JP5682087B2 - 真空下でのカプセル封止の気密性検査を含む、生物材料の室温での保存を目的とするカプセル封止の工業的方法 - Google Patents

Description

本発明は、生物材料のなかでも特にＤＮＡのカプセル封止の工業的方法に関し、さらに詳細には、室温での保存を目的とする方法に関する。

不銹性かつ気密性の金属製カプセルにＤＮＡを長期間保存する方法を記載した特許ＥＰ１０７５５１５が知られている。

このＤＮＡは、複雑でコストのかかる冷却および／または冷凍手段の利用を避けて室温で保存するために、きわめて低湿度の中性雰囲気下でカプセル封止されている。

この方法はヒト、動物または植物由来のもので、組織、細胞のほか、細菌、菌類、単細胞藻類などの微生物、ウイルス、蛋白質、およびＤＮＡやＲＮＡなどの核酸を含むあらゆる生物材料に適用することができる。

生物材料は研究分野のほか、バイオテクノロジー、保健衛生、環境、農産物加工業、鑑識、司法、犯罪科学などの分野で多くの用途にますます利用されており、生物試料バンクまたはバイオバンクの作成が必至となっている。

試料バンクには、絶対的に厳密な分類および識別が求められる。

実際には、研究所規模で可能な手動による処理はこのようなバイオバンクの作成には不適切である。

そのため、生物試料の作成には最初の生物材料からその使用に至るまでの自動生産ラインを考案する必要がある。この使用は、数十年後まで非常に幅広い期間にわたることがある。

このような生産ラインは、生物試料の調整およびその品質管理の工程と、容器へ収容する工程と、前記試料を保存したあと、この保存した生物試料を使用するために生物材料を回収する工程とを想定していなければならない。

以上の全工程で、全試料の品質およびトレーサビリティの管理を徹底する必要がある。

そのためには、さまざまな自動機械での操作や使用者同士で試料の交換などができるように、全試料に同一の容器を想定している必要がある。

また、生物材料の損傷を抑えるという条件で、確実に室温で保存できるようにすると同時に、これらの試料目録を作成して分類するために標識付けできるようにし、なおかつ生物材料の回収とその使用を可能にするという第１の目的を達成する必要がある。

この容器は、本発明の方法による操作のなかでも特に、ＳＢＳ社が登録した商標であるＳＢＳという規格のマイクロプレートフォーマットに準拠したラック型の置き台による操作が自動で可能となるものでなければならない。

本発明による方法は、工業的方法で生物材料を扱うためにこの容器を利用すること、および一連の工程を想定することによるものである。

次に、本発明による方法を特定の最適化した実施形態に従って詳細に説明する。

生物試料の保存、回収およびその後の使用を目的とする本発明による容器内での調整方法は、次の一連の工程を実行することによるものである。
‐生物材料を溶液化して調整する。
‐このように調整した生物材料の品質を管理する。
‐容器に標識付けし、ラックの識別登録とこのラックに載せる容器の座標登録をしてラックに載せる。
‐この生物材料を専用の各金属容器に挿入する。
‐生物材料を真空下に置いて脱水する。
‐調節雰囲気下で容器を栓で閉鎖する。
‐加熱せずに容器の栓を溶接する。
‐真空下に置いて気密性を検査し、調節雰囲気のガス粒子を検出する。
‐保管場所に置く

本発明による方法では、このように前述の工程に従って調整した試料の使用も発明の範囲内である。

この使用方法は、次の一連の工程からなる。
‐標識を読み取ってラックに配置された所定の容器を識別する。
‐容器の栓を押し抜いて開封する。
‐容器内の生物材料を再度溶液化する。
‐回収した生物材料を取り出す。
‐特に分析目的に使用する。

次に、本発明を詳細に説明する。

以上に述べたように、本発明による方法とは、生物材料を調整し、純化し、溶液化することである。

必要であれば、この生物材料を必要に応じて最小量の試料と、使用できる材料のもとの量の試料とのいくつかに配分する。これはアリコートの作業であり、作業中またはあらかじめ試料の品質を管理する。さらに、各試料および／または各アリコートの目録を作成する。

生物材料の品質管理は、たとえば、光度測定、蛍光測定、ゲル電気泳動、蛋白質の秤量、または分子増幅などの技術を併用して行う。

各試料は、管理下にある品質基準に達したものを容器に挿入しなければならない。

この容器に関するパラメータ自体は、非常に重要である。

本方法を利用するには、容器は金属製で、金属を変形させて得られる深く型打ちしたタイプの筒状のものを採用する。金属は、ステンレス鋼３０４Ｌ、または、さらに金属工学的には品番Ｚ２ＣＮ１８−１０の色相のものが有利である。

この容器の寸法はこの場合、種々の理由により、直径７ｍｍ、筒状カバーの長さ１８ｍｍ、壁厚０．２５ｍｍのものを選択する。

最初に、各容器が規格マイクロプレートのなかでも特にＳＢＳ規格のマイクロプレートのウェルに収容できるように、この寸法を決定する。

さらに、このステンレス鋼の色相により、耐食性など材料に固有の品質を持たせることができるほか、優れた変形性で深く型打ちするこのタイプの容器をきわめて正確で全体を再生産できる製造が可能となり、それによってコストが非常に有利なものとなる一方で、溶接にも優れた適性となる。

当然のことだが、筒状容器はシリンダおよび第１の栓を溶接することでも得られるが、この実施形態は同等の技術にすぎない。追加の溶接を必要とすることは不都合であり、新たな漏れのリスクが生じるため、本発明では機械的に変形した単一部品から一体化する方法で得られる容器を採用している。

また、容器は、本発明のような自動化方法で完全なトレーサビリティを得られるようにする必要があることが明らかであることから、生物材料は収容する前に照合しなければならない。

ここでの標識付けは、レーザーによって行うことが好ましい。レーザーは、表面の状態を変化さることによって素材の表面に生じるコントラストのみで標識付けを行うことができ、これは肉眼だけでなく特に電子機器で判読できるものである。また、刻印することもでき、この場合は素材に彫り込むことによって行う。

さらに詳細には、この標識付けは容器の底の外側に施され、識別名としてマトリックスコードのデータマトリックス（ＤａｔａＭａｔｒｉｘ）および／または英数字の文字列を有している。

もうひとつの解決策は、各容器を識別し、必要に応じてその他の情報を追加するために電波を用いてＲＦＩＤタグを使用する方法である。

ここで注目したいのは、このようにして付け足される標識には、ＲＦＩＤアンテナを確実に保護するタグが含まれており、アンテナが能動素子であるために保護されることである。この標識付けは永続的なものと考えてよい。

このように標識付けされた容器は、ラックとともに登録された座標の場所に載せられる。

容器は、あらかじめ識別された生物材料を収容するようになっているため、自動機械で生物材料を照合済みの容器に入れることが可能となり、生物材料およびそれを収容する容器の照合番号を自由に操作することができる。

ＤＮＡの場合は、ＤＮＡが溶解した液体が、容器内にあらかじめ配置されたガラスインサート自体に挿入されることが好ましい。

容器および収容した生物材料は、蒸発濃縮器型の脱水手段に委ねられる。周知の手段では、生物材料を脱水してガラスインサートに乾燥した沈殿物を形成するため、真空下に置くことを利用する。

この脱水は、生物材料が水による損傷を一切受けないように適した脱水率に達するまで継続し、ＤＮＡの場合には具体的には約１％にする。

容器および脱水した生物材料は、たとえば、乾燥した不活性ガス、またはアルゴンとヘリウムとの乾燥した混合気の不活性ガスである調節雰囲気下に置いて、あらゆる化学的加水分解反応または酵素加水分解反応および酸化反応を回避するようにする。

容器内に不活性ガスを密閉するように容器に栓をして、酸素および空気中の水分も排除し、ＤＮＡなどの場合に変化を来たすおそれのある光が届かない場所に生物材料を置く。

この栓は筒状で、たとえば長さはわずか３ｍｍほどで、筒状のカバーに挿入するようになっていることが有利である。このようにすると、挿入したときに栓の周縁が容器の周縁と並置する。つまり、筒の中に筒が嵌合する。

これと同時にこの栓は、調節雰囲気下で光の届かない場所で、容器を密閉して脱水した生物材料の内容物を確実に保持するように容器に対して溶接される。

この溶接は、金属フィラーを必要とせず、レーザー光線または電子光線による溶接型の入熱も必要としない溶接であり、レーザー光線は簡易な使用で安価であることが好ましい。このほかにきわめて重要なこととして、レーザー光線による溶接は、パルスＹＡＧレーザー型のものを使用して、容器にほとんど影響を与えない程度にまで溶接範囲外の温度上昇を極力抑制することが好ましい。壁厚が薄いため力加減も必要であり、短時間で処理することも必要である。

「入熱が必要ない」というのは、局所的にわずかに放熱して、生物材料が金属製の容器から部分的に絶縁されるガラスインサート内に入れられた場合はなおさら、一切損傷を受けることがないという意味である。

このような方法により、自動で直径を一定に完全に再生できる方法で、迅速で確実に容器を密閉するようにふさぐことができる。

本発明による方法では、やはり、容器がしっかりと密閉されて生物材料全体が保存されていることを確認するために、溶接のあとにガスによる気密性の体系的試験を行う。

この試験は、溶接した容器を真空のケースに置くものであり、このケースには、容器内に導入され密閉された調節雰囲気ガスまたはガス混合気を検出するセンサーが配置されている。

溶接の気密性に欠陥があった場合は、ケース内を負圧すると、容器内に密閉されたガス分子が漏れてセンサーが探知し、試料の分類変更が生じて欠陥のある容器を生産ラインから除外する。

生物材料は、回収されて新しい容器に再投入される。

漏洩検査に問題がなかった場合は、密閉して栓をした容器を再びラックに置いたあと、さまざまな容器をバイオバンクなどに保管しておくことができる。

すると、照合したマイクロプレート型のラックができ、各ウェルには照合した容器とともに同じく照合した生物材料ができることになる。

このようにしてできた試料は容易に分類することができる。

この保存方法は、ほとんどの試料に対して室温で実現できる。

このほかにも、本発明による方法によれば、−２０^０Ｃまたはそれ以下の冷凍温度で保存する必要があるような損傷しやすい生物試料のなかには、本発明による方法を利用することによって、零度に近い温度で保存できるものがあることがわかる。これは特に非常に長期にわたる保存には実に有利な条件である。

本発明による方法は、この生物材料の回収と利用も想定しているため、利用のために保存するということが、本発明の本質でもある。

そのため、本方法は、たとえば分析目的に利用できるように、生物材料の溶媒の中で溶液化する手段を備えている。

したがって本方法は、研究対象となってバイオバンクに目録作成された試料の収集を想定している。

一度試料が識別されると、容器は栓を押し抜くだけで開封することができる。この押し抜きは、機械加工で開けることによって金属やその他の粒子が混入することがないようにすることが有利である。さらに、深い型打ちによる形状記憶効果によって、切り取った部分はまったく何にも遮られることなく開いたままで湾曲するため、自動ピペットなどの抽出手段を挿入することができる。

押し抜きの位置は自由に操作されて栓の中央に来るため、自動機械によるピペットの移動は完全にプラグラムすることができる。

以上に記載したような本方法のさまざまな工程は、一続きに、または平行して実施することができる。そのため、容器の標識付けは、標識付けした専用容器に材料が挿入されるように生物材料の調整と平行して実施することができる。

また、標識付けも、生産ラインの構成に応じて材料の調整よりも先に実施してもよい。

Claims (7)

1. 生物試料の保存、回収およびその後の使用を目的とする容器内での調整方法であって、
   ‐ 生物材料を溶液化して調整する工程と、
   ‐ 調整した生物材料の品質を管理する工程と、
   ‐ 識別登録して容器に標識付けする工程と、
   ‐ この生物材料を前記容器に挿入する工程と、
   ‐ 生物材料を脱水する工程と、
   ‐ 調節雰囲気下で容器を閉鎖する工程と、
   ‐ 真空下に置いたケース内に閉鎖した前記容器を置いて、前記容器内に調節雰囲気ガスまたはガス混合気を導入して密閉し、真空作用でこのガスが前記容器から漏れるのを検出して前記容器の気密性を検査する工程と、
   ‐ 前記検査に問題がなかった場合に保管場所に置く工程と
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記容器は金属製で栓を有し、この栓を入熱せずに溶接することによって確実に閉鎖することを特徴とする、請求項１に記載の生物試料の調整方法。
3. 前記溶接は、パルスＹＡＧレーザータイプのレーザー光線を用いた溶接で実施することを特徴とする、請求項２に記載の生物試料の調整方法。
4. 前記調節雰囲気は、前記生物材料のあらゆる化学的加水分解反応または酵素加水分解反応および酸化反応を回避するため、乾燥した不活性ガスまたは不活性ガスの混合気からなることを特徴とする、請求項３に記載の生物試料の調整方法。
5. 前記の保管場所へ置く作業は、各容器のラック上へ配置し、ラックの識別および前記ラック上の前記容器の位置登録をすることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の生物試料の調整方法。
6. 前記脱水は、真空下で実施することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の生物試料の調整方法。
7. 請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法を利用して調整した試料の使用方法であって、
   ‐ 標識を読み取ってラックに配置された所定の容器を識別する工程と、
   ‐ 容器の栓を押し抜いて開封する工程と、
   ‐ 容器内の生物材料を再度溶液化する工程と、
   ‐ 回収した生物材料を抽出する工程と、
   ‐ 取り出した生物材料を特に分析目的に使用する工程と
   を含むことを特徴とする方法。