JP2005513454A - Ｆｆｅアレイディスペンサー - Google Patents

Abstract

少なくとも２つのディスペンサーノズル、少なくとも２つの入り口を有するチャンバー、少なくとも１つの可撓性の膜を有する、該チャンバーの規定要素部分を構成する膜部材、および作動要素とを含む、化学分析に使用される供給装置であって、該入り口を介して該チャンバーに流れる液体は、作動要素に電気パルスを与えて膜部材を作動することにより加圧することができ、こうしてある量の液体が該少なくとも２つのノズルのそれぞれを介して分注される、上記分注装置。実施態様は、組み込まれた易流動性の電気泳動分離手段を含む装置を含む。

Description

本発明は、溶液を分注するための方法と装置に関する。さらに詳しくは本発明は、化学分析される少量の溶液を供給するためのミクロフォーマットの分注装置に関する。

背景
ヒトゲノム研究に補助される医学関係の新しい生体標的の同定は、現代の医薬研究の拡大している領域である。これらの標的は、例えば体内の特定の応答の誘発に関与する受容体でもよい。一方ではこれらの標的と相互作用する、従ってこれらの応答を低下させるかまたは増強さえする、薬剤分子候補の設計と合成が注目されているが、標的タンパク質および標的タンパク質複合体の同定作業自体が注目を必要とし改良を必要としている。
有用なペプチドの迅速かつ効率的な同定、ならびに複雑な生体試料中に存在する関連するペプチド、ポリペプチドおよびタンパク質の選択と同定を可能にする方法に対するニーズがある。そのような方法は存在するが、その多くは時間と手間がかかるものである。さらにこれらの方法は、比較的多量の試験物質を使用し、そのスクリーニング効率も低いため、試料をあまり効率的に使用していない。

EP0439327号は、ポンプを作動させる圧電素子の作動パルスを発生させるための手段を含む、医学的応用と化学分析のためのマイクロポンプの制御システムを開示する。
US6280148号は、微量投与装置とこれを操作させる方法を開示する。該装置は、ディスプレーサーにより少なくとも部分的に範囲を限定される圧力チャンバー；ディスプレーサーの作動によりその容量が変化するように改造されたディスプレーサーを作動させるための作動装置；第１の流体ラインを介して圧力チャンバーと流体連通している媒体レザーバー；第２の流体ラインを介して前駆体チャンバーと流体連通している出口開口部；ディスプレーサーの位置を検出するための手段；および作動装置とディスプレーサーの位置を検出するための手段とに連結した制御手段と含み、ここで、制御手段は、ディスプレーサーを第１の位置から、第１の位置より多量の圧力チャンバーの容量を規定するあらかじめ決められた第２の位置に移動させる低い末端傾斜のシグナルで、作動装置を制御するための手段を含み；および制御手段は、出口開口部から規定量の流体を排出させる高い末端傾斜のシグナルで、作動装置を制御するための手段を含む。
米国6296811号は、２つの作動器がそこに結合した流体チャンバーを含む流体ディスペンサーを開示する。作動器の１つは、他の作動器の流体応答を緩和する。流体チャンバーは、円筒形毛細管を含有し、作動器は、離れて存在する円筒形圧電素子を含有してもよい。

DE10010208号は、例えば10ナノリットル〜３マイクロリットルの容量の小液滴を分注するための、プレートに作成した組み込み装置を含む微量分注装置を開示する。この装置は、空気圧パルスを使用して作動するようになっている。３つの断面の大きさは、第１のチャネル（大）、出口バイパスチャネル（小）、および第２のチャネル（最小）について規定されている。
EP0810438号は、微量液体ハンドリング装置を開示し、これは、ガラス毛細管に結合した圧電変換器を使用するマイクロディスペンサー、液体をプライムしディスペンサーに移し、液体系の圧力を制御し、液体移動の間のマイクロディスペンサーを洗浄する容積式ポンプ、および液体系の圧力を測定し、対応する電気シグナルを発生する圧力センサーとを含む。圧力シグナルは、供給される微量の移動液体を確認し定量するのに使用され、マイクロディスペンサー上で自動較正と診断を行うのに使用される。マトリックス支援レーザー脱離によるイオン化（MALDI）が関与する質量スペクトル法は、大きな分子の生体物質の分析のための標準的方法として確立している。このために、飛行時間型質量スペクトル計（TOF-MS）が通常使用されるが、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴スペクトル計（FT-ICR）または高周波四極子イオン捕捉質量スペクトル計（略して、イオン捕捉）も使用されている。

以下において、研究される生体物質の分子は単純に「アナライト分子」または「生体分子」と呼ぶ。すべての場合で、アナライト分子は、水溶液中で非常に希薄な型で、純粋に、または有機溶媒と混合されて存在する。時に、例えば体液のようにこれらの分析溶液は、分析法の要求性からは非常に複雑であり、汚れている。
生体物質には、すべての生体ポリマー、および時にコルチコステロイドのような大きな分子の他の物質がある。「生体ポリマー」とは、オリゴヌクレオチド（すなわち、DNAやRNAのような種々の型の遺伝物質の断片）、多糖およびタンパク質（生物界の基本的構成ブロック）ならびに特殊な類似体や結合体（例えば、糖タンパク質、および消化酵素の作用により生じるペプチド）を含む。

MALDIのマトリックス物質の選択は、アナライト分子の種類に依存し、現在100を超える異なるマトリックス物質が知られている。マトリックス物質の役割の１つは、可能な時はいつも互いからアナライト分子を単離し、試料を担体プレートに結合させ、レーザー衝撃中に蒸気雲を形成して分子を蒸気相に変換し、最終的にプロトン化または脱プロトン化（すなわち１つ以上のプロトンを加えるかまたは除去する）して生体分子をイオン化することを含む。この役割のために、結晶化中にマトリックス物質の結晶中にアナライト分子を個々に取り込むか、または少なくとも結晶間の境界領域にこれらをうまく分散させることが有用であることがわかった。ここでは、アナライト分子を互いに分離し、すなわちアナライト分子の固まりが、調製したマトリックス結晶試料中に入らないことが重要なようである。

アナライトやマトリックスを適用するための種々の方法が知られている。これらのうちで最も単純なものは、アナライトとマトリックスの両方を含む溶液を、きれいな金属性試料支持体にピペットで載せることを含む。溶液の液滴は、親水性表面上のそのサイズが、液滴の直径より何倍も大きい金属表面のある領域（またはその酸化物層）を濡らす。このサイズは、金属表面の親水性と微細構造ならびに小液滴（特に溶媒の小液滴）の性質に依存する。溶液を乾燥後、元々の濡れた表面のサイズと同じサイズの小マトリックス結晶型からなる試料スポットが形成される。マトリックス結晶は、通常以前濡れていた部位では均一に分布しない。原則として、マトリックスの結晶は、金属プレート上の濡れた表面の内部の端で成長し始める。次にこれらは、湿潤表面の内部に向かって成長する。これらはしばしば、例えばしばしば使用されるマトリックスである5-ジヒドロキシ安息香酸（DHB）または3-ヒドロキシピコリン酸（HPA）の場合のように、針状結晶を形成し、これは、スポットの内部で担体プレートから突きでてしまう。スポットの中心はしばしば空かまたは微結晶でカバーされているが、これらは、その高濃度のアルカリ性塩のために、MALDIイオン化では使用できない。生体分子に結晶を加えてもあまり平坦化できない。すなわちこの添加は、MALDIイオン化中に試料担体表面をビデオ顕微鏡で見ることを必要とする。ビデオ顕微鏡は、この種の分析に使用される任意の市販の質量スペクトル計にある。イオン収率と質量解像度は、場所により試料スポットで変化する。満足できるアナライトイオン収率と質量分解能を有する試料スポット上の適当な位置を見つけることは骨の折れる作業であり、経験や試行錯誤によってのみ改良することができる。

MALDIイオン化の最適スポットを自動的に探すためのアルゴリズムを有する質量スペクトル計用の制御プログラムがあるが、多くの試みと評価が関与するそのようなプログラムは、当然非常に遅い。
他の添加法では、溶媒液滴を添加する前にマトリックス物質はすでに担体プレート上に存在し、これはアナライト分子のみを含有する。
試料担体プレートの表面が親水性ではなく疎水性であるなら、より小さい結晶凝塊が形成されるが、液滴は乾燥中に制御できなく迷走しがちである。結晶凝塊の局在化は予測できないが、MALDI法の間に探さなければならない。さらに、液滴が凝集して、試料の別の分析が不可能になるリスクがある。
生体試料の分析は、現在何千と行われており、自動高処理能力法が必要な状態である。視覚的制御または探索または自動探索も、そのような高処理能力法を妨害するであろう。
最近の先行技術は、本来は疎水性表面内で直径100〜800ミクロンの小親水性アンカー領域上の、局所的およびサイズ規定結晶化分野に至る方法を含む（DE19754978C2）。水性液滴は親水性アンカーにより固定され、最初まわりの疎液性領域上にある時、迷走することが防止される。乾燥中、液滴はアンカー上にもどり、比較的高密度の均一に分布された結晶性凝塊が、これらのアンカーの正確な位置に発生する（時に、マトリックス物質の種類と濃度に依存して、単一のコンパクトな結晶性ブロックとして構成される）。アナライト分子の検出限界は、湿潤表面の表面積の減少とともに改善することが証明できるであろう。すなわち、試料調製中に。より少量のアナライトとより希釈された溶液が扱うことができ、そのような利点は、生化学的調製法が容易であり、化学材料コストが低下することに現れる。適当な調製法では、試料の表面の分析感度は極めて均一である。すなわちイオン化プロセスは、好適な部位について視覚的または自動検索をすべきであるというニーズから解放され、その代わり、結晶性凝塊に脱着レーザー光を「闇雲」に衝撃することを利用することができる。同等の感度を有するあらかじめ位置の決まったスポットのこの調製法は、分析プロセスを加速させる。

親水性アンカー表面上に形成される結晶性凝塊は、MALDI法に適した微結晶構造を明らかにする。乾燥工程の速度が上昇すると、結晶構造がより細かくなる。

本明細書において「疎水性」表面とは、水を反発する表面、すなわち水溶液による湿潤に抵抗性である表面を意味する。これと対応して「親水性」表面とは、水により容易に湿潤することができる表面を意味する。「疎油性（oleophobic）」と「親油性（oleophilic）」（時に「疎油性（lipophobic）」と「親油性（lipophilic）」ともいう）は、それぞれ油により反発されるかまたは湿潤される表面を意味する。水と混合性の有機溶媒は通常、湿潤性の意味では油性であり、すなわち親油性表面を湿潤することができる。これらは一般に、油と混合する。水と混合性の有機溶媒（例えば、メタノール、アセトンまたはアセトニトリル）は、純粋状態で親油性と親水性表面の両方を湿潤させることができる。しかし水の含量が増加すると、親油性表面の湿潤性は低下する。
長い間いわれている意見は、疎水性表面はいつも親油性であり、疎油性表面はいつも親水性であるということである。しかしここ数年は、疎水性でありかつ疎油性である表面が存在することが知られており、これらには、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）のような過フッ素化炭化水素がある。そのような表面はここで「疎液性」（コロイド科学から採用された用語）と呼ぶ。
最近、表面の湿潤性または液体反発性が、微細構造に強く依存することもわかってきた。この例は、いわゆる「蓮作用（lotus effect）」（植物の蓮から名付けられた）である。

乾燥中またはピペットで吸引中に表面の液滴が収縮して、湿潤表面のサイズが減少し、後に乾燥表面が残る（いわゆる「動的疎水性」）時、表面を特に「疎水性」と呼ぶ。
一般に、生体分子は、時に有機の水溶性溶媒（例えば、アルコール、アセトンまたはアセトニトリル）を加えても水によく溶ける。生体分子の分析溶液は、その調製法により、グリコール、のり様の緩衝剤、塩、酸、または塩基のような他の物質を含有することがある。MALDI法は、これらの不純物の存在により、時にプロトン化の妨害、および時に付加物の形成により大きく破壊される。特に、アルカリイオンはしばしば、異なるサイズのアナライト分子と付加物を形成し、正確な質量測定を妨害する。試料調製物中のアルカリ性イオンの濃度、ならびに他の不純物の濃度は、注意深い精製法により極めて低く維持しなければならない。

生体分子の精製と同時濃縮のために、親和性クロマトグラフィーで使用されるものと同様のいわゆる親和性吸着媒体を使用することができる。親和性クロマトグラフィーでは、生体選択性の高い親和性吸着体を使用するが、特殊な生体分子を失うことなく生体ポリマーの初期の未知混合物の精製のためには、できるだけ同程度に混合物のすべての生体分子成分に結合できる非特異的吸着体が必要である。
ペプチド、タンパク質またはDNA混合物の精製のためには、スポンジ様の微小球の吸着性物質（例えば、POROS、パーセプティブ・バイオシステムズ社（Perseptive Biosystems, Inc.）の登録商標）、スポンジ様吸着性物質を充填したピペットチップ（例えば、ZIPTIP、ミリポア社（Millipore Corporation）の登録商標）またはC18被覆磁性球（例えばGenoPure、ブルーカーダルトニクス社（Bruker Daltonics, Inc.）の製品）が、今日までに特に有用であることがわかっている。これらの物質はすべて強親油性であり、疎水性結合を介してペプチドまたはオリゴヌクレオチドに結合する。一般に生体分子は、メタノールまたはアセトニトリル水溶液を使用して溶出され、溶出はしばしばpH値を変化させることにより支援される。しかしこれらの物質を用いる精製は、追加の物質と追加の操作工程が必要なため、手間がかかる。微量供給システムの処理能力を上げるために、しばしば平行して多チャネル装置が使用される。各チャネルは、独自のフロー連結と作動手段を備える。こうして、多数の配線が必要な異なるチャネルへの電気的接続のために複雑なシステムとなる。

本発明は、より高速な処理速度に対する上記ニーズを満足する。異なる画分に分離されている試料は、平行して処理できるため、より迅速に処理できる。本発明の目的は、多数の微量流体画分の試料の微量を処理、すなわち分注できる装置を提供することである。
本発明の他の目的は、内部容量が小さく、プライミング（priming）時間を最小にし、小試料容量の使用を支持する装置を提供することである。
さらに別の目的は、分注すべき溶液との表面相互作用を最小にする小内部表面を有する装置を提供することである。本発明者らの洞察による独創的なアイデアの１つは、異なる試料を含む液体部分が、微小ドメイン中の準備された小サイズと準備された層流以外にこれらを分離する手段無しで、別の層流中で平行して流れるように配置される、混合しない平行層流部分である。いったん層流が確立されると、該流れを分離するのに、壁もダクトも膜も必要ではない。従って、分離手段に対するニーズが低下しているため、ディスペンサーのサイズをさらに小さくできる。混合しない平行層流部分のこの特徴は、先行技術の多数のディスペンサーから本発明を明確に区別する。
アレイディスペンサーは、多くの入り口、少なくとも１つのディスペンサーノズルを有する少なくとも１つの圧力キャビティ、および該ノズルとは異なる多くの出口を有することができる。少なくとも１つの圧力キャビティは、出口と入り口が流体で連結して配置される。各圧力キャビティはまた、該キャビティと流体連結しているディスペンサーノズルと可撓性膜を備え、膜がある方向の力により作動されると、キャビティ中の圧力が上昇し、ある量の液体がディスペンサーノズルを介して分注されるようになっている。

本発明のさらなる目的は、液滴が、例えば、MALDI-TOF質量スペクトル装置による以後の分析に適した標的プレート上のあらかじめ決められた位置に当たるように、液滴を同時にまたはほとんど同時に分注することができる装置を提供することである。
アレイディスペンサーに入るように準備されたある断面を有するある長さの流体を含む多くの平行画分が、乱流無しで（すなわち層流で）該ディスペンサーアレイに流れ込むことができる。正確に準備された大きさのために、液滴は上記長さの流体中の対応する位置に起因するという意味で、アレイ中の１つのノズルから分注される流体の液滴は、アレイ中の他のノズルから分注される液滴に対応する。
流体の供給は、ディスペンサー（装置）の入り口への多くの平行チャネルを介して準備することができる。しかし分注時に、各圧力チャンバー、すなわち各圧力チャンバー膜は、１つの別の要素により作動され、少なくとも２つのノズルから同時に液滴の分注を発生させる。

各分かれた流れ（「壁の無い」フローチャネル）は、それ自体の作動要素（例えば、圧力チャンバー中の反対の各ノズル）を備えても良い。異なる「壁の無い」フローチャネル中の液体は、２つの隣接するノズル間の距離が充分に大きくなるように準備され、従って作動された膜に対応するノズル以外の他のノズルでの液滴の発生を避ける。この設計の別の実施態様では、異なるノズルがより近づくことを可能にするクロストークを積極的に抑制するために、隣接する別の作動要素が使用される。
出口は、共通のチャネルが使用されるが、ただし流れ／液体は、さらなる分析または保存のために採取はされない。もし採取されるなら、液体／流れ部分をガイドする機械的に分離された出口を含める。

別の実施態様は、いわゆる保護流を扱う手段を提供し、すなわち、２つの流れは、膜や壁ではなく、第３の流れ（例えば、充分な性質を有する緩衝液）により分離される。該保護流は、アナライト運搬チャネルの間のチャネルに供給される。これらの保護流チャネルは、ノズルはあってはならないが、作動要素は、前記のクロストーク抑制のために有益なことがある。

別の実施態様は、分注機能を提供する市販のインクジェット型のノズル供給装置を含み、いわゆるオンデマンド熱低下とオンデマンド圧電低下装置を含む。
別の実施態様は、標的プレートホルダー装置とともに準備されたか整列されたディスペンサーを含み、平行して少量の試料を標的プレートに分注することを可能にし、前記したように、該プレート上の試料を、マトリックス支援レーザー脱離（MALDI）によるイオン化が関与する質量スペクトル法による以後の分析に適したものとなる。
層流「壁無し」チャネルを発生させるのに必要な流れは、外部または内部流れ制御手段により発生される。層流を維持するのに最小の流れは、シリンジポンプを含む流れ制御手段により準備される。

本発明の１つの実施態様のアレイディスペンサーは、互いに結合した好ましくは２つまたは３つの薄層で製造される。各層は、主に表面部分および層の平面に準備されたチャネルのエッチングパターン、および主に層の表面部分に準備され層の厚さ中に伸長している多くのキャビティとを有し、まだ集まっていない層中の通路を形成し、液体が該ディスペンサーの外部から該ディスペンサーのチャネルおよびキャビティに流れることを可能にする。

本発明の実施態様の詳細な説明
定義
本出願と発明において、以下の定義が適用される：
用語「生体分巨大子」は、生体細胞中に存在し、一般に5kDaより大きい分子量を有する分子を意味する。
略語MALDIは、マトリックス支援レーザー脱離／イオン化と解釈される。
用語「MALDI標的プレート」は、MALDI質量スペクトル法により分析される試料を運搬するための物質の一片を意味する。
用語「タンパク質捕捉生体巨大分子印刷」は、タンパク質捕捉分子（例えば抗体）をMALDI標的プレート位置に沈着（「印刷」）する行為を意味する。
用語「活性化」は、あるものを不活性な状態から活性な状態にもってくることを意味し、例えば表面分子をタンパク質分子を捕捉しない状態から、これを捕捉する状態にもってくることを意味する。
用語「タンパク質チップ標的プレート」は、タンパク質試料の点着されたか、またはタンパク質試料の点着される予定のMALDI標的プレートを意味する。
用語「バイオマーカー」は、疾患の進行または治療効果を測定するのに有用とする特定の分子的特徴を有する、体内の特異的な生化学的物質を意味する。
略語「FFE」は、易流動性電気泳動と解釈される。
用語「バーチャルフローチャネル」は、層流で流れている流体の微視的流れ部分を意味し、該部分は、流れ方向に平行の長い軸を有し、該部分は、流れ方向と直交する幅と奥行きを有し、該部分は、該層流と小（ミクロ）サイズのために流れている流体の残りと混合しない部分と見なされ、こうして「バーチャルチャネル」を構成する。別の用語：「バーチャルチャネル流」、「バーチャル流ライン」、および「バーチャル流レーン」。

本発明の発明概念は、他の処理装置または装置の部分の環境中のアレイディスペンサー装置にある。発明概念は、そのような環境の説明を使用して以下の説明に開示される。
ディスペンサー

図1aについて、本発明の第１の実施態様のアレイ100は、長方形の断面を有する入り口101、複数のディスペンサーノズル110を有する１つの圧力キャビティ105を含み、該圧力キャビティ105は該入り口101と流体連通して配置されている。該圧力キャビティ105はまた、該ノズルとは異なる出口120を備え、また該圧力キャビティ105と流体連通して配置されている。該出口は長方形の断面を有する。各ディスペンサーノズル110は、該圧力キャビティ105と流体連通して配置され、可撓性膜130（図1c）は、該圧力チャンバー／キャビティ105の表面を規定するように配置され、その結果、膜130は、ある方向の力により作動されると、キャビティ中の圧力が上昇し、ある量の液体がディスペンサーノズルを介して供給される。この実施態様は、図６に示すように、壁を分離、可能な平行に流れる異なる画分の流体を分離する必要が無いという利点を有する。成分／画分は、小さいサイズ、準備された流れの速度、および層流を促進する設計のために、流れる液体の異なる層流部分で分離される。分離壁／表面により導かれない時、液体が流れる時間／長さが比較的短いため、拡散は最小となる。

図２について、本発明の第２の実施態様のアレイディスペンサーは、いくつかの入り口103、それぞれがディスペンサーノズル113を有するいくつかの圧力キャビティ104を含み、該圧力キャビティのそれぞれは、対応する入り口103と流体連通して配置されている。該圧力キャビティ104はまた、該ノズルとは異なる出口107を備え、該圧力キャビティ104と流体連通して配置される。該出口は長方形の断面を有する。各ディスペンサーノズル113は、対応するキャビティ104と流体連通して配置され、可撓性膜130は、圧力チャンバー104の表面を規定するように配置され、その結果、膜130がある方向への力により作動されると、入り口103を介して液体が分注され、ノズル113を介して分注され、こうしてキャビティ104の圧力が強制的に上昇し、ある量の液体が分注される。出口107は、ディスペンサーにフロースルー手段を与え、その結果、入り口、キャビティおよび出口は、２つの異なるセットの流体が関与する供給操作の間で、容易に洗浄することができる。

図３について、本発明の第３の実施態様においてアレイディスペンサー315は、抽出部分からの溶出液の流れが、対応するディスペンサーノズル325に導かれるように、抽出装置320または組合せ装置の抽出部分と密接に関連して配置される。いくつかの該ノズル325は、第１と第２の実施態様で上記したように、互いの横に配置される。

図６について、第４の実施態様において、ディスペンサーは、流れ電気泳動セクション601と易流動性のディスペンサーセクション602を含む組み込みユニット600を含む。

作動力分布
本発明の実施態様のディスペンサーアレイは好ましくは、２つのプレート（互いに結合したベースプレートとフタプレート）から作成される。ディスペンサーノズルアレイは、ベースプレートにチャンバー501を含み（図６を参照）、少なくとも１つの入り口と少なくとも２つのディスペンサーノズルとを有し、少なくとも１つの可撓性膜を含むフタ中に膜部材を含み、少なくとも１つのプッシュバー170は、ビーム172を介して単一の圧電素子174に連結され、膜部材を作動するための作動力を提供することができ、こうして該少なくとも２つのノズルを介して液滴を同時に分注することができる。

本発明の他の実施態様において、各プッシュバーは個々の作動要素に連結され、各プッシュバーの個々の作動を促進する。本発明のさらに別の実施態様において、ビームの無い単一の作動要素を備えた単一のプッシュバーは、ノズルから液滴を同時に発生させるのに使用される。

単一端／フロースルー実施態様
たとえすべてではないが試料容量がノズルを介して供給された後に、画分採取を促進する１つ以上の出口をディスペンサーの後に備えても良い。異なるチャネルから別の画分を採取するために、ディスペンサーの出口部分は、チャンバー後に分離壁を備えてもよい。

斜め／他の配置
ノズルは必ずしも、流れに直角なラインに沿って互いに隣接する必要は無い。ノズルは、同じ流れラインを示す限り、チャンバー表面上に任意に置かれる。

標的プレート分注
図１と２に関して、本発明の別の実施態様のディスペンサーノズルアレイは、溶出液の微量の各分離流を、スポットまたは壁のアレイを有するMALDI標的プレート（すなわち例えば８×12、16×24、またはそれ以上のウェルプレートのウェルの列数）に分注するように配置される。作用を混合物の流れと溶出液の流れとを同期させる制御ユニット（示していない）は、ディスペンサーの作用を制御する。次の列のウェルのディスペンサーアレイの前（下）へのウェルプレートの段階的移動はまた、ディスペンサーアレイの作用と同期される。
別の溶出液からの液滴の分注は、溶出液の消失と同期して行われ、その結果、同じウェルに多くの液滴を分注することにより、ウェル中に点着されるタンパク質の量が時間とともに増加する。
ウェルに、そのタンパク質の小ささ、制御された温度および高濃度のために、該タンパク質を消化して高濃度のペプチドを生成する酵素を供給してもよい。
高濃度のペプチドは、例えば質量スペクトルによりさらなる化学分析を行う時に、好適である。

濃縮装置
他の実施態様は、上記の分注装置、多くの標的表面を有する上記の標的プレート、作動パルスを制御して圧電素子に供給する制御ユニットを有する濃縮装置を含み、その結果正確な量の液体が、制御された箇所／間隔で標的表面上に点着され、流体が消失することを可能にし、こうして該標的表面の試料分子の濃縮／濃度の上昇を可能にする。

一体化装置
図５は、タンパク質分子の混合物について、一体化連続的分離と濃縮操作を行うのに適した装置を示す。

一体化分離機能を有するディスペンサー
図５と６は、一体化分離機能を有するディスペンサーを示す。分離され、分注される溶液（例えば、分析すべきタンパク質の水性混合液）は、入り口開口部510を介して、壁513、518、底表面517およびフタ表面（示していない）により規定される分離キャビティ512に入れられる。該壁の２つは、主流方向521に平行に壁表面518を有するように配置される。該壁518の一部は、流れを横切る電界を印加するための電極523を含み、その結果、溶液と緩衝液／担体両性電解質の混合物が該分離キャビティ517を流れるように配置される時、pH勾配が確立され、当業者に公知の等電点電気泳動法におけるように、溶液中のタンパク質がその等電点に向かって泳動するようにされる。分離された流れ、いわゆるバーチャルフローチャネルまたはバーチャル流レーンは次に、仕切535により実際のチャネル537中に分離される。次に流れは、ディスペンサー／ディスペンサーセクションまで続く。

別の実施態様において、図５と６を参照して、仕切535が省略され、バーチャルフローチャネルは直接ディスペンサー／ディスペンサーセクションまで直接続く。
さらに別の実施態様において、チャネル537は、微量抽出手段（例えば、溶液からアナライトタンパク質を抽出するためのマイクロビーズのベッド）を備える。該タンパク質は、チャネルを介して溶出液を分注することにより溶出され、アナライトが濃縮され精製され、ディスペンサーに入る。

ディスペンサーを使用して行うことが可能な操作
・ タンパク質捕捉生体分巨大子印刷、これにより、抗体のような捕捉タンパク質のシリーズがMALDI標的プレート位置上に沈着される。
・ タンパク質チップ標的プレートの活性化捕捉表面への試料濃縮。
・ 例えばバイオマーカースクリーニング目的の特定のアッセイで使用することができる専用のチップ標的プレート上の試料点着のアレイフォーマット。標的チップサイズの型、表面および形態は、使用されるアッセイ技術の具体的な読み値（例えば、蛍光、化学発光光学イメージングと検出単位）に調整される。

操作法
本発明のある実施態様において、アレイディスペンサーは、非インターフェース化溶液により操作され、その結果、試料導入は、アレイディスペンサーの入り口側に配置された液滴領域上に液滴を点着することにより行われる。次に、アレイ鋳型の毛細管力が、毛細管連結および必要な微小配管装置の必要無く、アレイの入り口ノズルチャンバーを満たす。

材料
装置は好ましくはシリコンで製造される。シリコンは、室温または室温付近でタンパク質混合物を扱う時、基本的に不活性である。この材料はまた、微細加工法（例えば、確立されたエッチング法による材料の一部のエッチングによる除去）に非常に適している。
他の利点は、該エッチング法で、大きさが非常に正確になり、各表面をはるかに良好なミクロンの正確性でエッチングすることが可能なことである。

図1aは、単一の圧力キャビティを有するディスペンサーを示す（明確にするためにプッシュバーの部分は除かれている）。 図1bは、ディスペンサーアレイのノズル部分と下に準備された標的プレートの断面を示す。 図1cは、ディスペンサーアレイの一部を含む、上からのディスペンサーの細部を示す。 図1dと1eは、図1cのディスペンサーアレイの断面を示す。 図1fは、図1aのディスペンサーのノズルとプッシュバーの詳細な断面を示す。 複数の圧力キャビティを有するディスペンサーを示す。 合体可能な抽出チップのディスペンサーの横からの断面図を示す。 図4aとbは、ディスペンサー入り口／出口の２つの別の実施態様を示す。 分離機能を組み込んだディスペンサーを示す。 分離機能を組み込んだ易流動性のディスペンサーを示す。

Claims (7)

1. 少なくとも２つのディスペンサーノズル、少なくとも２つの入り口を有するチャンバー、少なくとも１つの可撓性の膜を有する、該チャンバーの規定要素の部分を構成する膜部材、および作動要素とを含む、化学分析に使用される分注装置であって、該入り口を介して該チャンバーに流れる液体は、作動要素に電気パルスを与えて膜部材を作動することにより加圧することができ、こうしてある量の液体が該少なくとも２つのノズルのそれぞれを介して分注される、上記供給装置。
2. 膜部材はいくつかの可撓性膜を含み、各々の膜は少なくとも２つの入り口を有し、該膜は、該膜部材の硬い領域により分割され、該膜は互いの横に配置されて、その結果、各膜の中心と各ディスペンサーノズルの中心は位置合せされている、請求項１記載の分注装置。
3. 前記各膜は、中心が膜の中心に配置されたプッシュバーを有し、各プッシュバーは単一の作動要素に機械的に連結され、その結果、要素の作動によりすべての膜が同時に湾曲する、請求項２記載の分注装置。
4. 前記プッシュバーと作動要素の連結は、ビームを含む連結手段により行われる、請求項３記載の分注装置。
5. 試料量の溶液を供給するための分注装置であって、該装置は、プレート中でライン上に互いの横に配置された少なくとも２つのディスペンサーノズルを含み、該プレートはまた、入り口、例えば等電点電気泳動による分子電荷に基づいて分離するための２つの電極を含むキャビティ、および固相微量抽出部分とを含み、その結果、入り口に供給される溶液は、該キャビティ中の流れると少なくとも２つのパーティションに分配され、そしてその結果、各パーティションは、該分注装置の該固相微量抽出部分の別々の導管中に向けられ、そしてその結果、該固相表面補助分子により捕捉された試料分子は、溶出液により溶出することができ、該少なくとも２つのディスペンサーノズルのそれぞれに別々に供給することができる、上記分注装置。
6. いくつかの標的表面を有する標的プレート、および圧電素子に制御された方式で作動パルスを供給するための制御ユニットとを含む濃縮装置であって、正確な量の液体が、標的表面に制御された箇所／間隔で点着され、流体が消失することを可能にする、請求項１記載の装置。
7. 作動要素は圧電素子である、請求項１〜６のいずれか１項の装置。

Images