JP2739499B2 - マルチウエル▲ろ▼過試験装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は生態学反応体及び生化学反応体の分析に於て
有益な実験室装置に関し、詳しくは、過実施に先立つ
相当期間、液体を保持し得るマルチ−ウエル過装置に
関する。

〔従来技術の説明〕

独立した多数のウエル或は反応チャンバを含む試験管
内分析の為のテストプレートは実験室器具として良く知
られている。そうした器具は、米国特許第3,694,464
号、4,304,865号、4,276,048号、4,154,795号、4,427,4
15号、4,526,690号そして再発行特許第30,562号に例示
される様な広範な目的の為に使用されてきている。微孔
質膜フィルタ及びそうした微孔質膜を含む過装置は、
最近開発された細胞及び組織培養技術及び分析の多く、
特に生化学及び免疫学の分野におけるそれらに於て特に
有益なものとなっている。その幾つかの段階が過実施
以前に数時間に渡って継続される複合分析を同時実施す
る為には、代表的に96ウエル過プレートが使用され
る。そうした、特に前記の如き微孔質膜を含む過プレ
ートにはウエル内の液体が毛管現象及び重力流れによっ
て膜を通過しそれによって反応ウエル内の内容物の損失
を引き起こすという、良く知られた、また再発性を有す
る問題が存在する。実験の所望の段階以前に於ては、生
細胞或は生組織が反応ウエル内で維持或は成長される場
合は、毛管現象及び重力流れによる液体損失の防止は非
常に重要なものとなってくる。こうした状況下では細胞
或は組織の為の好ましい媒体状況は数時間或は数日間に
渡ってさえも維持されるべきであり、また、ウエルから
の液体損失は、それがいかに少量であるとは言え、細胞
の状況に影響を与えそれによって分析結果に影響する。
膜を通してこの様な液体損失を防止することはまた、反
応体としてしばしば体積が100マイクロリッター以下で
ある非常に少ない量の資料を使用する分析の場合に極め
て重要である。毛管現象及び重力流れの如きによって膜
下方に不変に形成される液滴は典型的に体積が約50マイ
クロリッターであり、従ってそうした比率での液体損失
が分析に大きく影響することは明らかである。

多くの場合、実験には液体を分析し得るようウエルか
ら液体を回収する段階が含まれる。従来装置に共通する
問題は、隣合うウエルからの液滴が過段階中にしばし
ば混合し、それによって資料が交差汚染されることであ
る。加うるに、大きな液滴が膜構造の裏側に付いたまま
となって可変の資料移動を与える。更には、ある従来装
置に於ては多孔質の疎水性表面が使用される為に、疎水
性領域を通過する空気が、ウエルからの液滴の指定回収
ウエルでの回収を妨害し且つ散乱させる。従って、可変
の培養時間を含む試験を実施し得且つ所望であれば液体
の分析の為に各ウエルから液体を別個に回収し得るマル
チ−ウエル過プレートを提供することが所望される。

〔発明の目的〕

本発明はマイクロリッター量の生態学材料及び生化学
材料の分析の為に適したシングル−ウエル或はマルチ−
ウエル過装置を提供することを目的とするものであ
る。

〔発明の概要及び作用効果〕

本発明の過装置には、一端が開口する複数の第１の
ウエルを具備する第１のプレートと、前記一端とは反対
側の端部を横断して位置決めされた過膜とが含まれ
る。前記第１のプレートのウエルと整列する一組の第２
のウエルを具備する第２のプレートが設けられる。第２
のウエルは、膜を通過する液体を受けるようになってい
る注ぎ口を有する小開口を具備する。前記注ぎ口及び開
口の寸法は、液体が通常の大気圧下では表面張力によっ
て第１のウエルに維持されるが、しかし過装置に差圧
が加えられた場合にはそこを通過するよう制御される。
注ぎ口及び開口の寸法は、孔及び注ぎ口から出る液体が
第２のウエルの下側を移動するのではなく、むしろ開口
及び注ぎ口の下方に位置決めされた凹所内に落下するよ
うに制御される。注ぎ口は内径が0.1mmから3.0mmの間の
寸法であり、“最少外径”は0.1mmから5.0mmの間の寸法
である。注ぎ口の外径部にカラーが位置決めされる。該
カラーは注ぎ口の縦方向軸に実質的に直交する方向に伸
延して液体が注ぎ口外径部分を上昇するのを防止する。
カラーの外径は約0.5mmから7mmの間である。各ウエルの
液体はその他のウエルの液体から分離した状態に維持さ
れる。

本発明によれば、真空を使用しての或は加圧下での
過による各ウエルからの液体除去に引き続く所望の培養
期間中、ウエル内で液体を保持することが可能な改良マ
ルチ−ウエル過装置が提供される。各ウエルからの
液はその他のウエルの液とは別個に回収され、斯くし
て、ウエル間の交差汚染のない残留物及び或は液分析
が可能とされる。

〔実施例の説明〕

第１図を参照するに、通常各々約400マイクロリッタ
ーまでの量の複数の試験資料を同時にプロセス処理し得
る真空アセンブリが示される。この真空アセンブリは、
真空チャンバとして作用するベース２と、調節式の外部
真空源へとホース５を介して結合する為のホース継手３
と具備する。ベース２の内部には収集トレー６及び或
は、液収集の為の複数の容器或は独立チャンバ９を具
備する受取りプレート８を含む液体収集手段４が位置決
めされる。独立チャンバ９は各々液プレート或は第１
のプレート12の単一ウエル11と関係付けされる。複数の
ウエル15を有する第２のプレート13が設けられる。第２
のプレート13は以下に詳細が記載される様式で第１のプ
レート12と弾発的に押し嵌めされる。第１のプレート12
を液体収集手段４上方に保持するプレート支持体10は、
ガスケット14及び16によって離間される。ガスケット14
及び16は、ホース５を介して行使される真空力の存在下
に機密シールを形成する。別様には、プレート支持体10
は第２のプレート13を保持し且つシールを形成し得る。

第２図及び３図を参照するに、第２のプレート13は複
数のウエル15を具備している。各ウエル15は内側周囲表
面20と外側周囲表面22とを具備する。各ウエル15の底部
には内側周囲表面20に沿って伸延する棚24が設けられ
る。リブ26が底プレート28に設けられる。従って、過
膜30が棚24及びリブ26上に位置決めされると、過膜30
は底プレート28と接触しない状態に維持され、それによ
り過膜30の実質的に全表面に渡る過が増長される。
孔32が底プレート28を貫いて伸延し、内側周囲表面36及
び外側周囲表面38を具備する注ぎ口34が孔32から下方へ
と伸延する。第２のプレート13はウエル15の内側周囲表
面29及びウエル11の外側周囲表面40間の摩擦力によって
第１のプレート12内に弾発係合或は押し嵌めされる。ウ
エル11は過膜30が棚24及びリブ26に接触する様な位置
へと下方に伸延する。容器９が第１のプレート12及び第
２のプレート13の各対の下方に於て、注ぎ口34から出る
液体が他のウエルと関連付けされた他の容器へと移動す
ることなく差し向けられるよう位置決めされる。

第１のプレート12及び第２のプレート13間で押圧する
ことだけによって、過膜30を第１のプレート12に結合
し得或は然るべき位置に保持し得る。第１のプレート12
への過膜の結合に際しては、従来からの任意の結合方
法を使用し得る。代表的な適宜の多孔質膜は、ニトロセ
ルロース、セルロースアセテート、ポリカーボネート及
びポリビニリデンフッ化物多孔質膜を含む。別様には
過膜は限外過膜を含み得る。該限外過膜は約100ダ
ルトンといった小分子並びに一般に約2,000,000ダルト
ンもの大分子を保持する為に使用し得る。そうした限外
過膜例は、ポリスルホン、ポリビニリデンフッ化物或
はセルロースその他を含む。限外過膜また、紙或はグ
ラスファイバのような材料をマット状に織成し或は植え
絡ませることにより、液が通過するべく長く曲がりく
ねった通路がその内部に創出されるようにしたものとし
て定義される。深さフィルタからなる媒体を含み得る。
液中に含まれる前述の如き小分子及び大分子は、そう
した長く曲がりくねった通路を通過する間に除去され得
る。

本発明に従えば、培養期間中に過プレートのウエル
に液体を保持する為、そして更には注ぎ口から出る液体
の所望されざる移動を防止する為には、注ぎ口34の形状
が非常に重要であることが分った。ウエル内の液体の表
面張力が注ぎ口の表面力よりも大きい場合は注ぎ口の内
径は、培養中に液体をウエル内に維持する為に、ウエル
内の液体高さに関して重要であると予測される。関与す
る寸法が小さいこと及び液体にしばしば界面活性剤が存
在することに依存して、注ぎ口の外径を限定すべきであ
ることが分った。例えば、水性資料をその上面が注ぎ口
の最下端41の上方1.0センチメートルとなるように充填
した場合は、注ぎ口の外側表面38の直径は約3.0ミリメ
ートルよりも小さくすべきであり、好ましくは1.5ミリ
メートル以下とすべきである。そして更に、注ぎ口の外
側寸法は、真空過中に注ぎ口34から出る液体が注ぎ口
34の外側表面38を上昇しそして第２のプレート13の底面
42に沿って拡散するのを防止する為に重要である。そう
した上昇及び拡散は液滴の寸法を増大させるとともに、
一つのウエルの内容物が所定の注ぎ口34の直下に位置決
めされた容器９ではない容器に移動する恐れを増大させ
ることから、所望されざるものである。こうした所望さ
れざる拡散は注ぎ口34を取巻く壁44によって防止され
る。壁44は一般に、0.1から２ミリメートルの長さを有
する。注ぎ口の外側表面には、注ぎ口の縦方向軸に対し
実質的に直交方向へと伸延するカラー37が設けられる。
このカラーは外側表面38に沿ってのウエル15の底面に向
かう液体上昇を阻止する作用を為す。注ぎ口は、底プレ
ート28の底面42から測定して少なくとも0.2ミリメート
ル、通常は約５ミリメートルまでの長さを有する。

第４図を参照するに、注ぎ口34aは外側表面38aを有し
該外側表面38aは好ましくは円滑であり且つ表面に凹凸
が無く、最下端41aとの交点が鋭い角部を形成する。こ
れら全ての形状は所望されざる液滴の移動を防止する為
に有益である。カラー37は更に、液滴が振動その他の原
因によって外側表面38aを濡らした場合でも、所望され
ざる液滴移動を防止する。カラー37の直径を大きくする
ほど、液滴と外側表面38aとの間に形成される角度はそ
れ以上の濡れを少なくするものとなる。外側表面38a
は、縁部35が残留する液滴の表面を貫いて突出すること
を保証しそしてそれにより、外側表面38a直径によって
その上方のウエルに保持し得る液体高さを決定可能なら
しめるよう、少なくともカラー37の直径の半分だけカラ
ーの下方へと伸延されるべきである。過性能は、やは
り外側表面38aが円滑であり且つ縁部33及び35が鋭利で
ある場合に助長される。第５図ではカラー46は円滑な曲
線44によって表面38eと結合され、これが、そうでない
場合には表面38eとカラー46との交点によって創出され
る角部での液体保持を防止する。円滑な曲線44は、プレ
ートの底面42を連結する円滑曲線45もまた然りであるよ
うに、鋳型成型の為の設計の適切性をも改善する。表面
38eはまた、端部表面41eの最下端における注ぎ口の外径
を注ぎ口の内径36eとほぼ同程度に小さなものとするこ
とを可能にし、それにより注ぎ口をして所定に内径に対
してずっと大きい液滴ヘッドを保持可能ならしめる。既
述の如く、縁部43は好ましくは鋭利であり且つ端部表面
41eの少なくとも半分の直径だけ、端部表面41eの上方に
位置決めされる。

第６図を参照するに、液滴による外側表面38dの所望
されざるぬれを低減する為に拡大部47が注ぎ口の下端34
dに追加されている。縁部49dの直径は、ウエル内に保持
し得る液体高さを決定する。縁部49dは好ましくは前述
の如く鋭利である。拡大部47の上方表面は好ましくは水
平或はそれに近いものであるが、水平から約60度までの
角度は性能改善をもたらす。

以上の全ての設計形状は、第２のプレート13がポリテ
トラフルオロエチレンの如き表面エネルギーの小さい材
料から作成された場合或は少なくとも注ぎ口及びプレー
トの裏側が表面エネルギーの小さい材料でコーティング
された場合に性能を助長する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用し得る真空アセンブリの平面図で
ある。 第２図は本発明の第２のプレート部分を含む過装置の
分解斜視図である。 第３図は部分組立状態における本発明の過装置の断面
図である。 第４図は本発明の過装置の注ぎ口形状の部分断面図で
ある。 第５図は過装置の別態様の注ぎ口形状の部分断面図で
ある。 第６図は過装置の別態様の注ぎ口形状の部分断面図で
ある。 尚、図中主な部分の名称は以下の通りである。 2:ベース 4:液体収集手段 6:収集トレー 9:容器 10:プレート支持体 12:第１のプレート 13:第２のプレート 15:ウエル 14,16:ガスケット 24:シート 28:底プレート 30:過膜 34:注ぎ口 37:カラー

フロントページの続き (72)発明者 トマス・ゼルマーニ 米国マサチューセッツ州コンコード、コ ンコード・グリーン19‐５ (56)参考文献 特表 昭62−502706（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも一つの第１のウエルを有する第
   １のプレートにして、各前記第１のウエルが第１の開口
   端部、第２の端部、外側周囲表面を有する第１のプレー
   トと、 少なくとも一つの第２のウエルを有する第２のプレート
   にして、各前記第２のウエルが第１の開口端部、第２の
   閉鎖端部、内側周囲表面を有し、前記第２の閉鎖端部
   が、該第２の閉鎖端部の厚さ部分を貫いて伸延する孔を
   有し、前記第１のプレートの外側周囲表面と前記第２の
   プレートの内側周囲表面との間で前記第１のプレートに
   固定された第２のプレートと、 前記第１のプレートの第２の端部と前記第２のプレート
   の第２の閉鎖端部との間に位置決めされたフィルタと、 開放端部を有する開放された注ぎ口にして、前記第２の
   閉鎖端部の厚さ部分を貫いて伸延する孔と流通し、内径
   が0.1mm及び3.0mmの間であり外径が0.1mm及び5.0mmの間
   である注ぎ口と、 該注ぎ口の垂直方向軸線と直交する方向に伸延するカラ
   ーにして、0.5mm及び7.0mmの間の外径を有するカラー
   と、 により構成される過装置。
2. 【請求項２】フィルタは微孔質膜である特許請求の範囲
   第１項記載の過装置。
3. 【請求項３】フィルタは限外過膜である特許請求の範
   囲第１項記載の過装置。
4. 【請求項４】フィルタは深さフィルタである特許請求の
   範囲第１項記載の過装置。
5. 【請求項５】注ぎ口が、該注ぎ口の内径に向って約５度
   及び70度間の角度で傾斜する拡大部を、該注ぎ口の下端
   に有している特許請求の範囲第１、２、３項或は４項記
   載の過装置。