JP2023146136A - 薬液合成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薬液の圧送条件の設定を容易にすることによりプロセス管理を容易にすることができる薬液合成装置を提供する。【解決手段】薬液が収容される薬液収容部と、前記薬液収容部から薬液配管を通じて送液された薬液を計量する計量部と、を備え、薬液が大気に触れることなく圧送により、前記薬液収容部から前記計量部に送液され、計量後の薬液を反応させる薬液合成装置であって、前記薬液収容部は、複数設けられており、前記薬液収容部は、共通の高さ位置に配置されている構成とする。【選択図】図２

Description

本発明は、大気に触れることなく送液される薬液を合成させる薬液合成装置に関するものであり、特に合成効率の低下を抑えることができる薬液合成装置に関するものである。

タンパク質、ペプチド、ポリマー、核酸等を化学合成する薬液合成装置では、複数の薬液（試薬）を反応容器部に供給し化学合成が行われる。例えば、核酸を合成する場合には、反応容器部内に担体（多孔質のビーズ。）を多数設け、この反応容器部に薬液を順次供給しながら、脱トリチル化、カップリング、酸化、キャッピング等の処理を繰り返し行って担体に塩基を次々に結合させる。

一般的な薬液合成装置としては、例えば、図３に示すように、担体１１０を収容し薬液が供給される反応容器部１００と、この反応容器部１００に供給する薬液を貯留する薬液タンク１０１等の薬液収容部と、薬液収容部から供給された薬液を計量する計量部１０４と、反応容器部１００から排出された排液を貯留する排液タンク１０２とを備えている。そして、それぞれが配管１０３で接続されており、圧力供給源１０７からの圧力により薬液が圧送され、薬液が大気に触れることなく、薬液と担体１１０を合成反応させることができるようになっている。

ここで、図４は、薬液収容部１０１から計量部１０４の配管経路の略図である。薬液収容部１０１は、複数設けられており、計量する薬液の純度を維持するため、薬液収容部１０１それぞれが配管１０３で計量部１０４と接続されている。すなわち、それぞれの薬液収容部１０１の薬液は、個別の専用の配管１０３を通じて計量部１０４に供給されるようになっている。

特開２０１８－１６７１５８号公報

しかし、上記薬液合成装置では、薬液を送液する条件を管理するのが困難であるという問題があった。すなわち、上段の薬液収容部１０１ａと下段の薬液収容部１０１ｂでは、設置される高さ位置が異なっているため、薬液を圧送するのに必要な圧力が異なり、薬液収容部１０１の設置位置に対してそれぞれに設定する必要があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、薬液の圧送条件の設定を容易にすることによりプロセス管理を容易にすることができる薬液合成装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明の薬液合成装置は、薬液が収容される薬液収容部と、前記薬液収容部から薬液配管を通じて送液された薬液を計量する計量部と、を備え、薬液が大気に触れることなく圧送により、前記薬液収容部から前記計量部に送液され、計量後の薬液を反応させる薬液合成装置であって、前記薬液収容部は、複数設けられており、前記薬液収容部は、共通の高さ位置に配置されていることを特徴としている。

上記薬液合成装置によれば、薬液収容部が共通の高さ位置に配置されているため、薬液収容部の配置位置についての薬液の位置エネルギーが共通になるため、薬液を送液するのに必要な圧力のバラツキをおさえることができる。すなわち、薬液収容部毎の高低差をなくすことができるため、高低差が起因する送液に必要な圧力を薬液収容部毎に設定する問題を回避することができる。したがって、薬液の圧送条件の設定を容易にすることができ、薬液合成装置のプロセス管理を容易にすることができる。

また、前記薬液配管には、開閉バルブが設けられており、前記開閉バルブが前記薬液収容部の液面高さ情報に基づいて制御されることにより、前記薬液収容部から送液される薬液量が制御される構成にしてもよい。

この構成によれば、薬液を圧送するために設定された圧力が液面高さの違いによる誤差を抑えることができるため、より精度よく計量部に送液することができる。

また、共通の高さ位置に配置された前記薬液収容部の薬液配管は、前記計量部に接続される位置に対して、共通の高さに保持されている構成にしてもよい。

この構成によれば、薬液収容部から送液された薬液が配管内においても位置エネルギーが共通になるため、配管毎に薬液を送液するのに必要な圧力のバラツキをおさえることができる。

また、前記複数の薬液収容部は、異なる形状を有している構成にしてもよい。

この構成によれば、異なる形状の薬液収容部であっても、高低差が起因する送液に必要な圧力の調節を容易にすることができる。

本発明の薬液合成装置によれば、薬液の圧送条件の設定を容易にすることによりプロセス管理を容易にすることができる。

本発明の薬液合成装置の概略的な配管経路図である。 上記薬液合成装置の薬液収容部から計量部の配管経路の略図である。 従来の薬液合成装置の概略的な配管経路図である。 上記薬液合成装置の薬液収容部から計量部の配管経路の略図である。

本発明の薬液合成装置に係る実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施形態における薬液合成装置を示す配管経路図である。なお、本実施形態では、流体として薬液（試薬）が用いられる例を説明するが、本発明は薬液に限定されるものではなく、薬液以外の液体を化学合成、混合等行う場合にも適用することができる。

図１に示すように、薬液合成装置は、薬液が貯留される薬液収容部である薬液タンク１と、薬液の計量を行う計量部３と、担体を収容した反応容器部２と、この反応容器部２から排出された排液を貯留する収容容器部である排液タンク１０と、を備えており、それぞれ配管４で連結されている。そして、薬液タンク１から供給された薬液が計量部３で計量された後、薬液が反応容器部２に供給されると反応容器部２で担体と薬液が接触することにより化学合成される。例えば、核酸を合成する場合には、反応容器部２内に多孔質の担体が収容されており、この反応容器部２に計量された薬液を順次供給しながら、脱トリチル化、カップリング、酸化、キャッピング等の処理を繰り返し行って担体に塩基を次々に結合させる。そして、化学合成後の薬液は、排液タンク１０に送液されることにより排出される。

薬液タンク１は、化学合成で用いる試薬を貯留するためのものである。図１の例では、３つの薬液タンク１を図示しているが、実際には薬液の種類毎に多数の薬液タンク１が設けられており、それぞれの薬液タンク１が薬液配管４２で計量部３と連結されている。すなわち、それぞれの薬液タンク１に収容された薬液が、他の薬液と混ざることなく計量部３に送液されるようになっている。なお、薬液配管４２には、金属製の配管が用いられており、薬液により薬液配管４２が腐食しにくくなっている。

薬液タンク１には、圧力調整手段６が接続されており、この圧力調整手段６により薬液タンク１の薬液が圧送により送液されるように構成されている。圧力調整手段６は、ガスが充填されているガスタンク６１と、このガスタンク６１と薬液タンク１とを連結する配管４１とを有しており、この配管４１を通じてガスタンク６１のガスを薬液タンク１に供給することができる。すなわち、ガスタンク６１のガスが供給されることにより、薬液タンク１の圧力がガスタンク６１の圧力に調節され、計量部３内の圧力との差圧を形成することにより薬液タンク１の薬液が計量部３に送液される。そして、ガスタンク６１の圧力を調節することにより、薬液タンク１から送液される薬液の流量を調節することができる。すなわち、薬液タンク１の圧力と計量部３との差圧を大きくすると、薬液タンク１から送液される薬液の送液速度が大きくなって薬液量を大きくすることができ、薬液タンク１の圧力と計量部３との差圧を小さくすると、薬液タンク１から送液される薬液の送液速度が小さくなって薬液量を抑えることができる。

また、配管４１、薬液配管４２には、バルブ５１（本発明の開閉バルブである）が設けられている。このバルブ５１は、対象となる薬液タンク１と計量部３とを選択的に接続させるものである。すなわち、供給対象として選択された薬液タンク１のバルブ５１を開にした状態（開状態）で、ガスタンク６１からガスを供給して薬液タンク１を加圧することにより薬液タンク１の圧力が計量部３の圧力よりも大きくなるように制御され、選択された薬液タンク１の薬液が薬液配管４２を通じて計量部３に送液される。なお、配管４１、薬液配管４２、・・は、特に区別する必要がない場合は、単に配管４と呼ぶ。

また、計量部３は、供給された薬液を精度よく計量するものである。本実施形態では、供給された薬液の質量を計量し、反応容器部２の担体と反応させる薬液量を精度よく計量できるようになっている。すなわち、計量部３は、計量容器３１と計量容器３１に接続されたロードセル（不図示）とを有しており、計量容器３１に貯留された薬液がロードセルにより計量されるようになっている。

計量容器３１には、上端部に薬液配管４２が接続され、下端部に薬液配管４３が接続されており、薬液タンク１から送液された薬液が薬液配管４２を通じて供給され、計量後の薬液が薬液配管４３を通じて排出されるようになっている。具体的には、選択された薬液タンク１と計量容器３１とを接続する配管４のバルブ５１が開状態で、選択された薬液タンク１がガスタンク６１により加圧されることにより、その薬液が薬液配管４２を通じて計量容器３１に供給される。そして、反応容器部２において、１度の合成反応に必要な薬液量が計量されると同時に送液が停止されることにより、計量容器３１において、合成反応に必要な薬液が貯留された状態になる。そして、計量後の薬液が計量容器３１から反応容器部２に薬液配管４３を通じて送液される。

この計量部３からの送液は、ガスタンク６２（圧力調節手段６）によって行われる。すなわち、計量容器３１には、ガスタンク６１とは別にガスタンク６２が接続されており、ガスタンク６２から計量容器３１にガスが供給できるようになっている。そして、ガスタンク６２から計量容器３１にガスが供給されることにより、計量容器３１の圧力が調節され、計量部３と反応容器部２との差圧が調節されることにより、計量容器３１内の薬液が反応容器部２に送液されるようになっている。

また、反応容器部２は、反応容器部２内に含む担体と供給された薬液等を接触させて化学合成させる反応場を提供するものである。本実施形態では、反応容器部２は、一方向に延びるガラス製の円筒管が使用されており、反応容器部２内には担体が収容されている。また、この反応容器部２の鉛直方向両端部には、薬液が供給される薬液供給部７１と、薬液が排出される薬液排出部７２とが接続されている。すなわち、反応容器部２は、薬液供給部７１を通じて薬液が供給され、薬液排出部７２を通じて薬液が排出されるようになっている。本実施形態では、鉛直方向上側に薬液排出部７２、鉛直方向下側に薬液供給部７１が設けられている。これにより、薬液供給部７１から薬液が供給されると、供給された薬液が重力の影響により反応容器部２の径方向に広がりつつ貯留される。そのため、反応容器部２全体に薬液を行きわたらせることができ、薬液を反応容器部２に収容された担体と無駄なく化学合成させることができる。

また、反応容器部２の下流側には、後述の排液タンク１０が設けられており、反応容器部２と排液タンク１０とが配管４５によって接続されている。すなわち、反応容器部２の薬液は、薬液排出部７２から配管４５を通じて排出させることができる。

また、反応容器部２の下流側には、反応容器部２で反応完了後に排液された薬液等を貯留する排液タンク１０が設けられている。排液タンク１０は、反応容器部２に比べて容量が大きく形成されており、反応容器部２から複数回排出された場合でも貯留できる容量に形成されている。本実施形態では、薬液排出部７２を経て、反応後の薬液が排液タンク１０に排出されるようになっている。すなわち、反応後の薬液は、ガスタンク６２からガスが供給されることにより反応容器部２が加圧され、薬液排出部７２を通じて排液タンク１０に排出されるようになっている。このようにして、本発明の薬液合成装置は、薬液タンク１から排液タンク１０まで大気に触れることなく、薬液が圧送により送液されるように構成されている。

また、図２に示すように、薬液タンク１は、すべて同じ形状を有しており、共通の高さ位置Ｓに配置されている。図２の例では、共通の高さ位置Ｓに６つの薬液タンク１ａ～１ｆが配置されており、例えば、図示しない台座、収容棚などに載置されている。なお、薬液タンク１ａ～１ｆは、特に区別する必要がない場合は、薬液タンク１と称す。

薬液タンク１は、薬液を吐出する出口ポート１１と、ガスタンク６１からガスが供給されるガスポート１２とを有している。すなわち、ガスタンク６１から配管４１を通じてガスが供給されると薬液タンク１が加圧されることにより、薬液タンク１内の薬液が出口ポート１１を通じて吐出される（送液される）ようになっている。

具体的には、薬液タンク１ａ～１ｆは、それぞれの出口ポート１１と計量容器３１が専用の薬液配管４２ａ～４２ｆで接続されている。すなわち、薬液タンク１ａには、薬液配管４２ａが接続されており、同様にして、薬液タンク１ｂ～１ｆには、薬液配管４２ｂ～４２ｆがそれぞれ専用の配管として接続されている。そして、薬液タンク１にガスタンク６１からガスが供給されることにより、それぞれの薬液タンク１ａ～１ｆの薬液が出口ポート１１から薬液配管４２ａ～４２ｆを通じて送液されるようになっている。そして、薬液配管４２ａ～４２ｆには、それぞれバルブ５１が設けられており、バルブ５１を開にした状態で加圧されることにより、選択された薬液が計量容器３１に送液されるようになっている。

また、薬液配管４２ａ～４２ｆは、最上位の高さ位置が薬液タンク１の設置位置から高さｈ１（高さ位置Ｒ）の位置に保持されている。すなわち、薬液配管４２ａ～４２ｆは、出口ポート１１に接続された位置から、高さｈ１まで延びて設置され、計量容器３１に接続されている。これにより、すべての薬液配管４２は、計量部３１と接続される位置（高さ位置Ｐ）から見て、高さ位置Ｐと高さ位置Ｒとの差を有するように保持されており、すべての薬液タンク１ａ～１ｆの薬液は、高さｈ１を経由して計量容器３１に送液されることにより、送液における薬液の位置エネルギーの変化がすべての薬液タンク１ａ～１ｆにおいて共通になるように構成されている。これにより、それぞれの薬液タンク１ａ～１ｆの薬液を送液するための圧力は、薬液タンク１ａ～１ｆ毎に設定する必要がなく薬液タンク１ａ～１ｆにおいて共通に設定することができる。

また、薬液合成装置は、図示しない制御装置を有しており、制御装置により各バルブ、圧力調節手段６が制御され、薬液の流れが制御されるようになっている。具体的には、制御装置は、バルブ５１の開閉状態を制御し、計量容器３１で計量すべき薬液の送液状態が制御される。すなわち、制御装置により、対象の薬液が収容される薬液タンク１に接続される配管４１、４２のバルブ５１が制御され、計量に必要な薬液量が制御される。すなわち、高さ位置Ｓに設置される薬液タンク１から配管４２の高さｈ１（高さ位置Ｒ）を経て計量容器３１への送液に必要な圧力が設定されている。すなわち、個々の薬液タンク１に対して個別に送液に必要な圧力を設定していた従来に比べて、共通となる送液に必要な圧力が基本圧力として設定されている。

また、制御装置は、センサ等から得た薬液タンク１に収容される薬液の液面高さ情報から送液するための圧力を制御する。具体的には、制御装置は、薬液タンク１に収容される薬液の残液量から液面高さを演算し取得するようになっており、この液面高さによる水頭圧を考慮し、送液に必要な圧力を演算する。図２の例では、薬液の使用などにより、薬液タンク１ｆの液面が他の薬液タンク１よりも下がっていることから、薬液タンク１ｆと他の薬液タンクとの液面高さの差がセンサ又は薬液使用量などから算出され、基本圧力に加味して送液に必要な圧力が薬液タンク１ｆに対して設定される。すなわち、薬液タンク１ａ～１ｆでは、容器形状、計量容器３１に対する薬液配管４２の高さ位置をそれぞれ共通にし、さらに、液面高さによる水頭差の影響を考慮して、薬液を送液するために必要な圧力が精度よく求められるようになっている。

このように、上記薬液合成装置によれば、薬液タンク１が共通の高さ位置に配置されているため、薬液タンク１の配置位置についての薬液の位置エネルギーが共通になるため、薬液を送液するのに必要な圧力のバラツキをおさえることができる。すなわち、薬液タンク１毎の高低差をなくすことができるため、高低差が起因する送液に必要な圧力を薬液タンク毎に設定する問題を回避することができる。したがって、薬液の圧送条件の設定を容易にすることができ、薬液合成装置のプロセス管理を容易にすることができる。

また、上記実施形態では、制御装置が薬液タンク１の液面高さ情報から送液に必要な圧力を演算する例について説明したが、計量の精度によっては、薬液タンク１の液面高さから生じる水頭圧を考慮せず、送液に必要な圧力を演算するものであってもよい。

また、上記実施形態では、薬液配管４２が金属製である例について説明したが、金属製ではなく、樹脂等の薬液配管４２を用いるものであってもよい。ただ、薬液配管４２を金属製とした方が、耐腐食性だけでなく、送液するための圧力により配管径が膨張することにより圧送条件の設定が困難になるのを回避することができる。

また、上記実施形態では、同形状の薬液タンク１を使用する例について説明したが、それぞれ異なる形状の薬液タンク１を使用するものであってもよい。異なる形状の薬液タンク１であっても、高低差が起因する送液に必要な圧力の調節を容易にすることができる。

１ 薬液タンク（薬液収容部）
２ 反応容器部
３ 計量部
６ 圧力調整手段
１１ 出口ポート
４２ 薬液配管
５１ バルブ（開閉バルブ）
６１ ガスタンク

Claims (4)

1. 薬液が収容される薬液収容部と、
   前記薬液収容部から薬液配管を通じて送液された薬液を計量する計量部と、
   を備え、薬液が大気に触れることなく圧送により、前記薬液収容部から前記計量部に送液され、計量後の薬液を反応させる薬液合成装置であって、
   前記薬液収容部は、複数設けられており、前記薬液収容部は、共通の高さ位置に配置されていることを特徴とする薬液合成装置。
2. 前記薬液配管には、開閉バルブが設けられており、
   前記開閉バルブが前記薬液収容部の液面高さ情報に基づいて制御されることにより、前記薬液収容部から送液される薬液量が制御されることを特徴とする請求項１に記載の薬液合成装置。
3. 共通の高さ位置に配置された前記薬液収容部の薬液配管は、前記計量部に接続される位置に対して、共通の高さに保持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の薬液合成装置。
4. 前記複数の薬液収容部は、異なる形状を有していることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の薬液合成装置。

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