chemraz、Viton、Buna-N、Aegis、Kalrez、テフロン（登録商標）、EPDM、Aflas、ネオプレン、フルオロシリコーン、ポリウレタン、およびMil-specから成る群より選択された材料によって形成されていることを特徴とする、請求項２６に記載のコーム。
【請求項３０】
電気泳動カセット用のコームであって、脱離可能な状態で前記カセット内に挿入できること特徴とし、さらに前記コームの周囲におけるアクリルアミドの重合を防止するための突起を設けた歯を少なくとも一つ有することを特徴とするコーム。
【請求項３１】
さらに電気泳動媒体をその中へ注入することが可能であって、電気泳動媒体注入用の入口を少なくとも一つ含むことを特徴とする、請求項３０に記載のコーム。
【請求項３２】
前記少なくとも一つの歯が硬質プラスチック製またはポリマー製であることを特徴とする、請求項３０に記載のコーム。
【請求項３３】
前記少なくとも一つの突起がアクリルアミドの重合を阻害する材料で作成されたものでることを特徴とする、請求項３０に記載のコーム。
【請求項３４】
前記少なくとも一つの突起が、ゴム、ウレタン、シリコン、Chemraz、Viton、Buna-N、Aegis、Kalrez、テフロン（登録商標）、ＥＰＤＭ、Aflas、ネオプレン、フルオロシリコーン、ポリウレタン、およびMil-specから成る群より選択された材料によって形成されていることを特徴とする、請求項３０に記載のコーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使い捨て電気泳動カセットの製造用装置およびその製造プロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気泳動は、カセットまたはプレートの両電極に電流を加え分子篩として働く電気泳動媒体中に試料を通過させることを特徴とする公知の分離技術である。カセットの上部と下部との間の電位差の印加は、相互に封止された二つの領域の形成を担う。電流は二つの別個の緩衝液リザーバを介して伝送されるので、封止が適切に動作するように、カセットに圧力または力を加える必要がある。したがって、カセットを含む全体のシステムが多少の剛性を持つことが不可欠である。
【０００３】
従来の電気泳動カセットは、組立体の側部を適切に封止することを確実にしながら、間に空間を形成するためにプラスチックスペーサまたは（しばしばプラスチック、ＡＢＳ、ゴム、または他の非導電性材料の）舌片により間隔を置いて配置された二枚のガラスプレートから作られる。重要なことは、スペーサが電流を通してはならないことである。組立体は一般的にクランプをともに使用して支持され、しばしば高温寒天またはグリース（ワセリン等）により封止を補強する必要がある。ゲルをカセットに注入するときに、組立体の一端（通常、カセットの「上部」と称される）にコーム部材を導入し、一つまたはそれ以上のリザーバまたはウェルを形成するが、後にそこが試料の受け皿となる。コームの形状は、所望の用途およびカセットの大きさに応じて、様々な数および大きさのリザーバからなる。例えば、プレパレーションゲルはより少数のリザーバを必要とする一方、分析用ゲルはより多数のリザーバを必要とし、その幅は所望の分解能によって異なる。
【０００４】
しかし、そのような組立体は幾つかの欠点および制約がある。組立作業は手作業により行われるため、技巧能力を必要とし、また時間のかかる作業である。プレートは従来法においてはガラス製であり、したがって取扱いには注意を要する。さらに、優れた実験結果を得るには、プレートを入念にクリーニングをしなければならない。最後に、一般的に使用される電気泳動媒体であるアクリルアミドゲルの取扱いは、ゲルの毒性が強いことから、作業者の健康に対して長期的な危険性をもたらすものである。
【０００５】
もっと最近には、作業者の組立作業を簡易化し、また中毒および取り扱い上の危険性を低減するために、ゲルがすでに充填されたプレキャストカセットが市販されるようになってきた。カセットはアクリルアミドゲルが充填され、その一端にコームが組み込まれている。しかし、これらのカセットの価格は非常に高額であり、また結果を視覚化するためのそれらを型から外す作業は細心の注意を要する複雑な手順である。加えて、コームは射出成形によって製造され、ゲル中にウェルまたはリザーバを形成するために使用される。それらは一般的にカセットのトータルコストに大きな割合を占める。
【０００６】
経済的観点から実用可能であって、かつ、そこに加えられた機械的力を支えて実質的に湾曲しないプレキャスト電気泳動媒体を含むカセットは、十分な剛性をもつ必要があり、かつ経済的に妥当である材料で作成されなければならず、好ましくはリサイクル可能な材料、例えばポリメチルメタクリレート（PMMA）のような熱可塑性材料などから作成される。しかし、従来法においては、十分な剛性をもつためには、プレートは比較的厚くしなければならない。よって、二つの明白な問題が提示される。つまり、ａ）必要な熱可塑性材料の量が大きく、したがってコストが高くなり、それは使い捨て装置には適さない。ｂ）熱可塑性材料の厚い壁は誘電体として働くため、ゲルを適切な動作温度に維持することが複雑である。厚いプラスチック壁はまた、電気泳動プロセス中に発生する熱の拡散にも悪影響を及ぼし、電気泳動媒体内の温度勾配および分析試料の不均一な泳動を引き起こす。
【０００７】
カセットを充填するための従来のプロセスは、電気泳動媒体に関係なく、一般的は規格化されたものである。具体的には、ゲルは、アクリルアミドとビスアクリルアミドの混合物、トリスホウ酸エチレンジアミン（ＥＤＴＡ）、トリス酢酸ＥＤＴＡ、トリスグリシン、トリシンなどの緩衝液、および重合開始剤からなり、カセット内に注入またはキャストされる。これらの製品の幾つかは神経毒性および／または刺激性があり、したがって極度の注意を払って取り扱わなければならない。カセットに頂部から液状媒体を充填するために、実験用ピペットまたはポンプを使用することができる。カセットが充填された後に、コームがカセットの頂部を閉止する。コームは、後ほどサンプルが投入されるリザーバをゲル中に形成する一つまたはそれ以上の歯からなる形状である。媒体の重合後に、コームは、カセットの下方部分に存在するセパレータと一緒に取り外される。次いでカセットは、ゲルの下方部分および上方部分が、電極に接続された二つの独立した緩衝液と接するように、電気泳動装置に取り付けられる。次いで試料をリザーバに投入し、電流を流し、各試料が様々な成分に分離される。分離の完了後に、媒体はさらなるプロセス、例えば着色、写真撮影、および分析のためにカセットから取り外される。
【０００８】
再び、そのようなシステムおよび手順は種々の大きい欠点および制約を有する。上述した通り、オペレータの有毒な化学物質への暴露は言うに及ばず、カセットの手動充填は多大な注意力と高度な技巧能力を必要とする。さらに、充填中に望ましくない気泡が発生したり、充填後のコームの取付け作業においても歯の底部に気泡が発生することがある。そのような気泡は、電気泳動中に重合ゲルにおける試料の泳動を著しい悪影響を与えるたね、いついかなる場合にも防止しなければならない。
【０００９】
近年、プレキャストゲルが市販されるようになったが、著しく高いコストなど、カセットについて上述した他の問題点を克服するには至っていない。主な理由の一つは、コストが高く、比較的低速のプロセスである射出成形によってカセットが作成されることである。というのは、射出成形によってカセットの作成は、注入に相当量のプラスチックを必要とし、このプラスチック材料自体にもコストがかかり、また、こうして得られたカセットを完全に冷却させる時間が必要とされるからである。加えて、カセットは熱可塑性材料で作成されるいるため、ゲル重合が大きく影響され、速度が低下する。というのは、重合の連鎖反応によって発生するフリーラジカル、または、重合効率に影響を及ぼす遊離酸素分子を重合体が吸収するからである。その結果、重合された電気泳動媒体は、カセットの内表面に「粘着」しない。したがって、上記の問題点を最小限に抑え、適切な重合品質および速度を確保するためには、熱可塑性材料の表面を高価な被覆層またはオーバレイで被覆する必要がある。
【００１０】
電気泳動作業はゲルに電圧を印加することを必要とし、これにより熱が発生するため、何らかの方法で熱放散しなければならない。熱放散プロセス中に、ゲルの温度が一様でない場合、それは、分離されたタンパク質またはポリ核酸バンドに、例えば「スマイリング効果」のような歪を生じさせ、あるいは（より厚いバンドとなり）分解能を損失させる。したがって、そのような熱によりゲルの電気泳動を行う速度が制約されるので、熱は重大な問題である。温度が高くなると電気抵抗は低下し、所定電圧において電流量が増加する。短時間の電気泳動では影響はほとんどないが、過度の温度は望ましくないバンド幅の拡大現象を誘引する可能性がある。したがって、より高い電圧および一定したより低い温度で電気泳動を行うことが好ましい。
【００１１】
最小限の量のプラスチックを使用した薄肉プラスチック壁を有し、既存のあらゆる電気泳動ボックスおよびシステムにも適応可能であって、製造コストが低く、かつ充填が容易であるカセットを提供することが高く求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の一つの目的は、一定の規格に適合する使い捨て電気泳動カセットを簡単に作製できる鋳型を提供することである。
【００１３】
本発明のさらなる目的は、使い捨て電気泳動カセットを作成するための比較的単純かつ効率的な製造プロセスを提供することである。
【００１４】
本発明のさらに別の目的は、電気泳動カセットを大量にかつ低い製造コストで工業生産するための鋳型およびプロセスを提供することである。
【００１５】
本発明の別の目的は、使い捨て電気泳動カセットの容易な作製を可能にするゲル充填方法を提供することである。
【００１６】
本発明の別の目的は、使用中にコームとカセット壁との間でゲルが重合するのを防止する、使い捨て電気泳動カセット用のコームを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明では、電気泳動カセットの製造用の鋳型であって、カセット成形部がその片面上に形成されている本体からなり、前記カセット成形部はカセット成形部上にシートを実質的に均一に延伸するように外周シート係合部によって包囲されており、前記外周シート係合部は前記カセット成形部より異なる嵩高さの平面上に伸長されていることを特徴とする鋳型を提供する。
【００１８】
また、本発明は、電気泳動カセットを製造するための成形方法であって、以下のステップ：
ａ）電気泳動カセットの製造に適した熱成形鋳型に加えられた熱成形材料を加熱するステップ；
ｂ）材料を前記鋳型に緊密に保持するために、前記材料に圧力を加えるステップ；
ｃ）均一に分布した材料表面を得るために、前記材料を延伸するステップ；
ｄ）均一に分布する材料表面を提供するように適合させる冷却パラメータを持つ成形材料表面を形成するために、材料を冷却するステップ；および
ｅ）リザーバ入口を含む外周部に面ように、複数の穴を電気泳動カセットの外周部に設けるステップ
からなる成形方法を提供する。
【００１９】
さらに、本発明は、電気泳動カセット内に電気泳動媒体を充填するための方法であって、以下のステップ：
ａ）前記カセットの少なくとも一つのアパーチャを封止するステップ；
ｂ）前記カセット内に前記電気泳動媒体を注入するステップ；
ｃ）電気泳動媒体に平滑で均一な電気泳動分離領域を形成するために前記カセットに圧力を加えるステップ
からなる方法をさらに提供する。
【００２０】
さらにまた、本発明は、電気泳動カセット用のコームであって、脱離可能な状態で前記カセット内に挿入できること特徴とし、さらにコームへの電気泳動ゲル媒体の付着を防止するための、および／または、アクリルアミドの重合を防止するための、突起を設けた歯を少なくとも一つ有することを特徴とするコームをさらに提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、電気泳動の分野に関し、さらに詳しくは、それに適したカセットに関する。電気泳動媒体として使用するゲルは、架橋されているか否かに関わらず、アクリルアミド（またはポリアクリルアミド）ゲルであることが好ましい。しかし、アガロースゲルまたはでんぷんゲルのような、他の従来の周知の電気泳動媒体を使用することができる。ポリアクリルアミドゲルは、透明であり、電気的に中性であり、様々な細孔径に作ることができるので、特に好適である。当該分野で周知の他の共単量体は、N,N'-メチレンビスアクリルアミド、N,N-ビスアクリルシスタミン、N,N-（1,2-ジヒドロキシエチレン）ビスアクリルアミド、N,N'-ジアリールタルタルジアミドなどである。
【００２２】
本発明のカセットは、非常に薄肉の表面の形成を可能にするプロセス、好ましくは熱成形または「薄肉」成形を可能にするプロセスによってプラスチックから作られたリザーバ、および、電気泳動カセットの製造に適した材料から作られたカセットをカバーからなり、カセットを平滑かつ直線状に維持させるような構造により十分な剛性を提供する。雄形鋳型は、より高い精度をもっており、より小さくより幅の細かいの細部を持つ構成要素の成形を可能にするために使用される。いっぽう、雌形鋳型はより大きい細部を持つ構成要素を提供する。カセットはまた、成形プラスチックから作られたコーム、カバーおよびリザーバを担持する固定構造、および、カセットを受容し、使用に際して電気泳動ボックス内にはめ込むための支持プレートからなる。コームは電気泳動媒体を注入可能なように、および／または、分析対象試料を受容するキャビティを形成するためにキャストゲルにウェルを成形するように設計されている。固定構造は、リソグラフィまたはシルクスクリーンによって塗布される液状接着剤または両面テープであることが好ましいが、固定する際に熱を使用せず、熱によってカセットを歪ませないようなものであれば、任意の固定構造とすることができる。
【００２３】
カセットの製造のための従来の熱成形法ではいくつかの技術的な問題が発生するため、均質なプラスチックの延伸、および、よく制御されたプロセスを可能にする熱成形鋳型を作製した。
【００２４】
この鋳型は独自の構成方法を必要とする。プラスチックの延伸は均質かつよく制御されたプロセスではない。本発明のカセットの成形で最適結果を得るためには、以下が必要である：
i）得ようとする精度に基づいて、雄形または雌形の鋳型を選択する。雌形は、より大きい細部を持つ構成要素を作成するために使用される一方、雄形鋳型はより高い精度を実現でき、より小さくより狭幅の細部を持つ構成要素の成形を可能にする；
ii）好ましくは、鋳型の周囲に溝を切り、プラスチックの延伸を制御する；
iii）好ましくは、形成されたくぼみ内にプラスチックをさらにいっそう延伸させるために、溝の裏面から鋳型をわずかに持ち上げる。それはカセットを成形するプラスチックの対称的な延伸を助長する；
iv）成形キャビティの周囲の位置延伸点の配置の相対的対称性は、延伸が不均衡にならないような役割を果たす；
v）十分な数量の真空穴により、材料表面と鋳型の表面付近の溝との間の効果的に接触させることで、平滑な成形が行われる；
vi）生成物を急速に冷却させるのに十分な冷却手段を設け、材料表面の歪みを防止する；
vii）熱成形機械および熱成形プロセスにおいて、プラスチックの加熱は様々な種類、大きさ、および強さの加熱要素により行なうことができるが、この加熱要素は熱成形前のプラスチックシートの溶融の均一性を変化させ、成形中のプラスチックの延伸の制御を可能とする；
viii）冷却要素を鋳型に導入して、熱成形プロセス中および後のプラスチックの冷却の均一性に影響を及ぼしかつ制御し、不適切な冷却または放射熱によるプラスチックの引張り、捩れ、および歪みを防止することができる；
ix）成形された領域の周囲のプラスチックから来る残留熱は、再び放熱して曲げ、捩れ、または引張りを引き起こすだけの十分なものであり、成形部分に悪影響をあたえる可能性がある。好ましくは、成形された部分を型抜きしてそれを加熱プラスチックロールから切り離すことにより、成形プロセス中の放射熱の再分配を最小化する。このプロセス中に、成形された部分の操作および機械からの容易な取り外しを可能にするために、接合点は通常残される。本発明では、最小限の個数および最小サイズの接合点が好ましい。
【００２５】
ここに提供する図面は、単に本発明の好適な実施形態を示すためのものであって、その範囲を限定するものとみなしてはならない。
【００２６】
図面を参照すると、図１はカセット組立体10およびその支持体12を示す。カセット10は、トッププレート14およびリサーバプレート16をからなり、各々は実質的に正方形であり四縁がそれらの間に挿入された接着層11、あるいは他の互換的な封止手段、例えば接着剤、超音波溶接、テープ等により封止されている。層11の構造は、両プレート14および16のそれと相補的である。
【００２７】
プレート14および16は化学的および電気的に不活性な材料から作成することが好ましく、プレート14および16の少なくとも一つは、ゲルのキャスティング中のみならず輸送および取扱い作業中にもゲルを支持しかつ保護するために所望の程度の剛性を有する。プレートは、迅速で、信頼でき、かつ比較的安価であるシート熱成形を介して商業的に生産することができるので、熱可塑性「熱成形可能な」材料が最も好ましい。本発明の目的に適した好適な熱可塑性材料は、容易にかつ経済的に熱成形が可能な熱可塑性材料であって、いかなる電気的および化学的に不活性な熱可塑性材料であればよい。最も好適な例はポリスチレン、高密度ポリエチレン（HDPE）、低密度ポリエチレン（LDPE）、線状低密度ポリエチレン（LLDPE）、ポリエチレンテレフタレート（PET）、グリコール変性ＰＥＴ、ポリエチレンナフタレート、ポリ塩化ビニル（PVC）、ポリ塩化ビニリデン（PVDC）、ポリカーボネート、PMMA、Barex、Topas、ポリ酢酸ビニル（PVA）、エチレン酢酸ビニル（EVA）、ポリプロピレン、ポリエステル、酢酸セルロース、ナイロンTMのようなポリアミド、およびそれらの共重合体である。両プレート14および16は、共存の目的のために同一材料から作成することが好ましい。加えて、少なくともリザーバプレート16は透明にすべきであるが、両方のプレート14および16とも透明であることが好ましい。
【００２８】
しかしながら、これらは、流動性が高く、20/1000またはそれ以上のプラスチック壁をプラスチックをキャビティ内でより効率的に射出成形を可能である、約0.9と低い密度を有するTPXのような「薄肉」射出成形に適した材料から作成することもできる。加熱時に密度の小さい射出成形に適当な材料であれば、カセットの製造の材料として用いることができる。
【００２９】
リザーバプレート16は、コーム22の対応する一連の歯20を受容するための一連のリザーバ18を含む。トッププレート14は、リザーバ18に係合するために複数の歯20をそこに通すことを可能にする相補的な構造、すなわち一連の開口24を有する。リザーバプレート16はさらに、一連のリザーバ18と整列した、実質的に同一幅の一連のスロット26を含む。充填、輸送、および取扱い作業中に、これらのスロットは、カセット10を電気泳動装置に配置する前に取り外される着脱自在の封止ストリップ28で封止される。また別の実施形態では、一連のスロット26は、このスロットより小さい幅を持ち、数を増やしたスロット、すなわち好ましくはスロット26の二倍の個数が存在するスロットと置き換えることができ、この場合も同様の最終結果を得ることができる。
【００３０】
コーム22は、その長手方向断面に対して略直角方向に歯32と整列して延びるアパーチャまたは入口30を含み、歯32は、図２Ａ〜２Ｄに仮想線で示されかつ出口として働く長手方向の凹所34を含む。歯20を一連のリザーバ18に係合した後、電気泳動媒体が、矢印36によって示されるように、アパーチャ30および凹所34を通してカセット10内に注入される。カセット10内の電気泳動媒体の流れも矢印31および33によって示される。カセット10の完全かつ適切な充填を確実にすると共に、気泡を最小限に止めるために、わずかに過剰な電気泳動媒体を注入しなければならない。そのような過剰量は、各歯18に設けられた長手方向凹所38を通してカセット10の外に排出される。排出の流れは矢印44によって示される。凹所38は、歯32の凹所34を含む面とは反対側の歯20の面に配置される。各歯20はさらに一対の溝40および42を含み、これらの溝の深さは凹所38のそれよりずっと浅く、また、Ｖ字状に配設されている。これらの溝の目的は主に、電気泳動媒体の重合の完了後の取外しの際にコーム22からゲルを分離し易くすることであるが、それらは過剰なゲルの排出にも役立つ。溝40および42はゲルからのコーム22のきれいな分離を可能にし、こうして各リザーバ18内の実質的に同様かつ均等な媒体を含むリザーバ18のより低い表面が取り除かれる。
【００３１】
図３Ａおよび３Ｂは、本発明のコーム22の好適な実施形態を示す。コーム22はその長手方向断面に対して略直角方向に延びるアパーチャまたは入口30を含む。一連のリザーバ18に歯20を係合した後、電気泳動媒体がアパーチャ30を通してカセット10内に注入される。カセット10の完全かつ適切な充填を確実にすると共に、気泡を最小限に止めるために、わずかに過剰な電気泳動媒体を注入しなければならない。各歯20はさらに、比較的柔らかい弾性材料（例えば、ゴム、ウレタンシリコーン、Chemraz、Viton、Buna-N、Aegis、Kalrez、テフロン（登録商標）、EPDM、アフラス、ネオプレン、フルオロシリコーン、ポリウレタン、およびMil-spec）から作成され、リザーバ18を占有して加圧し、かつ歯20とカセット10との間の液体の導入を防止する特性を有する突起104を含む。突起104をシリコーンまたはウレタンのようなアクリルアミド重合阻害剤として知られる材料によって作成すれば、カセット10への電気泳動媒体の充填に際して、突起がアクリルアミドの重合を防止する。
【００３２】
電気泳動媒体のキャスティングプロセスにおいては、媒体をコーム22の開口30を通してカセット10内に注入し、固化させる。好ましくは、カセットをプレート14および16が実質的に平行に保持することで固定し、カセットの充填を容易に行う。プレート14および16は、例えばそれらの両面に張力を加えてその位置を伸張させることによって実質的に平行に維持することができ、あるいは「非粘着性」接着剤をプレートの外面に塗布してもよい。後者はそれらの間に電気泳動媒体を注入中は「強固に固定」しつつ着脱を自在にすることができる。別の方法としては、カセットの外側および内側の両方に真空をかけ、内側ではカセットの内側にゲルを引き込み、外側ではプレートを実質的に平行に保持することも可能である。カセットの外側の真空と内側の正圧との組合せも使用することができる。重合プロセスは、過剰な媒体が各凹所38から外に溢れ出て、すなわちカセット10の完全な充填が確認された後で開始される。それゆえ、この方法においては、気泡はカセット10から実質的に排除される。重合が完了した後は、カセット10は従来の方法で適切に保存する。
【００３３】
コーム22は、カセットを使用する数分前に、または、保存前にリザーバ18が乾燥しないように適切に保護する場合はゲルの重合が完了したすぐあとの、取り外すことが好ましい。その時、コームはカセットからゆっくりと引き出すが、その後に各リザーバ18へ適切な量の電気泳動試料を充填する。
【００３４】
電気泳動中、電気泳動ゲルの温度は増加することは周知である。また、温度はカセットの両側より真中に向かって高くなることも周知である。その結果、分離された生成物の泳動領域には変化が加えられ、誤った解釈が生じることがある。したがって、これらの問題を克服するとともに、適当な取り扱い上の特性、すなわち、カセットの薄肉の十分な剛性を与え、かつ、従来の電気泳動装置の動作位置へのカセットの取付けを容易にするような、新規な支持プレートが開発された。
【００３５】
支持プレート12は、その中にカセット10を受容するように適応されたフレーム46を含み、また、任意の形状および大きさの複数の長手方向凹所50を持つ表面48を含む。大きさがリザーバ18およびスロット26に実質的に一致する自由空間を画定するために、プレートには開口52および54が切削されている。カセット10は支持体12に配置されると、プレート12の隆起56上に直接載置される、こうして凹所50とカセット10の表面との間に緩衝液を循環させるために一連のチャネルが形成され（矢印51によって示される流れ）、このようにしてカセット内に発生する熱の分散を助ける。好ましくは、図示するように、各凹所50はリザーバ18およびスロット26と整列させ、リザーバがカセットの側面または真中のどちらに近いかに関係なく、泳動生成物およびゲルの温度が実質的に同一にすることができる。しかしながら、そのような整列は必須ではないことが明らかになっている。重要事項は、支持プレートとカセットとの間に多少の緩衝液を循環させて、カセットからの熱を「抽出」させることである。支持体12は任意の適切な剛性をもつ材料から作成することができるが、隆起上に載置しているカセット10の表面と直接接触している隆起56からも熱が抽出され、支持体の構造内に分散されるように、熱伝導材料から作成することが好ましい。カセット10は、一対の保持プレート58の助けを借りて、プレート12内の所定の位置に保持することができる。
【００３６】
カセットの熱可塑性材料によって引き起こされる重合プロセスの障害の問題に関して、ゲル組成物中により多くの遊離基を発生する強力な阻害剤を適切な「固着」剤と組み合せることによって、高価な保護層を熱可塑性表面上に塗布する必要がもはや無くなることが明らかになった。そのような阻害剤の例は、過硫酸アンモニウムおよびN,N,N,N-テトラメチルエチレンジアミン（TEMED）、4-ジメチルアミノプロピオニトリル、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、2',4'-ジメトキシアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロピオフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、およびそれらの混合物を含む。これらの強い阻害剤は、ゲルの実質的に完全な重合を可能にする。しかし、結果的に得られる重合ゲルはプラスチック表面に固着せず、特にカセット構造が比較的フレキシブルであるという事実に鑑みてこれは重大である。重合した電気泳動媒体がカセット内面から剥離したりや未固着な状態は、プラスチック表面とゲルとの間の望ましくない気泡の侵入を引き起こす可能性があり、また媒体の構造中に凹凸などの歪みを生じさせ、したがってカセットの性能を著しく低下させるおそれがある。驚くべきことに、ゲル組成物に少量の接着剤を加えると、ゲルをプラスチック表面に適切に固着させることができることが明らかになった。接着剤は、同じ目的で現在使用されている熱可塑性カセットの内面を被覆するために使用されているものと同様のものが好ましい。しかしながら、そのような層をカセットの内面に処理し被覆するコストは著しく高額である。いっぽう、本発明では、カセット内に注入されるゲル組成物に十分な量の前記接着剤を加えるのみで、それと同様の効果を得ることができる。手順が単純であるだけではなく、必要な接着剤の量も少量である。適切な接着剤としてポリシラザンまたはテトラ置換シリコン誘導体がある。置換基は同一または異なるものとすることができ、各々1ないし8個の炭素分子または含む直鎖または分枝アルキル基、アルコキシ基、ケトン基、エステル基、もしくはアミド基、またはアミノ基、ハロゲン、シアノ基、もしくはヒドロキシル基を含む。好適な接着剤はアルキルアルコキシシラン誘導体である。最も好適な接着剤は、シランA-174、メタクリルオキシトリメトキシシリルプロパン、3-(トリメトキシシリル)プロピルメタクリレート、3-メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、MEMO、DYNASYLAN MEMO、およびγ-メタクリルオキシプロピルトリメトキシシランである。
【００３７】
プレート14および16の厚さは、電気泳動システムの動作にとって十分に剛性であるのに十分でなければならない。経済上の目的のために、約40/1000、好ましくは20/1000の厚さを越える必要はないことが明らかになった。
【００３８】
図５は、フレーム82、真空出口84、冷却入口86および冷却出口88からなる鋳型80を示した図である。フレーム82は、複数の真空穴94が穿孔された背面92を有するキャビティ90を含む。背面92に対して相対的に中心に配置されているのは複数の個別カセット鋳型96（雄または雌鋳型のいずれか）であり、それらは、熱成形中のプラスチックを最大限に延伸させることが出来るよう、背面92からわずかに隆起している。各々の個別カセット鋳型96は、熱成形中のプラスチックの対称な延伸を確実にするために、ピン98を有している。個別カセット鋳型96は、各々のリザーバ表面を形成するためのアパーチャ100を画定する略正方形の本体、およびアパーチャ100の上の一連のリザーバ成形スロット102を有する。
【００３９】
図６Ａは、鋳型80に冷却または加熱流体を流すためのチュービング106を含む鋳型80を示す。図６Ｂは本発明の別の実施形態を表わし、チュービング106が鋳型80の互いに異なる複数のゾーンに設置されており、この態様では異なった加熱速度または冷却速度を設定することが可能である。本発明のもう一つの実施形態では、鋳型80の異なるゾーンに対し加熱要素が異なるため、鋳型80の異なるゾーンに対して異なる加熱を行うことが可能になる。
【００４０】
図７は、上部114および下部116からなる鋳型80の別の実施形態を示す。下部116がそこに取り付けられた本体120を持つ基部118からなる。本体120はそこに設けられた加熱／冷却要素106、成形中に鋳型80内に適切に維持されるシート状の材料を提供する真空チャンバ108、周辺シート係合部110および係合部材122によって取り囲まれたカセット成形部92を有する。上部114は、凹所124内に適合する係合部材122を有する下部116に当てはめられ、上部114は圧力を付与して、成形されたシート材を冷却中に所望の形状に維持する。圧力チャンバ112を上部114に設けて、上部114からの圧力に加えて、圧縮空気による圧力を成形シート材に掛けることができる。
【００４１】
電気泳動カセットは二つの異なる構成要素から構成される。すなわち、薄肉の非熱成形PVCプレート（これはカセットに十分な剛性を与えるものであれば、どのような材料または厚さでもよい）である平坦なカバー、および熱成形される薄肉構成要素である。両構成要素は好ましくは接着プロセスにより一つに組み立てられる。
カバーの製造（シルクスクリーン印刷）
完成したカセットは張力に非常に弱い。プラスチック、またはカセットの組立て方法が、これらの張力を引き起こすおそれがある。例えば、プラスチックの加熱は、それが加熱される条件によって張力を解放する（望ましい）かまたは生成させる（望ましくない）ことがあり得る。カセットを再生可能な方法で製造するために、そのような張力を最小限に止める方法を開発した。
平坦化PVCシートに一層の塗料を印刷する
インクの塗布は単に装飾的な目的を持つだけである。
完全に乾燥させる
接着は製品の生産における重要なステップである。接着剤の適切な塗布および接着を可能にするために、塗料は適切に保護する必要がある。市販の接着剤はＵＶ光への暴露または空気乾燥のいずれかにより硬化する。
塗装ゾーンに一層のアクリル系接着剤を印刷する
PVCの最も一般的な入手方法は大型ロールである。そのような状態のプラスチックは、ロールにおけるその位置に応じた反り形状が時間がたっても戻らない。この丸い形状は、最終的な組立体において望ましくない張力を生じる可能性が高い。最終製品であるカセットにおける張力の問題を防止するために、平坦なPVCシート（わずかに加熱し、圧縮領域に維持することにより平坦化する）を使用する必要がある。接着がカセットを組み立てるのに最も適した方法であることも明らかになった。電気泳動カセットを構成するために薄肉を使用するので、使用されるわずかな量のプラスチックは、プラスチックに小さすぎる抵抗および高すぎる熱伝導性をもたらし、それは張力（カセットの曲がりや反りなど）を発生させる可能性があり、これらのプラスチック構成要素を一つに接着するには古典的な溶接方法は受け入れられず、接着に置き換えなければならなかった。接着は、電気泳動後にカセットを開け易くするという利点をもたらす。接着剤を塗布する最も単純な方法は、シルクスクリーン印刷（スクリーン印刷、シルクスクリーンエングレービング）によるか、または両面テープの貼着によるものである。
【００４２】
いくつかの接着剤は、ゲルの使用中に電気泳動パターンに影響を及ぼす可能性が高いので、接着剤の選択は重要である。最少量の有機または無機溶媒を含むアクリル系接着剤が好適である。そのような種類の接着剤は市販されており、ＵＶ光の暴露、空気乾燥、または直接乾燥を使用して硬化させて使用する。
ウェルの穴および輪郭線の型抜き
最終組立を可能にするために、プラスチック構成要素の型抜きが必要である。通常および古典的なブレードベースの型を使用することができる。レーザカッタのウォータナイフをこのプロセスに使用することもできる。
リザーバの作製
リザーバ18の作製は、熱成形を使用して実行することが好ましい。しかしながら、本発明の別の実施形態として、「薄肉」射出技術を使用することもできる。
【００４３】
薄肉プラスチックの使用のため、このステップは、いかなる張力、湾曲、曲げ、または歪みが熱成形構成要素において発生しないように成形プロセスにおいて適切に制御することが必要である。また、このプロセスにおいては、プラスチックの透明度、透明性も確保しなければならない。
生産鋳型および熱成形機への材料シートの設置
ロール形またはシート状の好ましくは20/1000厚さのプラスチックを、生産のための基材として使用することができる。より薄肉またはより厚肉のプラスチックを使用することもできるが、構造的品質およびプラスチック廃棄物に関してはそのような材料を用いたほうがよりすぐれた結果を得ることが可能である。
熱成形構成要素の作製
熱成形プロセスはシート状プラスチックに対し行うプロセスであるが、一度に一枚のシートを処理する。このプロセスは、プラスチックロールを加熱システムに通し、続いてプレスおよび熱成形ステーションに通し、続いて型抜きステーションに通し、続いて熱成形構成要素離型ステーションに通し、連続的に行なうことが好ましい。なお、型抜きは熱成形と同時に行なうこともできる。
【００４４】
全ての熱成形で、乾燥シートを制御された軟化温度まで加熱し、鋳型の輪郭に従うように延伸し、構成要素が剛性になり所望の形状を維持する温度まで冷却する。成形した構成要素は、エッジを除去するためにトリミングして、最終形状に形成する。
【００４５】
熱成形は任意の熱成形機で実行することができるが、主要なパラメータに留意しなければならない。例えば、加熱は（透明性を維持しながら）熱を放射することによって行なうことが好ましい。標準的な加熱システムを使用することが好ましいが、異なる加熱強度を持つ様々な加熱要素を使用して、よりよく制御された結果を得ることができる。一度適切に加熱したプラスチックシートは、成形用の熱成形領域上に移しかえられる。真空成形（シートと鋳型との間で負圧をかける）または加圧成形（シートの反対面に圧力をかけ、かつ、シートと鋳型との間に負圧をかける）によるプロセスにより首尾よく実施可能である。優れた特性、平坦性、均等性等の要件を満たすには、急速かつ強力に冷却することが好ましい。鋳型基部には水のような冷却液または他の冷却材を流通させるチュービングおよびチャネルが設けられている。実際のケースでは、予冷した水を鋳型に流通させて、強制冷却を行う。鋳型内のチャネルを異なるレベルおよび速度の冷却を実現するように設計することで、鋳型の特定の画定された領域における延伸および冷却性能を制御できる。本発明では好ましくは、冷却した構成要素を即座に型抜きし、高温のプラスチックシートの残部から分離して、成形された構成要素を熱成形領域から取り出す際に熱が成形構成要素に再放射されることを防止する。
プラスチックロールの全幅を使用する３つのカセットのストリップ毎の製作
成形された構成要素は（取り扱いまたは熱放射によって）歪みが生じないことが重要である。このため、成形構成要素の周囲に残される残留プラスチックは最小限である。標準サイズのプラスチックロールを最大限使用する。すなわち、熱成形領域がプラスチックロールの幅の大部分を占め、熱放射を返すおそれのある暖められた無駄となる部分のプラスチックが最小量にすることが可能である。
カセットの底穴の打抜き
ポリアクリルアミドゲルと緩衝液および電極との間の接触を可能にするために、カセットの底面に穴を開ける必要がある。ナイフまたはブレードによってプラスチックシートに加えられる圧力による機械的張力を最小限にするために、ポンチを使用して穴を開けることが好ましい。
プレスによる両構成要素の組立
熱成形した３つのキャビティストリップをクリーニングし、治具上に設置する。３つのカセットの熱成形キャビティ領域と一致する３つの接着領域を持つシルクスクリーン処理が施されたカバーシートも治具上に配置し、圧力により結合した。
組み立てられた構成要素からのカセットの型抜き
組み立てられたストリップは次いで、標準ブレードをベースとする抜き型を使用して型抜きし、すぐに充填可能な２つのカセットを取り出す。
【００４６】
カセットの作成に加えて、それらにゲル溶液を充填するにも発明の製造プロセスが必要である。電気泳動カセットは薄肉で比較的軟質のプラスチックシートから作られているが、ゲルが完全に重合されるまで、最終的形状を形成する型（または外枠）に固定しておく必要がある。充填は、外枠チャンバ内で、そのコームを付けてまたはコーム無しで行なうことができ、ゲルを正確な量または高さに達するまで、頂部開口を介して、またはコームの穴を介して、カセット内に注ぎ込む。完全な重合後に、カセットは外枠から取り出されて、袋詰されるか使用に供される。
【００４７】
拡張可能な小規模ないし大規模生産方法として、好適な充填プロセスは次の通りである：
液体アクリルアミドの漏れを防止するために、プラスチックまたはゴムテープ（電気テープのような）によってカセットの底穴を塞ぐ。
【００４８】
カセットをある種の固定具内に垂直位置で固定する。そのような固定具は、ゲル領域の前面または背面のプラスチックのフレキシブル性に影響を及ぼしてはならない。
【００４９】
既知の量（例えば8×8×1cmのカセットリザーバの場合、6.4ml）のポリアクリルアミド溶液をリザーバ領域に注ぎ込む。
【００５０】
コーム（プラスチックまたは複合材料）を、ウェルキャビティ領域のゲルの頂部に配置する。この段階で、プラスチックシートのフレキシブル性のため、液体アクリルアミドはカセットの壁に対して圧力を生じ、それらを風船のように挙動させる。溶液の液面はコームの位置よりずっと低い。そのような液面では適切な電気泳動分離を行なうことができない。
【００５１】
充填されたカセットを外枠に慎重に取り付ける。次いでこの固定具を慎重に閉めて、カセットを固定具の二つの固い壁の間でサンドイッチ状に押圧し、軟質のカセットを、ポリアクリルアミドゲルの電気泳動分離領域が適切な平坦かつ均等になるように形状に成形する。
【００５２】
ゲルは、過硫酸アンモニウムおよびTEMEDによる化学的刺激を行う方法、または1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2-ジエトキシアセトフォノン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、2',4'-ジメトキシアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロピオフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オンのような開始剤によるUV重合を行う方法によって、重合することができる。
【００５３】
この方法を使用して、連続ゲルのみならず、勾配ゲル（例えば4%ないし20%のアクリルアミドおよび他の調合）をも生成することができる。
【００５４】
本発明をその特定の実施形態に関連して説明したが、本発明はさらなる変化を加えることが可能であり、この出願は本発明の原理に従う本発明の任意の変形、用途、または適応を含むものである。また、本発明は、本発明が関係する技術分野で公知または慣行の範囲内であって、かつ、上述した本発明の基本的な特徴をもち本発明の請求の範囲の応用であるような、本発明の開示から離れているものを含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態に係るカセットおよび対応する支持プレートの組立分解斜視図である。
【図２】Ａ〜Ｄは、本発明の実施形態に従って開発されたコームの部分斜視図である。
【図３】Ａは、本発明の実施形態に従って開発されたハイブリッドコームの部分正面斜視図であり、ＢはＡのハイブリッドコームの部分背面斜視図である。
【図４】本発明のカセットを支持するために開発された支持プレートの部分図である。
【図５】図１のカセットを作製するために使用される鋳型の斜視図である。
【図６】Ａ、Ｂは、図１のカセットを作製するために使用される鋳型の断面図である。
【図７】本発明の鋳型の別の実施形態の側面図である。
【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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【国際調査報告】
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