JP4443495B2 - 精製装置 - Google Patents

Description

本発明は、材料および薬剤を反応させ、固体と液体を分離して、反応生成物を精製する精製装置に関する。

所定の材料および薬剤を反応槽に注入し、反応槽内で反応させ、反応後、固体と液体を分離し、精製する精製装置が知られている。例えば、タンパク質合成過程においては、合成された目的のタンパク質を含んだ液体中に、レジンと呼ばれる微粒子の吸着材料を投入し、これにタンパク質を吸着させる。そして、タンパク質を吸着したレジンと残りの液体を分離する。さらに、溶出液によりレジンに吸着されたタンパク質を溶出させ、タンパク質が溶けた溶出液をレジンから分離し、タンパク質の精製を行っている。

また、下記特許文献１には、生物組織の試薬処理を行う装置が記載されている。この処理においては、固体の試料を試薬で処理し、処理後の試薬（液体）と試料（固体）を分離している。具体的には、試薬を注入、排出可能な試薬槽に、底部にフィルタを有する容器に入れられた試料を、容器ごと浸け、試薬を注入排出して所定の処理を行っている。試薬を排出する際には、試薬槽底部に接続された配管を介して吸引ポンプで試薬の吸引を行っている。試薬槽の開口部分で、試薬槽と容器は密接しており、吸引ポンプにより吸引される流体は、容器底部のフィルタを介して流れる。したがって、吸引ポンプの負圧が試料（固体）の表面に残る試薬（液体）を吸い取るように作用する。

特開平９−２３６５９８号公報

前記特許文献１の装置においては、吸引ろ過を行うための吸引ポンプを備えており、装置の構成部品が多くなる。また、容器の底面が水平であるために、固体が少ないと、個々の固体粒子の間隔が大きく拡がり、吸引ポンプの負圧を固体表面に付着した液体に適切に作用させることができず、分離がよく行われない。

本発明は、精製装置の構成を簡易なものとすること、固体と液体を十分に分離できるものとすることの少なくとも一つを目的とする。

前述の課題を解決するために本発明の精製装置は、反応槽が設けられた反応容器と、反応容器の上方より降下し、反応後の液体を吸引するノズルと有し、反応容器には、一端が反応槽の側面の底面に隣接する部分に連通し、他端に前記ノズルを受け入れるノズル受容部を有する吸引配管と、吸引配管の反応槽側の端または吸引配管内に配置されるフィルタと、が設けられる。固体と液体を分離する際に、ノズル受容部にノズルを接続してノズルと吸引配管を一体の配管とし、ノズルに作用する負圧を反応槽の底部に導き、反応槽内の液体を吸引する。

反応後の液体を吸引するノズルを利用して、吸引ろ過を行うことで、吸引用のポンプや、ポンプの負圧を反応槽に導く配管を別途設ける必要がなくなり、装置の構成が簡略となる。

また、反応容器が載置されるテーブルと、前記テーブルの傾斜角度を制御する傾斜制御機構と、を有し、傾斜制御機構により、材料および薬剤を反応させる際には反応槽の底面が水平となるよう、また、固体と液体を分離する際には、反応槽の底面が、吸引配管の反応槽側の開口に向けて傾くようにテーブルを傾斜させるようにできる。

反応の際に、容器を動かして容器内の液体を動かし、材料や薬剤が混ざるようにする場合、容器を水平位置させることで、液体をこぼれにくくし、固体と液体を分離する際には、傾けることによって、分離の効率を高める。

また、反応槽の底面を、吸引配管の反応槽側の開口に向けて傾斜したものとすることができる。固体が吸引配管の開口に集まり、吸引ろ過の効率が高まる。

注入用、吸引用のノズルを用いて吸引ろ過を行うようにしたことにより、装置の構成が簡略となる。

以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１には、本実施形態にかかる精製装置１０の構成が示されている。この精製装置１０は、タンパク質の合成や、生体組織の処理を行う分注装置の一部として用いることができる。以下においては、タンパク質の合成、精製過程に関連して説明を行うが、本精製装置は、他の処理工程における精製、ろ過に用いることもできる。

精製装置１０は、タンパク質の合成反応等を行う反応槽１２をそれぞれ有する６個の反応容器１４を有している。６個の反応容器１４は、一列にテーブル１６上に載置されている。テーブル１６は、さらに傾動軸１８を軸として回動可能に、ベース２０に支持されている。ベース２０の、テーブル１６の底面の下の位置には、反応槽内の溶液の温度を一定に保つための温度制御装置（不図示）が設けられている。また、ベース２０には、テーブル１６の上面の開口を覆う、開閉可能な蓋（不図示）が設けられている。この蓋は、ベース２０およびテーブル１６内の保温に寄与する。

ベース２０は、ベース２０全体を水平面内で揺動させる揺動機構に連結されている。揺動機構は、具体的には、揺動用モータ２２の回転を往復運動に変えるリンク機構から構成される。また、テーブル１６は、傾動軸１８を軸として回動可能であり、この回動を制御するのが傾動用モータ２４である。傾動用モータの回転により、図２のようにテーブル１６を傾斜させることができる。

テーブル１６上には、ノズル２６が配置されている。ノズル２６は、水平面内の運動と、昇降運動が可能となっており、所望の反応容器１４に対して所定位置に位置決めすることができる。また、ノズル２６には、吸引吐出装置２８が接続されており、反応容器内の液体を吸い上げることができる。ノズル２６の先端は、チップと呼ばれる交換可能な部品となっている。反応容器１４内の液体を吸引するときには、チップの容量以下の液体が吸い上げられる。吸引された液体は、ノズル２６を移動させて、別の容器に吐出され、その後チップは交換されて、今回の液体による次回使用時の汚染を防止している。

図中、ノズル２６は１個が示されているが、６連の反応容器に対応して、６連とすることもできる。また、反応容器内に、所定の薬剤を注入するために用いることもできる。もちろん、薬剤等の注入用に別途の専用のノズルを設けることもできる。

図３および図４には、反応容器１４の、傾動軸１８に直交する平面による断面図が示されている。図３には、図１に対応してテーブル１６が水平に置かれた状態が示され、図４には、図２に対応してテーブル１６が傾けられた状態が示されている。反応容器１４は、反応槽１２が設けられた容器本体３０と、ジョイント３２を有している。容器本体３０の反応槽１２は、円筒形の槽であり、底面は平面であって、水平に載置されたときにこの底面も水平となる。容器本体３０の外側面には、反応槽１２の円筒の軸線に対して傾斜した傾斜面３４が形成され、この傾斜面は、容器本体３０を図４のように傾斜させた際に、鉛直な平面となる。さらに、容器本体３０には、反応槽１２と外部を連通する貫通孔３６が設けられている。この貫通孔３６の反応槽１２側の端は、反応槽の円筒の側面の底面に隣接する部分に開口し、もう一方の端は傾斜面３４に開口している。

ジョイント３２は、ほぼ直方体のジョイント本体３８と、ジョイント本体３８の側方に突出する円柱状の突出部４０を有する。ジョイント３２は、容器本体３０に対して、ジョイント本体３８の側面が容器本体３０の傾斜面３４に密接し、突出部４０が貫通孔３６に挿入される位置で固定される。ジョイント３２には、突出部４０の円柱軸線に沿った部分と、ジョイント本体３８内に傾斜面３４に平行に配置される部分とからなる略Ｌ字形の孔４２が設けられている。この孔４２は、ジョイント３２が容器本体３０に結合されたときに、反応槽１２の底部と外部を連通する。この孔４２の外部側の開口には、ノズル２６が接続され、反応槽１２内の液体がこの孔４２を介してノズル２６に吸引される。つまり、この孔４２は、反応槽１２内の液体を吸引するための配管として機能する。以下、この孔４２を吸引配管４２と呼ぶ。

吸引配管４２の反応槽１２側の端には、網目状のフィルタ４４が配置されている。このフィルタ４４は、反応槽１２内の固体が通らない程度の網目となっている。なお、フィルタは、網目状以外のものを用途によって適宜選択することができる。例えば、スポンジ状の多孔質のもの、不織布などを用いることができる。フィルタ４４は、反応槽１２の側面と面一となるように配置されている。図５には、突出部４０の先端が示されている。突出部４０内の吸引配管４２の断面形状は、大部分が円形（符号４２ａで示す）であるが、端部においては、図５に符号４２ｂで示される水平方向に長い長孔となっている。長孔とすることで、流路断面積を広げ、フィルタ４４部分でのつまりを防止している。また、長孔４２ｂの下側の辺が、反応槽１２の底面とほぼ同一の高さとなっており、これにより反応槽１２内の液体が確実に吸い出される。

吸引配管４２の外部に向けて開口する端は、ノズル２６を受け入れるノズル受容部４６を構成する。ノズル受容部４６は、ノズル２６の先端部分の外形よりやや大きい内径を有し、開口端において、ノズルを受け入れやすいようにＣ面取りが施されている。ノズル２６の先端はテーパ形状であり、ノズル受容部４６にノズル２６を挿入すると、Ｃ面取りと一定径の部分との境界付近で、ノズル２６外周がノズル受容部４６の内周に密接し、この部分から空気を吸い込まないようにしている。したがって、ノズル２６に作用する負圧は吸引配管４２を伝って、反応槽１２底部の吸引配管開口に導かれる。言い換えれば、ノズル２６と吸引配管４２が一体の配管として機能する。

次に、タンパク質の合成、精製過程を例に挙げて、本実施形態の精製装置１０の動作を説明する。図６〜図１０には、タンパク質合成、精製過程の概略が示されている。反応槽１２に、転写反応後溶液とタンパク質の材料となる翻訳バッファが注入されて、所定温度に維持しつつ、揺動機構により揺動させて、所定時間保持し、反応させる。図６は、反応工程が終了した状態を示しており、溶液中には、合成された目的のタンパク質が溶けている。ここに目的のタンパク質を吸着するレジン４８と呼ばれる微粒子を投入する。この状態が図７に示されている。微粒子投入後、所定時間揺動を行い、タンパク質のレジンへの吸着を促進する。所定時間経過後、テーブル１６を傾動させ、図８に示すように、反応容器１４を、吸引配管４２の反応槽側の開口が最も下に位置するように傾ける。ノズル２６を上方より降下させてノズル受容部４６に挿入する。このとき、ノズル２６の外周面とノズル受容部４６の内周面が密接して、これらの間に隙間がなくなり、ノズル２６と吸引配管４２が一体の配管となる。ノズル２６に負圧を作用させると、反応後の液体が、吸引配管４２を介してノズル２６に吸引される。レジン４８は、フィルタ４４を通過せず、反応槽１２内に残留する。ノズル２６の負圧は、反応槽１２の底部まで作用し、底に溜まったレジン４８に付着する液体を十分に吸引することができる。ろ過されたレジン４８に対して、ノズル２６により洗浄液を滴下して、ノズル２６で吸引し、レジン表面に付着している反応後の液体を洗い流す。この洗浄過程を１回または複数回行う。

次に、図９に示すように、レジン４８に対し、これ吸着されたタンパク質を溶出させる溶出液５０をノズル２６より注入する。溶出液５０の量は、タンパク質合成時の翻訳バッファおよび転写反応後溶液の容量の１０分の１以下であり、反応容器１４を傾けておくことにより、レジン４８とよく接触し、効率よくタンパク質を溶出することができる。所定時間経過後、ノズル２６を、ノズル受容部４６に接続して、目的のタンパク質が溶けた溶出液を吸引する。

以上説明した実施形態においては、反応容器１４を傾けて、反応槽１２内の溶液等を、吸引配管４２の開口に集めるようにしたが、図１１に示す反応容器１１４のように反応槽１１２の底面１１３を、吸引配管４２の開口に向けて下がるように傾斜させてもよい。この反応容器１１４は、吸引を行う際に傾ける必要がないので、テーブル１６を傾動させる機構を設ける必要がない。

本実施形態の精製装置の外観を示す図である。 図１の精製装置のテーブル１６を傾けた状態を示す図である。 反応容器１４の断面を示す図であり、水平に置かれた状態を示す図である。 反応容器１４の断面を示す図であり、傾けておかれた状態を示す図である。 ジョイントの突出部４０の先端の形状を示す図である。 本実施形態の装置の動作説明図である。 本実施形態の装置の動作説明図である。 本実施形態の装置の動作説明図である。 本実施形態の装置の動作説明図である。 本実施形態の装置の動作説明図である。 反応容器の他の形態を示した図である。

符号の説明

１０ 精製装置、１２ 反応槽、１４ 反応容器、１６ テーブル、２０ ベース、２６ ノズル、３０ 容器本体、３２ ジョイント、４０ 突出部、４２ 吸引配管（孔）、４４ フィルタ、４６ ノズル受容部、４８ レジン、５０ 溶出液。

Claims (2)

1. 反応槽に所定の材料または薬剤を入れ、反応させ、反応後に固体と液体を分離し、所定の反応生成物を精製する精製装置であって、
   反応槽が設けられた反応容器と、
   反応容器の上方より降下し、反応後の液体を吸引するノズルと、
   反応容器が載置されるテーブルと、
   前記テーブルの傾斜角度を制御する傾斜制御機構と、
   を有し、
   反応容器には、
   一端が反応槽の側面の底面に隣接する部分に連通し、他端に前記ノズルを受け入れるノズル受容部を有する吸引配管と、
   吸引配管の反応槽側の端または吸引配管内に配置されるフィルタと、
   が設けられ、
   傾斜制御機構は、材料および薬剤を反応させる際には反応槽の底面が水平となるよう、また、固体と液体を分離する際には、反応槽の底面が、吸引配管の反応槽側の開口に向けて傾くようにテーブルを傾斜させ、
   固体と液体を分離する際に、ノズル受容部にノズルを接続してノズルと吸引配管を一体の配管とし、ノズルに作用する負圧を反応槽の底部に導き、液体を吸引する、
   精製装置。
2. 反応槽に所定の材料または薬剤を入れ、反応させ、反応後に固体と液体を分離し、所定の反応生成物を精製する精製装置であって、
   反応槽が設けられた反応容器と、
   反応容器の上方より降下し、反応後の液体を吸引するノズルと、
   を有し、
   反応容器には、
   一端が反応槽の側面の底面に隣接する部分に連通し、他端に前記ノズルを受け入れるノズル受容部を有する吸引配管と、
   吸引配管の反応槽側の端または吸引配管内に配置されるフィルタと、
   が設けられ、
   反応槽の底面は、吸引配管の反応槽側の開口に向けて傾斜しており、
   固体と液体を分離する際に、ノズル受容部にノズルを接続してノズルと吸引配管を一体の配管とし、ノズルに作用する負圧を反応槽の底部に導き、液体を吸引する、
   精製装置。
   
   

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