特許 7518976 電気泳動装置および電気泳動方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-09

(45)【発行日】2024-07-18

(54)【発明の名称】電気泳動装置および電気泳動方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/447 20060101AFI20240710BHJP

【ＦＩ】

G01N27/447 315C

G01N27/447 325B

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023531150

(86)(22)【出願日】2021-06-28

(86)【国際出願番号】 JP2021024357

(87)【国際公開番号】W WO2023275933

(87)【国際公開日】2023-01-05

【審査請求日】2023-11-13

(73)【特許権者】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテク

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小川 未真

(72)【発明者】

【氏名】横井 崇秀

【審査官】小澤 理

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－００１７７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５２３０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第５４４９４４６（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２００６－１７７７３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２７／４４７

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

Ｓｃｏｐｕｓ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気泳動装置において、
生体物質を泳動分離するための分離媒体と、
緩衝液を収容する緩衝液槽と、
目的生体物質を回収するための回収チャンバと、
前記緩衝液槽と前記回収チャンバとを隔てる分離壁であって、前記分離壁は、緩衝液の水位に応じて前記緩衝液槽と前記回収チャンバとの間の緩衝液の流通を制御する、分離壁と、
前記分離媒体内を泳動する目的生体物質の位置を検出する位置検出部と、
前記目的生体物質の位置に応じて、前記緩衝液槽内の緩衝液の水位を制御する水位制御部と、
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であって、
前記電気泳動装置は、前記緩衝液の液面位置を検出する液面検出部を備え、
前記水位制御部は、前記目的生体物質の位置および前記液面位置に応じて水位の変更量を決定す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であって、
前記水位制御部の制御に応じて注排水を行う注排水部を備えることを特徴とする電気泳動装置。

【請求項4】

請求項３に記載の電気泳動装置であって、
前記注排水部は調整弁を備え、前記調整弁は前記分離壁の上端よりも低い位置にあることを特徴とする電気泳動装置。

【請求項5】

請求項３に記載の電気泳動装置であって、
前記注排水部は分注機を備えることを特徴とする電気泳動装置。

【請求項6】

請求項１に記載の電気泳動装置であって、
前記水位制御部は、緩衝液槽内に配置される空間占有部材を上下することによって水位を制御することを特徴とする電気泳動装置。

【請求項7】

請求項１に記載の電気泳動装置であって、前記分離壁の上端は、前記分離媒体のうち前記回収チャンバに面する部分の上端と同じ高さか、またはこれより高い位置に設けられる、ことを特徴とする電気泳動装置。

【請求項8】

電気泳動装置を用いた電気泳動方法であって、
前記電気泳動装置は、
生体物質を泳動分離するための分離媒体と、
緩衝液を収容する緩衝液槽と、
目的生体物質を回収するための回収チャンバと、
前記緩衝液槽と前記回収チャンバとを隔てる分離壁であって、前記分離壁は、緩衝液の水位に応じて前記緩衝液槽と前記回収チャンバとの間の緩衝液の流通を制御する、分離壁と、
前記分離媒体内を泳動する目的生体物質の位置を検出する位置検出部と、
水位制御部と、
を備え、
前記電気泳動方法は、前記水位制御部が、前記目的生体物質の位置に応じて、前記緩衝液槽内の緩衝液の水位を制御することを備える、電気泳動方法。

【請求項9】

請求項８に記載の電気泳動方法であって、
前記緩衝液槽内の緩衝液を排出することと、
前記回収チャンバ内の緩衝液を除去することと、
前記回収チャンバ内の緩衝液を除去した後に、溶媒を前記回収チャンバに注入することと、
を備えることを特徴とする電気泳動方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気泳動装置と、これを用いた電気泳動方法とに関する。一例として、電気泳動を用いて幾つかの生体物質から目的物質のみを高純度かつ高濃度の回収液として簡便に回収するための方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ゲル電気泳動方法は、電荷を持った物質に電場を印加すると、物質が逆極性の電極方向へ移動する現象を利用して、核酸やたんぱく質などの生体物質を分析する手法である。一般に、生体物質の支持体として、アガロースゲルやアクリルアミドゲルなどの電気泳動ゲルが用いられる。生体物質の分子量によって電気泳動ゲル中の移動速度が異なるため、分子量毎に異なるバンドとして生体物質が分離される。ゲル電気泳動方法は、生体物質の分離に関し高い分解能を持つため、目的とする分子量の生体物質を他の分子量の生体物質から分離し、回収するためにも採用される。

【0003】

目的とする分子量の生体物質の回収方法として、電気泳動により分離した目的のバンドに対し、周囲の電気泳動ゲルごと切除し、切除された電気泳動ゲルから生体物質を回収する方法が一般に採用される。しかし、切除された電気泳動ゲルから生体物質を回収する際に、生体物質の濃度が変化したり、切除のための工程が余計に必要になったりするという課題があった。

【0004】

電気泳動ゲルを切除する必要がなく、電気泳動と同時に目的とする生体物質を回収する方法として、例えば特許文献１及び２には、予め電気泳動ゲルに生体物質の回収チャンバを設けることが開示されている。生体物質の回収チャンバを設ける方法は、目的生体物質よりも早く泳動する不要物が回収チャンバを通り抜けて泳動を続けることからコンタミの可能性がなくなるという利点があるが、同様の理由から目的生体物質も回収チャンバを通り抜けやすく、目的生体物質の高回収率化がみこめないという問題があった。

【0005】

同様に、電気泳動と同時に目的とする生体物質を回収する方法として、例えば特許文献３には、電気泳動の流路が二股に分かれていて、電極のスイッチングによって目的生体物質のみを回収用チャンバに移動させ、回収膜を使って高分子を補足する方法が開示されている。

【0006】

同様に、電気泳動と同時に目的とする生体物質を回収する方法として、例えば特許文献４には、回収膜が設置された回収チャンバを使って高分子を補足する方法が開示されている。

【0007】

同様に、電気泳動と同時に目的とする生体物質を回収する方法として、例えば特許文献５には回収膜が設置された回収チャンバを電気泳動ゲルの目的バンド付近に差し込んで高分子を補足する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２００４－２９０１０９号公報

【文献】特表２０１０－５０２９６２号公報

【文献】米国特許第９７１９９６１号明細書

【文献】米国特許第６２６４８１４号明細書

【文献】特開平８－３２７５９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、従来の構成では目的生体物質の回収率を向上させること、および安定して電気泳動を実施することが困難であるという課題があった。

【0010】

たとえば特許文献１及び２の構成は、ゲルの途中に孔が空いた構成のため、回収チャンバに到達した生体物質は回収チャンバ以降にも電気泳動を続けるため、高効率に目的生体物質を回収することは困難である。

【0011】

なお、特許文献３の構成では、電気的および物理的に分離された２個の回収用チャンバが必要で、その分必要な面積および体積が大きくなるという課題がある。

【0012】

なお、特許文献４及び５の構成では、電気泳動の途中で回収チャンバを差し込む作業が必要という課題がある。

【0013】

また、特許文献４の実施例には回収チャンバを電気泳動流路に差し込んだまま使用する方法が開示されているが、その際に容器壁面に発生する電気二重層による電気浸透流の影響は対策がされておらず、泳動中に回収チャンバ内の緩衝液が枯渇する可能性がある。

【0014】

そこで、本発明は、上記の欠陥の１つまたは複数を軽減しまたは未然に防ぐことで簡素な構成で目的生体物質を安定して分離回収することができる、電気泳動装置および電気泳動方法を提供することを目的とする。

【0015】

また、そのような電気泳動装置および電気泳動方法において、電気浸透流による緩衝液の減少を補い安定して導通状態を維持できるもの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】

【0016】

本発明に係る電気泳動装置の一例は、
生体物質を泳動分離するための分離媒体と、
緩衝液を収容する緩衝液槽と、
目的生体物質を回収するための回収チャンバと、
前記緩衝液槽と前記回収チャンバとを隔てる分離壁であって、前記分離壁は、緩衝液の水位に応じて前記緩衝液槽と前記回収チャンバとの間の緩衝液の流通を制御する、分離壁と、
前記分離媒体内を泳動する目的生体物質の位置を検出する位置検出部と、
前記目的生体物質の位置に応じて、前記緩衝液槽内の緩衝液の水位を制御する水位制御部と、
を備える。

【0017】

本発明に係る電気泳動方法の一例は、
電気泳動装置を用いた電気泳動方法であって、
前記電気泳動装置は、
生体物質を泳動分離するための分離媒体と、
緩衝液を収容する緩衝液槽と、
目的生体物質を回収するための回収チャンバと、
前記緩衝液槽と前記回収チャンバとを隔てる分離壁であって、前記分離壁は、緩衝液の水位に応じて前記緩衝液槽と前記回収チャンバとの間の緩衝液の流通を制御する、分離壁と、
前記分離媒体内を泳動する目的生体物質の位置を検出する位置検出部と、
水位制御部と、
を備え、
前記電気泳動方法は、前記水位制御部が、前記目的生体物質の位置に応じて、前記緩衝液槽内の緩衝液の水位を制御することを備える。

【発明の効果】

【0018】

本発明に係る電気泳動装置および電気泳動方法によれば、簡素な構成で目的生体物質を安定して分離回収することができる。

【0019】

また、簡素な構成で電気浸透流による電気泳動分離中の緩衝液の減少を補い、安定して導通状態を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る電気泳動装置の垂直断面図。

【図2】図１の回収膜の性質の例を説明する模式図。

【図3】分離壁の位置関係の例を説明する模式図。

【図4】分離壁の位置関係の別の例を説明する模式図。

【図5】図１の電気泳動装置を用いた回収方法を説明するワークフロー図。

【図6】注排水部の具体的な構成例を示す模式図。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものには同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、本発明は、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明は添付の特許請求の範囲によって定義されるが、その思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。

【0022】

図面等において示す各構成の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。
本明細書において単数形で表される構成要素は、特段文脈で明らかに示されない限り、複数形を含むものとする。

【0023】

［第１の実施形態］
第１の実施形態に係る電気泳動装置および電気泳動方法について、図１～図５を用いて説明する。
図１は、第１の実施形態に係る電気泳動装置の構成である。図１の例では分離媒体はゲル２であり、ゲル２を覆う支持体１が設けられる。支持体１は電気抵抗性（たとえば絶縁性。以下同じ）である。

【0024】

電気泳動装置は、電圧を印加するための正極６および負極７を備える。正極６および負極７には電源１２が接続され、正極６および負極７の間に電圧を印加できるように構成される。図示しないが、電源１２の動作を制御する電圧制御装置が電源１２に接続されてもよい。

【0025】

なお、以下において、回収の対象となる生体物質（目的生体物質）が核酸である場合を例に説明する。核酸は、マイナスに帯電しているため、電気泳動の向きは電場の向きとは逆になり、負極７側から正極６側に向かって電気泳動する。なお、プラスに帯電している生体物質を回収する場合は、電気泳動装置において正極６及び負極７の配置を逆にする。

【0026】

ゲル２は、生体物質を泳動分離するための分離媒体の例であり、たとえば目的生体物質と不要物とを分離するために用いられる。ゲル２として、例えばアガロースゲル又はポリアクリルアミドゲルなど公知のものを用いることができる。ゲル２の厚みに特に限定はないが、電気泳動により得られる生体物質のバンドがシャープで視認しやすいという観点から、２～１８ｍｍであることが好ましい。なおゲル２の厚みは一定でなくてもよい。

【0027】

ゲル２に関連して、注入チャンバ３が設けられる。注入チャンバ３は、目的生体物質を含む試料を注入するための構造であり、様々な分子量を有する生体物質の混合物を注入することができる。注入チャンバ３は、本実施形態では、ゲル２の一端またはその近傍において、上面に向かって開口する凹部として形成される。注入チャンバ３を設けることにより、注入操作が容易に行える。

【0028】

生体物質は、緩衝液５より比重の大きい液体と混合した注入液として、注入チャンバ３に注入される。生体物質が混合される溶媒として、例えば、グリセロール水溶液や砂糖水等が挙げられる。溶媒がグリセロール水溶液である場合には、グリセロール濃度を例えば６％とすることができる。注入液の粘度は、例えば１ｍＰａ・ｓとすることができる。

【0029】

回収チャンバ４は、分離された目的生体物質（たとえば目的の分子量を有する生体物質）を回収するための構造である。回収チャンバ４は、本実施形態では、ゲル２の一端（ただし注入チャンバ３とは反対側の端）またはその近傍において、上面に向かって開口する凹部として形成される。回収チャンバ４を設けることにより、回収操作が容易に行える。

【0030】

注入チャンバ３及び回収チャンバ４の間隔は任意に設定することができるが、回収チャンバ４は、電気泳動中または電気泳動後に目的の分子量の生体物質がバンドとして現れる位置近傍に設けられることが好ましい。この位置は、分離媒体の組成（たとえばゲル濃度）、目的生体物質の分子量、不要物（たとえば目的生体物質とは区別して廃棄したい物質）の分子量、泳動時間、等に応じて適宜設計することができる。

【0031】

さらに、本実施形態では、回収チャンバ４の側面の一部（一面）がゲル２の端面によって構成され、他の部分がゲル２以外の構造によって構成される。具体的には、側面の残部が支持体１によって構成されている。しかしながら、回収チャンバ４の具体的構成はこれに限られず、たとえば回収チャンバ４の側面全体をすべてゲル２によって構成することも可能である。

【0032】

注入チャンバ３及び回収チャンバ４を形成する方法として、例えば、ゲル２を固める前にコームを差し込む方法、固まったゲル２を切除して注入チャンバ３及び回収チャンバ４を形成する方法、固まったゲル２に熱をかけて溶かすことにより注入チャンバ３及び回収チャンバ４を形成する方法、などが挙げられるが、特に限定はない。

【0033】

支持体１は、注入チャンバ３の開口を形成する上部開口部９と、回収チャンバ４の開口を形成する上部開口部１０とを有する。支持体１は、電気抵抗性の容器（チャンバ）として構成することができ、たとえばゲル２、注入チャンバ３、および回収チャンバ４を覆う形状とすることができる。このような支持体１を設けることにより、分離媒体を物理的に支持しつつ、電流の経路を適切に形成することができる。

【0034】

本実施形態において、注入チャンバ３及び回収チャンバ４は略直方体であるが、その構造、形状、大きさ等は図示のものに限定されない。注入チャンバ３及び回収チャンバ４の構造、形状、大きさ等は、任意に設定することができる。注入チャンバ３及び回収チャンバ４の幅方向寸法（すなわち電場の向きと直交する水平方向の寸法。図２には表れない）は等しくしてもよく、異なっていてもよい。また、試料の注入位置の構造によっては、注入チャンバ３を設けないことも可能である。

【0035】

回収チャンバ４は、溶媒を収容できるように構成される。溶媒は、目的生体物質を懸濁可能なものとする。回収チャンバ４内に目的生体物質が存在している場合には、回収チャンバ４内の溶液を回収することにより、溶媒とともに目的生体物質を回収することができる。

【0036】

分離媒体の正極側端および負極側端、またはそれらの近傍において、緩衝液５を収容する緩衝液槽８が設けられる。負極側の緩衝液槽８は、負極７について設けられる。負極７は、緩衝液槽８において緩衝液５に浸される。正極側の緩衝液槽８は、正極６について設けられる。正極６は、緩衝液槽８において緩衝液５に浸される。図１には正極６及び負極７の具体的構造をとくに図示しないが、当業者は適宜、電気泳動装置内に電場を発生させるよう正極６及び負極７を配置することができる。

【0037】

回収チャンバ４は、正極側の緩衝液槽８に隣接して設けられる。また、正極側の緩衝液槽８と回収チャンバ４との間には分離壁１７が配置される。分離壁１７は、緩衝液槽８と回収チャンバ４とを隔てる。図１の例では、電気抵抗性の分離壁１７によって、緩衝液槽８のうち、分離壁１７の上端から下端までの高さ位置の部分と、回収チャンバ４とが分離されている。

【0038】

分離壁１７は、緩衝液５の水位に応じて緩衝液槽８と回収チャンバ４との間の緩衝液５の流通を制御するように配置される。

【0039】

図３は、回収チャンバ４と緩衝液槽８と分離壁１７との位置関係の一例を説明する模式図である。図３の例では、分離壁１７の上端はゲル２の上端と同じ高さ位置に設けられている。また、分離壁１７の上端は、支持体１のうち回収チャンバ４を構成する部分の上端１ａおよび緩衝液槽８の上端８ｂよりも低い位置に配置される。この配置により、緩衝液５の水位は、分離壁１７の上端よりも高い位置（たとえば液面１８）に達することが可能となる。

【0040】

緩衝液５の水位が液面１８であるとき、緩衝液槽８と回収チャンバ４との間を緩衝液５が自由に出入りすることが可能である。また、緩衝液５の水位が液面１９であるとき、緩衝液槽８と回収チャンバ４との間の緩衝液５の出入りは妨げられる。

【0041】

なお当然ながら、緩衝液槽８および回収チャンバ４のうち一方の水位が液面１９の位置にあっても、他方の水位が分離壁１７の上端に達していれば、水位が高い側から低い側への分離壁１７を越えての移動は可能である。

【0042】

以上のように、緩衝液５の水位が分離壁１７の上端より高い場合には、緩衝液５は分離壁１７によって妨げられることなく、緩衝液槽８と回収チャンバ４との間を自由に移動することができる。なおこの場合には、緩衝液槽８の水位と回収チャンバ４の水位とは等しくなる。

【0043】

一方で、回収チャンバ４の水位が分離壁１７の上端より低い場合には、緩衝液５が回収チャンバ４から緩衝液槽８へと移動することが禁止される。また、緩衝液槽８の水位が分離壁１７の上端より低い場合には、緩衝液５が緩衝液槽８から回収チャンバ４へと移動することが禁止される。このようにして、緩衝液槽８と回収チャンバ４との間の緩衝液５の流通が制御される。

【0044】

なお、分離壁１７の上端は、図１の例ではゲル２のうち回収チャンバ４に面する部分の上端と同じ高さに設けられている。分離壁１７の上端を、このような高さか、またはこれより高い位置に設けることにより、ゲル２のうち回収チャンバ４に面する部分の全体を緩衝液に浸しつつ、緩衝液槽８と回収チャンバ４との間の液体（緩衝液５または他の溶媒）の行き来を禁止することが可能となる。

【0045】

図４は、回収チャンバ４と緩衝液槽８と分離壁１７との位置関係の別の例を説明する模式図である。この例では、鉛直方向から見た場合に、緩衝液槽８の少なくとも一部が回収チャンバ４の少なくとも一部と重複するように設けることも可能である。

【0046】

図４の例では、緩衝液槽８の一部は回収チャンバ４の側方に設けられている。また、緩衝液槽８は、上に向かって開口する開口部８ａを持つ。開口部８ａを設けることにより、緩衝液槽８への緩衝液５の供給作業が容易に行える。

【0047】

回収チャンバ４の底面には回収膜１１が配置され、回収チャンバ４は回収膜１１を介して緩衝液槽８と連通する。すなわち、回収膜１１の片面は回収チャンバ４内の溶媒または溶液と接触し、回収膜１１のもう片面は緩衝液槽８内の緩衝液５と接触する。

【0048】

図２は、回収膜１１の性質を説明する模式図である。回収膜１１の性質は任意であるが、目的生体物質のみを効率的に回収する観点からは、目的生体物質が矢印Ａに示すように回収チャンバ４に留まり、それ以外のイオンが矢印Ｂに示すように緩衝液槽８へと透過するようにすると好適である。

【0049】

一例として、回収膜１１が目的生体物質の透過を阻害するようにすると好適であり、実質的に透過しないようにするとさらに好適である。別の例として、回収膜１１が目的生体物質以外のイオンを透過するようにすると好適であり、実質的に透過を阻害しないようにするとさらに好適である。また別の例として、回収膜１１を選択透過膜とし、目的生体物質に対する回収膜１１の透過率が、少なくとも１種類の別のイオン（すなわち目的生体物質以外のイオン）に対する回収膜１１の透過率よりも低くなるように構成すると好適である。上記各例の性質を組み合わせてもよい。

【0050】

また、回収膜１１は、緩衝液５の透過を阻害するよう構成することができる。分離壁１７および回収膜１１によって緩衝液槽８と回収チャンバ４とが分離されることにより、回収チャンバ４の構成を簡素にすることができ、たとえば正極６を回収チャンバ４の外部に設置することができる。

【0051】

なお、分離壁１７はたとえば樹脂から製造することができるが、回収膜１１と同じ素材で製造される構成も除外しない（そのような構成では回収膜１１が分離壁１７としても機能するということができる）。

【0052】

位置検出部１３（図１）は、ゲル２内を泳動する目的生体物質の位置を検出するための構造である。位置検出の方法は任意に選択できる。例えばカメラやフォトダイオードなどを用いることができる。位置検出部１３の配置は図１ではゲル２の上方としているが、下方に配置する、支持体１に埋め込むなどが考えられ、特に限定はない。

【0053】

液面検出部１４は、回収チャンバ４内の緩衝液５の水位すなわち液面位置を検出するための構造である。液面検出の方法は任意に選択できる。例えば超音波式、電波式、レーザー式などの非接触液面センサーや電極式の液面センサー、カメラなどを用いることができる。液面検出部１４の配置は図１では回収チャンバ４の上方としているが、下方に配置する、回収チャンバ４に差し込むなどが考えられ、特に限定はない。

【0054】

水位制御部１５は、事前に定めた判断規則に従って、位置検出部１３の検出値（たとえば目的生体物質の位置）に基づき、さらに場合によっては液面検出部１４の検出値（たとえば液面位置）に基づき、水位の変更量を決定し、注排水を制御するための構造である。注排水を実施すると判断した場合には注排水部１６に伝え、注排水操作を実行させる。

【0055】

注排水部１６は水位制御部１５の制御に応じて注排水を行うための構造である。注排水部１６は、緩衝液槽８に対して注排水を行うように構成される。注排水部１６を備えることにより、水位の制御を能動的に行うことができる。注排水部１６の具体的な構成例は、図６に関して後述する。

【0056】

次に、図５を参照して、図１の電気泳動装置による分離回収ワークフローを説明する。このワークフローは電気泳動方法に係るものであり、とくに、上述の電気泳動装置を用いた電気泳動方法を表す。図５においてハッチングを付したステップ（後述のステップ２２および２５）は、変形例において省略可能である。

【0057】

本実施形態に係る電気泳動方法は、ステップ２０～２９の各工程を有する。

【0058】

ステップ２０は、電源１２が注入チャンバ３及び回収チャンバ４を通る電場を印加して電気泳動を行う工程である。ステップ２０には電気泳動の最初の開始タイミングのみを示すが、電気泳動の停止または終了のタイミングは当業者が適宜設計することができる。たとえば、後述のステップ２４の直前に停止してもよく、ステップ２５の直後に再開してもよく、ステップ２６の直前に再停止してもよい。

【0059】

ステップ２１は、注排水を実行するタイミングを決定するために、ゲル内を泳動する目的生体物質の位置を検出する工程である。例えば泳動中継続的または断続的に目的生体物質位置を検出することができる。また、特定の位置を目的生体物質が通過したかどうかを検出してもよい。目的生体物質の位置を検出することにより、たとえば目的生体物質が回収チャンバ４付近（たとえば回収チャンバ４からの距離が所定値以内となる領域）に到達したか否かを判定することができる。

【0060】

ステップ２２は、液面検出部１４が回収チャンバ４の液面位置を検出する工程である。なお、変形例として、液面検出部１４は、回収チャンバ４の液面位置に代えて、またはこれに加えて、緩衝液槽８の液面位置を検出してもよい。

【0061】

ステップ２３は、後述のステップ２９とともに、水位制御部１５が、目的生体物質の位置に応じて、正極側の緩衝液槽８内の緩衝液５の水位を制御する工程である。水位制御部１５は、さらに緩衝液の液面位置に応じて、緩衝液槽８内の緩衝液の水位の変更量を決定してもよい。これによって緩衝液槽８内の水位が制御される。なお、ここで緩衝液５の液面位置に応じた制御を行わない場合には、ステップ２２は省略可能である。

【0062】

ステップ２３において、目的生体物質が回収チャンバ４付近に到達していない場合（または、目的生体物質が回収チャンバ４付近に到達しておらず、かつ回収チャンバ４内の液面が分離壁１７の上端よりも低くなった場合）には、水位制御部１５はステップ２９を実行すると決定する。

【0063】

ステップ２９は、水位制御部１５が緩衝液槽８に緩衝液を注入する工程である。水位制御部１５は、緩衝液槽８または回収チャンバ４の水位が分離壁１７の上端を超える所定高さに達するまで、緩衝液を継続的に注入してもよい。

【0064】

電気泳動の進行に伴い、電気浸透流によって回収チャンバ４内の緩衝液が減少するが、ステップ２９の実行により、回収チャンバ４内に十分な緩衝液が供給されるので、安定した導通状態を維持することができる。

【0065】

電気浸透流による回収チャンバ４内の緩衝液の減少量が予測できる場合には、これに応じて緩衝液の供給量を決定することができる。また、液面検出部１４が設けられる場合には、水位制御部１５は、液面位置に応じて水位の変更量を決定することができるので、より適切に供給量を決定することができる。

【0066】

ステップ２９の実行後、処理はステップ２１に戻る。

【0067】

ステップ２３において、目的生体物質が回収チャンバ４付近に到達した場合には、水位制御部１５はステップ２４を実行すると決定する。

【0068】

ステップ２４は、目的生体物質が回収チャンバ４に到達する前に、水位制御部１５が緩衝液槽８内の緩衝液５の水位を下げ、これによって緩衝液槽８と回収チャンバ４との間の緩衝液５の行き来を禁止する工程を含む。

【0069】

緩衝液の水位は、たとえば緩衝液槽８から緩衝液を排出することによって下げることができる。排出される緩衝液の量は、緩衝液槽８内の液面が分離壁１７の上端未満となり、これによって緩衝液槽８と回収チャンバ４との緩衝液の行き来が禁止されるような量である。このような量の具体的な値は、事前に設計されてもよいし、水位制御部１５が回収チャンバ４内の緩衝液の液面位置に応じて自動的に計算してもよい。

【0070】

ステップ２５は、回収チャンバ４内の緩衝液を除去し、その後、目的生体物質を回収するための溶媒を回収チャンバ４に注入する工程である。この工程は、たとえば手作業で行うことができる。このように、回収チャンバ４内の緩衝液を除去することにより、目的生体物質より早く回収チャンバ４に到達していた不要物（たとえば目的外の生体物質）を除去することができるので、回収される溶液中における目的生体物質の濃度を向上させることができる。

【0071】

場合によっては、緩衝液を除去した後、溶媒を注入する前に、洗浄液を用いて回収チャンバ４を洗浄する工程と、回収チャンバ４から洗浄液を除去する工程とを含んでもよい。洗浄に係る工程は人間が行ってもよいし、電気泳動装置が自動的に行うよう構成されてもよい。洗浄を行うことにより、回収される溶液中における目的生体物質の濃度をさらに向上させることができる。

【0072】

なお、条件（たとえば目的生体物質の種類または後続処理の内容等）によっては、ステップ２５は省略可能である。

【0073】

ステップ２６は、ユーザーが回収チャンバ４に到達した目的生体物質を回収チャンバ４から回収する工程（回収工程）である。たとえば、ユーザーは、回収チャンバ４内の試料溶液を取得することによって目的生体物質を回収する。

【0074】

ステップ２７は、他に目的生体物質があるかを決定する工程である。ステップ２７にて他に目的生体物質がある場合には、ステップ２９が実行され、その後ステップ２１からの工程が繰り返される。このような繰り返しにより、複数種類の目的生体物質を、分子量が小さい順に分画して回収することができる。ステップ２７において他に目的生体物質がない場合には、ステップ２８において図５の処理が終了する。

【0075】

図６に、注排水部１６の具体的な構成例を示す。注排水部１６は、例えば調整弁１６ａ、分注機１６ｂ、重り１６ｃ、ポンプ（図示せず）、等のいずれかまたは複数を備える。

【0076】

調整弁１６ａを用いる場合には、調整弁１６ａを分離壁１７の上端より低い位置に設けることができる。このような構成によれば、緩衝液槽８の水位が分離壁１７の上端より高い場合に、調整弁１６ａを開いて排水することにより、緩衝液槽８の水位を分離壁１７の上端より低い位置にまで低下させることができる。調整弁１６ａを用いることにより、緩衝液槽８の内部の構造を簡素にすることができる。

【0077】

また、分注機１６ｂを用いる場合には、分注機１６ｂのノズルを緩衝液槽８内に配置し、緩衝液５の吸入または分注を行うことにより、緩衝液槽８の水位を上下させることができる。分注機１６ｂを用いることにより、液量の制御をより精密に行うことができる。

【0078】

重り１６ｃは、緩衝液槽８内に配置される空間占有部材の例である。重り１６ｃの重さおよび比重に限定はない。重り１６ｃの材質および形状は適宜設計可能である。水位制御部１５は、重り１６ｃを上下することによって水位を制御することができる。すなわち、重り１６ｃを下降させ、液面より下において重り１６ｃが占有する空間を増加させることにより、緩衝液槽８内の水位が上昇する。逆に、重り１６ｃを上昇させ、液面より下において重り１６ｃが占有する空間を減少させることにより、緩衝液槽８内の水位が低下する。重り１６ｃを用いることにより、電気泳動時の緩衝液槽８に対する緩衝液の供給または排出を不要とし、あるいは、供給量および排出量を抑制することができる。

【0079】

なお、注排水部１６を省略することも可能である。そのような場合には、たとえば水位制御部１５の制御に応じてゲル２を上下させることにより、液面に対するゲル２の相対的位置を変更できるような構成としてもよい。これによって、ゲル２に対する液面位置を相対的に変更することができる。

【0080】

このように、第１の実施形態に係る電気泳動装置および電気泳動方法によれば、電気浸透流による電気泳動中の緩衝液の減少を補い、安定した導通状態を維持することができる。

【0081】

また、そのような効果を簡素な構成で得ることができる。たとえば、従来の構成には分離媒体の流路を分岐させたものがあるが（特許文献３等）、そのような構成と比較すると、本発明の第１の実施形態に係る電気泳動装置および関連する生体物質回収方法では分離媒体の流路を一続きにできるため、一サンプルの処理に必要な体積を小さくすることができ、構成が簡素となる。

【0082】

［実施例］
以下、第１の実施形態の実施例について説明する。

【0083】

（電気泳動ゲルの作製）
注入チャンバ３及び回収チャンバ４を有するアガロースゲルを作製した。アガロースゲルは、３％ＳｅａＫｅｍ（登録商標）ＧＴＧ－ＴＡＥ（Ｌｏｎｚａ社製）をプラスチック容器の支持体に流し入れて成型した。注入チャンバ３は、開口寸法１ｍｍ×５ｍｍ、深さ３ｍｍになるように、回収チャンバ４は、開口寸法２ｍｍ×５ｍｍ、深さ４ｍｍになるように、アガロースゲルが固まる前にコームを差し込むことで、それぞれ形成した。注入チャンバ３及び回収チャンバ４の距離は２０ｍｍとした。

【0084】

（電気泳動）
１×ＴＡＥ緩衝液（ＴｒｉｓＡｃｅｔａｔｅＥＤＴＡＢｕｆｆｅｒ）を両極の緩衝液槽８に注いだ。注入チャンバ３及び回収チャンバ４の内部もＴＡＥ緩衝液で満たした。その後、種々の長さの核酸を含む試料溶液５μＬに、６×ＤＮＡＬｏａｄｉｎｇＤｙｅ（ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製）１μＬを混合して注入液とし、注入チャンバ３に注入した。

【0085】

注入液の注入後、１３５Ｖの電圧を印加し電気泳動を行った。

【0086】

次に、生体物質位置が検出され、目的長さの核酸が回収チャンバ４の直前にあるときに今度は液面位置が検出された。液面位置に応じて緩衝液槽の緩衝液を除去する量が決定された。

【0087】

決定した除去量に従い緩衝液槽の緩衝液が分注機により除去され、緩衝液槽と回収チャンバ間の緩衝液の行き来が遮断された。

【0088】

続いて回収チャンバ４内の緩衝液が除去され、蒸留水４０μＬが注入され、２０回ピペッティングされた後除去され、回収チャンバが洗浄された。次に、溶媒として蒸留水４０μＬが注入された。

【0089】

目的長さの核酸が回収チャンバに入った後に電圧が停止され、核酸溶液が取得された。

【0090】

取得された溶液は、核酸定量装置ＴａｐｅＳｔａｔｉｏｎ４２００（ＡｇｉｌｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｌｔｄ．）を用いて定量した。定量結果から、目的核酸をコンタミなく８０％回収できていることを確認した。

【符号の説明】

【0091】

１…支持体
２…ゲル（分離媒体）
３…注入チャンバ
４…回収チャンバ
５…緩衝液
６…正極
７…負極
８…緩衝液槽（８ａ…開口部）
９，１０…上部開口部
１１…回収膜
１２…電源
１３…位置検出部
１４…液面検出部
１５…水位制御部
１６…注排水部
１６ａ…調整弁
１６ｂ…分注機
１６ｃ…重り（空間占有部材）
１７…分離壁
１８…液面
１９…液面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】