(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路に充填された緩衝剤中に試料を定量添加し、該試料を電圧印加により電気泳動させて光学検出を行う電気泳動装置において、
前記同心円状に流路が形成されたプレートと、
前記流路に対応して開口部が形成され、前記プレートを搭載するためのトレイと、
前記プレートの周辺が所定の温度になるよう、前記プレートとトレイを囲んで温度制御するための温度制御室と、
前記プレートの流路内の緩衝剤に電圧を印加するための電圧印加手段と、
前プレートを搭載した前記トレイを回転駆動させるためのトレイ駆動手段と、
前記トレイの開口部を通して、前記流路に対して光を照射する光照射手段と、該光の照射により前記試料から生じる蛍光を検出する蛍光検出手段とからなる光学検出部と、
前記電圧印加手段が前記プレートに接触可能なように複数の貫通孔を有し、前記プレートを、前記トレイのプレート搭載面に対して該プレートの前記流路形成領域のみにて押さえつけ、該プレートを前記トレイのプレート搭載面に対して固定保持するプレート押さえ部材と、を備える、
ことを特徴とする電気泳動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電気泳動装置において、
前記プレート押さえ部材は、中央部分が周回部分より突出した凸形状を有し、
前記プレートを、前記周回部分にて、前記トレイのプレート搭載面に対して押さえつける、
ことを特徴とする電気泳動装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電気泳動装置において、
前記電圧印加手段を、前記プレートに対して接触させる、または離間させる電圧印加接触・離間手段を備え、
前記電圧印加接触・離間手段によって、前記電圧印加手段を前記プレートに対して接触させて、前記試料を電圧印加により電気泳動させた後、該電圧印加接触・離間手段によって、前記電圧印加手段を前記プレートから離間させ、前記光学検出部により光学検出を行う、
ことを特徴とする電気泳動装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電気泳動装置において、
前記蛍光検出手段の一部を構成する光学レンズ部が、前記温度制御室内に配置されている、
ことを特徴とする電気泳動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＮＡやタンパクその他の生体サンプルを緩衝剤中で移動させ、その輸送反応を検出して生体サンプルを判別するのに好適な電気泳動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な生体サンプルを考えた場合、大きくはＤＮＡとタンパクが存在している。そして、近年、分子生物学の急速な進展によって、様々な疾患において遺伝子の関与がかなり正確に理解されるようになり、遺伝子をターゲットにした医療に注目が集まるようになってきている。ＤＮＡに関して、現在ＳＮＰｓ（ｓｉｎｇｌｅ  ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ  ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍの略で「１塩基多型」と一般に訳されており、遺伝子における１暗号（１塩基）の違いの総称である。）が注目されている。その理由としては、ＳＮＰｓの分類により、多くの疾患に対する罹患率や各個人の薬剤に対する効果や感受性を予測でき、さらには、地球上に親子兄弟といえども全く同じＳＮＰｓを持つ人間は絶対に存在しないことから個人の完全な特定ができると考えられているからである。
【０００３】
現在ＳＮＰｓを調べる方法としては、ＤＮＡの塩基配列を端から直接読んでいくシーケンシング（塩基配列の決定）が最も一般的に用いられている。そして、前記シーケンシングを行う方法としては、いくつかの報告があるが、もっとも一般的に行われているのは、ジデオキシ法（Ｓａｎｇｅｒ法）である。なお、シーケンシングは、このＳａｎｇｅｒ法を含め何れの方法においても、分離能の高い変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動か、キャピラリー電気泳動によって１塩基長の長さの違いを分離・識別する技術が基になって成り立っている。
【０００４】
また他の方法として、アフィニティリガンドキャピラリー電気泳動法がある。
アフィニティリガンドキャピラリー電気泳動は、分子間親和力、とくに生態系における特異的親和力（酵素と基質、抗原と抗体の親和力等）を利用して分離に特異性を持たせるものであり、具体的には、キャピラリー管中の泳動溶液に、塩基配列を特異的に認識するアフィニティリガンドを添加しておき、試料を電気泳動させると、試料混合物中で相互作用する分子種だけが移動速度に変化を生じることに着目して分析を行うものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
一方、タンパク質は、細胞、組織、生体液中に存在し、生体活動の調節、細胞へのエネルギー供給、重要な物質の合成、生物構造体の維持、さらには細胞間でのコミュニケーションや細胞内情報伝達に関与している。現在では、タンパク質が様々な環境や、相互作用する他のタンパク質の存在、タンパク質が受けた修飾の程度や種類に応じて、複数の機能を有することが明らかになってきている。
【０００６】
タンパク質は、２０種類のアミノ酸が遺伝子の指示（配列情報）により順番につながることでつくられており、その種類は数千万種と言われるが、その遺伝子の配列がわかれば、どのアミノ酸がどういう順番でつながってできているかの情報を得ることができる。生物の遺伝子（ゲノム）から作られるタンパク質の一そろいのセットは、プロテオームと呼ばれるが、ヒトゲノムの塩基配列解読が終わった今、プロテオームの解析が盛んに進められている。
【０００７】
そして、このようなタンパク質の機能解析研究としては、同定やキャラクタリゼーションのみならず、生化学アッセイやタンパク質間相互作用研究、タンパク質ネットワーク、または、細胞内外のシグナリング解明なども行っていく必要がある。このタンパク質機能の研究には、多方面の技術が使用され、酵素アッセイ、酵母Ｔｗｏ−Ｈｙｂｒｉｄアッセイ、クロマトグラフィーによる精製、情報ツールとデータベース等があるが、特に、電気泳動によるたんぱく質の判別は重要な手法である。そして、電気泳動のように、キャピラリー管中のサンプル、分析物、緩衝剤、及び試薬等の液体を移動させた際に得られる輸送反応を検出して、該サンプルの分析、判別、判定等を行う場合の前記液体の輸送及び方向付けに関しては、さまざまな報告がある（例えば、特許文献２〜特許文献５）。
【０００８】
更に近年では、前述したようなキャピラリー電気泳動装置以外として、例えば特許文献６に開示されているような、生体サンプル判別プレートを用いる電気泳動装置も報告されている。
【０００９】
図１０は、特許文献６に示す従来の電気泳動装置の構成を示す図であり、該電気泳動装置４００では、樹脂製の生体サンプル判別プレート１０（以下、単に「プレート」と称す。）として、微細な流路が形成されたものを用いる。そして判別を行う際には、前記プレート１０の流路内にＤＮＡサンプルと分離用ＤＮＡコンジュートとを注入したプレート１０を、トレイ４２２上に搭載し、高速回転モータ４２１によりプレート１０を高速回転させて流路の一部に分離用ＤＮＡコンジュゲートを充填した後、加圧部４２４により流路の所定位置を加圧するとともに、前記高速回転モータ４２１により再度高速回転させて、前記流路中の充填された分離用ＤＮＡコンジュゲートに対してＤＮＡサンプルを定量添加する。そして、モータ４５１によって上下移動される昇降ステージ４５０により、前記プレート１０を上昇させ、嵌合ピン４３４で光学検出部４４０に対してプレート１０を位置決めすると共に、クランパ４３６によってプレート１０を保持固定させ、プレート１０の流路の所定位置に電圧印加手段４３２ａ，ｂを挿入させる。この状態で、該分離用ＤＮＡコンジュゲートに対して前記電圧印加手段４３２ａ，４３２ｂにより所定の電位勾配をかけて、該分離用ＤＮＡコンジュゲート中でＤＮＡサンプルを電気泳動させながら、同時に低速回転モータ４３１でプレート１０を回転させながら、光学検出部４４０によりプレート１０の流路中を電気泳動するＤＮＡサンプルに付与した蛍光物質に対してレーザやＬＥＤなどで光を照射して、該蛍光物質が発光する蛍光の強度分布を検出する。従って、従来の電気泳動装置４００によれば、ユーザーがプレート１０にＤＮＡサンプルと分離用ＤＮＡコンジュゲートとを注入して該装置４００にセットすれば、該装置４００側で、すべての処理、すなわち該ＤＮＡサンプルおよび分離用ＤＮＡコンジュゲートのプレート１０の流路への充填処理、ＤＮＡサンプルの電気泳動処理、及び光学検出処理が自動的に行なわれるため、煩雑な準備作業を行うことなく、短時間で正確な検出結果を得ることができる。
【特許文献１】特開平７−３１１１９８号公報
【特許文献２】特表２０００−５１３８１３号公報
【特許文献３】特表２００１−５２３３４１号公報
【特許文献４】特表２０００−５１４９２８号公報
【特許文献５】特開２００３−２８８８３号公報
【特許文献６】国際公開第２００５／０６４３３９号パンフレット
【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、前述した従来の電気泳動装置４００では、電気泳動させるための電圧印加手段４３２ａ，４３２ｂをプレート１０に押し付けた状態で前記低速回転モータ４３１により該プレート１０を回転させながら、流路に沿って光学検出部４４０をスキャンさせるため、電圧印加手段４３２とプレート１０とを一体的に回転させるための機構が複雑となり、装置構成が大型化してしまうという問題がある。
【００１１】
また、従来の電気泳動装置４００では、低速回転モータ４３１によりプレート１０を回転駆動しながら、電気泳動のための高電圧を電圧印加手段４３２ａ，４３２ｂからプレート１０側へ供給する必要があるため、電力供給機構が複雑となり、これによっても、装置構成が大型化する。
【００１２】
さらに、従来装置４００では、前述したように、プレート１０に電圧を印加させながら、且つ該プレート１０を低速回転させながら流路中のＤＮＡサンプルを光学検出するものであるため、該プレート１０側と、前記電圧印加手段４３２側との回転中心の位置出し精度が悪いと、光学検出部４４０の検出性能が低下してしまう、という問題もある。
【００１３】
本発明は、前述した問題を解決するためになされたものであり、取り扱いが容易で、比較的短時間で正確な検出結果が得られる、小型で軽量且つ安価な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】
【００１４】
前記課題を解決するために、本発明の電気泳動装置は、流路に充填された緩衝剤中に試料を定量添加し、該試料を電圧印加により電気泳動させて光学検出を行う電気泳動装置において、前記流路が形成されたプレートと、前記プレートを搭載するためのトレイと、前記プレートの周辺が所定の温度になるよう、温度制御するための温度制御室と、前記プレートの流路内の緩衝剤に電圧を印加するための電圧印加手段と、前プレートを搭載した前記トレイを回転駆動させるためのトレイ駆動手段と、前記流路に対して光を照射する光照射手段と、該光の照射により前記試料から生じる蛍光を検出する蛍光検出手段とからなる光学検出部と、前記プレートを、前記トレイのプレート搭載面に対して該プレートの前記流路形成領域のみにて押さえつけ、該プレートを前記トレイのプレート搭載面に対して固定保持するプレート押さえ部材と、を備えるものである。
これにより、当該装置を用いて前記生体サンプルの判別を行えば、煩雑な準備作業が不要となり、正確な検出結果を短時間で得ることができることに加え、光学検出時において光学検出部とプレートとの距離を正確に保つことが可能となり、より正確な検出結果を得ることができる。
【００１５】
さらに、本発明の電気泳動装置は、前記プレート押さえ部材は、中央部分が周回部分より突出した凸形状を有し、前記プレートを、前記周回部分にて、前記トレイのプレート搭載面に対して押さえつけるものである。
これにより、前記プレートの作製時の条件により生じる反りや浮きなどを、より効率よく押さえて、該プレートに形成された電気泳動用の流路と光学検出部との距離を一定の精度にすることを実現できる。
【００１６】
さらに、本発明の電気泳動装置は、前記電圧印加手段を、前記プレートに対して接触させる、または離間させる電圧印加接触・離間手段を備え、前記電圧印加接触・離間手段によって、前記電圧印加手段を前記プレートに対して接触させて、前記試料を電圧印加により電気泳動させた後、該電圧印加接触・離間手段によって、前記電圧印加手段を前記プレートから離間させ、前記光学検出部により光学検出を行うものである。
これにより、当該装置を小型且つシンプルな構成にすることができる。
【００１７】
さらに、本発明の電気泳動装置は、前記温度制御室は、前記トレイと、該プレート温度制御室を所定温度に制御するための加熱冷却デバイスとを収容すると共に、前記プレートを前記トレイに対して着脱可能とし、前記温度制御室の上に配置された前記電圧印加手段の一部の部材で閉じられる開口部を有するものである。
これにより、前記電圧印加手段の一部を温度制御室の蓋部材として作用させることが可能となり、当該装置を小型かつシンプルな構成にすることができる。
【００１８】
さらに、本発明の電気泳動装置は、前記電圧印加手段は、その一部の部材を、該温度制御室に対して押し付ける第１の弾性部材を備えるものである。
これにより、前記温度制御室を確実に密閉することができるため、前記プレートの周辺温度を精度よく制御できる。
【００１９】
さらに、本発明の電気泳動制御装置は、前記電圧印加手段は、その一部の部材によって、前記温度制御室の、前記プレートを前記トレイに対して着脱可能とする開口部を塞いだ状態で、前記電圧印加接触・離間手段により該プレートに対して接触される、または離間されるものである。
これにより、前記温度制御室を確実に密閉した状態で、前記電圧印加手段の一部を前記プレートに正確に当接させることができるため、より正確な検出結果を得ることができる。
【００２０】
さらに、本発明の電気泳動装置は、前記蛍光検出手段の一部を構成する光学レンズ部が、前記温度制御室内に配置されているものである。
これにより、当該装置内において、光学レンズ部の周辺の遮光や温度調節を確実に行うことができる。
【００２１】
さらに、本発明の電気泳動装置は、前記トレイの前記プレート搭載面には、前記光照射手段から前記プレートに対して出射される光を妨げないための複数の開口部が設けられているものである。
これにより、前記光照射手段から出射された光の光路を妨げずに、前記プレート上に導くことができる。
【００２２】
さらに、本発明の電気泳動装置は、前記トレイの開口部は、前記プレートに形成された前記流路に、光が照射されることが妨げられない領域に設けられているものである。
これにより、前記プレートに形成された流路への光の照射と、該流路から発生する励起光を妨害することがないようにでき、精度のよい光検出を行うことができる。
【００２３】
さらに、本発明の電気泳動装置は、前記電圧印加手段は、前記プレートに形成された流路に個別の電圧を印加する各プローブの先端部に内蔵された第２の弾性部材をさらに備えるものである。
これにより、前記電圧印加手段を、前記プレートに対して正確に当接することができる。
【００２４】
さらに、本発明の電気泳動装置は、前記各プローブに内蔵された第２の弾性部材の付勢力の合計は、前記電圧印加手段の機構全体を弾性的に支持する第１の弾性部材の付勢力の合計より小さく、前記電圧印加手段は、前記第１及び第２の弾性部材によって、前記プレートから離間される方向に２段構成で付勢されるものである。
これにより、前記プレート面に前記各プローブを確実に当接することを実現でき、電気泳動時の電圧を前記流路内の緩衝剤に正確に印加することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の電気泳動装置によれば、流路が形成されたプレートを搭載するトレイ上に、該トレイのプレート搭載面に対して前記プレートを固定保持するプレート押さえ部材を設け、前記プレートを、前記プレート押さえ部材によって、該プレートの前記流路形成領域のみにて押さえつけて、該プレートを前記トレイのプレート搭載面に対して固定保持するようにしたので、前記プレートの反りや浮きなどを効率よく押さえ込み、前記プレートに形成された流路と、光学検出部との距離精度を出すことができ、この結果、正確な検出結果を得ることができる。
【００２６】
また、本発明の電気泳動装置によれば、前記電圧印加手段を、前記プレートに対して接触させる、または離間させる電圧印加接触・離間手段を備え、前記電圧印加手段による電気泳動動作と、前記光学検出部による光検出動作とを交互に行うようにしたので、前記電圧印加手段と前記トレイとが一体的に回転する機構が不要となり、当該電気泳動装置の構成を単純化してより小型化することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（実施の形態１）
以下、本実施の形態１における電気泳動装置１００について説明する。
本発明は、生体サンプルを緩衝剤中で移動させて、生物学的、酵素的、免疫学的、及び化学的アッセイを行う電気泳動装置の小型化、軽量化、及び安価化を実現するものである。
【００２８】
なお、本実施の形態１では、説明を具体的にするために、前記生体サンプルがＤＮＡサンプルで、前記緩衝剤が分離用ＤＮＡコンジュゲート及びＤＮＡ結合制御剤を含むもの（以下、単に「分離用ＤＮＡコンジュゲート」と称す。）であるとし、本電気泳動装置１００が、流路中に充填させた分離用ＤＮＡコンジュゲート中に、定量された前記ＤＮＡサンプルを添加して電気泳動させ、該流路中の蛍光強度あるいは吸光度を検出して、該ＤＮＡサンプルのＳＮＰｓ（一塩基多型）の有無を判別するものとする。
【００２９】
まず、図１〜図４を用いて、本実施の形態にかかる電気泳動装置１００の構成について説明する。図１は、本実施の形態にかかる電気泳動装置１００の構成を示す断面図である。
【００３０】
図１において、本実施の形態１の電気泳動装置１００は、流路１１０に充填された分離用ＤＮＡコンジュゲート中にＤＮＡサンプルを定量添加し、該ＤＮＡサンプルを電圧印加により電気泳動させて、光学検出を行うものであって、前記流路１１０が形成されたプレート１０を搭載するトレイ２２と、該トレイ２２と共にプレート１０を回転駆動させるトレイ駆動手段２０と、該プレート１０の流路１１０内の前記分離用ＤＮＡコンジュゲートに電圧を印加する電圧印加手段３０と、前記電圧印加により移動する分離用ＤＮＡコンジュゲート中のＤＮＡサンプルの移動状態を検出するために、前記流路１１０に対して光を照射し、該光の照射により前記ＤＮＡサンプルの蛍光強度あるいは吸光度を対物レンズ１０６により検出する光学検出部４０と、を備える。
【００３１】
前記プレート１０には、例えば図５に示すように、同心円状に複数個の流路１１０が形成されており、該プレート１０を前記トレイ２２上に搭載する際には、該プレート１０の流路形成面側が、トレイ２２側に配置されるようセットする。さらにこのとき、前記プレート１０に設けられた嵌合孔１１と、前記トレイ２２に設けられた嵌合ピン３１とを嵌め合わせるようにセットし、これにより、前記トレイ２２に対して前記プレート１０を位置決めする。
【００３２】
ところで、前記プレート１０は、該プレート１０の作製時の条件により、その平面性が若干ばらつき、この結果、前記プレート１０をトレイ２２上に搭載した際に、該プレート１０の流路形成面と、前記光学検出部４０の対物レンズ１０６との光学的な距離がばらつくことがある。このような光学的な距離のばらつきは、前記光学検出部４０による光検出性能に影響を与えるため、前記光学検出部４０と前記プレート１０との距離を一定の精度とする必要がある。
【００３３】
よって、本実施の形態１では、前記プレート１０と前記対物レンズ１０６との距離精度を出すために、プレート押さえ部材として、プレート１０面のうち、特に電気泳動用の流路１１０ａが形成された流路形成領域付近のみ（図５の２１５周辺）を押さえこむプレートクランプ３５を設けるようにする。
【００３４】
これにより、前記プレート１０の反りや浮きなどを効率よく押さえ込むことが可能となるため、前記プレート１０の電気泳動用の流路１１０ａと前記対物レンズ１０６との距離精度を出すことができる。
【００３５】
以下、図３を用いて、本実施の形態１の電気泳動装置１００内のプレートクランプ３５及びトレイ２２の構成について説明する。図３（ａ）は、本実施の形態１におけるプレートクランプの構成を示す図であり、図３（ｂ）は、本実施の形態１におけるトレイの構成を示す図であり、図３（ｃ）は、前記トレイと前記プレートクランプとで、プレートを固定保持した状態を示す断面図である。
【００３６】
図３（ａ）に示すように、前記プレートクランプ３５は、円環部３９より中央部３８が突出した凸形状を有し、さらにプレートクランプ３５の円周部分に、該プレートクランプ３５を前記トレイ２２に係止するための複数個のクランプ突起部３７が設けられている。また、前記プレートクランプ３５には、前記電極プローブ３２ａ〜３２ｉが、該クランプ３５を介してプレート１０に形成された電極部（図示せず）の上面に貼り付けられた導電性のフィルム１２（図３（ｃ）参照）に接触可能なように複数個のプローブ孔３５ａが設けられている。なお、前記フィルム１２が非導電性の場合は、前記電極プローブ３２で前記フィルム１２を突き刺して、該電極プローブ３２を流路の電極部中に挿入することで、電圧を印加する。
【００３７】
前述したプレートクランプ３５は、図３（ｃ）に示すように、プレート１０が搭載された状態にあるトレイ２２上に配置され、該トレイ２２に設けられた係止部４１と、前記プレートクランプ３５に設けられたクランプ突起部３７とを嵌め合わせることで、前記プレート１０を、その平面性を矯正しながら、前記トレイ２２のプレート搭載面に対して固定保持することができる。
【００３８】
また、前述したようにプレートクランプ３５の形状を、その中央部３８が円環部３９より突き出す凸形状として、図３（ｃ）に示されるように、前記プレート１０への当接面が、ほぼ円環形状をなす平面としたことにより、前記プレート１０の表面の内、特に同心円状に形成された電気泳動用の泳動流路１１０ａ付近のみを押さえ込むことができ、この結果、前記対物レンズ１０６とプレート１０の流路形成面、特に電気泳動用の流路１１０ａ周辺のプレート面との距離精度を出して、光学検出部４０における光検出性能を確保することができる。
【００３９】
さらに、前記トレイ２２には、図３（ｂ）に示されるように、搭載されたプレート１０に対して、前記光学検出部４０からの光を照射するための開口部２１５が、少なくとも前記プレート１０に形成された流路１１０の数と同じ数だけ設けられている。本実施の形態１では、前記トレイの開口部２１５を電気泳動用流路１１０ａの領域に対向する位置以外には設けないようにすることで、前記トレイ２２の撓み強度を大きく低下させることなく所望の性能を確保するようにしている。
【００４０】
図４は、本実施の形態１におけるトレイの開口部を詳細に示す図である。図４に示すように、前記トレイの開口部２１５の幅としては、前記光学検出部４０の対物レンズ１０６を介して照射された光が、プレート１０の電気泳動用の流路１１０ａに到達するのを妨げない大きさで、且つ該電気泳動用の流路１１０ａからの発光（蛍光）が、前記光学検出部４０の対物レンズ１０６に到達するを妨げない大きさを確保することが望ましく、具体的には、前記トレイ開口部２１５として、電気泳動用の流路１１０ａの中心軸から約３ｍｍ以上の幅を確保することが望ましい。
【００４１】
また、本実施の形態１では、前記プレート１０及びトレイ２２の周辺を、前記プレート１０の周辺温度を一定に保つためにプレート温度制御室１６で囲んでいる。また、前記プレート温度制御室１６の上面には、前記プレート１０を着脱するための開口が設けられており、また、該温度制御室１６の内部には、前記プレート温度制御室１６を所定温度に制御するための加熱冷却デバイス３３と、前記プレート１０の周辺温度を検出するためのサーミスタ３４とが備えられている。
【００４２】
ところで、前記プレート温度制御室１６には、該制御室１６の下に配置された前記光学検出部４０から出射される光、あるいは前記プレート１０の流路からの発光（蛍光）を妨げないための開口部が必要となるが、前記プレート１０周辺の温度を精度良くコントロールするために、極力、該開口部を大きく設けないようにする必要がある。従って、本実施の形態１では、図１に示すように、前記光学検出部４０の構成部材のうち、前記流路からの発光（蛍光）を検出する対物レンズ１０６のみ前記プレート温度制御室１６の内部に配置し、それ以外の部材は前記プレート温度制御室１６外に配置する構成をとった。そして、このように、前記光学検出部４０やトレイ駆動手段２０などを、前記プレート温度制御室１６内部ではなく、前記プレート温度制御室１６外へ配置するようにしたので、前記プレート温度制御室１６を極力小さな体積にすることができ、より正確に温度制御を行なうことができる。
【００４３】
なお、前記対物レンズ１０６の焦点距離によっては、前記プレート温度制御室１６へ前記光学検出部４０の一部を入り込ませることもある（図示せず）が、その場合は、その部位を少なくするために、前記トレイ２２と前記光学検出部４０の間にある前記プレート温度制御室１６の一部の壁材に設ける開口部の形状を、その入り込ませる部位の形状に応じたものにすればよい。
【００４４】
前記トレイ駆動手段２０には、前記トレイ２２を回転駆動させる機構として、駆動源としてのモータ５１と、該トレイ２２を高速回転駆動させるための高速回転切換ギア２１ａと、該トレイ２２を低速回転駆動させるための低速回転切換ギア２１ｂとが内蔵されている。そして、前述した高速回転切換ギア２１ａと、低速回転切換ギア２１ｂとは、前記モータ５１二対して切換可能な状態で設けられており、これにより、モータ５１による前記トレイ２２の高速回転と低速回転とを可能にしている。
【００４５】
前記電圧印加手段３０は、電圧を印加するための複数個の電極プローブ３２ａ〜３２ｉと、該複数個の電極プローブ３２を電気的に接続して固定する電極プローブ基板２７と、該電極プローブ基板２７をプレート１０に対して接触または離間させる電圧印加接触・離間手段８０とを備える。前記電圧印加接触・離間手段８０は、ＤＣモータなどである駆動モータ８１と、該駆動モータ８１により駆動された電極プローブ基板２７の位置を検出する電極高さ検出センサ８２とが備えられており、これにより、前記電極プローブ基板２７を所定位置の間で上下移動させて、前記電極プローブ３２を前記プレート１０に対して接触あるいは離間させることを可能にしている。また、前記各電極プローブ３２には、該電極プローブ３２が、前記電圧印加接触・離間手段８０により前記プレート１０に接触される際の接触圧力を調整するために、その先端部に、圧縮バネなどの内蔵バネ８５が設けられている。
【００４６】
図６は、本実施の形態１の電圧印加接触・離間手段により電源印加手段の一部が上下移動する状態を示す図であり、図（ａ）は、電極プローブがプレートから離間した状態を示し、図（ｂ）は電極プローブがプレートに接触した状態を示す。前記電圧印加手段３０の電極プローブ３２により、前記プレート１０に対して電圧を印加する際には、まず電極高さ検出センサ８０の“ａ”位置に位置する電極プローブ基板２７を（図６（ａ）参照）、前記電圧印加接触・離間手段８０の駆動モータ８１により駆動させて、電極高さ検出センサ８２の“ｂ”位置まで移動させる（図６（ｂ）参照）。これにより、前記各電極プローブ３２は、前記プレートクランプ３５のプローブ孔３５ａを介してプレート１０の各電極部（図示せず）に電気的に接触する。
【００４７】
そして、前述した電圧印加手段３０による電圧印加終了後、再度、電圧印加接触・離間手段８０の駆動モータ８１を駆動させ、前記電極プローブ基板２７を、電極高さ検出センサ８２の“ｂ”位置から“ａ”位置まで移動させる。これにより、前記プレート１０の各電極部（図示せず）に接触していた各電極プローブ３２を、前記プレート１０から離間させることができる。
【００４８】
本実施の形態１の電気泳動装置１００の筐体は、本体上シャーシ１０１と、本体下シャーシ１０２とからなり、前述した各構成要素のすべてが、該筺体内部に配置されている。具体的には、前記本体下シャーシ１０２に、前記プレート温度制御室１６と、該プレート温度制御室１６の下部に光学検出部４０及び前記トレイ駆動手段２０が配置され、一方、前記本体上シャーシ１０１に、前記電圧印加手段３０が、前記ガイドシャフト２６を介して係止された状態で配置されている。
【００４９】
以下、前記電圧印加手段３０と本体上シャーシ１０１との位置関係、及び、該電圧印加手段３０と本体下シャーシ１０２との位置関係を説明する。
前記電圧印加手段３０と、前記本体上シャーシ１０１とは、前述したようにガイドシャフト２６を介して接続されており、該ガイドシャフト２６は、その一端が前記本体シャーシ１０１に、もう一端が前記電圧印加手段３０のベースプレート２８に接続されている。
【００５０】
前記ガイドシャフト２６の長さは、前記本体上シャーシ１０１を閉じた際に、前記プレート温度制御室１６の上面に対して、前記ベースプレート２８が若干オーバーストロークの位置になるように設定され、また、該ガイドシャフト２６には、弾性部材として圧縮バネ２５が、該シャフトと同軸に設けられている。そして、前記本体下シャーシ１０２には、前記電圧印加手段３０の電圧印加手段ベースプレート２８に設けられた位置決めピン２１０を受ける位置決めピン受け部２１１が設けられている。
【００５１】
従って、該本体上シャーシ１０１を開ける操作をすると、図２に示すように、該本体上シャーシ１０１に前記ガイドシャフト２６を介して係止されている電圧印加手段３０が、該本体上シャーシ１０１とともに該プレート温度制御室１６から十分離間する位置まで移動し、これにより、前記プレート１０をプレート温度制御室１６の開口から取り出したり、あるいはセットすることができ、また逆に、前記本体上シャーシ１０１を閉じる操作をすると、前記電圧印加手段３０の電圧印加手段ベースプレート２８が前記プレート温度制御室１６の開口に接触して蓋部材として作用し、その後、位置決めピン２１０が位置決めピン受け部２１１に接触するまで、該電圧印加手段ベースプレート２８が、前記ガイドシャフト２６の圧縮バネ２５により、前記プレート温度制御室１６の開口に押し付けられ、これにより、前記プレート温度制御室１６を密閉して該制御室１６内の温度制御された空気をほとんどもれることがないようにすることができる。
【００５２】
ところで、前述したように、前記本体上シャーシ１０１を閉じた際、前記電圧印加手段３０全体は、前記ガイドシャフト２６の圧縮バネ２５により、前記本体下シャーシ１０２に押し付けられているため、前記プレート１０から離間する方向に付勢されている状態にある。そして、本実施の形態１では、この状態で前記電圧印加接触・離間手段８０により電極基板２７を下降させ、該各電極プローブ３２を前記内蔵ばね８５を介して前記プレート１０に押し付け接触させて電圧印加を行う。従って、電極印加時には、前記電圧印加手段３０の各電極プローブ３２は、その先端に設けられた内蔵バネ８５と、前記ガイドシャフト２６の圧縮バネ２５との２つの弾性体によって、２段階で前記プレート１０に対して離間する方向に付勢される。
【００５３】
このとき、前記電極プローブ３２の内蔵バネ８５の弾性力が、前記ガイドシャフト２６の前記圧縮バネ２５の弾性力より大きいと、前記電圧印加手段ベースプレート２８に設けられた位置決めピン２１０が、前記本体下シャーシ１０２に設けられた位置決めピン受け部２１１から浮き上がることとなり、結果として該電圧印加手段３０全体がプレート１０から離れる方向に付勢されて、該電極プローブ３２の該電極部への押し圧が小さくなってしまうため、電極プローブ３２と前記プレート１０の電極との接触抵抗が大きくなったり、接触不良となったりするために正確な電気泳動時の電圧が印加できないなどの不具合が発生する。従って、本実施の形態１では、前記内蔵バネ８５が所定量の撓みを受けたときの弾性力の総計が、前記電圧印加手段３０を係止している圧縮バネ２５が所定量の撓みを受けたときに発生する弾性力の総計よりも小さくなるよう設定するようにする。
【００５４】
また、本電気泳動装置１００には、前記トレイ２２の真下に、該トレイ２２上のプレート１０の位置を確認するプレート位置確認センサ２３、前記電圧印加手段３０の電極プローブ３２ａ〜３２ｉに接続されている高圧電源（図示せず）、装置１００全体の動作を制御する制御基板（図示せず）、装置電源（図示せず）、当該装置のｏｎ、ｏｆｆ状態を切り換える電源スイッチ（図示せず）、該電源スイッチがＯＮ状態の際に点灯するＬＥＤ（図示せず）、装置１００内を冷却する冷却ファン６４、及び装置１００を振動から守り、高さ調節可能なゴム脚６５が備えられている。
【００５５】
次に、図７を用いて、本実施の形態１で使用するプレート１０に形成される流路１１０の一例を説明する。図７は、本実施の形態１の電気泳動装置で用いられるプレートに形成された流路の詳細な構成を示す図である。
【００５６】
図７に示すように、流路１１０は、微小な幅と深さを持つ溝によって形成された微細な流路であり、本実施の形態１では、プレート１０上に同じ形状の流路１１０が同心円状に８つ設けられている。前記流路１１０には、コンジュゲート注入口３０６と、サンプル注入口３０８が設けられ、該コンジュゲート注入口３０６から注入された分離用ＤＮＡコンジュゲートは、コンジュゲート注入部３０７で一旦保持され、前記サンプル注入口３０８から注入されたＤＮＡサンプルは、サンプル注入部３０９で一旦保持される。また、３１２は正電極が挿入される正電極部であり、３１３は負電極が挿入される負電極部である。これらは、流路３１４を介して接続されており、さらには、流路３１０，３１１によりコンジュゲート注入部３０７ともそれぞれ接続されている。また、前記正電極部３１２及び負電極部３１３には、導電性のフィルム１２（図３（ｃ）参照）が貼り付けられており、電極プローブ３２が該フィルム１２に接触し、該フィルムに電圧を印加すると、該電極部３１２，３１３に充填される分離用ＤＮＡコンジュゲートに電圧が印加される。そして、３１６，３２０，３２１は、それぞれチャンバー部、サンプル保持部、バッファ部であり、前記チャンバー部３１６は、流路３１５を介して前記サンプル注入部３０９と接続され、前記サンプル保持部３２０は、流路３１７，３１８を介して前記チャンバー部３１６と接続され、前記バッファ部３２１は、流路３１７，３１８，３１９を介して、前記チャンバー部３１６及び前記サンプル保持部３２０と接続されている。さらに前記バッファ部３２１は、流路３２２により空気抜きが可能となる。３２３はサンプル定量部であり、流路３１４と流路３１９との合流部分に設けられており、この部分でＤＮＡサンプルの定量が行なわれる。
【００５７】
以上に示すような流路１１０が形成されたプレート１０を用いて、本実施の形態１の電気泳動装置１００でＤＮＡサンプルのＳＮＰｓの判別を行った場合の、その一連の動作について説明する。
【００５８】
まず、当該装置１００の本体上シャーシ１０１を開け、分離用ＤＮＡコンジュゲートとＤＮＡサンプルとが流路１１０中に注入されたプレート１０を、プレート温度制御室１６の開口を介して該制御室１６内のトレイ２２上にセットする。このとき、プレート１０の嵌合孔１１にトレイ２２の嵌合ピン３１を挿入し、該プレート１０をトレイ２２に対して位置決めする。この後、前記トレイ２２上に置かれたプレート１０上に、プレートクランプ３５を載せ、前記トレイ２２の係止部４１に、該プレートクランプ３５の突起部３８を嵌め合わせることで、前記プレート１０を前記トレイ２２に対して固定保持する。
【００５９】
そして、装置１００の本体上シャーシ１０１を閉じ、前記本体上シャーシ１０１にガイドシャフト２６を介して配置されている電圧印加手段３０の電圧印加手段ベースプレート２８によって、前記プレート温度制御室１６を密閉するようにする。このとき、前記電圧印加手段ベースプレート２８は、前記ガイドシャフト２６に設けられた圧縮バネ２５により、前記プレート温度制御室１６に対して押し付けられた状態にある。
【００６０】
このようにプレート温度制御室１６が密閉されると、サーミスタ３４及び加熱冷却デバイス３３により、前記プレート温度制御室１６の室内が所定温度となるよう制御する。
【００６１】
次に、前記トレイ２２を高速回転させ、プレート１０に添加された分離用ＤＮＡコンジュゲートを電気泳動用の流路１１０ａ中に充填させると共に、前記サンプル定量部３２３において、ＤＮＡサンプルを前記充填された分離用ＤＮＡコンジュゲート中に定量添加する。具体的には、本実施の形態１では、トレイ駆動手段２０により前記トレイ２２を一定時間高速回転させた後、急停止させ、その後再度数秒間中速回転させる。図８は、本実施の形態１で用いられるプレート１０に注入された分離用ＤＮＡコンジュゲート及びＤＮＡサンプルの移動状態を示しており、図（ａ）は、高速回転開始から一定時間経過後の状態を示し、図（ｂ）は、高速回転を急停止させた直後の状態を示し、図（ｃ）は、中速回転後の状態を示している。
【００６２】
このような充填処理により、前記サンプル定量部３２３に残存したＤＮＡサンプルがＳＮＰｓの判別を行なう最終試料となり、そのＤＮＡサンプルを電圧印加手段３０により電気泳動させ、該ＤＮＡサンプルの移動状態を、前記光学検出部４０から光を流路１１０ａ内のＤＮＡサンプルに照射しながら、該光学検出部４０によりＤＮＡサンプルからの発光（蛍光）の強度を検出する。
【００６３】
本実施の形態１では、前述した電圧印加手段３０による電圧印加動作と、光学検出部４０による光検出動作とを同時に行なうのではなく、交互に行うシーケンス制御を行なうようにする。
【００６４】
具体的には、まず、前記電圧印加手段３０の電極プローブ３２ａ〜３２ｉを、前記電圧印加接触・離間手段８０の駆動モータ８１により所定位置まで下げることで、前記プレート１０の表面に貼付されたフィルム１２に当接させ、前記流路１１０の正電極部３１２及び負電極部３１３に対して、所定時間電圧を印加する。そして所定時間経過後、前記電圧印加接触・離間手段８０の駆動モータ８１により、前記電極プローブ３２を所定位置まで上昇させ、その状態で、前記トレイ２２をトレイ駆動手段２０により低速回転させて、蛍光強度を読み取る。すなわち、本実施の形態１では、電気泳動動作と光検出動作とを同時に進行させずに、前記電圧印加手段３０による電圧印加動作中は、前記光検出部４０による光検出動作を停止し、前記光検出部４０による光検出動作中は、前記電圧印加手段３０による電圧印加動作を停止するようにする。
【００６５】
このようにすれば、前記電圧印加手段３０と前記トレイ２２とを一体的に回転する機構が必要なくなるため、当該装置１００の構成を単純化できる。また、前述したように、電気泳動のための高電圧を電圧印加手段３２からプレート１０側へ供給する動作と、プレート１０を回転させる動作とを別々に行なうので、電力供給機構も単純化できる効果も得られる。
【００６６】
本実施の形態１では、前記電気泳動動作を、前記流路１１０中の正電極部３１２及び負電極部３１３に電極プローブ３２を接触させ、数百Ｖの電圧を印加することで行なう。これにより、プレート１０内のＤＮＡサンプルは、電気泳動用の流路１１０ａ内に充填された分離用ＤＮＡコンジュゲート中で電気泳動され、該流路１１０ａ中をＡ方向に移動していく。この移動中、前記ＤＮＡサンプルは、前記分離用ＤＮＡコンジュゲートとの結合を繰り返しながら電気泳動する。この時、前記ＤＮＡサンプル中の正常型ＤＮＡは、分離用ＤＮＡコンジュゲートとの結合力が強いため、泳動速度が遅くなり、一方、ＤＮＡサンプル中の変異型ＤＮＡは、分離用ＤＮＡコンジュゲートとの結合力が弱いため、前記正常型ＤＮＡに比べ泳動速度は速くなる。つまり、前記ＤＮＡサンプル中に正常型ＤＮＡ、及び変異型ＤＮＡの両方が存在した場合は、正常型ＤＮＡと変異型ＤＮＡが分離していくこととなり、ＳＮＰｓの判別が行なえる。
【００６７】
また、前述した光検出動作は、例えば、蛍光標識（例えばＦＩＴＣ）を修飾したＤＮＡを４７０ｎｍの光で励起し、５２０ｎｍ付近の光検出により行なった。図９は、このとき得られるＤＮＡサンプルの移動状態を示すグラフであり、横軸が光検出を行う領域である電気泳動用の流路１１０ａ上の位置を表し、ＤＮＡサンプルは左から右へ泳動する。つまり、左側がサンプル定量部３２３で、右側が正電極部３１２側である。縦軸は蛍光強度で、上から１分毎に計時変化した波形を表す。図９から、徐々に２つの山が分離していく様子がわかる。グラフ右側の山が泳動速度が速いので変異型ＤＮＡ、左側の山が泳道速度が遅いので正常型ＤＮＡとなる。すなわち、この場合ＤＮＡサンプル中には同量の正常型ＤＮＡと変異型ＤＮＡが存在していることが判定された。なお、前記検出を、２６０ｎｍの吸光度を用いて行なってもよい。
【００６８】
そして、前記光学検出部４０による光検出動作が終了後、該測定済みのプレート１０を、前記プレート温度制御室１６内のトレイ２２から取り出す。この場合、装置１００の本体上シャーシ１０１を開けて、該本体上シャーシ１０１に係止された前記電圧印加手段３０を、前記プレート温度制御室１６から十分離間する位置まで退避させ、それにより露出した前記トレイ２２より、プレート１０を取り外す。
【００６９】
以上のように、本実施の形態１の電気泳動装置１００によれば、前記プレート１０を搭載するトレイ２２上に、該トレイ２２に対してプレート１０を保持固定するプレートクランプ３５を設け、該プレートクランプ３５により、前記プレート１０の前記電気泳動用の流路１１０ａが形成された領域付近のみを押さえるようにしたので、前記プレート１０の反りや浮きなどを効率よく押さえ込み、前記プレート１０の電気泳動用の流路１１０ａと、光学検出部４０との距離精度を出すことができ、この結果、光学検出性能を確保することができる。
【００７０】
また、本実施の形態１の電気泳動装置１００によれば、電圧印加手段３０をプレート１０に対して接触させる、または離間させる電圧印加接触・離間手段８０を設け、前記電極プローブ３２をプレート１０に接触させて電圧印加手段３０による電圧印加動作終了後に、前記電圧印加接触・離間手段８０の駆動モータ８１により電極プローブ３２をプレート１０から離間させて前記光学検出部４０による光学検出動作を行なうようにしたので、前記電圧印加手段３０と前記トレイ２２とを一体的に回転させる機構が不要となり、当該電気泳動装置１００の構成を単純化して、より小型化することが可能となる。また、前述したように、前記電圧印加手段３０による電気泳動動作と、前記光学検出部４０による光検出動作とを交互に行うようにしたので、電気泳動のための高電圧を電圧印加手段３０からプレート１０側へ供給する動作と、前記プレート１０を回転させる動作とを別々に行なえるため、電力供給機構も単純化できる効果も得られる。
【００７１】
さらに、本実施の形態１の電気泳動装置１００によれば、前記光学検出部４０やトレイ駆動手段２０を、前記プレート温度制御室１６外へ配置するようにして、前記プレート１０と前記トレイ２２とを囲ったプレート温度制御室１６を極力小さな体積とすると共に、該プレート温度制御室１６には光学検出部４０の対物レンズ１０６のみを設ける構成としたので、該プレート温度制御室１６において、より正確な温度制御性能を得ることができ、この結果、信頼性の高い光検出結果を得ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の電気泳動装置は、ＤＮＡサンプル等の生体サンプルの判別を、安価で、且つ簡便に行えるようにするものとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施の形態１における電気泳動装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１における電気泳動装置の、本体上シャーシを開けた状態を示す図である。
【図３（ａ）】本発明の実施の形態１におけるプレートクランプの構成を示す図である。
【図３（ｂ）】本発明の実施の形態１におけるトレイの構成を示す図である。
【図３（ｃ）】本発明の実施の形態１におけるプレートクランプとトレイとでプレートを固定保持した状態を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１におけるプレート上の電気泳動用の流路と、電極プローブと、トレイの開口部との位置関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１におけるプレートの流路形成面を示す図である。
【図６（ａ）】本発明の実施の形態１における電圧印加接触・離間手段による電極プローブ基板の上下移動状態を示す図であり、電極プローブが前記プレートから離間した状態を示す。
【図６（ｂ）】本発明の実施の形態１における電圧印加接触・離間手段による電極プローブ基板の上下移動状態を示す図であり、電極プローブが前記プレートに接触した状態を示す。
【図７】本発明の実施の形態１におけるプレートに形成された一つの流路を詳細に示す図である。
【図８（ａ）】本発明の実施の形態１におけるプレートに形成された流路中に、分離用ＤＮＡコンジュゲートが充填された状態を示す図である。
【図８（ｂ）】本発明の実施の形態１におけるプレートに形成された流路中に充填された分離用ＤＮＡコンジュゲートに、ＤＮＡサンプルが定量添加される途中経過の状態を示す図である。
【図８（ｃ）】本発明の実施の形態１におけるプレートに形成された流路中に充填された分離用ＤＮＡコンジュゲートに、ＤＮＡサンプルが定量添加された状態を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１にかかるプレートに形成された流路において、ＤＮＡサンプルが充填された分離用ＤＮＡコンジュゲート中を移動していく様子の蛍光強度分布を示す図である。
【図１０】従来の電気泳動装置の一実施例を示した図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０  プレート
１１  嵌合孔
１２  フィルム
１６  プレート温度制御室
２０  トレイ駆動手段
２１ａ  高速回転切換ギア
２１ｂ  低速回転切換ギア
２２，４２２  トレイ
２３  プレート位置確認センサ
２５  圧縮バネ
２６  ガイドシャフト
２７  電極基板  
２８  電圧印加手段ベースプレート
２９  位置決め穴
３０  電圧印加手段
３１，４３４  嵌合ピン
３２ａ〜３２ｉ  電極プローブ
３３  加熱冷却デバイス
３４  サーミスタ
３５  プレートクランプ
３５ａ  プローブ孔
３７  クランプ突起部
３８  中央部
３９  円環部
４０，４４０  光学検出部
４１  係止部
５１  モータ
６４  冷却ファン
６５  ゴム脚
８０  電圧印加接触・離間手段
８１  駆動モータ
８２  電極高さ検出センサ
８５  内蔵バネ
１００，４００  電気泳動装置
１０１  本体上シャーシ
１０２  本体下シャーシ
１０６  対物レンズ
１１０  流路
１１０ａ  電気泳動用流路
２１０  位置決めピン
２１１  位置決めピン受け部
２１５  開口部
３０６  コンジュゲート注入口
３０７  コンジュゲート注入部
３０８  サンプル注入口
３０９  サンプル注入部
３１０，３１１，３１４，３１５，３１７，３１８，３１９，３２２  流路
３１２  正電極部
３１３  負電極部
３１６  チャンバー部
３２０  サンプル保持部
３２１  バッファ部
３２３  サンプル定量部
４２１  高速回転モータ
４２４  加圧部
４３１  低速回転モータ
４３２ａ，ｂ  電圧印加手段
４３６  クランパ
４５０  昇降ステージ
４５１  モータ
Ａ  泳動方向
【図１】
0004749867.tif 000002
【図２】
0004749867.tif 000003
【図３（ａ）】
0004749867.tif 000004
【図３（ｂ）】
0004749867.tif 000005
【図３（ｃ）】
0004749867.tif 000006
【図４】
0004749867.tif 000007
【図５】
0004749867.tif 000008
【図６（ａ）】
0004749867.tif 000009
【図６（ｂ）】
0004749867.tif 000010
【図７】
0004749867.tif 000011
【図８（ａ）】
0004749867.tif 000012
【図８（ｂ）】
0004749867.tif 000013
【図８（ｃ）】
0004749867.tif 000014
【図９】
0004749867.tif 000015
【図１０】
0004749867.tif 000016