JP4585057B2 - 磁気分離器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の分野】
この発明は請求項１の前提部分に従う磁気分離器に関する。このような磁気分離器は溶液から特定の物質を分離するために化学的かつ分子的な生物学的分析において用いられる。サンプル容器等内の上述の物質は、磁界によって操作される強磁性粒子に付着する。
【０００２】
【先行技術】
ＥＰ−Ａ−０ ４９７ ４４８は、タイタープレートのための固定した保持具を有し、押し棒によって作動可能な４つのレバーにより能動位置と受動位置との間を垂直に移動可能な磁気配列を有する、一般的な型の磁気分離器を開示している。しかしながら、磁気分離器内のサンプル液体を磁気配列の近くから完全に除去し、それをたとえば、多くの応用の場合に必要な別のタイプの処理のために与えることは不可能である。たとえばサンプル液体が加熱されるべきであれば、別個の加熱ステーションが設けられなければならず、タイタープレートが磁気分離器と加熱ステーションとの間を移動されなければならない。これはさまざまな理由のため望ましくはない手動処理で行なわれなければならないか、適切な搬送手段が設けられなければならない。存在するどの搬送手段もタイタープレートの搬送により比較的長時間ブロックされ、他のタスクのために利用可能ではない。さらに、この磁気分離器はあるタイプのサンプル液体容器に対してのみ適したものである。
【０００３】
別の磁気分離器がＵＳ−Ａ−５ ４４３ ７９１に開示されている。ここでは、サンプル液体容器を保持するための加熱可能かつ冷却可能な金属プレートを有し、そのプレートの下に垂直に移動可能な磁気配列が取付けられる洗浄手段がワークステーションのフレーム内に設けられる。空間的分離なしでさらなる機能が磁気分離器へと統合されているこの配列は、磁石が比較的高い温度にさらされ、これは特に永久磁石に対して有害であり、その効率を低減するという欠点を有する。さらに、ステーションの構造が比較的複雑であり、適性も同様にあるタイプのサンプル液体容器に制限される。
さらに他の従来技術文献を以下に列挙する。
ＵＳ ５０５５４０８ Ａ、ＵＳ ５１４７５２９ Ａ、ＵＳ ５４４３７９１ Ａ、
ＵＳ ５５９９５０１ Ａ、ＵＳ ５７０５０６２ Ａ、ＵＳ ５８８８４５４ Ａ、
ＵＳ ５９７６３６９ Ａ、ＵＳ ５９８５１５３ Ａ、ＵＳ ５９８５６７１ Ａ、
ＵＳ ６１４３５７８ Ａ、ＤＥ ３９２６４６２ Ａ
【０００４】
【発明の概要】
この発明の目的は、サンプル液体が磁気配列の近くから完全に除去され得る磁気分離器を提供することである。
【０００５】
この目的は請求項１の前提部分における特徴によって達成される。この発明は、比較的簡単な構造を有し、磁気配列との面倒な相互作用を引き起こさずに、サンプル液体に他の処理ステップ、特に加熱を受けさせることが可能な小型磁気分離器を提供する。この発明に従う磁気分離器は、特定のプロセスで必要とされる全ステップがその中で付加的なモジュールまたは外部搬送手段を必要とせずに実行できるように形成され得る。これはまた異なるタイプおよびサイズのサンプル液体容器のためにわずかな変更で改造可能であり、比較的大きい容器を取扱うことができる。
【０００６】
この発明に従う磁気分離器は、ピペット処理などのためにも用いられるロボットアームのようなさらなるモジュールおよび搬送手段で比較的大きいワークステーションに非常に容易に取付けられ得る。磁気分離器における一連の機能の間、その搬送手段は用いられず、その他の機能のために完全に利用可能である。
【０００７】
この発明を、実施例を表わすのみである図面を参照して以下により詳細に説明する。
【０００８】
【好ましい実施例の説明】
この発明に従う磁気分離器は、互いに重ね合せられる、複数の孔を囲むフレームの形態の、サンプル液体容器のための保持具２を立方形ハウジング１内に有する。この例では２つの貫通する長方形孔があり、そこには、３つの異なるタイプのサンプル液体容器、すなわち、適切な保持具内の４８個のエッペンドルフ（Eppendorf ）容器（図１−４、５−７）、９６個の容器を有するマイクロタイタープレート（図８−１０）、または再び適切な保持具内の２０本の試験管（図１１、１２−１４）が代替的に挿入され得る。保持具２はハウジング１の長さの半分にわずかに満たない程度延びる。
【０００９】
保持具２（図１−４、図５−７）の下では、ベースプレート３がハウジング１内に配列され、本質的にその全長にわたって延び、長手方向に並べて、磁気配列４とホットプレート５の形態の加熱装置とを支える。磁気配列４に加え、磁気配列４を長手方向に対して横に移動できるステッピングモータ６がベースプレート３の端部に配列される。保持具２は、それが磁気配列４より上にある作業位置（図１、２）と、それがホットプレート５より上にある加熱位置（図３、４）との間を、たとえば保持具２上のねじブシュ８と係合するねじロッド７（図５−７）によりステッピングモータで水平に移動可能である。
【００１０】
磁気配列４およびホットプレート５はともにベースプレート３から上方向に除去可能であり、したがってそれらは手動でまたはロボットアームによって交換可能である。異なるタイプおよび大きさのサンプル液体容器の３つの配列（図５−７、図８−１０、図１１、図１２−１４参照）に調節される磁気配列４の３つの異なるタイプと、サンプル液体容器のはじめの２タイプに調節される２つのタイプのホットプレート５とがある。ただし、第３のタイプのサンプル液体容器を扱うときにはホットプレートは使用されない。
【００１１】
水平に移動不可能なベースプレート３は、それが保持具２に対して低いハウジング１の底部で支持される受動位置と、それが保持具２の比較的すぐ下にある能動位置との間を、昇降装置９によって垂直に移動可能である。昇降装置９はハウジング１の長手方向の両側に１対の歯車を有する。１対の歯車１０ａ、ｂは各々ハウジング１の両端近くに配列され、長手方向に対して横に向けられた軸に対して回転可能であり、それらの上を延びる鋸歯状ベルト１１によって接続される。長手方向の両側の各歯車１０ａ、ｂは、ベースプレート３上の下向きの引上げ面１３の下に係合する偏心的に配列された延長部、特にローラ１２を有する。
【００１２】
鋸歯状ベルト１１がさらに、ステッピングモータによって駆動される駆動歯車の上を延びてもよく、駆動歯車１０ａ、ｂの１つ自体が駆動されてもよい。ハウジングの長手方向の異なる側で同じ高さに配列された歯車は、選択肢として駆動歯車であってもよいが、これらは１つの駆動装置しか必要とされないように共通の回転軸によって互いに接続され得る。偏心ローラ１２は各々、図１に示すベースプレート３の受動位置ではその最も低い位置にあり、図２に示す能動位置では最も高い位置にあり、そこでベースプレート３は引上げ面１３によってローラ１２上に支持される。
【００１３】
各場合、磁気配列４は長手方向に、横に離れて延びる複数の磁気プレート１４を有する。エッペンドルフ容器１５（図３−５参照）に適した磁気配列４は４つのこのような磁気プレート１４からなり、その横間隔は保持具内に並んで配列された２つのエッペンドルフ容器１５がそれらの間に間隔を有することになるようなものである。各磁気プレート１４は２つの磁気ストリップからなり、これらは磁気的に容易に伝導する材料の層によって分離され、直接並んで配列され、上方向に互いに対してわずかに傾斜し、したがってこれらはエッペンドルフ容器１５の壁に接する。これらは互いに対して、すなわち、ハウジング１の長手方向に対してほぼ横向きに磁気的に配向され、北の極は外方向を向き、南の極は互いの方を向く。極は反転されてもよい。
【００１４】
マイクロタイタープレート１６（図８−１０）に適した磁気配列４は、同様に長手方向に対して横に磁気的に配向された７つの個々の磁気プレート１４を有する。並んで配列された２つの磁気プレート１４の間の距離はまた、マイクロタイタープレート１６の２つの容器１７がそれらの間に間隔を有さなければならないようなものである。
【００１５】
同じことが、試験管１８（図１１、１２−１４）に適しており、３つの磁気プレート１４の各々が並んで配列され、その各々が磁気配列４の長さの３分の１にわたって延びる３つのグループを有する磁気配列４にも当てはまる。真ん中のグループがグループの２つの隣接する磁気プレート１４の間の距離の半分だけ長手方向に対して横に、外側のグループに対してずらされる。
【００１６】
ホットプレート５は、サンプル液体容器の下方端部領域をちょうど適合するように受けるためのぎざぎざの窪み１９を有した金属プレートである。上述のホットプレートはその下部面上に配列されたセラミック抵抗要素によって電子的に加熱可能である。
【００１７】
サンプル液体容器としてのエッペンドルフ容器１５を有する図１−４に示すように、磁気分離器の基本設定は４つある。第１の設定（図１）では、ベースプレート３が磁気配列４およびホットプレート５とともに受動位置にあり、すなわち下げられ、したがってハウジング１の底部で支持される。保持具２は磁気配列４より上にある作業位置に存在する。磁気プレート１４はエッペンドルフ容器１５から遠く離れているので、それらの内容には事実上磁気的な効果がない。第２の設定（図２）では、ベースプレート３が能動位置にあるが、保持具２はなお作業位置に留まっている。磁気プレート１４は各々エッペンドルフ容器１５の２つの隣接する並びの間で突出し、そこから生じる磁界がその内容に対して強い効果を有するようにエッペンドルフ容器１５に触れる。
【００１８】
ベースプレート３が受動位置に下がった後、保持具２はそれがホットプレート５の上にある加熱位置（図３）に移動され得る。ホットプレート３が再び能動位置（図４）に上げられれば、ホットプレート５のぎざぎざの窪み１９がエッペンドルフ容器１５の下方端部領域を受ける。それらの内容はここで加熱され得る。ベースプレート３が受動位置に下がった後に、保持具２は作業位置に戻ることができる。
【００１９】
図５−７に示すように、エッペンドルフ容器１５のための磁気配列４は、たとえばステッピングモータ６によって、ベースプレート３上の２つの異なる位置の間を長手方向に対して横に移動可能である。２つの位置の間の差は、第１の位置（図５）ではたとえばエッペンドルフ容器１５の特定の並びの右側に位置決めされた磁気プレート１４が第２の位置（図７）では同じ並びの左側に位置決めされるようなものである。２つの位置の間で変更するために、磁気配列４は各場合において受動位置（図６）まで下げられる。
【００２０】
マイクロタイタープレート１６に適した磁気配列４もまた、第１の位置と第２の位置との間をステッピングモータ６によって完全に類似した態様で横に移動され得るので、第１の位置（図８）では容器１７の特定の並びの右側にある磁気プレート１４が第２の位置（図１０）ではその左側にある。ここでも、位置変更は磁気配列４の受動位置において行なわれる。
【００２１】
これらに適した試験管１８および磁気配列４を用いると、ベースプレート３は常に受動位置に留まる。保持具２およびベースプレート３の位置が他のサンプル液体容器での第３の設定に対応する第１の設定（図１２）では、磁気配列４が受動的であり、試験管１８内のサンプル液体に対して影響を及ぼさないように、保持具２は磁気配列４に対して移動される。保持具２およびベースプレート３の位置が他のサンプル液体容器での第１の設定に完全にまたはほぼ対応する第２の設定では、保持具２は磁気配列４より上にあるが、試験管１８の長さが大きいために、磁気プレート１４がそれらの下方端部領域間にあり、それらの内容に影響を及ぼす。
【００２２】
保持具２は第１の位置（図１３）と第２の位置（図１４）との間を移動され得る。第１の位置では、保持具２は磁気配列４によって占められるハウジング１の側に完全に移動されるので、試験管１８の前半がハウジング１の端部に隣接する磁気プレート１４の外側のグループの高さにあり、後半が真ん中のグループの高さにある。第２の位置では、試験管１８の前半が磁気プレート１４の真ん中のグループの高さにあり、後半がハウジング１の真ん中から磁気配列４を閉鎖する磁気プレート１４の外側のグループの高さにあるように、保持具２が長手方向に移動させられる。
【００２３】
すべての場合、２つの位置の間の変更は、サンプル液体内に浮遊する強磁性粒子をサンプル液体容器のある横壁領域から反対の領域へと液体を介して引きつけ、そうして上述の液体とのその相互作用を強化するのに役立つ。このように、洗浄液体内の粒子の浄化の効率のように、化学的に活性した物質がサンプル液体内の特定の成分をそれらの表面に結合させる効率を向上可能であり、それらについてはともにこの発明に従う磁気分離器において実行されるプロセスの以下の例においてより詳細に述べる。
【００２４】
好ましくはコンピュータ制御下で十分自動的に行なわれるこのプロセスでは、ｍＲＮＡがＲＮＡサンプルから分離される。４８個のエッペンドルフ容器１５を有する保持具が保持具２へと挿入される。Perseptive DiagnosticsからのＢＩＯＭＡＧ ｍＲＮＡ浄化キットの要素がこのプロセスのために用いられる。はじめに、３００μｌのＢＩＯＭＡＧ Ｏｌｉｇｏ（ｄＴ）２０が、保持具２が作業位置にあり、磁気配列４が受動位置にある第１の設定（図１）の磁気分離器での各エッペンドルフ容器１５へとピペットで移される。この液体は、特にｍＲＮＡと結合する物質で表面が被覆された強磁性粒子を含む。磁気分離器は次にベースプレート３、したがって磁気配列４を能動位置へと持ち上げることによって第２の設定（図２）にされる。
【００２５】
その下方端部よりわずかに上でエッペンドルフ容器１５に対して横向きに作用する磁界によって、粒子は磁気プレート１４の各々に最も近い横壁領域において互いに引きつけられる。サンプル液体の上澄液が次にピペットによって除去される。ロボットアームを有する自動ピペット装置がこの目的のために用いられてもよい。
【００２６】
それがＤＥＰＣ、抗菌緩衝剤で処理された水によって磁気分離器の外部で２７０μｌに希釈され、５分間５５℃に保たれ、３０μｌの５ Ｍ ＮａＣｌ溶液と混ぜ合された後、ＲＮＡサンプルがエッペンドルフ容器１５内のＢＩＯＭＡＧ Ｏｌｉｇｏ ｄＴ（２０）へとピペットで移される。磁気配列４は次に第１の位置（図５）と第２の位置（図７）との間を行き来し、上述の磁気配列は各場合に位置変更するために受動位置（図６）へと上述のように下げられる。その結果、粒子は各場合にエッペンドルフ容器１５の両方の壁領域で交互に数回引きつけられる。それらはサンプル液体中を移動し、そこに分配されたｍＲＮＡと結合する機会を得る。最後に、磁気配列４が能動位置にあり、したがって粒子が壁領域で引きつけられると、上澄液がピペットによってできるだけ完全に除去される。
【００２７】
磁気配列４は次に受動位置（図１）まで下げられ、３００μｌの洗浄緩衝剤がエッペンドルフ容器１５へとピペットで移され、磁気配列４は再び能動位置（図２）まで持ち上げられる。その後、第１の位置（図５）と第２の位置（図７）との間での磁気配列４の数回の位置変更が続く。磁気配列４が能動位置にあると、洗浄緩衝剤がピペットによって除去される。この動作は繰返される。
【００２８】
最後に、磁気配列４が受動位置（図２）まで下げられ、ＤＥＰＣで処理された７５−１５０μｌの水がピペットによって加えられ、保持具２が加熱位置（図３）まで移動される。ホットプレート５が能動位置（図４）まで持ち上げられた後、エッペンドルフ容器１５内のサンプルが５５℃まで加熱され、この温度に２分間保たれる。この結果、粒子と結合したｍＲＮＡがそれから離れる。
【００２９】
ホットプレート５がここで再び受動位置（図３）まで下げられ、保持具２が作業位置（図１）まで移動され、磁気配列４が、粒子がエッペンドルフ容器１５の壁領域に再び集まるように能動位置まで持ち上げられる。粒子から離れたｍＲＮＡを有する上澄液が次にピペットによって除去される。ＤＥＰＣ／水での粒子の処理、加熱、およびピペットによる除去は歩留りを上げるために繰返され得る。
【００３０】
この発明に従う磁気分離器はこの発明の範囲内でさまざまに変更され得る。特に、保持具、磁気配列および加熱装置のようなさまざまな部品の相対的移動が重要であり、これはさまざまな態様でもたらされ得る。たとえば、適切な形成法によって保持具を設計することも可能であり、これは、さらに適合された磁気配列と必要であれば加熱装置とをさらなるサンプル液体容器または上述されたものを除くサンプル液体容器が取扱可能であるように補足することによってである。ハウジング、保持具およびベースプレートのための適切な材料は、金属、特にアルミニウム、またおそらくはプラスチックである。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１のタイプのサンプル液体容器が第１の設定にある、この発明に従う磁気分離器の側面図である。
【図２】磁気分離器が第２の設定にある、図１に対応する図である。
【図３】磁気分離器が第３の設定にある、図１に対応する図である。
【図４】磁気分離器が第４の設定にある、図１に対応する図である。
【図５】第２の設定にある、この発明に従う磁気分離器のハウジング部分が除去された部分切取り正面図である。
【図６】第１の設定にある、この発明に従う磁気分離器の図５に対応する図である。
【図７】変更された第２の設定にある、この発明に従う磁気分離器の図５に対応する図である。
【図８】第２のタイプのサンプル液体容器が第２の設定にある、この発明に従う磁気分離器のハウジング部分が除去された部分切取り正面図である。
【図９】第１の設定にある、この発明に従う磁気分離器の図８に対応する図である。
【図１０】変更された第２の設定にある、この発明に従う磁気分離器の図８に対応する図である。
【図１１】第３のタイプのサンプル液体容器を有する、この発明に従う磁気分離器のハウジンク部分が除去された部分切取り正面図である。
【図１２】第３のタイプのサンプル液体容器が第１の設定にある、この発明に従う磁気分離器の平面図である。
【図１３】第２の設定にある、この発明に従う磁気分離器の図１２に対応する図である。
【図１４】変更された第２の設定にある、この発明に従う磁気分離器の図１２に対応する図である。
【符号の説明】
１ ハウジング、２ 保持具、３ ベースプレート、４ 磁気配列、５ ホットプレート、６ ステッピングモータ、７ ねじロッド、８ ねじブシュ、９ 昇降装置、１０ａ、ｂ 歯車、１１ 鋸歯状ベルト、１２ ローラ、１３ 引上げ面、１４ 磁気プレート、１５ エッペンドルフ容器、１６ マイクロタイタープレート、１７ 磁気プレート１６の容器、１８ 試験管、１９ ホットプレート５内のぎざぎざの窪み。

Claims (9)

1. 少なくとも１つのサンプル液体容器のための保持具と、
   前記保持具の下に配列され、少なくとも１つのサンプル液体容器におけるサンプル液体内の強磁性粒子に磁気的影響を与える能動位置と前記容器より下に離れ、前記磁気的影響を与えない受動位置との間を少なくとも垂直に前記保持具に対して移動可能な磁気配列と、
   前記保持具は、前記保持具が前記磁気配列より上にある作業位置と前記保持具が前記磁気配列に対して水平にずれたさらなる位置との間を前記磁気配列に対して移動可能であり、
   加熱装置であって、前記磁気配列に対して水平にずれた前記さらなる位置にて、前記保持具が前記加熱装置より上の加熱位置を占めるように、前記磁気配列に隣接して配置される加熱装置と、
   を備えた磁気分離器。
2. 前記加熱装置は、前記加熱装置が前記少なくとも１つのサンプル液体容器に近接する能動位置と、前記加熱装置が前記容器より下に離れている受動位置との間を少なくとも垂直に、前記保持具に対して移動可能である、請求項１に記載の磁気分離器。
3. 前記磁気配列および前記加熱装置が垂直に移動可能な態様で取付けられ、かつ前記保持具が水平に移動可能な態様で取付けられるハウジングを含む、請求項１に記載の磁気分離器。
4. 前記磁気配列および前記加熱装置の垂直移動のために、前記磁気配列および前記加熱装置が垂直に導かれている間、水平軸に対して回転可能であり、かつ水平引上げ面の下の延長部に係合する少なくとも１つの駆動される歯車であって該歯車の上に延びる鋸歯状ベルトによって駆動される歯車を備える少なくとも１つの昇降装置を含む、請求項１に記載の磁気分離器。
5. 前記磁気配列は、前記磁気配列の長さにわたって延びる複数の磁気プレートを有する、請求項１に記載の磁気分離器。
6. 前記磁気配列は、垂直にのみ移動可能なベースプレート上に配列され、前記垂直にのみ移動可能なベースプレートに対して横方向に移動可能である、請求項１に記載の磁気分離器。
7. 前記加熱装置は、表面に、サンプル液体容器の下方端部領域をちょうど適合するように受けるためのぎざぎざの窪みを有するホットプレートの形態である、請求項１に記載の磁気分離器。
8. 前記ホットプレートは、金属と、前記ホットプレートの下部面に取り付けられる電気加熱要素とを備える、請求項７に記載の磁気分離器。
9. 前記加熱装置は、前記ベースプレート上に配列される、請求項６に記載の磁気分離器。

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