JP2002510798A - ポリマー支持材料から試料を採取する装置及び方法 - Google Patents
ポリマー支持材料から試料を採取する装置及び方法Info
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Abstract
Description
られている試料採取装置と、このタイプの試料採取装置を用いる方法とに関する
。本発明は、特に、一定の物質を含む複数の部分領域を支持材料から分離するこ
とによる、例えば、複数の物質バンド(Substanzbanden)を複数の分離ゲルから押
し抜くことによる、試料の採取に関する。
特有に空間的に分離し、続いて複数の他の処理段階に晒す多数の分理法が一般に
知られている。ゲノム研究の分野では、例えばタンパク質混合物、ゲノム配列又
はDNS混合物を分離するために、1次元又は多次元の分離ゲルを用いた電気泳
動分離法を用いる。
又は塩基特性に従って分離し、第2の分離段階で第2の次元で寸法に応じて分離
する。結果として、複数の分離されたフラグメントがいわゆる2次元のゲルの中
にある。このゲルは約8cm×12cm乃至20cm×30cmの平面及び約0
,5mm乃至1mmの厚みのゲル層の形を有する。分離後に、視覚化のために、
これらのフラグメントは有機物質(例えばクーマシーブルーのような従来の染料
)又は無機物質(例えば銀染色)で染色されるので、複数のバンド、斑点又は無
規則に形成されたスポットが形成される。以下、支持体中の分離されたフラグメ
ントを一般にバンドと呼ぶ。これらのバンドは、物質特性に応じて、2次元のゲ
ル中に不規則的に分布されている。複数の分離されたフラグメントを更に処理及
び分析するために、従来では、複数のバンドを手動又は半自動式にメスでゲルか
ら切り出して、特殊に、例えば質量分析を用いて、複数の更なる試験を行なう。
心は、出来る限り短い時間で、出来る限り多数の物質を分離し、分離された複数
のフラグメント又は試料を更に処理することにある。分離技術、及び複数の試料
の更なる分析的試験は、今日では、試料の高い流量を可能にする。しかし、更な
る処理の出発点である複数の基板への、分離されたフラグメントの移転は、従来
、隘路である。
いる試料採取装置及びその方法を提供することである。本発明は、特に、ゲル電
気泳動分離法での適用を目指している。
有する方法とによって解決される。本発明の複数の好ましい実施の形態は複数の
従属請求項から明らかである。
あけて基準面に沿って共に移動可能であり、この材料の方に選択的に動かされる
か作動されることができる複数の個別に作動可能な分離工具を有する試料採取装
置を製造することができることにある。材料からの試料の分離は順次なされるの
が好ましい。このことは、試料採取装置が、常に交互に、基準面に沿って、一定
の位置に移動され、次に、複数の分離工具のうちの1が試料のロードのために作
動されること、を意味する。基準面に沿って移動するために、試料採取装置は調
整装置を有する。次に、すべての分離工具から同時にかつ平行に標的基板上へ移
動されることができる。
は、試料の複数の位置(例えばバンドの複数の位置)を検知するカメラ装置を有
する。試料の複数の位置から、調整装置のあらゆる移動のために、標的座標が導
き出される。(複数の分離工具を有する)試料採取装置と、撮像装置との組合せ
は、本発明の重要な特徴である。何故ならば、このことにより、試料採取工程全
体の自動化及び加速が可能となるからである。
移動すべきであるすべての工程に、適用可能である。従って、試料採取とは、一
般に、試料を材料から分離(例えば切取り、差込、押抜き等)をすること及び分
離された試料を所定の方法で標的基板に置くこと、を意味する。本発明は、複数
のポリマー支持材料(層状又は体積形状)、あるいは、複数の他の材料(例えば
複数の膜、又は基板上に設けられた複数の生物的材料、例えばセル・クラスター
(Zellhaufen)のような)によって、特に良好に用いられる。標的基板がマイクロ
タイタープレートであることは好ましい。本発明の好ましい適用は、複数の試料
を複数の分離ゲルから制御で取り出すことと、取り出された複数の試料の、マイ
クロタイタープレートの複数の窪みへの移動とにある。前者の場合には、複数の
取出し位置は画像処理によって所定の方法で決定され、取出し位置への接近、及
び複数の分離工具(差込用細管)を用いた試料の取出しが順次になされ、後者の
場合には、移動のために、複数の窪みに時間的に平行に試料を置くことがなされ
る。
、8つの細管状の差込工具を有する一連の分離工具を具備する試料採取装置を参
照して、本発明を説明する。しかし乍ら、本発明はこの実施の形態に限定されず
、異なった形状の複数の分離工具で、マトリックス状に行及び桁を作って設けら
れた複数の分離工具で、あるいは、用途に応じて数が変わる分離工具で補充可能
である。
0と、保持装置20と、複数の作動手段30とを有する。
の差込又は押抜き工具を有する。この代わりに、複数の他の切断工具を設けるこ
ともできる。各差込工具の一端は軸方向に移動可能に保持装置20の案内部21
に接続されている。各差込工具の他端には刃先が設けられている。複数の差込工
具の横断面形状と、複数の幾何学的寸法と、相対配置とは用途に応じて決定され
る。分離ゲルでの試料採取のためには、各差込工具が細管によって形成されるこ
とは好ましい。細管の端部には、刃先が、細管の壁部の端部によって与えられて
いる。細管の内径が使用に応じて選択され、複数の試料を取り出すべき元である
材料(分離ゲル、膜等)の厚みよりも小さいことは好ましい。通常の2次元的な
分離ゲルの場合、内径が約0,5乃至2mm、例えば約1mmであることは好ま
しい。細管の壁部の厚み及び材料は、分離工程の際に十分な抵抗性を達成するべ
く、選択される。細管は、例えば金属、ガラス、セラミック又はプラスチックの
ような不活性材料からなることができる。複数のスチール細管は高い抵抗性の故
に好ましい。複数の細管の間の相互間隔は用途に応じて標的基板の諸条件に適合
される。標的基板は例えばマイクロタイタープレート(図2を参照)であるとき
、細管の間隔はマイクロタイタープレートのリザーバの間隔に対応する(例えば
9mm)。
3とからなる。接続プレート22は、保持装置20を(図示しない)調整装置と
結合するために、設けられている。調整装置は、以下に説明するように、試料採
取装置を、基準面に沿って、所定の標的座標を有する標的へ動かすために、設置
されている。保持プレート23は、複数の案内部21と、複数の作動装置30と
、接続プレート22とを共に保持するために用いられる。
設けられている。まず第一に、案内部21によって、基本位置から差込位置への
分離工具の軸方向移動が決定される。更に、各案内部21は接続開口部21aを
含む。(図示しない)圧力装置によって、接続開口部を通して、圧力又は真空が
各分離工具に加えられることができる。真空は押し抜かれた試料を分離装置にし
っかり保つために用いられる。複数の試料を標的基体に置こうとするとき、真空
を僅かな過剰圧力(例えば約1/2at)で補う。接続開口部21aを、更に、
洗浄液を供給するために、用いることができる。
einrichtung)を設けることができる。この制限装置は細管の端部にある試料容量
を残りの細管から限定し、例えば細管内部のピンによって、形成される。
リンダ31,32,...,38を有する。これらの空気圧シリンダは圧縮空気
で操作され、夫々電気式パイロット弁を含む。予め定められた空気圧シリンダが
電気式パイロット弁の作動によって始動されると、関連の分離工具は前進距離だ
け軸方向に移動される。押抜き工程後に、分離工具の戻りは、内部のばね要素の
又は外部の復帰ばねの作用下であるいは圧力駆動によってなされる。本発明の重
要な利点は、複数の分離工具又は複数の押抜き工具が個々に制御可能であり、そ
れ故に、試料の採取が試料の如何なる型にも適合されることができること、にあ
る。
ット、例えば、液圧式の(液圧シリンダによる)、圧電式の又は電磁式の駆動装
置を含むことができる。
基準面に対し実質的に垂直にあるように、調整装置に接続されている。
料採取装置100と、調整装置200と、撮像装置300と、制御装置400と
を、分離ゲル40からの試料の採取を例にして略示する。複数の調整・制御装置
として、いわゆるスポッティング/ピッキングロボットをベースにした知られた
複数の装置を用いることができる。制御装置400は複数の標的座標を調整装置
200に送り、試料採取装置100は標的座標に移動されねばならない。これら
の標的座標は、以下のように、撮像装置300によって得られる。分離ゲル40
としては、例えば、2次元のゲルが平坦な基板上に示されている。この代わりに
、本発明を、相応に、例えば層の形又はストリップ形の、1次元のゲルでも補充
することができる。
41を有する2次元のゲル40のデジタル画像を作り出す(図示しない)カメラ
を含む。カメラは試料採取装置のように調整装置に接続されていることは好まし
く、ゲル40の面に対し平行な基準面(x−y面)に沿って、2次元のゲルの面
上で移動可能である。デジタル画像は制御装置400の中で評価される。画像評
価が必ずしも分離基板上の所定のマーキングに限定されず、分離ゲルの中で分離
された複数のバンド又はスポットに限定されることは好都合である。本発明によ
って、周囲に対し可変の対照を有することができるこれらのバンド又はスポット
も、画像撮影及び画像評価のために適切であることを、まずもって示すことがで
きた。より大きなバンド又はスポットの場合には、複数の押抜き工程さえも実行
することができる(例えば、スポットの直径2mm、差込用細管の直径約1mm
:1つのスポットにつき2乃至3の押抜き工程)。制御装置ではプログラムの走
行がなされ、このプログラムの走行はバンドの大きさに従って複数の標的座標を
定め、複数の隣接したゲル部分が1つのバンドから何回採取されるべきかを、決
定する。複数の標的座標は2次元のゲルの中のバンドに対する試料採取装置10
0の位置に関し、その時々に選択されるべき差込用細管の相対座標に従って定め
られる。本発明の重要な観点は、画像撮影及び画像処理又は画像評価後に、複数
の差込用細管を用いた分離ゲルからの所望の試料の自動的な採取が時間的な順序
で実行されること、にある。すべての画像認識を自動的におこなうことができる
ことは好都合である。オペレーターによって制御されたカメラ制御は必ずしも必
要という訳ではない。複数の押抜き位置は分離結果に従って用途に応じて不規則
に分布され、所定のパターンとしては分布されていない。光学式位置決め装置と
して用いられる撮像装置300を用いることによって、不規則的なバンドの分布
又はスポットの分布の場合でも、標的に向いた押抜きが可能である。
れらの差込用細管の基本位置において、作動手段(上を参照)の前進距離に実質
的に対応しているように、調整装置によって配置されている。
の位置P1に移動される。この位置では、複数の差込用細管のうちの1(例えば
11)は、分離ゲルの中の一定のバンド42に対して整列されている。試料採取
装置がP1に達するや否や、空気圧シリンダ31が作動される。それ故に、差込
用細管11はゲルに突っ込まれ、細管の端部に試料が採取される。続けて、調整
装置200は試料採取装置100を次の位置P2へ移動させる。そこでは、次の
差込用細管(例えば12)を用いて同様な工程が繰り返される。位置P2は同一
のバンド42又は他のバンド43の中の試料に関することができる。かくて、試
料採取装置が差込用細管の数に応じて複数の点P1乃至P8に接近する(P3乃
至P8は図示せず)。従って、複数の位置P1乃至P8で順次に複数の差込用細
管に試料がロード(beladen)される。順次に試料がロードされる複数の差込用細
管には、その配置の順番に試料が必ずしもロードされる必要はない。
いるとき、試料採取装置は、例えばマイクロタイタープレート50の形の、標的
基板の方に動かされる。試料採取装置は100は、複数の差込用細管の各端部が
マイクロタイタープレート50のリザーバに対向しているように、位置決めされ
る。複数の差込用細管に圧力を加えることによって、個々の試料はリザーバに置
かれる。マイクロタイタープレート50への複数の試料への載置はすべての差込
用細管に対し同時にかつ平行になされる。試料の載置が試料に特有であることは
好都合である。このことは、個々の試料、あるいは共通のバンドに対応する試料
群が個々のリザーバ別々に置かれること、を意味する。複数の試料は整然とした
格子の中へ移動され、この格子では、更なる評価及び分析がなされる。続いて、
場合によっては、清浄浴での清浄段階を挟んで、試料用基板40での試料の採取
という次のシーケンスがなされる。複数の差込用細管での試料の順次式の採取及
び平行的な試料の載置は、すべてのバンドが分離ゲルから押し抜かれるまで、何
回も繰り返される。
はマトリックス配列の分離工具が用意されるように、変更することができる。更
に、試料採取のシーケンス中に、複数の試料片が1本の差込用細管によって順次
に採取されることが実行されることができる。試料の相応に適合された載置の際
でも、1本の差込用細管に複数の試料が異なったバンドから採取されることが可
能となる。複数本の差込用細管に何回もの試料のロードの際に、複数の試料の間
で、複数の分離片を例えばゲル領域から試料なしに採取することがなされること
がある。最後に、或る位置(P1,P2,...)で、場合によっては複数本の
差込用細管を同時に作動させることができる。
離ゲルでの押抜き速度を達成することができる、という利点を有する。これによ
って、手動の又は半自動式の複数の差込装置を用いた、1時間につき約200個
の試料の押抜き速度を越える。試料採取を自動化することができる。速い押抜き
速度は、分離ゲルが場合によっては時間に応じて幾何学的に変化して、かくて、
再生可能な他の処理をできなくする前に、例えば、1000を越えるタンパク質
を含む2次元の分離ゲル上での、押抜きを、終えることができる、という追加の
利点を有する。
心は、出来る限り短い時間で、出来る限り多数の物質を分離し、分離された複数
のフラグメント又は試料を更に処理することにある。分離技術、及び複数の試料
の更なる分析的試験は、今日では、試料の高い流量を可能にする。しかし、更な
る処理の出発点である複数の基板への、分離されたフラグメントの移転は、従来
、隘路である。US-A-587 062からは、複数の試料を電気泳動分離ゲルから採取す
る装置が公知である。この装置は、分離ゲルが載っている支持テーブルの面上で
移動可能であり、かつ試料採取のために作動可能である押抜き工具を含む。
設けられている。まず第一に、案内部21によって、基本位置から差込位置への
分離工具の軸方向移動が決定される。更に、各案内部21は接続開口部21aを
含む。(図示しない)圧力装置によって、接続開口部を通して、圧力又は真空が
各分離工具に加えられることができる。真空は押し抜かれた試料を分離装置にし
っかり保つために用いられる。複数の試料を標的基体に置こうとするとき、真空
を僅かな過剰圧力(例えば約1/2at又は5・10―6Pa)で補う。接続開
口部21aを、更に、洗浄液を供給するために、用いることができる。
Claims (15)
- 【請求項1】 保持装置(20)に設けられた複数の分離工具(10)を有
し、各分離工具は、この分離工具(10)を夫々別個に制御することができる作
動手段(30)を有してなる試料採取装置。 - 【請求項2】 前記複数の分離工具は、一端で軸方向に移動可能に各々の作
動手段(31乃至38)に取着されており、他端で差込用刃を有する管状の差込
工具(11乃至18)である、請求項1に記載の試料採取装置。 - 【請求項3】 前記複数の差込工具(11乃至18)は、細管状に形成され
ている、請求項2に記載の試料採取装置。 - 【請求項4】 前記複数の作動手段(30)は、空気圧シリンダ又は液圧シ
リンダ(31乃至38)あるいは圧電式又は電磁式作動装置である、請求項1乃
至3のいずれか1に記載の試料採取装置。 - 【請求項5】 前記複数の分離工具(10)は、列状に又はマトリックス状
に前記保持装置(20)に取着されている、請求項1乃至4のいずれか1に記載
の試料採集装置。 - 【請求項6】 前記複数の分離工具(10)は、これらの分離工具の端部が
マイクロタイタープレートの所定の型の中での複数の試料用リザーバの配列に対
応する配列を有するように、設けられている、請求項5に記載の試料採集装置。 - 【請求項7】 各分離工具(10)は、案内部(21)を通して各作動手段
(30)に接続されており、各案内部(21)は、分離工具を圧力装置に接続す
る接続開口部(21a)を有する、請求項1乃至6のいずれか1に記載の試料採
取装置。 - 【請求項8】 前記保持装置(20)は、前記複数の分離工具(10)と共
に前記保持装置(20)をxーy基準面で位置決めする調整装置(200)に接
続されている、請求項1至7のいずれか1に記載の試料採取装置。 - 【請求項9】 撮像装置(300)及び制御装置(400)が設けられてお
り、前記撮像装置(300)は、複数の試料が取り出される支持材料の画像デー
タを、前記調整装置を制御すべく標的座標を作るために設けられている前記制御
装置に送る、請求項8に記載の試料採取装置。 - 【請求項10】 支持材料(40)から複数の試料を切断し、標的基板(5
0)の上に移し、複数の分離工具(10)を有する試料採取装置(100)を用
いて、前記複数の試料の押抜きを時間的に順次に行ない、取り出された前記複数
の試料を時間的に平行して前記標的基板(50)に移動する、試料採取法。 - 【請求項11】 前記試料採取装置(100)を調整装置(200)によっ
て、交互に、まず、所定の標的座標に対応する位置(P1,P2,...)に移
動し、次に、すべて又は幾つかの分離工具(31乃至38)に、取り出された複
数の試料をロードするまで、分離工具(31乃至38)の1つ又は複数を作動さ
せ、続いて、前記試料採取装置(100)を前記標的基板(50)に動かし、前
記複数の試料を前記複数の分離工具から前記標的基板(50)に移動する、請求
項10に記載の方法。 - 【請求項12】 前記複数の位置(P1,P2,...)の前記複数の標的
座標を、前記支持材料の画像データから得る、請求項11に記載の方法。 - 【請求項13】 前記複数の分離工具(30)を圧縮空気又は圧液で作動さ
せる請求項10乃至12のいずれか1に記載の方法。 - 【請求項14】 前記支持材料は分離ゲルであり、前記複数の試料は、前記
分離ゲルの中に分布されており、かつ標的基板としてのマイクロタイタープレー
ト(50)へ移動される複数の基板バンド(41,42,43)である、請求項
10乃至13のいずれか1に記載の方法。 - 【請求項15】 前記複数の取り出された試料を有する前記複数の分離工具
(30)が真空にさらされ、前記標的基板に移動するため、過剰圧力を加える、
請求項10乃至14のいずれか1に記載の方法。
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