(57)【要約】【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】ｐＨ勾配を有するゲルを備え、  前記ゲルは、複数の主要領域と、隣接する２つの前記主要領域の間に配置された接続領域と、隣接する前記主要領域と前記接続領域との間に配置された緩衝領域とを備え、  前記主要領域のｐＨ勾配は前記接続領域のｐＨ勾配よりも緩やかであり、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ことを特徴とする電気泳動用試験具。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐＨ勾配を有するゲルを備え、
前記ゲルは、複数の主要領域と、隣接する２つの前記主要領域の間に配置された接続領域と、隣接する前記主要領域と前記接続領域との間に配置された緩衝領域とを備え、
前記主要領域のｐＨ勾配は前記接続領域のｐＨ勾配よりも緩やかであり、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ことを特徴とする電気泳動用試験具。
【請求項２】
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記載の電気泳動用試験具。
【請求項３】
前記ゲルの電気泳動方向における前記緩衝領域の長さは、隣接する前記主要領域および前記接続領域の長さよりも短い請求項１または２に記載の電気泳動用試験具。
【請求項４】
前記主要領域のｐＨ勾配が線形な勾配である請求項１〜３のいずれか１つに記載の電気泳動用試験具。
【請求項５】
前記接続領域のｐＨ勾配が非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。
【請求項６】
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、複数の主要領域と、隣接する２つの前記主要領域の間に位置する接続領域と、隣接する前記主要領域と前記接続領域との間に位置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、
前記接続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高くなるように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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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ｐＨ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ｐＨ勾配を有するSDS-PAGE用ゲルシートが得られる。
【０００８】
また、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。この場合、プレート上に液たまりを形成し、ｐＨが異なる２種類のモノマー溶液を混合比率を変化させながら混合して液たまりに塗布する。その後、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、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。
【０００９】
また、特定のｐＨ領域の精度を高めたゲルが特許文献３に開示されている。この場合、線形ｐＨ勾配を有するゲルを個別に３種類以上作製し、３種類のゲルをｐＨバッファを含まないゲルで接合し一体化することにより、精度の高い線形のｐＨ勾配を３箇所以上有する電気泳動用ゲルとして製造していると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭６２−１６７４５９号公報
【特許文献２】特開２０１２−２７３９号公報
【特許文献３】ＵＳ２００８／０２８９９６３Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献３のゲルを用いた電気泳動では、ｐＨ勾配を有するゲルとｐＨバッファを含まない接合ゲルとの界面がタンパク質の泳動障壁となるため、ゲル全体に亘ってタンパク質の移動が困難になり分析効率が低下すると予想される。
また、特許文献３の場合、３種類のｐＨ領域を形成するための３種類のグラジェントメイカーを用いてゲルを製造することも考えられる。この場合、１種類のグラジェントメイカーからｐＨの異なる２種類のゲル原液をゲル容器内へ導入し、続いてｐＨバッファを含まないモノマーをゲル容器内へ導入し、その後、残り２種類のグラジェントメイカーについても同様に操作して、３種類のｐＨ勾配を有するゲル部分およびこれらの間に配置されたｐＨバッフを含まない接合ゲル部分からなる電気泳動用ゲルを製造することができる。このゲルでは、前記のようなタンパク質の泳動障壁の問題が低減されると思われるが、接合ゲル部分の領域長さの調整を、弁の切り替えタイミングと送液ポンプの動作のみで行わなければならず、理想的なｐＨ勾配となるようにｐＨ領域およびｐＨ位置を高精度に制御することは困難である。
【００１２】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
かくして、本発明によれば、ｐＨ勾配を有するゲルを備え、
前記ゲルは、複数の主要領域と、隣接する２つの前記主要領域の間に配置された接続領域と、隣接する前記主要領域と前記接続領域との間に配置された緩衝領域とを備え、
前記主要領域のｐＨ勾配は前記接続領域のｐＨ勾配よりも緩やかであり、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電気泳動用試験具が提供される。
【００１４】
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、複数の主要領域と、隣接する２つの前記主要領域の間に位置する接続領域と、隣接する前記主要領域と前記接続領域との間に位置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、
前記接続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高くなるように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。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電気泳動用試験具は、例えば、ｐＨ４〜１０のゲルを用いて、ｐＨ５〜６の領域に検出される第１のタンパク質とｐＨ８〜９に検出される第２のタンパク質を同時に分析する場合のように、異なる複数の領域において分析精度を高めることが要求されるタンパク質の電気泳動に好適であり、高精度かつ信頼性の高い分析結果を得ることができる。この場合、ｐＨ５〜６の部分とｐＨ８〜９の部分を主要領域として急激なｐＨ勾配の変動点がない緩やかなｐＨ勾配で形成し、接続領域は分析精度を必要としないので急激なｐＨ勾配を形成することができる。
このようにすることで、ゲルの電気泳動方向における、測定に不要な接合領域の長さを短くし、測定に必要な主要領域を長くすることができる。この結果、本発明の電気泳動用試験具におけるゲルの全長が、従来品のゲルの全長と同じであれば、本発明の方がｐＨ勾配を従来よりも緩やかに形成することができ、分析精度が向上する。また、主要領域と接続領域の間にｐＨ勾配が最も小さい緩衝領域が設けられているため、主要領域のｐＨ勾配が接続領域に影響を受け難くなり、分析精度がより一層向上する。
【００１６】
本発明の電気泳動用試験具の製造方法は、急激なｐＨ勾配の変動点がない緩やかなｐＨ勾配を有する主要領域と、急激に変化するｐＨ勾配を有する接続領域の間に、ｐＨ緩衝溶液の単位面積あたりの塗布量の変化率が主要領域における変化率よりも低くなるようにｐＨ緩衝溶液を塗布して緩衝領域を形成する。これにより、主要領域のｐＨ勾配が接続領域の急激に変化するｐＨ勾配の影響を受け難くなり、緩やかで理想的なｐＨ勾配を主要領域に容易に形成することができる。
また、本発明の製造方法によれば、同一のｐＨ緩衝溶液塗布工程で、液たまりにおける主要領域、接続領域および緩衝領域を形成すべき領域にｐＨ緩衝溶液を塗布してゲルを形成するため、換言すると、異質なゲルとゲルの間に境界が形成されるということがないため、電気泳動時のタンパク質の移動がスムーズであり、分析効率が低下するということがない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１（Ａ）】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（Ｂ）】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。
【図２】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３】図２の部分拡大図である。
【図４】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５】図４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６】図４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７（Ａ）】図４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７（Ｂ）】図７（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８（Ａ）】図７（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８（Ｂ）】図４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。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜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、ｐＨ勾配を有するゲルを備える。
前記ゲルは、複数の主要領域と、隣接する２つの前記主要領域の間に配置された接続領域と、隣接する前記主要領域と前記接続領域との間に配置された緩衝領域とを備える。
前記主要領域のｐＨ勾配は前記接続領域のｐＨ勾配よりも緩やかであり、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。
【００１９】
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く、略ゼロ（勾配のないフラットなｐＨ）であること望ましい。ここで、ｐＨ勾配は、Ｘ方向の単位距離当たりのｐＨ値変化量で求めることができる。
ｐＨバッファの混入条件（キャスト法）や塗布量条件（ＩＪ法）が急激に変化した後にｐＨバッファの量を安定させるには、しばらく一定の混入状態および塗布量状態を維持して安定を待つことが望ましく、すなわちｐＨ勾配が略ゼロの領域を設けることが望ましい。
また、他の効果として、ｐＨ領域の位置ずれを防止できる点が挙げられる。すなわち、例えば、主要領域がｐＨ５〜６である場合に、主要領域両端の緩衝領域のｐＨをそれぞれｐＨ５とｐＨ６にすれば、主要領域の両端をそれぞれ確実にｐＨ５とｐＨ６にすることができる。この結果、主要領域のｐＨ勾配の位置ずれを防止し、分析精度を向上させることができる。
【００２０】
（２）前記ゲルの電気泳動方向における前記緩衝領域の長さは、隣接する前記主要領域および前記接続領域の長さよりも短くてもよい。この場合、緩衝領域の長さは主要領域に対する接続領域の影響を緩和できる程度であればよく、基本的に短くてもよい。
【００２１】
（３）主要領域は実質的な測定領域であるため、主要領域のｐＨ勾配が線形な勾配であることが望ましい。
【００２２】
（４）接続領域は実質的な測定領域ではないため、接続領域のｐＨ勾配が非線形な勾配であってもよい。
【００２３】
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。
【００２４】
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）、重合開始剤および純水が挙げられる。重合開始剤として、モノマーを熱重合させる場合は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ることができ、モノマーを光重合させる場合はリボフラビン類、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ることができる。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
＜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塗布膜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塗布膜上に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、複数の主要領域と、隣接する２つの前記主要領域の間に位置する接続領域と、隣接する前記主要領域と前記接続領域との間に位置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。
前記接続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高くなるように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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
（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３は図２の部分拡大図である。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
図２は上段、中段および下段から構成されている。図２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の下段は、ゲル層Ｇ1のＸ方向位置におけるｐＨを線グラフで示している。
【００３４】
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〜Ｋ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Ｃ、ＦおよびＩは後述する第１〜３主要領域を形成すべき領域に相当し、領域Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｇ、Ｈ、ＪおよびＫは後述する緩衝領域および接続領域を形成すべき領域に相当する。さらに詳しく説明すると、領域Ａの酸性側と領域Ｂの塩基性側が緩衝領域を形成すべき領域でありかつ残部が接続領域であり、領域Ｄの酸性側と領域Ｅの塩基性側が緩衝領域を形成すべき領域でありかつ残部が接続領域であり、領域Ｇの酸性側と領域Ｈの塩基性側が緩衝領域を形成すべき領域でありかつ残部が接続領域であり、領域Ｊの酸性側と領域Ｋの塩基性側が緩衝領域を形成すべき領域でありかつ残部が接続領域である。
【００３５】
図１（Ａ）と図２と図３に示すように、このゲル層Ｇ1は、Ｘ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、例えば、ゲル層Ｇ1がｐＨ３〜１０の範囲を含むｐＨ勾配を有する場合を例示している。具体的には、このゲル層Ｇ1は、ｐＨ3.35〜4.75の第１主要領域と、ｐＨ5.45〜6.15の第２主要領域と、ｐＨ7.9〜9.65の第３主要領域とを有すると共に、各主要領域の両側に配置された緩衝領域および接続領域とを有している。この具体例のゲル層Ｇ１は、具体的には、後述に記載の方法により形成することができる。
なお、図３では、第２主要領域およびその両側に配置された緩衝領域および接続領域のみ示しているが、第１主要領域の両側および第３主要領域の両側にも同様に緩衝領域および接続領域が配置されている。
【００３６】
実施形態１のゲル層Ｇ1では、電気泳動によってタンパク質が第１主要領域（ｐＨ3.35〜4.75）と第２主要領域（ｐＨ5.45〜6.15）と第３主要領域（ｐＨ7.9〜9.65）で高精度に分離できるよう、比較的広い範囲に設けられた各主要領域のｐＨ勾配が緩やかな線形で形成されている（図２の下段参照）。そのため、実施形態１のゲル層Ｇ1では、第１主要領域の酸性側、第１主要領域と第２主要領域の間、第２主要領域と第３主要領域の間、および第３主要領域の塩基性側といった狭い領域（緩衝領域および接続領域）では、タンパク質の高精度な分離を期待していないが、これらの領域にもタンパク質は分離する。
【００３７】
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）を複数に区分した点と、それらの間の急激にｐＨが変化する接続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。ここで、緩衝領域の意義について説明する。
【００３８】
第２主要領域の酸性側に緩衝領域が設けられていない場合、第２主要領域の酸性側端部と第１主要領域の塩基性側端部の間のｐＨの落差は大きいため、第２主要領域の酸性側端部が設定したｐＨ値よりも酸性を示す。また、第２主要領域の塩基性側に緩衝領域が設けられていない場合、第２主要領域の塩基性側端部と第３主要領域の酸性側端部の間のｐＨの落差は大きいため、第２主要領域の塩基性側端部が設定したｐＨ値よりも塩基性を示す。これによって、第２主要領域の酸性側端部と塩基性側端部のｐＨ勾配が急になり、第２主要領域のＸ方向の長さが短くなる。この結果、第２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する。
【００３９】
このように、主要領域の酸性側端部が設定したｐＨ値よりも酸性を示し、塩基性側端部が設定したｐＨ値よりも塩基性を示す原因は、ゲル製造時において、基材Ｓ上に塗布されたゲル材料液がゲル化するまでの間にｐＨバッファが拡散することによる。特に、ｐＨ値が大きく変化する境界付近では、酸性モノマー溶液と塩基性モノマー溶液の塗布量が急激に変化するため、ｐＨバッファが拡散し易い。
そこで、本発明では、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、接続領域の急なｐＨ変化の影響が主要領域に直接及ぼさないようにしている。これにより、主要領域には設定したＸ方向の長さ範囲に亘って緩やかなｐＨ勾配が形成される。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。
【００４０】
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。
【００４１】
図４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。
【００４２】
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４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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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６参照）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。
【００４８】
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５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。
【００４９】
また、図５と図６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。
【００５０】
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４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。
【００５１】
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７（Ａ）、（Ｂ）および図８（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。
【００５２】
詳しく説明すると、図７（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７（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。
【００５３】
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。
【００５４】
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８（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。
【００５５】
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８（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８（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。
【００５６】
次に、図２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約９５％で一定であり、塩基性モノマー溶液の塗布量は約５％で一定である。
【００５７】
領域Ｃにおいて、酸性モノマー溶液の塗布量は約９５〜７５％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約５〜２５％の範囲で連続的に増加する。
領域Ｄにおいて、酸性モノマー溶液の塗布量は約７５％で一定であり、塩基性モノマー溶液の塗布量は約２５％で一定である。
領域Ｅにおいて、酸性モノマー溶液の塗布量は約６５％で一定であり、塩基性モノマー溶液の塗布量は約３５％で一定である。
【００５８】
領域Ｆにおいて、酸性モノマー溶液の塗布量は約６５〜５５％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約３５〜４５％の範囲で連続的に増加する。
領域Ｇにおいて、酸性モノマー溶液の塗布量は約５５％で一定であり、塩基性モノマー溶液の塗布量は約４５％で一定である。
領域Ｈにおいて、酸性モノマー溶液の塗布量は約３０％で一定であり、塩基性モノマー溶液の塗布量は約７０％で一定である。
【００５９】
領域Ｉにおいて、酸性モノマー溶液の塗布量は約３０〜５％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約７０〜９５％の範囲で連続的に増加する。
領域Ｊにおいて、酸性モノマー溶液の塗布量は約５％で一定であり、塩基性モノマー溶液の塗布量は約９５％で一定である。
領域Ｋ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。
【００６０】
つまり、主要領域を形成すべき領域Ｃ、Ｆ、Ｉ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、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｇ、Ｈ、Ｊ、Ｋの酸性側と塩基性側においては、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。
また、接続領域を形成すべき領域ＡとＢの中間部、領域ＤとＥの中間部、領域ＧとＨの中間部、および領域ＪとＫの中間部においては、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高くなるようにｐＨ緩衝溶液を塗布する（図３参照）。
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。
【００６１】
このような塗布量制御により、塗布工程後の塗布膜Ｌ３においては、図２の下段にしめすようなｐＨ勾配となる。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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
（実施形態２）
実施形態１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２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。
【００６５】
実施形態２の場合、例えば、図４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。
【００６６】
実施形態２の電気泳動用試験具の製造方法は、実施形態１（図７（Ａ）〜図８（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。
【００６７】
（他の実施形態）
１．実施形態１では、第１〜第３主要領域を有するゲルを製造する場合を例示したが、主要領域の数は２つでもよく、あるいは４つ以上でもよい。
【００６８】
２．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。
【００６９】
３．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。
【００７０】
４．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。
【符号の説明】
【００７１】
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〜Ｋ  領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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