JP2011092937A - マルチウェルデバイス用の下部排液装置のための支持体およびスタンドオフリブ - Google Patents

Abstract

【課題】漏れを生じない下部排液装置を提供する。
【解決手段】（デバイスの一体構成要素または取り外し可能構成要素のいずれかとして）デバイスに固定されると、ろ過中の適切なガス抜きを可能にし、エアロックを最小にするすなわち防止し、構造上の完全さが改善されたマルチウェル用の下部排液装置構成である。複数のウェルを有するプレートまたはトレイと、複数のウェルそれぞれと流体連通する下部排液装置とを含む、マルチプレート形式のために特に構成された実験室デバイスもまた開示される。下部排液装置は、個別の取り外し可能な部品であるか、または、１つの部品構成を形成する、プレートまたはトレイとの一体のユニット式構造であることができる。構成は、ＳＢＳ形式に適合するのが好ましい。
【選択図】図１

Description

本出願は、２００３年１０月１５日に出願された米国仮特許出願第６０／５１１，３９６号の利益を主張する。

本発明は、マルチウェルデバイス用の下部排液装置（ｕｎｄｅｒｄｒａｉｎ）に関する。

複数の個別のウェルまたは反応チャンバを収容する、化学または生化学分析、または試料調製および精製用の試験プレートは、よく知られている実験室器具である。こうしたデバイスは、広範な目的および検定に採用されており、たとえば、米国特許第４，７３４，１９２号、第５，００９，７８０号、および第５，１４１，７１９号に示されている。同じものを収容する微多孔性（ｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓ）精密ろ過膜（ｍｅｍｂｒａｎｅ ｆｉｌｔｅｒ）およびろ過デバイスは、最近開発された細胞および組織培養技術および検定の多くに関して、特にウィルス学および免疫学の分野で特に有用になった。検定で用いられるマルチウェルプレートは、膜を通して流体流を生成するための駆動力として、膜の下側に加えられた真空を利用することが多い。駆動力として遠心作用を用いることもできる。ピペット操作（ｐｉｐｅｔｔｉｎｇ）、洗浄、攪拌、検出、貯蔵などのようなプレート処理用の従来の形式として、微小プレート形式が用いられてきた。

通常、複数の検定または精製を同時に行うのに９６ウェルろ過プレートが用いられる。マルチウェル製品の場合、膜は、ウェルのそれぞれの底面に置かれるか、または単一膜がウェルの全てにわたって広がる。膜は、ろ過によって異なる分子を分離するために、あるいは生物学的または化学的反応を維持するために、選択された固有の特性を有する。ＤＮＡ配列決定、ＰＣＲ製品浄化（ｃｌｅａｎ ｕｐ）、プラスミド調製、薬剤スクリーニング、ならびに試料結合、および溶離などの高スループット応用分野は、一貫してかつ効率的に働く製品を必要とする。

「ＭｕｌｔｉＳｃｒｅｅｎ（登録商標）」という名前でＭｉｌｌｉｐｏｒｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されているこうした１つのろ過デバイスは、吸収性材料、ろ過材料、または粒子を装填することができる９６ウェルろ過プレートである。ＭｕｌｔｉＳｃｒｅｅｎ（登録商標）の下部排液装置は、液滴を放出するのを容易にするような方法で処理されてきた。より具体的には、ＭｕｌｔｉＳｃｒｅｅｎ（登録商標）の下部排液装置は、収集物をろ過する排出口を含む。この排出口は、液滴を送るだけでなく、液滴のサイズを制御する。この下部排液システムがないと、膜の下側の全体にわたって非常に大きな液滴が形成され、個々のウェルの汚染を引き起こす可能性がある。下部排液装置を取り外すことによって、膜へアクセスすることができる。しかし、デバイスは、液体操作機、スタッカ（ｓｔａｃｋｅｒ）、把持機（ｇｒｉｐｐｅｒ）、およびバーコードリーダなどの自動化ロボットに適合していない。

生体分子スクリーニング（ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ）学会（ＳＢＳ）は、市販製品が均一でないことに対応して、微小プレートに対する所定の寸法に関する指針を公表した。具体的には、異なる販売業者によって生産された微小プレートの寸法が異なっており、微小プレートが、自動化実験室設備において用いられる時に、いくつかの問題を引き起こした。ＳＢＳの指針は、自動化用に意図された微小プレートに対して寸法制限を設けることによって、これらの変動に対処する。

米国特許第４，７３４，１９２号明細書 米国特許第５，００９，７８０号明細書 米国特許第５，１４１，７１９号明細書 米国特許第６，３０９，６０５号明細書

下部排液装置が取り外し可能である実施形態において、下部排液装置は、時折、１つまたは複数のウェルから離される可能性があり、漏れを生ずる。緩衝溶液が、下部排液装置の排出口で乾燥し、かつろ過の通路を塞ぐ時にこのことが起こる可能性が高い。というのは、結果として生ずる圧力の上昇によって、下部排液装置が、結局、１つまたは複数のウェルから急に離れる可能性があるためである。さらに、下部排液装置が、真空多岐管で用いられる格子または他の支持表面に平面で載らない場合、真空にすると局部的な離脱が起こる可能性があり、再び、下部排液装置とプレートとの間に望ましくない漏れを生じる。

本発明は、（デバイスの一体構成要素または取り外し可能構成要素のいずれかとして）デバイスに固定されると、ろ過中の適切なガス抜き（ｖｅｎｔｉｎｇ）を可能にし、エアロック（ａｉｒ ｌｏｃｋ）を最小にしまたは防止し、構造上の完全さが改善された、マルチウェルデバイス用の下部排液装置構成を提供する。本発明は、また、複数のウェルを有するプレートまたはトレイと、複数のウェルのそれぞれと流体連通する下部排液装置とを含む、マルチプレート形式のために特に構成された実験室デバイスを対象とする。下部排液装置は、個別の取り外し可能な部品であるか、または、１つの部品を形成する、プレートまたはトレイとの一体のユニット式（ｕｎｉｔａｒｙ）構造であることができる。構成は、好ましくは、ＳＢＳ形式に適合している。

本発明の好ましい実施形態によれば、ろ過用の膜などの多孔性部材を有するマルチウェルプレートまたはトレイを含む、マルチウェルデバイスが提供され、デバイスの各ウェルはそれぞれ、多孔性部材を通して下部排液装置の排出口と流体連通し、次に、排出口から流れ出る流体を収集プレートなどに送る。デバイスは、ＳＢＳ指針に適合する。マルチウェルプレートのウェルと位置合わせする、対応するウェルを有する収集プレートの上に配置すなわち積み重ねられると、真空にすることによって、ウェルからデバイスの外へガスを排気する通気口（ｖｅｎｔ）が画定される。さらに、各ウェルのそれぞれに結合される複数のスタンドオフリブが、下部排液装置と収集プレートとの間に間隔を提供するために設けられる。マルチウェルプレート（下部排液装置を一体部品または取り外し可能部品として含む）および収集プレートは、ろ過を実行するために、真空多岐管上に積み重ねた関係で設置されることができる。流体は、マルチウェルプレートのウェルから、膜を通って、下部排液装置の排出口に対して出入りし、収集ウェルの相補的なウェル内に流れる。

本発明の実施形態による、下部排液装置がその間にある、収集プレート上に積み重ねられて示されるマルチウェルデバイスの部分斜視図である。 本発明の実施形態による、下部排液装置がその間にある、収集プレート上に積み重ねられて示されるマルチウェルデバイスの別の部分斜視図である。 本発明の実施形態による、下部排液装置を有するマルチウェルデバイスの下側を示す底面斜視図である。 本発明の実施形態による通気口特徴部を示す、下部排液装置がその間にある、収集プレート上に積み重ねられて示されるマルチウェルデバイスの断面図である。 本発明の実施形態による、下部排液装置がその間にある、収集プレート上に積み重ねられて示されるマルチウェルデバイスの断面図である。 本発明の実施形態による、下部排液装置の上部面の斜視図である。 図６の下部排液装置の上部面の部分の細部を拡大して示す斜視図である。

まず、図１および図２を考えると、マルチウェルすなわちベースプレート１０および収集プレート３０を含む、マルチウェル組み立て品が示される。９６ウェルプレートのアレイが示されるが、ウェルの数は、９６に限定されず、３８４、１５３６、またはそれより少ないかまたは多いウェルを有する標準的なマルチウェル形式が、本発明の範囲内にあることを当業者は理解するであろう。一般に、収集プレート３０のウェルの数は、ベースプレート１０のウェルの数によって決まり、またそれに対応する。１つまたは複数のウェル１２は好ましくは、流体不透過壁を有する円筒形であるが、矩形などの他の形状を用いることができる。複数のウェルが存在すると、壁は、相互接続される共通壁に隣接するか、または、共通壁を共有することができ、ウェルの上部および底部が平面またはほぼ平面であるような均一な深さで、均一なアレイに配列される。好ましくは、ウェルのアレイは、プレートの外周にないそれぞれのウェルが、他のウェルによって囲まれるように、ウェルの平行な行およびウェルの平行な列を備える。９６ウェル構成では、このことは、内側ウェルが、８つの他のウェルによって囲まれていることを意味する。他の構成では、数が異なる場合がある。それぞれのウェルは、流体排液部と連通するために、ウェルの底面に形成された、好ましくは中心に位置する、１つまたは複数の開口を含む。プレート１０は全体が矩形であるが、他の形状は、ＳＢＳの寸法に関する指針に合うという目的を考慮すれば、本発明の範囲内にある。好ましくは、プレート１０はほぼ平面である。

本発明のマルチウェルデバイスのベースプレート／ろ過プレートのための適した構成材料は、ポリカーボネイト、ポリエステル、ナイロン、ＰＴＦＥ樹脂および他のフッ素樹脂、アクリルおよびメタクリルの樹脂および共重合体、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリールスルホン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニル、ＡＢＳおよびその混和物および混合物、ポリオレフィン、好ましくは、直鎖状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、および超高分子重量ポリエチレンなどのポリエチレンならびにその共重合体、ポリプロピレンおよびその共重合体、ならびに、メタロセン生成ポリオレフィンなどの重合体を含む。好ましい重合体は、ポリオレフィン、特に、ポリエチレンおよびその共重合体、ポリスチレン、ポリカーボネイト、およびアクリロニトリル共重合体である。

図示する実施形態において、プレート１０は、膜（図示せず）などの基材すなわち支持体５０（図４）がそれに対して封止される表面を有する、開いた上部および底部を有する複数のウェル１２を含む。基材すなわち支持体は、ウェル（または、下部排液装置）に結合することによって封止されるか、または、ウェルと下部排液装置との間で圧縮されることによって所定場所に保持されることができる。基材は、真空輸送操作によるなど、上部からそれぞれのウェル内に挿入されることができる。ウェルの底部を覆い、かつ、ウェルの壁に対して封止するのに十分なサイズの円板は、切断によるなどで形成され、真空によってそれぞれの壁１２内に輸送される。円板は、好ましくは、円板の周辺をホットプローブなどと接触させることによる、ヒートシールによってウェルの壁に対して封止される。溶解を避けるために、ウェル壁をホットプローブと接触させることを避けるように注意が払われなければならない。適当な封止技術は、その開示が参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第６，３０９，６０５号に記載される。別法として、それぞれのウェルに対しての個別の基材または膜ではなくて、ウェルと下部排液装置との間に拡張可能な基材または膜が設けられることができるであろう。これは、超音波接合、接着剤、溶剤によって、または、プレート１０と下部排液装置との間の圧縮によって、ウェルの周辺に対して封止されてもよい。

適する多孔性部材または膜のタイプは、特に限定されないが、ニトロセルロース、酢酸セルロース、ポリカーボネイト、ポリプロピレン、ＰＶＤＦ微多孔性膜、ＰＥＳまたはポリスルホンでできたものなどの超ろ過膜、ＰＶＤＦ、セルロースなどを含むことができる。他の適当な分離材料は、デプスフィルタ媒体（たとえば、セルロースまたはガラスファイバベースの）、密でない（ｌｏｏｓｅ）かまたはマトリクス埋め込み型クロマトログラフィック（ｃｈｒｏｍａｔｒｏｇｒａｐｈｉｃ）媒体（たとえば、ビード、フリット、および他の多孔性部分溶融ガラス基材、電気泳動ゲルなど）を含む。これらの材料ならびに膜は、さらに、フィルタ補助剤および同様な添加剤、または、クロマトグラフィックビード上への目標物の特定の結合部位の適用などの、基礎となるベース材料の分離特性および性質を、増大、減少、変更、または、その他の方法で修正する他の材料からなるか、それらで被覆されるか、そうでなければそれらを含む可能性がある。それぞれのウェルは、１つまたは複数の他のウェルに結合される多孔性材料と同じかまたは異なる可能性がある、ウェル自身の多孔性部材を含有するかまたはそれに結合される。それぞれのこうした個々の多孔性部材は、好ましくは、その各ウェルの底部について同一の広がりを持ち、それぞれのウェルの開口または排液部にわたって広がる。

ここで、図３および図６に戻ると、下部排液装置２０の一実施形態の下側（または、ろ過中の流体流の方向の下流側）が示される。下部排液装置２０が、デバイスの取り外し可能な構成要素である実施形態において、下部排液装置２０は、好ましくは、射出成形によるなどの、重合体材料でできた、単一のユニット式の未組み立て部品である。適した重合体材料は、ポリエステル、ナイロン、ＰＴＦＥ樹脂および他のフッ素樹脂、アクリルおよびメタクリルの樹脂および共重合体、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリールスルホン、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニル、ＡＢＳおよびその混和物および混合物、ポリウレタン、熱硬化性重合体、ポリオレフィン（たとえば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、および超高分子重量ポリエチレンなどのポリエチレンならびにその共重合体、ポリプロピレンおよびその共重合体）、ならびにメタロセン生成ポリオレフィンを含む。ポリオレフィンが好ましく、特に、ポリエチレンおよびその共重合体が好ましい。

下部排液装置２０は、その中に複数の排液部２３が形成されており、排液部それぞれは、プレートに固定されると、ベースプレート１０の壁に対して中心に位置するのが好ましい。排液部２３は、ウェル内の流体（通常、ろ過液）が、ウェル１２を出て（通常、膜５０を通過した後に）、おそらく、収集プレート３０の相補的なウェル内などに収集されることを可能にする。排液部２３は、好ましくは、排液部２３に対して中心に位置する下部排液装置の排出口２４と流体連通する。最も好ましくは、それぞれの排液部２３の中心軸は、各排出口２４の中心軸と同一直線上にある。排出口２４は、ろ過中の流体流の方向に、垂直下方に延びる環状壁によって画定される。好ましくは、図４に示すように、ベースおよび下部排液装置が、収集プレート３０の上に配置されると、それぞれの排出口２４が、収集プレート３０の各ウェルの開口の平面を越えて延びるほど十分な距離だけ垂直下方に延びる。構成は、ベースプレート１０のそれぞれのウェルからの流体が、収集プレート３０の各ウェルに適切に送られ、それによって、ウェルとウェルのクロストークおよび汚染が回避されることを確保するのに役立つ。

図３および図４で最もよくわかるように、それぞれの排出口２４の周囲を、保護部材２５が囲む。好ましくは、保護部材２５は、環状リングであるが、保護リングの機能を十分に果たす他の形状は、本発明の範囲内にある。それぞれの保護部材２５は、ベース１０の各ウェル１２の底部の内径より小さい外径を有するのが好ましい。同様に、それぞれの保護部材２５は、好ましくは、収集プレート３０の各ウェル１３の内径より小さい外径を有し、それによって、図４および図５に示すように、ベース１０が収集プレート３０上に積み重ねられると、それぞれの保護部材２５が各ウェル１３内に滑り込む。保護部材２５は、特に、デバイスが、実験室の実験台などの表面上に置かれる時、排出口２４を損傷および汚染から守るのに役立つ。それは、保護部材２５が、（ろ過中の流体流の方向へ）垂直下方に、排出口２４より長い距離だけ延び、したがって、デバイスが置かれる表面と接触点を提供するからである。さらに、下部排液装置がベース１０から取り外される実施形態において、保護部材２５は、下部排液装置をベースプレート１０に係合させるためにそれに対して力（一般に、機械的圧力ばめである）が加えられる接触点を提供する。

保護部材２５から（排出口２４を基準にして）半径の外方向には、補強部材２８が位置する。好ましくは、それぞれの排出口２４に結合される補強部材２８は、等間隔で配置され、各保護部材２５および排出口２４のまわりに対称に配置される。図示する実施形態において、それぞれの排出口２４に結合される４つの弧状の補強部材２８があるが、本発明の精神から逸脱せずに、より多くのものを用いることができ、また、せいぜい１つを用いることができるであろう。図１および図５で最もよくわかるように、下部排液装置がベースプレート１０と係合すると、部材２８が、それぞれのウェル１２を画定するそれぞれの側壁１２Ａの下（ろ過中の流体流の方向へ）に配置されるように、部材２８が適切に位置決めされる。そのため、部材２８は、下部排液装置にさらなる剛性を与え、かつろ過のための真空などの駆動力を加えると起こる下部排液装置の任意の撓みを最小にする。弧状のリブが図面で例示されるが、他の適切な形状の補強部材を用いることができるであろう。

図３および図４で最もよくわかるように、それぞれの排出口２４に結合される補強部材２８は、間隙３２によって互いに離れ、好ましくは、それぞれの排出口２４を基準にして対称に配置される。間隙３２は、駆動力、通常、真空または遠心作用を加えている間に、収集プレートをガス抜きするために、ガス（たとえば空気）が通過するための通気口を画定する。それぞれの各排出口について、４つの補強部材２８が設けられるところでは、それによって、４つの間隙が設けられる。間隙は、補強部材の高さより短く、やはり通気口として機能することができる。

図３は、また、それぞれの排出口に結合される複数の離間したスタンドオフ部材１６を示し、好ましくは、スタンドオフ部材１６は、それぞれの各補強部材２８から外に延びる。図示する好ましい実施形態において、下部排液装置２０の長手方向端部２０Ａ、２０Ｂ（図６）に沿って位置しない、それぞれの排出口２４に結合される４つの等間隔に配置されたスタンドオフ部材１６がある。下部排液装置２０の長手方向端部に沿って位置する排出口は、好ましくは、スタンドオフ部材が、従来の真空多岐管において下部排液装置（およびベースプレート１０）の設置を妨げないように、下部排液装置の長手方向縁部エリアにおいてスタンドオフ部材１６を持っていない。具体的には、従来の真空多岐管組み立て品は、ろ過中に、ベースプレート１０および下部排液装置を支持するのに用いる格子を含む場合が多い。ベースプレート／下部排液装置組み立て品が、その長手方向縁部に沿って格子上に保持されるため、それらの縁部は、組み立て品の格子上への適切な位置決めを妨げるであろうリブまたは他の構造を持っていない。スタンドオフ部材は、排液部が、収集プレート３０上に直接載るのを防止する。適したスタンドオフ部材として、リブが図面において例示されるが、円筒の柱などの他の形状の部材を用いることができることを当業者は理解するであろう。

再び、図４および図５に戻ると、ウェルから抜かれるガスをさらに排気するために、間隙２１は、また、ベースプレート１０の周辺と収集プレート３０との間で形成される。ベースプレート１０の周辺は、ベースプレート１０が、収集プレート３０上に位置決めされ支持されると、収集プレートの周辺を越えて存在する肩部３４およびスカート３６を有する。間隙２１は、スカート３６と収集プレート３０の外周壁との間に形成され、ガスが排気される通路を提供する。

図６および図７は、組み立てられた時に、ベースプレート１０に面する下部排液装置２０の上部すなわち上流側を示す。下部排液装置の上部面のそれぞれの環状リング４５は、好ましくは、機械的圧力ばめによって（図４および図５を参照されたい）、ベースプレート１０の各ウェル１２を収容するのに適した寸法に作られる。

１０ ベースプレート
１２、１３ ウェル
１２Ａ 側壁
１６ スタンドオフ部材
２０ 下部排液装置
２０Ａ、２０Ｂ 長手方向端部
２３ 排液部
２４ 排出口
２５ 保護部材
２８ 補強部材
３０ 収集プレート
３２ 間隙
３４ 肩部
３６ スカート
４５ 環状リング
５０ 基材すなわち支持体

Claims (8)

1. 複数のウェルを有するマルチウェルデバイス用の下部排液装置であって、
   前記複数のウェルに対して数が対応する複数の排出口と、
   それぞれが複数の排出口の各１つの排出口の周りを囲む、複数の保護部材と、
   それぞれが前記排出口の各１つの排出口に結合され、かつそれぞれ各排出口を基準にして各保護部材から半径の外方向に位置する、複数の補強部材と、
   各補強部材から半径の外方向に位置しそれぞれの排出口に結合される少なくとも１つのスタンドオフ部材とを備える、下部排液装置。
2. マルチウェルデバイスであって、
   複数のウェルを有するベースプレートと、下部排液装置とを備え、前記下部排液装置が、
   前記複数のウェルそれぞれに結合される排出口と、
   前記複数のウェルそれぞれに結合され、かつそれぞれ前記排出口の周りを囲む、保護部材と、
   それぞれ前記排出口に結合される複数の補強部材とを備え、該補強部材は、それぞれ各排出口を基準にして各保護部材から半径の外方向に位置し、前記下部排液装置がさらに、
   各補強部材から半径の外方向に位置しそれぞれのウェルに結合される少なくとも１つのスタンドオフ部材を備える、マルチウェルデバイス。
3. それぞれの前記排出口に結合される前記複数の補強部材のそれぞれは、間隙によって分離される、請求項２に記載のマルチウェルデバイス。
4. それぞれの前記排出口に結合される４つの補強部材がある、請求項２に記載のマルチウェルデバイス。
5. 前記複数のウェルそれぞれは膜を含む、請求項２に記載のマルチウェルデバイス。
6. 前記下部排液装置は前記ベースプレートから取り外し可能である、請求項２に記載のマルチウェルデバイス。
7. 複数のウェルを備える実験室デバイスであって、
   前記複数のウェルそれぞれは、下部排液装置と流体連通しており、それぞれの下部排液装置は、排出口と、それぞれの前記排出口の周りを囲む保護部材と、それぞれ前記排出口に結合される複数の補強部材とを備え、該補強部材が、それぞれ各排出口を基準にして各保護部材から半径の外方向に位置し、前記下部排液装置はさらに、各補強部材から半径の外方向に位置しそれぞれのウェルに結合される少なくとも１つのスタンドオフ部材を備える、実験室デバイス。
8. 複数の収集ウェルを有する収集プレートをさらに備え、前記収集プレートは、前記複数の収集ウェルそれぞれが、前記排出口の１つと流体連通するように、前記下部排液装置に関して配設される、請求項７に記載のデバイス。

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