JPS63298044A - 電気泳動用グラジェントゲル膜の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ＤＮＡもしくは、ＤＮＡ部分分解物の塩基配
列を決定する為の電気泳動用グラジェントゲル膜の製造
方法に関する、特に電気泳動分離用媒体液をウェブに塗
布する塗布へノドに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、平板型電気泳動法において、自己支持性のないア
クリルアミドの高分子濃度グラジェントゲルは、一枚の
支持体の上または二枚の支持体の間に濃度の異なるゲル
を電気泳動方向に層状に形成させ、膜状物として用いら
れて来た。

しかしながら支持体上にゲルを形成して用いる方法は、
支持体上にゲルを形成する時、泳動槽にセットする時、
ゲルの保存中、あるいは分析試料を添加するときなどに
誤まってゲルをこわしたり、試料以外のものをゲルの上
に落してゲルを損なったりすること等があり、操作上細
心の注意と熟練が必要であった。

一方二枚のガラス板などでモールドをつくり、この中で
ゲルを形成させて、そのモールドを垂直に保ったま＼電
気泳動分析を行う垂直式電気泳動法においては、モール
ドの厚さを均一にすることは困難であったり、ゲル形成
液がゲル化しないうちに狭いモールド中にゲル液を注入
しなければならないことなど操作上高度の熟練を要して
いた。

特にＤＮＡの塩基配列決定操作においては、一枚のゲル
で出来るだけ多くのＤＮＡの断片を分析できるように長
いゲルを作ることが望ましいが、そのようなゲルはその
製造および取扱いが難しかった。また、ガラス板を用い
るために、そのガラス板が破↑易しやすいという欠点が
あった。

近年工業的に電気泳動用グラジェントゲル物質を製造す
る方法として、アクリルアミドモノマー及び架橋剤の混
合物の水溶液または水分散液を作り、光の照射を吸収し
、モノマーの重合を開始する遊離ラジカル発生物質を添
加した後、該溶液を所望のゲル生成物の形に形成し、形
成した溶液に光照射してモノマー溶液または、分散液を
重合させ架橋させる際、ゲルの多孔度を変えるために七
ツマー溶液に印加する光照射時間を調整する工程を含む
電気泳動グラジェントゲルの製法。（特開昭６１−２８
５１２号公報参照） さらに又単量体、架橋剤および重合開始剤を含有し、濃
度の相互に異る二種類の水溶液を混合比率を漸次変化さ
せながら混合しつつ成形器に導入し、該成形器中で単量
体と架橋剤との重合を完了させ、電気泳動方向に重合体
の濃度勾配を有する電気泳動用グラジェントゲルの製造
方法。（特公昭６１−２２９０３号公報、特公昭６１−
３９６１７号公報参照）等が開示されている。

又、連続的に走行するウェブ上に電気泳動分離媒体液を
塗布する塗布ヘッドとしては、第６図に示す様な一般的
なものが用いられていた。即ち塗布液１２としての電気
泳動分離媒体液は定量ポンプ２２によって塗布ヘッド１
８内のキャビティ１９に圧送される。キャビティ１９は
スロット開口２４に連通している塗布幅一杯に拡がった
スロット２３に塗布液を供給する液溜りである。塗布液
１２はキャビティ１９から縮流してスロット２３に入り
スロット開口２４からコーティングローラ２０の上のウ
ェブ１３に塗布される。この際塗布の安定化のために塗
布ビード後方を背圧にするための差圧チャンバー２１が
用いられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前記最初の製法は光照射の設備と生産性
の悪さによるコスト高と、ゲルの厚みが厚いための解像
性が悪い点１反応開始剤が製造終了後も光の存在下で重
合・架橋反応をおこし、安定性、再現性のあるグラジェ
ントゲルが得られない等の問題点を有し、後者次の製造
方法はやはりバッチ式製造方式であるため生産性が悪く
、又電気泳動分離用媒体液を成形器に分岐流入する際に
均一に分岐することが難しく、再現性のあるグラジェン
トゲルが得られない等の問題点を有していた。

更に又従来の塗布ヘッドで塗布した製品の幅方向の膜厚
は均一性が充分でなく、長時間の運転により異物の発生
があり、その為塗布ヘッドの分解洗浄が必要であった。

本発明の目的は上記問題点を解消し、塗布幅全体に亘っ
て均一な塗布膜厚で、異物の発生がな（ウェブの走行方
向に連続的に濃度勾配をもった電気泳動用グラジェント
ゲル模を生産性が高く、安定性、再現性良く製造する方
法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の前記目的は、連続的に濃度勾配をもったモノマ
ー液と重合反応開始剤液とを混合しながら電気泳動分離
用媒体液として塗布ヘッドに供給し、走行するウェブ上
に塗布する電気泳動用グラジェントゲル膜の製造方法で
あって該塗布液を該塗布ヘッドの供給口よりスロット開
口に到る間、幅方向を連続的に拡げ、厚み方向に連続的
に縮少して供給する過程を有することを特徴とする電気
泳動用グラジェントゲル膜の製造方法によって達成され
る。

本発明において連続的に濃度勾配をもったモノマー液と
は、連続的に流量比を変えた濃・淡二種のモノマー液に
よって作られる。そしてその濃度勾配としては３〜３５
Ｗ／Ｖ％が好ましい。

本発明において混合する方法としては、一般のタンク内
で攪拌機によって行ってもよいが、スタティックミクサ
ーによるｆ′昆合調：夜が最も好ましい。

スタティックミクサーとは、流体がミクサーの中に通さ
れる時、流体自身の運動により攪拌作用が生じるものを
いい、管状のものとしてはスパイラルチューブ、左右切
り換えらせん状、プロペラ状等がある。

本発明における電気泳動分離用媒体液とは、電気泳動分
離用媒体膜を作れるものであれば何でもよく、その代表
的なものとしては、アクリルアミドゲル、アガロースゲ
ル、澱粉ゲル、寒天ゲル。

セルロースアセテート多孔質膜、濾紙等の原料液となる
液をいう。

本発明における電気泳動分離用媒体液の塗布ヘッドとし
ては、スライドビードコート、エクストル−ジョンコー
ト、ホッパーコート、カーテンコート等の塗布ヘッドが
用いられる。媒体膜の厚みは分離の目的に応じて選ばれ
るが通常５０μｍから約１．Ｑ＋ｕ、好ましくは約２０
０μｍから約０．５０゜多孔質膜や濾紙の場合には約７
０μｍから約１ｍの範囲とされる。

本発明における走行するウェブとは、平面性のよいシー
ト状のもので非導電性かつ実質的に水不透過性であれば
、どのような材質のものでもよく、ポリエチレンテレフ
タレート、ビスフェノールＡのポリカルボネートのよう
なポリエステル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチ
レン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニルなどのビニル系重
合体、ナイロンなどのポリアミドなど、およびそれらの
共重合体（例、塩化ビニリデン・塩化ビニルコポリマー
）が好ましく用いられる。

本発明における塗布ヘッドに塗布液を供給口よりスロ・
ノド開口に到る迄幅方向を連続的に拡げ厚み方向に連続
的に縮少して供給するとは、供給口よりスロット状開口
に到る塗布液流路を■　塗布液流路の縁線を急激に変化
させることな（連続的に変化させる■　幅を拡げる時は
それに対応して厚味を縮少する■　拡張、収縮の角度を
規制する等によって、流れ全体としての渦流、滞留をさ
けることをいう。結果として本発明は従来塗布ヘッドに
用いられていたキャビティを使用しないことになる。

本発明の実施態様を図を用いて説明する。

第１図は本発明の電気泳動用グラジェントゲル膜の製造
方法の工程図である。

電気泳動用媒体液１２は、低濃度モノマー液１゜高濃度
モノマー液２．更に重合反応開始剤液３をスタティック
ミクサー７内で攪拌・混合することによって調液される
。

第２図ａは本発明の濃・淡二種のモノマー液の流量比の
関係の説明図である。連続的に流量比をかえるというこ
とは、例えば当初高濃度モノマーｉ＆　２はＱ　ｍ　Ｑ
、／ｍｉｎ　、低濃度モノマー液は１９ｍｌ１／ｍｉｎ
の流量比で初まるが、電気泳動用グラジェントゲル膜の
製品単位長をｌとすると、図上、高濃度モノマー液２は
実線で、低濃度モノマー液１は点線で示すように流量を
変え、合計の流量は１９ｍβ／ｍｉｎということで一定
であるが、濃度は連続的に変化することになる。製品単
位長βの終りは高濃度モノマー液１は１９　ｍ　Ａ　／
ｍｉｎ　、低濃度モノマー液１はＯｍβ／ｍｉｎとなり
濃度の濃い膜成分になっている。この様な流量比の変更
を繰返し行うために、第１図において流量勾配送液ポン
プ４．５がパーソナルコンピュータ１１の指令によりコ
ンピューターリンケージアダプタ１０を経由してコント
ローラ９ａによって制御される。

一方重合反応開始剤液３は定流量送液ポンプ６によって
コントローラー９ｂに制御され一定量をスタテイ・戸り
ミクサ−７に送り込まれ、スタティックミクサー７内で
低濃度上ツマー液１と高濃度モノマー液２そして重合反
応開始剤液３は攪拌混合され電気泳動用媒体液１２が出
来る。電気泳動用媒体液１２は塗布ヘッド８に供給され
、ウェブ１３上に塗布されることになる。

第２図（ｂｌは第２図（ａ）の濃度比率によって作られ
る電気泳動用グラジェントゲル膜の平面図、第２図（Ｃ
）は第２図（ｂｌの側面図である。

第２図（ａｌの製品単位長β間の間隙ｔは試料注入口の
部分として打抜かれ、カバーシート等によって試料注入
口になる部分である。

次に第３図（ａｌ　、　（ｂ）は本発明の塗布ヘッドの
一実施例の側面断面図である。塗布ヘッド８はスタティ
ックミクサー７からの塗布液である電気泳動分雌用媒体
液１２を供給口１４で受け、スロット１６を通じてスロ
ット開口１７よりウェブ１３上にコーティングローラ２
０の上で塗布をしている。

第３図、（ａ）と（１））は塗布液１２をウェブ１３上
に塗りつけるコーティングローラ２０上の位置の違いで
、どちらを用いても良い。

本発明の場合供給口１４からスロット１６への塗布液の
供給が幅、厚味共に連続的に拡大、縮少させ、拡大、縮
小の角度を比較的ゆるやかにしなければならないため、
塗布ヘッドのスロット１６の長さが従来のものと比較し
て長くなる。、そのためコーティングローラ２０に対し
て塗布ヘッド８の位置が第３図（ａ）及びｔｂ＋の様な
配置になる。

尚、第３図（ｂｌにおいて厚味方向の縮少の角度αくＯ
３５°が好ましい。第４図は第３図、の塗布ヘッドを正
面から見た断面図で、第５図は透視図である。第４図に
おいて塗布ヘッド８の塗布液１２の供給口１４よりスロ
ット開口１７に到る間、スロット１６の幅方向を連続的
に拡げる状態を示す。理想的には図中、点線で示すよう
にベンチュリー型に拡げるのが好ましいが、角度的規制
より考えて工作を簡単にするとすれば拡がりの角度θく
４０°に直線的にすることが一般に用いられる。

幅と厚味の状態を共に示したのが第５図の透視図である
。

（作　　用〕 本発明は連続的に濃度勾配をもった七ツマー液と１合反
応開始剤液とを混合しながら電気泳動分離用媒体液とし
て塗布ヘッドに供給することによって、例えば、スタテ
ィックミクサーの攪拌力と自送力により前後の液の混合
がな（、塗布ヘッドに送られる為、従来にない濃淡勾配
のはっきりした塗布膜を安定して製造することが出来る
。しかも、生産性もよく製造出来る。

更に又本発明は塗布液を供給口よりスロット状開口に到
る間幅方向に連続的に拡げ、それに伴って厚味方向に連
続的に縮少させることにより、急激な液流の拡張、縮少
をさけるため具体的に■液流路の縁線を連続的に拡張す
る（例えばベンチュリーの様に）ことにより通路の縁線
に生じる渦流（滞留）をさける。■　幅を拡げる時はそ
れに対応して厚味を縮少することによって各流路にわた
って均一な流抵抗になる。■　拡張、収縮の角度を規制
する例えば液が拡がる時の角度θ＜４０°。

厚味方向の角度はα＜０．３５°とすることによって渦
流の発生を防ぎ、液の部分的滞留をなくするのである。

又特にキャビティを用いないことは、キャビティからス
リットに液が流出する場合に縮少部分の各所において生
じる渦と、それによる液の部分的滞留とそれによる異物
の発生を防ぐためである。

これらによって塗布の横幅全体に亘って均一な塗布膜を
得ることが出来る。

〔実　施　例〕

本発明の実施例について説明する。

電気泳動分離用媒体液は 低濃度上ツマ−として□■ アガロース・・・・・・・・・６５ｇ 尿素　・・・・・・・４，２００ｇ アクリルアミド・・・・・・　５４９ｇ１．３．５−１
−リアクリ ロイル−へキサヒドロ− ３−トリアジン・・・・・・　５．７ｇ説ビイオン水　
ｕｐ　ｔｏ　９，０００ｍ６を作り高濃度モノマーとし
て□■ アガロース・・・・・・・・・４０ｇ 尿素　・・・・・・・４，２００ｇ アクリルアミド・・・・・　１．８３０ｇ１．３．５−
）リアクリ ロイル−へキサヒドロ− Ｓ−＋−リアジン・・・・・・・１９ｇ説イオン水　　
ｕｐ　ｔｏ　９．０００ｍ　ｊ！を作り緩衝液として□
■ トリスヒドロキシメチル アミン　　　　・・・・・１２１．１４ｇはう酸　　　
　・・・・・　６５．４ｇエチレンジアミンテトラ 酢酸２ナトリウム塩・・・・７．４５ｇ説イオン水　　
１０）　ｔｏ　１，０００ｍｆｆを作り、緩衝液■・・
・・・・・・・・・・７５０＋＋＋β２．９χポリビニ
ルピロリドン水溶液・８００ｍ１２．５χテトラメチル
エチレンジアミン液・　・　・　・６．７＋ｃＩＶ。

の混合液□■を 低濃度モノマー■９，０００ｍ！、高濃度モノマー■９
、０００ｍ　１２の各々に加え、夫々を低濃度モノマー
液１、高濃度モノマー液２とする。

次に重合反応開始剤液３として ２χｄｉ−２エチルへキシルスル ホサクシネート液・・・・・・１００ｍ　１０．３７５
χリボフラビンリン酸 エステルナトリウム塩水溶液・１５０ｍ　１２３．７５
χテルオキソニ硫酸ア ンモニウム水Ｒ液・・・・・・１６０ｍ　Ｉｔを作り、
上記３液を夫々のタンクに入れる。

流量勾配送液ポンプ４．５で低濃度モノマー液１、高濃
度モノマー液２の流量和を１９ｍＡ／ｍｉｎとし、それ
に重合反応開始剤３の流量１．４６ｍβ／ｗｉｎを定流
量送液ポンプ６で、スタティックミクサー７内に送液す
る。

スタティックミクサー７内では上記３液が自刃により混
合攪拌し、電気泳動分離用媒体液１２が出来る。

塗布ヘッド８より電気泳動分離用媒体液１２がウェブ１
３上に塗布される。

その時の低濃度上ツマー液と高濃度上ツマー液との流量
比は、第２図（ａｌに示したとおりであり、塗布された
ゲル膜の濃度は第２図（ト））、第２図（Ｃ１の状態に
なる。

上記によって作られた電気泳動分離用媒体液は塗ＩＨａ
ｃｍのＰＥＴのフィルムの上に１５０〜２００ｃｃ／イ
で塗布を行った。

（実施例−１） この時の塗布ヘッドにおける幅方向の供給口よりスロッ
トへの拡がり角度θ−４０°、厚みの縮少角度α＝０．
３５°を行ったところ、長時間の運転をしても塗布スジ
の発生等の故障はなく、全幅に亘って均一な厚みの良質
の塗布品質が得られた。

（比較例−１） 実施例−１と同様の塗布液濃度・温度で同様にしてＰＦ
、Ｔフィルム上に、拡がり角度θ−４５゜縮少角度α＝
０．５°の塗布ヘッドを用いて塗布を行ったところ、塗
布厚味は端部が薄く、全体として放物線状の塗布厚味に
なった。また長時間の連続運転に対し多少スジっぽい塗
布品質であった。

〔発明の効果〕

本発明は連続的に濃度勾配をもった七ツマー液と重合反
応開始剤液とを混合しながら、電気泳動分離用媒体液と
して塗布ヘッドに供給し、走行するウェブ上に塗布する
電気泳動用グラジェントゲル膜の製造方法であって、塗
布前のスタティックミクサー等の使用により濃度勾配の
正確な安定した再現性の良い電気泳動用グラジェントゲ
ル膜の生産性の良い製造が可能になった、又塗布ヘッド
に塗布液を供給する際供給口よりスロット開口に到る間
、幅方向を連続的に拡げ、厚味方向を連続的に縮少して
供給することにより塗布液の塗布ヘッド内の滞留による
異物の発生はなくなり、又幅方向に均一な成分の塗布が
可能となり製品品質が一段と向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる電気泳動分離用媒体液の製造工
程図、第２図は本発明に係わる電気泳動分離用媒体液の
濃度勾配（ａｌとその塗布膜の平面図（ｂｌ、側面図（
Ｃ）である。第３図は本発明に係わる塗布ヘッドの側面
断面図（ａ）、　（ｂ）、第４図は第３図の正面断面図
、第５図は第４図の透視斜視図、第６図は従来の塗布ヘ
ッドの側面断面図を示す。 １・・・低濃度モノマー液 ２・・・高濃度モノマー液 ３・・・重合反応開始剤液 ４．５・・・流量勾配送液ポンプ ６・・・定流量送液ポンプ ７・・・スタティックミクサー ８・・・塗布ヘッド ９ａ、９ｂ・・・コントローラ １０・・・コンピュータリンケージアダプタ１１・・・
パーソナルコンピューター １２・・・電気泳動分離用媒体液 ｌ３・・・ウェブ １４・・・供給口　　１６・・・スロット１７・・・ス
ロット開口 １８・・・塗布ヘッド、１９・・・キャビティ２０・・
・コーティングローラ ２１・・・差圧チャンバー、２２・・・ホンフ２３・・
・スロット、２４・・・スロット開口第３図 （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 連続的に濃度勾配をもったモノマー液と重合反応開始剤
   液とを混合しながら電気泳動分離用媒体液として塗布ヘ
   ッドに供給し、走行するウェブ上に塗布する電気泳動用
   グラジェントゲル膜の製造方法であって、該塗布液を該
   塗布ヘッドの供給口よりスロット開口に到る間、幅方向
   を連続的に拡げ、厚み方向を連続的に縮少して供給する
   過程をすることを特徴とする電気泳動用グラジェントゲ
   ル膜の製造方法。