JP2008006431A - 平衡化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】経済的な、流体の平衡化を可能にする平衡化装置であり、流体を撹拌するためのシステムを提供する。
【解決手段】ウェル５１内に配置可能な、開口端部を持ったチューブ６を有している。第１のシール層４は貫通孔４１を持っており、該貫通孔４１の縁部４１１が該チューブ６の開口端部の縁部６１の上に配置される。さらに、カバー２に隣り合って配置され得る第２のシール層３を有し、２つのシール層３，４の使用は、２つの単一の層３，４の利点を結び付けることを可能にする。特に、第１のシール層４の材料の利点（例えば、平らでない領域をシールするような、および、ウェル５１の開口部の上へ突き出しているチューブによって形成された段差を相殺するような、高い柔軟性）だけでなく、第２のシール層３の材料の利点（例えば、安価であること）が、２つのシール層が適切に配置された。
【選択図】図１

Description

本発明は、独立請求項１の前段部に従った、流体を平衡化するための平衡化装置に関し、そしてよりとりわけて言えば、流体を攪拌するのためのシステムに関するものである。

特に、化学の、生化学の、および、薬学の産業および研究において、生成物の開発のための様々な過程はいくつかの化学物質を有する流体を伴う。これに関して、反応物質は、液体成分、固体成分、ゲル成分および（マクロ）生物学の材料を有する。本質的に完全な反応を達成するために、流体は、例えば、温度および圧力のような所定の条件下にて平衡化されなければならない。

そのような平衡化(equilibration)のために、化学の、生化学の、および、薬学の産業および研究において広く普及している標準化されたマルチウェルマイクロプレートが使われ得る。特に、Society for Biomolecular Screening（ＳＢＳ）によって開発され、American National Standard Institute（ＡＮＳＩ）によって認可された規格によるマイクロプレートは一般的に使用されている。この規格は、９６個、３８４個、または１５３６個のウェルを有する、長さ１２７．７６ｍｍ、幅８５．４８ｍｍ、および、高さ１４．３５ｍｍのマイクロプレートを定めている［ Society for Biomolecular Screeneing。ANSI/SBS 1-2004：マイクロプレート−フットプリント寸法、ANSI/SBS 2-2004:マイクロプレート−高さ寸法、ANSI/SBS 3-2004：マイクロプレート−底面外側フランジ寸法、および、ANSI/SBS 4-2004:マイクロプレート−ウェル位置。http://www.sbsonline.org：Society for Biomolecular Screeneing, 2004. を参照のこと］。

流体の平衡化のためのこのようなマイクロプレートを使用するとき、好ましくは、チューブがマイクロプレートのウェルの内部に配置されており、そして、流体は該チューブ内に充填される。該チューブは、好ましくは、例えば、ガラスのような不活性物質で作られる。通常、チューブはウェルの上部に突き出しており、それは、流体がマイクロプレートと直接的に接触しないことを確実にするためである。チューブ内に流体を充填した後、マイクロプレートはカバープレートによって閉じられ得、かつ、流体は、所定の温度および圧力条件下で、所定の時間、マイクロプレートの内部に保持される。圧力の減少、チューブの外側へ流体の流出、および、チューブの内部にある流体の汚染を防ぐために、マイクロプレートは、ガスおよび液体を通さないようにしっかり閉じられなければならない。このような理由から、通常、シールマットがマイクロプレートとカバープレートとの間に配置されている。

さらに、カバープレートは、通常、マイクロプレートのウェルに対応したアクセス貫通孔を持っている。平衡化の後、チューブ内に入る対応する貫通孔を通して、抜き取り針(extraction needle)がチューブ内へ挿入され、かつ、流体は、例えば、空気による汚染(contamination)のような流体の不利な作用を防ぐため、マイクロプレートを開くことなくチューブから除かれ得る。加えて、シールマットが針によって貫通されており、それによって、該針は、シールマットと接触して密封を保たれている。

シールマットの材料は、様々な要求を履行しなければならない。一方では、それは、流体については不活性でなくてはならず、かつ、上述の温度および圧力条件に対して耐久性がなくてはならない。他方では、それは、チューブ（該チューブは、ウェルの内部に配置され、該ウェルの上へ突き出している）の開口部をしっかり締めるために、十分に柔軟(flexible)でなくてはならない。前記の要求を満たす材料は、たいてい比較的に高価である。シールマットは抜き取り針によって貫通されているので、たいてい再利用ができず、そのことが原因で、平衡化は、上述のとおり、比較的に高価となる。

それゆえ、同様に経済的な、流体の平衡化を可能にする平衡化装置の必要性がある。

本発明によると、この必要性は、独立請求項１の特徴によって定められた、流体を平衡化するための平衡化装置、および、独立請求項７によって定められたシステムによって解決される。好ましい態様は、従属請求項の主題である。

特に、本発明は、流体を平衡化するための平衡化装置に関係し、該装置は、ウェルを具備するプレートを有し、該ウェルの開口部は、プレートの表面側に配置されている。当該平衡化装置は、プレートの表面側を覆うためのカバーを有し、かつ、第１のシール層を有し、該第１のシール層は、カバーとプレートとの間において表面側に隣り合って配置され得る。さらに、該装置は、プレートとカバーとの間に、該カバーに隣り合って配置され得る第２のシール層を有し、かつ、該装置は、開口端部を持ったチューブを有し、該チューブは、該チューブの開口端部がウェルの開口部の上に突き出すように、ウェルの内部に配置され得るものである。さらに、当該平衡化装置の第１のシール層は、貫通孔を持っており、そして、チューブがウェル内に配置されているときに、該貫通孔の縁部(border)が該チューブの開口端部の縁部の上に配置されるように、第１のシール層は配置可能となっている。上記のように、該プレートは、複数個のウェルを有する標準化されたマルチウェルマイクロプレートであり得る。

当該平衡化装置における２つのシール層の使用が、両方の単一のシール層の利点を結合することを可能にしている。例えば、プレートとカバーとの間にある、多少平らでない領域（表面側の上に突き出しているパーツを伴い持ったプレートの該表面側のように）をシールするために、第１のシール層は、比較的に高価であり、高い柔軟性で、不活性な(inert)、第１の材料で作られ得る。表面側とカバーとの間の領域は、平衡化プロセスのある工程において、シール層へダメージを与えるツールに晒されるかもしれないので、第１のシール層は、前記領域に対応して配置された開口部を持つことができる。第２のシール層は、比較的に安価であり、より小さい柔軟性で、不活性な、第２の材料で作られることができ、第２のシール層は、第１のシール層の開口部を覆うことができ、それによって、前記領域が、第２のシール層によってシールされるようになっている。このような、２つのシール層の配置において、平衡化プロセスの或る工程で、ツールがシール層に作用する場合、該ツールは、第２のシール層だけにダメージを与え、第１のシール層にはダメージを与えない。このようにして、第１の材料の利点（例えば、平らでない領域をシールするような高い柔軟性）だけでなく、第２の材料の利点（例えば、安価であること）が、結びついた効果となり得る。それゆえ、平衡化プロセスは、本発明による平衡化装置を使うことで、実質的には、より利益が上がるものとなり得る。

開口端部に加えて、当該平衡化装置のチューブは、同様に、閉鎖端部を有することができ、それによって、チューブがウェル内に配置され、かつ、流体がチューブ内に配置されている場合、流体とプレートとの間のいかなる接触も阻止されるようになっている。このようにして、プレートの材料は、流体の特性から独立し得、かつ、チューブの材料は、これらの特性に従って選択することができる。チューブの開口端部がウェルの開口部の上へ突き出しているので、流体とプレートとが接触する状態にならないことが保証され得、とりわけ、チューブ内へ流体を充填している間も、チューブの外へ流体を除去している間もならない。

平衡化の後、流体は、例えば針を用いて、チューブの外へ頻繁に取り除かれる。上記のような貫通孔を持つ第１のシール層を用いることは、チューブ内の流体へ第１のシール層を傷つけることなくアクセスすることを可能にする。第１のシール層の貫通孔の縁部が、ウェルの開口部の上部に突き出しているチューブの縁部の上に配置されるので、プレートの上方にあるチューブの突き出によって形成される段差が、例えば、高い柔軟性をもつ第１のシール層によって相殺されることが可能である。このようにして、プレートの効果的なシールが保証される。

好ましくは、第１のシール層が、エラストマー材料で作られているか、または、第２のシール層が、ポリテトラフルオロエチレン、好ましくはシリコンでコートされたポリテトラフルオロエチレンで作られている、または、第１のシール層がエラストマー材料で作られており、かつ、第２のシール層が、ポリテトラフルオロエチレンで、好ましくはシリコンでコートしたポリテトラフルオロエチレンで作られている。比較的に高価であり、反応物質に耐性があり、高い柔軟性をもつエラストマー材料（例えば、過フルオロエラストマーといったもの）で作られた第１のシール層を用いることで、該第１のシール層がプレートの表面側の平らでない部分を埋め合わせることを可能にする。特に、チューブがウェルの開口部の上へ突き出している部分は、このような第１のシール層によって効果的に埋め合わせることができる。第２のシール層は、比較的に安価であるポリテトラフルオロエチレンで作られており、または、好ましくは、シリコンでコートされた、比較的に安価であるポリテトラフルオロエチレンで作られており、第１のシール層をカバーするように用いられ得る。特に、平衡化プロセスの或る工程において、シール層へダメージを与えるツールに晒される領域は、このような第２のシール層によってカバーされ得る。該第２の層の、反応物質に耐性のあるポリテトラフルオロエチレンは、それによって、第１のシール層に隣り合って配置され、それによって、流体は、第２のシール層のポリテトラフルオロエチレンにのみ接触することができ、シリコンには接触しない。平衡化の後、ダメージを受けている第２のシール層は、新しい第２のシール層と交換することができ、第１のシール層は再利用され得る。

好ましくは、チューブはガラスでできている。ガラスは、多くの反応物質に不活性であり、生産するのに比較的に安価であり、かつ、扱うのに易しい材料である。

第２のシール層は、好ましくは、第１のシール層の貫通孔が、該第２のシール層によって覆われるように配置可能である。流体を除去するときに、流体のコンタミネーション（例えば、シール層がプレートから脱離されている間の空気による汚染）を避けるために、当該平衡化装置を開ける必要がないように、シール層が、典型的には、針によって貫通される。２つのシール層を使うことで、貫通孔を持つ第１のシール層が上記のように配置され、第２のシール層のみが貫通されなければならない。このようにして、第１のシール層はダメージを受けずに再利用され得る。

好ましくは、カバーは、ウェルの開口部に対応して配置され得る貫通孔を持っている。そのようなカバーを持つことで、流体は、プレートからカバーを除去することなくウェルから除去されることが可能である。これは、流体の汚染の可能性を最小限に抑え、そして、液体の簡単な除去を保障する。

好ましい態様では、当該平衡化装置は、チューブ内に、該チューブの長手方向の軸に実質的に沿って配置され得る攪拌棒を有し、該攪拌棒は、強磁性体材料で作られている。このような攪拌棒は、平衡化の間、流体を都合よく混ぜ合わせるのに使われることができる。

さらなる本発明の態様は、上記した平衡化装置のウェル内に配置されている流体を攪拌するためのシステムに関し、該平衡化装置は、複数のウェルを有する。攪拌棒が、各ウェル内に配置され、かつ、当該システムは、１つの単独の可動の磁気双極子を有し、該磁気双極子は、該磁気双極子が動いているときに全ての攪拌棒を作動させるための２つの逆の磁極を具備している。

攪拌棒は、強磁性体材料で作られており、それによって、攪拌棒は、該磁気双極子８によって、２つの極のポジションに依存して、引きつけられることと排斥されることを交互にされる。このようにして、すべての攪拌棒は、磁気双極子が動いている間に動かされており、かつ、ウェル内へ配置されている流体は、これらの動いている攪拌棒によって混ぜ合わされる。本発明の前記のシステムによると、１つの単独の磁気双極子が、ウェル(wells、複数のウェル)内の複数個の攪拌棒すべてを作動させるのに十分である。

複数のウェル内での混合が必要とされるとき、本発明による当該システムの攪拌棒および磁気双極子は、マルチウェルプレート（例えば、上記したような、いずれかのマルチウェルマイクロプレートといったもの）の他の用途において同様に用いることができる。

本発明による平衡化装置およびシステムを、添付の図面を参照し、例示の態様によって、以下に、より詳細に説明する。

以下の記載では、特定の語句が利便性を理由に用いられており、そして、該語句は限定するものとして解されるべきではない。「右」、「左」、「上(up)」「下(down)」、「の下に(under)」、および「の上に(above)」という語句は、図における方向を指している。専門用語は、明確に述べられた用語と同様に、それらの派生語、および、類似の意味を持った用語を有している。

図１には、平衡化装置１が、カバー２およびプレートを有していることが示されており、該プレートは、規格に準拠したマルチウェルマイクロプレート５であって、９６個のウェル５１を持ち、かつ、カバー２は、マイクロプレートに対応するものであって、９６個の円錐形の貫通孔２１を持っている。ウェル５１の開口部は、マルチウェルマイクロプレート５の表面側５３に配置されている。ウェル５１の内部には、縁６１を持った開口端部と閉鎖端部とを有するチューブ６が、開口端部を上にして配置されており、図１では、２つのチューブ６が例として示されている。これら２つのチューブ６のうち、左のものは、ウェル５１のうちの１つの内部に配置されたものが示され、そして、これら２つのチューブ６のうち、右のものは、ウェル５１のうちの１つに部分的に入っているのが示されている。マルチウェルマイクロプレート５とカバー２との間には、第１および第２のシール層(sealing layer)が配置されており、第１のシール層は、下部シールマット４であって、マルチウェルマイクロプレート５の表面側５３に隣り合うように配置され、かつ、第２のシール層は、上部シールマット３であって、カバー２に隣り合い、下部シールマット４の上面の上に配置されている。下部シールマット４は、９６個の貫通孔４１を有しており、該貫通孔は、カバー２の９６個の貫通孔２１に対応し、かつ、マルチウェルマイクロプレート５の９６個のウェル５１に対応している。マルチウェルマイクロプレート５の外側の側面には、６つのロック部材（locking member）５２が、該マルチウェルマイクロプレート５を取り巻いて配置されている。カバー２は、マルチウェルマイクロプレート５の６つのロック部材５２に対応するロック弧状部(locking bows)２２を有する。

使用に際しては、チューブ６が平衡化すべき流体で充填される。ウェル内で平衡化すべき流体とは無関係に、マルチウェルマイクロプレート５の製造のためのいずれかの適切な材料を選ぶことが可能であるように、これらのチューブ６は、ウェル５１の開口部の上へ突き出しており、それによって、流体とマルチウェルマイクロプレート５との間のいかなる接触をも回避させることができる（特に、図１に示される２つのチューブの左側を参照）。チューブ６は、ガラスで作られており、それは、多数の化学および生化学反応に不活性で遜色なく容易に加工できる材料である。

ウェル５１の内部に配置されているときに該ウェル５１の開口部の上へ突き出しているチューブ６の段差を埋め合わせることができるように、下部シールマット４は、柔軟性の高い、耐溶媒性のエラストマー材料（例えば、過フルオロエラストマー(perfluoroelastomere)といったもの）で作られ、該材料は、比較的に高価である。各貫通孔４１の各縁部４１１は、対応するチューブ６の縁部６１の上面の上に配置されており、それによって、段差を埋め合わせている。下部シールマット４の貫通孔４１に接近している上部シールマット３は、シリコンでコートされたポリテトラフルオロエチレンで作られており、これは、耐溶媒性があり、柔軟性が少なく、しかし、比較的に安価な材料である。上部シールマット３の制限された柔軟性は、完全にシールするのに十分であり、それは、マルチウェルマイクロプレート５の表面側５３の平らでない領域（即ち、ウェル５１の開口部の上へ突き出したチューブ６）が、下部シールマット４によって埋め合わされているからである。

使用に際しては、流体が平衡化されている間、当該平衡化装置１は、マイクロプレート５の上面の上のカバー２をロックすることによって閉じられる。ロックするために、ロック部材５２は、最初に外へスイングさせられる(swung out)。それから、各ロック部材５２は、対応するロック弧状部２２と係合し、そして、パチンと入る(スナップインする、snaps in)まで押さえつけられ、それによって、該カバーは、シールマット３および４上へそしてマルチウェルマイクロプレート５上へ押しつけられる。このようにして、当該平衡化装置１は安全に閉じられる。

平衡化の後、針が、流体（該流体は、閉じられかつロックされている平衡化装置１の対応するウェル５１内に配置されている）にアクセスするために、カバー２の貫通孔２１の１つの中へ導かれる。カバー２の円錐の形の貫通孔２１は、針を助けて、該針を当該平衡化装置１の中へ適切に導く。前記ウェル５１内に導かれる間に、上部シールマット３は針によって貫通され、そして、ダメージを受ける。これとは対照的に、下部シールマット４はダメージを受けず、それは、針がその貫通孔４１の１つを通って導かれるからである。それゆえ、上部シールマット３は、平衡化装置１から全ての流体が除かれた後に取り替えられなければならないが、下部シールマット４は再利用できる。

次のことは、後の説明に適用される。図面を明確にするため、もしも、図が、直接的に関係する部分の記載で説明されていない参照記号を含んでいるならば、その際は前の記載部分で言及されている。

図２には、当該平衡化装置１が示されており、ロック部材５２がロック弧状部２２に係合し、そして、パチンとはまっている。このロックは、一方で、マルチウェルマイクロプレート５の確実な閉鎖を保証しており、それによって、当該平衡化装置１の取り扱いが改良され得るようになっている。他方、このロックは、カバー２が、或る所定の力にて、マルチウェルマイクロプレート５上へ押しつけられることを保証しており、それによって、上部シールマット３および下部シールマット４が圧縮されるようになっている。このことが、マルチウェルマイクロプレート５の、とりわけその平らでない領域の、適切な十分なシールを保証し、好ましい条件下での好ましい平衡化プロセスを可能にする。

図３は、本発明によるシステムの断面図を示しており、上記の平衡化装置１、強磁性体材料で作られている攪拌棒(stir bar)７、および、磁気双極子(magnetic dipole)８を有している。攪拌棒７は、チューブ６内において該チューブ６の長手方向の軸に実質的に沿って配置されており、当該システムが攪拌をしていない間は、重力によって、チューブ６の壁に寄りかかって傾いている。点線によって示されるように、該攪拌棒７は、チューブ６の他のいずれの壁にも同様に寄りかかって傾いていることができる。磁気双極子８は、円筒形の本体を有しており、該磁気双極子８の外側表面の長手方向の帯は、磁北極(magnetic north pole)８１であり、もう１つの磁気双極子８の外側表面の反対側の面の長手方向の帯は磁南極(magnetic south pole)８２である。図３に矢印によって示されているように、磁気双極子８は、長手方向の軸８３の周りを回転し得る。図３では、磁気双極子８は、マルチウェルマイクロプレート５の右側の下に、中心を外れた位置で概略的に示されており、該磁気双極子８の軸８３は、マルチウェルマイクロプレート５の幅に平衡に配置されている。磁気双極子８は、図３に示される以外の方法で同様に配置されることができる。好ましくは、それは、マルチウェルマイクロプレート５の下の中心に配置され、該磁気双極子８の軸８３は、マルチウェルマイクロプレート５の長さに平行に配置される。

使用に際しては、チューブ６の内部に配置されている流体を混ぜ合わせるために、磁気双極子８は、その軸８３の周りを回転する。それによって、ウェル５１の内部に配置されている攪拌棒７は、該磁気双極子８によって、２つの極８１と８２のポジションに依存して、引きつけられそして排斥されるのを交互になされる。このようにして、攪拌棒７は、チューブ６の内部で動き、それによって、流体は混ぜ合わされる。流体の特性によって、磁気双極子８の回転速度、磁気双極子８の磁気の強さ、および、攪拌棒７の配置は、適切な混ぜ合わせを得るために適応されることができる。

本発明による平衡化装置、および、本発明によるシステムの、他の代替的な態様は、考え出すことができる。明示的にここで述べるものがある：

付加的なシール層が、全てのシール層の利点を組合わせるために、プレートとカバーとの間に配置され得る。

磁気双極子は、いかなる形にもなり得、そして、流体を混ぜ合わせるために適切な攪拌棒の動きを引き起こすあらゆる態様にて動かすことができる。

図１は、本発明による平衡化装置の分解組立斜視図を示している。 図２は、ロック状態になっている、図１からの平衡化装置の上面図を示している。 図３は、本発明によるシステムを示し、該システムは、図２からの平衡化装置の線Ａ−Ａに沿った断面の分解組立図と、象徴的な攪拌棒の断面と、象徴的な磁気双極子とを含んでいる。

Claims (7)

1. 流体を平衡化するための平衡化装置（１）であって、当該装置は、ウェル（５１）を持ったプレート（５）を有し、該ウェル（５１）の開口部はプレート（５）の表面側（５３）に配置されており、当該装置は、該プレート（５）の表面側（５３）をカバーするためのカバー（２）を有し、かつ、プレート（５）とカバー（２）との間に、表面側（５３）に隣り合って配置され得る第１のシール層（４）を有し、
   当該平衡化装置（１）は、
   プレート（５）とカバー（２）との間に、該カバー（２）に隣り合って配置され得る第２のシール層（３）を有し、開口端部を持ったチューブ（６）を有し、該チューブは、該チューブ（６）の開口端部がウェル（５１）の開口部の上に突き出すように、ウェル（５１）の内部に配置され得るものであり、
   その特徴は、
   第１のシール層（４）が貫通孔（４１）を持っており、
   チューブ（６）がウェル（５１）内に配置されているときに、該貫通孔（４１）の縁部（４１１）が該チューブ（６）の開口端部の縁部（６１）の上に配置されるように、該第１のシール層（４）が配置され得ることである、
   前記平衡化装置。
2. 第１のシール層（４）が、エラストマー材料で作られているか、または、第２のシール層（３）が、ポリテトラフルオロエチレン、好ましくはシリコンでコートされたポリテトラフルオロエチレンで作られており、または、
   第１のシール層（４）がエラストマー材料で作られており、かつ、第２のシール層（３）が、ポリテトラフルオロエチレンで、好ましくはシリコンでコートされたポリテトラフルオロエチレンで作られている、
   請求項１に記載の平衡化装置（１）。
3. チューブ（６）がガラスで作られている、請求項１または２に記載の平衡化装置（１）。
4. 第１のシール層（４）の貫通孔（４１）が第２のシール層（３）によって覆われるように、該第２のシール層（３）が配置され得るものである、
   請求項１から３のいずれか１つに記載の平衡化装置（１）。
5. カバー（２）が、ウェル（５１）の開口部に対応して配置され得る貫通孔（２１）を持っている、請求項１から４のいずれか１つに記載の平衡化装置（１）。
6. チューブ（６）内に、該チューブ（６）の長手方向の軸に実質的に沿って配置され得る攪拌棒（７）を有し、該攪拌棒（７）が強磁性体材料で作られている、請求項１から５のいずれか１つに記載の平衡化装置（１）。
7. 複数のウェル（５１）を持ち、攪拌棒（７）が各ウェル（５１）内に配置されている請求項６に記載の平衡化装置（１）の、ウェル（５１）内に配置された流体を攪拌するためのシステムであって、
   当該システムは、１つの単一の可動の磁気双極子（８）を有し、該磁気双極子は、該磁気双極子（８）が動いているときに全ての攪拌棒（７）を作動させるための２つの逆の磁極（８１，８２）を具備している、
   前記システム。