JP2008506113A - マイクロプレートアセンブリ及びマイクロプレート遠心分離方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロプレートアセンブリにおいて、スペースをより効率的に使用しつつ、試薬等を複数のウェルに一斉かつ効率的に加える技術を提供する。
【解決手段】マイクロプレート２０に対し、流体サンプル用のウェル２２と近接する試薬用ウェル２４を追加する。これにより、試薬用ウェル２４内の試薬は、遠心分離などの工程において、縦方向スリットその他開口部２６を通り抜けるなどして各ウェル２２へ流入し、各ウェル２２で一斉に反応が生じる。
【選択図】図４

Description

本発明は、概略的には、マルチウェルサンプルトレイに関する。これは、一般にマイクロプレートと称され、多数（例えば、２４，４８，９６、あるいはそれ以上）のサンプルを、オートラジオグラフィ、液状シンチレーション測定（ＬＳＣ）、蛍光測定、など様々な技法で評価分析するため、規格の型内に保持するのに用いられる。本発明は、詳細には、マルチウェルと隣接する試薬用ウェルを追加することによって、スペースをより効率的に使用できるマイクロプレートアセンブリおよび処理方法に関する。

マルチウェルマイクロプレートは、多数の小流体サンプルを分析および／または合成するように設計された従来の化学的、生物学的、薬学的及びこれらに関連したプロセスにおいて重要な役割を担っている。このような従来のプロセスでは、通常、前記小流体サンプルのプロセス、運搬、および保管を行う手段として、マルチウェルマイクロプレートを用いる。これらプロセスの多くは、ロボット工学を含めた現代の自動化技術を使用することによって、高い処理能力を達成している。近年では、種々の広く使用されているマイクロプレート装置を集約して、これら高処理能力で処理する自動化装置を得ることに注力されている。しかし、このような注力にも関わらず、成果は限られたものであった。特に、流体サンプルのこぼれ、漏出、蒸発による損失、汚染物質の飛散およびウェル間の内容物の混合汚染は、よく見られる欠陥であり、これら欠陥によって、多くの標準的なマイクロプレートアセンブリを高処理システムに適用することが制限されてきた。したがって、マイクロプレート装置の設計者に直面する最重要課題の１つは、マイクロプレートアセンブリの構造及びまたは操作条件を過度に複雑化することなく、前記ウェル内容物の損失や汚染を防止する技術を確立することとなっている。

標準的なマイクロプレートアセンブリは、通常、複数の開口ウェルを備えたマイクロプレートと、該ウェルを閉じて密封する追加的な閉塞装置と、を含んで構成される。通常用いられるマイクロプレートは、一般に直交して配列された複数の開口ウェルを囲む剛体フレームを含んで構成され、一体成形された構造を有している。標準的なウェル閉塞装置は、プレスフィットによる弾性ストッパ、剛体スクリューキャップ、接着フィルムなどを含んで構成されている。マイクロプレートのサイズは、１つのウェルが最大で５ミリリットル、最少で数マイクロリットルの液体を保持できるようなサイズになっている。また、マイクロプレートは、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、テフロン（登録商標）、ガラス、セラミック、石英など種々の素材が用いられている。多くの高処理システムに見られる従来のマイクロプレートは、開口した円形のウェルが８×１２に直交配列されるように成型された９６個のウェルを含んで構成されている。これよりウェル密度が低い（例えば、２４個や４８個）マイクロプレートや、ウェル密度が高い（例えば、３８４個や１５３６個）マイクロプレートも用いられている。ナノリットル級のマイクロプレートでは、１５３６個のウェルを有するものが最近の傾向のようである。

マイクロプレートの使用対象として重要なものの１つは、高処理有機合成（ＨＴＯＳ）システムである。ＨＴＯＳは、小さな有機分子の合成を促進するのに重要な手段である。ＨＴＯＳシステムは、調合薬や農薬その他特殊な化学工業における商品価値のある合成物の開発に必要な時間を著しく削減できる様々な自動化技術を用いている。ほとんどの従来のＨＴＯＳシステムでは、化合物の反応、浄化および運搬のため、標準的なマイクロプレートアセンブリを使用しながら、多数の化合物群を一斉に合成している。
マイクロプレートの他の重要な使用対象は、高処理スクリーニング（ＨＴＳ）システムであり、生物学的サンプルが所望の特性を満たしているかを検査するものである。ＨＴＳシステムは、通常、該生物学的サンプルを、従来のマイクロプレートのウェルに保持された状態で検査する。このように、自動装置は、従来のマイクロプレートおよびその内容物を、主要なＨＴＳ処理中に操作する必要がある。したがって、ＨＴＯＳやＨＴＳシステムでの使用に、マイクロプレートアセンブリが主に必要とする要件は、該アセンブリが自動化プロセスで操作される間、液体サンプルの管理されている環境を確実に維持する能力である。加えて、マイクロプレートアセンブリは、試薬または他の物質を、個々のウェルまたは複数のウェルに一斉に加える手段も必要である。一部の自動装置では試薬を加えるのに時間を要し、これは、全反応が一斉に発生することを要する分析において問題となる。さらに、マイクロプレートアセンブリは、こぼれ、漏れ、ウェル間の内容物の混合汚染のおそれなく、ウェル内容物を自動的に混合できるようにする必要がある。

多くのＨＴＯＳシステムでは、多数のサンプルを、マイクロプレートアセンブリ内に予め溶かされた化合物の溶液の状態で、世界中の様々な地域へ運んでいる。輸送中にこれら予め溶かされた化合物の溶液の損失が生じないようにするため、提供者は、輸送に先立ち、凍結などの方法によって該溶液を固体に変化させることを、よく行っている。しかしながら、液体ではなく固体として化合物を輸送すると、今度は、溶解時に、以後のサンプル評価手順が煩雑になったり制限されたりするという問題が生ずる。さらに、不安定な固体の物質は、再融解する前に、封をされたウェルを開口するときに飛散することもある。以上の結果として、当業者は、ＨＴＯＳシステムは安定した液体の状態で化合物の溶液を輸送するのが望ましいことを認めている。

したがって、試薬や他の物質を、各々のウェルまたは複数のウェルに一斉かつ効率的に加える方法または装置を提供することが望まれている。時間的特性または動的特性を有するウェル内のあらゆる分析物に一斉に試薬を加えることを可能とする必要がある。

上記要求は本発明によって十分満たされる。一個の装置、一部の実施形態においては、１つの態様として、個々のウェルまたは多数のウェルに一斉かつ効率的に試薬や他の物質を加える方法および装置が提供される。

本発明の１つの態様によると、マイクロプレートアセンブリは、マイクロプレート基盤と、マイクロプレート基盤内の複数の開口ウェルと、開口ウェルに近接する複数の試薬用ウェルと、を含んで構成されている。開口ウェルは、整列して構成され、試薬用ウェルは、所定の深さを有し、開口ウェルは、試薬用ウェルの所定の深さより大きい所定の深さを有し、試薬用ウェルは、試薬用ウェルの深さに沿って配列された縦方向スリットその他開口部を更に含んで構成され、縦方向スリットその他開口部は、夫々、各開口ウェルに共通の薄い壁状に設けられている。

本発明の他の態様によると、マイクロプレート処理方法は、マイクロプレート内の複数の開口ウェルへ注入を行い、マイクロプレート内の複数の試薬用ウェルへ注入を行い、マイクロプレートをｇ力発生装置へ載せ、開口ウェルおよび試薬用ウェルの各内容物を混合するため、マイクロプレートに対する遠心分離その他のｇ力を発生させる各ステップを含んで構成されている。さらに、開口ウェルは、整列して構成され、試薬用ウェルは、所定の深さを有する。開口ウェルは、試薬用ウェルの所定の深さより大きい所定の深さを有し、試薬用ウェルは、試薬用ウェルの深さに沿って配列された縦方向スリットその他開口部を更に含んで構成され、縦方向スリットその他開口部は、夫々、各開口ウェルに共通の薄い壁状に設けられている。付加的には、該処理方法は、開口ウェルの内容物に試薬用ウェルの内容物を一斉に混合するステップを更に含んで構成されている。

本発明のさらに別の態様によると、マイクロプレートアセンブリは、マイクロプレート内の複数の開口ウェルへ注入を行う手段と、マイクロプレート内の複数の試薬用ウェルへ注入を行う手段と、マイクロプレートをｇ力発生装置へ載せる手段と、開口ウェルおよび試薬用ウェルの各内容物を混合するため、マイクロプレートに対するｇ力による遠心分離または衝撃付与を行う手段と、を含んで構成されている。開口ウェルは、整列して構成され、試薬用ウェルは、所定の深さを有し、開口ウェルは、試薬用ウェルの所定の深さより大きい所定の深さを有している。さらに、試薬用ウェルは、試薬用ウェルの深さに沿って配列された縦方向スリットその他開口部を更に含んで構成され、縦方向スリットその他開口部は、夫々、各開口ウェルに共通の薄い壁状に設けられている。さらに付加的には、マイクロプレートアセンブリは、開口ウェルの内容物に試薬用ウェルの内容物を一斉に混合する手段を更に含んで構成されている。

上記説明では、詳細な説明がより良く理解されるように、また、当該技術分野への貢献がより認められるように、本発明の具体的形態を多少概略的に述べてきた。勿論、後述すると共に添付のクレームの対象を構成するような、本発明の付加的実施形態が存在する。

この点で、少なくとも１つの本発明の実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その実施において、構成の細部や、下記で説明されるかまたは図面に示されている構成要素の変更態様に限定されないことを理解すべきである。本発明は、上記説明に加えて他の実施形態とすること、また、様々な手法によって実施すること、が可能である。また、要約を含めここにて使用される表現や専門用語は、説明のためのものであり、これらに限定するものと解釈すべきではない。

このように、当業者は、本発明の開示内容の基盤となる概念は、他の構成や方法およびシステムをデザインする基盤として、本発明の幾つかの目的を達成するために容易に利用できると認めるであろう。したがって、クレームは、本発明の趣旨および範囲を逸脱しない限りにおいて、このような等価な構成も含むものと解釈することが重要である。

図１〜３を参照すると、従来のマイクロプレート１０は、８×１２の格子状に整列された９６個のウェル１２を有し、ポリスチレンなどのプラスチック材料で形成することができる。ウェル１２は、略円形であるため、前記パターンで配列された円形ウェル１２間のスペース１４の隅に、ウェル１２の内容物との混合に用いられる液体を収容するのに使用できるエリアが存在する。

以下、本発明を、図面を参照して説明する。図において、同じ参照番号は、一貫して同じ構成要素を示している。図４において、本発明の一実施形態では、円形ウェル２２の配列により形成されたコーナーエリア１４（図３に図示）を有するマイクロプレート２０が提供され、コーナーエリア１４には、流動等する試薬を保持するために、付加的な三角形状領域ないしウェル２４が設けられている。また、これらウェルまたは領域２４は、縦方向スリットその他開口部２６を有することで、遠心分離工程にて、全ての試薬は、縦方向スリット２６を通り抜けるかまたは浸透し、所望の反応を開始してウェル２２の内容物と化合しながら、該ウェル２２へ流入する。遠心分離や撃力付与により上記処置を施すことで、全てのウェル夫々で一斉に反応を起こすことができる。

図５において、縦方向スリット２６は、円形ウェル２２の底壁２７よりも、所定高さ２８だけ上方に配設されている。前記所定高さ２８は、円形ウェル２２の内容物によって決まる。これは、遠心分離工程中、円形ウェル２２の内容物が円形ウェルの周壁２９に対して抗力を発生し、縦方向スリット２６が底壁２７に過度に近接して配設された場合には、この抗力によって、領域２４内に配置されたどんな試薬も効果的に円形ウェル２２側に流出できなくなってしまうからである。縦方向スリット２６が、垂直断面図にて薄い壁状に形成されるので、遠心力を伴った試薬は、縦方向スリット２６を通り抜け、円形ウェル２２の内容物と一斉に混合する。

さらに、液体の量の多様性に対しては、深さの異なるウェルを使用することで対応できる。ウェル底壁２７は、円錐状、凹状、あるいは図５に示すようなフラットな円形状、などに形成される。

使用時には、マイクロプレート２０の円形ウェル２２は、ピペットなど公知手段によって、ベース成分または溶液で満たされ、または注入された状態となっている。円形ウェル２２に隣接した三角形状領域またはウェル２４もまた、ピペットなど公知手段によって、プロセスに必要な試薬で満たされ、または注入された状態となっている。そして、ウェル間の内容物の混合汚染を防止すると共に移動や輸送に備えるため、円形ウェル２２および領域２４は密封される。図６に示すように、マイクロプレートアセンブリ３２は、プロセス、あるいは、円形ウェル内のベース成分または溶液と領域２４内の試薬との混合、のため、ｇ力発生装置３０へ載せられる。ｇ力発生装置３０が稼働されると、円形ウェル２２と領域２４の内容物が一斉に混合あるいは処理される。ｇ力発生装置３０は、遠心分離機、または、その他の撃力発生装置であればよい。

最後に、この手法は、マイクロプレート２０の上部がシールされ、ウェル２２にベース物質を注入するかウェル２２が予めベース物質で満たされた後に使用するように用意された試薬をマイクロプレート２０に予め注入した形態において、試薬をプリ−パッケージするために使用することができる。

本発明に係る薄壁（縦方向スリット２６）の変形態様として、ウェル２４内の物質と円形ウェル２２内の物質とを異なる割合で混合するために、穿孔された薄く破れやすそうな、または、浸透性を有した膜として形成したものでもよい。マイクロプレートアセンブリの実施例では、三角形のウェルまたは領域２４を使用したものを示したが、他の異なる形状や輪郭を有するウェルまたは領域２４を使用してもよい。また、マイクロプレートアセンブリは、遠心分離によってサンプルを処理するのに有効であるが、物質を所望の種々の状態に処理するためにも使用することができる。

本発明の特徴および利点は、詳細な明細書によって明らかにされ、このように、本発明の真の趣旨および範囲に含まれる発明に係るこのようなあらゆる特徴および利点を、添付のクレームが包含することを意図している。さらに、当業者であれば多くの変更態様や変形例を容易に想到することから、本発明を、図面および記載に示された厳密な構成や作用
に限定すべきではなく、したがって、あらゆる適切な変更態様および均等物は、本発明の範囲に含まれる。

従来のマイクロプレートを示す斜視図 図１のＡ−Ａ線に沿ったウェルの横断面図 従来のウェル間の隙間を示す図１のカット入り上面図 複数の試薬用のウェルを示す本発明のカット入り上面図 本発明の具体的形態の実施に適した型の代表的装置を図４のＣ−Ｃ線に沿って示す図 ジーフォース装置を利用した本発明を示すブロック図

Claims (21)

1. マイクロプレート基盤と、
   前記マイクロプレート基盤内の複数の開口ウェルと、
   前記開口ウェルに近接する複数の試薬用ウェルと、
   を含んで構成されたことを特徴とするマイクロプレートアセンブリ。
2. 前記開口ウェルは、整列して構成されたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロプレートアセンブリ。
3. 前記試薬用ウェルは、所定の深さを有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロプレートアセンブリ。
4. 前記開口ウェルは、前記試薬用ウェルの所定の深さより大きい所定の深さを有することを特徴とする請求項３に記載のマイクロプレートアセンブリ。
5. 前記試薬用ウェルは、該試薬用ウェルの深さに沿って配列された縦方向開口部を更に含んで構成されたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロプレートアセンブリ。
6. 前記縦方向開口部は、前記各開口ウェルに共通の薄い壁状に設けられたことを特徴とする請求項５に記載のマイクロプレートアセンブリ。
7. 前記試薬用ウェルおよび開口ウェルの双方を、輸送中に覆うように形成されたトップシールを更に含んで構成されたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロプレートアセンブリ。
8. マイクロプレート内の複数の開口ウェルへ注入を行い、
   前記マイクロプレート内の複数の試薬用ウェルへ注入を行い、
   前記マイクロプレートをｇ力発生装置へ載せ、
   前記開口ウェルおよび試薬用ウェルの各内容物を混合するため、前記マイクロプレートへのｇ力を発生させる
   各ステップを含んで構成されたことを特徴とするマイクロプレートの処理方法。
9. 前記開口ウェルは、整列して構成されたことを特徴とする請求項８に記載のマイクロプレートの遠心分離方法。
10. 前記試薬用ウェルは、所定の深さを有することを特徴とする請求項８に記載のマイクロプレートの遠心分離方法。
11. 前記開口ウェルは、前記試薬用ウェルの所定の深さより大きい所定の深さを有することを特徴とする請求項１０に記載のマイクロプレートの遠心分離方法。
12. 前記試薬用ウェルは、該試薬用ウェルの深さに沿って配列された縦方向開口部を更に含んで構成されたことを特徴とする請求項８に記載のマイクロプレートの遠心分離方法。
13. 前記縦方向開口部は、前記各開口ウェルに共通の薄い壁状に設けられたことを特徴とする請求項１２に記載のマイクロプレートの遠心分離方法。
14. 前記開口ウェルの内容物に前記試薬用ウェルの内容物を一斉に混合するステップを更に含んで構成されたことを特徴とする請求項８に記載のマイクロプレートの遠心分離方法。
15. マイクロプレート内の複数の開口ウェルへ注入を行う手段と、
    前記マイクロプレート内の複数の試薬用ウェルへ注入を行う手段と、
    前記マイクロプレートをｇ力発生装置へ載せる手段と、
    前記開口ウェルおよび試薬用ウェルの各内容物を混合するため、前記マイクロプレートへのｇ力を発生させる手段と、
    を含んで構成されたことを特徴とするマイクロプレートアセンブリ。
16. 前記開口ウェルは、整列して構成されたことを特徴とする請求項１５に記載のマイクロプレートアセンブリ。
17. 前記試薬用ウェルは、所定の深さを有することを特徴とする請求項１５に記載のマイクロプレートアセンブリ。
18. 前記開口ウェルは、前記試薬用ウェルの所定の深さより大きい所定の深さを有することを特徴とする請求項１７に記載のマイクロプレートアセンブリ。
19. 前記試薬用ウェルは、該試薬用ウェルの深さに沿って配列された縦方向開口部を更に含んで構成されたことを特徴とする請求項１５に記載のマイクロプレートアセンブリ。
20. 前記縦方向開口部は、前記各開口ウェルに共通の薄い壁状に設けられたことを特徴とする請求項１９に記載のマイクロプレートアセンブリ。
21. 前記開口ウェルの内容物に前記試薬用ウェルの内容物を一斉に混合する手段を更に含んで構成されたことを特徴とする請求項１５に記載のマイクロプレートアセンブリ。

Images