JP2003532120A - 蒸発防止プレート付きピペット装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 化学物質をマイクロチャンバのアレイ（４）内の個々のマイクロチャンバ中にピペッティングする際に、マイクロチャンバに充填された溶液に、面倒な蒸発作用が生ずる。このような好ましくない蒸発作用を防止するために、本発明による化学物質の自動ピペッティング用のピペッティング装置は、マイクロウエル・アレイを収容する少なくとも１つのホルダ（３）を備えると共に、移動可能に配設されて組み入れられたピペッティングヘッド（１１）が、ピペッティング工程中のピペッティングヘッド（１１）の移動に追従する保持装置によってプレート（７）に固定される。プレート（７）は、マイクロウエル・アレイ（４）を緊密に包囲するフレーム（５）と共に、マイクロウエル・アレイ（４）の上に密封ガス空間（１４）を形成する。ピペットヘッドは、プレート（７）に設けた適当な開口（１３）を介してガス室内に突出している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、マイクロウエル・アレイ内の化学物質の自動ピペッティング用のピ
ペッティング装置であって、少なくとも１つのマイクロウエル・アレイを収容す
るホルダと、移動可能に装着されたピペッティングヘッドとを備えるピペッティ
ング装置に関する。

【０００２】 コンビナトリアル・ケミストリーまたは分析化学の分野においては、サンプル
の入れ替えと経済性に関する要件が、益々増大しており、より多くの個別サンプ
ルを同時に処理すると共に、使用するサンプル量を最小化する試みが多く行われ
ている。個別のサンプルコンテナまたは反応容器の小型化の進行によって、いわ
ゆるマイクロウエル・アレイの使用は標準的な慣行となっている。マイクロウエ
ル・アレイは、例えばマトリックス配列に配置された多数のマイクロウエルから
なり、最も簡単な場合には１つの小さな空隙からなるが、多数の個別構成要素か
ら構成される複雑な反応容器であることもある。

【０００３】 個々のマイクロウエルに、少量のサンプルを迅速かつ経済的に充填するために
、自動ピペッティング装置がよく使用される。このような装置においては、ピペ
ットは個々のマイクロウエル上を、微小な距離をおいてガイドされ、それぞれの
マイクロウエルが、正確に測定された量の通常は溶媒中に溶解した適当な化学物
質で充填される。

【０００４】 マイクロウエル・アレイ内の複数のマイクロウエルにピペッティングする際に
、個々のマイクロウエルを充填するために選択される溶媒の量が少なくなるほど
、蒸発による問題が、比例的にその重要性を増す。定量分析は、制御されない蒸
発によって大幅に精度が低下し、連続的にピペッティングされるマイクロウエル
間の相対的な評価は、実質的に不可能となる。したがって、マイクロウエル・ア
レイの小型化がすでに達成されたことによって、蒸発作用に対して予防的な対策
を行うことが必要となっている。

【０００５】 比較的低揮発性の溶媒を使用することは、特に任意の溶媒を任意の化学物質と
組み合わせることは不可能であるために、必ずしも十分な対策ではない。ピペッ
ティング中の蒸発効果を低減する別の方法としては、ピペッティング装置全体を
密封容器に入れて、その容器中には実際のピペッティングに先立って溶媒飽和雰
囲気を形成しておく方法がある。飽和雰囲気は、それ以上の溶媒蒸気を吸収する
ことができないために、溶媒液体はマイクロウエルから蒸発し難くなる。ピペッ
ティング中に水蒸気で飽和した雰囲気を維持することは容易で経済的であるが、
水以外の溶媒に対しては、この方法は多大の費用を要したり、または実際的に不
可能であったりする。また、ピペッティング装置を収容するのに十分な大きさを
有する容器内では、ピペッティングした溶液の迅速な蒸発を加速する対流現象が
発生する可能性が常にある。

【０００６】 したがって本発明の目的は、任意の溶媒をピペッティング中に、不要な蒸発作
用が大幅に低減されるように、ピペッティング装置を構成することである。

【０００７】 本発明によれば、上記の目的は、ピペッティングヘッドを保持デバイスを用い
てプレートに締結し、このプレートを、マイクロウエル・アレイ上を摺動させる
か、あるいは微小な距離をあけてガイドすることによって、ピペッティング工程
中のピペッティングヘッドの移動に追従させると共に、このプレートに、マイク
ロウエル・アレイを緊密に包囲するフレームと共に、マイクロウエル・アレイ上
に密封ガス空間を形成させて、ピペッティングヘッドを、プレートに設けた整合
穴から、この空間中に突出させることによって達成される。これによる効果は、
溶媒が蒸発することのできる容積を大幅に低減することである。溶媒飽和雰囲気
が、密封ガス空間内に迅速に形成されることによって、蒸発が継続して発生する
ことがない。さらに、マイクロウエル・アレイ上の非常に薄い層中では、蒸発を
促進する対流は、実質的に発生しない。比較的少ない設計経費によって、ピペッ
ティング工程中の個々のマイクロウエルからの不要な漏出を、いかなる種類の溶
媒についても、大幅に低減することができる。

【０００８】 本発明思想の一構成によれば、ピペッティングヘッドは、プレート内の穴から
垂直に移動させることができる。すなわち、このピペッティングヘッドは、この
ようにして、簡単な手操作または自動制御によってプレートから取り外すことが
できる。このピペッティングヘッドは、ピペッティング工程中またはその後に再
充填または交換が可能であり、このときに制御されずに漏出する溶媒がマイクロ
ウエル・アレイに直接達することがない。

【０００９】 本発明思想の有利な実施態様によれば、ピペッティングヘッドは、垂直に移動
可能な保持アームに締結されており、このアームは、プレート上のガイドレール
に沿ってキャリッジ上を、縦方向に移動させることができる。充填工程中または
その後に、ピペッティングヘッドの自動充填を可能にするためには、充填位置か
ら十分な量のピペッティング溶液を収容する貯蔵容器に向かって、ピペッティン
グヘッドを移動可能にすることが望ましい。この目的で、ピペッティングヘッド
の先端が、プレートから十分な距離だけ離れるまで、ピペッティングヘッドを保
持するアームが持ち上げられる。自由に移動可能となったピペッティングヘッド
は、保持アームと共に、ガイドレールに沿って、プレート端を越えて変位させる
ことができる。貯蔵容器を便宜に配置することによって、ピペッティングヘッド
は、自動工程によってそこから溶媒を採取することができる。これによる時間節
約によって、自動再充填はピペッティング工程中の蒸発をさらに低減することに
なる。

【００１０】 好ましくは、プレートを十分に大きくすることによって、プレートに設けた穴
が、フレームに対して、マイクロウエル・アレイに隣接する側と反対側に位置す
るときでも、マイクロウエル・アレイを緊密に包囲するフレームが、完全にカバ
ーされるようにする。ピペッティングヘッドが、充填のためにプレートから持ち
上げられたとき、残される穴があることは、マイクロウエル・アレイ上のガス空
間が完全に密封されないことを意味する。このような場合にもガス空間を密封し
、これによって蒸発効果が促進されるのを防止するために、プレートを側方に移
動させて、プレートの穴を、フレームのマイクロウエル・アレイを密封して包囲
する側の反対側に位置させる。次いで、まだ密封されているガス空間と、周囲雰
囲気との間を連通させることなく、ピペッティングヘッドをプレートの穴から垂
直に持ち上げることができる。

【００１１】 本発明思想の有利な構成によれば、ある量の液体を収容する溝状チャネルが、
密封されたガス空間内にフレームに沿って配設される。ピペッティング工程に先
立って、この溝状チャネルに、ピペッティングに使用するのと同種の溶媒を、十
分な量だけ充填することができる。ピペッティング工程中に使用される溶媒とは
異なり、溝状チャネルに充填する溶媒の量は、最大の蒸発を意図したものである
。この方法によって、ピペッティング工程に先立って、溶媒の飽和した雰囲気を
密封ガス空間の内側に作り、ピペッティング工程中における、すでにピペッティ
ングされた溶媒の蒸発をさらに低減させることができる。

【００１２】 本発明思想の有利な実施態様によれば、プレートは、溝状チャネルの上に装着
された、払拭縁を有する摺動サポート上を摺動させることによって移動させる。
このような摺動サポートは、例えばＰＴＦＥ製にすることによって、問題となる
摩擦効果を実質的に回避してもよい。蒸発に対して講じたすべての予防的な対策
にもかかわらず、少量の蒸発溶媒が、プレート底面に濃縮液の形態で集まること
がある。プレートを移動させると、プレート底面の対応する表面が、摺動サポー
ト上に押しつけられて進む。この濃縮された溶媒は、払拭縁(wiping edge)によ
って除去されて、下方に装着された溝状チャネル中に滴下または流入する。

【００１３】 本発明思想の有利な構成によれば、マイクロウエル・アレイの温度を調節する
ことができる。したがって、ピペッティング工程中、またさらに数回の充填工程
にわたって、同一の充填条件を保証することができる。さらにマイクロウエル中
にすでにピペッティングされた溶媒の蒸発挙動を、マイクロウエル・アレイの温
度を介して制御することができる。

【００１４】 好ましくは、マイクロウエル・アレイの上の可動プレートの温度を調節可能に
する。一方で、プレートと密封ガス空間との間の接触面積が大きいために、プレ
ート温度は密封ガス量に直接的に影響する。他方、プレート底面上での溶媒の濃
縮は、可動プレートの温度を適切に選択することによって実質的に回避可能であ
る。これによって問題となる可動プレート底面上での液滴生成が回避でき、制御
されずにマイクロウエル・アレイ上に落下する溶媒液滴が、精度よく計測された
マイクロウエル中の溶媒量を変えるという不都合がない。

【００１５】 本発明思想の別の有利な構成は、さらに別の従属請求項の主題にある。 本発明の説明のための実施態様を図面に表し、以下により詳細に説明する。

【００１６】 ベースプレート１および締結装置２からなるホルダ３を用いて、マイクロウエ
ル・アレイ４を収容する。ホルダ３の回りには、ホルダ３およびマイクロウエル
・アレイ４を緊密に包囲するフレーム５がある。例えばＰＴＦＥで製造された摺
動サポート６が、フレーム５の上部に装着されている。ガイドレール８が、摺動
サポート６に支持された前記プレート７に常時締結されることによって、前記プ
レート７が移動可能になっている。高さ調節可能な保持アーム１０を装着したキ
ャリッジ９がこのガイドレール８上に位置し、該キャリッジ９が縦方向に移動で
きるようになっている。ピペッティングヘッド１１は、保持アーム１０上に装着
されており、そのピペットノズル１２が、プレート７の穴１３からガス空間１４
内に突出し、このガス空間１４は、マイクロウエル・アレイ４、フレーム５、プ
レート７によって完全に密封されている。ピペッティング工程の開始時に、ピペ
ッティングヘッド１１は、マイクロウエル・アレイ４の充填しようとするマイク
ロウエルの上に、プレート７とそれに締結された構造、特にプレート７の開口１
３から突出するピペットノズル１２を備えるピペッティングヘッド１１と一緒に
、移動させることによってそれぞれ配置される。

【００１７】 摺動サポート６は、ガス空間１４に面する側に払拭縁１５を備える。プレート
７を摺動サポート上を外側に移動させたときに、プレート７の底面上に濃縮され
た溶媒が、摺動サポート６の払拭縁１５によって除去されて、その下に位置する
フレーム５の内側に落下する。

【００１８】 溝状チャネル１６は、フレーム５の内側の摺動サポート６のやや下に形成され
ている。プレート７から払拭された濃縮溶媒がそこに集まる。さらに、十分な量
の溶媒を、ピペッティング工程に先立って溝状チャネル１６内にすでに溜めてお
いてもよい。次いでこの溝状チャネル１６から蒸発する溶媒によって、溶媒の飽
和した雰囲気が、密封ガス空間１４に迅速に形成される。これによって、すでに
ピペッティングされている溶媒が、マイクロウエル・アレイ４内のマイクロウエ
ルから蒸発して出ることによる影響が抑制される。

【００１９】 ピペッティング工程中の制御を簡単にするために、マイクロウエル・アレイ４
上の可動プレート７が光学的に透明であれば好都合である。本ピペッティング装
置の応用範囲が最大になることを保証するために、密封ガス空間１４を直接包囲
する装置のすべての構成部品は、実質的に化学的に不活性な材料で構成してもよ
い。

【００２０】 応用用途によっては、プレート７を、空間的に固定されたフレーム５の上を移
動させるのではなく、代わりに、各ピペッティング工程に先立ってピペッティン
グヘッド１１とマイクロウエル・アレイ４の相対的に位置決めをするために、ホ
ルダ３およびフレーム５を、常時締結されたプレート７と相対的に移動させるの
が有利なこともある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 マイクロウエル・アレイ中の化学物質の自動ピペッティング用のピペッティン
グ装置の断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── 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，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，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，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ， ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (71)出願人 Ｆｒａｎｋｆｕｒｔｅｒ Ｓｔｒ． 250， Ｄ−64293 Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，Ｆｅｄ ｅｒａｌ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｇｅ ｒｍａｎｙ (72)発明者 デップ， ホルガー ドイツ連邦共和国 デー−60388 フラン クフルト、スターガルデル シュトラーセ ９ (72)発明者 ヴュルツィガー， ハンス ドイツ連邦共和国 64291 ダルムシュタ ット、グラインシュトラーセ ７ ベー (72)発明者 グロス， アレクサンダー ドイツ連邦共和国 64382 バーベンハウ ゼン、ノイブリュッケルヴェーク 10 (72)発明者 トマンドル， ディルク ドイツ連邦共和国 64372 オーベル−ラ ムシュタット、アンメルバッハシュトラー セ 87 (72)発明者 ショーベル， アンドレアス ドイツ連邦共和国 64291 ダルムシュタ ット、フォールトルシュトラーセ 60 Ｆターム(参考） 2G058 BB14 EA11 ED02 ED14 HA01

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１つのマイクロウエル・アレイを収容するホルダ
   と、移動可能に取付けられたピペッティングヘッドとを有する、マイクロウエル
   ・アレイ内の化学物質の自動ピペッティング用のピペッティング装置であって、 ピペッティングヘッド（１１）が、保持装置によってガイドされたプレート（
   ７）に締結されており、このプレート（７）は、ピペッティング工程中にピペッ
   ティングヘッド（１１）の移動に追従するように、マイクロウエル・アレイ（４
   ）上を、摺動によるか、または微小な距離をあけてガイドされると共に、マイク
   ロウエル・アレイ（４）を緊密に包囲するフレーム（５）と共に、ピペッティン
   グヘッド（１１）がプレート（７）の整合穴（１３）からその中に突き出す密封
   ガス空間（１４）を形成することを特徴とする、前記ピペッティング装置。
2. 【請求項２】 ピペッティングヘッド（１１）がプレート（７）の穴（１３
   ）から外に、垂直に移動可能なことを特徴とする、請求項１に記載のピペッティ
   ング装置。
3. 【請求項３】 ピペッティングヘッド（１１）が、垂直方向に可動な保持ア
   ーム（１０）に締結されており、該保持アームが、プレート（７）上のガイドレ
   ール（８）に沿って、キャリッジ（９）上で縦方向に移動可能であることを特徴
   とする、請求項１に記載のピペッティング装置。
4. 【請求項４】 プレート（７）の穴（１３）が、フレーム（５）のマイクロ
   ウエル・アレイ（４）に隣接する側と反対側に位置する場合でも、プレート（７
   ）が、マイクロウエル・アレイ（４）を緊密に包囲するフレーム（５）を完全に
   覆うのに十分な大きさを有することを特徴とする、請求項１に記載のピペッティ
   ング装置。 【請求項４（原文ノママ）】 ある量の液体を収容する溝状チャネル（１６
   ）が、密封ガス空間（１４）内にフレーム（５）に沿って配設されていることを
   特徴とする、請求項１に記載のピペッティング装置。
5. 【請求項５】 プレート（７）が、溝状チャネル（１６）上に装着され、払
   拭縁（１５）を有する摺動サポート（６）上を摺動することによって移動するこ
   とを特徴とする、請求項４に記載のピペッティング装置。
6. 【請求項６】 マイクロウエル・アレイ（４）の温度が調節可能であること
   を特徴とする、請求項１に記載のピペッティング装置。
7. 【請求項７】 マイクロウエル・アレイ（４）上の可動プレート（７）の温
   度が調節可能であることを特徴とする、請求項１または６に記載のピペッティン
   グ装置。
8. 【請求項８】 マイクロウエル・アレイ（４）上の可動プレート（７）が光
   学的に透明であることを特徴とする、請求項１に記載のピペッティング装置。