(57)【要約】  良好なｐＨ勾配またはゲル形成モノマーの濃度勾配が形成された電気泳動用ゲルを製造するとともに、電気泳動反応器具の製造効率を向上させ、製造工程を簡略化する。外部エネルギーによってゲル形成モノマーの重合を開始させる開始剤を含有する第一溶液に、ｐＨ勾配または該ゲル形成モノマーの濃度勾配が形成されるように該ゲル形成モノマーを添加する第１の工程と、上記外部エネルギーを用いて、上記ゲル形成モノマーが添加された第一溶液の上記ゲル形成モノマーの重合を開始させる第２の工程とを少なくとも含む。
2013133083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部エネルギーによってゲル形成モノマーの重合を開始させる開始剤を含有する第一溶液に、ｐＨ勾配または該ゲル形成モノマーの濃度勾配が形成されるように該ゲル形成モノマーを添加する第１の工程と、
上記外部エネルギーを用いて、上記ゲル形成モノマーが添加された第一溶液の上記ゲル形成モノマーの重合を開始させる第２の工程とを少なくとも含むことを特徴とする電気泳動用ゲルの製造方法。
【請求項２】
上記第１の工程は、電気泳動用ゲルを支持するための基材上で行うことを特徴とする請求項１に記載の電気泳動用ゲルの製造方法。
【請求項３】
上記第１の工程は、インクジェット手段を用いて、上記ゲル形成モノマーを添加することを特徴とする請求項１または２に記載の電気泳動用ゲルの製造方法。
【請求項４】
上記外部エネルギーは、光または熱であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電気泳動用ゲルの製造方法。
【請求項５】
上記第１の工程の前に、
上記基材上に、表面処理を施す第３の工程と、
上記表面処理が施された領域に、上記第一溶液を貯める第４の工程とをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の電気泳動用ゲルの製造方法。
【請求項６】
上記第４の工程は、親水化処理および複数の凹凸の形成を行うことを特徴とする請求項５に記載の電気泳動用ゲルの製造方法。
【請求項７】
上記ゲル形成モノマーが添加された第一溶液上に、上記外部エネルギーを遮蔽する遮蔽膜を配置する第５の工程と、
上記第２の工程の後の上記第一溶液を現像し、上記外部エネルギーが遮蔽された領域の上記第一溶液を除去する第６の工程とをさらに含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電気泳動用ゲルの製造方法。
【請求項８】
上記基材は、分離可能な２以上の基材片から構成されることを特徴とする請求項７に記載の電気泳動用ゲルの製造方法。
【請求項９】
上記第６の工程の後、上記基材を上記２以上の基材片に分離する第７の工程をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の電気泳動用ゲルの製造方法。
【請求項１０】
外部エネルギーによってゲル形成モノマーの重合を開始させる開始剤を含有する第一溶液に、ｐＨ勾配または該ゲル形成モノマーの濃度勾配が形成されるように該ゲル形成モノマーを添加する添加手段と、
上記外部エネルギーを用いて、上記ゲル形成モノマーが添加された第一溶液の上記ゲル形成モノマーの重合を開始させる重合開始手段とを備えることを特徴とする電気泳動用ゲルの製造装置。
【請求項１１】
上記添加手段は、電気泳動用ゲルを支持するための基材上で行うことを特徴とする請求項１０に記載の電気泳動用ゲルの製造装置。
【請求項１２】
上記添加手段は、インクジェット方式を用いて、上記ゲル形成モノマーを添加することを特徴とする請求項１０または１１に記載の電気泳動用ゲルの製造装置。
【請求項１３】
上記外部エネルギーは、光または熱であることを特徴とする請求項１０から１２のいずれか一項に記載の電気泳動用ゲルの製造装置。
【請求項１４】
上記添加手段の前に、
上記基材上に、表面処理を施す表面処理手段と、
上記表面処理が施された領域に、上記第一溶液を貯める貯留手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の電気泳動用ゲルの製造装置。
【請求項１５】
上記貯留手段は、親水化処理および複数の凹凸の形成を行うことを特徴とする請求項１４に記載の電気泳動用ゲルの製造装置。
【請求項１６】
上記ゲル形成モノマーが添加された第一溶液上に、上記外部エネルギーを遮蔽する遮蔽膜を配置する配置手段と、
上記重合開始手段によって上記ゲル形成モノマーの重合が開始された上記第一溶液を現像し、上記遮蔽膜によって上記外部エネルギーが遮蔽された領域の上記第一溶液を除去する除去手段とを備えることを特徴とする請求項１０から１５のいずれか一項に記載の電気泳動用ゲルの製造装置。
【請求項１７】
上記基材は、分離可能な２以上の基材片から構成されることを特徴とする請求項１６に記載の電気泳動用ゲルの製造装置。
【請求項１８】
上記外部エネルギーが遮蔽された領域の上記第一溶液を除去した後、上記基材を上記２以上の基材片に分離する分離手段を備えることを特徴とする請求項１７に記載の電気泳動用ゲルの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｐＨ勾配またはゲル濃度勾配を有する電気泳動用ゲルの製造方法および電気泳動用ゲルの製造装置技術に関するものである。【０００２】
本願は、２０１２年３月５日に日本に出願された特願２０１２−０４８４４４号および２０１２年３月２６日に日本に出願された特願２０１２−０７０１８０号に基づく優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００３】
近年、等電点電気泳動（IEF:IsoElectric Focusing）に用いる固定化ｐＨ勾配（IPG:Immobilized pH Gradient）ゲルや、ドデシル硫酸ナトリウム−ポリアクリルアミドゲル電気泳動（SDS-PAGE:Sodium Dodecyl Sulfate-PolyAcrylamide Gel Electrophoresis）に用い得るグラジエントゲル等のｐＨ勾配またはゲル濃度勾配を有する電気泳動用ゲルが盛んに利用されている。このような電気泳動用ゲルを製造する技術として、特許文献１および２に記載の技術がある。【０００４】
特許文献１には、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方法が記載されている。【０００５】
また、特許文献２には、基材に電気泳動用のゲルが固定されてなる電気泳動用反応器具の製造方法であって、上記基材の上記ゲルを固定する面に、液体を吐出して液溜まりを形成する第１の吐出工程と、上記第１の吐出工程の後、上記液溜まりにゲル溶液を吐出する第２の吐出工程とを含む電気泳動用反応器具の製造方法が記載されている。【０００６】
また、二次元電気泳動に用いる分離装置として、特許文献３には、第１媒体中で第１方向に分離した分離サンプルを第１方向と異なる第２方向にさらに分離するための第２媒体を収納するための絶縁物を有するサンプル分離器具が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−７７３９３号公報（２００４年３月１１日公開）
【特許文献２】特開２０１２−２７３９号公報（２０１２年１月５日公開）
【特許文献３】特開２００７−６４８４８号公報（２００７年３月１５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ｐＨ勾配またはゲル形成モノマーの濃度勾配を有する電気泳動用ゲルを用いた電気泳動の結果の精度は、当該勾配にも左右される。それゆえ、良好なｐＨ勾配またはゲル形成モノマーの濃度勾配が形成された電気泳動用ゲルを製造する技術は非常に有用である。【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、良好なｐＨ勾配またはゲル形成モノマーの濃度勾配が形成された電気泳動用ゲルを製造するための技術を提供することを主たる目的とする。【００１０】
また、電気泳動は、媒体に電圧を印加することにより荷電粒子又は分子が移動する現象である。特に分子生物学及び生化学において、電気泳動はタンパク質、ＤＮＡ又はＲＮＡ等の生体高分子を分離する手法として重要である。【００１１】
近年、ポストゲノムとしてプロテオーム解析が注目を浴びている。このプロテオーム解析とは、タンパク質の構造及び機能を対象とした大規模な研究を指す。通常、プロテオームを解析するためには、まず複数のタンパク質を含む試料を個々のタンパク質に分離する。このとき、タンパク質を分離する手法の一つとして、二次元電気泳動がよく用いられる。【００１２】
二次元電気泳動は、二段階の電気泳動によってタンパク質を二次元的に分離する手法である。例えば、一次元目は等電点電気泳動（ＩＥＦ；ｉｓｏｅｌｃｔｒｉｃ  ｆｏｃｕｓｉｎｇ）により、個々の電荷に応じてタンパク質を分離し、二次元目はドデシル硫酸ナトリウム・ポリアクリルアミドゲル電気泳動（ＳＤＳ−ＰＡＧＥ；ｓｏｄｉｕｍ  ｄｏｄｅｃｙｌ  ｓｕｌｆａｔｅ−ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｍｉｄｅｇｅｌ  ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ）により、個々の分子量に応じてタンパク質を分離する。このような二次元電気泳動は分解能が非常に高く、数千種類以上に及ぶタンパク質を高分解能にて分離することができる。【００１３】
一次元目電気泳動であるＩＥＦでは、例えば、再現性及び解像度に優れた固定化ｐＨ勾配（ＩＰＧ；ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ  ｐＨ  ｇｒａｄｉｅｎｔ）法が用いられる。固定化ｐＨ勾配法では、一次元目電気泳動用ゲルとして固定化ｐＨ勾配ゲル（ＩＰＧゲル）が用いられる。【００１４】
二次元目電気泳動であるＳＤＳ−ＰＡＧＥでは、例えば、アガロースゲル又はポリアクリルアミドゲルがＳＤＳ−ＰＡＧＥゲルとして用いられる。また、ポリアクリルアミドゲルとしては、多くの場合、濃度が均一であるアクリルアミド溶液のホモジニアスゲルが用いられるが、分子量分布が広範囲に及ぶタンパク質を分離したい場合には、アクリルアミド溶液の濃度が高い方から低い方まで勾配しているグラジエンドゲルが用いられる。【００１５】
これらＩＰＧゲル及びＳＤＳ−ＰＡＧＥゲルは、例えば、プラスチック若しくはガラス上にコーティングする、又はゲル溶液を型（例えば、スペーサーを介して対向させたガラス基板間等の鋳型）に流し込んで鋳造することによって形成される。ＩＰＧゲル及びＳＤＳ−ＰＡＧＥゲルは、一次元目の電気泳動を行うための一次元目電気泳動用反応器具、及び二次元目の電気泳動を行うための二次元目電気泳動用反応器具に用いられる。また、ＩＰＧゲル及びＳＤＳ−ＰＡＧＥゲルは、ラジカル重合反応によりゲル溶液から形成される。ラジカル重合反応を開始するために、重合開始剤として、過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ；ａｍｍｍｏｎｉｕｍｐｒｅｓｕｌｆａｔｅ）、重合促進剤として、テトラメチルエチレンジアミン（ＴＥＭＥＤ；Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ）が用いられる。【００１６】
特許文献３に記載のサンプル分離器具においては、ユーザーが一次元目電気泳動用反応器具及び二次元目電気泳動用反応器具を手作業で製造しなければならず、反応器具の生産効率を向上させることが課題であった。【００１７】
また、特許文献３においては、一次元目電気泳動用反応器具の製造時に、ＩＰＧゲルを形成したシートを短冊状に加工した後、板状の絶縁物の表面に固定するため、煩雑であった。したがって、電気泳動用反応器具の製造工程を簡略化することが求められている。【００１８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電気泳動用反応器具の製造効率を向上させることが可能であり、かつ製造工程を簡略化した電気泳動用反応器具の製造方法及び電気泳動用反応器具の製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の一態様に係る電気泳動用ゲルの製造方法は、外部エネルギーによってゲル形成モノマーの重合を開始させる開始剤を含有する第一溶液に、ｐＨ勾配または該ゲル形成モノマーの濃度勾配が形成されるように該ゲル形成モノマーを添加する第１の工程と、上記外部エネルギーを用いて、上記ゲル形成モノマーが添加された第一溶液の上記ゲル形成モノマーの重合を開始させる第２の工程とを少なくとも含むことを特徴とする。【００２０】
また、本発明の一態様に係る電気泳動用ゲルの製造方法の上記第１の工程は、電気泳動用ゲルを支持するための基材上で行い、また、インクジェット手段を用いて、上記ゲル形成モノマーを添加することを特徴とする。【００２１】
また、本発明の一態様に係る電気泳動用ゲルの製造方法に関する上記外部エネルギーは、光または熱であることを特徴とする。【００２２】
また、本発明の一態様に係る電気泳動用ゲルの製造方法は、上記第１の工程の前に、上記基材上に、表面処理を施す第３の工程と、上記表面処理が施された領域に、上記第一溶液を貯める第４の工程とをさらに含むことを特徴とする。【００２３】
また、本発明の一態様に係る電気泳動用ゲルの製造方法の上記第４の工程は、親水化処理および複数の凹凸の形成を行うことを特徴とする。【００２４】
また、本発明の一態様に係る電気泳動用ゲルの製造方法は、上記ゲル形成モノマーが添加された第一溶液上に、上記外部エネルギーを遮蔽する遮蔽膜を配置する第５の工程と、上記第２の工程の後の上記第一溶液を現像し、上記外部エネルギーが遮蔽された領域の上記第一溶液を除去する第６の工程とをさらに含むことを特徴とする。【００２５】
また、本発明の一態様に係る電気泳動用ゲルの製造方法の上記基材は、分離可能な２以上の基材片から構成されることを特徴とする。【００２６】
また、本発明の一態様に係る電気泳動用ゲルの製造方法は、上記第６の工程の後、上記基材を上記２以上の基材片に分離する第７の工程をさらに含むことを特徴とする。【００２７】
また、本発明の一態様に係る電気泳動用ゲルの製造装置は、外部エネルギーによってゲル形成モノマーの重合を開始させる開始剤を含有する第一溶液に、ｐＨ勾配または該ゲル形成モノマーの濃度勾配が形成されるように該ゲル形成モノマーを添加する添加手段と、上記外部エネルギーを用いて、上記ゲル形成モノマーが添加された第一溶液の上記ゲル形成モノマーの重合を開始させる重合開始手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、ゲル形成モノマーの勾配を形成する工程と、ゲル形成モノマーをゲル化する工程とを完全に分離して行われ、また、試薬の添加ではなく、外部エネルギーを与えることで重合を開始させるため、ゲル化を簡便に制御することができるので、良好なｐＨ勾配またはゲル形成モノマーの濃度勾配が形成された電気泳動用ゲルを製造することができる。【００２９】
また、本発明に係る電気泳動用反応器具の製造方法及び電気泳動用反応器具の製造装置は、ゲルを形成するためのモノマーとフォトレジスト材料との混合材料の所望の領域に放射線エネルギーを照射して、放射線エネルギーが照射された領域のモノマーをゲル化し、放射線エネルギーが照射されていない領域の混合材料を現像により除去するので、電気泳動用反応器具の生産効率を向上させ、その製造を簡略化することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る電気泳動用ゲルの製造方法を説明する側方断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電気泳動用ゲルの製造方法を説明する斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る電気泳動用ゲルの製造方法を説明する斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る電気泳動用ゲルの製造装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る電気泳動用反応器具の製造工程を示す斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る電気泳動用反応器具の製造工程を示す断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る電気泳動用反応器具を複数製造する工程を示す図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る電気泳動用反応器具を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
〔第１実施形態〕
本発明は、電気泳動に用いる電気泳動用ゲルの製造方法および製造装置を提供する。本発明によれば、これに限定されるものではないが、等電点電気泳動（IEF:IsoElectric Focusing）に用い得る固定化ｐＨ勾配（IPG:Immobilized pH Gradient）ゲル、および、ドデシル硫酸ナトリウム−ポリアクリルアミドゲル電気泳動（SDS-PAGE:Sodium Dodecyl Sulfate-PolyAcrylamide Gel Electrophoresis）に用い得るグラジエントゲル等、ｐＨ勾配またはゲル濃度勾配が形成された電気泳動用ゲルを好適に製造することができる。
【００３２】
なお、本発明によって製造した電気泳動用ゲルは、例えば、生物個体、体液、細胞株、組織培養物または組織断片等の生物材料から採取した調製物を電気泳動するために好適に用いることができる。特に、プロテイン、ポリペプチドまたはポリヌクレオチドを電気泳動するために好適に用いることができる。
【００３３】
なお、本明細書において、電気泳動用ゲルに、電気泳動用ゲルを支持する基材が設けられた器具を、電気泳動用反応器具と称することもある。
【００３４】
続いて、本発明の一実施形態に係る電気泳動用ゲルの製造方法について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る電気泳動用ゲルの製造方法を説明する側方断面図である。本実施形態に係る電気泳動用ゲルの製造方法では、表面処理工程、第一溶液貯留工程、勾配形成工程および重合開始工程をこの順に実行する。
【００３５】
なお、本実施形態では、一例として、ゲル形性モノマーとしてアクリルアミドまたはアクリルアミド誘導体を用いて、典型的な電気泳動用ゲルの一つである４％ポリアクリルアミドゲルが形成された電気泳動用ゲル７を製造する場合について説明するが、本発明はこれに限定されず、濃度の異なるポリアクリルアミドゲルや、アガロースゲル等、当該分野において電気泳動用ゲルとして用いられる公知のゲルを用いることができる。
【００３６】
なお、本実施形態において、４％ポリアクリルアミドゲルを形成するための試薬としては、例えば、３０％アクリルアミド混合溶液（アクリルアミド＋Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド）、１Ｍトリス塩酸緩衝液（Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ）、リボフラビン、および純水である。アクリルアミド混合溶液は、ゲルの主骨格を形成するアクリルアミドと、ゲルの主骨格を架橋するＮ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドとを混合したゲル形成溶液であり、トリス塩酸緩衝液はバッファーであり、リボフラビンは光重合開始剤である。本実施形態では、これらゲルを形成するための試薬を、二段階で混合するが、混合する回数は特に限定されず、勾配形成工程および重合開始工程を実施するものであればよい。
【００３７】
（表面処理工程）
表面処理工程では、基材１上に表面処理を施し、ゲル形成領域２を形成する（図１（ａ））。
【００３８】
基材１は、製造した電気泳動用ゲル７を支持するためのものであり、その表面の少なくとも一部に、電気泳動用ゲル７が形成および固定される。基材１の形状は特に限定されず、例えば、平板状、トレー状等、所望の形状とすることができる。基材１の材料も特に限定されず、例えば、ガラス、樹脂、セラミックス等が挙げられる。ガラスとしては、例えば、石英ガラス、無アルカリガラス等が挙げられる。樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ；ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ；ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）等が挙げられる。セラミックスとしては、例えば、アルミナ、低温同時焼成セラミック等が挙げられる。
【００３９】
ゲル形成領域２は、後述する第一溶液３およびゲル溶液６をそれぞれ貯留し、最終的には電気泳動用ゲル７を固定するための領域である。上記表面処理は、このようなゲル形成領域２を基材１上に形成するものである。
【００４０】
例えば、ゲル形成領域２が親水性を有し、それ以外の領域が疎水性を有するように表面処理を施してもよい。つまり、親水性を有する領域は液体との濡れ性がよく、疎水性を有する領域は液体との濡れ性が悪い。そのため、例えば液体を基材上に吐出したとき、濡れ性がよい領域には液体が広がりながら液溜まりを形成し、濡れ性が悪い領域ではそれ以上液溜まりが広がり難い。よって、基材上に親水性を有するゲル形成領域２と、ゲル形成領域２を囲う、疎水性を有する領域とを形成しておくことにより、後述する第一溶液３の液溜まりが形成される範囲を制御することができる。また、電気泳動用ゲル７が基材１より剥離することを防止することができる。
【００４１】
また、ゲル形成領域２は、電気泳動用ゲル７に対して、強い付着力（接着力）を有することが好ましい。例えば、ゲル形成領域２に物理的な複数の凸凹形状を設け、アンカー効果により電気泳動用ゲル７と基材１との付着（接着）力を向上する。このような物理形状は、基材１の表面積を大幅に増加することが可能であり、当該付着（接着）力を向上させることができる。微粒子を堆積して形成される凸形状を用いるか、ナノインプリントで形成される凹形状を用いるか、または、これらを複合するかのいずれを用いても構わない。
【００４２】
すなわち、表面処理としては、これらに限定されないが、例えば、親水性高分子コーティング、酸素プラズマ処理、グロー放電、アーク放電、スルホン化処理、ニトロ化処理等の親水性表面処理、プラズマグラフト重合膜、ナノドット形成、ナノインプリント等の表面処理を用いることができる。特に、酸化シリコン等の無機物からなる直径数ｎｍ〜数十ｎｍの微粒子を、化学気相成長法（CVD:Chemical Vapor Deposition）等により堆積する表面処理と、酸素プラズマ等による親水性表面処理とを複合することが、第一溶液３の液溜まりが形成される領域を制限するとともに、製造される電気泳動用ゲル７の付着性を向上して、ゲル剥離を抑制するという効果の上で好ましい。また、酸素プラズマ等による親水性表面処理と、ナノインプリント法による凹部形成とを複合してもよい。また、表面処理は、ゲル形成領域２を形成すべき領域以外をマスキングしてから行うことが好ましい。
【００４３】
なお、ゲル形成領域２は、上述したように基材１上の所定の領域において、第一溶液３が貯留され、電気泳動用ゲル７が付着されるような領域であればよく、上述した表面処理が施された領域の他にも、例えば、数マイクロメートルから数百マイクロメートルの深さを有する凹構造（くり抜き構造）、凸構造（出っ張り構造）、微細な凹凸構造、およびこれらの構造が複合した構造が形成された領域であってもよい。すなわち、これらのような構造を有する基材１を用いる場合には、表面処理工程を実施しなくともよい。また、基材１がこれらのような構造を有さない場合であっても、表面処理工程を省略してもよい。
【００４４】
（第一溶液貯留工程）
第一溶液貯留工程では、基材１のゲル形成領域２に、第一溶液３を貯留する。このとき、表面処理工程においてゲル形成領域２を親水化している場合、第一溶液３は、位置再現性よくゲル形成領域２に留まって所望領域に液溜まりを形成する（図１の（ｂ））。
【００４５】
第一溶液３は、光重合開始剤、熱重合開始剤等の、外部エネルギーを吸収して後述するゲル形成モノマーの重合を開始させる開始剤を含有する溶液であればよく、より好ましくは、水性溶媒であり得、例えば、１Ｍトリス塩酸緩衝液、ＴＥＭＥＤ、リボフラビン（光重合開始剤）および純水の混合液を用いることができる。これらの量は、後述するゲル形成モノマーの濃度に応じて適宜設定すればよく、混合比も特に限定されない。また、第一溶液３は、例えば、インクジェットヘッド、ピペッター、ディスペンサー等を用いて基材１上に供給することができる。
【００４６】
なお、開始剤としては、上述したリボフラビン（光重合開始剤）の他にも、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、ベンゾフェノン類等の光重合開始剤、および、過酸化ベンゾイル等の熱重合開始剤等を用いることができる。なお、光重合開始剤とは、光の刺激によりゲル形成モノマーの重合を開始させる開始剤であり、熱重合禁止剤とは、熱の刺激によりゲル形成モノマーの重合を開始させる開始剤である。
【００４７】
また、第一溶液３には、上記開始剤が均一分散されており、ゲル形成領域２上に形成される液だまりに、上記開始剤が均一分散されていることが好ましい。これにより、後述する重合開始工程において、液溜まり全域について、均一にゲル化を行うことができる。すなわち、液溜まりにゲル形成開始剤が均一に分散していることにより、ゲル形成モノマーの重合を開始する際、重合開始点を液溜まりに均一に分散させるためであり、これにより、ゲル形成が液溜まりに対して、均一に起こる。なお、開始剤は、自発的に活性になる試薬であってはならない。例えば、従来から用いられるＡＰＳおよびＴＥＭＥＤは、溶液状態で直ちに活性化してしまうため、本実施形態に係る開始剤としては好ましくない。本実施形態に係る開始剤の活性化は、光、電気、磁気、熱等の外部から与えられるエネルギーの少なくともいずれか一つにより、活性化が開始されることが重要である。
【００４８】
（勾配形成工程）
勾配形成工程では、第一溶液３に対して、ゲル形性モノマーを含有する第二溶液５を添加して、ｐＨ勾配またはゲル形性モノマーの濃度勾配が形成されたゲル溶液６を調製する。ゲル形性モノマーとは、重合して電気泳動用ゲル７となるモノマーであり、第二溶液５としては、例えば、ゲルの主骨格を形成するアクリルアミドと、ゲルの主骨格を架橋するＮ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドとを混合したアクリルアミド混合溶液、上記アクリルアミド混合溶液とアクリルアミド誘導体（イモビラインとして、商業的に購入することもできる）との混合溶液、所望の組成に調整されたアガロース混合溶液等を用いることができる。
【００４９】
第二溶液５を添加する手段としては、例えば、ピペッター、ディスペンサーまたはインクジェットヘッド（インクジェット手段）等が挙げられるが、特に、微小なノズルから第二溶液５の微小液滴を飛ばして基材１に付着させるインクジェットヘッドを用いることが好ましい。図１の（ｃ）に示すように、インクジェットヘッド４を用いて、第二溶液５を微小液滴として吐出することができれば、ゲルの濃度および形成領域を容易に制御することができる。
【００５０】
インクジェットヘッドを用いた吐出手段としては、主に連続吐出型（コンティニュアスインクジェット）とオンデマンド型（ドロップオンデマンドインクジェット）とに分類される。さらに、コンティニュアスインクジェットとしては、例えば、チャージした微小液滴を電界でコントロールする荷電制御方式が挙げられ、ドロップオンデマンドインクジェットとしては、例えば、サーマル（バブル）方式、静電アクチュエータ方式またはピエゾ方式等が挙げられる。
【００５１】
また、例えば、ｐＨ勾配（ＩＰＧ）ゲルを形成する場合、インクジェットヘッド４を用いて、低ｐＨのアクリルアミド混合溶液と、高ｐＨのアクリルアミド混合溶液とを混合比を変化させながら吐出することにより、高精細なｐＨ勾配を形成することができる。また、例えば、濃度勾配（グラジエント）ゲルを作製する場合、インクジェットヘッド４を用いて、例えば３０％のアクリルアミド混合溶液を勾配を付けて吐出することにより、高精細なグレースケール（グラジエント）を形成することができる。よって、高性能なＩＰＧゲルまたはＳＤＳ−ＰＡＧＥグラジエントゲルを提供することができる。
【００５２】
本実施形態のように、インクジェットヘッド４から第二溶液５の微小液滴を吐出するときに液溜まりが形成されていることにより、液溜まりに吐出された第二溶液５同士の混合を大きく促進し、液溜まり全域で均一にゲル化を開始させることができる。よって、液溜まりがない場合に生じる電気泳動特性の劣化を防ぐことができる。また、必要に応じてより精度の高いグラジエントを形成することができる。
【００５３】
なお、これらのゲルを作製する場合、ｐＨまたはゲル濃度を十分に管理する必要があり、基材にゲル形成溶液を吐出する際、微小な液滴で吐出されることが多い。そのため、基材の表面に形成された液溜まりによって濡れ性を改善しておくことにより、ゲル形成溶液の微小な液滴同士が好適に混合される。また、液溜まりには、ゲル形成開始剤が均一に分散しており、後述のようにゲル形成開始剤を活性化するタイミングを制御することにより、ゲルのｐＨ勾配、または、濃度勾配を精密に形成可能となる。
【００５４】
（重合開始工程）
続いて、ゲル溶液６に対して、重合反応を開始させる。重合反応を開始させるためには、光、電気、磁気、熱といった、第一溶液３に含有される開始剤に対応する外部エネルギーを用いる。例えば、第一溶液３に、光重合開始剤の一つであるリボフラビンを含有させた場合、ゲル溶液６に光（紫外線）を照射する。また、第一溶液３に、熱重合開始剤の一つである過酸化ゼンゾイルを含有させた場合、ゲル溶液６を加熱する。これにより、ゲル溶液６がゲル化して電気泳動用ゲル７となり、例えば、７０ミリメートル×１．２ミリメートルの面積を有するゲル形成領域２に対して、総量１４０マイクロリットルのゲル溶液６を調製した場合、０．５〜１．０ミリメートルの電気泳動用ゲル７が形成された電気泳動用反応器具が得られる。なお、電気泳動用ゲル７の厚さは特に限定されず、例えば、数百ミリメートルから数ミリメートル程度とすることができる。形成されるゲルの厚さがこの範囲であれば、電気泳動実験に最適に用いることができる。
【００５５】
このように、光、熱のような外部エネルギーをトリガーとしてゲル重合反応を開始することにより、所望の時間、ゲル形成モノマーをゲル溶液６中で拡散し、好ましいｐＨ勾配、または、濃度勾配が形成した後に、ゲル形成を行うことができる。
【００５６】
なお、重合開始工程は、例えば、アルゴン等の不活性ガスまたは窒素雰囲気で行うことが好ましい。すなわち、濃度勾配、ｐＨ勾配等を形成後、ゲル重合反応は、例えばアルゴン等の不活性ガスまたは窒素雰囲気において実行することにより、ゲル化反応の阻害因子になる酸素を反応器内から排出することが望ましい。
【００５７】
すなわち、従来の典型的なゲル化反応では、ガラス基板等によって形成されるゲル作製治具にゲルがキャスティングされているため大気に触れ難いが、本実施形態の電気泳動用反応器具はゲル溶液６を基材１上に直接貯留するため、ゲル溶液６の大部分の表面が大気中に暴露され、酸素の影響を受け易い。よって、反応器内を不活性ガスまたは窒素雰囲気にすることが望ましい。
【００５８】
ここで、本実施形態では、ゲル形成溶液からなる濃度勾配、ｐＨ勾配を形成する工程と、ゲルを形成する工程が分離しているため、ゲル形成溶液の勾配形成とは異なる場所でゲル形成が可能となり、装置の簡便化、生産効率の向上の点で大きな効果がある。また、ゲル作製治具またはゲル作製装置内で不要にゲル化されてしまうような問題を完全に防止することができる。
【００５９】
このように、本実施形態の電気泳動用反応器具の製造方法によれば、基材１上の任意の位置に形成されたゲル形成領域２に対してゲル形成のための各溶液を吐出することにより、任意の大きさ、組成および濃度を有し、位置再現性高くゲル７を直接的に形成することができる。また、ゲルの勾配形成とゲル形成を分離した工程で行うことにより、高精細な勾配形成、装置トラブル防止を達成することができる。
【００６０】
よって、従来ではガラス基板等のキャスティング治具を用いていたためにゲルを形成する場所が制限されていたが、本実施形態の電気泳動用反応器具の製造方法によれば、例えば基材１の端面等、任意の場所にゲルを形成することができる。
【００６１】
また、第一のゲル形成溶液中にゲル形成開始剤を設けることにより、ゲル作製治具またはゲル作製装置（反応器具製造装置）内にて不要にゲル化されことが防止できる。さらに、インクジェットヘッドにて吐出されるゲル形成溶液の１スキャンの吐出量は約１μＬ（２０から４０ｐＬ／液滴）であり、膜厚を大きくするためにはスキャン数が増加する。そのため、先に吐出したゲル溶液がすべてのゲル溶液を吐出し終える前にゲル化してしまうことがあり、品質のよいゲルを形成することが難しい。
【００６２】
そこで、重合開始剤を予め液溜まりに拡散し、所望のタイミングで活性化することにより、ゲル形成を制御することが可能となる。よって、不必要にゲル化反応が進行して配管が詰る等装置の不具合が生じることを防ぐことができ、均質なゲルを作製することが可能となる。
【００６３】
（製造装置）
一つの局面において、本実施形態に係る電気泳動用ゲルの作製方法は、図４に示す製造装置１００が実行するものであり得る。
【００６４】
製造装置１００は、基材１を載置するための載置部１５、載置部１５の基材１に対して外部エネルギーを与える刺激部２０、載置部１５の基材１に対して第一溶液３および第二溶液５を吐出するための吐出ヘッド（勾配形成手段）３０、吐出ヘッド３０を駆動するヘッド駆動部３１、吐出ヘッド３０に第一溶液３および第二溶液５を供給する溶液供給部３２、ならびに刺激部（重合開始手段）２０、ヘッド駆動部３１および溶液供給部３２を制御する制御部５０を備えている。溶液供給部３２は、第一溶液３を貯める第一溶液貯留部３３、および、一種類以上の第二溶液５をそれぞれ貯める一つ以上の第二溶液貯留部３４を備えている。また、吐出ヘッド３０は、インクジェットヘッド（インクジェット手段）であり得る。
【００６５】
そして、制御部５０は、溶液供給部３２を制御して、第一溶液３を吐出ヘッド３０に供給させるとともに、ヘッド駆動部３１を制御することにより、第一溶液貯留工程を実行する。続いて、制御部５０は、溶液供給部３２を制御して、第二溶液５を吐出ヘッド３０に供給させるとともに、ヘッド駆動部３１を制御することにより、勾配形成工程を実行する。最後に、制御部５０は、刺激部２０を制御することにより、ゲル溶液６に外部エネルギーを与えてゲル重合を開始させる。なお、第一溶液３が含有する開始剤が光重合開始剤である場合には、刺激部２０は、光（紫外線）照射装置であり得、第一溶液３が含有する開始剤が熱重合開始剤である場合には、刺激部２０は、加熱装置であり得る。
【００６６】
（構成例１）
ここで、本実施形態の一例について図２を参照して説明する。図２は、二次元電気泳動法における一次元目ゲル（固定化ｐＨ勾配ゲル、ＩＰＧゲル）を製造する例について説明した図である。
【００６７】
図２に示すように、本構成例では、板状基材８に電気泳動用ゲル７が固定される。板状基材８は、ゲル７を固定する面の少なくとも一部に、電気泳動用ゲル７を付着させるための処理が施されたゲル形成領域２を有している。
【００６８】
まず、図２（ａ）に示すように、板状基材８の上端面にゲル形成領域２を形成する。板状基材８としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）等のプラスチック基板、ガラス基板等を用いることができる。
【００６９】
ゲル形成領域２は、板状基材８の上面の外周近傍に枠状に設けられており、例えば、板状基材８の疎水性表面に対して、グロー放電、アーク放電等による親水性表面処理と、酸化シリコン等の絶縁物微粒子（微粒子径；数ナノメートルから数百ナノメートル）堆積処理とが施されている。板状基材８にこのようなゲル形成領域２を設けることにより、所望の領域に液溜まりを形成することが可能であり、電気泳動用ゲル７が形成される領域を容易に制御することができる。
【００７０】
しかしながら、ゲル形成領域２の構成はこれに限定されるものではなく、例えば、板状基材８上面の、水溶性高分子コーティング、アガロース誘導体コーティング、ナノインプリント処理、プラズマグラフト重合膜処理等が施されている領域であってもよい。
【００７１】
また、板状基材８のゲル形成領域２に対して、数マイクロメートルから数百マイクロメートルの深さを有する凹構造（くり抜き構造）、または、凸構造（出っ張り構造）を設けることもできる。また、上述した構成を組み合わせることもできる。
【００７２】
次に、第一溶液３をゲル形成領域２上に貯留した後、ゲル溶液６を調製する（図２（ｂ））。第一溶液３をゲル形成領域２上に供給する手段としては、例えば、ピペッター、ディスペンサーまたはインクジェットヘッド等が挙げられる。
【００７３】
第一溶液３（光重合開始剤として、例えば、リボフラビンを含む）をゲル形成領域２上に貯留した後、第一溶液３の液溜まりが形成されたゲル形成領域２に対して、第二溶液５を添加することにより、ｐＨ勾配が形成されたゲル溶液６を調製する。第二溶液５としては、例えば、アクリルアミド誘導体混合溶液が挙げられる。ＩＰＧゲルを形成するための試薬としては、例えば、種々の酸解離定数を有するアクリルアミド誘導体混合溶液、等電点電気泳動試薬、光重合開始剤、および純水が一例として挙げられる。アクリルアミド誘導体の混合溶液は、例えばｐＨが異なる２種類のアクリルアミド誘導体を混合した溶液であり、正電荷または負電荷を有するアクリルアミド誘導体によって、様々な解離定数（ｐＫ）を有するアクリルアミド誘導体を混合することにより、所望のｐＨを有するアクリルアミド誘導体混合溶液が得られる。また、等電点電気泳動試薬（アンフォライン）は両性電解質混合物である。等電点電気泳動試薬は、第二溶液５が含有している必要はない。
【００７４】
第二溶液５を添加する手段としては、ｐＨ勾配を形成するために好適なインクジェットヘッド４を用いることができる。例えば、図２（ｂ）に示すように、第一溶液３が貯留されたゲル形成領域２に、二種類のアクリルアミド誘導体混合溶液のｐＨ勾配ができるように、インクジェットヘッド４を板状基材８の長手方向（インクジェットのスキャン方向９）にスキャンさせる。
【００７５】
例えば、二種類のアクリルアミド誘導体混合溶液のうち、一方のアクリルアミド誘導体混合溶液をｐＨ３に調整し、他方のアクリルアミド誘導体混合溶液をｐＨ１０に調整したアクリルアミド誘導体混合溶液をインクジェットヘッド４から微小液滴で吐出する。なお、アクリルアミド誘導体混合溶液の調整方法については一般的な方法を用いればよいため説明を省略する。
【００７６】
なお、ゲル形成領域２に対してインクジェットヘッド４からアクリルアミド誘導体混合溶液を吐出して形成したアクリルアミド誘導体を含有するゲル溶液６（図２（ｂ））は、開始剤が活性化されていないため、次工程まではゲル化反応が起こらず、溶液状態のままであり得る。
【００７７】
続いて、ｐＨ勾配が形成されたゲル溶液６に対して、外部エネルギーを与えることにより、ゲル重合反応を開始させる。本実施形態においては、開始剤として、光重合開始剤を用いているため、ゲル重合反応を開始するために光（例えば、紫外線）の照射を行う（図２（ｃ））。
【００７８】
これにより、例えば、ｐＨ３〜１０であり、ＩＰＧゲルのサイズが５２ｎｍ（等電点グラジエント方向）×１．２ｍｍ×０．５ｍｍであるＩＰＧゲル（電気泳動用ゲル７）と、上記ＩＰＧゲルが板状基材８に対して位置精度よく固定化している電気泳動用反応器具を得ることができる。
【００７９】
（構成例２）
続いて、本実施形態の他の例について図３を参照して説明する。図３は、二次元電気泳動法における二次元目ゲル（ＳＤＳ−ＰＡＧＥゲル、グラジエントゲル）を製造する例について説明した図である。
【００８０】
なお、一般的に知られるＳＤＳ−ＰＡＧＥゲル電気泳動に用いられる電気泳動用ゲルの製造方法では、ＰＭＭＡ等のプラスチック樹脂からなる基材等にポリアクリルアミドゲルをキャスティングしている。しかし、本実施形態に係る電気泳動用ゲルの製造方法によれば、構成例１と同様、基材にキャスティング構造を設ける必要がなく、基材はプラスチック平板またはガラス平板等の構造であってもよい。なお、濃度勾配（グラジエント）ゲルは、例えば、特開２００７−６４８４８号公報（２００７年３月１５日公開）に開示されている第２媒体（２Ｄゲル）および第２分離部（サンプル器具）に供するグラジエントゲルとして好適に用いることができる。
【００８１】
グラジエントゲルを形成するための試薬としては、例えば、上述したポリアクリルアミドゲルと同様の溶液を含み得る。
【００８２】
まず、図３の（ａ）に示すように、グラジエントゲルを設けるトレー基材１０の所望の領域に、ゲル形成領域２を形成する。トレー基材１０としては、例えば、ＰＭＭＡ等のプラスチック基板またはガラス基板を用いることができる。
【００８３】
また、本構成例においても、トレー基材１０のゲル形成領域２を親水性にし、好ましくは、ナノサイズの凸凹形成を設け、ゲル形成領域２以外の領域を疎水性にすることが好適である。例えば、トレー基材１０のゲル形成領域２以外の領域をマスキングし、酸素プラズマ処理、スルホン化処理またはニトロ化処理等の親水化処理と、化学気相成長法等の微細な凸凹構造形成を併用することにより、ゲル形成領域２を形成することができる。
【００８４】
次に、トレー基材１０にグラジエントを形成する。まずは、トレー基材１０のゲル形成領域２に対して、第一溶液３を貯留する。第一溶液３としては、例えば、１Ｍトリス塩酸緩衝液、リボフラビン、および純水が挙げられる。これらの混合比率は特に限定されない。第一溶液３の吐出手段としては、例えば、ピペッター、ディスペンサーまたはインクジェットヘッド等が挙げられる。
【００８５】
第一溶液３の貯留後、液溜まりが形成されたゲル形成領域２に対して第二溶液５を、例えば、量を変化させながら添加して、グラジエントを形成する。第二溶液５としては、例えば、アクリルアミド混合溶液（アクリルアミド＋Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド）が挙げられる。アクリルアミド混合溶液の濃度は、例えば、３０〜５０％（アクリルアミド：Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド＝３７．５：１）の比較的高濃度にすることができる。
【００８６】
第二溶液５の吐出手段としては、例えば、ピペッター、ディスペンサーまたはインクジェットヘッド等を含む。例えば、インクジェットヘッド４を用いて、インクジェットのスキャン方向９で示す矢印の方向に沿ってスキャンさせることにより、好適に高精細なグラジエントを形成することができる。また、スタテックミキサー、または、グラジエントミキサーでグラジエントを形成後、ディスペンサーを用いて吐出することにより、大きなサイズのＳＤＳ−ＰＡＧＥゲルが形成可能となる。
【００８７】
なお、アクリルアミド混合物を含有するゲル溶液６（図３の（ｂ））は、光重合開始剤であるリボフラビンを活性化していないため、次工程まではゲル化反応が起こらず、溶液状態のままであり得る。
【００８８】
続いて、グラジエントを形成しているゲル溶液６に対して、外部エネルギーを与えることにより、ゲル重合反応を開始させる。本実施形態においては、開始剤として、光重合開始剤を用いているため、ゲル重合反応を開始するために紫外線照射を行う（図３（ｃ））。
【００８９】
構成例１と同様に、液溜めに均一に分散したリボフラビンは、ゲル溶液６中で同時にゲル重合反応を開始するため、高品質なＳＤＳ−ＰＡＧＥゲルを形成可能にする。
【００９０】
例えば、トレー基材１０上に、低濃度側が４％および高濃度側１５％であり、グラジエントゲルのサイズが５０ｎｍ（濃度グラジエント方向）×６０ｍｍ×１ｍｍであるＳＤＳ−ＰＡＧＥゲル（電気泳動用ゲル７）を設けた電気泳動用反応器具が作製可能となる。
【００９１】
なお、図３（ｂ）に示すアクリルアミドモノマーのグラジエント形成後、窒素またはアルゴン等の不活性ガス雰囲気下で紫外線照射を行い、ゲル形成することもできるが、ゲル形成環境は、これに限定されるものではない。
【００９２】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、それぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。また、本明細書中に記載された文献の全てが参考として援用される。
〔第２実施形態〕
＜電気泳動用反応器具の製造方法＞
本発明に係る電気泳動用反応器具の製造方法は、ゲルを形成するためのモノマーとフォトレジスト材料との混合材料を基材上に塗布する塗布工程と、上記基材上に塗布された上記混合材料の所望の領域に外部エネルギーを照射して、外部エネルギーが照射された領域の上記モノマーをゲル化するゲル化工程と、上記ゲル化工程後の上記混合材料を現像し、外部エネルギーが照射されていない領域の上記混合材料を除去する除去工程とを包含する。
【００９３】
以下、図５及び図６を用いて、本発明に係る製造方法の実施の形態について、詳細に説明する。図５は、本発明の一実施形態に係る電気泳動用反応器具の製造工程を示す斜視図であり、図６は、本発明の一実施形態に係る電気泳動用反応器具の製造工程を示す断面図である。
【００９４】
電気泳動とは、サンプル内のタンパク質、ＤＮＡ又はＲＮＡ等の生体高分子を、大きさ又は電荷の違いに起因する、所定の電場における生体高分子の移動速度の差を利用して、個々の生体高分子に分離する方法である。電気泳動の種類としては、ポリアクリルアミドゲルを支持体として用いたポリアクリルアミドゲル電気泳動、アガロースゲルを支持体として用いたアガロースゲル電気泳動等が挙げられる。電気泳動によりサンプル内の生体高分子を分離するとき、サンプル内の生体高分子に電圧を印加することで、支持体内において生体高分子を移動させる。
【００９５】
（電気泳動用反応器具１１０）
図５中の（ｄ）及び図６中の（ｄ）に示すように、本実施形態に係る電気泳動用反応器具１１０は、基材１０１上に複数のゲル１０５を固定した器具である。
【００９６】
電気泳動用反応器具１１０は、一次元電気泳動又は二次元電気泳動を行うために使用される。さらに、電気泳動用反応器具１１０は、等電点電気泳動（ＩＥＦ；ｉｓｏｅｌｃｔｒｉｃ  ｆｏｃｕｓｉｎｇ）によってサンプル内の生体高分子を分離する一次元目の電気泳動用反応器具、又は、ドデシル硫酸ナトリウム・ポリアクリルアミドゲル電気泳動（ＳＤＳ−ＰＡＧＥ；ｓｏｄｉｕｍ  ｄｏｄｅｃｙｌ  ｓｕｌｆａｔｅ−ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｍｉｄｅｇｅｌ  ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ）によってサンプル内の生体高分子を分離する二次元目の電気泳動用反応器具としても好適に使用することができる。
【００９７】
（サンプル）
電気泳動により分離するサンプルとしては、例えば、生物個体、体液、細胞株、組織培養物又は組織断片等の生物材料から採取した調製物を好適に用いることができる。特に、プロテイン、ポリペプチド又はポリヌクレオチドを用いることが好ましい。
【００９８】
（基材１０１）
基材１０１は、ゲル１０５を支持し、固定するものである。基材１０１としては、例えば、平板プレート又は所望の形状に成型したチップ等が挙げられる。基材１０１は、ゲルを支持し、固定するものであれば、平板プレート等に限定されず、ゲルを収容する筐体等であってもよい。
【００９９】
基材１０１を形成する材料としては、例えば、ガラス、プラスチック又はセラミックス等が挙げられる。ガラスとしては、例えば、石英ガラス、無アルカリガラス等が挙げられ、プラスチックとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ；ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ；ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリカーボネート（ＰＣ；ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）等が挙げられ、セラミックスとしては、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニア（ＺｒＯ２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、低温同時焼成セラミック等が挙げられる。
【０１００】
（モノマー）
本実施形態において使用するモノマーは、ゲルを形成するためのモノマーであり、例えば、アクリルアミド、アガロース等の重合又は架橋することでゲル化するものが挙げられる。また、モノマーは、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド等の架橋剤、アクリルアミド誘導体（種々の酸解離定数を持たせるため、アクリルアミドに所望の置換基を設けた誘導体）等を含んでいてもよい。
【０１０１】
（フォトレジスト材料）
フォトレジスト材料は、光エネルギー又は電子線エネルギー等の外部エネルギーを照射することによって、現像液に対する溶解性等の物性が変化するものである。
【０１０２】
フォトレジスト材料としては、外部エネルギーを照射した領域が現像後に残存するネガ型、又は外部エネルギーを照射した領域が現像で除去されるポジ型を用いることができる。本実施形態では、フォトレジスト材料がネガ型の場合を例として説明する。
【０１０３】
（混合材料１０２）
混合材料１０２は、モノマーとフォトレジスト材料とを混合したものである。混合材料１０２を基材１０１のゲル形成領域１０６に展開するためには、あらかじめモノマーとフォトレジスト材料とを混合した混合材料１０２を基材１０１のゲル形成領域１０６に塗布してもよく、モノマーとフォトレジスト材料とを別々に基材１０１に塗布してもよい。フォトレジスト材料は、混合材料１０２に均一に分散していることが好ましい。
【０１０４】
（ラジカル重合開始剤及び増粘剤）
混合材料１０２は、モノマー及びフォトレジスト材料の他に、ラジカル重合開始剤及び増粘剤を含み得る。ラジカル重合開始剤及び増粘剤を混合材料１０２に添加する順番は特に限定されず、例えば、混合材料１０２を基材１０１に塗布する前に基材１０１に塗布してもよく、基材１０１に展開された混合材料１０２に添加してもよい。
【０１０５】
ラジカル重合開始剤は外部エネルギーの照射により活性化してラジカルを生成し、混合材料１０２中のモノマーのラジカル重合を開始するものである。ラジカル重合開始剤は、例えば、光増感剤又は電子増感剤と過酸化物とから構成される。
【０１０６】
光増感剤及び電子増感剤としては、例えば、リボフラビン、ベンゾフェノン類、アセトフェノン類等が挙げられ、過酸化物としては、例えば、過硫酸アンモニウム、過酸化水素等が挙げられる。
【０１０７】
これら光増感剤又は電子増感剤と過酸化物とを所望の組成で混合することで、ラジカル重合開始剤を調製する。混合材料１０２に添加するラジカル重合開始剤は、モノマー及び架橋剤の合計重量の約０．３％〜約５．０％であることが好ましい。混合材料１０２内でモノマーを均一にゲル化するためには、ラジカル重合開始剤は混合材料１０２に均一に分散していることが好ましい。
【０１０８】
増粘剤は、混合材料１０２に添加することにより、その粘度を増加させ、混合材料１０２内でのモノマーの拡散を抑制するものである。増粘剤としては、例えば、グリセロール、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール等のポリオール化合物又は糖類等が挙げられる。混合材料１０２に添加する増粘剤は、混合材料１０２の質量の約１％〜約４０％であることが好ましい。
【０１０９】
混合材料１０２に増粘剤を添加している場合には、高粘度の混合材料１０２中にラジカル重合開始剤を分散でき、外部エネルギーを照射することで、精度よく混合材料１０２の所望の領域だけをゲル化することができる。
【０１１０】
なお、外部エネルギーを照射することでラジカルを生成する上記のようなラジカル重合開始剤を混合材料１０２に添加することは好ましいが、自発的に活性化し、ラジカルを生成するラジカル重合開始剤を混合材料１０２に添加することは好ましくない。例えば、ラジカル重合開始剤に従来からよく用いられているＡＰＳ又はＴＥＭＥＤは、溶液状態ですぐに活性化し、ラジカルを生成するため、本実施形態に係るラジカル重合開始剤としては好ましくない。
【０１１１】
（外部エネルギー）
混合材料１０２に照射する外部エネルギーとしては、上述の通り光エネルギー、電子線エネルギー等が挙げられる。混合材料１０２に光エネルギー又は電子線エネルギーを照射する照射手段としては、例えば、半導体レーザー（波長８３０ｎｍ、５３２ｎｍ、４８８ｎｍ、４０５ｎｍ等）、メタルハライドランプ、高圧水銀灯（波長４３６ｎｍ、波長４０５ｎｍ、波長３６５ｎｍ）、エキシマレーザー（波長２４８ｎｍ、波長１９３ｎｍ、波長１５７ｎｍ）、極端紫外線照射装置（１３．６ｎｍ）、電子線照射装置等が挙げられる。上記照射手段は、フォトレジスト材料又はラジカル重合開始剤の性質に応じて適宜選択される。
【０１１２】
（表面処理）
図５中の（ａ）及び図６中の（ａ）に示すように、基材１０１に表面処理を施し、表面処理した領域にゲルを形成するためのゲル形成領域１０６としてもよい。表面処理は、モノマーとフォトレジスト材料との混合材料１０２を基材１０１の所望の領域に供給し、ゲル１０５を所望の領域に付着させるために行われる。
【０１１３】
ゲル形成領域１０６は、混合材料１０２に対する濡れ性及びゲル１０５の付着性が向上した領域であり、ゲル１０５の剥離を抑制する。また、ゲル形成領域１０６は、混合材料１０２の液溜まり（液滴補足領域）として機能し、この液滴補足領域の一部を、ゲル１０５を付着させる所望の領域とすることができる。
【０１１４】
表面処理としては、例えば、酸素プラズマ処理、プラズマグラフト重合膜形成等のドライプロセス処理、親水性高分子コーティング処理、ニトロ化処理、スルホン化処理、硫酸と過酸化水素の混酸溶液洗浄等のウエットプロセス処理、ナノインプリント処理、マイクロドット処理、ナノドット処理、グラフトポリマーコーティング処理、絶縁性微粒子堆積等による微細形状（数ｎｍ〜数十ｎｍの凸凹形状）形成処理、又はこれらの組み合わせ等が挙げられる。さらに、表面処理としては、酸化シリコン等からなる直径数ｎｍ〜数十ｎｍの絶縁性微粒子堆積による微細形状形成処理、又は上記絶縁性微粒子堆積による微細形状形成処理と酸素プラズマ等による親水性表面処理との組み合わせ等が好ましい。上記のように、基材１０１に１０５の接着性の向上を図ることができる。
【０１１５】
基材１０１の所望の領域を表面処理するときは、当該領域以外の部分をマスキングした後に、基材１０１を表面処理すればよい。
【０１１６】
〔塗布工程〕
本発明に係る電気泳動用反応器具の製造方法においては、まず、塗布工程において、ゲル１０５を形成するためのモノマーとフォトレジスト材料との混合材料１０２を基材１０１上に塗布する。つまり、図５中の（ａ）に示すように、インクジェットヘッド（図示せず）を矢印Ａ方向に走査して、図６中の（ｂ）に示すように、モノマー及びフォトレジスト材料を基材１０１のゲル形成領域１０６に塗布し、モノマーとフォトレジスト材料との混合材料１０２をゲル形成領域１０６に展開する。
【０１１７】
モノマー及びフォトレジスト材料を塗布する塗布手段としては、例えば、ピペッター、ディスペンサー又はインクジェットヘッド（インクジェット吐出手段）等が挙げられる。
【０１１８】
なお、インクジェットヘッドとしては、連続吐出型（コンティニュアスインクジェット）又はオンデマンド型（ドロップオンデマンドインクジェット）等を好適に使用可能である。コンティニュアスインクジェットとしては、例えば、チャージした微小液滴を電界でコントロールする荷電制御方式が挙げられ、ドロップオンデマンドインクジェットとしては、例えば、サーマル（バブル）方式、静電アクチュエータ方式又はピエゾ方式等が挙げられる。インクジェットヘッドが吐出する液滴粒子の直径は、モノマー及びフォトレジスト材料の粘度、表面張力、インクジェットヘッドに対する印加電圧等により制御可能である。
【０１１９】
ゲル形成領域１０６へのモノマー及びフォトレジスト材料の塗布は、スプレー塗布、スピン塗布等により行ってもよいが、上述したようにインクジェットヘッドから吐出することが好ましい。また、モノマーとフォトレジスト材料とを、別々のインクジェットヘッドから吐出してもよいし、これらを予め混合して混合材料の状態で１つのインクジェットヘッドから吐出してもよい。
【０１２０】
ゲル形成領域１０６に対するモノマー及びフォトレジスト材料の塗布量は、例えば、ゲル形成領域１０６に液体の薄膜が形成できる程度であればよく、形成するゲルの厚み等に応じて適宜設定することができる。
【０１２１】
モノマーをゲル化することで得られるゲルが、モノマーの濃度勾配を有するゲル（ＳＤＳ−ＰＡＧＥにおけるグラジエントゲル）、又はｐＨ勾配を有するゲル（ＩＥＦにおけるＩＰＧゲル）である場合には、インクジェット手段を用いてモノマー及びフォトレジスト材料をゲル形成領域１０６に吐出することが好ましい。また、グラジエントゲル等を形成する場合には、フォトレジスト材料を吐出する工程と、ゲルを形成するモノマーに濃度勾配又はｐＨ勾配を形成する工程とを二段階で行うことが好ましい。
【０１２２】
また、グラジエントゲル又はＩＰＧゲル（固定化ｐＨ勾配ゲル）を基材１０１に形成する場合、増感剤及び過酸化物を混合して調製したラジカル重合開始剤を基材１０１のゲル形成領域１０６に塗布した後に、モノマーの濃度勾配又はｐＨ勾配を有する、モノマー及びフォトレジスト材料をゲル形成領域２に吐出することが好ましい。
【０１２３】
ＩＰＧゲルを形成する混合材料１０２にｐＨ勾配を形成する方法としては、例えば、特定の置換基（例えば、カルボキシル基、アミノ基等）を有し、異なる解離定数（ｐＫ）値を有するアクリルアミド誘導体（例えば、イモビライン、アクリルアミドバッファ等の商業的に入手可能な試薬）を、モノマーの溶液又は混合材料１０２中に分散させる方法が挙げられる。すなわち、ｐＨ勾配の始点となるｐＨ（例えば、ｐＨ３）及び終点となるｐＨ（例えば、ｐＨ１０）を有するアクリルアミド誘導体溶液を調製し、これらの溶液をグラジエントミキサー又はスタティックミキサー等の混合手段を用いて混合比を変えながら混合することにより、任意のｐＨ勾配を有するモノマーの溶液又は混合材料１０２を調製することができる。
【０１２４】
グラジエントゲルを形成する混合材料１０２にモノマーの濃度勾配を形成する方法としては、例えば、高濃度のアクリルアミド溶液（１０％〜２０％）及び低濃度のアクリルアミド溶液（５％〜１０％）をモノマーの溶液又は混合材料１０２中で混合する方法が挙げられる。すなわち、グラジエントミキサー又はスタティックミキサー等の混合手段を用いて、混合比を変えながらこれらの溶液を混合することにより、任意のモノマー（アクリルアミド）の濃度勾配を有するモノマーの溶液又は混合材料１０２を調製することができる。
【０１２５】
なお、インクジェットで射出される液滴の密度を変化させることで混合材料１０２にｐＨ勾配又はモノマーの濃度勾配を形成することも可能である。
【０１２６】
〔ゲル化工程〕
ゲル化工程において、基材１０１上に塗布された混合材料１０２の所望の領域に外部エネルギーを照射して、外部エネルギーが照射された領域のモノマーをゲル化する。ゲル化工程においては、図５（ｃ）及び図６（ｃ）に示すように、フォトマスク（遮蔽膜）１０３を介して照射手段から照射された外部エネルギーを混合材料１０２の所望のゲル化領域１０４に照射してもよい。ゲル化工程において、外部エネルギーが照射されたゲル化領域１０４においては、モノマーのゲル化が進行するが、ゲル化領域１０４以外（フォトマスク１０３で放射線エネルギーが遮蔽された領域）においては、モノマーはゲル化されずに溶液状態で存在する。
【０１２７】
フォトマスク１０３は、混合材料１０２上に配置して用いるものであり、混合材料１０２のゲル化領域１０４以外の領域への外部エネルギーの照射を防止するものである。
【０１２８】
ゲル化領域１０４は、ゲル形成領域１０６に展開された混合材料１０２において、外部エネルギーが照射される領域であり、かつモノマーのゲル化が進行する領域である。そのため、混合材料１０２において、ゲル化領域１０４以外の領域がフォトマスク１０３により覆われるように、フォトマスク１０３を形成すればよい。これにより、フォトマスク１０３の形状に応じて、混合材料１０２における外部エネルギーを照射する領域及びモノマーのゲル化が進行する領域を決定することができる。
【０１２９】
フォトマスク１０３は、例えば、半導体の製造工程で用いられるガラス乾板（クロム層、酸化クロム層をガラス又は石英基板上にパターニングしたフォトマスク）、金属板等を用いて所望の形状に作製することができる。
【０１３０】
なお、フォトマスク１０３を照射源１０７と混合材料１０２との間に配置せずに、外部エネルギーを直接的に混合材料１０２に照射するダイレクト描画方法を採用してもよい。
【０１３１】
〔除去工程〕
除去工程において、ゲル化工程後の混合材料１０２を現像し、外部エネルギーが照射されていない領域の混合材料１０２を除去する。これにより、図５中の（ｄ）及び図６中の（ｄ）に示すように、所望の形状のゲル１０５を基材１０１に上に形成することができる。
【０１３２】
本実施形態に係る除去工程は、半導体製造工程のフォトリソグラフィー工程における現像工程と同様に行うことができる。除去工程としては、純水、酢酸−酢酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７付近に調整）等の現像液にゲル化工程後の混合材料１０２を浸漬し、１０〜６０分程度振盪する工程が挙げられる。これにより、外部エネルギーが照射されていない領域の混合材料１０２は現像液に溶解し、基材１０１から容易に除去される。また、外部エネルギーが照射された領域の混合材料１０２は現像液に溶解せず、基材１０１上にはゲル１０５のみが残存する。
【０１３３】
このように、ゲルを形成するための材料として、モノマーとフォトレジスト材料とを含む混合材料１０２を用いることによって、所望の領域に外部エネルギーを照射した後に現像すれば、所望の領域にのみゲル１０５を形成し、ゲル化していない領域における混合材料１０２は容易に除去することができる。その結果、所望の形状のゲルを容易に形成することができるので、電気泳動用反応器具１１０の製造効率を向上させ、製造工程を簡略化することができる。
【０１３４】
上述したように、本実施形態に係る電気泳動用反応器具の製造方法においては、例えば、混合材料１０２として、アクリルアミド（主骨格）、ビスアクリルアミド（架橋剤）、及びアクリルアミド誘導体を所望の混合比で調整したＩＰＧゲル形成モノマーと、フォトレジスト材料と、リボフラビン及び過硫酸アンモニウムから構成されたラジカル重合開始剤と、増粘剤としてのグリセロールとを混合したものを好適に使用可能である。
【０１３５】
そして、上述のように混合した混合材料１０２を基材１０１上に塗布し、フォトマスク１０３を介して外部エネルギーを照射すれば、外部エネルギーが照射された領域のＩＰＧゲル形成モノマーをゲル化することができる。外部エネルギーを照射した後に、混合材料１０２を純水で洗浄して現像することによって、フォトマスク１０３の形状に対応した形状にパターニングされたゲル１０５を基材１０１上に形成することができる。
【０１３６】
本実施形態に係る電気泳動用反応器具の製造方法において基材１０１上に形成するゲル１０５の形状は、フォトマスク１０３の設計により制御可能である。すなわち、ゲル１０５の形状は、フォトマスク１０３の形状に対応している。また、形成されるゲル１０５の膜厚は、基材１０１への混合材料１０２の塗布量を調整することにより制御可能となる。すなわち、基材１０１への混合材料１０２の塗布量を調整することによって、所望の膜厚のゲル１０５を形成することができる。形成されるゲル１０５の一例としては、長さ７０ｍｍ×幅３ｍｍ×厚さ０．５ｍｍであり、ゲル１０５間のスペースは、３ｍｍである。
【０１３７】
＜電気泳動用反応器具の製造装置＞
本発明に係る電気泳動用反応器具の製造装置は、ゲルを形成するためのモノマーとフォトレジスト材料との混合材料を基材上に塗布する塗布手段と、上記基材上に塗布された上記混合材料の所望の領域に外部エネルギーを照射して、外部エネルギーが照射された領域の上記モノマーをゲル化する照射手段と、外部エネルギーが照射された後の上記混合材料を現像して、外部エネルギーが照射されていない領域の上記混合材料を除去する現像手段とを備えていればよい。さらに、上記製造装置は、上述した遮蔽膜を備えていてもよい。なお、本発明に係る電気泳動用反応器具の製造装置の各手段は、上述した本発明に係る電気泳動用反応器具の製造方法の各工程を実施するために用いられる手段の一実施形態である。したがって、本発明に係る電気泳動用反応器具の製造装置の一実施形態は、上述した本発明に係る電気泳動用反応器具の製造方法の説明に準じるものであり、その詳細な説明を省略する。
【０１３８】
〔塗布手段〕
塗布手段としては、ゲルを形成するモノマー及びフォトレジスト材料を基材に塗布するものであれば限定されず、例えば、上記のディスペンサー又はインクジェットヘッド（インクジェット吐出手段）等が挙げられる。また、電気泳動用反応器具の製造装置はグラジエントゲル又はＩＰＧゲルを基材に形成するために、グラジエントミキサー又はスタティックミキサー等の混合手段を備えていてもよい。
【０１３９】
〔照射手段〕
照射手段としては、モノマーとフォトレジスト材料との混合材料に光エネルギー又は電子線エネルギー等の外部エネルギーを照射するものが挙げられる。よって、照射手段としては、例えば、半導体レーザー（波長８３０ｎｍ、５３２ｎｍ、４８８ｎｍ、４０５ｎｍ等）、メタルハライドランプ、高圧水銀灯（波長４３６ｎｍ、波長４０５ｎｍ、波長３６５ｎｍ）、エキシマレーザー（波長２４８ｎｍ、波長１９３ｎｍ、波長１５７ｎｍ）、極端紫外線照射装置（１３．６ｎｍ）、電子線照射装置等が挙げられる。
【０１４０】
〔現像手段〕
現像手段は、外部エネルギーが照射された後の混合材料を現像して、外部エネルギーが照射されていない領域の混合材料を除去するものである。また、本実施形態に係る現像手段は、半導体製造工程のフォトリソグラフィー工程における現像手段と同様に構成することができる。そのため、現像手段としては、例えば、純水、酢酸−酢酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７付近に調整）等の現像液を混合材料に浸漬し、振盪する手段等が挙げられる。
【０１４１】
本実施形態に係る電気泳動用反応器具の製造装置を用いることによって、所望の形状のゲルを容易に形成することができるので、電気泳動用反応器具の製造効率を向上させ、製造工程を簡略化することができる。
【０１４２】
＜電気泳動用ゲル材料＞
ゲルを形成するためのモノマーとフォトレジスト材料とを含む電気泳動用ゲル材料であり、外部エネルギーが照射された領域のみをゲル化し、外部エネルギーが照射されていない領域は現像して除去することによって、所望の形状のゲルを形成するための電気泳動用ゲル材料も本発明の範囲に包含される。
【０１４３】
電気泳動用ゲル材料において、外部エネルギーが照射された領域のみをゲル化し、外部エネルギーが照射されていない領域は現像して除去することができる。よって、電気泳動用ゲル材料を用いることで所望の形状のゲルを上記基材又は基板等に形成することができる。
【０１４４】
〔第３実施形態〕
＜電気泳動用反応器具の製造方法＞
以下に、図７及び図８を用いて、本発明に係る電気泳動用反応器具の製造方法の他の実施形態を説明する。図７は、本発明の他の実施形態に係る電気泳動用反応器具を複数製造する工程を示す図であり、図８は、本発明の他の実施形態に係る電気泳動用反応器具を示す斜視図である。
【０１４５】
本実施形態においては、複数の基材１０１を連結して同時に処理し、複数のゲルを形成する点において、第２実施形態において説明した電気泳動用反応器具１１０の製造方法と異なる。したがって、本実施形態においては、第２実施形態と異なる点について詳細に説明し、第２実施形態と同様の点についてはその説明を省略する。
【０１４６】
本実施形態においては、まず、図７中の（ａ）に示すように、複数の基材片１３０を着脱可能に連結して、基材１０１とする。複数の基材片１３０は、クリップ等で物理的に固定する方法、アガロース等のゲル化で固定する方法、両面テープ等で接着する方法等により、着脱可能に連結することができる。
【０１４７】
そして、図７中の（ｂ）に示すように、第２実施形態と同様の表面処理を基材１０１に施し、ゲル形成領域１０６を形成してもよい。一実施形態として、フッ素系ガスと酸素ガス又は不活性ガスと酸素ガスの混合ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、基材１０１にゲル形成領域１０６を形成する。
【０１４８】
〔塗布工程〕
塗布工程において、図７中の（ｃ）に示すように、ゲル１０５を形成するためのモノマーとフォトレジスト材料との混合材料１０２を基材１０１上に塗布する。つまり、複数の基材片１３０の表面にまとめて混合材料１０２を塗布し、混合材料１０２を基材１０１のゲル形成領域１０６に展開させる。
【０１４９】
〔ゲル化工程〕
次に、ゲル化工程において、それぞれの基材片１３０上に、隣接する基材片１３０上に形成されたゲルから離間したゲルが形成されるように、混合材料１０２に外部エネルギーを照射する。このとき、それぞれの基材片１３０の所望の領域に外部エネルギーが照射されるようにするため、所望のフォトマスクを設計し、当該フォトマスク１０３を混合材料１０２上に配置して外部エネルギーを混合材料１０２に照射してもよい。上記のように、混合材料１０２に外部エネルギーを照射することで、外部エネルギーが照射された領域のモノマーがゲル化する。
【０１５０】
〔除去工程〕
次に、除去工程において、ゲル化工程後の混合材料１０２を現像し、外部エネルギーが照射されていない領域の混合材料１０２を除去することで、図７中の（ｄ）に示すように、連結した複数の基材片１３０のそれぞれにゲル１０５を形成することができる。
【０１５１】
〔分離工程〕
そして、分離工程において、連結した複数の基材片１３０を分離することで、図７中の（ｅ）及び図８に示すように、それぞれの基材片１３０上にゲル１０５が形成された電気泳動用反応器具１２０を複数製造できる。アガロース等のゲル化で固定する方法又は両面テープ等で接着する方法等により、基材１０１同士を固定していた場合には、基材１０１を固定していた面を洗浄することが好ましい。
【０１５２】
本実施形態に係る電気泳動用器具の製造方法においては、例えば、幅５２ｍｍ×高さ２３ｍｍ×厚さ１．２ｍｍのＰＭＭＡにより形成された基材片１３０の表面（５２ｍｍ×１．２ｍｍ）に、５２ｍｍ×１．１５ｍｍの外部エネルギーを照射する領域が形成されたフォトマスクを用いて、０．１ｍｍのスペースで外部エネルギーを混合材料１０２に照射する。これにより、それぞれの基材片１３０の表面に、５２ｍｍ×１．１５ｍｍのゲルを形成することができる。
【０１５３】
このように、複数の基材片に対して同時に処理して、複数のゲルを一度に形成することができるので、電気泳動用反応器具の製造効率が向上することができる。
【０１５４】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１５５】
また、本発明は以下のように表現することもできる。本発明に係る電気泳動用ゲルの製造方法は、上記課題を解決するために、外部エネルギーを吸収してゲル形成モノマーの重合を開始させる開始剤を含有する第一溶液に対し、ｐＨ勾配または該ゲル形成モノマーの濃度勾配が形成されるように該ゲル形成モノマーを添加する勾配形成工程と、該勾配形成工程の後、該開始剤に対し該外部エネルギーを与えて、該ゲル形成モノマーの重合を開始させ、電気泳動用ゲルを製造する重合開始工程と、を包含することを特徴としている。
【０１５６】
特許文献１に係る電気泳動用ゲルの製造方法では、ゲル形成モノマーの勾配（ｐＨ勾配または濃度勾配）を形成する工程と、ゲル形成モノマーをゲル化する工程とが不可分である。それゆえ、ゲル形成モノマーにおける勾配の形成が不十分な状態でゲル化されてしまう場合がある。また、特許文献２に係る電気泳動用ゲルの製造方法では、ゲル形成モノマーをゲル化する工程が試薬の添加により行われる。この場合、試薬が添加された位置からゲル化が開始してしまうため、ゲル化を容易には制御できず、良好な勾配が形成されない場合もあり得る。
【０１５７】
これに対し、上記の構成によれば、ゲル形成モノマーの勾配を形成する工程と、ゲル形成モノマーをゲル化する工程とを完全に分離して行われ、同時には行わない。また、試薬の添加ではなく、外部エネルギーを与えることで重合を開始させるため、ゲル化を均一に制御することができる。それゆえ、上記の構成によれば、勾配が十分に形成された後に、均一にゲル化を開始することができる。これにより、良好なｐＨ勾配またはゲル形成モノマーの濃度勾配が形成された電気泳動用ゲルを製造することができる。
【０１５８】
なお付言すれば、上記の構成では、液体（第一溶液）に対して、ゲル形性モノマーを添加することにより勾配を形成している。これにより、特許文献１のようにゲル形性モノマーを基材上に添加する場合に比べて、ゲル形性モノマーの拡散を促進してより良好な勾配を形成することができる（特許文献２参照）。
【０１５９】
本発明に係る電気泳動用ゲルの製造方法では、上記外部エネルギーが、光および熱の少なくとも何れかであることが好ましい。
【０１６０】
上記の構成によれば、上記開始剤として光重合開始剤または熱重合開始剤を用いて、制御されたタイミングでゲル重合のためのラジカルをゲル溶液に発生させることができる。このように、上記の構成によれば、ゲル化のタイミングが制御可能になることから、ゲル溶液において所定の勾配を確実に形成した後、ゲル化を行うことができ、高精度に制御したｐＨ勾配または濃度勾配を有する電気泳動用ゲルを製造することができる。
【０１６１】
上記電気泳動用ゲルの製造方法において、上記勾配形成工程では、インクジェット手段により上記ゲル形性モノマーを添加してもよい。
【０１６２】
上記の構成によれば、高精細なｐＨ勾配またはゲル形成モノマーの濃度勾配を形成することができる。
【０１６３】
本発明に係る電気泳動用ゲルの製造方法では、上記勾配形成工程の前に、上記電気泳動用ゲルを支持するための基材上に第一溶液を貯める第一溶液貯留工程を包含していてもよい。
【０１６４】
上記の構成によれば、電気泳動用ゲルを支持するための基材上に液体だまりを形成して、そこにゲル形性モノマーを添加するため、ゲル形性モノマーの拡散を促進してより良好な勾配を形成することができる。
【０１６５】
上記電気泳動用ゲルの製造方法では、上記第一溶液貯留工程の前に、上記基材に表面処理を施す表面処理工程を包含しており、上記第一溶液貯留工程では、上記基材上の該表面処理が施された領域に第一溶液を貯めることが好ましい。また、上記表面処理工程では、親水化処理および複数の凹凸の形成を行うことが好ましい。
【０１６６】
上記の構成によれば、基材上の所望の領域に、第一溶液を貯めるための領域を表面処理によりパターニングし、当該領域上に電気泳動用ゲルを形成することができる。特に、当該領域に水溶液との濡れ性、ゲルとの親和性が高い基材表面を形成するような表面処理を行うことにより、基材上に電気泳動用ゲルを強力に付着（接着）させることができる。このような表面処理としては、酸素プラズマ等を用いた親水性表面処理、ナノインプリント、ナノ微粒子形成等を用いた複数の微細な凸凹表面処理、グラフト重合等を用いたゲルを形成するモノマーと類似した有機化合物の表面処理等を単独、または、複合して用いることができる。特に、酸素プラズマ処理（親水性処理）とナノ微粒子形成（ナノドット形成処理）を用いることにより、電気泳動用反応器具の信頼性、再現性、生産性を向上することができる。
【０１６７】
本発明に係る電気泳動用ゲルの製造方法では、第一溶液には、上記開始剤が均一に分散していることが好ましい。
【０１６８】
上記の構成によれば、ゲル化を均一に行うことができるため、より良好な勾配を形成することができる。
【０１６９】
本発明に係る電気泳動用ゲルの製造装置は、外部エネルギーを吸収してゲル形成モノマーの重合を開始させる開始剤を含有する第一溶液に対し、ｐＨ勾配または該ゲル形成モノマーの濃度勾配が形成されるように該ゲル形成モノマーを添加する勾配形成手段と、該開始剤に対し該外部エネルギーを与えて、該ゲル形成モノマーの重合を開始させて、電気泳動用ゲルを製造する重合開始手段と、を備えていることを特徴としている。
【０１７０】
上記の構成によれば、本発明に係る電気泳動用ゲルの製造方法と同等の効果を奏する。
【０１７１】
また、本発明は以下のように表現することもできる。本発明に係る電気泳動用反応器具の製造方法は、上記の課題を解決するため、ゲルを形成するためのモノマーとフォトレジスト材料との混合材料を基材上に塗布する塗布工程と、上記基材上に塗布された上記混合材料の所望の領域に放射線エネルギーを照射して、放射線エネルギーが照射された領域の上記モノマーをゲル化するゲル化工程と、上記ゲル化工程後の上記混合材料を現像し、放射線エネルギーが照射されていない領域の上記混合材料を除去する除去工程とを包含することを特徴としている。
【０１７２】
上記の構成によれば、塗布工程において、モノマーとフォトレジスト材料との混合材料を基材上に塗布して、展開させる。そして、ゲル化工程において、混合材料の所望の領域に放射線エネルギーを照射することによって、放射線エネルギーを照射した領域のモノマーをゲル化させる。次に、ゲル化工程後の混合材料を現像すれば、放射線エネルギーが照射されていない領域の混合材料が除去される。これにより、所望の形状のゲルを基材上に形成することができる。
【０１７３】
このように、ゲルを形成するための材料として、モノマーとフォトレジスト材料とを含む混合材料を用いることによって、所望の領域に放射線エネルギーを照射した後に現像すれば、所望の領域にのみゲルを形成し、ゲル化していない材料は容易に除去することができる。その結果、所望の形状のゲルを容易に形成することができるので、電気泳動用反応器具の製造効率を向上させると共に、製造工程を簡略化することができる。
【０１７４】
本発明に係る電気泳動用反応器具の製造方法において、上記混合材料は、上記放射線エネルギーの照射により活性化するラジカル重合開始剤をさらに含んでいることが好ましい。
【０１７５】
上記の構成によれば、放射線エネルギーを照射することによって、ラジカル重合開始剤を活性化して、ラジカルを生成する。当該ラジカルの生成により、モノマーのラジカル重合反応が開始するので、放射線エネルギーを照射した領域のモノマーのみをゲル化することができる。
【０１７６】
本発明に係る電気泳動用反応器具の製造方法は、上記塗布工程において、インクジェット吐出手段を用いて、上記モノマー及び上記フォトレジスト材料を上記基材上に吐出することが好ましい。
【０１７７】
上記の構成によれば、基材に対するモノマー及びフォトレジスト材料の塗布を好適に行うことができる上に、例えば、モノマーの濃度勾配又はｐＨ勾配を有するゲルを形成する場合に、基材上においてモノマーの濃度勾配又はｐＨ勾配が形成されるように混合材料を吐出することができる。
【０１７８】
本発明に係る電気泳動用反応器具の製造方法においては、上記混合材料を上記基材の所望の領域に供給し、所望の領域にゲルを付着させるための表面処理が、上記基材に施されていることが好ましい。
【０１７９】
上記の構成によれば、混合材料を所望の領域に供給するための表面処理が基材に施されているため、混合材料を供給する領域を制御することができる。さらに、上記表面処理はゲルを所望の領域に付着させるための表面処理であるため、モノマーをゲル化して生成するゲルの基材に対する付着性を向上させ、当該ゲルの剥離を抑制することができる。
【０１８０】
本発明に係る電気泳動用反応器具の製造方法は、上記ゲル化工程において、上記混合材料において放射線エネルギーを照射しない領域上に、上記混合材料への放射線エネルギーの照射を妨げる遮蔽膜を配置して、上記混合材料に放射線エネルギーを照射することが好ましい。
【０１８１】
上記の構成によれば、混合材料において放射線エネルギーを照射しない領域上に遮蔽膜を配置しているため、混合材料の所望の領域にのみ放射線エネルギーを照射することができ、所望の領域以外への放射線エネルギーの照射を防止することができる。これにより、混合材料の所望の領域のみをゲル化することができる。
【０１８２】
本発明に係る電気泳動用反応器具の製造方法において、上記基材は、複数の基材片を着脱可能に連結したものであり、上記ゲル化工程において、それぞれの上記基材片上に、隣接する上記基材片上に形成されたゲルから離間したゲルが形成されるように、上記混合材料に放射線エネルギーを照射し、上記除去工程の後に、複数の上記基材片のそれぞれを分離する分離工程をさらに包含することが好ましい。
【０１８３】
上記の構成によれば、複数の基材片上にまとめて混合材料を塗布し、それぞれの基材片上に、隣接する基材片に形成されたゲルと離間したゲルを形成した後に、各基材片に分離する。これにより、複数の基材片に対して同時に処理して、複数のゲルを一度に形成することができるので、電気泳動用反応器具の製造効率が向上することができる。
【０１８４】
本発明に係る電気泳動用反応器具の製造装置は、ゲルを形成するためのモノマーとフォトレジスト材料との混合材料を基材上に塗布する塗布手段と、上記基材上に塗布された上記混合材料の所望の領域に放射線エネルギーを照射して、放射線エネルギーが照射された領域の上記モノマーをゲル化する照射手段と、放射線エネルギーが照射された後の上記混合材料を現像して、放射線エネルギーが照射されていない領域の上記混合材料を除去する現像手段とを備えていること特徴としている。
【０１８５】
上記の構成によれば、塗布手段がモノマーとフォトレジスト材料との混合材料を基材上に塗布して、展開させる。そして、照射手段が混合材料の所望の領域に放射線エネルギーを照射することによって、放射線エネルギーを照射した領域のモノマーをゲル化させる。次に、現像手段がモノマーをゲル化した後の混合材料を現像し、放射線エネルギーが照射されていない領域の混合材料が除去される。これにより、所望の形状のゲルを基材上に形成することができる。
【０１８６】
このように、ゲルを形成するための材料として、モノマーとフォトレジスト材料とを含む混合材料を用いることによって、所望の領域に放射線エネルギーを照射した後に現像すれば、所望の領域にのみゲルを形成し、ゲル化していない材料は容易に除去することができる。その結果、所望の形状のゲルを容易に形成することができるので、電気泳動用反応器具の製造効率を向上させると共に、製造工程を簡略化することができる。
【０１８７】
本発明に係る電気泳動用反応器具の製造装置は、上記塗布手段は、上記モノマー及び上記フォトレジスト材料を上記基材上に吐出するインクジェット吐出手段であることが好ましい。  上記の構成によれば、基材に対するモノマー及びフォトレジスト材料の塗布を好適に行うことができる上に、例えば、モノマーの濃度勾配又はｐＨ勾配を有するゲルを形成する場合に、基材上においてモノマーの濃度勾配又はｐＨ勾配が形成されるように混合材料を吐出することができる。
【０１８８】
本発明に係る電気泳動用反応器具の製造装置は、上記混合材料において上記照射手段により放射線エネルギーを照射しない領域上に配置された、上記混合材料への放射線エネルギーの照射を妨げる遮蔽膜を備えていることが好ましい。
【０１８９】
上記の構成によれば、遮蔽膜を混合材料において放射線エネルギーを照射しない領域上に配置しているため、混合材料の所望の領域にのみ放射線エネルギーを照射することができ、所望の領域以外への放射線エネルギーの照射を防止することができる。これにより、混合材料の所望の領域のみをゲル化することができる。
【０１９０】
本発明に係る、放射線エネルギーが照射された領域のみをゲル化し、放射線エネルギーが照射されていない領域は現像して除去することによって、所望の形状のゲルを形成するための電気泳動用ゲル材料は、ゲルを形成するためのモノマーとフォトレジスト材料とを含むことを特徴としている。
【０１９１】
上記の構成によれば、電気泳動用ゲル材料において、放射線エネルギーが照射された領域のみをゲル化し、放射線エネルギーが照射されていない領域は現像して除去することができる。よって、電気泳動用ゲル材料を用いることで所望の形状のゲルを容易に形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１９２】
本発明は、電気泳動を利用した分析技術に関連する分野において利用可能である。【０１９３】
また、本発明は、タンパク質、ＤＮＡ又はＲＮＡ等の生体高分子を分離させるポリアクリルアミドゲル電気泳動又はアガロースゲル電気泳動に用いることが可能であり、特に、ｐＨ勾配、又は、濃度勾配を有する電気泳動ゲルに好適に利用可能である。
【符号の説明】
【０１９４】
１    基材
２    ゲル形成領域
３    第一溶液
４    インクジェットヘッド
５    第二溶液
６    ゲル溶液
７    ゲル
８    板状基材
９    スキャン方向
１０    トレー基材
１５    載置部
２０    刺激部（重合開始手段）
３０    吐出ヘッド（勾配形成手段）
３１    ヘッド駆動部
３２    溶液供給部
３３    第一溶液貯留部
３４    第二溶液貯留部
１００    製造装置
１０１    基材
１０２    混合材料
１０３    フォトマスク（遮蔽膜）
１０４    ゲル化領域
１０５    ゲル
１０６    ゲル形成領域
１１０、１２０  電気泳動用反応器具
１３０  基材片
【図１】
2013133083.tif 000003
【図２】
2013133083.tif 000004
【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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【国際調査報告】
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