(57)【要約】【解決手段】電気泳動を実施するための装置及び方法が提供される。本装置は、カセット（１０）と、ゲル（１８）と、該ゲルと接触する電解質溶液と、を備える。電解質溶液は、高い容量と、低い伝導度との特性を有しており、小体積の電解質溶液を使用することができるようにしている。【選択図】図１
2004527739.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気泳動を内部で実施する装置であって、
実質的に閉じられた電気泳動チャンバーと、
前記電気泳動チャンバー内に配置された電気泳動ゲルと、
前記ゲルと接触している電解質溶液と、
を備え、
前記電解質溶液は、高い緩衝容量及び低い伝導度の特性を有する、装置。
【請求項２】
前記電解質溶液及び前記電気泳動ゲルは、類似の濃度のイオンを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記電解質溶液は、イオンリザーバーを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記電解質溶液は、アミン及び両性イオンを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記アミンは、ビス−トリス、トリス及びアミノメチルプロパノールからなるグループから選択される、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記両性イオンは、トリシン、ビシン、グリシルグリシン、ＴＡＰＳ、ＥＰＰＳ、グリシン及びプロリンからなるグループから選択される、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記アミンのｐＫは、前記両性イオンのｐＫよりも０．９〜２ｐＨ単位だけ低い、請求項４に記載の装置。
【請求項８】
前記電解質溶液は、弱酸及び両性イオンを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記電気泳動ゲルは、アガロースである、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記電気泳動ゲルは、ポリアクリルアミドである、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記イオンリザーバーは、半固体形態にある、請求項２に記載の装置。
【請求項１２】
アノード及びカソードを更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記アノードは、電気化学的にイオン化可能な金属から作られている、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記電気化学的にイオン化可能な金属は、銅である、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記電気化学的にイオン化可能な金属は、金属イオンを含み、該金属イオンの移動は、前記電解質溶液の構成要素によって抑制される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記電気泳動ゲルの少なくとも１つの端部でイオン交換マトリックスを更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
電気泳動を内部で実施する装置であって、
電気泳動チャンバーと、
ランニング領域及び少なくとも１つのイオンリザーバー領域を備え、且つ、前記電気泳動チャンバー内に配置された、電気泳動ゲルと、
前記ゲルと接触している電解質溶液と、
を備え、
前記電解質溶液は、高い緩衝容量及び低い伝導度の特性を有し、前記少なくとも１つのイオンリザーバー領域の体積は前記電気泳動ゲルの前記ランニング領域の体積の２倍よりも小さい、装置。
【請求項１８】
前記電解質溶液及び前記電気泳動ゲルは、類似の濃度のイオンを有する、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記電解質溶液は、アミン及び両性イオンを含む、請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記アミンは、ビス−トリス、トリス及びアミノメチルプロパノールからなるグループから選択される、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記両性イオンは、トリシン、ビシン、グリシルグリシン、ＴＡＰＳ、ＥＰＰＳ、グリシン及びプロリンからなるグループから選択される、請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
前記アミンのｐＫは、前記両性イオンのｐＫよりも０．９〜２ｐＨ単位だけ低い、請求項１９に記載の装置。
【請求項２３】
前記電解質溶液は、弱酸及び両性イオンを含む、請求項１７に記載の装置。
【請求項２４】
前記電気泳動ゲルは、アガロースである、請求項１７に記載の装置。
【請求項２５】
前記電気泳動ゲルは、ポリアクリルアミドである、請求項１７に記載の装置。
【請求項２６】
前記イオンリザーバー領域は、半固体形態にある、請求項１７に記載の装置。
【請求項２７】
前記イオンリザーバー領域は、液体形態にある、請求項１７に記載の装置。
【請求項２８】
アノード及びカソードを更に備える、請求項１７に記載の装置。
【請求項２９】
前記アノードは、電気化学的にイオン化可能な金属から作られている、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記電気化学的にイオン化可能な金属は、銅である、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記電気化学的にイオン化可能な金属は、金属イオンを含み、該金属イオンの移動は、前記電解質溶液の構成要素によって抑制される、請求項２８に記載の装置。
【請求項３２】
前記リザーバー領域に隣接して、イオン交換マトリックスを更に備える、請求項１７に記載の装置。
【請求項３３】
電気泳動を実施する装置であって、
ランニングゲルと、
前記ゲルの２つの端部に設けられた、アノード及びカソードと、
前記ゲルと接触している電解質溶液と、
を備え、
前記アノードは、電気化学的にイオン化可能な金属から作られ、前記電解質溶液は、前記アノードにより発生されたイオンの移動が抑制されるような組成を持っている、装置。
【請求項３４】
前記イオンの移動は、前記アノードに隣接した領域に限定されている、請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記電気化学的にイオン化可能な金属は銅である、請求項３３に記載の装置。
【請求項３６】
前記電気化学的にイオン化可能な金属は金属イオンを含み、該金属イオンの移動は、前記電解質溶液の成分により抑制されている、請求項３３に記載の装置。
【請求項３７】
前記アノードは銅から構成され、前記イオンは銅イオンである、請求項３３に記載の装置。
【請求項３８】
前記電解質溶液は、アミン及び両性イオンを含む、請求項３３に記載の装置。
【請求項３９】
前記アミンは、ビス−トリス、トリス及びアミノメチルプロパノールからなるグループから選択される、請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
前記両性イオンは、トリシン、ビシン、グリシルグリシン、及びプロリンからなるグループから選択される、請求項３８に記載の装置。
【請求項４１】
前記アミンのｐＫは、前記両性イオンのｐＫよりも０．９〜２ｐＨ単位だけ低い、請求項３８に記載の装置。
【請求項４２】
前記電解質溶液は、弱酸及び両性イオンを含む、請求項３３に記載の装置。
【請求項４３】
前記ランニングゲルは、アガロースである、請求項３３に記載の装置。
【請求項４４】
前記ランニングゲルは、ポリアクリルアミドである、請求項３３に記載の装置。
【請求項４５】
前記電解質溶液は、イオンリザーバーを含む、請求項３３に記載の装置。
【請求項４６】
前記イオンリザーバーは、半固体形態にある、請求項４５に記載の装置。
【請求項４７】
前記イオンリザーバーは、液体形態にある、請求項４５に記載の装置。
【請求項４８】
前記アノード及び前記カソードと接触する、前記ランニングゲルの端部の少なくとも一方に、イオン交換マトリックスを更に備える、請求項３３に記載の装置。
【請求項４９】
電気泳動を実施する装置であって、
実質的に閉じられた電気泳動チャンバーと、
前記電気泳動チャンバー内に配置され、ランニング領域とイオンリザーバーとを含む電気泳動ゲルと、
前記ゲルの２つの端部に設けられた、アノード及びカソードと、
前記２つの端部の少なくとも一方で前記電気泳動ゲルと接触している電解質溶液と、
を備え、
前記アノードは、電気化学的にイオン化可能な金属から作られ、前記電解質溶液は、前記アノードにより発生されたイオンの移動が抑制されるような組成を持ち、
前記電解質溶液は、高い容量及び低い伝導度の特性を有し、
前記イオンリザーバー領域の体積は、前記電気泳動ゲルの前記ランニング領域の体積の２倍よりも小さい、装置。
【請求項５０】
前記電気化学的にイオン化可能な金属は銅である、請求項４９に記載の装置。
【請求項５１】
前記電解質溶液及び前記電気泳動ゲルは、類似した濃度のイオンを有する、請求項４９に記載の装置。
【請求項５２】
前記電解質溶液は、アミン及び両性イオンを含む、請求項４９に記載の装置。
【請求項５３】
前記アミンは、ビス−トリス、トリス及びアミノメチルプロパノールからなるグループから選択される、請求項５２に記載の装置。
【請求項５４】
前記両性イオンは、トリシン、ビシン、グリシルグリシン、及びプロリンからなるグループから選択される、請求項５２に記載の装置。
【請求項５５】
前記アミンのｐＫは、前記両性イオンのｐＫよりも０．９〜２ｐＨ単位だけ低い、請求項５２に記載の装置。
【請求項５６】
前記電解質溶液は、弱酸及び両性イオンを含む、請求項４９に記載の装置。
【請求項５７】
前記電気泳動ゲルは、アガロースである、請求項４９に記載の装置。
【請求項５８】
前記電気泳動ゲルは、ポリアクリルアミドである、請求項４９に記載の装置。
【請求項５９】
前記電気泳動ゲルの少なくとも一方の端部にイオン交換マトリックスを更に備える、請求項４９に記載の装置。
【請求項６０】
前記イオンリザーバー領域は、半固体形態にある、請求項４９に記載の装置。
【請求項６１】
前記イオンリザーバー領域は、液体形態にある、請求項４９に記載の装置。
【請求項６２】
電気泳動を実施するためのシステムであって、
電源と、
電気泳動を内部で実施し、内部に伝導要素を備えるカセットであって、電気泳動ゲルと該ゲルと接触する電解質溶液とを備え、該電解質溶液は高い容量及び低い伝導度を有する、前記カセットと、
前記カセットを支持し、前記電源を該カセットの前記伝導要素に接続するための支持部と、
を備える、システム。
【請求項６３】
光源を更に備え、これにより、前記カセットが原位置にある間、前記電気泳動の視覚化を可能にする、請求項６２に記載のシステム。
【請求項６４】
前記光源は、可変の波長を持つ、請求項６２に記載のシステム。
【請求項６５】
前記光源は、ＵＶ光源であり、前記カセットは、電気泳動を受けている分子と相互作用して光を放射することのできるＵＶ検知材料を備えている、請求項６２に記載のシステム。
【請求項６６】
電気泳動を受けている分子と相互作用することができる比色分析用色素を更に備え、これにより、前記電気泳動を実施し、前記カセットが原位置にある間、該電気泳動を視覚化することができる、請求項６２に記載のシステム。
【請求項６７】
前記電気泳動の結果を記録するためのカメラ手段を更に備える、請求項６２に記載のシステム。
【請求項６８】
前記支持部は、同時に１つ以上のゲルに接続するように構成されている、請求項６２に記載のシステム。
【請求項６９】
閉じられたカセット内で電気泳動を実施するための方法であって、
ランニング領域を備えるゲルのボディに少なくとも１つのテストサンプルを導入し、
前記ゲルのボディに電場を印加し、
高い容量及び低い伝導度の特性を有する電解質溶液による電気泳動のため要求される電場を維持するためイオンを提供することにより電気泳動を作動させる、各工程を含み、
前記電解質溶液は、前記ランニング領域の体積の２倍より小さい体積のイオンリザーバー領域を備える、方法。
【請求項７０】
電気泳動で使用される緩衝剤の体積を減少させる方法であって、
高い緩衝容量及び低い伝導度の電解質溶液を提供し、
前記電解質溶液を特定のｐＨで電気泳動ゲル内に組み込み、
前記電気泳動ゲルに電圧を印加し、これにより、前記特定のｐＨを平衡させるように化学反応を誘発させる、各工程を含む、方法。
【請求項７１】
電気泳動ゲルを通したイオンの移動を抑制する方法であって、
電気泳動ゲル内に電気化学的にイオン化可能なアノードを提供し、
前記電気泳動ゲル内に、前記アノードと接触する電解質溶液を提供し、
前記アノードからイオンを解放する電気化学的反応を発生させるように前記電気泳動ゲルに電圧を印加し、
前記解放されたイオンと、前記電解質溶液の成分との間の化学反応により前記解放されたイオンの移動を抑制する、各工程を含む、方法。
【請求項７２】
前記アノードは銅から構成され、前記イオンは銅イオンである、請求項７１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気泳動テストを実行するため多種サンプルを同時に装填するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の診断処置及び実験的研究が実行されており、ＤＮＡ、ＲＮＡ又は蛋白質が、それらの電気泳動法を介して物理的及び化学的特性に従って分離されている。このプロセスは、普及しており、多くの用途を持っている。例えば、電気泳動法は、ＤＮＡ分子を、制限酵素により消化された後に、それらの結果としてのサイズに従って分析するため使用される。それは、ポリメラーゼ鎖反応（ＰＣＲ）の生産物を分析するためにも使用される。
【０００３】
典型的には、電気泳動法は、例えば、アガロース又はアクリル樹脂のゲル、又は、その２つの組み合わせ等の分離媒体内で実行される。多くの用途でゲルを使用する目的は、電解質溶液内の対流電流により引き起こされる混合作用を減少させるためである。通常では、アガロースゲルは、開いたトレイ内で鋳造され、水平スラブを形成する。一方、アクリルゲルは、２つのガラスプレートの間で垂直に成形される。
【０００４】
電気泳動分離を生じさせるため、ゲルの２つの両端部が、電極により電源に接続されている緩衝溶液にさらされる。一旦、電源がスイッチオンにされると、電場は、負に帯電した分子をアノードに向かって移動させ、正に帯電した分子をカソードに向かって移動させる。
【０００５】
電気泳動分離のため一般に使用されている電極は、例えば、白金、パラジウム、カーボン又はステンレス鋼等の不活性金属から作られている。これらの不活性電極は、溶液中において、水電解質を誘起し、カソード側で水酸化物イオンを生成し、アノード側でプロトンを発生する。その結果、大体積の緩衝剤がｐHを維持するため使用される。
【０００６】
異なる組成、ｐH特性、電圧要求等々を備えた多数の異なるゲル分離材料が、開示されてきた。当該技術分野における最近のほとんどの革新目標は、より迅速に、より正確に、より安定に、又は、より多目的に電気泳動を実行するため使用することのできる、電気泳動ゲルを提供することであった。
【０００７】
タケダらに付与された米国特許番号５，４６４，５１６号は、長期間に亘って貯蔵されたときでさえ、安定さを維持し、且つ、幅広い分子重範囲の物質を分析するため利用可能となる、ポリアクリルアミドを使用した電気泳動ゲル層を開示している。分離層の組成は、酸性溶液、アミン、及び、両性電解質を含んでいる。ｐK及び全体に亘るｐHに基づいた、両性電解質の特定の濃度並びに選択は、システムの特定の要求を満たすように操作することができる。例えば特定の両性電解質の濃度等のパラメータを変更することによって、ゲル中の電位勾配分布を制御することができ、かくして、分析することのできる  その種の物質を制御する。
【０００８】
同様に、アップダイケらに付与された米国特許番号６，０９６，１８２号は、中性ｐHにおける電気泳動ゲルを開示している。そのようなゲルを生成することの利点は、当該ゲルシステムが安定しており、反応性を減少させ、貯蔵寿命を長くさせるということである。
【０００９】
ヒェルテンらに付与された米国特許番号５，４６４，５１７号は、高い緩衝容量及び低い電気伝導度を有する、電気泳動緩衝剤を開示している。この種の緩衝剤、特に毛細管電気泳動法における利点は、それが、当該分離を、より高い電圧で、その結果、より迅速に実行することを可能にするということである。
【００１０】
加えて、電気泳動の間にｐHを一定に維持するため、大体積の緩衝剤が使用される。大体積の緩衝剤の使用は、電気泳動装置を大型にし、使用するのを不便にし、且つ、使い捨て可能にはしない。例えば、米国特許番号４，８７４，４９１号は、高い濃度の緩衝剤を備えた固体状緩衝ゲルを開示している。該ゲルでは、固体部品がランニングゲルから分離されている。
【特許文献１】
米国特許番号５，４６４，５１６号
【特許文献２】
米国特許番号６，０９６，１８２号
【特許文献３】
米国特許番号５，４６４，５１７号
【特許文献４】
米国特許番号４，８７４，４９１号
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施例によれば、電気泳動を内部で実施する装置が提供される。本装置は、実質的に閉じられた電気泳動チャンバーと、該電気泳動チャンバー内に配置された電気泳動ゲルと、該ゲルと接触している電解質溶液と、を備え、該電解質溶液は、高い緩衝容量及び低い伝導度の特性を有する。
【００１２】
本発明の別の実施例によれば、電気泳動を内部で実施する装置が提供される。本装置は、電気泳動チャンバーと、ランニング領域及び少なくとも１つのイオンリザーバー領域を備え、且つ、該電気泳動チャンバー内に配置された、電気泳動ゲルと、を備える。該ゲルと接触している電解質溶液は、高い緩衝容量及び低い伝導度の特性を有する。該少なくとも１つのイオンリザーバー領域の体積は該ゲルのランニング領域の体積の２倍よりも小さい。
【００１３】
本発明の更なる実施例によれば、電気泳動を実施する装置が提供される。本装置は、分離するゲルと、該ゲルの２つの端部に設けられた、アノード及びカソードと、該ゲルと接触している電解質溶液と、を備える。該アノードは、電気化学的にイオン化可能な金属から作られ、該電解質溶液は、該アノードにより発生されたイオンの移動が抑制されるような組成を持っている。
【００１４】
本発明の更に別の実施例によれば、電気泳動を実施する装置が提供される。本装置は、実質的に閉じられた電気泳動チャンバーと、該チャンバー内の電気泳動ゲルと、該ゲルの２つの端部に設けられた、アノード及びカソードと、該２つの端部の少なくとも一方で該ゲルと接触している電解質溶液と、を備える。当該ゲルは、ランニング領域とイオンリザーバーとを含み、該イオンリザーバー領域の体積は、該ランニング領域の体積の２倍よりも小さい。アノードは、電気化学的にイオン化可能な金属から作られ、電解質溶液は、該アノードにより発生されたイオンの移動が抑制されるような組成を持っている。この電解質溶液は、高い緩衝容量及び低い伝導度の特性を有する。
【００１５】
本発明の別の実施例によれば、電気泳動を実施するシステムが提供される。本システムは、電源と、電気泳動を実施するためのカセットと、該カセットを支持するための支持部と、を備える。該カセットは、その内部の伝導要素と、電気泳動ゲルと、該ゲルと接触する電解質溶液と、を備え、該電解質溶液は高い容量及び低い伝導度を有する。支持部は、更に、電源を該カセットの伝導要素に接続する。
【００１６】
本発明の別の実施例によれば、閉じられたカセット内で電気泳動を実施するための方法が提供される。本方法は、ゲルのボディに少なくとも１つのテストサンプルを導入し、該ゲルのボディに電場を印加し、高い容量及び低い伝導度を有する電解質溶液による電気泳動のため要求される電場を維持するためイオンを提供することにより電気泳動を作動させる、各工程を含む。
【００１７】
本発明の別の実施例によれば、電気泳動で使用される緩衝剤の体積を減少させる方法が提供される。本方法は、高い緩衝容量及び低い伝導度の特性を持つ電解質溶液を提供し、該電解質溶液を特定のｐＨで電気泳動ゲル内に組み込み、該電気泳動ゲルに電圧を印加し、これにより、該特定のｐＨを平衡させるように化学反応を誘発させる、各工程を含む。
【００１８】
本発明の別の実施例によれば、電気泳動ゲルを通したイオンの移動を抑制する方法が提供される。本方法は、電気泳動ゲル内に電気化学的にイオン化可能なアノードを提供し、該電気泳動ゲル内に、該アノードと接触する電解質溶液を提供し、該アノードからイオンを解放する電気化学的反応を発生させるように該電気泳動ゲルに電圧を印加し、解放されたイオンと、該電解質溶液の成分との間の化学反応により該解放されたイオンの移動を抑制する、各工程を含む。
【実施例】
【００１９】
イオン交換マトリックスの代替として、或いは、これに加えて、本発明は、ゲル電気泳動のための開放された装置で、又は、閉じたカセット内で使用することができる、低体積の電解質夜液を開示する。電解質溶液は、特定の特徴、即ち、高い容量及び低い伝導度を持ち、これは閉じたカセットシステムで使用する上で理想的である。「実質的に閉じた」という用語は、当該カセットが、開口が形成された蓋を備えていることを示している。
【００２０】
本文脈中の「電解質溶液」という用語は、ｐHを維持するための溶液に言及しており、オプションで、その中に含まれている追加のイオン又は分子のリザーバーに言及している。追加のイオンは、例えば、電気泳動の結果として発生したバンドを強化するため使用されるイオンであってもよい。なお、追加のイオンは、分離された物質を着色するため使用されるイオンであってもよい。
【００２１】
従来の電気泳動システムでは、大量に蓄えられた緩衝剤が、電極と、分離するゲルとの間で使用されている。この場合には、比較的低い濃度の電解質が存在してもよい。そのような大体積では、イオンの合計数が多いからである。多数のイオンを使用しない場合では、伝導度及びｐHにおける変化は、分離プロセスの間で、生じる。これらの変化は、電解質移動に起因したイオンの消耗のため、及び、水の電気分解により生成されたH+、OH−の形成によって、発生する。
【００２２】
ランニングゲル中に高い濃度のイオンを含む電解質溶液の使用は、実用的ではない。それは、劇的に分離作用を低下させて検体の拡散を可能にし、これにより、それらの分解に影響を与えるからである。
【００２３】
この問題に対する解答は、高い緩衝容量及び低い伝導度を提供する電解質システムの使用となろう。この種の電解質システムは、低い電流値を維持しつつも溶液組成における大きな変化に耐えるその能力により特徴付けられる。高い容量及び低い伝導度は、大部分の量の分子が、電荷を帯びていない形態にあるｐH条件を使用することにより達成される。
【００２４】
この種の電解質溶液、特に、アガロースゲルの電気分解システムであるがこれには限定されないシステムの使用は、大型のリザーバータンクに対する必要性を無くし、小体積の電気分解溶液を使用することを可能にする。
【００２５】
本発明の電解質溶液は、電気分解周期を通してランニングゲルのｐHを一定に維持しつつ、1〜５０V／ｃｍの電圧において比較的高い電解質濃度での３０×１０−５〜１４０×１０−５オーム−１／ｃｍの伝導度の電気分解性能を可能にする。電解質濃度は、５０〜３００ｍMの範囲で変動し得る。好ましい実施例では、電解質濃度は１７５ｍMである。別の実施例では、電解質濃度は１００ｍMである。
【００２６】
本発明の好ましい実施例では、両性電解質としても知られている、アミン分子と、「両性イオン（ＺＩ；Zwitter  ion）」との組み合わせが使用されている。これらの構成要素は、アミンのｐKより高く、且つ、ＺＩのより高いｐKよりも低いｐH値で溶液中に結合されている。これらの条件下では、荷電アミン分子の濃度及び正味の負に帯電したＺＩの濃度は、以下の例に示されるように、低い。
【００２７】
本発明の別の実施例は、溶液のｐHがＺＩのものよりも高く、且つ、酸性ｐKよりも低くなるような条件での弱酸及びＺＩを含む電解質溶液を含んでいる。このシステムの一例は、アセテート（２５度で４．７２のｐK値を有する）と、βアラニン（３．５９のｐKを有する）とから構成された、ｐH４．０における緩衝剤となろう。
【００２８】
ここで、本発明の一実施例を示す図１を参照すると、実質的に閉じられたカセットが備えられている。カセット１０は、夫々１２及び１４と附番された、底部壁及び側部壁と、特定の厚さを有する頂部壁１６と、を有する、３次元ランニング領域１１を備えている。カセット１０は、それが、壁１２、１４、及び、１６により覆われるが、それは、後述されるような排気開口及びアパーチャも備えている点で実質的に閉じられている、ことになる。一実施例では、その厚さは、０．１〜１０ｍｍに亘り、別の実施例では、その厚さは１．５ｍｍである。図１に示されたカセット１０は、特定の長さ、幅及び高さを有する、一実施例では、その長さは、１００〜２００ｍｍの範囲に及び、その幅は、５０〜１５０ｍｍの範囲に及び、その高さは１〜１０ｍｍの範囲に及んでいる。好ましい実施例では、長さ、幅及び高さは、各々、１００ミリメートル（ｍｍ）、８０ｍｍ、及び、６．７ｍｍである。別の好ましい実施例では、長さ、幅及び高さは、各々、１０８ｍｍ、１３５ｍｍ、及び、６．７ｍｍである。
【００２９】
底壁１２及び頂部壁１６は、任意の適切なUV透過材料から作られるのが好ましい。例えば、日本のミツイから市販されているこの様な材料には、TPXプラスチック、又は、イタリーのローマ市のレプソルポリバーS.P.Aから市販されているポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）がある。カセット１０は、解放されるべき電気化学反応に起因して発生され得るガス分子（例えば、酸素及び／又は水素）を解放することを可能にするため、排気孔３２及び３４を備えていてもよい。一実施例では、排気孔は、直径にして０．５〜２ｍｍの範囲に及んでいる。好ましい実施例では、排気孔は、直径１ｍｍである。
【００３０】
図２の断面図（ＩＶ−ＩＶ）に示されるように、領域１１は、ゲルマトリックス１８を備えている。このゲルマトリックス１８は、例えばアガロースゲル又はポリアクリルアミド（例えば、ＵＳＡ、ＭＯ、セントルイス、シグマから市販されている）から作られているゲル等の、電気泳動のため任意の適切なゲルマトリックスであってもよい。複数の井戸３６は、一列の突出した歯を備えた「くし」を使用し、くしがセットされている間に当該歯がゲル層に突出するようにすることにより、ゲル１８内に形成されてもよい。一実施例では、複数の井戸は、１〜１２００井戸の範囲に及ぶ。別の実施例では、複数の井戸は、８〜１２井戸の範囲に及ぶ。別の実施例では、複数の井戸は、９６〜１０４井戸の範囲に及ぶ。
【００３１】
ゲルがセットされたとき、くしは、当該層中に、一列の井戸３６、即ち孔を残して取り外される。一実施例では、井戸３６は、幅０．５〜５ｍｍ、長さ１〜５ｍｍ。深さ３〜５ｍｍの寸法となり、分子分離を経験するため、分子のサンプルを導入するために使用される。一列又は数列のいずれが形成されてもよい。
【００３２】
領域１１は、外部直流（ＤＣ）電力源に接続されたとき、電気泳動を駆動するのに要求される電場を提供する、２つの参照伝導電極２１及び２３も備えていてもよい。図示の実施例では、電極２１は、カソードであり、電極２３はアノードである。当該システムは、カセット１０の伝導要素を電源に接続するための支持部を備えていてもよい。一実施例では、支持部は、１つ以上のゲルに同時に接続するように構成される。更には、当該システムは、記録用のカメラ及び視覚化のための光源をオプションで備えている。一実施例では、光源は可変波長を持っている。別の実施例では、光源はUV光源である。電気泳動を被っている分子と相互作用することのできる比色分析用色素を、分子が原位置にある間、視覚化を可能にするように追加してもよい。
【００３３】
図２に示されるように、カセット１０は、３つの機能的領域A、B,Cに分割されている。領域Aは、カソード２１に隣接する、イオンリザーバーである。一実施例では、領域A及びCの体積は、夫々、領域Bの２倍の体積より少ない。別の実施例では、領域A又は領域Cの少なくともいずれかの体積が、領域Bの体積の２倍よりも小さい。ランニング領域を備える、領域Bは、分子が分離され、眺められる領域である。領域Cは、領域B及びアノード２３の間の領域であり、イオンリザーバーでもある。好ましい実施例では、領域Aは、４．５ｍｌの体積を持ち、領域Bは、１６．５ｍｌの体積を持ち、領域Cは、２．５ｍｌの体積を持っている。別の好ましい実施例では、領域Aは、２．５ｍｌの体積を持ち、領域Bは、４０ｍｌの体積を持ち、領域Cは、６ｍｌの体積を持っている。
【００３４】
イオンリザーバーは、半固体形態にあってもよい。該形態では、イオンリザーバーが例えばゲルマトリックス等の多孔性物質内に組み込まれている。かくして、「電解質溶液」は、カセット１０の全長さに沿って存在し、領域Bのランニング領域と、領域A及びCのイオンリザーバー源との両方を備えている。
【００３５】
別の実施例では、開いたカセットが使用される。この実施例では、イオン源リザーバーは、半固体形態又は液体形態のいずれかであってもよい。
従来の電気泳動のものよりも小さい、領域A又はCの体積の領域Bに対する任意比率を使用することができることが認められよう。しかし、高い容量／低い伝導度の電解質溶液の使用は、その比率が小さいとき特に有利なものとなる。
【００３６】
カソード２１及びアノード２３は、電気泳動のアノード及びカソードとして通常使用されている、例えば白金又はアルミニウム等の任意材料を用いてもよい。本発明の一実施例では、アノード２３は、例えば銅等の電気化学的にイオン化可能な金属から作られている。本発明の別の実施例では、カソード２１は、アルミニウムから作られ、アノード２３は銅から作られている。本発明の好ましい実施例では、カソード２１及びアノード２３の両方が銅から作られている。
【００３７】
電気化学的にイオン化可能な金属がアノード２３として使用されるとき、電場の印加時に、アノード２３によって陽子が発生されない。代わりに、金属電極はイオンへと分解され、該イオンは、カソード２１に向かって移動する。イオン化可能な金属と組み合わされた、本発明の電解質溶液の実施例のうち幾つかを使用した予期していなかった結果は、ゲルを通した金属イオンの移動が抑制され、これにより、以下の例で示されるように、その移動は、領域Cに制限される、ということである。アミン分子及び「両性イオン」（ＺＩ）が使用されるとき、ＺＩは、カソード２１に隣接した領域Aで主要な緩衝主因として機能する。しかし、アミン分子も同様な役割を果たしている。
ＺＩ緩衝剤
両性イオンは、主要なOH−回収イオンである。ＺＩ分子のほとんどは、それらの等電位点にあるとき、次の形態にある。即ち、−ａＺＩｂ＋である。かくして、次の反応が生じる。
【００３８】
−ａＺＩｂ＋（高濃度）＋ＯＨ−（カソードから）−＞  −ａＺＩｂＯＨ
ＺＩは、Ｈ＋の回収手段としても機能する。しかし、本発明のこの実施例では、アミンイオンが、主要なＨ＋の回収手段である。
【００３９】
−ａＺＩｂ＋（高濃度）＋Ｈ＋（アノードから）−＞  ＨａＺＩｂ＋
今や正に帯電したイオンＨａＺＩｂ＋が、カソードに向かって移動する。
最終的には、無視し得る量のＺＩがＨａＺＩｂ＋及びＨａＺＩｂの形態となる。
【００４０】
【化１】
2004527739.tif 000003
【００４１】
特に低い伝導度が、アミンのｐＫがＺＩのものよりも約０．９〜２ｐＨ単位だけ低いときに、達成される。溶液のｐＨは、その成分のｐＫから０．５〜１ｐＨだけ異なっており、アミンのｐＫよりも高く、ＺＩのｐＫよりも低い。これらの条件下では、アミン及びＺＩは、僅かにしか電荷を帯びず、その結果、当該溶液が従来のシステムよりかなり低い伝導度となる。
【００４２】
同様に、弱い酸及びＺＩの場合には、これらのイオンは、システムのｐＨが弱酸のｐＫよりも０．５〜１ｐＨ単位だけ低く、且つ、ＺＩのｐＫよりも０．５〜１ｐＨ単位だけ高いとき、僅かにのみ電荷を帯びる。低い伝導度と、緩衝容量との間にはトレードオフが存在しているので、それらの差異は、あまり大きくあるべきではないことが理解されよう。
【００４３】
アミンとＺＩとの幾つかの組み合わせが、例えばブロモフェノールブルー等のトラッキング用色素を含むＤＮＡサンプル（フェルメンタス（Fermentas）からの１００ｂｐ＋１ｋＢラダー（ladder））で使用するためテストされた。１％のアガロースのゲルは、ブロモフェノールブルーが井戸部から５．７ｃｍの距離を達したときまで、９０〜１２０Ｖ（電流＝４〜９ｍアンペア）で走らされた。これらの例では、アルミニウムカソードと、銅のアノードとが使用された。加えて、電解質濃度は１００ｍＭであり、カセットの長さ、幅及び厚さは、夫々、１００ｍｍ、８０ｍｍ、及び、６．７ｍｍであった。
（例１）
ｐＨ＝７の電解質溶液に対して、次の構成要素が使用された。
【００４４】
アミン：５０ｍＭのビス−トリス（Bis-Tris:  ビス(２−ヒドロキシエチル)イミノトリス(ヒドロキシメチル)メタン）（ｐＫ＝６．５）
ＺＩ：５０ｍＭのトリシン（Ｎ−トリス[ヒドロキシメチル]メチルグリシン）（ｐＫ＝８．１）
ゲルのｐＨは、ランニングの開始時及び終了時に測定され、ランニング時間を通して一定であることが判った。加えて、ゲル中の銅イオンの移動が抑制された。この現象は、錯塩の形成に起因して引き起こされるようであり、ゲル電解質溶液の構成要素の多くに発生するが、全てには発生しない。
（例２）
ｐＨ＝７の電解質溶液に対して、次の構成要素が使用された。
【００４５】
アミン：５０ｍＭのビス−トリス（ｐＫ＝６．５）
ＺＩ：５０ｍＭのビシン（Ｎ，Ｎ−ビス[２−ヒドロキシエチル]グリシン）（ｐＫ＝８．３）
ゲルのｐＨは、ランニング時間を通して一定であることが判った。銅イオンの移動が抑制された。
（例３）
ｐＨ＝７の電解質溶液に対して、次の構成要素が使用された。
【００４６】
アミン：５０ｍＭのビス−トリス（ｐＫ＝６．５）
ＺＩ：５０ｍＭのグリシルグリシン（ｐＫ＝８．２）
ゲルのｐＨは、ランニング時間を通して一定であることが判った。銅イオンの移動が抑制された。
（例４）
ｐＨ＝７の電解質溶液に対して、次の構成要素が使用された。
【００４７】
アミン：５０ｍＭのビス−トリス（ｐＫ＝６．５）
ＺＩ：５０ｍＭのＴＡＰＳ
（Ｎ−トリス[ヒドロキシメチル]メチル−３−アミノプロパンスルホン酸）（ｐＫ＝８．４）
ゲルのｐＨは、ランニング時間を通して一定であることが判った。この場合には、銅イオンの移動が抑制されておらず、これらのイオンがランニングゲルを通して移動した。
（例５）
ｐＨ＝７の電解質溶液に対して、次の構成要素が使用された。
【００４８】
アミン：５０ｍＭのビス−トリス（ｐＫ＝６．５）
ＺＩ：５０ｍＭのＥＰＰＳ（（Ｎ−[ヒドロキシエチルピペラジン−Ｎ’[３−プロパンスルホン酸]]ｐＫ＝８）
ゲルのｐＨは、ランニング時間を通して一定であることが判った。銅イオンの移動は抑制されず、これらのイオンがランニングゲルを通して移動した。
（例６）
ｐＨ＝９．０の電解質溶液に対して、次の構成要素が使用された。
【００４９】
アミン：５０ｍＭのトリス（ｐＫ＝８．１）
ＺＩ：５０ｍＭのグリシン（ｐＫ＝９．６）
ゲルのｐＨは、ランニング時間を通して一定であることが判った。銅イオンの移動は抑制された。
（例７）
ｐＨ＝１０の電解質溶液に対して、次の構成要素が使用された。
【００５０】
アミン：５０ｍＭのアミノメチルプロパノール（ｐＫ＝９．７）
ＺＩ：５０ｍＭのプロリン（ｐＫ＝１０．６）
ゲルのｐＨは、ランニング時間を通して一定であることが判った。銅イオンの移動は抑制された。
【００５１】
これらの型の成分を使用するとき、幾つかの例では、カソードに向かう銅イオンの移動が抑制された。移動は、銅電極のエッジから約５ｍｍの距離に制限され、これにより、ゲルのランニング領域を貫通しなかった。この現象は、テストされた緩衝剤の全てによっては、分かち与えられなかった。例えば、ＴＡＰＳ及びＥＰＰＳが使用されたとき、ゲルのｐＨは一定のままであったが、銅イオンは、ランニング領域を貫通した。
【００５２】
ビス−トリス−トリシン緩衝剤（例１）も、両電極がアルミニウムから作られていたカセットを用いてテストされた。この場合には、ランニング領域のｐＨはランニング時間を通して一定に維持された。しかし、アノードは、酸素ガスを発生した。
【００５３】
上述した実施例は、一例としてのみ説明されており、本発明の範囲内となる、これに対する多数の変形が存在することが理解されよう。例えば、ゲルは、垂直又は水平のいずれかに配置されてもよく、また、ポリアクリルアミド、アガロース、又は、当該技術分野で使用されている他の任意のゲルから作られてもよい。加えて、低い伝導度イオンを高い濃度で提供する他の任意の電解質溶液も本発明の範囲内に含まれるべきである。更には、例えば、ＤＮＡ、ＲＮＡ、炭化水素、脂質、ペプチド、蛋白質等、電気泳動により一般に分離される全ての型の分子の分離も、本発明の範囲内に含まれるべきである。
【００５４】
本発明が、特に図示され、上述されたものに限定されないことは、当業者により認められよう。むしろ、本発明の範囲は、請求の範囲によって画定される。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る電気泳動カセットの図である。
【図２】図２は、図１のカセットの断面図である。
【国際公開パンフレット】
2004527739.tif 000004
2004527739.tif 000005
2004527739.tif 000006
2004527739.tif 000007
2004527739.tif 000008
2004527739.tif 000009
2004527739.tif 000010
2004527739.tif 000011
2004527739.tif 000012
2004527739.tif 000013
2004527739.tif 000014
2004527739.tif 000015
2004527739.tif 000016
2004527739.tif 000017
2004527739.tif 000018
2004527739.tif 000019
2004527739.tif 000020
2004527739.tif 000021
2004527739.tif 000022
2004527739.tif 000023
2004527739.tif 000024
2004527739.tif 000025
2004527739.tif 000026
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004527739.tif 000027
【国際調査報告】
2004527739.tif 000028
2004527739.tif 000029
2004527739.tif 000030
2004527739.tif 000031