JP2014059160A

JP2014059160A - 電気泳動用試験具およびその製造方法

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Publication number: JP2014059160A
Application number: JP2012202816A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Nakagawa; 政俊中川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2014-04-03
Also published as: WO2014041908A1

Abstract

【課題】高精度かつ信頼性の高い電気泳動を行うことができる電気泳動用試験具を提供すること。
【解決手段】酸性側から塩基性側に向かうｐＨ勾配を有するゲルを備え、
前記ゲルは、主要領域と、該主要領域と隣接する緩衝領域とを備え、
前記緩衝領域のｐＨ値が略一定であることを特徴とする電気泳動用試験具。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気泳動用試験具およびその製造方法に関する。

電気泳動法は、溶液またはこれに浸漬した親水性の支持体などの媒体に電圧をかけることによって、該媒体中の荷電物質がその電荷に応じて電界中を移動する現象を利用した分離分析法である。特に、媒体としてゲルを用いる電気泳動（ゲル電気泳動法）は、タンパク質および核酸のような生体高分子を分離する手法として、生化学、分子生物学などの生命科学分野や臨床検査の分野などにおいて広く利用されている。

タンパク質の電気泳動法には、主として、タンパク質の大きさ（分子量）により分離する方法と、電荷（等電点）により分離する方法とがある。分子量による分離には、ポリアクリルアミドゲルを用いて、ドデシル硫酸ナトリウム（SDS）の存在下で行う電気泳動（SDS-PAGE法）が広く利用されている。SDS-PAGE法では、タンパク質は一定の割合でSDSと結合してその電荷密度が一定となり、この状態でタンパク質が網目状構造を有するポリアクリルアミド中を移動することで、タンパク質は分子ふるい効果により、その分子量に応じて分離される。

等電点による分離には、pH勾配の存在下で行う電気泳動（等電点電気泳動法）が利用されている。等電点電気泳動法では、pH勾配中で、タンパク質が自身の等電点と等しいpHの位置に集まることによって、タンパク質が分離される。等電点電気泳動法の媒体として、従来は両性担体が用いられていたが、近年では、通電中にpH勾配が崩れることのない固定化pH勾配（Immobilized pH Gradient：IPG）ゲルがよく用いられている。

近年では、生物が有する全タンパク質の構造および機能を網羅的に解析することを目的とするプロテオーム解析の一環として、前記の２つの電気泳動法を組み合わせた二次元電気泳動法が利用されている。二次元電気泳動法では、一次元目に等電点電気泳動が行われ、続く二次元目にSDS-PAGEが行われる。これにより、数千種類ものタンパク質を高い分解能で一挙に分離することが可能となった。

このように、ゲル電気泳動法はタンパク質などの生体高分子の分離分析に不可欠な手法であるが、いずれの電気泳動法においても分析の精度および再現性は、用いるゲルの品質によるところが大きい。したがって、当該分野においては、分解能の高いゲルを搭載した電気泳動用試験具を安定して製造可能な技術の開発が望まれている。

例えば、特許文献１には、濃度が異なる２種類のゲル原液を撹拌槽で混合し、その混合液をゲル容器内へ底部から導入してゲル化（重合）させることにより濃度勾配を有するゲルシートを作製する方法が開示されている。この場合、ゲル容器内へ導入する混合液中の各ゲル原液の割合を変化させることによって、所定の濃度勾配を有するSDS-PAGE用ゲルシートが得られる。また、特許文献１に記載のグラジェントメイカーを用い、ｐＨが異なる２種類のゲル原液を撹拌槽で混合し、その混合液をゲル容器内へ底部から導入してゲル化させることによりｐＨ勾配を有するゲルシートを作製することができる。この場合、ゲル容器内へ導入する混合液中の各ゲル原液の割合を変化させることによって、所定のｐＨ勾配を有するゲルシートが得られ、このゲルシートをｐＨ勾配方向に所定の幅で切断して細長いプレート上に貼り付けることにより、等電点電気泳動用のゲルプレートが得られる。

特許文献１に記載のゲルプレート製造方法では、ゲル容器内でのｐＨ勾配の管理が難しく、安定した品質のゲルプレートが得られ難いという面があった。そこで、ｐＨ勾配を精度よく管理できる技術として、プレート上にモノマー溶液を塗布するゲルプレート製造方法（インクジェット法）が特許文献２に開示されている。すなわち、基材上に液たまりを形成し、液たまりにモノマー溶液を吐出した後、重合開始剤を塗布して塗布膜をゲル化させることにより、基材上にゲル層を形成する。この場合、ｐＨが異なる２種類のモノマー溶液を塗布量を変化させながら液たまりに塗布することにより、所定のｐＨ勾配を有する等電点電気泳動用のゲルプレートが得られる。

特開昭６２−１６７４５９号公報特開２０１２−２７３９号公報

図９（Ａ）は特許文献２の電気泳動用試験具およびその製造方法を説明する概念図であり、図９（Ｂ）は図９（Ａ）に示す方法でｐＨ緩衝溶液を塗布した直後の状態を説明する概念図である。なお、図９（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ上段、中段および下段から構成されている。図９（Ａ）および（Ｂ）の上段は、後述するゲル製造時に用いる２種類のｐＨ緩衝溶液である酸性モノマー溶液と塩基性モノマー溶液の塗布量の変化を面積で示している。図９（Ａ）および（Ｂ）の中段は、酸性モノマー溶液（細線）と塩基性モノマー溶液（太線）の塗布量の変化を線グラフで示している。図９（Ａ）および（Ｂ）の下段は、ゲル層の電気泳動方向位置におけるｐＨを線グラフで示している。

特許文献２の場合、図９（Ａ）の下段の線グラフのようなｐＨ勾配となるよう、すなわち、基材Ｓの一端Ｓ₁から他端Ｓ₂に向かってｐＨ値が直線的に増加するように、インクジェットヘッドにて塗布量を変化させながら酸性モノマー溶液と塩基性モノマー溶液を液たまりに塗布する（図９（Ａ）の上段および中段参照）。しかしながら、図９（Ｂ）の上段に示すように、このようなインクジェット塗布において、特に溶液量が多くなる基材Ｓの一端Ｓ₁側の塗布始端領域Ｉおよび他端Ｓ₂側の塗布終端領域ＩＩでは液膜形状を直角に維持することができず、溶液量が減少してしまう。そのため、図９（Ｂ）の中段に示すように、溶液量のバランスが当初から崩れてしまい、図９（Ｂ）の下段に示すように、塗布始端領域Ｉおよび塗布終端領域ＩＩでのｐＨ位置ずれ（ｐＨ値ずれ）が生じ、ｐＨ勾配が逆勾配になる場合がある。このように、ゲルの電気泳動方向の両端でｐＨ勾配の逆勾配が形成されると、このゲルを用いた電気泳動によるタンパク質の分離精度が低下する。なお、このようなｐＨ勾配の逆勾配はインクジェット塗布のみで生じる訳ではなく、ピペッター、ディスペンサー等を用いた塗布によっても生じるおそれがある。

また、一般的にゲルの電気泳動方向の両端に電極を接触して所定電圧を印加する電気泳動時において、ゲル中の不純物が一方の電極側（正極側または負極側）に引き寄せられて溜まるため、不純物が溜まるゲル端部は本来タンパク質の分離に不向きな部分である。ここで、「不純物」とは、ゲルチップ製造時の残存化合物（未反応モノマー化合物、重合剤など）、評価タンパク質試料に含まれる不純物、電気泳動試薬(泳動バッファ)の不純物などが挙げられる。

本発明は、このような課題を鑑みてなされたものであり、高精度かつ信頼性の高い電気泳動を行うことができる電気泳動用試験具、およびこの試験具を容易に製造できる製造方法を提供することを目的とする。

かくして、本発明によれば、酸性側から塩基性側に向かうｐＨ勾配を有するゲルを備え、
前記ゲルは、主要領域と、該主要領域と隣接する緩衝領域とを備え、
前記緩衝領域のｐＨ値が略一定（緩衝領域のｐＨ勾配は主要領域のｐＨ勾配よりも緩やか）である電気泳動用試験具が提供される。

また、本発明の別の観点によれば、基材上にゲル材料を塗布し液たまりを形成するゲル材料塗布工程と、該ゲル材料塗布工程後の前記液たまり上にｐＨ緩衝溶液を塗布するｐＨ緩衝溶液塗布工程と、該ｐＨ緩衝溶液塗布工程後の塗布膜をゲル化するゲル化工程とを含み、
前記ｐＨ緩衝溶液塗布工程において、基材上の塗布領域は、主要領域と、該主要領域と隣接する緩衝領域とを形成すべき領域に区分されており、
前記主要領域を形成すべき領域においては、ｐＨ緩衝溶液の単位面積あたりの塗布量を連続的に緩やかに変化させながらｐＨ緩衝溶液を塗布し、
前記緩衝領域を形成すべき領域においては、ｐＨ緩衝溶液の単位面積あたりの塗布量の変化率が前記主要領域における変化率よりも低くなるようにｐＨ緩衝溶液を塗布する電気泳動用試験具の製造方法が提供される。

本発明の電気泳動用試験具におけるゲルは、線形のｐＨ勾配を有する主要領域と、主要領域の酸性側端部と塩基性側端部のうち少なくとも一方に（好ましくは両方に）隣接する緩衝領域とを有し、この緩衝領域のｐＨ勾配は前記主要領域のｐＨ勾配よりも緩やかであり、かつ緩衝領域のｐＨ値が略一定である。例えば、主要領域がｐＨ３〜１０の線形なｐＨ勾配を有していれば、主要領域の酸性側にｐＨ３で一定な緩衝領域を設け、主要領域の塩基性側にｐＨ１０で一定な緩衝領域を設けることができる。

図９（Ｂ）で説明したように、従来の塗布法で形成したゲルでは、塗布始端領域Ｉおよび塗布終端領域ＩＩのｐＨ勾配（すなわち、主要領域のｐＨ勾配）が逆勾配となってしまう場合があるが、本発明では塗布始端領域Ｉと塗布終端領域ＩＩのうち少なくとも一方（好ましくは両方）を意図的に緩衝領域とすることによって、主要領域の電気泳動方向の端部にｐＨ勾配の逆勾配が形成されずに線形なｐＨ勾配が形成されるようにすることができる。
また、本発明の電気泳動用試験具は、電気泳動時にゲル中の不純物が溜まるためタンパク質の分離に不向きなゲル端部を緩衝領域として用いるため好都合であり、主要領域の電気泳動方向の長さが実質的に短くなることはない。
よって、本発明の電気泳動用試験具は、電気泳動時において、ゲルの主要領域にてタンパク質の高精度な分離測定を行うことができ、信頼性の高い分析結果を得ることができる。

また、本発明の電気泳動用試験具の製造方法によれば、塗布始端領域Ｉと塗布終端領域ＩＩで溶液塗布量が変化しても主要領域のｐＨ勾配には影響がないようにしている。この結果、高精度なタンパク質の分離測定を行うことができるゲルを備えた電気泳動用試験具を製造することができる。

本発明の実施形態１の等電点電気泳動用試験具の使用可能な状態を示す斜視図である。図１（Ａ）の等電点電気泳動用試験具におけるゲル層を乾燥した後の保存可能な状態を示す斜視図である。実施形態１の電気泳動用試験具およびその製造方法を説明する概念図である。図２（Ａ）に示す方法でｐＨ緩衝溶液を塗布した直後の状態を説明する概念図である。実施形態１の電気泳動用試験具を製造することができる装置を示す構成図である。図３の製造装置におけるインクジェットヘッドを下方から見た概略底面図である。図３の製造装置におけるインクジェットヘッドのノズル孔群を示す拡大図である。図３の製造装置を用いて基材へ酸性モノマー溶液を塗布する状態を示す説明図である。図６（Ａ）から引き続いて基材へ塩基性モノマー溶液を塗布する状態を示す説明図である。図６（Ｂ）から引き続いて基材へ重合開始剤を塗布する状態を示す説明図である。図３の製造装置によるゲル材料液の塗布が終了した状態を示す説明図である。実施形態２の電気泳動用試験具およびその製造方法を説明する概念図である。図８（Ａ）に示す方法でｐＨ緩衝溶液を塗布した直後の状態を説明する概念図である。従来（特許文献２）の電気泳動用試験具およびその製造方法を説明する概念図である。図９（Ａ）に示す方法でｐＨ緩衝溶液を塗布した直後の状態を説明する概念図である。

＜電気泳動用試験具について＞
本発明の電気泳動用試験具は、酸性側から塩基性側に向かうｐＨ勾配を有するゲルを備え、
前記ゲルは、主要領域と、該主要領域と隣接する緩衝領域とを備える。
前記緩衝領域のｐＨ勾配は前記主要領域のｐＨ勾配よりも緩やかである。

本発明の電気泳動用試験具は、次のように構成されてもよい。
（１）前記主要領域の数は特に限定されず、一つであってもよく、複数であってもよい。

（２）前記緩衝領域は、前記主要領域における酸性側端部と塩基性側端部に隣接して配置されていてもよい。主要領域が一つである場合、ゲルの電気泳動方向の両端に緩衝領域が配置され、両端の緩衝領域の間に連続した単一のｐＨ勾配を有する主要領域が配置される。主要領域が複数の場合、ゲルの電気泳動方向の両端に緩衝領域が配置され、両端の緩衝領域の間にｐＨ勾配を有する複数の主要領域が配置され、隣接する２つの主要領域の間にも緩衝領域が配置される。

（３）前記緩衝領域におけるｐＨ勾配は、前記主要領域のｐＨ勾配の２分の１以下の勾配であってもよい。

（４）前記主要領域のｐＨ勾配が線形な勾配であってもよい。

電気泳動用試験具の基材の形態は、特に限定されるものではなく、例えば、細長プレート、所定形状に成型したチップ等が挙げられる。基材の材料としては、電気泳動用試験具の基材としての機能が発揮できるものであれば特に限定されず、例えば、石英ガラス、無アルカリガラス等のガラス、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）等の樹脂、アルミナ、低温同時焼成セラミック等のセラミックスなどが挙げられる。また、基材が疎水性材料からなる場合、基材におけるゲル層が形成される面を親水性処理してもよく、これにより基材に対する後述のモノマー溶液の濡れ性が向上し、モノマー溶液がゲル化したゲル層と基材との密着性が向上する。親水性処理としては、硫酸を用いたニトロ化、硝酸を用いたスルホン化、酸素プラズマ処理等が挙げられる。

電気泳動用試験具のゲル層の材料は、電気泳動用試験具のゲル層としての機能が発揮できるものであれば特に限定されず、例えば、一般的なポリアクリルアミドゲルの材料としては、アクリルアミド（モノマー）、ビスアクリルアミド（架橋剤）、ｐＨ調整材料（ｐＨバッファ）、テトラメチルエチレンジアミン（ＴＥＭＥＤ：重合促進剤）、過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ：重合開始剤）および純水が挙げられる。

本発明において、ゲル層は、基材上にゲル材料液の液たまりを形成し、その液たまり上にｐＨ緩衝溶液を塗布しゲル化させることにより形成される。この際、液たまりとしては、予め重合開始剤を添加したモノマー溶液（重合開始剤入りゲル材料液）を用いる場合と、重合開始剤以外の架橋剤、重合促進剤等を混合したモノマー溶液（重合開始剤を含まないゲル材料液）を用いる場合と、重合開始剤を用いる場合とを包含する。

よって、本発明において、「ゲル材料液」とは、特に言及がない限り、予め重合開始剤を添加したゲル材料液、重合開始剤を含まないゲル材料液、および重合開始剤の全てを意味する。以下、「予め重合開始剤を添加したゲル材料液」を「重合開始剤入りゲル材料液」という場合があり、「重合開始剤を含まないゲル材料液」を「モノマー溶液」という場合がある。

＜電気泳動用試験具の製造方法について＞
本発明の電気泳動用試験具は、基材上にゲル材料を塗布し液たまりを形成するゲル材料塗布工程と、該ゲル材料塗布工程後の前記液たまり上にｐＨ緩衝溶液を塗布するｐＨ緩衝溶液塗布工程と、該ｐＨ緩衝溶液塗布工程後の塗布膜をゲル化するゲル化工程とを含む。
前記ｐＨ緩衝溶液塗布工程において、基材上の塗布領域は、主要領域と、該主要領域と隣接する緩衝領域とを形成すべき領域に区分されている。
前記主要領域を形成すべき領域においては、ｐＨ緩衝溶液の単位面積あたりの塗布量を連続的に緩やかに変化させながらｐＨ緩衝溶液を塗布する。
前記緩衝領域を形成すべき領域においては、ｐＨ緩衝溶液の単位面積あたりの塗布量の変化率が前記主要領域における変化率よりも低くなるようにｐＨ緩衝溶液を塗布する。

本発明において、基材上にゲル材料液を塗布する方法は特に限定されず、基材上面の所定領域にゲル材料液を塗布できるものであればよく、例えば、ピペッター、ディスペンサー、インクジェット装置等が挙げられる。これらの中でも、高精度に微小液滴を吐出して基材に付着させるインクジェットヘッドを備えたインクジェット装置を用いることが好ましい。インクジェットヘッドを用いれば、細長い基材の所定領域にも高精度かつ定量的に微小液滴を塗布することができるため、得ようとするゲル層の形成領域、膜厚、ｐＨ勾配および濃度勾配等を容易かつ高精度に制御することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の電気泳動用試験具およびその製造方法の実施形態を詳説する。なお、本発明は実施形態に限定されるものではない。

（実施形態１）
図１（Ａ）は本発明の実施形態１の等電点電気泳動用試験具の使用可能な状態を示す斜視図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の等電点電気泳動用試験具におけるゲル層を乾燥した後の保存可能な状態を示す斜視図である。また、図２（Ａ）は実施形態１の電気泳動用試験具およびその製造方法を説明する概念図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）に示す方法でｐＨ緩衝溶液を塗布した直後の状態を説明する概念図である。

図１（Ａ）に示す電気泳動用試験具ＧＰ₁は、基材Ｓ上に蒲鉾状のゲル層Ｇ₁が形成されたものである。このゲル層Ｇ₁は、緩やかな凸曲面となった上面（基材と反対側の面）を有すると共に、電気泳動方向である長手方向（以下、「Ｘ方向」という）にｐＨ勾配を有している。Ｘ方向と直交する方向が基材Ｓの幅方向（以下、「Ｙ方向」という）である。このゲル層Ｇ₁を含水率５％以下に乾燥させることにより、ゲル層Ｇ₁が乾燥して乾燥膜Ｄ₁となった図１（Ｂ）に示す等電点電気泳動用試験具ＧＰＤ₁が得られる。

本発明において、ゲル層Ｇ₁の長さおよび幅は、基材Ｓの長さおよび幅と同じである。基材Ｓの長さおよび幅は特に限定されないが、一例としては、長さは50〜250ｍｍ程度であり、幅は0.5〜5ｍｍ程度である。ゲル層Ｇ₁の厚さは特に限定されないが、例えば、195〜1010μｍ程度である。
このゲル層Ｇ₁を乾燥した乾燥膜Ｄ₁の厚さは100μｍ以下に収縮するが、長さおよび幅はほとんど変化しない。

図２（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ上段、中段および下段から構成されている。図２（Ａ）および（Ｂ）の上段は、後述するゲル製造時に用いる２種類のｐＨ緩衝溶液である酸性モノマー溶液と塩基性モノマー溶液の塗布量の変化を面積で示している。図２（Ａ）および（Ｂ）の中段は、酸性モノマー溶液（細線）と塩基性モノマー溶液（太線）の塗布量の変化を線グラフで示している。図２（Ａ）および（Ｂ）の下段は、ゲル層の電気泳動方向位置におけるｐＨを線グラフで示している。

また、図２では、基材Ｓの一端Ｓ₁から他端Ｓ₂に向かって塗布領域が領域Ａ〜Ｃに区分され、各領域に応じて酸性モノマー溶液と塩基性モノマー溶液の塗布量が制御されることを示している。ここで、領域Ｂは後述する主要領域を形成すべき領域に相当し、領域ＡおよびＣは後述する緩衝領域を形成すべき領域に相当する。換言すると、主要領域を形成すべき領域Ｂの酸性側と塩基性側が緩衝領域を形成すべき領域ＡおよびＣである。

図１（Ａ）、図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、このゲル層Ｇ₁は、Ｘ方向（電気泳動方向）に所定ｐＨ範囲のｐＨ勾配を有している。実施形態１では、ゲル層Ｇ₁がｐＨ３〜１０のｐＨ勾配を有する主要領域と、主要領域の酸性側端部に隣接するｐＨ３の緩衝領域と、主要領域の塩基性側端部に隣接するｐＨ１０の緩衝領域とを有する場合を例示している。

実施形態１のゲル層Ｇ₁の特徴的な構造は、前記のように詳細に分析したいｐＨ領域（主要領域）の酸性側と塩基性側に緩衝領域を配置した点である。この緩衝領域のｐＨは、隣接する主要領域の端部のｐＨと同等に設定されている。主要領域の酸性側と塩基性側に、この主要領域の酸性側端部および塩基性側端部のｐＨと同等のｐＨを有する緩衝領域を設けることにより、図９（Ａ）と（Ｂ）で説明した主要領域両端で生じるｐＨ勾配の逆勾配を防止することができる。この結果、主要領域の酸性側端部および塩基性側端部でのタンパク質の分離精度が低下しないゲルとなる。

次に、図１（Ａ）に示す試験具ＧＰ₁を製造することができる装置について説明し、その後でこの装置を用いて試験具ＧＰ₁を製造する方法について説明する。

図３は実施形態１の電気泳動用試験具を製造することができる装置を示す構成図である。この試験具製造装置は、基材Ｓがセットされるステージ１０と、塗布部としてのインクジェット装置３０と、ステージ１０を直線方向に移動させる移動機構４０と、これらを収納する密閉可能なケース５０と、図示しない制御部とを備える。なお、ケース５０には図示しない開閉扉が設けられている。

移動機構４０は、ステージ１０を支持する支持台４０ａを有し、この支持台４０ａが図示しないリニアガイド機構によって直線方向に往復移動可能とされている。
図３において、実線で示された支持台４０ａは待機位置にあり、塗布工程において２点鎖線で示された位置まで支持台４０ａ、ステージ１０および基材Ｓは直進する。これにより、ステージ１０上にセットされた基材Ｓは、後述する第１〜第３インクジェットヘッド３１ｂ、３２ｂ、３３ｂの真下を通過する。

インクジェット装置３０は、酸性溶液吐出部３１と、塩基性溶液吐出部３２と、重合開始剤吐出部３３と、負圧調整部３４とを備える。
酸性溶液吐出部３１は、酸性モノマー溶液Ａを貯蔵する第１タンク３１ａと、第１インクジェットヘッド３１ｂと、第１タンク３１ａから第１インクジェットヘッド３１ｂへ酸性モノマー溶液Ａを送る第１パイプ３１ｃとを有し、水頭差を利用して第１タンク３１ａから第１インクジェットヘッド３１ｂへ酸性モノマー溶液Ａが供給されるように構成されている。なお、酸性モノマー溶液Ａは、１種以上のｐＨバッファによって所定ｐＨ（例えば、ｐＨ２〜７）に設定されている。

塩基性溶液吐出部３２は、塩基性溶液Ｂを貯蔵する第２タンク３２ａと、第２インクジェットヘッド３２ｂと、第２タンク３２ａから第２インクジェットヘッド３２ｂへ塩基性溶液Ｂを送る第２パイプ３２ｃとを有し、水頭差を利用して第２タンク３２ａから第２インクジェットヘッド３２ｂへ塩基性モノマー溶液Ｂが供給されるように構成されている。なお、塩基性モノマー溶液Ｂは、１種以上のｐＨバッファによって所定ｐＨ（例えば、ｐＨ７〜１２）に設定されている。

重合開始剤吐出部３３は、重合開始剤Ｃを貯蔵する第３タンク３３ａと、第３インクジェットヘッド３３ｂと、第３タンク３３ａから第３インクジェットヘッド３３ｂへ重合開始剤Ｃを送る第３パイプ３３ｃとを有し、水頭差を利用して第３タンク３３ａから第３インクジェットヘッド３３ｂへ重合開始剤Ｃが供給されるように構成されている。

第１〜第３インクジェットヘッド３１ｂ〜３３ｂとしては、サーマルジェット方式、ピエゾジェット方式、静電駆動方式等が挙げられるが、インクジェット装置３０における各液（酸性モノマー溶液Ａ、塩基性モノマー溶液Ｂ、重合開始剤Ｃ）を冷却する場合は、各液に熱を加えるサーマルジェット方式を用いず、ピエゾジェット方式または静電駆動方式を用いることが望ましい。

負圧調整部３４は、第１〜第３タンク３１ａ〜３３ａとパイプ３５〜３７にて接続されており、第１から第３のタンク内の気圧を管理し、第１〜第３インクジェットヘッド３１ｂ〜３３ｂのノズル孔Ｈ（図５参照）から液が垂れ落ちない所定の圧力となるよう、第１〜第３タンク３１ａ〜３３ａ内を大気圧より低い所定圧で一定になるように調整する。

第１〜第３インクジェットヘッド３１ｂ〜３３ｂは一体化されて１組の吐出ヘッドユニットＵが構成されており、この吐出ヘッドユニットＵは図示しない固定部材にて固定されている。そして、図４に示すように、この基材Ｓの移動軌跡Ｅ上に、第１〜第３インクジェットヘッド３１ｂ〜３３ｂは一列で配置されているが、ヘッド配置順はこの順番に限定されない。なお、実施形態１の場合、基材Ｓの移動方向の上流側から第１〜第３インクジェットヘッド３１ｂ〜３３ｂの順で配置されている。

また、図４と図５に示すように、基材Ｓの移動軌跡Ｅと対向する第１〜第３インクジェットヘッド３１ｂ〜３３ｂの下面には、移動軌跡Ｅの方向と直交する方向に複数のノズル孔Ｈが１列で設けられている。すなわち、１列のノズル孔群ＨＧが、移動軌跡Ｅの方向と直交する方向に、かつ移動軌跡Ｅの幅を超える長さで延びている。ノズル孔径Ｄおよびノズル孔間隔Ｐは特に限定されないが、ノズル孔Ｈの径は10〜100μｍ程度が適当であり、ノズル孔間隔Ｐは100〜200μｍ程度が適当である。なお、ノズル列が直線状に配置されている場合、ヘッド向きを傾けることで見掛け上、ノズル孔間隔を狭くする方法も使用できる。また、第１〜第３インクジェットヘッド３１ｂ〜３３ｂにおいて、ノズル孔群ＨＧは２列以上の複数列で設けられていてもよい。

次に、前記構成を有する試験具製造装置を用いて試験具ＧＰ₁を製造する方法の一例について説明する。
先ず、図３に示すように、待機位置にあるステージ１０上に細長い矩形の基材Ｓをセットする。この基材Ｓ上には予め液たまりＬ０が形成されている。なお、液たまりＬ０としては、モノマーを純水で希釈したモノマー溶液が用いられ、このモノマー溶液中に架橋剤および重合促進剤が添加されていてもよい。

次に、所定のプログラムに基づく常温大気圧下での塗布工程が行われる。すなわち、図６（Ａ）、（Ｂ）および図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、移動機構４０により支持台４０ａが矢印Ｍ方向に断続的に移動すると共に、第１〜第３インクジェットヘッド３１ｂ〜３３ｂから微小液滴Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃが断続的に吐出して、液たまりＬ０上に塗布膜Ｌ３が形成される。

詳しく説明すると、図６（Ａ）に示すように、基材Ｓの一端Ｓ₁がインクジェット装置３０の第１インクジェットヘッド３１ｂのノズル孔群ＨＧの真下位置まで移動したところで、第１インクジェットヘッド３１ｂから酸性モノマー溶液の微小液滴Ｌａが吐出されて液たまりＬ０上に塗布される。これにより、図６（Ｂ）に示すように、液たまりＬ０と酸性モノマー溶液との混合液の塗布膜Ｌ１が基材Ｓの一端Ｓ₁側に形成される。

この場合、ステージ１０上に微小液滴Ｌａが吐出されないように、第１インクジェットヘッド３１ｂにおけるノズル孔群ＨＧのうちから微小液滴Ｌａを吐出するノズル孔Ｈが選択されており、これについては第２および第３インクジェットヘッド３２ｂ、３３ｂでも同様である。また、第１インクジェットヘッド３１ｂから基材Ｓ上に吐出される微小液滴Ｌａの単位面積当たりの塗布量は、基材Ｓが所定距離ずつ断続的に移動する毎に（所定の吐出間隔毎に）所定量に制御されるが、これについて詳しくは後述する。

そして、基材Ｓの一端Ｓ₁が第２インクジェットヘッド３２ｂのノズル孔群ＨＧの真下位置まで移動したところで、第２インクジェットヘッド３２ｂから塩基性モノマー溶液の微小液滴Ｌｂが吐出されて塗布膜Ｌ１上に塗布される。これにより、図７（Ａ）に示すように、塗布膜Ｌ１と塩基性モノマー溶液との混合液の塗布膜Ｌ２が基材Ｓの一端Ｓ₁側に形成される。この場合も、第２インクジェットヘッド３２ｂから吐出される微小液滴Ｌｂの単位面積当たりの塗布量は、基材Ｓが所定距離ずつ断続的に移動する毎に（所定の吐出間隔毎に）所定量に制御されるが、これについて詳しくは後述する。

そして、基材Ｓの一端Ｓ₁が第３インクジェットヘッド３３ｂのノズル孔群ＨＧの真下位置まで移動したところで、第３インクジェットヘッド３３ｂから重合開始剤の微小液滴Ｌｃが吐出されて塗布膜Ｌ２上に塗布される。これにより、塗布膜Ｌ２と重合開始剤との混合液の塗布膜Ｌ３（図７（Ｂ）参照）が基材Ｓの一端Ｓ₁側に形成され、このようにして基材Ｓの一端Ｓ₁側から他端Ｓ₂側に向かって連続的に塗布膜Ｌ３が形成されていく。そして、基材Ｓの他端Ｓ₂が第１〜第３インクジェットヘッド３１ｂ〜３３ｂを順次通過した時点で、図７（Ｂ）に示すように、第１〜第３インクジェットヘッド３１ｂ〜３３ｂからの液滴吐出が順次停止する。

次に、図２（Ａ）および（Ｂ）を参照しながら酸性モノマー溶液と塩基性モノマー溶液の塗布量制御について説明する。
図２（Ａ）に示すように、酸性モノマー溶液は基材Ｓの一端Ｓ₁から他端Ｓ₂に向かうにつれて塗布量が減少するよう制御され、塩基性モノマー溶液は基材Ｓの一端Ｓ₁から他端Ｓ₂に向かうにつれて塗布量が増加するよう制御される。
詳しく説明すると、基材Ｓ上の領域Ａにおいて、酸性モノマー溶液の塗布量は１００％で一定であり、塩基性モノマー溶液の塗布量は０％で一定である。
領域Ｂにおいて、酸性モノマー溶液の塗布量は１００〜０％の範囲で連続的に減少し、塩基性モノマー溶液の塗布量は０〜１００％の範囲で連続的に増加する。
領域Ｃにおいて、酸性モノマー溶液の塗布量は０％で一定であり、塩基性モノマー溶液の塗布量は１００％で一定である。

つまり、主要領域を形成すべき領域Ｂにおいては、ｐＨ緩衝溶液の単位面積あたりの塗布量を連続的に緩やかに変化させながらｐＨ緩衝溶液を塗布する。
また、緩衝領域を形成すべき領域ＡおよびＣにおいては、ｐＨ緩衝溶液の単位面積あたりの塗布量の変化率が前記主要領域における変化率よりも低くなるようにｐＨ緩衝溶液を塗布する。
ここで、「ｐＨ緩衝溶液の単位面積あたりの塗布量の変化率」とは、ｐＨ勾配の度合いを意味する。

このような塗布量制御により酸性および塩基性モノマー溶液が塗布された直後の塗布膜は、図２（Ｂ）の上段および中段に示すように、緩衝領域を形成すべき領域Ａ、Ｃの塗布膜形状が直角形状から崩れてしまうが、これらの領域のＡ、ＣのｐＨ値に変化はない。なお、このような塗布工程における試験具製造装置の一連の動作は、所定のプログラムに基づいて制御部が各駆動部を制御することにより行われる。
その後、支持台４０ａが待機位置まで戻り、塗布工程が終了する。

塗布工程後、ケース５０の扉を開けて基材Ｓを取り出し、ゲル化工程用のケース内に収納し、そのケース内で塗布膜Ｌ３のゲル化工程を常温下で行う。なお、常温下でのゲル化完了までには３〜５時間程度の時間を要する。ゲル化完了後は、図１（Ａ）に示すように、四方の端部に丸みを有する蒲鉾形のゲル層Ｇ₁が基材Ｓ上に形成された等電点電気泳動用試験具ＧＰ₁が得られる。なお、本発明において、この等電点電気泳動用試験具ＧＰ₁は未完成品である。

次に、得られた電気泳動用試験具ＧＰ₁のゲル層Ｇ₁を乾燥することにより、図１（Ｂ）に示す完成品としての本発明の電気泳動用試験具ＧＰＤ₁が得られる。この乾燥工程において、ゲル層Ｇ₁を乾燥する方法は特に限定されず、例えば、ゲル層Ｇ₁をヒータにて加熱する、あるいはゲル層Ｇ₁に熱風を吹き付けて乾燥する方法が挙げられる。さらに、乾燥工程後に、乾燥膜Ｄ₁を−２０℃以下に冷却する冷却工程を行ってもよい。あるいは、乾燥工程および冷却工程の代わりに、フリーズドライ工程を行ってもよい。

（実施形態２）
図８（Ａ）は実施形態２の電気泳動用試験具およびその製造方法を説明する概念図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）に示す方法でｐＨ緩衝溶液を塗布した直後の状態を説明する概念図である。
図８（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ上段、中段および下段から構成されている。図８（Ａ）および（Ｂ）の上段は、後述するゲル製造時に用いる２種類のｐＨ緩衝溶液である酸性モノマー溶液と塩基性モノマー溶液の塗布量の変化を面積で示している。図８（Ａ）および（Ｂ）の中段は、酸性モノマー溶液（細線）と塩基性モノマー溶液（太線）の塗布量の変化を線グラフで示している。図８（Ａ）および（Ｂ）の下段は、ゲル層の電気泳動方向位置におけるｐＨを線グラフで示している。

実施形態２の電気泳動用試験具におけるゲルは、複数の主要領域と、隣接する２つの主要領域の間に配置された緩衝領域とを有すること以外は、実施形態１と同様である。具体的には、このゲルは、酸性側の緩衝領域（ｐＨ３）と、塩基性側の緩衝領域（ｐＨ１０）と、両端の緩衝領域の間に配置された第１主要領域（ｐＨ３〜５．５）、第２主要領域（ｐＨ５．５〜８．５）および第３主要領域（ｐＨ８．５〜１０）と、第１主要領域と第２主要領域の間に配置された緩衝領域（ｐＨ５．５）と、第２主要領域と第３主要領域の間に配置された緩衝領域（ｐＨ８．５）とを有している。

ｐＨ３〜１０のようなｐＨレンジの長いゲルの場合、始点(ｐＨ３)および終点(ｐＨ１０)のｐＨ値ずれがない状態でも中間のｐＨ値がずれてしまう可能性がある。これに対し、実施形態２のようなゲル構造とすればｐＨ３〜１０の間に２点(ｐＨ５．５、ｐＨ８．５)のｐＨ値が確定した位置が含まることができるため、前記のような中間ｐＨ値ずれを抑制することができる。

（実施形態３）
実施形態１および２では、重合開始剤として過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ）、過酸化ベンゾイル等の熱重合開始剤を用いて、モノマーを熱重合させてゲル化する場合を例示した。一方、実施形態３では重合開始剤としてリボフラビン類、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン等のアセトフェノン類、ベンゾフェノン類、アゾイソブチロニトリル類等の光重合開始剤を用いて、モノマーを光重合させてゲル化する。

実施形態３の場合、例えば、図３で説明した電気泳動用試験具の製造装置において、吐出ヘッドユニットＵの基材搬送方向（矢印Ｍ１方向）の下流側に図示しない光照射器を設け、基材Ｓ上の塗布膜に光を照射することによりゲル化させる。この光照射器は、所定波長の光（例えば、２００〜６００ｎｍ程度）を所定光量で照射することができ、その照射光波長は使用する光重合開始剤の種類に応じて適切に設定される。また、光照射器は、基板上の塗布膜の一部または全体を照射できるものであればよい。

実施形態３の電気泳動用試験具の製造方法は、実施形態１（図６（Ａ）〜図７（Ｂ）での説明）と同様にして基板上に塗布膜を形成した後、基板を光照射器側へ移動させて塗布膜上に光を照射してゲル化させる。このとき、光照射器が塗布膜の一部に光を照射するタイプのものである場合は、基板を一端側から他端側へ移動させながら塗布膜上に光を照射する。光照射器が塗布膜全体に光を照射するタイプのものである場合は、基板を光照射器の真下に移動させた後、基板を静止させた状態で塗布膜上に光を照射する。

（他の実施形態）
１．実施形態１では、塗布工程において、基材上に常温状態の塗布膜を形成する場合を例示したが、ペルチェ素子やタンク冷却部を備えた装置を用い、基材上に冷却下で塗布膜を形成してもよい。また、実施形態１では、塗布工程において大気下で塗布膜を形成する場合を例示したが、窒素雰囲気下で塗布膜を形成してもよい。

２．実施形態１では、モノマー溶液と重合開始剤を個別に基材上へ塗布する場合を例示したが、重合開始剤入りゲル材料液を基材上へ塗布して液たまりＬ０を形成してもよい。この場合、塗布工程中に重合開始剤入りゲル材料液のゲル化が進行しないよう、冷却状態の重合開始剤入りゲル材料液が用いられる。それに加え、基材を冷却してもよい。

３．実施形態１では、吐出ヘッドユニットＵの下を基材Ｓが１度通過することにより塗布膜Ｌ３が形成される場合を例示したが、基材Ｓを１往復以上移動させて塗布膜Ｌ３を形成してもよい。この場合、重合開始剤の塗布時期を、例えば、毎回の移動時、所定回の移動時、あるいは最後の移動時に設定することができる。

Ｄ₁ 乾燥膜
ＧＰ₁ 使用可能な状態となった等電点電気泳動用試験具（ゲルプレート）
ＧＰＤ₁ 保存可能な状態となった等電点電気泳動用試験具
Ｇ₁ ゲル層
Ｓ基材
Ａ〜Ｃ領域

Claims

酸性側から塩基性側に向かうｐＨ勾配を有するゲルを備え、
前記ゲルは、主要領域と、該主要領域と隣接する緩衝領域とを備え、
前記緩衝領域のｐＨ値が略一定であることを特徴とする電気泳動用試験具。
前記主要領域の数が一つである請求項１記載の電気泳動用試験具。
前記緩衝領域は、前記主要領域における酸性側端部と塩基性側端部に隣接して配置されている請求項１または２に記載の電気泳動用試験具。
前記緩衝領域におけるｐＨ勾配は、前記主要領域のｐＨ勾配の２分の１以下の勾配である請求項１〜３のいずれか１つに記載の電気泳動用試験具。
前記主要領域のｐＨ勾配が線形な勾配である請求項１〜４のいずれか１つに記載の電気泳動用試験具。
基材上にゲル材料を塗布し液たまりを形成するゲル材料塗布工程と、該ゲル材料塗布工程後の前記液たまり上にｐＨ緩衝溶液を塗布するｐＨ緩衝溶液塗布工程と、該ｐＨ緩衝溶液塗布工程後の塗布膜をゲル化するゲル化工程とを含み、
前記ｐＨ緩衝溶液塗布工程において、基材上の塗布領域は、主要領域と、該主要領域と隣接する緩衝領域とを形成すべき領域に区分されており、
前記主要領域を形成すべき領域においては、ｐＨ緩衝溶液の単位面積あたりの塗布量を連続的に緩やかに変化させながらｐＨ緩衝溶液を塗布し、
前記緩衝領域を形成すべき領域においては、ｐＨ緩衝溶液の単位面積あたりの塗布量の変化率が前記主要領域における変化率よりも低くなるようにｐＨ緩衝溶液を塗布することを特徴とする電気泳動用試験具の製造方法。
前記ｐＨ緩衝溶液塗布工程は、前記ｐＨ緩衝溶液として第１のｐＨを有する第１ｐＨ緩衝溶液を前記液たまり上に塗布する第１工程と、前記ｐＨ緩衝溶液として前記第１のｐＨとは異なる第２のｐＨを有する第２ｐＨ緩衝溶液を前記液たまり上に塗布する第２工程とを含み、
前記第１工程において、前記主要領域の酸性側端部と隣接する前記緩衝領域を形成すべき領域には前記第１ｐＨ緩衝溶液の単位面積あたりの塗布量を変化させずに一方向に塗布し、前記主要領域には前記第１ｐＨ緩衝溶液を単位面積あたりの塗布量を変化させながら一方向に塗布し、
前記第２工程において、前記主要領域の塩基性側端部と隣接する前記緩衝領域を形成すべき領域には前記第２ｐＨ緩衝溶液の単位面積あたりの塗布量を変化させずに一方向に塗布し、前記主要領域には前記第２ｐＨ緩衝溶液を単位面積あたりの塗布量を変化させながら一方向に塗布する請求項６に記載の電気泳動試験具の製造方法。