(57)【要約】【課題】高精度にかつ信頼性の高い等電点電気泳動用試験具およびその製造方法を提供すること。【解決手段】基材上にゲル層が形成されてなる電気泳動用試験具であって、前記ゲル層は、試料液中の評価対象物の浸透性が高い高浸透性部分と、前記高浸透性部分よりも浸透性が低い低浸透性部分とを含んでなることを特徴とする電気泳動用試験具。【選択図】図２
2013228317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上にゲル層が形成されてなる電気泳動用試験具であって、前記ゲル層は、試料液中の評価対象物の浸透性が高い高浸透性部分と、前記高浸透性部分よりも浸透性が低い低浸透性部分とを含んでなることを特徴とする電気泳動用試験具。
【請求項２】
前記ゲル層において、前記高浸透性部分と前記低浸透性部分とは隣接して配置されており、前記高浸透性部分と前記低浸透性部分とが隣接して並ぶ第１の方向の寸法が、前記第１の方向と直交する第２の方向の寸法よりも短い請求項１に記載の電気泳動用試験具。
【請求項３】
前記ゲル層において、前記高浸透性部分の前記第１の方向の両側に前記低浸透性部分が配置されている請求項２に記載の電気泳動用試験具。
【請求項４】
前記ゲル層の高浸透性部分が、前記第２の方向にｐＨ勾配を有する請求項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】
基材上にモノマーを含む液たまりを形成する第１工程と、前記基材上に架橋剤を塗布する第２工程と、前記基材上に重合開始剤を塗布する第３工程とを含み、
前記第２工程において、第１の方向に架橋剤塗布量が異なる塗布量分布を形成し、かつ前記第１の方向と直交する第２の方向の架橋剤塗布量を均一とすることを特徴とする電気泳動用試験具の製造方法。
【請求項６】
基材上に架橋剤を含むモノマーを塗布する第１工程と、前記基材上に重合開始剤を塗布する第２工程とを含み、
前記第１工程において、第１の方向に架橋剤塗布量が異なる塗布量分布を形成し、かつ前記第１の方向と直交する第２の方向の架橋剤塗布量を均一とすることを特徴とする電気泳動用試験具の製造方法。
【請求項７】
前記基材上の前記第１の方向における中央領域の架橋剤塗布量よりも、前記中央領域の前記第１方向の両側領域の架橋剤塗布量を多くする請求項５または６に記載の電気泳動用試験具の製造方法。
【請求項８】
前記工程（Ｂ）において、インクジェットにより前記架橋剤を塗布する請求項５〜７のいずれか１つに記載の電気泳動用試験具の製造方法。
【請求項９】
基材上のモノマーを含む液たまり上に架橋剤を塗布する架橋剤塗布部と、前記液たまり上に重合開始剤を塗布する重合開始剤塗布部とを備え、前記架橋剤塗布部がインクジェットヘッドを具備することを特徴とする電気泳動用試験具の製造装置。
【請求項１０】
基材上に架橋剤を含むモノマーを塗布する混合溶液塗布部と、前記基材上に重合開始剤を塗布する重合開始剤塗布部とを備え、前記混合溶液塗布部がインクジェットヘッドを具備することを特徴とする電気泳動用試験具の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、等電点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、上記の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）させることにより濃度傾斜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、所定の濃度傾斜を有する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傾斜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傾斜を有するゲルシートが得られ、このゲルシートをｐＨ傾斜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。
【０００８】
特許文献１に記載のゲルプレート製造方法では、ゲル容器内での濃度傾斜またはｐＨ傾斜の管理が難しく、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、濃度傾斜またはｐＨ傾斜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が特許文献２に開示されている。すなわち、プレート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、濃度または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ことにより、所定の濃度傾斜を有するSDS-PAGE用ゲルプレートまたは所定のｐＨ傾斜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】
特許文献１および２のようにして作製されたゲル層を長期間保存できるようにするために、通常はゲル層を乾燥する。そして、使用時に乾燥膜に試料溶液を吸収させ膨潤させることにより、ゲル層を復元する。
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１および２といった従来の等電点電気泳動用ゲルプレートは、ゲル層の長手方向である第１方向にｐＨ勾配が形成されており、等電点電気泳動によるタンパク質の分離を第１方向に分離した複数のバンドによって示すことができるが、図１２に示すように、ゲル層Ｇの長さ方向に延びる中央部Ｇｃと、長さ方向と直交する幅方向に配置された中央部両側の両端部Ｇｅとでは、同一のバンドＢであっても長さ方向に相互にずれた位置に形成される。
【００１２】
つまり、従来のゲルプレートを用いた等電点電気泳動では、各バンドＢは中央部Ｇｃから両端部Ｇｅに向かって湾曲または屈折する「スマイリング」と呼ばれる形状に形成されてしまうため、タンパク質の分解能が低下するという問題がある。
【００１３】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、試料液中の評価対象物が浸透するゲルの浸透性を部分的に異ならせることにより、スマイリングが低減したバンドが得られることを見出し、本発明をするに至った。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
かくして、本発明によれば、基材上にゲル層が形成されてなる電気泳動用試験具であって、前記ゲル層は、試料液中の評価対象物の浸透性が高い高浸透性部分と、前記高浸透性部分よりも浸透性が低い低浸透性部分とを含んでなる電気泳動用試験具が提供される。
【００１５】
また、本発明の別の観点によれば、基材上にモノマーを含む液たまりを形成する第１工程と、前記基材上に架橋剤を塗布する第２工程と、前記基材上に重合開始剤を塗布する第３工程とを含み、
前記第２工程において、第１の方向に架橋剤塗布量が異なる塗布量分布を形成し、かつ前記第１の方向と直交する第２の方向の架橋剤塗布量を均一とする電気泳動用試験具の製造方法、あるいは、
基材上に架橋剤を含むモノマーを塗布する第１工程と、前記基材上に重合開始剤を塗布する第２工程とを含み、
前記第１工程において、第１の方向に架橋剤塗布量が異なる塗布量分布を形成し、かつ前記第１の方向と直交する第２の方向の架橋剤塗布量を均一とする電気泳動用試験具の製造方法が提供される。
【００１６】
また、本発明の別の観点によれば、基材上のモノマーを含む液たまり上に架橋剤を塗布する架橋剤塗布部と、前記液たまり上に重合開始剤を塗布する重合開始剤塗布部とを備え、前記架橋剤塗布部がインクジェットヘッドを具備する電気泳動用試験具の製造装置、あるいは
基材上に架橋剤を含むモノマーを塗布する混合溶液塗布部と、前記基材上に重合開始剤を塗布する重合開始剤塗布部とを備え、前記混合溶液塗布部がインクジェットヘッドを具備する電気泳動用試験具の製造装置が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の電気泳動用試験具は、試料液中の評価対象物（評価タンパク質）の浸透性が高い高浸透性部分と、前記高浸透性部分よりも浸透性が低い低浸透性部分とを含むゲル層を有しているため、低浸透性部分の浸透性を極めて低く設定することにより、低浸透性部分には試料液中の評価対象物を全く浸透させないようにすることが可能となる。ゲル層の浸透性は、例えば、モノマー架橋構造の密度で調整することができ、低浸透性部分では評価タンパク質が進入できない程度にモノマー架橋構造を密（密度大）に設定し、高浸透性部分では評価タンパク質が進入できかつ自由に移動できる程度にモノマー架橋構造を粗（密度小）に設定すればよい。
【００１８】
したがって、電気泳動時に電場の影響を受け易いゲル層の端部を低浸透性部分にて構成することにより、電気泳動時の電場の影響によってゲル層の端部にバンドのスマイリングが生じることがない。この結果、本発明の電気泳動試験具を用いて１次元目電気泳動を行い、１次元目電気泳動後のゲル層から２次元目電気泳動用ゲルへ評価対象物を移動させる際、異常箇所（スマイリング箇所）の評価対象物が２次元目電気泳動用ゲルへ移動することがない。よって、本発明の電気泳動試験具によれば、分解能が低下することなく、高精度かつ信頼性の高いタンパク質分析を行うことが可能となる。
【００１９】
また、本発明の電気泳動用試験具の製造方法によれば、高精度かつ信頼性の高いタンパク質の分離試験を行うことができる電気泳動用試験具を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１（Ａ）】本発明の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（Ａ）】図１（Ａ）のゲル層を長さ方向から見たときの高浸透性部分および低浸透性部分を示す図である。
【図２（Ｂ）】図１（Ｂ）の乾燥膜を長さ方向から見たときの高浸透性部分および低浸透性部分を示す図である。
【図２（Ｃ）】図１（Ａ）のゲル層を平面的に見たときの高浸透性部分および低浸透性部分を示す図である。
【図３】図１（Ａ）の電気泳動用試験具を用いて等電点電気泳動を行った後の状態をイメージした図である。
【図４】実施形態１の電気泳動用試験具の製造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モノマー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架橋剤を塗布する状態を示す説明図である。
【図７（Ｃ）】図７（Ｂ）から引き続いて基材へｐＨバッファを塗布する状態を示す説明図である。
【図７（Ｄ）】図７（Ｃ）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】実施形態２の電気泳動用試験具の製造装置を示す構成図である。
【図９（Ａ）】モノマーを含む液たまりが塗布された基材を図８の製造装置にセットした状態を示す説明図である。
【図９（Ｂ）】図９（Ａ）から引き続いて基材へ架橋剤を塗布する状態を示す説明図である。
【図９（Ｃ）】図９（Ｂ）から引き続いて基材へｐＨバッファを塗布する状態を示す説明図である。
【図９（Ｄ）】図９（Ｃ）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１０】実施形態３の電気泳動用試験具の製造装置を示す構成図である。
【図１１（Ａ）】図１０の製造装置を用いて基材へ架橋剤を含むモノマーを塗布する状態を示す説明図である。
【図１１（Ｂ）】図１１（Ａ）から引き続いて基材へｐＨバッファを塗布する状態を示す説明図である。
【図１１（Ｃ）】図１１（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１２】等電点電気泳動後の従来のゲルプレートのゲル層を示す部分的な拡大写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（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、基材上にゲル層が形成されてなる電気泳動用試験具であって、前記ゲル層は、試料液中の評価対象物の浸透性が高い高浸透性部分と、前記高浸透性部分よりも浸透性が低い低浸透性部分とを含んでなる。このとき、高分解能のゲル層が得られる観点から、低浸透性部分の浸透性は、低浸透性部分に試料液中の溶媒は浸透するが評価対象物が浸透（進入）できない程度に低く設定することが好ましい。
【００２２】
本発明の電気泳動用試験具の前記ゲル層において、前記高浸透性部分と前記低浸透性部分とは隣接して配置されており、前記高浸透性部分と前記低浸透性部分とが隣接して並ぶ第１の方向の寸法が、前記第１の方向と直交する第２の方向の寸法よりも短くてもよい。
さらにこの場合、前記ゲル層において、前記高浸透性部分の前記第１の方向の両側に前記低浸透性部分が配置されてもよい。
【００２３】
これにより、高浸透性部分の第１の方向（幅方向）の両側に低浸透性部分が配置された第２の方向に長尺なゲル層を得ることができ、２次元電気泳動における１次元目電気泳動用に適した細長い電気泳動用試験具を得ることができる。すなわち、電解異常が発生し易いゲル層の幅方向の両端部が低浸透性部分にて構成されるためスマイリングが防止されることに加え、必要最小限に電気泳動用試験具をスリム化して基材、ゲル層の材料および試料液の必要量を低減し無駄を無くすことができる。
【００２４】
また、前記ゲル層の高浸透性部分が、前記第２の方向にｐＨ勾配を有してもよく、これにより、高精度かつ信頼性の高いタンパク質分析を行うことができる等電点電気泳動用試験具を得ることができる。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【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、次の第１または第２の製造方法により製造することができる。
第１の製造方法では、基材上にモノマーを含む液たまりを形成する第１工程と、前記基材上に架橋剤を塗布する第２工程と、前記基材上に重合開始剤を塗布する第３工程とを含み、前記第２工程において、第１の方向に架橋剤塗布量が異なる塗布量分布を形成し、かつ前記第１の方向と直交する第２の方向の架橋剤塗布量を均一とする。第１の製造方法は、後述の実施形態１および２に対応する。
【００２８】
第２の製造方法では、基材上に架橋剤を含むモノマーを塗布する第１工程と、前記基材上に重合開始剤を塗布する第２工程とを含み、前記第１工程において、第１の方向に架橋剤塗布量が異なる塗布量分布を形成し、かつ前記第１の方向と直交する第２の方向の架橋剤塗布量を均一とする。第２の製造方法は、後述の実施形態３に対応する。
なお、第１および第２の製造方法において、前記第１〜第３工程の用語「第１」、「第２」および「第３」は、工程順を意味するものではなく、各工程を区別するための表示に過ぎない。
【００２９】
前記第１または第２の製造方法により、第１の方向にゲル孔サイズが異なる孔サイズ分布を有するゲル層が基材上に形成される。すなわち、モノマー架橋構造の密度が第１の方向で異なっているゲル層を得ることができる。ここで、本明細書において、「ゲル孔サイズ」とは、モノマー架橋構造の密度の大小、ゲル濃度の高低等を意味し、ゲル孔サイズが大きい場合、モノマー架橋構造は粗く（密度小）、ゲル濃度は低い。反対に、ゲル孔サイズが小さい場合、モノマー架橋構造は密であり（密度大）、ゲル濃度は高い。前記第１または第２の製造方法では、架橋剤の塗布量の調整によりゲル孔サイズを調整することができる。なお、ゲル孔サイズの調整方法について詳しくは後述する。
【００３０】
前記第１または第２の製造方法において、前記基材上の前記第１の方向における中央領域の架橋剤塗布量よりも、前記中央領域の前記第１方向の両側領域の架橋剤塗布量を多くすることにより、ゲル層の両側領域のゲル孔サイズを中央領域のゲル孔サイズよりも小さくすることができる。すなわち、ゲル層の中央領域に前記高浸透性部分を形成し、かつ両側領域に前記低浸透性部分を形成することができる。これにより、２次元電気泳動における１次元目電気泳動用に適した細長い電気泳動用試験具を得ることができる。
【００３１】
本発明において、基材上にモノマー、架橋剤、重合開始剤等の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傾斜および濃度傾斜等を容易かつ高精度に制御することができる。
【００３２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳説する。
【００３３】
（実施形態１）
図１（Ａ）は本発明の実施形態１の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）は図１（Ａ）のゲル層を長さ方向から見たときの高浸透性部分および低浸透性部分を示す図であり、図２（Ｂ）は図１（Ｂ）の乾燥膜を長さ方向から見たときの高浸透性部分および低浸透性部分を示す図であり、図２（Ｃ）は図１（Ａ）のゲル層を平面的に見たときの高浸透性部分および低浸透性部分を示す図である。また、図３は図１（Ａ）の電気泳動用試験具を用いて等電点電気泳動を行った後の状態をイメージした図である。
【００３４】
図１（Ａ）に示す電気泳動用試験具ＧＰ1は、Ｘ方向に長い長方形の基材Ｓ上にゲル層Ｇ1が形成されたものであり、このゲル層Ｇ1は矢印Ｙで示す幅方向の両側領域に低浸透性部分Ｇ12を有し、かつ両側領域の間の中央領域に高浸透性部分Ｇ11を有している。
高浸透性部分Ｇ11のゲル孔サイズは、水または試料液（評価タンパク質および溶媒）を浸透させるサイズである。一方、低浸透性部分Ｇ12のゲル孔サイズは、水または試料液中の溶媒は浸透させるが、試料液中の評価タンパク質は浸透（進入）させない微小サイズである。このゲル層Ｇ1を乾燥させると、高浸透性部分Ｇ11および低浸透性部分Ｇ12のゲル孔サイズはそれぞれ縮小するが、相対的に高浸透性部分Ｇ11のゲル孔サイズが低浸透性部分Ｇ12のゲル孔サイズよりも大きいことに変わりはない。
【００３５】
低浸透性部分Ｇ12（片方）の幅Ｗ2としては基材Ｓの幅Ｗの５〜２０％程度である。なお、図２（Ａ）〜（Ｃ）において、ゲル層Ｇ1の高浸透性部分Ｇ11の粗い網目と低浸透性部分Ｇ12の細かい網目は、各部分のゲル孔サイズの大小を表現している。
また、ゲル層Ｇ1の高浸透性部分Ｇ11は、長さ方向（Ｘ方向）に、例えばｐＨ３〜１０程度のｐＨ勾配を有している。すなわち、実施形態１の電気泳動用試験具ＧＰ1、ＧＰＤ1は、２次元電気泳動における１次元目電気泳動に使用できる等電点電気泳動用試験具である。なお、低浸透性部分Ｇ12にｐＨ勾配は必要ないが、ゲル層形成時に低浸透性部分Ｇ12にｐＨバッファが意図的にまたは意図せずに混入することによりｐＨ勾配が形成されても問題はない。
【００３６】
２次元電気泳動における１次元目電気泳動を行う際、図１（Ｂ）の等電点電気泳動用試験具ＧＰＤ1を試料液中に浸して乾燥膜Ｄ1に試料液を飽和状態まで吸収させ膨潤させる。このとき、乾燥膜Ｄ1の表面全体から試料液中の溶媒を吸収するため、全体的に蒲鉾形に膨潤したゲル層Ｇ1が復元する（図１（Ａ）参照）。それと同時に、乾燥膜Ｄ1の高浸透性部分Ｄ11の表面から試料液中の評価タンパク質が進入する。
しかしながら、乾燥膜Ｄ1の低浸透性部分Ｄ12の表面から試料液中の評価タンパク質は進入しない。また、ゲル層Ｇ1上に試料液を滴下した場合、評価タンパク質は高浸透性部分Ｇ11内に進入可能であるが低浸透性部分Ｇ12内には進入できない。さらに、高浸透性部分Ｇ11内の評価タンパク質は低浸透性部分Ｇ12内に進入できない。
【００３７】
試料液にて膨潤させたゲル層Ｇ1を用いて１次元目電気泳動を行うと、高浸透性部分Ｇ11内の評価タンパク質が分離移動する。このとき、低浸透性部分Ｇ12内には評価タンパク質が存在しないため、低浸透性部分Ｇ12内での評価タンパク質の分離移動は起こらない。よって、図３に示すように、ゲル層Ｇ1の中央領域（高浸透性部分Ｇ11）のみにストレートなバンドＢが出現する。すなわち、このゲル層Ｇ1では、従来のゲル層Ｇ（図１２参照）の幅方向（Ｙ方向）の両端縁に出現していたバンドの湾曲または屈曲（スマイリング）が防止される。この結果、１次元目電気泳動後のゲル層から２次元目電気泳動用ゲルへ評価対象物を移動させる際、異常箇所（スマイリング箇所）の評価対象物が２次元目電気泳動用ゲルへ移動することがないため、分解能が低下することなく、高精度かつ信頼性の高いタンパク質分析を行うことが可能となる。
【００３８】
本発明において、ゲル層Ｇ1のゲル孔サイズの調整は、ゲル層形成時に幅方向（Ｙ方向）に架橋剤の塗布量分布を形成することによって行うことができる。実施形態１の場合、基材Ｓ上の幅方向の両側領域（幅Ｗ1の領域）への架橋剤の塗布量を中央領域（幅Ｗ2の領域）への塗布量よりも多くする。このとき、総モノマー濃度（％Ｔ）と架橋度（％Ｃ）を考慮した塗布量調整を行う。ここで、総モノマー濃度（％Ｔ）とは架橋剤を含む総モノマーの重量パーセント（モノマー量ｇ／１００ｍｌ）であり、架橋度（％Ｃ）とは総モノマーに対する架橋剤の割合であり、下記の式（１）および（２）で表される。
（１）総モノマー濃度（％Ｔ）＝（モノマーの総重量＋架橋剤の総重量／総液量）×100
（２）架橋度（％Ｃ）＝（架橋剤の総重量／モノマーの総重量＋架橋剤の総重量）×100
【００３９】
ゲル層Ｇ1の高浸透性部分Ｇ11および低浸透性部分Ｇ12のゲル孔サイズは、評価対象であるタンパク質の種類によって決定すればよい。具体的には、高浸透性部分Ｇ11については総モノマー濃度（％Ｔ）を４〜６程度に設定し、かつ架橋度（％Ｃ）を２〜３程度に設定することで、一般的なタンパク質（質量：数十kDa〜数百kDa）が浸透できるようにする一方で、例えば、低浸透性部分Ｇ12の総モノマー濃度（％Ｔ）を４〜６程度、かつ架橋度（％Ｃ）を５以上に設定し、前記タンパク質が浸透し難くなるようにすればよい。
【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Ｔ１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５インクジェットヘッド３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂ、３５ｂの真下を通過する。
【００４３】
インクジェット装置３０は、モノマー吐出部３１と、架橋剤吐出部３２と、酸性バッファ吐出部３３と、塩基性バッファ吐出部３４と、重合開始剤吐出部３５と、負圧調整部３６とを備えている。なお、モノマー吐出部３１、架橋剤吐出部３２、酸性バッファ吐出部３３、塩基性バッファ吐出部３４、および重合開始剤吐出部３５の構成は基本的に同じである。
【００４４】
モノマー吐出部３１は、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へモノマー溶液Ａが供給されるように構成されている。モノマー溶液Ａとしては、例えば、水にアクリルアミドならびに増粘剤を所定濃度で溶解した溶液を使用できる。
【００４５】
架橋剤吐出部３２は、架橋剤溶液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へ架橋剤溶液Ｂを送る第２パイプ３２ｃとを有する。架橋剤溶液Ｂとしては、例えば、水にビスアクリルアミドならびに増粘剤を所定濃度で溶解した溶液を使用できる。
【００４６】
酸性バッファ吐出部３３は、酸性バッファ溶液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へ酸性バッファ溶液Ｃを送る第３パイプ３３ｃとを有する。酸性バッファ溶液Ｃとしては、例えば、水に１種または２種以上の酸性バッファならびに増粘剤を所定濃度で溶解した溶液を使用できる。
【００４７】
塩基性バッファ吐出部３４は、塩基性バッファ溶液Ｄを貯蔵する第４タンク３４ａと、第４インクジェットヘッド３４ｂと、第４タンク３４ａから第４インクジェットヘッド３４ｂへ塩基性バッファ溶液Ｄを送る第４パイプ３４ｃとを有する。塩基性バッファ溶液Ｄとしては、例えば、水に１種または２種以上の塩基性バッファならびに増粘剤を所定濃度で溶解した溶液を使用できる。
【００４８】
重合開始剤吐出部３５は、重合開始剤溶液Ｅを貯蔵する第５タンク３５ａと、第５インクジェットヘッド３５ｂと、第５タンク３５ａから第５インクジェットヘッド３５ｂへ重合開始剤Ｅを送る第５パイプ３５ｃとを有する。重合開始剤溶液Ｅとしては、例えば、水に過硫酸アンモニウムならびに増粘剤を所定濃度で溶解した溶液を使用できる。
【００４９】
第１〜第５インクジェットヘッド３１ｂ〜３５ｂ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（モノマー溶液Ａ、架橋剤溶液Ｂ、酸性バッファ溶液Ｃ、塩基性バッファ溶液Ｄ、重合開始剤溶液Ｅ）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。
【００５０】
負圧調整部３６は、第１〜第５タンク３１ａ〜３５ａとパイプ３１ｄ〜３５ｄにて接続されており、第１から第５のタンク内の気圧を管理し、第１〜第５インクジェットヘッド３１ｂ〜３５ｂ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５タンク３１ａ〜３５ａ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。
【００５１】
第１〜第５インクジェットヘッド３１ｂ〜３５ｂは一体化されて１組の吐出ヘッドユニットＵ１が構成されており、この吐出ヘッドユニットＵ１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５インクジェットヘッド３１ｂ〜３５ｂ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５インクジェットヘッド３１ｂ〜３５ｂの順で配置されている。
【００５２】
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５インクジェットヘッド３１ｂ〜３５ｂ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５インクジェットヘッド３１ｂ〜３５ｂ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。
【００５３】
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。
【００５４】
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）〜（Ｄ）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５インクジェットヘッド３１ｂ〜３５ｂから微小液滴Ｌａ〜Ｌｅが断続的に吐出して、基材Ｓ上に塗布膜が形成される。
【００５５】
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からモノマー溶液の微小液滴Ｌａが吐出されて基材Ｓ上に塗布される。これにより、モノマー溶液の塗布膜Ｌ１が基材Ｓの表面全面に形成される。なお、基材Ｓの他端Ｓ2が第１インクジェットヘッド３１ｂのノズル孔群ＨＧの真下位置を通過したところで微小液滴Ｌａの吐出が停止する。
【００５６】
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〜第５インクジェットヘッド３２ｂ〜３５ｂ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一定である。
【００５７】
次に、移動機構４０により支持台４０ａが逆方向（矢印Ｎ方向）に移動し、基材Ｓの他端Ｓ2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、図７（Ｂ）に示すように、第２インクジェットヘッド３１ｂから架橋剤溶液の微小液滴Ｌｂが吐出されて塗布液Ｌ１上に塗布される。これにより、架橋剤が塗布液Ｌ１中に混合した塗布膜Ｌ２が基材Ｓの表面全面に形成される。このとき、図２（Ａ）〜（Ｃ）で説明した基材Ｓの中央領域（幅Ｗ2の領域）への微小液滴Ｌｂの塗布量よりも両側領域（幅Ｗ1の領域）への塗布量が多くなるように、第２インクジェットヘッド３２ｂの各ノズル孔Ｈからの微小液滴Ｌｂの吐出が制御される。具体的には、基材Ｓの中央領域に対しては、総モノマー濃度（％Ｔ）を４〜６程度に設定し、かつ架橋度（％Ｃ）を２〜３程度に設定する。一方、基材Ｓの両側領域に対しては、総モノマー濃度（％Ｔ）を４〜６程度に設定し、かつ架橋度（％Ｃ）を５程度に設定する。
【００５８】
次に、支持台４０ａが再び矢印Ｍ方向に移動し、基材Ｓの一端Ｓ1が第３および第４インクジェットヘッド３３ｂ、３４ｂのノズル孔群ＨＧの真下位置まで移動したところで、図７（Ｃ）に示すように、第３インクジェットヘッド３３ｂから酸性バッファ溶液の微小液滴Ｌｃが吐出されると共に、第４インクジェットヘッド３４ｂから塩基性バッファ溶液の微小液滴Ｌｄが吐出される。これにより、酸性および塩基性バッファが塗布膜Ｌ２中に混合した塗布膜Ｌ３が基材Ｓの表面全面に形成される。このとき、基材Ｓの一端Ｓ1から他端Ｓ2に向かって、微小液滴Ｌｃ（酸性バッファ溶液）の塗布量が徐々に減少し、かつ微小液滴Ｌｄ（塩基性バッファ溶液）の塗布量が徐々に増加するように、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）塗布量が制御される。
【００５９】
その後、支持台４０ａが再び逆方向（Ｎ方向）に移動し、基材Ｓの他端Ｓ2が第５インクジェットヘッド３５ｂのノズル孔群ＨＧの真下位置まで移動したところで、図７（Ｄ）に示すように、第５インクジェットヘッド３５ｂから重合開始剤溶液の微小液滴Ｌｅが吐出される。これにより、重合開始剤が塗布膜Ｌ３中に混合した塗布膜Ｌ４が基材Ｓの表面全面に形成される。このとき、第５インクジェットヘッド３５ｂから基材Ｓ上に吐出される微小液滴Ｌｅの単位面積当たりの塗布量は一定である。
【００６０】
このように、実施形態１の場合、試験具製造装置Ｔ１による塗布工程は、５ヘッド構成のインクジェット装置３０による４工程で行われて終了する。なお、このような塗布工程における試験具製造装置Ｔ１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。
【００６１】
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Ｌ４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。ゲル化工程により、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。このゲル層Ｇ１は、図２（Ａ）および（Ｃ）に示すように、中央領域にモノマー架橋構造の密度が小さい高浸透性部分Ｇ11を有すると共に、両側領域にモノマー架橋構造の密度が大きい低浸透性部分Ｇ12を有する。
【００６２】
次に、得られた等電点電気泳動用試験具ＧＰ1のゲル層Ｇ1を乾燥することにより、図１（Ｂ）に示す保存可能な等電点電気泳動試験具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。
【００６３】
（実施形態２）
図８は実施形態２の電気泳動用試験具の製造装置を示す構成図である。なお、図８において、図４中の要素と同様の要素には同一の符号を付している。
実施形態２では、実施形態１と実質的に同一の等電点電気泳動用試験具ＧＰ1（図１（Ａ）、図２（Ａ）および（Ｃ）参照）を製造できる製造装置および製造方法を説明する。以下、実施形態２における実施形態１とは異なる点を主に説明する。
【００６４】
実施形態２の試験具製造装置Ｔ２は、実施形態１の試験具製造装置Ｔ１（図４参照）におけるモノマー吐出部３１が省略されていること以外は、実施形態１と同様である。すなわち、実施形態２の試験具製造装置Ｔ２のインクジェット装置１３０は、架橋剤吐出部３２と、酸性バッファ吐出部３３と、塩基性バッファ吐出部３４と、重合開始剤吐出部３５と、負圧調整部３６とを備えてなる。そして、架橋剤吐出部３２、酸性バッファ吐出部３３、塩基性バッファ吐出部３４、および重合開始剤吐出部３５の第２〜第５インクジェットヘッド３２ｂ〜３５ｂが一体化されて１組の吐出ヘッドユニットＵ２が構成されている。
【００６５】
実施形態２の製造方法では、まず、基材Ｓを試験具製造装置Ｔ２にセットする前に、基材Ｓ上にモノマーを含む液たまりを形成する。このとき、基材Ｓ上に水膜を形成し、水膜上にモノマーを滴下するか、あるいは、実施形態１で用いたモノマー溶液Ａを基材Ｓ上に滴下して、液たまりＬ１を形成することができる。
【００６６】
そして、図９（Ａ）に示すように、液たまりＬ１を有する基材Ｓを試験具製造装置Ｔ２のステージ１０上にセットした後は、実施形態１と同様に塗布工程を行う。すなわち、図９（Ｂ）に示すように、まず、第２インクジェットヘッド３２ｂにて液たまりＬ１上に架橋剤溶液の微小液滴Ｌｂを塗布して塗布膜Ｌ２を形成する。次に、図９（Ｃ）に示すように、第３および第４インクジェットヘッド３３ｂ、３４ｂにて塗布膜Ｌ２上に酸性バッファ溶液の微小液滴Ｌｃおよび塩基性バッファ溶液の微小液滴Ｌｄを塗布して塗布膜Ｌ３を形成する。続いて、図９（Ｄ）に示すように、第５インクジェットヘッド３５ｂにて塗布膜Ｌ３上に重合開始剤溶液の微小液滴Ｌｅを塗布して塗布膜Ｌ４を形成する。
【００６７】
このように、実施形態２の場合、試験具製造装置Ｔ２による塗布工程は、４ヘッド構成のインクジェット装置１３０による４工程で行われる。
その後は、基材Ｓ上の塗布膜Ｌ４を実施形態１と同様にしてゲル化させることにより、図１（Ａ）、図２（Ａ）および（Ｃ）で示した等電点電気泳動用試験具ＧＰ1を得ることができる。５ヘッド構成のインクジェット装置３０による４工程で行われて終了する。
【００６８】
（実施形態３）
図１０は実施形態３の電気泳動用試験具の製造装置を示す構成図である。なお、図１０において、図４中の要素と同様の要素には同一の符号を付している。
実施形態３でも、実施形態１と実質的に同一の等電点電気泳動用試験具ＧＰ1（図１（Ａ）、図２（Ａ）および（Ｃ）参照）を製造できる製造装置および製造方法を説明する。以下、実施形態３における実施形態１および２とは異なる点を主に説明する。
【００６９】
実施形態３の試験具製造装置Ｔ３は、実施形態２の試験具製造装置Ｔ２（図８参照）と実質的に同一である。但し、実施形態３の場合、第２インクジェットヘッド３２ｂから吐出する液が実施形態２とは異なる。すなわち、実施形態３の試験具製造装置Ｔ３のインクジェット装置２３０は、混合溶液吐出部２３２と、酸性バッファ吐出部３３と、塩基性バッファ吐出部３４と、重合開始剤吐出部３５と、負圧調整部３６とを備えてなる。混合溶液吐出部２３２のタンク３２ａ内には、水にモノマーおよび架橋剤が所定濃度で溶解した混合溶液Ｆが貯蔵されている。
【００７０】
実施形態３の製造方法では、試験具製造装置Ｔ３のステージ１０に基材Ｓをセットした後、図１１（Ａ）に示すように、まず、第２インクジェットヘッド３２ｂにて基材Ｓ上に混合溶液の微小液滴Ｌａｂを塗布して塗布膜Ｌ１abを形成する。このとき、実施形態１における架橋剤溶液の微小液滴Ｌｂ（図７（ｂ）参照）の塗布と同様に、基材Ｓの中央領域に対する微小液滴Ｌａｂの塗布量よりも両側領域の塗布量の方が多くなるよう調整する。
【００７１】
次に、図１１（Ｂ）に示すように、第３および第４インクジェットヘッド３３ｂ、３４ｂにて塗布膜Ｌ１ab上に酸性バッファ溶液の微小液滴Ｌｃおよび塩基性バッファ溶液の微小液滴Ｌｄを塗布して塗布膜Ｌ３を形成する。続いて、図１１（Ｃ）に示すように、第５インクジェットヘッド３５ｂにて塗布膜Ｌ３上に重合開始剤溶液の微小液滴Ｌｅを塗布して塗布膜Ｌ４を形成する。
【００７２】
このように、実施形態３の場合、試験具製造装置Ｔ３による塗布工程は、４ヘッド構成のインクジェット装置１３０による３工程で行われる。
その後は、基材Ｓ上の塗布膜Ｌ４を実施形態１と同様にしてゲル化させることにより、図１（Ａ）、図２（Ａ）および（Ｃ）で示した等電点電気泳動用試験具ＧＰ1を得ることができる。
【００７３】
（他の実施形態）
１．実施形態１〜３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１〜３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。
【００７４】
２．塗布工程における各溶液の塗布の順序は前記実施形態の塗布順序に限定されるものではない。例えば、実施形態１の場合、架橋材溶液を塗布した後にモノマー溶液を塗布してもよい。また、実施形態２の場合、基材Ｓ上に架橋剤溶液の液たまりを形成し、その上にモノマー溶液を塗布してもよい。
【００７５】
３．実施形態１〜３では、モノマー溶液、架橋剤溶液またはモノマーと架橋剤の混合溶液の塗布が、吐出ヘッドユニットＵ１、Ｕ２の下を基材Ｓが１度通過したときのみに行わ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するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
３０、１３０、２３０  インクジェットヘッド装置
３２  架橋剤吐出部（架橋材塗布部）
３５  重合開始剤吐出部（重合開始剤塗布部）
２３２  混合溶液吐出部（混合溶液塗布部）
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
Ｇ11  高浸透性部分
Ｇ12  低浸透性部分
Ｓ  基材
Ｘ  長さ方向（第２の方向）
Ｙ  幅方向（第１の方向）
【図１】
2013228317.tif 000003
【図２】
2013228317.tif 000004
【図３】
2013228317.tif 000005
【図４】
2013228317.tif 000006
【図５】
2013228317.tif 000007
【図６】
2013228317.tif 000008
【図７】
2013228317.tif 000009
【図８】
2013228317.tif 000010
【図９】
2013228317.tif 000011
【図１０】
2013228317.tif 000012
【図１１】
2013228317.tif 000013
【図１２】
2013228317.tif 000014