JP4477147B2 - 試料液体または試料液体の液滴を減圧下で選択的に濾過し、真空乾燥する装置および該装置の使用 - Google Patents

Description

本発明は、運搬体の入口および出口開口を含む区画内で減圧下で液体試料を選択的に濾過し、前記区画の出口開口の領域に存在する液滴を真空乾燥するための装置に関する。さらに、本発明は生体高分子、特に核酸の精製における前記装置の使用に関する。
分子生物学では、試料の分析において、２次元的に縦横に配列された複数の区画を有する微量滴定プレートと呼ばれる運搬体が使用される。これらの区画は運搬体の上側に向く入口開口を備え、運搬体の下側に出口開口を備える。区画には、分析すべき液体試料の物質を結合させるために設けられたフリットまたは膜の形状の濾過体がある。
分析すべきの試料液体は、必要ならば処理された後、運搬体（微量滴定プレート）の個々の区画内に導入される。区画の出口開口に低圧をかけることによって、試料液体が区画の濾過体を通して流れるようになっている。この工程で、試料液体の分析すべき成分とその他の成分とが、濾過体に補集される。液体試料の関心対象の成分を得るために、必要でない成分は濾過体から洗い出さなければならない。この目的のために、様々な濃度の洗浄緩衝液が区画内にピペットで分注される。これらの洗浄緩衝液によって、試料液体の関心対象外の成分の一部は濾過体から放たれる。次いで、溶出緩衝液によって、試料液体の関心対象の成分が濾過体から洗い出される。洗浄緩衝液、溶出緩衝液および試料液体をピペットで分注して流す工程は、コンピュータ制御されるピペッティングマシン内で行われる。これらのピペッティングマシンは、濾過体を通して試料液体または洗浄緩衝液を取り出すために、運搬体が実質的に気密に取り付けられる開口を含む真空室を備えている。上述の種類の装置はDE-A-41 07 262に記載されている。減圧下での濾過では、区画の出口開口に残りの液体が液滴の形で滞留する事態が必ず発生する。溶出の工程が行われる以前に、これらの液滴を取り除かなければならない。分析されるべき量は時には相当少ないので、残りの液体との混合は誤った結果を導く可能性がある。さらに、液滴には分析すべきでない試料液体の成分が存在するので、これもまた分析結果の質を落とすことになる。先行技術では、運搬体、すなわち微量滴定プレートはそれぞれ、液滴が実質的に振り落とされるように、吸収材料を含む支持体上に数回落下される。しかし、この工程は、ピペッティングマシンの場合のように、自動工程の場合には組み込むことができない。
本発明の目的は、運搬体の区画の出口開口に残っている液滴を、減圧下で濾過工程が行われた後に手動的に介入することなく、自動的に除去できる装置を提供することである。
この目的を達成するために、本発明は、運搬体の入口および出口開口を含む区画内の液体試料を減圧下で選択的に濾過し、前記区画の出口開口の領域に存在する試料液体の液滴を乾燥するための装置り、該装置は、
頂壁、底壁、およびそれらを接続する側壁によって定められる内部空間を有する室と、
出口開口を前記室の内部空間の方向に向けることによって実質的に気密状態に閉じ蓋または前記運搬体を選択的に配することができる開口縁を有する開口を含む頂壁と、
前記運搬体を前記室の内部空間内に導入するために実質的に気密に開閉できるアクセス側壁として形成されている前記側壁の１つと、
前記運搬体の区画の前記出口開口から出る液体のための排水路を含む前記底壁と、
前記運搬体が前記頂壁の開口縁に配置され、前記室の前記アクセス側壁が閉じている状態で、前記区画の出口開口から液体試料を抜き出すために第１低圧を発生させるための、および、前記運搬体が前記室の内部空間内に配置され、蓋が前記頂壁の開口縁に配置されると共に前記室のアクセス側壁が閉じている状態で、前記区画の出口開口にまだ存在している液体試料の液滴を乾燥するために第１低圧より高い第２低圧を発生させるための、前記室の内部空間内で終端する吸気導管を有する真空ポンプとを備える装置を提案する。
本発明に係る装置は、頂壁、底壁、およびそれらを接続する側壁を備える低圧室を設けている。前記側壁の１つはアクセス側壁として形成され、開閉することができるので、この側壁を介して低圧室の内部空間内へ区画運搬体（以後、微量滴定プレートと呼ぶ）を導入することが可能である。さらに、低圧室はその頂壁に、蓋によって閉じることができる開口を含む。蓋の代わりに、微量滴定プレートを該開口に配置することもできるので、次いで低圧室は減圧下で区画の試料液体を濾過するために使用することができる。低圧室は、流出した液体を排水できるように、底壁に排水路を備える。
前記低圧室の内部空間の低圧は、吸気導管によって低圧室の内部空間に接続された真空ポンプによって発生する。この真空ポンプにより、低圧室の内部空間に第１低圧および第２低圧を交互に発生することができる。第１低圧は、微量滴定プレートの区画の出口開口を通して試料液体を引き込むために必要である。したがって、第１低圧は、減圧下での濾過のために使用される。第１低圧より高い第２低圧は、微量滴定プレートの出口開口に付着している試料液体の液滴を真空で乾燥するために使用される。真空乾燥の場合、低圧室の頂壁の開口を蓋で閉じ、微量滴定プレート自体は低圧室の内部に配置する。低圧室の圧力を低下させることによって、液滴の気化点が低下し、それにより液滴は蒸発によって除去される。
本発明に係る装置によって、１つの同じ低圧室を試料液体の濾過および液滴の除去の両方に使用することが可能である。この目的のために低圧室で行われる上述の操作は、ピペッティングマシンの掴み装置によって難なく実現することができるので、手動による介在はもう必要でなくなる。
本発明の有利な展開では、前記低圧室は、微量滴定プレートを低圧室の内部空間に入れるために、微量滴定プレートを受容するための支持台を含むようにする。この支持台は、低圧室のアクセス側壁の内側に内部空間に向けて配置され、またこの目的のために、アクセス側壁は、低圧室の他の壁から、またはそれらに向かって移動できるように形成されている。この文脈で、アクセス側壁は、該アクセス側壁に接続された少なくとも１つのカム要素を備えるようにすると効果的である。カム要素は駆動装置によって動作することができ、それによってアクセス側壁も移動する。この文脈で、カム要素およびアクセス側壁は、グリップアームによって微量滴定プレートを上方から受入れ台内に挿入でき、そして上方から支持台からの取り出しがそれぞれできるように、大きく開くことができる自動引出しのように機能する。
本発明の別の有利な展開では、前記低圧室は、さらに、内部空間を加熱するために少なくとも１つの加熱要素を含むようにする。この加熱要素によって、低圧室の内部空間を適切な温度レベルに設定することができる。減圧下での濾過中に、低圧室の内部空間を加熱することもできる。いずれにしても、内部空間を加熱することは、まだ存在している液滴が蒸発するように低圧室内の条件をいっそう素早く設定できるので、真空乾燥の場合には効果的である。
頂壁の開口縁への蓋または微量滴定プレートの配置を簡単にするために、開口縁は、蓋または微量滴定プレートを開口縁に載せたときにそれが真中に位置決めされるように、外側方向に傾斜して延びる導入面を備えると適切である。これは、たとえグリップアームの位置決め精度が低くても、頂壁の開口を、蓋または微量滴定プレートのいずれかによって自動的に閉じることができるという利点を持つ。
予め前記低圧室の内部空間に微量滴定プレートを移動させてから蓋で頂壁の開口を閉じることなく、低圧室の内部空間を環境から密閉できるようにするために、微量滴定プレートが頂壁の開口に配置された場合に該微量滴定プレートの区画の入口開口の上に置く実質的に気密材料からなる密閉体または密閉マットを挿入すると効果的である。減圧下での濾過が行われた後、出口開口に付着しているであろう液滴を真空乾燥するために、微量滴定プレートを頂壁の開口に保持することができる。
本発明に係る装置は、
液体試料を受けるための複数の区画を備える運搬体を掴むための可動掴み装置と、
掴み装置を制御するための制御手段とを備えるピペッティング装置内に含めることができるようにすることが好ましい。
本発明に係る装置は、請求項１４ないし１８に記載するように、またEP-A-0 268 946にも記載されるように、特に生体高分子の単離、分離、および／または精製に利用することができる。この文書は、参照によって本願の開示に組み込まれる。
特に、本発明に係る装置は、好ましくは、生体高分子を含む混合物から生体高分子を分離、単離、および／または精製するために使用することができる。最も好ましくは、これらの生体高分子は、ペプチド、タンパク質、核酸、特にＤＮＡおよび／またはＲＮＡ、オリゴ糖類および／または多糖類を含む。特に、ＤＮＡはゲノムまたはプラスミドＤＮＡである。
本発明に係る装置は、入口開口および出口開口ならびにそれらの間に配置され、試料の物質を様々な親和性によって固定化する多孔性マトリックス材を有する区画に入れられた様々な物質を含む試料から、関心対象物質、特に生体高分子を単離するために使用することもできる。特に関心のある物質は、核酸、オリゴ糖類または多糖類である。該装置を上記目的に使用する場合、
関心のある物質が前記マトリックス材に結合される親和性よりも前記マトリックス材への親和性が小さい物質を前記マトリックス材から放つために、前記区画の前記入口開口内に洗浄緩衝液を供給する過程と、
減圧下での濾過のために作動する本発明に係る装置を使用することによって、低圧で前記区画の出口開口から前記洗浄緩衝液および溶解した物質を前記マトリックス材を通して取り出す過程と、
真空乾燥のために作動する本発明に係る装置を使用することによって、前記区画の前記出口開口にまだ存在している残留物質を除去する過程と、
関心のある物質だけをマトリックス材から実質的に放つために、前記区画の前記入口開口内に溶出緩衝液を供給する過程と、
再び減圧下での濾過のために作動する本発明に係る装置を使用することによって、低圧で前記マトリックス材を通して前記区画の前記出口開口から前記溶出緩衝液および関心のある物質を取り出しながら、同時に、出口開口から出てくる前記溶出緩衝液および関心のある物質を、本発明に係る装置の低圧室のアクセス側壁の支持台に挿入された区画内へ濾過する過程とが実行される。
今から図面を参照しながら本発明をさらに詳しく説明する。
図１は、グリップアームおよび低圧室を備えるピペッティングマシンの側面図である。
図２は、運搬体が頂部に配置されて閉じた状態の低圧室の縦断面図である。
図３は、図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う断面図である。
図４は、運搬体の低圧室内への導入を示す、開いた状態の低圧室の縦断面図である。
図５は、頂壁の開口が閉じられ、運搬体が真空乾燥のために低圧室の内部に配置されて閉じた状態の低圧室の縦断面図である。
図１は、可動ブラケット１２を備えるピペッティングロボット１０を主に示す。ブラケット１２はレール１４に沿って移動でき、１つまたは複数のピペッティング針１６、および２つのグリップアーム２０を有する掴み装置１８を備える。ピペッティング針１６および掴み装置１８はブラケット１２に沿って移動でき、したがってマシン１０のテーブル２２に対して相対的にＸおよびＹ方向に移動することができる。
図面を簡素化するために精密には示されていないが、ピペッティング工程のために必要な様々な器具および物体はテーブル２２上に配置されている。とりわけ、減圧下での濾過と、濾過工程後に運搬体２６にまだ付着しているであろう残留液体の真空乾燥との両方に使用できる低圧室２４は、テーブル２２上に配置されている。
次に、図１ないし図５を参照しながら、低圧室２４および運搬体２６の構造について説明する。図２から分かるように、運搬体２６は、各々入口開口３０および出口開口３２を有する複数の管状区画２８を含む。多孔性マトリックス材、フリットまたは膜の形状の濾過体３４は、区画２８内に配置されている。運搬体２６は、区画２８の配列全体にわたって周囲に横方向に延びるリム３６を備える。
低圧室２４は底壁３８およびそれに平行な頂壁４０を含み、これらは４つの側壁４２、４４を介して相互に接続されている。そのうちの３つの側壁（図では符号４２で示される）は固定して形成され、４番目の側壁４４は、低圧室２４の内部空間４６へのアクセスを可能にするために可動的に形成されている。（以下、アクセス側壁と呼ぶ）。頂壁４０には開口４８があり、その開口縁５０は密閉面５２を含んでいる。開口縁５０は、密閉面５２の上方に拡張センタリングゾーン５４を備えている。
アクセス側壁４４は、挿入用の開口６０を画定する外周枠５８を含み、かつ内側からアクセス側壁４４に固定して接続される支持台５６を備えている。枠５８は、頂壁４０および底壁３８に平行に配置されている。特に図３および図４の例から分かるように、２つのカム要素６２がアクセス側壁４４から突設されており、底壁３８を支持するベースプレート６６に配置されたガイドレール６４内を軸方向に移動可能に案内される。２つのカム要素６２の１つに接続されたラック７２と組み合わされた植込歯車の形状の駆動要素７０を含む駆動電動機６８を、ベースプレート６６にフランジ接続してある。この方法で、アクセス側壁４４は、固定側壁４２によって矢印７３の方向に移動したり、固定側壁の方向に移動することができる。アクセス側壁４４の内側には、固定側壁４２、頂壁４０および底壁３８に接触せしめる外周密閉材７４が配置されており、低圧室２４の内部空間４６を密閉する。
さらに図面から分かるように、底壁３８は、液体を受入れ容器８０へ向かわせるために、配水管７８の方向に向けた傾斜７６を有する。真空ポンプ８２は吸気導管８１を介して配水管７８に接続され、このポンプにより、内部空間４６から空気が引き出されて低圧を発生させる。図５から分かるように、低圧室２４の頂壁４０の開口４８は、ピペッティングマシン１０の掴み装置１８によって蓋８４を掴むための突起８６を有する蓋８４によって閉じることができる。固定側壁４２の少なくとも１つに、１つまたは複数の加熱要素８７を設けることにより、圧力以外に、低圧室２４の温度４６も設定することができる。
次に、ピペッティングマシン１０による低圧室２４の操作および使用について、詳しく説明する。
運搬体２６の区画２８内に存在する液体を濾過体３４内に通すために、突起リム３６は密閉面５２上にあり、運搬体２６は低圧室２４の頂壁４０の開口４８内に挿入される。運搬体２６は掴み装置１８によって開口４８内に挿入され、運搬体２６は開口縁５０の入口ゾーン５４によって開口４８の中心に位置決めされる。この手順中に、運搬体２６が支持台枠５８の挿入用開口６０内に配置されていない状態で、アクセス側壁４４が閉じる。次いで、低圧室２４の内部空間４６内に第１低圧が発生し、これにより液体が濾過体３４を通過する。この工程で、低圧は約４００ないし８００ｍｂａｒになる。この段階で低圧室２４の内部空間の予熱のために、加熱要素８７を作動させることができる。区画２８の出口開口３２から流れ出る液体は、配水管７８を介して受入れ容器８０内に入る。したがって、濾過体３４に残っている物質が分析の対象であるので、この液体は他の手段で処理することができる。
関心のあるこの物質を分析に利用できるようにするために、濾過体３４から解放しなければならない。この目的のために運搬体２６は、個々の濾過体３４から放たれる物質を受け入れる複数の個別受入れ容器９０を備えた架台８８に配置されなければならない（図１参照）。分析対象の物質つまり液体の成分の量は相当少なく、また分析は正確に行わなければならないので、分析すべき成分だけを受入れ容器９０内に得られるようにしなければならない。先の濾過段階からまだ出口開口３２に付着している液滴は、測定結果に悪影響を及ぼすことがあるので、溶出工程の前に液滴を除去しなければならない。この目的のために、頂壁４０の開口４８に配置されている運搬体２６を掴み装置１８によって持ち上げ、運搬体２６を上方から枠５８の挿入用開口６０内へ導入する。この目的のために、電動機６８が起動し、枠５８が低圧室２４の内部空間４６から外に完全に出るまで、アクセス側壁４４を外に移動させる。この状況を図４に示す。この図によって、運搬体２６が今どのように、開口縁５０と同様に縁に入口ゾーン９２を含む挿入用開口６０内に上方から挿入されることが明瞭になる。この工程で、運搬体２６を開口４８から持ち上げて移動した直後に落下させ、その結果発生する振動によって出口開口３２にまだ付着している液滴を放つように、掴み装置１８の制御を選択することができる。運搬体２６を枠５８内に挿入した後、アクセス側壁４４を固定側壁４２の方向に戻るように移動させる。さらに、掴み装置１８で蓋８４を掴み、頂壁４０の開口をそれで閉じる。
次いで、今実質的に気密状態に密閉されている内部空間４６を、液体を濾過体３４から取り出すための低圧より実質的に大きい低圧にさらす。今発生している低圧は約５０ないし１００ｍｂａｒである。さらに、内部空間４６の加熱要素８７を相応に制御することによって、４０から６０℃の間の温度範囲を設定する。この方法で、依然として出口開口３２に付着している液体の気化点が変化し、したがって液体が蒸発する。この真空乾燥工程の後、低圧室２４を再び空気にさらし、アクセス側壁４４を移動させ、出口開口３２の液滴を除去した運搬体２６を、溶出緩衝液を供給するための架台８８に移すことができる。次いで、運搬体２６を低圧室２４の頂壁４０の開口４８上に移す。運搬体２６の区画の溶出液が低圧によってそこから引き出されたとき、それを受入れる区画を備える運搬体を枠５８内に挿入する。

Claims (4)

1. 運搬体の入口開口および出口開口を含む区画内の液体試料を減圧下で選択的に濾過し、前記区画の出口開口の領域に存在する試料液体の液滴を真空乾燥するための装置であって、
   頂壁（４０），底壁（３８）およびそれらを接続する側壁（４２、４４）によって定められる内部空間（４６）を有する室（２４）と、
   前記運搬体（２６）の区画（２８）の出口開口（３２）を前記室（２４）の内部空間（４６）の方向に向けることによって実質的に気密状態に閉じ蓋（８４）または前記運搬体（２６）を選択的に配することができる開口縁（５２）を有する開口（４８）を含む前記頂壁（４０）と、
   前記運搬体（２６）を前記室（２４）の内部空間（４６）内に導入するために実質的に気密に開閉できるアクセス側壁（４４）として形成されている前記側壁の１つと、
   前記運搬体（２６）の区画（２８）の前記出口開口（３２）から出る液体のための排水路（７６、７８）を含む前記底壁（３８）と、
   前記運搬体（２６）が前記頂壁（４０）の開口縁（５０）に配置され、前記室（２４）の前記アクセス側壁（４４）が閉じている状態で、前記区画（２８）の出口開口（３２）から液体試料を抜き出すために第１低圧を発生させるための、および、前記運搬体（２６）が前記室（２４）の内部空間（４６）内に配置され、蓋（８４）が前記頂壁（４０）の開口縁（５０）に配置されると共に前記室（２４）のアクセス側壁（４４）が閉じている状態で、前記区画（２８）の出口開口（３２）にまだ存在している液体試料の液滴を乾燥するために第１低圧より高い第２低圧を発生させるための、前記室（２４）の内部空間（４６）内で終端する吸気導管（８１）を有する真空ポンプ（８２）とを備える装置。
2. 液体試料を受ける複数の区画を備える運搬体（２６）を掴むための可動掴み装置（１８）と、
   該掴み装置（１８）を制御するための制御手段と、
   請求項１に記載の装置とを備え、試料をピペットで分注するための装置。
3. 生体高分子を含む混合物から生体高分子を分離，単離および／または精製するための請求項１に記載の装置の使用。
4. 入口開口および出口開口と、それらの間に配置され、試料の物質を様々な親和性によって固定化する多孔性マトリックス材とを有する区画に入れられた様々な物質を含む試料から、関心のある物質、特に生体高分子を単離する方法であって、
   関心のある物質が前記マトリックス材に結合される親和性よりも前記マトリックス材への親和性が小さい物質を前記マトリックス材から放つために、前記区画の前記入口開口に洗浄緩衝液を供給する過程と、
   減圧下での濾過のために作動する請求項１に記載の装置を使用することによって、低圧で前記区画の出口開口から前記洗浄緩衝液および溶解した物質を前記マトリックス材を通して取り出す過程と、
   真空乾燥のために作動する請求項１に記載の装置を使用することによって、前記区画の前記出口開口にまだ存在する残留物質を除去する過程と、
   関心のある物質だけを前記マトリックス材から実質的に放つために、前記区画の前記入口開口内に溶出緩衝液を供給する過程と、
   減圧下での濾過のために作動する請求項１に記載の装置を使用することによって、低圧で前記マトリックス材を通して前記区画の前記出口開口から前記溶出緩衝液および関心のある物質を取り出す過程と、
   濾過中に、出口開口から出てくる前記溶出緩衝液および関心のある物質を、請求項１に記載の装置内に挿入された区画に集める過程とを有する方法。

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