JP2016528512A - 試料調製ワークステーション - Google Patents

Abstract

本発明は、実験器具に関し、特に固相抽出法（ＳＰＥ）、保持液抽出法（ＳＬＥ）または液液抽出法（ＬＬＥ）のような液体試料の自動調製のための器具に関する。当該器具は、試料採集容器を試料処理容器の排出口の高さまで、またはわずかに上方に持ち上げることによって、試料採集容器間のクロスコンタミネーションのリスクを減少させる。当該器具は、上記試料処理容器の直下に液体採集容器を位置決めする可動テーブルと、試料処理容器の直下の廃棄物採集容器とをさらに備え、上記廃棄物採集容器は、可動テーブルの下方の位置から可動テーブルの上方の位置まで垂直に移動可能である。

Description

発明の分野
本発明は、実験器具に関し、特にさらなる分析のための液体試料の自動調製のための器具に関する。

背景
固相抽出法（Solid Phase Extraction：ＳＰＥ）は、さまざまな貯蔵部体積、フォーマットおよび吸着剤で利用可能な使い捨ての抽出カラムまたはマイクロプレート（図１参照）を利用する非常に単純な技術である。原理的には、ＳＰＥは液液抽出法（liquid-liquid extraction：ＬＬＥ）に似ている。液体試料がＳＰＥカラムを通過するときに、化合物が試料から「抽出」され、カラム内の保持材料または吸着剤材料に吸着される。次いで、正しく選択された洗浄または妨害物溶出溶媒を用いて、妨害物がカラムから選択的に除去され得る。最後に、溶出溶媒によって所望の被分析物がカラムから選択的に回収され得て、高純度の抽出物がもたらされる。この抽出物における被分析物濃度は、しばしば、元の試料における被分析物濃度よりも高い。

代替的に、抽出カラムが選択されてもよく、当該抽出カラムは、試料内に存在する妨害物を保持するが、被分析物が非保持状態で通過することを可能にし、浄化を提供するが被分析物痕跡濃縮を提供しない。ＳＰＥ吸着剤は、３０〜５０μｍの典型的な平均粒径を有している。多くの有機溶媒は、重力下でＳＰＥカラムまたはプレートを流れることができるが、水性試料および粘性の高い溶媒では、カラム排出口に加えられる真空、カラム注入口にかけられる正圧、または遠心力を用いて、液体が吸着床を通過するようにしなければならない（図２参照）。

保持液抽出法（Supported Liquid Extraction：ＳＬＥ）プロセスは、従来の液液抽出法（ＬＬＥ）に似ており、被分析物抽出のために同一の水不混和性溶媒系を利用する。しかし、２つの不混和相を振とうする代わりに、水相が不活性珪藻土ベースの保持材料上に固定化され、水不混和性有機相が当該保持体を流れて、エマルジョンの形成などの従来のＬＬＥに関連する液体ハンドリング問題の多くを改善する。その結果、回収率がしばしば高くなり、試料間の再現性が向上する。

試料調製において、従来のＬＬＥの原理（水性溶媒と水不混和性有機溶媒との間での被分析物の分離）は、周知であり、理解されている。従来から、被分析物は、適切な水不混和性有機溶媒を添加することにより水性試料から抽出されている。２つの不混和相は、分液漏斗内で完全に振とうまたは混合され、２つの相における被分析物の比溶解度に基づいて、被分析物は有機溶媒の中に分離するであろう。抽出の効率は、抽出インターフェースのための表面積を大きくして分離を生じさせることができる振とうによって向上する。

液液抽出法は、生体液の特にクリーンな抽出物を提供することができる。なぜなら、タンパク質およびリン脂質などのマトリックス成分が、典型的なＬＬＥ溶媒に溶けないために最終抽出物から排除されるからである。同様の利点は、保持液抽出法（ＳＬＥ）手順にも当てはまる。

同様の水不混和性溶媒がＳＬＥにおいて使用されるので、タンパク質およびリン脂質は、効率的に最終抽出物から除去され、タンパク質破壊（沈殿）などのさらなるステップは不要である。高速の単純なload-wait-elute（投入−静置−抽出）手順を用いて、ＳＬＥは、「希釈直打ち法（dilute and shoot）」またはタンパク質沈殿などの他の単純な試料調製技術よりも本質的にクリーンな抽出物を提供する。高い被分析物回収率とエマルジョンの形成の排除とタンパク質、リン脂質および塩などのマトリックス妨害物の完全な除去とを組み合わせた効率的な抽出プロセスは、従来のＬＬＥと比較して定量下限値をもたらす。

バイオタージ社（スウェーデンのウプサラ）からのＩＳＯＬＵＴＥ（登録商標）ＳＬＥ＋製品は、変性された形態の珪藻土を含み、当該珪藻土は、液液抽出法プロセスを生じさせるための保持体を提供するが、水性試料と化学的に相互作用しない。試料をカラムに適用することにより、水性試料が材料の表面上に広がって、細孔のネットワークによって所定の位置に保持される小滴からなる固定化層が形成される（図３）。水不混和性抽出溶媒が溶出ステップに適用される場合、水不混和性抽出溶媒は、水滴の上を流れて効率的な被分析物分離を可能にする。当該技術の抽出インターフェースの大きな表面積およびフロースルー特質により、抽出手順が非常に効率的になる。なぜなら、反復ＬＬＥ機構を模倣して、有機相が床を通過する際に被分析物が未使用の溶媒と接触するからである。

ＳＬＥカラムおよび９６ウェルプレートの処理は、主に重力下で行われ、試料の投入を開始して溶出後の溶媒回収率を最大化する（再現性の高い被分析物回収につながる）ために、真空または正圧のパルスが使用される。手動の真空または正圧システムも、自動化された真空または正圧システムも使用可能である。

バイオタージ社のＩＳＯＬＵＴＥ ＳＬＥ＋カラムおよびプレートを処理するための推奨されるワークフローは、以下の通りである：
１．試料を必要に応じて事前処理する（内部標準添加を含む）
２．適切な採集容器が所定の位置にあることを確実にする
３．試料をＩＳＯＬＵＴＥ ＳＬＥ＋カラムまたはプレートに投入する
４．投入を開始するために２〜５秒間にわたってバキューム（−０．２バール）または圧力（３ｐｓｉ）をかける
５．試料が完全に抽出層を吸収して形成するのを５分間待つ
６．水不混和性抽出溶媒を加えて、重力下で５分間流す
７．溶出を完了させるために１０〜３０秒間にわたってバキューム（−０．２バール）または圧力（１０ｐｓｉ）をかける
８．溶出液をある乾燥度まで蒸発させ、必要に応じて再構成する。

試料容器と試料処理容器との間で液体試料を移送するための自動化されたシステムが市販されている。このようなシステムは、例えば「Ｊａｎｕｓ」という商品名でパーキンエルマー社から入手可能であり、「Ｆｒｅｅｄｏｍ ＥＶＯ」という商品名でテカン・トレーディング社から入手可能であり、「Ｑｕａｄｒａ」という商品名でトムテック社から入手可能である。

このようなシステムは、一般に、（ｉ）試料を保持するための試料容器と、（ｉｉ）溶媒を保持するための溶媒容器と、（ｉｉｉ）試料処理材料を含むカラムまたは９６ウェルプレートの形態の試料処理容器と、（ｉｖ）液体試料のアリコートを試料容器から試料処理容器に移動させ、また溶媒のアリコートを溶媒容器から試料処理容器に移動させるように配置された液体ハンドリングロボットとを備えている。

発明の概要
本発明は、試料処理で使用される器具を提供し、当該器具は、
少なくとも１つの液体試料を保持するための少なくとも１つの試料容器と、
少なくとも１つの溶媒を保持するための少なくとも１つの溶媒容器と、
試料処理材料を含む少なくとも１つの試料処理容器とを備え、上記試料処理容器は、液体注入口開口を有する上端と、液体排出口開口を有する下端とを有し、上記器具はさらに、
上記液体試料のアリコートを上記試料容器から上記試料処理容器に移動させ、上記溶媒のアリコートを上記溶媒容器から上記試料処理容器に移動させるように配置された液体ハンドリングロボットを備え、
上記器具はさらに、
上記試料処理容器の下方に配置された可動テーブルを備え、上記テーブルは、いくつかの液体採集容器のための位置を有し、それによって、上記テーブルを移動させることにより、上記液体採集容器が上記試料処理容器の直下に位置決めされ、上記器具はさらに、
上記試料処理容器の下方の位置における液体採集容器を上記試料処理容器の上記液体排出口開口の高さまで持ち上げるように配置されたリフトと、
上記試料処理容器の液体内容物を上記液体排出口開口を通して液体採集容器に押込むように上記試料処理容器の上記上端に正のガス圧をかけるための手段とを備えることを特徴とする。

背景技術におけるＳＰＥカラムの構成要素、すなわち（１）貯蔵部、（２）吸着床、（３）ルアー先端部、（４）フリット（ポリエチレン、ステンレス鋼またはテフロン（登録商標））を示す図である。 背景技術におけるＳＰＥカラムを処理するための技術、すなわち（Ａ）真空マニホールド、（Ｂ）遠心分離、（Ｃ）正圧（手動）を示す図である。 背景技術における保持液抽出法（ＳＬＥ）機構を示す図である。三角は被分析物を表わし、四角はマトリックス成分（例えばリン脂質、塩およびタンパク質）を表わし、星はＳＬＥ保持体（珪藻）を表わす。ステップ１において、カラムが投入される。次いで、水性試料が抽出床上を流れて小滴の状態で分散する（ステップ２）。溶出ステップ（ステップ３）において、被分析物が溶出溶媒の中に分離して採集される。 本発明に係る器具の上段の上面図である。 本発明に係る器具の下段の側面図である。 本発明に係る器具の下段の斜視図である。 本発明に係る器具の下段の回転可能なテーブルの上面図である。 ３つの位置に液体採集プレートを有し、第４の位置に液体導管プレートを有する、本発明に係る器具の下段の回転可能なテーブルの上面図である。 器具の側面図である。 動作時の器具の側面図である。

発明の詳細な説明
本発明の目的は、実験室での、特に分析に先立って試料を調製する際の液体のハンドリングを高い再現精度で自動化する比較的単純な器具を提供することである。試料は、使い捨てのピペット先端部によって試料容器から試料処理容器に自動的に移送され、当該試料処理容器において、試料は、当該技術分野において公知であるようにおよび上記のように処理される。次いで、処理された試料は、試料処理容器から試料採集容器に押出される。次いで、試料採集容器が器具から取出され、選択された技術を用いて試料はさらに分析される。

本発明に係る器具は、試料採集容器を試料処理容器の排出口の高さまで、またはわずかに上方に持ち上げることによって、試料採集容器間のクロスコンタミネーションのリスクを減少させる。好ましくは、試料処理容器の排出口は、試料採集容器の注入口にわずかに入ることができるような形状をしている。このように、１つの試料処理容器から出た液体は、その指定の試料採集容器に採集され、跳ね返りなどによって隣接する採集容器に液体が分流されるリスクを大幅に減少させる。

本発明に係る器具は、２つの階層を備えている。上段は、
少なくとも１つの液体試料を保持するための少なくとも１つの試料容器と、
少なくとも１つの溶媒を保持するための少なくとも１つの溶媒容器と、
試料処理材料を含む少なくとも１つの試料処理容器とを備え、上記試料処理容器は、液体注入口開口を有する上端と、液体排出口開口を有する下端とを有し、上記上段はさらに、
上記液体試料のアリコートを上記試料容器から上記試料処理容器に移動させ、上記溶媒のアリコートを上記溶媒容器から上記試料処理容器に移動させるように配置された液体ハンドリングロボットを備える。

ここで、図面を参照して当該器具について説明する。図面は、９６ウェルプレートフォーマットの試料処理容器を使用する器具の実施例を示している。しかし、本発明に係る器具は、カラムの形態の試料処理容器で使用されるように適合されてもよい。当該器具は、個々に、または２４個のカラムを保持するラックなどのラックにおいて、このようなカラムを使用するように設計され得る。図面は、下段の可動テーブルが回転によって移動可能である、すなわち回転可能である器具の好ましい実施例も示している。また、テーブルは、器具の底部プレートに平行なＸＹ面において移動可能であるように配置され得る。

図４は、本発明の一実施例における器具の上段の上面図を示す。この実施例では、器具は、９６ウェルプレートで使用されるように適合されている。使用時、９６ウェルフィルタプレート（１００）が器具に挿入される。フィルタプレートは、標準的なＳＬＥまたはＳＰＥプレートであってもよい。使用時、器具は、試料プレート（１０２）と、混合プレート（１０４）と、試料ピペット先端部を保持するためのラック（１０６）と、多目的ピペットを保持するためのラック（１０８）と、溶媒および／または緩衝剤を保持するためのトレイ（１１０）と、使用されたピペット先端部のための廃棄物トレイ（１１２）とをさらに備える。器具のこれらの部品は、ユーザに提供されたままで器具に含まれていてもよく、または、ユーザがユーザのニーズに適合された好適な部品を選択できるように、器具はこれらの部品なしで提供されてもよい。

当該器具は、試料、溶媒および緩衝剤の液体アリコートをそれぞれの容器から試料処理容器に移送するのに適したピペットユニット（１１４）をさらに備えている。図４に示される９６ウェルの実施例では、一列の９６ウェルプレートから一度に内容物をピペットで移すために、８ヘッドのピペットユニットが適している。ピペットユニット（１１４）は、中央処理装置（図示せず）によって制御され、三次元で移動可能である。

さらに、当該器具は、正圧ユニット（１１６）を備えている。正圧ユニット（１１６）は、器具へのフィルタプレート（１００）の挿入を可能にする後退位置から、フィルタプレート（１００）の直上の作動位置まで移動できるように移動可能に装着されている。正圧ユニット（１１６）は、フィルタプレート（１００）における各々のウェルなどの各々の個々の試料処理容器に制御された正圧を供給することができる。

図５Ａは、器具の下段の側面図を示す。器具のこの階層は、ステッピングモータ（２０２）に接続された回転可能なテーブル（２００）を備えている。ステッピングモータ（２０２）は、ベルト駆動装置（図示せず）などの任意の便利なトランスミッションによってテーブル（２００）の回転を駆動する。下段は、上下方向に移動可能な廃棄物トレイ３００）も備えている。廃棄物トレイの移動は、モータ（３０２）によって行われる。テーブル（２００）および廃棄物トレイ（３００）は、底部プレート（４００）に装着されている。

図５Ｂは、器具の下方部分の斜視図を示す。廃棄物トレイ（３００）の移動は、誘導レールまたは溝（３０４）によって誘導される。当該器具は、廃棄物トレイ（３００）を取外す必要なく廃棄物トレイ（３００）を空にするために廃棄物除去導管（３０６）も含み得る。

図６Ａは、回転可能なテーブル（２００）の上面図を示す。テーブル（２００）は、液体採集プレートを受けるための４つの位置（２０４）を有している。図６Ｂは、位置（２０４）が３つの液体採集プレート（２０６）および１つの液体導管プレート（２０８）によって占められている回転可能なテーブル（２００）の上面図を示す。液体導管プレート（２０８）は、液体採集プレート（２０６）と同一の９６ウェルフォーマットを有しているが、ウェルは、底部が開放しており、フィルタプレート（１００）から液体導管プレート（２０８）を介して廃棄物トレイ（３００）に液体を移送することを容易にする。

図７は、器具の上段および下段の側面図を示す。図７Ａでは、廃棄物トレイ（３００）は下方位置にある。廃棄物トレイ（３００）がこの位置にある状態で、１つの液体採集プレート（２０６）または液体導管プレート（２０８）を廃棄物トレイ（３００）とフィルタプレート（１００）とのちょうど間の位置に持っていくためにテーブル（２００）を回転させることができる。図７Ｂでは、廃棄物トレイ（３００）は上方に移動され、その結果、プレート（２０６／２０８）が押し上げられ、そのため、このプレート（２０６／２０８）がフィルタプレート（１００）の下面に当接する。次いで、正圧ユニット（１１６）が作動位置に移動され、フィルタプレート（１００）のウェルに圧力をかけることによって、フィルタプレート（１００）のウェルに含まれる液体をプレート（２０６／２０８）に押込むために使用され得る。

フィルタプレート（１００）の液体内容物が、ユーザにとって関心のある被分析物を含んでいる場合には、回転可能なテーブル（２００）を回転させて、液体採集プレート（２０６）を含む位置（２０４）を所定の位置に持っていって、排出された液体をフィルタプレートから受ける。

一方、排出された流体が対象の被分析物を含んでいない場合には、回転可能なテーブル（２００）を回転させて、液体導管プレート（２０８）を含む位置（２０４）を所定の位置に持っていって、排出された液体をフィルタプレートから受ける。次いで、排出された液体は、液体導管プレート（２０８）を通って直接廃棄物トレイ（３００）に移る。

Claims (6)

1. 試料処理で使用される器具であって、
   少なくとも１つの液体試料を保持するための少なくとも１つの試料容器と、
   少なくとも１つの溶媒を保持するための少なくとも１つの溶媒容器と、
   試料処理材料を含む少なくとも１つの試料処理容器とを備え、前記試料処理容器は、液体注入口開口を有する上端と、液体排出口開口を有する下端とを有し、前記器具はさらに、
   前記液体試料のアリコートを前記試料容器から前記試料処理容器に移動させ、前記溶媒のアリコートを前記溶媒容器から前記試料処理容器に移動させるように配置された液体ハンドリングロボットを備え、
   前記器具はさらに、
   前記試料処理容器の下方に配置された可動テーブルを備え、前記テーブルは、いくつかの液体採集容器のための位置を有し、それによって、前記テーブルを移動させることにより、前記液体採集容器が前記試料処理容器の直下に位置決めされ、前記器具はさらに、
   前記試料処理容器の下方の位置における液体採集容器を前記試料処理容器の前記液体排出口開口の高さまで持ち上げるように配置されたリフトと、
   前記試料処理容器の液体内容物を前記液体排出口開口を通して液体採集容器に押込むように前記試料処理容器の前記上端に正のガス圧をかけるための手段とを備えることを特徴とする、器具。
2. 前記試料処理容器の直下に廃棄物採集容器をさらに備え、前記廃棄物採集容器は、前記可動テーブルの下方の位置から前記可動テーブルの上方の位置まで垂直に移動可能である、請求項１に記載の器具。
3. 前記試料処理容器の前記排出口開口から前記廃棄物採集容器に液体流を向けるための液体導管を前記可動テーブルの１つの位置にさらに備える、請求項２に記載の器具。
4. 前記可動テーブルは、中心軸を中心として回転可能である、請求項１から３のいずれか１項に記載の器具。
5. 複数の試料処理容器および複数の液体採集容器が、それぞれ、マルチウェルプレートのフォーマットでまたはカラムのラックの状態で配置される、請求項１から４のいずれか１項に記載の器具。
6. 複数の液体導管を備え、前記複数の液体導管の各々は、前記個々の試料処理容器の前記排出口開口から廃棄物採集容器に液体流を向けるように配置される、請求項５に記載の器具。

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