JP2003507715A - 液体試料取扱い装置 - Google Patents

液体試料取扱い装置

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Abstract

(57)【要約】 本発明により、（ａ）それぞれ両端が開口し規定された内部体積を持つ複数の中空キャピラリであって、キャピラリ（１）の開口端が試料と接触すると毛管作用により規定体積の試料がキャピラリ（１）に吸い上げられるキャピラリと、（ｂ）キャピラリを所望する配向で保持する収容器（２）と、（ｃ）キャピラリから試料の取出しを行なう手段とを含む液体試料取扱い装置と、同装置の使用法と、同装置を使用する過程とが提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （技術分野） 本発明は、新規の液体試料取扱い装置と、その使用法とに関連する。
【０００２】 （背景技術） 産業界、特に製薬業界では、高処理能スクリーニングや高処理能アッセイなど
の目的の分析物を少量化するという必要性が常に存在する。このようなアッセイ
は当初、液体試料取扱い用の複数チャネルピペット（Ｇｉｌｓｏｎその他の会社
から供給されているものなど）を使用する１２×８（９６ウェル）マイクロタイ
タープレートで実施された。しかしこのプロセスは、手を使う労働集約的なもの
で、多量のプラスチック廃棄物を生んだ。さらに１６×２４（３８４ウェル）、
最近では３２×４８（１５３６ウェル）のマイクロタイタープレートの出現によ
り、複数チャネルピペットが余分になった。そのため、ますます多数の試料を取
り扱い、少量の試料の移動に必要な高い精度を備えることのできる、自動化が可
能な液体試料取扱い装置が必要なのである。
【０００３】 （発明の開示） ここに我々は、高処理能で液体試料を取り扱うことができ、供給時に高レベル
の体積精度を提供できる装置を発明した。
【０００４】 かくして本発明の第一の側面によれば、 （ａ）それぞれ両端が開口し、規定された内部体積を持つ複数の中空キャピラ
リであって、キャピラリの開口端が試料と接触すると、規定体積の試料が毛管作
用により該キャピラリに吸い上げられる、複数の中空キャピラリと、 （ｂ）前記キャピラリを所望の配向で保持する収容箱と、 （ｃ）前記キャピラリからの試料取出しを実施する手段と、 を含む、液体試料取扱い装置が提供される。
【０００５】 複数のキャピラリは、収容箱内において一定の配向で配置されることが望まし
い。マイクロタイタープレートへの供給が望ましい時には、これにより、液体が
マイクロタイタープレートのウェルへ同時に供給されるという効果が得られる。
【０００６】 収容箱は、適当な剛性を持ついかなる材料でも製造できるが、プラスチック材
料で製造されることが望ましい。
【０００７】 複数のキャピラリは一次元の配列、例えば一列に配置されることが特に望まし
い。マイクロタイタープレートへの供給を所望する際には、これにより、マイク
ロタイタープレートのウェル列すべてに液体が同時に供給されるという効果が得
られる。
【０００８】 複数のキャピラリは二次元の配列に配置されることが非常に望ましい。例えば
、８×１２，１６×２４，３２×４８（従来のマイクロタイタープレート形式に
一致する際は特に）、その他所望する幾何学的配列で配置される。これにより、
マイクロタイタープレート全体に液体が同時に供給されるというさらなる効果が
得られる。
【０００９】 複数のキャピラリは何らかの基板への供給に適当であるように一致または適応
すればよく、マイクロタイタープレートに限定を加えることを意図していないこ
とが理解されるだろう。
【００１０】 複数のキャピラリは下からだけでなく上からも充填されることも理解されるだ
ろう。
【００１１】 試料の取出しを実施する手段は、キャピラリの両端に差圧を加える手段である
ことが望ましい。これにより、自動化された用途という効果が得られるため、他
の液体取扱い技術とともに、手動の試料の取出しを不要にする。
【００１２】 キャピラリの両端間に差圧を加える手段は、キャピラリの一端に圧力を加える
手段を含むことが望ましい。
【００１３】 また、キャピラリからの試料取出しを実施する手段は、複数のキャピラリから
試料を同時に取り出す（排出する）手段であることが望ましい。
【００１４】 好適な一実施態様において、前記手段は、キャピラリの一端の周囲に形成され
た密閉空洞に加圧ガスを供給する手段である。これにより、複数のキャピラリか
らの供給が同時に実施され、使用される加圧ガスの量が厳密に調節されるという
効果が得られる。
【００１５】 上述した密閉空洞は収容箱により形成されることが望ましい。収容箱により形
成される空洞は、圧力で密封された分離可能な二つの部分、つまりキャピラリを
保持する一部分と、加圧ガスを空洞に供給する手段を備える一部分で形成される
。
【００１６】 このような二つの分離可能部分を備えることによる特別な効果は、所望する場
合に、キャピラリを保持する部分を廃棄することができ、装置の残りを廃棄する
必要のないことである。しかし後述するように、洗浄段階を経て装置をリサイク
ルする方法が本発明の一側面として提供されるので、キャピラリ保持部分の廃棄
は、複数回の使用において必要でない。別の実施態様において、前記手段は、例
えば適当な管と弁の構成を用いて、キャピラリの両端に加圧ガスを個別に供給す
る手段である。これにより、所望の際には、複数の供給が同時に実施される必要
がなく、各キャピラリの供給が個別に制御されるという効果が得られる。
【００１７】 もしくは、キャピラリの両端の間に差圧を加える手段は、キャピラリの一端に
真空を適用することを含む。
【００１８】 本発明のこの側面に関する別の実施態様において、キャピラリの一端の周囲に
形成される密閉空洞は、液体の貯蔵器としても作用する。
【００１９】 この実施態様によれば、キャピラリに第１液体が充填されてしまってから、貯
蔵器に第２液体（第１液体と同じであってもなくてもよい）が注入される。貯蔵
器内の第２液体の量は、キャピラリの一部または全部の両端を塞ぐのに十分であ
るべきである。空洞に圧力（例えばガス圧）を加えると、キャピラリの第１液体
が空になる。加える圧力の大きさとその時間に応じて、第１液体のみが排出され
るか、第１液体と第２液体の一部とが排出される。
【００２０】 試料と緩衝試薬の両方が順に供給される（容器が緩衝液を含む際など）ことに
より、アッセイが短時間で実施されるため、この手順は好都合であることが認め
られるだろう。さらに第２溶液が水、緩衝液、同様の試薬の場合、この手順はキ
ャピラリ洗浄段階として作用し、洗浄段階を繰り返す必要がなくなる。
【００２１】 この実施態様の別の側面によれば、空洞に圧力を加えるのでなく、キャピラリ
内の試料が容器に移動するように真空が代わりに適用される。
【００２２】 試料が希釈を必要とする状況では、この手順は好都合であることが理解される
。
【００２３】 もしくは、キャピラリから試料取出しを実施する手段は、キャピラリが適当な
表面と接触した際にキャピラリから液体試料を抜き取るための手段である。例え
ばこのような表面は、試料を抜き取らせるウィッキング(wicking)のような性質
や他の吸収性を備える（繊維材料やゲルなど）。
【００２４】 もしくは、キャピラリからの試料取出しを実施する手段は、キャピラリからの
試料の電気泳動（例えば電気浸透による流れ）を達成する手段である。キャピラ
リからの試料の電気泳動は、試料の場所と所望するその目的地との間に電界（陰
極と陽極とを含む）を形成することにより、達成される。このような電界が形成
された結果、帯電した試料つまり電解液が試料と反対の電荷を持つ電極へ泳動す
る。
【００２５】 キャピラリは、ある範囲の物質、例えばステンレス鋼、ガラス（溶融シリカな
ど）、石英から製造され、ガラスまたは石英が望ましい。キャピラリは溶融シリ
カ、特に合成溶融シリカで製作されることが望ましい。
【００２６】 キャピラリには、コーティングまたは表面処理が施されることが望ましい。コ
ーティングまたは表面処理は、非湿潤剤によるコーティングまたは処理を伴うこ
とが特に望ましい。非湿潤剤は、ポリイミドのコーティングであることが特に望
ましい。
【００２７】 コーティングまたは表面処理が施されるのは、キャピラリの内面、外面、また
は両面でよいことが認められるだろう。外面へのコーティングまたは表面処理に
より、液体がキャピラリの外面に漏出しないという効果が得られる。外側コーテ
ィングは、キャピラリの脆弱性を補強して可撓性を与える。キャピラリの内面へ
のコーティングまたは表面処理は、洗浄効率に加えて液体排出効率を向上させる
。
【００２８】 本発明の別の実施態様として、キャピラリの両端の一方が尖鋭であるか、さも
なければ試料取出し前に表面と接触した際にキャピラリが穿孔作用を実施するの
に適するように、キャピラリが改変されることが望ましい。このような実施態様
は、試料が隔壁または保護物によって保護され、これがキャピラリの端部により
穿孔される無菌アッセイなど、多様な機能に有益であろう。
【００２９】 現在の用途の大半では、各キャピラリの内部体積は５０ｎｌと１μｌの間であ
るが、＜５０ｎｌと＞１μｌの体積の両方が意図されていることが理解される。
各キャピラリの内部体積は５０ｎｌと２５０ｎｌの間であることが特に望ましい
。複数のキャピラリがすべて同じ内部体積を持つ必要はないことが理解できるだ
ろう。
【００３０】 本発明の別の実施態様では、キャピラリの内部体積を減少させる機構が提供さ
れる。この機構は、変位によりキャピラリの内部体積が減少するようにキャピラ
リに物体を挿入することにより達成される。物体は、中実の棒またはさらに直径
の小さいキャピラリであることが望ましい。
【００３１】 本発明のさらなる側面は、液体試料取扱い装置の使用法である。
【００３２】 本発明の別のさらなる側面は、本発明の第一の側面による装置を用いて液体試
料を移動させるための方法であって、 （ａ）キャピラリの下側開口端を移動すべき液体と接触させることと、 （ｂ）毛管作用によりキャピラリに液体を吸い上げることと、 （ｃ）移動先である容器へと各キャピラリの液体試料を効果的に取り出すこと
と、 を含む。
【００３３】 試料の効果的な取出しは、キャピラリの端部に圧力を加えることにより達成さ
れることが望ましい。圧力は加圧ガスの圧力であることが望ましい。ガスは、窒
素や空気のような非毒性ガスで、空気であることが望ましい。圧力は一般的に、
パルスで加えられる。パルスは、加圧ガス源から弁を開閉することにより加えら
れる。弁は、電子制御されることが望ましい。
【００３４】 適当なキャピラリ内部体積を得るための重要な変数は、内径と長さである。キ
ャピラリ内部体積が２５０ｎｌである場合、表１に詳述されたパラメータにより
規定されるものなど、数種類（限定しない）のキャピラリサイズが用いられる。
５０ｎｌの内部体積を持つキャピラリの一例は、キャピラリＤである。そのパラ
メータは表７に詳しく挙げられている。
【００３５】 高精度な試料体積の供給を達成するには、毛管作用によりキャピラリが縁まで
充填されるように、取り扱われる液体に合わせてキャピラリの寸法を適当に選択
すべきである。許容可能なキャピラリの寸法と液体の性質との関係は、表面張力
の高い液体は表面張力の低いものより高くまでキャピラリを上るという、一般に
是認された物理的性質に従ったものである。事実、液体は、以下の方程式から計
算できる高さｈまでキャピラリ内を上ることが知られている。
【００３６】
【数１】
【００３７】 上式において、γは使用される液体の表面張力（例えば水の場合、７２．８Ｎ
／ｍ）、ρは液体の密度、θは接触角（水の場合、０〜２０度）、Ｒはキャピラ
リの内側半径、ｇは重力加速度である。したがって長さｌのキャピラリが使用さ
れ、ｌがｈより短い場合、キャピラリは液体で完全に充填されることが予測され
る。本発明による装置で使用する場合には、ｌはｈより短くなるように選択され
るべきである。
【００３８】 本発明の装置により証明される試料移動の精度を測定するための研究が行なわ
れた。これには、キャピラリタイプＡとＢ（表１参照）の移動精度を比較するた
めの二つの別々の実験が含まれる。両方の実験で、キャピラリは、ジメチルスル
ホキシド（ＤＭＳＯ）中のタートラジンの試料にキャピラリが浸漬され、毛管作
用により完全に充填された。次に試料は、０．５バールの気圧を用いて空のマイ
クロタイタープレートに排出され、この手順がさらに５，６回繰り返され、間に
はメチル化有機溶剤（ＩＭＳ）によるすすぎが行なわれた。精度の尺度として、
各マイクロプレートウェルの蛍光の量が測定された（吸光度モード，４０５ｎｍ
）。
【００３９】 本発明の長所の一つは、キャピラリに引き上げられた試料の体積の基本的にす
べてが排出されるので、試料の無駄が最少となるという事実であり、これは、試
料供給源から引き上げられる試料が排出される試料より多いという供給システム
とは対照的である。
【００４０】 この研究の結果が、表２と３に挙げられているが、列１から列６（表２）と列
１から列５（表３）は、７本（表２）と６本（表３）のキャピラリから成る一次
元配列からの複数供給の結果を示す。表３の列６は、すすぎ後に試料の代わりに
純粋なＩＭＳを吸い上げた結果を示す。表２と３の行Ａから行Ｆまたは行Ｇは、
同じキャピラリからの複数供給の結果を示す。実施のたび、キャピラリごとに、
すべての試料についての平均、標準偏差、変動率（％ＣＶ）の結果が記されてい
る。
【００４１】
【数２】
【００４２】 表４に示されたデータは、供給精度研究から得られた結論をまとめたものであ
り、平均％ＣＶ値が低いため、キャピラリＡよりはむしろ、キャピラリＢが使用
されるだろう。表２の位置Ａ５の示数は、理由は不明だが欠陥があり、統計分析
では無視された。
【００４３】 キャピラリへの充填は、関連する液体試料にキャピラリを浸漬させることによ
り達成される。こうすると毛管作用によってキャピラリが充填される。本発明で
使用された３タイプのキャピラリすべてにおいて、充填は普通、２秒以内に行な
われた。さらに、液体試料から取り出される際に、液体試料の溢流は発生せず、
キャピラリの投入口からの大きな漏れも見られなかった。
【００４４】 これらの結果は、本発明による装置と方法は、正確かつ再現可能な液体取扱い
という目的を達成することを証明している。
【００４５】 試料排出に必要な圧力の大きさとこのような圧力を加える時間について適当な
プロトコルを導出するため、対象試料（ＤＭＳＯ）とともに上述したキャピラリ
タイプを用いる実験が実施された。排出に必要な圧力の量（Ｐ）を計算するため
、ポアズイユ方程式が用いられた。
【００４６】
【数３】
【００４７】 上式において、 μ＝液体試料の粘度（ＤＭＳＯ＝２．５×１０-3Ｐａｓ） ｖ＝試料の速度 ｌ＝キャピラリの長さ ｄ＝キャピラリの内径
【００４８】 圧力が必要とされる時間（ｄｔ）を計算するには、以下の方程式が適用される
。
【００４９】
【数４】
【００５０】 ３タイプのキャピラリの各々について、標準速度が２ｍ／ｓと仮定して、必要
な圧力（Ｐ）が計算され、次にこの圧力での供給の時間が計算されたが、その結
果得られた値は表５に示されている。
【００５１】 適切な液体取扱いプロトコルは、以下の要因を適切に考慮に入れたものである
。 （ａ）キャピラリの長さ（表１）：長さが短いと、ウェルの高さが低い時に試
料の取出しに問題が生じ、長いと、液体を供給するために長時間の圧力印加を必
要とし、細い内径の使用を必要とする。 （ｂ）内径（表１）：内径が細いと供給のために高圧ガスを必要とし、径の細
いキャピラリは破損を生じやすい。 （ｃ）必要な圧力（表５）：高圧ガスの供給により、キャピラリ収容箱の破損
を引き起こす。 （ｄ）供給の時間（表５）：供給時間が短いと、キャピラリ内に試料が残留す
る結果となる。
【００５２】 そのため、２５０ｎｌというキャピラリの必要内部体積にこれらの要因を当て
はめると、キャピラリタイプＡまたはＣよりもＢが使用されることになる。
【００５３】 キャピラリＢを用いた供給精度についても、３２本のキャピラリのキャピラリ
配列を使用して研究された。試験溶液は、ＤＭＳＯ中の１６ｍｇ／ｍｌタートラ
ジンで、吸引された後に３８４マイクロタイタープレートに供給された。供給の
後、ウェルは１００μｌの水で希釈され、蛍光性がテカン・スペクトライメージ
(Tecan SpectraImage)を用いて４０５ｎｍで計算され、供給された正確な体積を
確認するため、標準曲線により値が補正された。この精度研究の結果は表８に示
されているが、供給される平均体積は目標値２５０ｎｌに非常に近く、この実験
の％変動率は非常に低く、供給される体積は再現性があることを示していること
が分かる。これらの結果は、同じキャピラリタイプについて表３の列６のキャピ
ラリで示された精度および再現性に匹敵するもので、本発明による装置は、供給
に悪影響を与えずにキャピラリのより大きな配列まで拡大できることを示してい
る。
【００５４】 供給に一つ以上の液体試料が必要な場合、例えば複数試薬アッセイの際には、
段階ごとにキャピラリ配列を処分しなければならないことが望ましくない時には
試料の持ち越しを防ぐために適切な洗浄段階が必要である。試料持ち越しの可能
性を研究するため、蛍光試料（例えばフルオロセイン(fluoroscein)）と純粋な
ＤＭＳＯがキャピラリに連続して充填されてから排出され、間に適切な洗浄段階
が設けられた。排出された試料すべての蛍光分析から、フルオロセインの持ち越
しが導き出された。この持ち越し研究の蛍光分析結果は表６に示され、持ち越し
を非常に許容可能なレベル、つまり０．５％未満まで低下させるには、３回の洗
浄段階で十分であることが観察された。検査されたプロトコルは以下の通りであ
った。 （ａ）キャピラリ（列Ａから列Ｈで表される）にフルオロセインを充填する。 （ｂ）乾燥プレートにフルオロセイン（列１）を排出する。 （ｃ）段階（ａ）と（ｂ）を繰り返され、異なるウェル（列２）に排出する。 （ｄ）キャピラリに純粋なＤＭＳＯを充填し、３回排出する。 （ｅ）キャピラリに純粋なＤＭＳＯを充填する。 （ｆ）残留物を押し出すため、３回の加圧ガスパルスにより、純粋なＤＭＳＯ
を乾燥プレートに排出する。 （ｇ）段階（ｅ）と（ｆ）を繰り返す。（列４）。 （ｈ）段階（ａ）から（ｇ）を繰り返す。（列５〜列８）。
【００５５】 このように本発明によれば、 （ａ）キャピラリの下側開口端を移動すべき第１液体と接触させること、 （ｂ）液体を毛管作用によりキャピラリに吸い上げること、 （ｃ）各キャピラリの液体試料を、移動先である容器へ効果的に取り出すこと
、 （ｄ）キャピラリの下側開口端をすすぎ液と接触させること、 （ｅ）すすぎ液を毛管作用によりキャピラリに吸い上げること、 （ｆ）各キャピラリのすすぎ液を適当な廃棄用容器に効果的に取り出すこと、 （ｇ）所望する場合に、（ｄ）から（ｆ）の段階を１回以上繰り返すこと、 （ｈ）キャピラリの下側端部を移動すべき別の液体と接触させること、 （ｉ）別の液体試料を毛管作用によりキャピラリに吸い上げること、 （ｊ）各キャピラリ内の別の液体試料を移動先である容器へ効果的に取り出す
こと、 を含む、本発明の第一の側面による装置を用いた複数液体試料移動方法が提供さ
れる。
【００５６】 所望する場合に段階（ｄ）から（ｊ）が１回以上繰り返されることは、理解で
きるだろう。
【００５７】 必要であると見なされる段階（ｇ）の繰返し回数は、試料間に生じる持ち越し
の量に応じて選択される。持ち越しが不都合である状況には２種類あり、第一に
は試料排出後にキャピラリの内面に少量の試料が残留する場合（試料への持ち越
し）であり、第二の状況は、キャピラリが第２試料を吸引した時に少量の第１試
料がキャピラリの外面に残留し、第２試料に持ち越される場合（供給源体積への
持ち越し）に生じる。
【００５８】 段階（ｇ）に必要である望ましい繰返し回数を正確に決定するため、持ち越し
作用について研究された。
【００５９】 試料への持ち越し この実験では、本発明による装置で配置された１６本のキャピラリ配列（２５
０ｎｌ；キャピラリＢ）が使用された。キャピラリ配列が試料供給源（ＤＭＳＯ
中のフルオロセイン）に浸漬されてから、ウェルが３８４本の「廃棄用」マイク
ロタイタープレートに排出された。次に、一連の洗浄サイクル（水を２５０ｎｌ
吸引してから２５０ｎｌを排出し、１〜４回繰り返す）を実施することにより、
配列が洗浄された。このような洗浄サイクルに続いて、水の試料が吸引されてか
ら、清潔な乾燥した３８４本ウェルのマイクロタイタープレートに供給された。
次にプレートのウェルが１００μｌの０．１％水酸化ナトリウム溶液で希釈され
、テカン・スペクトラフルオル(Tecan Spectrafluor)を用いて蛍光が測定された
。これらの蛍光値がＤＭＳＯ中の０．１％フルオレセインの蛍光値（約２６００
蛍光単位となるように計算）と比較された結果が、図４に示される。この結果か
ら、すべてのウェルの持ち越しを２６００蛍光単位未満まで減少させるには、最
低３回の洗浄サイクルが必要であることが分かる。
【００６０】 供給源への持ち越し この実験でも、本発明による装置に配置された１６本のキャピラリ配列（２５
０ｎｌ；キャピラリＢ）が使用された。キャピラリ配列は、試料供給源（ＤＭＳ
Ｏ中のフルオロセイン）に浸漬されてから、３８４本ウェルの「廃棄用」マイク
ロタイタープレートに供給された。次に一連の洗浄サイクル（水を２５０ｎｌ吸
引してから２５０ｎｌ排出し、１〜４回繰り返す）を実施することにより配列が
洗浄された。この洗浄サイクルに続いて、水の試料が吸引され、キャピラリは、
ウェルに１００μｌの水が収容される３８４本ウェルのマイクロタイタープレー
ト（第２供給源プレートとなる）に浸漬された。テカン・スペクトラフルオルを
用いて蛍光が測定され、この値がＤＭＳＯ中の０．１％フルオロセインの蛍光値
（約２２００蛍光単位となるように計算）と比較されたが、その結果は図５に見
られる。これらの結果から、供給源であるウェルの持ち越しは無視できることが
分かった。
【００６１】 段階（ｇ）の繰返し回数は、望ましくは１回以上、より望ましくは２回以上、
特に２回である。
【００６２】 すすぎ液は、試料液体と完全な混和性を備えるのが適当である。試料液体が水
性の時、すすぎ液は水であることが望ましい。
【００６３】 本発明のさらなる側面として、 （ａ）それぞれ両端が開口し、規定された内部体積を持つ複数の中空キャピラ
リであって、キャピラリの開口端が試料と接触すると、該規定体積の試料が毛管
作用によりキャピラリに引き上げられる、キャピラリと、 （ｂ）キャピラリを所望の配向に保持する収容箱と、 を含む、液体試料取扱い装置が提供される。
【００６４】 発明のさらなる実施態様では、 （ａ）それぞれ両端が開口し、規定された内部体積を持つ複数の中空で半透明
のキャピラリであって、キャピラリの開口端が試料と接触すると、該規定体積の
試料が毛管作用によりキャピラリに引き上げられる、キャピラリと、 （ｂ）キャピラリを所望の配向に保持する収容箱と、 （ｃ）各キャピラリを隣接キャピラリから光子絶縁する手段と、 （ｄ）各キャピラリの光子反応または事象を読み取るのに適した光学機器およ
び回路構成と、 （ｅ）キャピラリからの試料取出しを実施する手段と、 を含む、液体試料取扱い装置が提供される。
【００６５】 半透明なキャピラリは、ガラス（溶融シリカなど）や石英で製造されることが
望ましい。溶融シリカ、特に合成溶融シリカが望ましい。
【００６６】 各キャピラリを隣接キャピラリから光子絶縁する手段は、空隙および／または
コーティングを含む。コーティングは、前に述べた本発明の一つの側面によるポ
リイミドなどの非湿潤コーティングでよい。
【００６７】 ＰＣＴ／ＥＰ９８／０５８３８（ＷＯ９９／１３９８６；Ｇｌａｘｏ Ｇｒｏ
ｕｐ Ｌｉｍｉｔｅｄ ｅｔ ａｌ）（同出願の内容は参考としてここに援用さ
れている）に記載されているように、キャピラリの壁は、封入された液体から光
線を非常に効果的に結合し伝達できる光学導波管として作用できる。試料が毛管
作用により吸い上げられるキャピラリの端部で、光子反応または事象が測定され
ることが望ましい。各キャピラリを光子絶縁する目的は、一つのキャピラリと別
のキャピラリの間の信号に生じる「クロストーク(cross-talk)」または干渉を減
少し、望ましくはなくすことである。
【００６８】 測光アッセイでは、光子反応または事象が測定される。本発明のこの側面は、
取り扱われている試料で測光が実時間で実施できるため、有益である。これは特
に、例えば反応により測定が時間とともに変動する時に有益である。測定を変動
させる反応は、劣化反応と、光線を受けたことによる他の反応を含む。このよう
な反応は一般的に望ましくなく、プロセス管理のため、この反応を検出する手段
が価値を持つ。もしくは、キャピラリの内面が、試料との意図的な反応が可能な
試薬でコーティングされる。次いで測光アッセイを用いて、反応が行なわれる。
【００６９】 測光アッセイは、吸光度アッセイ、蛍光アッセイ、発光アッセイ、燐光アッセ
イ、粒子を含有する液体における散乱（例えばラマン、比濁法）に基づくアッセ
イなど、光子が放出または吸収されるアッセイを含む。蛍光の用途では、目標分
子に、または目標分子内に付着した一つ以上の発蛍光団により、蛍光信号が発生
する（自己蛍光）。このような蛍光は、一つ以上の光子を含むプロセスにより誘
導される。
【００７０】 吸光度アッセイでは、各キャピラリ内の液体の一表面を光線で照射し、キャピ
ラリの他の表面に伝達された光線を測定する。測定は、一定の波長で伝達された
光子の数を測定することで構成される。もしくは、或る波長範囲にわたって吸光
度スペクトルを測定してもよい。
【００７１】 蛍光性アッセイで考えられる構成の一つは、吸光度アッセイについて上述した
ものと同様である、つまり液体の一表面を一定波長の光線で照射して、放射した
光線を他の表面から測定するのである。測定は、励起光線とは一般的に異なる波
長である一定波長で放出された光子の数を測定することで構成される。もしくは
、或る波長範囲にわたって放出された光子の数を測定してもよい。
【００７２】 試料の励起は原則として、何らかの角度から試料を照射することにより達成さ
れる。例えば光導体を含む装置により、試料が側方から照射されることが考えら
れるが、望ましくはない。
【００７３】 蛍光性アッセイの励起方法の一例は、適切な励起フィルタ、例えば３００〜７
００ｎｍの範囲のものを備えるキセノン閃光ランプによるものである。１０ｎｍ
以下のフィルタ帯域幅が望ましい。一般的に、検出された光線の測定は、適切な
放出フィルタを光線が通過した後で行なわれる。光子収集測定は、光電子倍増管
、フォトダイオード、電荷結合素子により行なわれるのが普通である。
【００７４】 一般的に光子収集は、各キャピラリで順に実施され、検出器またはキャピラリ
配列を一つの場所から別の場所へ移動させる手段を提供することを含む。しかし
光子収集が電荷結合素子により実施される時には、数本またはすべてのキャピラ
リで光子を同時に収集することが可能で、これは、読取り速度と機械的単純さか
ら明らかに好都合である。
【００７５】 収容箱は、使用される技術においてバックグラウンド信号を低くする物質で製
造されることが望ましい。
【００７６】 本発明のこの側面の使用に関するさらなる詳細は、ＰＣＴ／ＥＰ９８／０５８
３８を参考にすれば明らかになるだろう。
【００７７】 本発明のさらなる実施態様は、収容箱内のキャピラリすべてが同じ長さとは限
らないというものである。例えば、収容箱が浅い試料貯蔵器まで下降する場合に
は、長いキャピラリのみが試料と接触して完全に充填されるという状況が発生す
るだろう。続いてすべてのキャピラリを、短いキャピラリも試料と接触するよう
に、より深い第２試料に浸漬すると、短いキャピラリに第２試料が完全に充填さ
れる。長いキャピラリはすでに充填されているので、第２試料には影響されない
。この実施態様は２種類以上の長さの異なるキャピラリに拡大できることは、理
解できるだろう。
【００７８】 本発明の別の実施態様は、１本以上のキャピラリが収容箱内の垂直軸上を移動
するというものである。この実施例により、所望する場合にキャピラリの或る横
行または縦列（または単一のキャピラリ）が試料で充填されるように、キャピラ
リへの試料の充填を厳密に管理できる。
【００７９】 この実施態様の別の側面は、試料が充填されたキャピラリの位置を収容箱内で
変化させることにより、複数のキャピラリのうち１本以上が再配列されるという
ものである。この面は、横行または縦列で隣接させるなど、供給に、より好都合
な位置となるように、試料が充填された後で収容箱内のキャピラリの位置が変更
されるという状況で好適である。
【００８０】 明細書を通じて液体試料への言及は、液体試料として引き上げられ排出される
のに適した、とりわけ、懸濁試料、コロイド、細かいガラスやポリマー・磁気ビ
ーズなどのビーズを含む試料の使用などに拡大されるべきであることが理解でき
るだろう。
【００８１】 表１には２５０ｎｌのキャピラリ内部体積を得るのに使用されるキャピラリの
様々なサイズが記されている。
【００８２】 表２にはキャピラリＡを用いた供給精度研究の結果を示す。
【００８３】 表３にはキャピラリＢを用いた供給精度研究の結果を示す。
【００８４】 表４は表２と３に記された供給精度研究の結果をまとめたものである。
【００８５】 表５には２５０ｎｌの試料を排出するのに適した必要ガス圧とこの圧力を加え
る時間とを示す。
【００８６】 表６にはキャピラリに２種類の試料が連続して充填されてから排出され、間に
洗浄段階が設けられる試料持ち越し実験の結果を含む。
【００８７】 表７には５０ｎｌのキャピラリ内側体積を得るのに使用されるキャピラリの寸
法を示す。
【００８８】 表８には３２本のキャピラリの配列に対する供給精度研究の結果を示す。
【００８９】 図１において、キャピラリ（１）は、収容箱部（２）により所望の配向に保持
されている。図１Ａは一次元配列、図１Ｂは二次元配列を示す。
【００９０】 図２においてキャピラリ（１）は、空洞を形成する二つの部分、つまりキャピ
ラリを所望の配向に保持する部分２Ａと空洞に加圧ガスを供給する手段を備える
部分２Ｂとを有する収容箱（２）内に保持されている。部分２Ａと２Ｂは分離可
能であることが望ましいが、耐圧シールを形成するように嵌合可能であってもよ
い。制御弁（３）と適当な管（４）とにより、加圧ガスが供給される。
【００９１】 図３には、収容箱部分２Ａと２Ｂが展開図で示されている。加圧ガスは開口部
５から供給される。
【００９２】 明細書と以下の請求項を通して、文脈上他の意味が必要でなければ、“ｃｏｍ
ｐｒｉｓｅ”（〜を含む）の語と、その変形である“ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ”や“
ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ”などは、記載された整数、段階、一群の整数を含むが、
他の整数や段階、また一群の整数や段階を除外するものではないことを暗示する
ものであることが理解できるだろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 直線状の一次元配列（Ａ）と二次元配列（Ｂ）など、キャピラリ配列の二つの
例を示す。
【図２】 キャピラリの配列と、空洞と、圧力源と、弁制御ユニットを介してガス供給源
からの圧力を調整するための制御弁とを含む、本発明による装置の一実施態様の
概要を示す。
【図３】 空洞を形成する収容箱内のキャピラリ配列の一例を示す展開図である。
【図４】 試料への持ち越しの研究結果を示す。
【図５】 供給源への持ち越しの研究結果を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2G043 AA01 BA14 CA03 DA02 DA05 EA01 EA13 GA07 GB01 GB02 GB08 GB16 GB21 KA02 KA03 2G052 AD26 CA03 CA11 CA28 CA29 CA30 CA31 DA22 FC05 FC09 JA09 JA13 JA15 JA16 2G058 CC02 EA02 EB02 ED20 GA02 2G059 AA05 BB04 EE01 EE12 GG00 HH02 HH06 KK01

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ）それぞれ両端が開口し、規定された内部体積を持つ複
    数の中空キャピラリであって、前記キャピラリの開口端が試料と接触すると、前
    記規定体積の試料が毛管作用により前記キャピラリに吸い上げられる、キャピラ
    リと、 （ｂ）前記キャピラリを所望の配向で保持する収容箱と、 （ｃ）前記キャピラリからの試料取出しを実施する手段と、 を含む、液体試料取扱い装置。
  2. 【請求項２】 前記キャピラリが前記収容箱内において一定の配向で配置さ
    れる、請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記キャピラリが一列に配置される、請求項２に記載の装置
    。
  4. 【請求項４】 前記キャピラリが二次元配列に配置される、請求項２に記載
    の装置。
  5. 【請求項５】 試料取出しを実施する前記手段が、前記キャピラリの両端間
    に差圧を加える手段である、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記キャピラリの両端間に差圧を加える前記手段が、前記キ
    ャピラリの一端に圧力を加える手段である、請求項５に記載の装置。
  7. 【請求項７】 試料取出しを実施する前記手段が、複数のキャピラリから試
    料を同時に取り出す手段である、請求項１乃至６のいずれか一つに記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記キャピラリの一端に圧力を加える前記手段が、複数のキ
    ャピラリの一端の周囲に形成される密閉空洞に加圧ガスを供給する手段を含む、
    請求項７に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記密閉空洞が前記収容箱により形成される、請求項８に記
    載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記収容箱により形成される前記空洞が圧力密封された分
    離可能な二つの部分、つまり前記キャピラリを保持する一部分と前記空洞に加圧
    ガスを供給する手段を備える一部分とから形成される、請求項９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記キャピラリの一端の周囲に形成される前記密閉空洞が
    、液体の貯蔵器としても作用する、請求項８乃至１０のいずれか一つに記載の装
    置。
  12. 【請求項１２】 前記キャピラリがガラスまたは石英で製作される、請求項
    １乃至１１のいずれか一つに記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記キャピラリが合成溶融シリカで製作される、請求項１
    ２に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記キャピラリにコーティングまたは表面処理が施される
    、請求項１３に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 前記キャピラリの外面にコーティングまたは表面処理が施
    される、請求項１４に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 前記コーティングまたは表面処理が非湿潤剤によるコーテ
    ィングまたは処理を含む、請求項１４または１５に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 前記非湿潤剤がポリイミドのコーティングである、請求項
    １６に記載の装置。
  18. 【請求項１８】 前記キャピラリの両端のうち一方が尖鋭であり、他方が試
    料取出し前に表面と接触した時に前記キャピラリに穿孔機能を実施させるのに適
    するように、前記キャピラリが改変される、請求項１乃至１７のいずれか一つに
    記載の装置。
  19. 【請求項１９】 各キャピラリの前記内部体積が５０ｎｌと１μｌの間であ
    る、請求項１乃至１８のいずれか一つに記載の装置。
  20. 【請求項２０】 各キャピラリの前記内部体積が５０ｎｌと２５０ｎｌの間
    である、請求項１９に記載の装置。
  21. 【請求項２１】 前記収容箱内の前記キャピラリがすべて同じ長さとは限ら
    ない、請求項１乃至２０のいずれか一つに記載の装置。
  22. 【請求項２２】 １本以上のキャピラリが前記収容箱内で垂直軸に沿って移
    動する、請求項１乃至２１のいずれか一つに記載の装置。
  23. 【請求項２３】 前記キャピラリの位置を試料が充填された後に前記収容箱
    内で変更することにより、１本以上のキャピラリを複数のキャピラリの中で再配
    列する、請求項１乃至２２のいずれか一つに記載の装置。
  24. 【請求項２４】 （ａ）それぞれ両端が開口し規定された内部体積を持つ中
    空で半透明な複数のキャピラリであって、キャピラリの開口端が試料と接触する
    と、前記規定体積の試料が毛管作用により前記キャピラリに吸い上げられる、キ
    ャピラリと、 （ｂ）前記キャピラリを所望の配向に保持する収容箱と、 （ｃ）各キャピラリを隣接のキャピラリから光子絶縁する手段と、 （ｄ）各キャピラリにおける光子反応または事象を読み取るのに適した光学機
    器および回路構成と、 （ｅ）前記キャピラリからの試料取出しを実施する手段と、 を含む、液体試料取扱い装置。
  25. 【請求項２５】 請求項１乃至２４のいずれか一つに記載の装置の、液体試
    料取扱い時の使用方法。
  26. 【請求項２６】 （ａ）前記キャピラリの下側開口端を移動すべき液体と接
    触させる段階と、 （ｂ）毛管作用により前記キャピラリに液体を吸い上げる段階と、 （ｃ）各キャピラリ内の液体試料を該試料を移動すべき容器へと効果的に取り
    出す段階と、 を含む、請求項１から２４のいずれか一つに記載の装置を用いた、液体試料移動
    方法。
  27. 【請求項２７】 前記キャピラリの端部に圧力を加えることにより、前記試
    料の効果的取出しが達成される、請求項２６に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 （ａ）前記キャピラリの前記下側開口端を移動すべき第１
    液体と接触させる段階と、 （ｂ）毛管作用により前記キャピラリへ液体を吸い上げる段階と、 （ｃ）各キャピラリの液体試料を移動先である容器へ効果的に取り出す段階と
    、 （ｄ）キャピラリの下側開口端をすすぎ液と接触させる段階と、 （ｅ）毛管作用によりすすぎ液を前記キャピラリへ吸い上げる段階と、 （ｆ）各キャピラリの前記すすぎ液を適当な廃棄用容器へ効果的に取り出す段
    階と、 （ｇ）所望する場合に、段階（ｄ）から（ｆ）を１回以上繰り返す段階と、 （ｈ）前記キャピラリの前記下側開口端を移動すべき別の液体と接触させる段
    階と、 （ｉ）前記別の液体試料を毛管作用により前記キャピラリへ吸い上げる段階と
    、 （ｊ）各キャピラリの前記別の液体試料を移動先である容器へ効果的に取り出
    す段階と、 を含む、請求項１乃至２４のいずれか一つに記載の装置を用いた、複数液体試料
    移動方法。
  29. 【請求項２９】 段階（ｄ）から（ｊ）を１回以上繰り返す段階（ｋ）をさ
    らに含む、請求項２８に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 （ａ）それぞれ両端が開口し、規定された内部体積を持つ
    複数の中空キャピラリであって、前記キャピラリの開口端が試料と接触すると、
    前記規定体積が毛管作用により前記キャピラリに吸い上げられる、キャピラリと
    、 （ｂ）前記キャピラリを所望の配向で保持する収容箱と、 を含む、液体試料取扱い装置。
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