【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット方式を用いた、ＤＮＡや蛋白質の電気泳動に用いられるゲルプレートの作製技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気泳動法は分子生物学及びその関連分野、生物物理学、臨床化学等の非常に広い分野で利用されている基幹技術であり、蛋白質、糖、ＤＮＡ、ＲＮＡ等の分離、検出、精製に利用されている。
【０００３】
この方法は、緩衝液で飽和された、生物学的に不活性な支持体の一端に試料溶液を付着させ、その両端に適当な電圧を印加すると、試料の各成分が支持体中を固有の速度で移動することを利用したものである。この移動速度は各成分の分子量、帯電量等に依存している。特に、支持体がゲルであるゲル電気泳動法には、アガロースゲル電気泳動法やポリアクリルアミドゲル電気泳動法等が周知であり、最近の遺伝子工学の著しい発展の原動力となっている。
【０００４】
通常の電気泳動法では、例えば、ＤＮＡ解析に利用される頻度が高い支持体であるアガロースの網目構造による分子篩効果を利用しており、長い直鎖状のＤＮＡでも充分な篩効果を受け、分子量に比例した泳動の応力を受け、その結果、分子量に応じた分離を可能とする。すなわち、低分子ＤＮＡは早く移動し、高分子ＤＮＡはゆっくりと移動する。
【０００５】
かかる電気泳動法を利用する電気泳動装置におけるゲルプレートの作製にあたっては、例えば、縦約４０ｃｍ×横約３０ｃｍの２枚のガラス板を厚さが約０．３５ｍｍのスペーサを介して対向させ、ガラス板間に緩衝液を飽和させてゲル溶液を、気泡等が混入しないように充填し、固化させてゲルプレートを作製した後、電気泳動装置に装填し、ゲルプレート上部及び下部をそれぞれ緩衝液と接触させると共に、ゲルプレート上部にウエルを形成した分析用試料をセットし、ゲルプレートの上下方向に電圧を印加し、電気泳動が実行される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
遺伝子工学が医薬品、農業等の産業あるいは動植物ゲノム解析等に利用されるようになると、ゲル電気泳動法の利用頻度が飛躍的に増大し、ＤＮＡを含む多種類の検体試料を迅速に解析する必要性が生じてきているが、電気泳動装置用のゲルプレートは解析に際して一個ずつ作製されているのが現状である。また、泡等を含まないように慎重に作製する必要があり、作製条件によってはゲルプレートの硬化が不均一となったり、さらに、２枚のガラス板は通常クリップ等で固定させるため、ガラス板とスペーサ間から液が漏れたりするという問題があり、煩雑な作業となっている。
【０００７】
しかも、近年、多量の検体試料を、同時に、同一条件で処理することが要請されるようになってきており、均質でかつ多数のゲルプレートを連続的に作製し、また簡便な電気泳動を実現させることが望まれている。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、多種多量の試料を電気泳動でき、同一条件で迅速、簡便、かつ安価に製造できる電気泳動用ゲルプレート及びその作製方法を提案することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明では、相互に異なるゲル濃度に調整された複数のゲル溶液を、インクジェットヘッドを用いてプレート上に吐出し、当該ゲル溶液を乾燥させて、部分的にゲル濃度が異なる電気泳動用ゲルプレートを作製する。
【００１０】
かかる方法により、ゲル濃度が部分的に異なる電気泳動用ゲルプレートを得ることができるため、一枚の電気泳動用ゲルプレートで多量の検体試料を、同時に、同一条件で処理することができる。さらに、インクジェットヘッドで作製した電気泳動用ゲルプレートの境界線は蛇行せずに真っ直ぐとなるため、検体試料の分画に好適である。
【００１１】
好ましくは、ゲル濃度の濃度勾配を形成するように、前記プレート上にゲル溶液を吐出する。
【００１２】
ゲル濃度に濃度勾配をもたせることにより、検体試料の分画を容易に行える。
【００１３】
好ましくは、検体試料が電気泳動する方向に前記濃度勾配を形成する。
【００１４】
好ましくは、隣接するゲルの境界線が前記濃度勾配の方向に対して直交するように形成する。
【００１５】
かかる構成により、検定試料が境界線上でトラップすることなく、スムーズな分画を行える。
【００１６】
好ましくは、乾燥後のゲルを冷却固化させる工程を含む。
【００１７】
本発明の電気泳動用ゲルプレート作製方法では、隣接するゲルの境界線が検体試料の電気泳動方向に対して略直交する向きにほぼ直線状となるように、インクジェットヘッドを用いてゲル濃度の異なる２種類のゲル溶液を吐出することで、前記電気泳動方向に対するみかけ上の濃度を中間濃度に調整し、当該ゲル溶液を乾燥させて電気泳動用ゲルプレートを作製する。
【００１８】
かかる方法により、ゲル濃度の異なる２種類のゲル溶液をプレート上にスポッティングすることで、高濃度ゲル溶液の濃度と低濃度ゲル溶液の濃度との中間の濃度を有する電気泳動用ゲルプレートを作製することができ、電気泳動方向に対して濃度勾配を形成することが可能となる。
【００１９】
好ましくは、前記ゲル溶液は、アガロースゲル溶液、若しくはポリアクリルアミドゲル溶液とする。
【００２０】
好ましくは、前記プレートはガラスプレート、若しくはアクリル樹脂プレートとする。
【００２１】
本発明の電気泳動用ゲルプレートは、プレートと、部分的にゲル濃度が異なるように前記プレート上に形成されたゲルとを備える。
【００２２】
ゲル濃度が部分的に異なるため、一枚の電気泳動用ゲルプレートで多量の検体試料を、同時に、同一条件で処理することができる。
【００２３】
好ましくは、前記ゲルは、ゲル濃度の濃度勾配を形成するように、前記プレート上に形成されている。
【００２４】
好ましくは、試料が電気泳動する方向に前記濃度勾配が形成されている。
【００２５】
好ましくは、隣接するゲルの境界線が前記濃度勾配の方向に対して直交するように形成されている。
【００２６】
本発明の電気泳動用ゲルプレートは、ゲル濃度の異なる２種類のゲルの境界線が検体試料の電気泳動方向に対して略直交する向きにほぼ直線状となるように形成されることで、前記電気泳動方向に対するみかけ上の濃度が中間濃度に調整される。
【００２７】
好ましくは、前記ゲルは、アガロースゲル、若しくはポリアクリルアミドゲルである。
【００２８】
好ましくは、前記プレートはガラスプレート、若しくはアクリル樹脂プレートである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、各図を参照して本実施形態について説明する。
【００３０】
図１は、電気泳動用ゲルプレートを製造するための装置１００の主要部分を示す構成図である。装置１００は、ガラス若しくはアクリル樹脂から成るプレート１０２上に濃度の異なる複数種類のゲル溶液を数ピコリットル程度の微小液滴として吐出し、電気泳動用ゲルプレートを形成するためのインクジェットヘッド１１０と、ゲル溶液を充填するためのタンク１１２と、図示矢印Ａ方向に回動し、プレート１０２を副走査方向に搬送するプラテン１０４と、インクジェットヘッド１１０の主走査方向（図示矢印Ｂ方向）の移動を案内するためのガイド軸１０６と、ガイド軸１０６に沿ってインクジェットヘッド１１０を往復動させるためのキャリッジ１０８とを備えて構成されている。
【００３１】
上記の構成において、キャリッジ１０８の送り機構によって、インクジェットヘッド１１０が主走査方向へ往復動する間に、インクジェットヘッド１１０から微小なドット状のゲル溶液を連続的に吐出する一方、インクジェットヘッド１１０の主走査方向への移動が完了する都度に、プラテン１０４が所定角度回動することにより、プレート１０２を副走査方向に搬送し、引き続きインクジェットヘッド１１０を主走査方向に移動させ、ゲル溶液の吐出を行う。この操作を繰り返すことにより、微小液滴として吐出されたゲル溶液がプレート１０２上の一面に塗布される。
【００３２】
インクジェットヘッド１１０としては、発熱抵抗体に投入された電気エネルギーを熱エネルギーに変換して瞬発的に気泡を発生させ、液滴を吐出するサーマルジェット方式／バブルジェット（ Ｒ ）方式や、ピエゾ素子等の電気機械変換素子に電気エネルギーを投入して機械エネルギーに変換し、加圧室内の圧力変動で液滴を吐出するピエゾジェット方式や、シリコン基板からなる加圧室基板と電極との間に静電気を発生させ、静電力により振動板を弾性変位させ、加圧室内の圧力変動で液滴を吐出する静電駆動方式の何れでもよい。
【００３３】
図２はインクジェットヘッド１１０のノズル面の説明図である。同図に示すように、インクジェットヘッド１１０は３種類のゲル濃度に調整されたゲル溶液を吐出するための吐出手段１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃを備えている。つまり、吐出手段１１０ａからは第１のゲル溶液が、吐出手段１１０ｂからは第２のゲル溶液が、吐出手段１１０ｃからは第３のゲル溶液がそれぞれ独立に吐出するように構成されている。ゲル溶液としては、例えば、アガロースゲル溶液、又はポリアクリルアミドゲル溶液を用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００３４】
図５は、分画したい核酸のサイズと、用いるべきアガロースゲル濃度との関係の目安を例示する。かかる３つの濃度を有するゲルを一枚のプレート上に設けることにより、多種多量の検体試料を、同時に同一条件にて、電気泳動処理することが可能になる。そこで、本実施形態においては、第１のゲル溶液のゲル濃度を０．５％とし、第２のゲル溶液のゲル濃度を１％とし、第３のゲル溶液のゲル濃度を２％とするものとする。このようにゲル濃度の異なるゲル溶液を、インクジェットヘッド１１０の動作に連動させて、濃度の低い順に、又は濃度の高い順に吐出溶液を切り換えることによって、インクジェットヘッド１１０の副走査方向に沿って濃度勾配を有する電気泳動用ゲルプレートを作製することができる。
【００３５】
図４は電気泳動用ゲルプレート２００を作製するための具体的な手順を説明するための図である。インクジェットヘッド１１０の主走査方向への移動と副走査方向への移動を順次繰り返しつつ、その間に３種類の吐出手段１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃからのゲル溶液の吐出を順次切り換えることで、３種類のゲル濃度の異なる電気泳動用ゲルプレートを作製する。同図に示すように、微小液滴として吐出された第１のゲル溶液は主走査方向（プレート１０２の幅方向）に沿ってプレート１０２上に順次吐出され、インクジェットヘッド１１０がプレート１０２の端部に至ると、１ドット分の副送り走査がなされ、再び主走査方向に沿って液滴の吐出が行われる。これらの液滴はプレート１０２上にて略円形の広がりをもって着弾し、多数の液滴スポット２０ａを形成する。液滴スポット２０ａ同士の間隔は極微小であるから、当該液滴スポット２０ａは互いに表面張力を小さくするように相互に接触し、融合することで、平面状の液膜となった第１のゲル２００ａを形成する。
【００３６】
インクジェット１１０の副走査方向の送り量が符号１１に示す位置に到達したならば、第１のゲル溶液から第２のゲル溶液に吐出操作を切り換える。第２のゲル溶液の塗布工程は、上述の第１のゲル溶液の塗布工程と同じであり、ゲル濃度１％の液滴スポット２０ｂを多数吐出することにより、平面状の液膜となった第２のゲル２００ｂを形成する。ここで、インクジェット１１０の副走査方向の送り量が符号１２に示す位置に到達したならば、第２のゲル溶液から第３のゲル溶液に吐出操作を切り換える。第３のゲル溶液の塗布工程は、上述の第１，第２のゲル溶液の塗布工程と同じであり、ゲル濃度２％の液滴スポット２０ｃを多数吐出することにより、平面状の液膜となった第３のゲル２００ｃを形成する。ゲル溶液の塗布工程が終了したならば、必要に応じて、熱風又はヒータ等の乾燥手段により、ゲル溶液を乾燥させ、しかる後に、乾燥後のゲルを冷却固化させる。このように、ゲル濃度の低いゲル溶液からゲル濃度の高いゲル溶液へと吐出切換を行うことにより、濃度勾配を有する電気泳動用ゲルプレート２００を得ることができる。
【００３７】
図３は上述の製造工程で得られた電気泳動用ゲルプレート２００の説明図である。同プレート２００には、それぞれゲル濃度の異なるゲル２００ａ，２００ｂ，２００ｃが形成されている。本発明では、インクジェットヘッド１１０を用いて数ピコリットル程度の微小液滴としてゲル溶液を吐出して電気泳動用ゲルプレート２００を作製するため、ゲル２００ａと２００ｂの境界線２０１、及びゲル２００ｂと２００ｃの境界線２０２はインクジェットヘッド１１０の主走査方向とほぼ平行（副走査方向に対して直角）になるように形成されている。つまり、本発明の製造方法により、境界線２０１，２０２は大きく蛇行することなく、インクジェットヘッド１１０の主走査方向とほぼ平行に形成されるため、ゲルの境界が明確な電気泳動用ゲルプレート２００を得ることができる。かかる境界線２０１，２０２は試料の電気泳動方向と垂直であるため、境界線が大きく蛇行することに起因する、境界線上での試料のトラップ等を防ぐことができる。
【００３８】
本実施形態によれば、電気泳動用ゲルプレート２００は、２〜２０ｋｂの核酸サイズを分画する第１のゲル２００ａと、数百〜１０ｋｂの核酸サイズを分画する第２のゲル２００ｂと、０．１〜２ｋｂの核酸サイズを分画する第３のゲル２００ｃとを備えているため、一枚のゲルプレートによって、核酸や蛋白質などの各種多量の検体試料を、同時に、同一条件で処理することが可能となり、検定作業の効率化を図ることができる。また、ゲルの境界線２０１，２０２を電気泳動の方向に対してほぼ垂直に設定できるため、当該境界線上での検体試料がトラップすることなく、検体試料の分画に好適である。
【００３９】
さらに、上述したインクジェット法によれば、ゲル濃度の異なる２種類のゲル溶液の吐出パターンを適宜変えることにより、みかけ上の濃度勾配を形成することも可能である。ゲル濃度として、高濃度ゲル溶液と低濃度ゲル溶液のように濃度差の大きいゲル溶液を用いることが望ましく、例えば、２ｋｂ程度以上の核酸サイズの比較的大きい検体試料分画用のゲル溶液と、２ｋｂ程度以下の核酸サイズの比較的小さい検体試料分画用のゲル溶液とをそれぞれ用いることが望ましい。ここでは、高濃度ゲル溶液として、２％のゲル溶液を用い、低濃度ゲル溶液として、０．１％のゲル溶液を用いる場合を例示するが、これに限られるものではない。
【００４０】
図６は電気泳動用ゲルプレートのみかけ上の濃度を０．７３％に調整するときのゲル溶液吐出パターンの一例を示すものであり、同図において、検体試料の電気泳動方向と平行する方向をインクジェットヘッドの副走査方向に設定し、これと略直交する方向を同ヘッドの主走査方向に設定している。つまり、プレート１０２における電気泳動方向を予め決定しておき、これと交差する方向にゲル溶液の微小液滴を連続的に吐出する。インクジェットヘッドを主走査方向に沿って２往復し、所定のタイミングで副送り走査をしながら、ゲル濃度０．１％の液滴スポット３０ａを４行分プレート１０２上に吐出したならば、続いて、インクジェットヘッドを主走査方向に沿って１往復し、所定のタイミングで副送り走査をしながら、ゲル濃度２％の液滴スポット３０ｂを２行分プレート１０２上に吐出する。微小間隔をおいてスポッティングされたこれらの液滴スポット３０ａ，３０ｂは表面張力の影響で相互に接触し、融合することで、液膜となる。
【００４１】
インクジェット法によって形成されたゲル溶液の境界線３０１は蛇行することなく電気泳動方向に対して直交する向きにほぼ直線状に形成される。このようにして作製された電気泳動用ゲルプレートの電気泳動方向に対するみかけ上の濃度は、（０．１％×４＋２％×２）／６＝０．７３％となる。電気泳動用ゲルプレートを微視的に観察すると、境界線３０１において、０．１％のゲルと２％のゲルとが隣接配置され、濃度が段階的に変化する構成ではあるが、プレート１０２の電気泳動方向の長さを数１０センチ程度の長さに確保し、巨視的に観察すれば、みかけ上の濃度はほぼ０．７３とみることができる。つまり、プレート１０２上に吐出される高濃度ゲル溶液と低濃度ゲル溶液のそれぞれの吐出パターンを工夫することで、みかけ上の濃度勾配を形成することが可能となる。
【００４２】
図７はゲル溶液吐出パターンの他の例を示すものであり、インクジェットヘッドを主走査方向に沿って１往復し、所定のタイミングで副送り走査をしながら、ゲル濃度０．１％の液滴スポット３０ａを２行分プレート１０２上に吐出し、続いて、インクジェットヘッドを主走査方向に沿って２往復し、所定のタイミングで副送り走査をしながら、ゲル濃度２％の液滴スポット３０ｂを４行分プレート１０２上に吐出することで、ゲル溶液の境界線３０２を電気泳動方向に対して直交する向きにほぼ直線状に形成し、電気泳動方向に対するみかけ上の濃度を、（０．１％×２＋２％×４）／６＝１．３７％としている。
【００４３】
このように、ゲル濃度の異なる２種類のゲル溶液をプレート１０２上にスポッティングすることで、高濃度ゲル溶液の濃度と低濃度ゲル溶液の濃度との中間の濃度を有する電気泳動用ゲルプレートを作製することができ、電気泳動方向に対して濃度勾配を形成することが可能となる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、濃度勾配を有する電気泳動用ゲルプレートを作製できるため、一枚のゲルプレートによって、多量の検体試料を、同時に、同一条件で処理することが可能となる。また、ゲルの境界線を電気泳動の方向に対して垂直に設定できるため、試料の分画に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気泳動用ゲルプレートを製造するための装置の構成図である。
【図２】インクジェットヘッドのノズル面の説明図である。
【図３】電気泳動用ゲルプレートの説明図である。
【図４】電気泳動用ゲルプレートの製造工程を説明するための図である。
【図５】検定試料の核酸サイズとアガロースゲル濃度の関係を例示する図である。
【図６】電気泳動用ゲルプレートの製造工程を説明するための図である。
【図７】電気泳動用ゲルプレートの製造工程を説明するための図である。
【符号の説明】
１００…電気泳動用ゲルプレートの製造装置
１０２…プレート
１０４…プラテン
１０６…ガイド軸
１０８…キャリッジ
１１０…インクジェットヘッド
１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ…吐出手段
１１２…タンク
２００…電気泳動用ゲルプレート
２０１，２０２，３０１，３０２…境界線
２００ａ，２００ｂ，２００ｃ…ゲル
２０ａ，２０ｂ，３０ａ，３０ｂ…液滴スポット[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for producing a gel plate used for electrophoresis of DNA or protein using an inkjet method.
[0002]
[Prior art]
Electrophoresis is a fundamental technology used in a very wide range of fields such as molecular biology and related fields, biophysics and clinical chemistry, and is used for separation, detection and purification of proteins, sugars, DNA, RNA, etc. Have been.
[0003]
In this method, a sample solution is attached to one end of a biologically inert support saturated with a buffer solution, and when an appropriate voltage is applied to both ends, each component of the sample becomes a unique component in the support. It is based on moving at a speed. This moving speed depends on the molecular weight, charge amount, and the like of each component. In particular, agarose gel electrophoresis, polyacrylamide gel electrophoresis, and the like are well known as gel electrophoresis methods in which the support is a gel, and have become the driving force for recent remarkable development of genetic engineering.
[0004]
In the ordinary electrophoresis method, for example, a molecular sieve effect by a network structure of agarose which is a frequently used support for DNA analysis is utilized. , Resulting in separation according to the molecular weight. That is, low molecular weight DNA moves quickly, and high molecular weight DNA moves slowly.
[0005]
When producing a gel plate in an electrophoresis apparatus using such an electrophoresis method, for example, two glass plates of about 40 cm in length and about 30 cm in width are opposed to each other via a spacer having a thickness of about 0.35 mm, and The gel solution is filled between the plates by saturating the buffer solution so that air bubbles and the like are not mixed in, and solidified to prepare a gel plate.Then, the gel plate is loaded into an electrophoresis apparatus, and the upper and lower portions of the gel plate are respectively buffered. At the same time, the sample for analysis having wells formed thereon is set on the upper portion of the gel plate, and a voltage is applied in the up and down direction of the gel plate to perform electrophoresis.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
When genetic engineering is used in pharmaceuticals, agriculture, and other industries, or in the analysis of animal and plant genomes, the frequency of gel electrophoresis will dramatically increase, and it will be necessary to rapidly analyze many types of sample samples, including DNA. However, at present, gel plates for electrophoresis devices are manufactured one by one for analysis. In addition, it is necessary to carefully manufacture the gel plate so as not to contain bubbles, etc., depending on the manufacturing conditions, the curing of the gel plate may be uneven, and furthermore, the two glass plates are usually fixed with clips or the like. There is a problem that the liquid leaks from between the spacer and the spacer, which is a complicated operation.
[0007]
In addition, in recent years, it has been required to process a large number of sample samples simultaneously under the same conditions, so that a uniform and large number of gel plates are continuously prepared, and simple electrophoresis is realized. It is hoped that it will.
[0008]
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to propose a gel plate for electrophoresis that can electrophorese a large amount of various kinds of samples and that can be rapidly, simply, and inexpensively manufactured under the same conditions, and a method for producing the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in the present invention, a plurality of gel solutions adjusted to mutually different gel concentrations are discharged onto a plate using an ink jet head, and the gel solutions are dried to partially gel the gel solutions. Prepare gel plates for electrophoresis with different concentrations.
[0010]
According to such a method, a gel plate for electrophoresis having a partially different gel concentration can be obtained, so that a large number of sample samples can be simultaneously processed under the same conditions with one electrophoresis gel plate. Furthermore, the boundary line of the gel plate for electrophoresis produced by the inkjet head is straight without meandering, and thus is suitable for fractionation of a specimen sample.
[0011]
Preferably, the gel solution is discharged onto the plate so as to form a concentration gradient of the gel concentration.
[0012]
By giving a concentration gradient to the gel concentration, the sample sample can be easily fractionated.
[0013]
Preferably, the concentration gradient is formed in a direction in which the sample sample is electrophoresed.
[0014]
Preferably, the boundary line between adjacent gels is formed so as to be orthogonal to the direction of the concentration gradient.
[0015]
With this configuration, a smooth fractionation can be performed without trapping the test sample on the boundary line.
[0016]
Preferably, the method includes a step of cooling and solidifying the dried gel.
[0017]
In the method for preparing a gel plate for electrophoresis of the present invention, the gel concentration is different by using an inkjet head so that the boundary line between adjacent gels is substantially linear in a direction substantially orthogonal to the electrophoresis direction of the sample sample. By discharging two types of gel solutions, the apparent concentration in the electrophoresis direction is adjusted to an intermediate concentration, and the gel solution is dried to prepare a gel plate for electrophoresis.
[0018]
By this method, two types of gel solutions having different gel concentrations are spotted on a plate to prepare an electrophoresis gel plate having an intermediate concentration between the concentration of the high concentration gel solution and the concentration of the low concentration gel solution. It is possible to form a concentration gradient in the electrophoresis direction.
[0019]
Preferably, the gel solution is an agarose gel solution or a polyacrylamide gel solution.
[0020]
Preferably, the plate is a glass plate or an acrylic resin plate.
[0021]
The gel plate for electrophoresis of the present invention includes a plate and a gel formed on the plate so that the gel concentration is partially different.
[0022]
Since the gel concentration is partially different, a large amount of a sample can be simultaneously processed under the same condition with one electrophoresis gel plate.
[0023]
Preferably, the gel is formed on the plate so as to form a concentration gradient of gel concentration.
[0024]
Preferably, the concentration gradient is formed in a direction in which the sample is electrophoresed.
[0025]
Preferably, the boundary between adjacent gels is formed so as to be orthogonal to the direction of the concentration gradient.
[0026]
The gel plate for electrophoresis of the present invention is formed such that a boundary line between two types of gels having different gel concentrations is substantially linear in a direction substantially orthogonal to the electrophoresis direction of the sample sample. The apparent concentration in the electrophoresis direction is adjusted to an intermediate concentration.
[0027]
Preferably, the gel is an agarose gel or a polyacrylamide gel.
[0028]
Preferably, the plate is a glass plate or an acrylic resin plate.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings.
[0030]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a main part of an apparatus 100 for manufacturing a gel plate for electrophoresis. The apparatus 100 includes: an inkjet head 110 for discharging a plurality of types of gel solutions having different concentrations as fine droplets of about several picoliters onto a plate 102 made of glass or acrylic resin to form an electrophoresis gel plate; A tank 112 for filling the gel solution, a platen 104 that rotates in the direction of arrow A in the figure to convey the plate 102 in the sub-scanning direction, and guides the movement of the inkjet head 110 in the main scanning direction (direction of the arrow B in the figure). And a carriage 108 for reciprocating the inkjet head 110 along the guide shaft 106.
[0031]
In the above configuration, while the inkjet head 110 reciprocates in the main scanning direction by the feed mechanism of the carriage 108, the inkjet head 110 continuously discharges a small dot-like gel solution, while the inkjet head 110 Every time the movement in the scanning direction is completed, the platen 104 is rotated by a predetermined angle, thereby transporting the plate 102 in the sub-scanning direction, and subsequently moving the inkjet head 110 in the main scanning direction to discharge the gel solution. . By repeating this operation, the gel solution discharged as fine droplets is applied to one surface of the plate 102.
[0032]
Examples of the inkjet head 110 include a thermal jet method / bubble jet ( R ) method in which electric energy supplied to a heating resistor is converted into heat energy to generate bubbles instantaneously, and a droplet is ejected, a piezo element, or the like. Injection of electric energy into the electromechanical conversion element of the device converts it into mechanical energy and discharges droplets by pressure fluctuations in the pressurized chamber, or static electricity between the electrode and the pressurized chamber substrate made of silicon substrate Is generated, the diaphragm is elastically displaced by an electrostatic force, and a droplet is discharged by a pressure fluctuation in the pressurizing chamber.
[0033]
FIG. 2 is an explanatory diagram of the nozzle surface of the inkjet head 110. As shown in the figure, the ink jet head 110 is provided with ejection means 110a, 110b, 110c for ejecting gel solutions adjusted to three types of gel concentrations. That is, the first gel solution is discharged from the discharge unit 110a, the second gel solution is discharged from the discharge unit 110b, and the third gel solution is discharged from the discharge unit 110c. As the gel solution, for example, an agarose gel solution or a polyacrylamide gel solution can be used, but it is not limited thereto.
[0034]
FIG. 5 illustrates a measure of the relationship between the size of the nucleic acid to be fractionated and the agarose gel concentration to be used. By providing gels having these three concentrations on one plate, it becomes possible to simultaneously perform electrophoresis on a large number of sample samples under the same conditions. Therefore, in the present embodiment, the gel concentration of the first gel solution is 0.5%, the gel concentration of the second gel solution is 1%, and the gel concentration of the third gel solution is 2%. And As described above, the gel solutions having different gel concentrations are interlocked with the operation of the inkjet head 110, and the ejection solutions are switched in the order of the lower concentration or the higher concentration. Can be prepared.
[0035]
FIG. 4 is a diagram for explaining a specific procedure for preparing the gel plate 200 for electrophoresis. While sequentially moving the inkjet head 110 in the main scanning direction and the movement in the sub-scanning direction, while sequentially switching the discharge of the gel solution from the three types of discharge means 110a, 110b, and 110c, the three types of gels are obtained. Prepare gel plates for electrophoresis with different concentrations. As shown in the figure, the first gel solution discharged as fine droplets is sequentially discharged onto the plate 102 along the main scanning direction (the width direction of the plate 102), and the inkjet head 110 is moved to the end of the plate 102. , The sub-feed scanning for one dot is performed, and the discharge of the droplet is performed again in the main scanning direction. These droplets land on the plate 102 with a substantially circular spread, and form a number of droplet spots 20a. Since the distance between the droplet spots 20a is extremely small, the droplet spots 20a are in contact with each other so as to reduce the surface tension, and are fused to form the first gel which has become a planar liquid film. 200a is formed.
[0036]
When the feed amount of the inkjet 110 in the sub-scanning direction reaches the position indicated by reference numeral 11, the discharging operation is switched from the first gel solution to the second gel solution. The step of applying the second gel solution is the same as the above-described step of applying the first gel solution. By discharging a large number of droplet spots 20b having a gel concentration of 1%, a second liquid solution having a planar liquid film is formed. A second gel 200b is formed. Here, when the feed amount of the inkjet 110 in the sub-scanning direction reaches the position indicated by reference numeral 12, the discharging operation is switched from the second gel solution to the third gel solution. The step of applying the third gel solution is the same as the step of applying the first and second gel solutions described above. By discharging a large number of droplet spots 20c having a gel concentration of 2%, a flat liquid film is formed. The resulting third gel 200c is formed. After the gel solution application step is completed, the gel solution is dried by a drying means such as hot air or a heater, if necessary, and then the dried gel is cooled and solidified. As described above, by switching the discharge from the gel solution having a low gel concentration to the gel solution having a high gel concentration, the gel plate 200 for electrophoresis having a concentration gradient can be obtained.
[0037]
FIG. 3 is an explanatory diagram of the gel plate 200 for electrophoresis obtained in the above-described manufacturing process. On the plate 200, gels 200a, 200b, 200c having different gel concentrations are formed. In the present invention, since the gel solution is ejected as fine droplets of about several picoliters using the ink jet head 110 to produce the gel plate 200 for electrophoresis, the boundary 201 between the gels 200a and 200b, and the gels 200b and 200c Is formed so as to be substantially parallel to the main scanning direction of the inkjet head 110 (perpendicular to the sub-scanning direction). That is, according to the manufacturing method of the present invention, the boundary lines 201 and 202 are formed substantially parallel to the main scanning direction of the inkjet head 110 without largely meandering. Obtainable. Since the boundaries 201 and 202 are perpendicular to the direction of electrophoresis of the sample, trapping of the sample on the boundaries due to large meandering of the boundaries can be prevented.
[0038]
According to the present embodiment, the gel plate for electrophoresis 200 includes a first gel 200a for fractionating a nucleic acid size of 2 to 20 kb, and a second gel 200b for fractionating a nucleic acid size of several hundred to 10 kb. Since it is provided with the third gel 200c for fractionating a nucleic acid size of 0.1 to 2 kb, a large amount of various sample samples such as nucleic acids and proteins can be simultaneously processed under the same conditions by one gel plate. This makes it possible to improve the efficiency of the inspection work. In addition, since the boundary lines 201 and 202 of the gel can be set substantially perpendicular to the direction of electrophoresis, the sample is not trapped on the boundary and is suitable for fractionating the sample.
[0039]
Further, according to the above-described inkjet method, it is possible to form an apparent concentration gradient by appropriately changing the ejection patterns of two types of gel solutions having different gel concentrations. As the gel concentration, it is desirable to use a gel solution having a large concentration difference such as a high-concentration gel solution and a low-concentration gel solution. For example, a gel solution for fractionating a relatively large specimen sample having a nucleic acid size of about 2 kb or more, It is desirable to use a gel solution for fractionating a specimen sample having a relatively small nucleic acid size of about 2 kb or less. Here, a case where a 2% gel solution is used as the high-concentration gel solution and a 0.1% gel solution is used as the low-concentration gel solution is exemplified, but the present invention is not limited to this.
[0040]
FIG. 6 shows an example of a gel solution ejection pattern when the apparent concentration of the gel plate for electrophoresis is adjusted to 0.73%. In FIG. 6, the direction parallel to the electrophoresis direction of the sample is shown. The ink jet head is set in the sub-scanning direction, and a direction substantially orthogonal to the sub-scanning direction is set in the main scanning direction of the head. That is, the direction of electrophoresis on the plate 102 is determined in advance, and microdroplets of the gel solution are continuously discharged in a direction intersecting the direction. If the inkjet head reciprocates two times in the main scanning direction and performs the sub-feed scanning at a predetermined timing, and ejects the droplet spots 30a having a gel concentration of 0.1% on the plate 102 for four rows, subsequently, The inkjet head makes one reciprocation in the main scanning direction, and discharges the droplet spots 30b having a gel concentration of 2% onto the plate 102 for two rows while performing sub-feed scanning at a predetermined timing. These droplet spots 30a and 30b spotted at minute intervals come into contact with each other under the influence of surface tension and fuse to form a liquid film.
[0041]
The boundary 301 of the gel solution formed by the ink-jet method is formed almost linearly in a direction perpendicular to the electrophoresis direction without meandering. The apparent concentration in the electrophoresis direction of the gel plate for electrophoresis prepared in this manner is (0.1% × 4 + 2% × 2) /6=0.73%. When the gel plate for electrophoresis is observed microscopically, 0.1% gel and 2% gel are arranged adjacent to each other at the boundary line 301, and the concentration is changed stepwise. If the length in the electrophoresis direction is secured to a length of about several tens of centimeters and macroscopic observation is performed, the apparent concentration can be regarded as approximately 0.73. That is, it is possible to form an apparent concentration gradient by devising the respective discharge patterns of the high-concentration gel solution and the low-concentration gel solution discharged onto the plate 102.
[0042]
FIG. 7 shows another example of the gel solution ejection pattern, in which the ink jet head makes one reciprocation along the main scanning direction and performs sub-feed scanning at a predetermined timing to form a droplet having a gel concentration of 0.1%. The spots 30a are discharged onto the plate 102 for two rows, and subsequently, the ink jet head reciprocates two times in the main scanning direction, and performs the sub-feed scanning at a predetermined timing to form the droplet spots 30b having a gel concentration of 2%. By discharging the solution onto the plate 102 for four rows, the boundary line 302 of the gel solution is formed substantially linearly in a direction orthogonal to the electrophoresis direction, and the apparent concentration in the electrophoresis direction is set to (0.1 % × 2 + 2% × 4) /6=1.37%.
[0043]
In this way, by spotting two types of gel solutions having different gel concentrations on the plate 102, a gel plate for electrophoresis having an intermediate concentration between the concentration of the high concentration gel solution and the concentration of the low concentration gel solution is prepared. And it is possible to form a concentration gradient in the electrophoresis direction.
[0044]
【The invention's effect】
According to the present invention, a gel plate for electrophoresis having a concentration gradient can be prepared, so that a single gel plate can simultaneously process a large number of sample samples under the same conditions. In addition, since the boundary of the gel can be set perpendicular to the direction of electrophoresis, it is suitable for fractionating a sample.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an apparatus for manufacturing an electrophoresis gel plate.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a nozzle surface of an inkjet head.
FIG. 3 is an explanatory view of a gel plate for electrophoresis.
FIG. 4 is a view for explaining a production process of an electrophoresis gel plate.
FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the nucleic acid size of the test sample and the agarose gel concentration.
FIG. 6 is a diagram for explaining a production process of an electrophoresis gel plate.
FIG. 7 is a view for explaining a production process of an electrophoresis gel plate.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 100: electrophoresis gel plate manufacturing apparatus 102: plate 104: platen 106: guide shaft 108: carriage 110: inkjet heads 110a, 110b, 110c: ejection means 112: tank 200: electrophoresis gel plates 201, 202, 301 , 302 ... boundary lines 200a, 200b, 200c ... gels 20a, 20b, 30a, 30b ... droplet spots
