JP3921633B2 - 容器およびロッド - Google Patents

Description

【０００１】
技術分野
本発明は、磁性粒子を含有する組成物の処理であって、該粒子が該組成物を含む容器内から収集されるか、または該容器内へ組成物として放出され、また磁性ロッドが該粒子をその先端に収集するため、またはその先端からそれらを放出するために使用される処理に関する。本発明は特に、該処理に使用される容器およびロッドに関する。本発明は、例えば様々な製造、精製または分析方法において使用される。
【０００２】
技術的背景
磁性粒子は、与えられた成分をその表面に付着する固相として、様々な化学処理において使用されている。該粒子のために、該固相の利用可能な表面は可能な限り大きくなる。粒度は典型的に０．０５ないし１０μｍの範囲内にある。該粒子は磁場により動かされることができる。それ故、例えば溶液体中でそれらは容器の壁部に移動されることができ、静かに注ぐかピペットで取ることによって残存する溶液を容器から取り除くことができる。該粒子はまた、磁性ロッドを該溶液中に沈めることによっても、該溶液から分離され得る。磁性ロッドはまた既知であり、カバー内で垂直方向に動く磁石を含む。低位にある磁石で、該粒子はロッド表面、特にその端部で収集することができる。該磁石が上位に上昇させられると、該粒子はそれに応じて該ロッドから放出することができる。
【０００３】
ＷＯ９４／１８５６５は、磁性粒子を収集および移動するために使用されるロッドを開示する。それは好ましくは移動可能な磁石を封入している鋭い先端を有するカバーを備える。該ロッドと一緒に使用される容器は、ロッド先端の形状と正しく符合する底面を有し得る。該ロッドと該容器壁部との間の間隙は、該ロッドが垂直方向に動かされたときに液体を該ロッドと該容器壁部との間で可能な限り素早く流すために、意図的に狭くされている。このことは、混合および物質移動を増大する。
【０００４】
本発明の一般的な説明
磁性粒子を含有する組成物のための容器と、該容器と一緒に使用される粒子を収集または移動するためのロッドが今や発明された。該容器は好ましくは断面において対称、例えば円形であり、そして該ロッドの断面形状は、該容器の断面形状と正しく符合する。該ロッドは磁石を備え、それにより粒子がロッド表面、好ましくはその先端部で収集される。該磁石は好ましくは、該粒子が該ロッド表面から放出されることができるように、その作用が排除されることができるような磁石である。
【０００５】
前記磁石は好ましくは永久磁石であり、そして最も好ましくは前記ロッド内で収集位置と放出位置との間を変えられることができる磁石である。動きの方向は特に該ロッドの長軸方向である。該磁石の収集位置は好ましくはその低位であり、そこから該放出位置に上昇することができる。該磁石は好ましくは、その幅より相当大きい長さを有する。このことは粒子が前記ロッド先端で効率的に収集されることを可能にする。同じ理由のために、該磁石の上端は好ましくは、前記粒子が収集される間、常に組成物表面より上に留まる（ＷＯ９６／１２９５８参照）。このために、該磁石の長さは、処理される液体カラムの高さよりも明らかに大きいことができる。該磁石において、その長さとその幅との比率は好ましくは、少なくとも約５：１、そして最も好ましくは少なくとも約１０：１である。該ロッドは好ましくは各点で下向きに傾斜して、鋭い先端で終結する。この方法では、液体から引き上げたとき、該ロッドは可能な限り少量の液体を保持する傾向にある（ＷＯ９４／１８５６５およびＷＯ９４／１８５６４参照）。長い磁石の使用は、小さい体積における効率的な作業を可能にする。長い磁石はまた、両端で動態の区域が拡大するので、大きい体積においても有用である。該先端は好ましくはまた先細りした凹面先端部を有し、ロッド先端部からロッド先端部と同程度の大きさの小さな容器へと粒子が効率的に放出される（ＷＯ９６／１２９５９参照）。可能な限り効率的にこの先端部と正しい位置関係にある磁場のために、該先端部の高さは該磁石の直径に対して比較的小さい。典型的に、該先端部の高さと該磁石の直径の比率は１：１〜１：２、例えば約１：１．５である。平面形状の先端はまた、可能な限り小さい信頼性のある作業体積を達成する目的を有する。
【０００６】
粒子は、前記容器がその中に配置されることができ、また前記ロッドを動かすための手段を含む特別な装置で、収集されることができる（ＷＯ９４／１８５６５参照）。
【０００７】
通常、複数の容器が一緒にされて、プレート、特に連続した幾つかの容器の列を含むマトリックス形状のプレートを形成する。普通に使用されるプレートはマイクロ滴定プレートと呼ばれるものであり、９ｍｍ間隔で８×１２の容器、またはウエルを含む。対応する外寸と１６×２４のウエルを有するプレートもまた使用される。該プレートの処理のために意図される装置は、一列中のウエルの数に等しいロッドの列を含み得る（ＷＯ９４／１８５６５およびサーモ・ラブシステムズ・キングフィッシャー^TM・マグネティック・パーティクル・プロセッサー参照）。該装置はまた、幾つか、例えば二つのプレートの同時の、特に並行な作業を可能にする。
【０００８】
本発明の第一の特徴によれば、前記容器と前記ロッドとの間隙は、ロッドに沿って上昇し、そしてそれにより該容器から液体を取り除く環状の液体または該環の一部の形成を防ぐように十分に大きい。言い換えると、該液体は重力に従い該ロッドと該容器との間を流れ落ちる。上昇する水は、該容器の縁を越えて例えば隣接する容器中に、または取り除かれた先端の先端において引き続く処理工程に流れる可能性がある。該ロッドと該容器との間の適した間隙は、少なくとも約１ｍｍ、例えば少なくとも約１．５ｍｍ、そして好ましくは少なくとも約２ｍｍであることができる。普通の場合は、３ｍｍより大きい間隙は、この観点において何らさらなる利点を与えない。
【０００９】
本発明の第二の特徴によれば、容器底面は位置決め凹部を含み、ロッド先端はロッドを全ての点で前記容器の内壁から十分な距離を保ちながら、そこにロッド先端が上手くはめ込まれる。該位置決め凹部は、該ロッドおよび該容器の水平方向の動きによって引き起こされる位置決め誤差について補償することに役立つ。凹部はその中に水平区域を含み、その幅は位置決めマージンに相当する。凹部形状は好ましくは、該凹部と該ロッドの先端部との間の間隙が可能な限り小さくなるように形成する。該間隙は好ましくは最大でも０．０５〜０．３ｍｍ、例えば０．１〜０．２ｍｍである。対称な容器およびロッドが使用されるとき、該凹部は該容器の中心に位置されるだろう。該水平区域は典型的に０．５〜２ｍｍの範囲内、例えば約１ｍｍの幅を有する。しかしながら、該ロッドは最も好ましくは、様々な寸法の平面状または凹状の底面を有する慣用の容器においてもまた使用可能である。
【００１０】
本発明の第三の特徴によれば、前記容器が前記ロッドによって処理される装置は、垂直方向に弾性を有する手段であって、該ロッドが容器底面に対して下げられると撓む手段を含む。これは、垂直方向の動きの位置決め公差によって、および該ロッドおよび該容器の製造公差によって引き起こされる位置決め誤差についての補償を可能にする。該弾性手段、例えばバネ手段は、該容器のために該装置中に含まれる基板に、該ロッドもしくはその作動装置に、または幾つかの容器を含むプレートに備えられ得る。
【００１１】
本発明は、特に非常に小さな体積での作業の間の使用に適している。下限は、例えば１０μｌまたは５μｌでさえあり得る。本発明はまた、粒子が比較的大きな体積、例えば細菌培養物から収集され、そして何倍もより小さいことができる体積に移動されたりするときの使用に適している。
【００１２】
付随する図面は、本発明の幾つかの態様の以下の詳細な説明に関連する。
【００１３】
本発明の幾つかの態様の詳細な説明
図１および２に図示される円形のウエル１は、その底面中心で、比較的切り立った縁部を有する底面凹部２を含む。ウエル凹部内に液体が存在する。
【００１４】
ウエル１と共に、円形断面と、該ウエルの直径より有意に小さいがしかし前記凹部の直径よりはなお大きい直径とを有するロッド３が使用される。該ロッドは、上端から始まる内部空洞と、該空洞内で動かされることができる長く伸びた永久磁石４を有する。該磁石が該ロッド内の低位にあるとき、磁性粒子はロッド先端に収集されることができる（図１）。該ロッド先端部５は、該ウエルの底面凹部２に適応するために先細りになっている。
【００１５】
ロッド３に付着する磁性粒子は、ウエル１内の液体中に放出されることができる（図２）。この効果のために、該ロッドは低位にある磁石４と共に該ウエル中に導入され、そして、該粒子が該ウエル内の液体中に留まるように、該磁石が、またその後該磁石を伴わないロッドが取り除かれる。対応して、該ウエル内に含まれる液体中に該粒子が存在する場合、低位にある磁石で、該粒子が該液体から前記ロッド先端に収集される。該ロッドおよび該磁石が一緒に取り除かれるとき、該粒子はそれらに沿って取り除かれる。
【００１６】
ロッド３の先端部５は凹状であり、鋭い先端で終結する。それ故、粒子が脱離させられるとき、それらは凹部２中へ可能な限り完全に一掃され、そして該ロッドが該液体から引き上げられるとき、可能な限り少量の液体を保持する傾向にある。粒子が収集されるとき、それらは該先端の凹状部に付着して、環状塊としてそれを取り囲む。凹部壁は、ロッド先端部と前記ウエルとの間の間隙が可能な限り小さくなるように、正しく符合する凸形状を有する。ロッド先端が凹部底面を押すとき、付着性および表面張力のために、該液体はこの間隙への道筋を自動的に見出す。そうして該液体は、該ロッドと共に該ウエル内に入れられたときに粒子が存在し得る先端部の全体を湿らせる。該液体は、該凹部内の位置に合わされたロッドとの間隙内に詰まったままである。該ロッドが該凹部から引き上げられるとき、該先端部を囲む板状の液体は、頂部から底部に沿って、流体力学的な力により該粒子を効率的に一掃する。
【００１７】
ロッド３とウエル１の壁部との間の間隙が十分に大きいとき、該ロッドに沿って上昇する環状の液体またはその一部は、この隙間内に形成されないだろう。適した間隙は約１ｍｍである。実際には、およそ３ｍｍより大きい間隙は、この観点において何らさらなる利益を与えない。例外的な場合に現われ得る上昇する環状の液体を壊すために、該ウエルの口部はさらに広げられることができる（ＷＯ９４／１８５６５、図５参照）。該ウエルの高い側壁は、該液体が外側に飛び散ることを防止する。この方法で、必要なときはいつでも、底面凹部２の体積よりも何倍もより多い量の液体が、同じウエル内で使用されることができる。
【００１８】
ウエル１の底面は、該ウエル中に投入された少量の液体が可能な限り完全に底面凹部２中への道筋を自然に見出すような形状を有する。該凹部において、該液体の自由表面は最小であり、該液体が表面張力の作用の下でここに留まる傾向にあるだろう。該液体がウエル底面と外壁との間の隅部に残存しないために、この隅部は穏やかにカーブした形状を与えられている。該隅部の適当な曲率半径は、例えば０．５〜２ｍｍ、例えば約１ｍｍである。
【００１９】
ウエル１の底面は、前記隅部から底面凹部２へ連続的に傾斜する。それ故、前記液体は該凹部底面中に自然に流れるだろう。
【００２０】
ウエル１内の底面凹部２の底面は中心の水平区域６を含む。該区域の幅は、ロッド３の先端が常にこの水平区域に当ることを確保するように、位置決め公差によって決定される。該ウエルまたは該ロッドが水平方向に動かされる場合、位置決め誤差が存在するだろう。そして該水平区域の幅は、（少なくとも）算定された位置決め誤差の２倍である。該区域の適当な幅は、典型的に０．５〜２ｍｍ、例えば約１ｍｍである。同じ理由のために、該ロッドの先端部５と該底面凹部の壁部との間の間隙は、上端よりも下端で僅かにより大きい。その目的は間隙を最小に減ずることである。典型的に０．１〜０．２ｍｍである。
【００２１】
磁石４の長さと直径との比率は約１３：１である。長い磁石のために、前記粒子は、可能な限り完全に正確にロッド３の先端区域へ収集される。同じ理由のために、前記先端部の高さは、該磁石の直径に対して比較的小さい。典型的に、該先端部の高さと該磁石の直径との比率は、１：１〜１：２、例えば約１：１．５である。
【００２２】
前記ウエルが９ｍｍ間隔で配置される所謂マイクロ滴定プレートにおいて、使用可能なウエル１およびロッド３の寸法は以下のようであることができる：ウエルの内径７ｍｍ、ロッドの外径４ｍｍ、ウエルの内側の深さ（底面凹部５を含まない）１０ｍｍ、底面凹部の深さおよびロッド先端部の高さ１．５ｍｍ、凹部の平底面６の幅１ｍｍ、壁部の底面隅部の曲率半径約１ｍｍ、底面凹部の壁部の曲率半径約５ｍｍ、ロッド先端の凹型の半径約４ｍｍ、磁石４の高さ約４０ｍｍ、および磁石の直径約３ｍｍ。マイクロ滴定プレートのウエルの観点において、上記のような磁石は実際には“長すぎる”が、しかしながら、この同じロッドはまた、例えば約２５ｍｍの高さを有し、体積が５００μｌ程度までであるより大きなウエルにおいても使用されることができる。相当に長い磁石はまた、中間アダプターを要せずに装置の支持構造に固定することが容易であることの利点を有する。
【００２３】
底面凹部２および前記ロッドの先端部は、ウエル１の壁部とロッド３との間の間隙が十分に大きいこと、および、横方向の運動により引き起こされる位置決め公差にも関わらず、該ロッドが該底面凹部に如何様にも挿入されることができることを確保する。
【００２４】
ロッド３はまた、平面または凹状の底面を有する慣用のウエルにおいて使用されることもできる。
【００２５】
垂直方向の動きはまた特定の公差を有し、そしてその結果、ロッド３の先端は必ずしも常にウエル底面でその低位に達しない。典型的な装置技術では、これによって引き起こされる最大誤差は約±０．５ｍｍである。ロッドとウエルとの相互の傾きはさらなる誤差を引き起こす。これによって引き起こされる誤差は、典型的に約±０．３ｍｍであり得る。幾つかのウエルを含むプレートと幾つかのロッドを含むマトリクスとの相互の傾きはさらなる誤差を引き起こす。しかしながら、この誤差は上述したものに対して小さい。
【００２６】
前記容器および前記ロッドは、適したプラスチック、例えばポリプロピレンから製造されることができる。
【００２７】
前記装置は、垂直運動公差について補償するために垂直方向のバネ手段を備え得る。
【００２８】
図３における配置は、複数のウエル１の列を含むプレート７を使用する。同様に、列中のウエルの数に等しい数のロッドが該列に平行なアームに接続されて、一緒に動くロッドの列を形成している。各ロッド３は、アーム８に固定された磁石４を保持する。その上端で、該アームは把持手段９を有し、それにより該アームは垂直方向に動かされる。該プレートは基板１０上に配置される。該基板は、垂直方向のバネ手段１１のために、垂直方向に撓む。ロッドの列が該ウエル中に導入されるとき、それは底面凹部２の底面６に対して、また幾らかさらに押出される。そして、該バネが前記先端と各ロッドの底面との間の距離を最小に（実際にはほとんど０に）釣り合わせる。
【００２９】
基板１０の代わりに、ロッド４の固定アームがバネを備えることもできる。
【００３０】
加えてまたはさもなくば、各アーム８は別個にバネを備え得る。この目的のために、把持手段９は、該アーム中の上側止め具１２と下側止め具１３との間に滑動するように配置され、そして該把持手段と該下側止め具との間に、該把持手段を上側に押すバネ１４が存在する。
【００３１】
スプリング配置は、非常に小さいウエル（例えば、５ないし１０μｌ）が使用されるときに特に有用である。大きなプレートまたは多数のウエルを含むプレートが使用されるときも特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の一つの態様に従い、磁性粒子をロッドで容器内の少量の液体から収集する工程を図示する。
【図２】 図２は、図１のロッドに付着した磁性粒子を図１の容器内の少量の液体中に放出する工程を図示する。
【図３】 図３は、バネ手段を備えた本発明の装置を図示する。

Claims (7)

1. 容器、および該容器内の粒子を含有する液体から磁性粒子を収集するため、または該容器内の液体中に該粒子を放出するために該容器と共に使用されるロッドであって、
   該ロッド（３）は該容器内に挿入され、そして収集または放出作業後に該容器から取り除かれ、
   該ロッドは先細の先端部（５）を有し、該粒子は該先端部上に収集され、また該粒子は該先端部から放出され、そして
   該容器（１）は内壁を有する容器およびロッドにおいて、
   該容器（１）内に導入される該ロッド（３）から該容器の内壁までの距離は、該ロッドが該容器から引き上げられるときに該ロッドに沿って取り除かれるだろう環状の液体または該環の一部が該容器と該ロッドとの間に形成されることを防ぐように各点で十分に大きく、そして
   該容器は底面およびその中の凹部（２）を有し、該凹部はその中に水平区域（６）を有することを特徴とする容器およびロッド。
2. 前記容器（１）の内壁からの前記ロッド（３）の距離は、少なくとも１ｍｍである、請求項１記載の容器およびロッド。
3. 前記水平区域（６）は、前記容器および前記ロッドの水平方向の動きの位置決め公差に等しい直径を有する、請求項１記載の容器およびロッド。
4. 前記水平区域（６）は、０．５〜２ｍｍの範囲内の直径を有する、請求項３記載の容器およびロッド。
5. 前記ロッドは、該ロッド内で収集位置と放出位置との間を変えられることができる永久磁石（４）を有し、該ロッドの先端部（５）の高さと該磁石の直径の比率は１：１〜１：２である、請求項１ないし４のうちのいずれか一項に記載の容器およびロッド。
6. ロッドにより、容器内の粒子を含有する液体から磁性粒子を収集するか、または該容器内にある液体中に該粒子を放出する方法であって、
   該ロッド（３）は該容器内に挿入され、そして収集または放出作業の後に該容器から取り除かれ、
   該ロッドは先細の先端部（５）を有し、該粒子は該先端部上に収集され、また該粒子は該先端部から放出され、そして
   該容器は内壁を有する方法において、
   該容器から該ロッドを取り除く間の内壁からの該ロッドの距離が、該ロッドに沿って取り除かれる可能性のある環状の液体または該環の一部が該内壁と該ロッドとの間に形成されないように十分にあるロッド（３）が使用され、そして
   該容器は底面およびその中の凹部（２）を有し、該凹部はその中に水平区域（６）を有することを特徴とする方法。
7. ロッドにより、容器内の粒子を含有する液体から磁性粒子を収集するか、または該容器内の液体中に該粒子を放出する装置であって、
   該ロッド（３）は該容器内に挿入され、そして収集または放出作業後に該容器から取り除かれ、
   該ロッドは先細の先端部（５）を有し、該粒子は該先端部上に収集され、また該粒子は該先端部から放出され、そして
   該容器（１）は内壁を有する装置において、
   該ロッドが該容器（１）内に挿入されるとき、該ロッド（３）から該容器の内壁までの距離は、該ロッドに沿って取り除かれる可能性のある環状の液体または該環の一部が該容器と該ロッドとの間に形成されることを防ぐように各点で十分に大きく、
   該容器は底面およびその中の凹部（２）を有し、該凹部はその中に水平区域（６）を有し、また
   該装置は該ロッドの動きの方向に撓む手段（１１、１４）を含むことを特徴とする装置。」

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