JP5755682B2 - ウェルプレート - Google Patents

Description

本発明は、分光分析用の試料の調製に関する。

Ｘ線蛍光（ＸＲＦ）分光分析法は、化学的試料中に存在する元素を測定し、試料中のそれらの元素の量を測定するために使用される有力な分光技術である。この方法の基本的な物理的原理は、特定の元素の原子がＸ線放射で照射された場合に、その原子が、Ｋ殻電子のようなコア電子を放出することである。その後、結果として生じる原子は、励起状態にあり、そして、放出された電子を高いエネルギー軌道からの電子で置換することにより、これが、基底状態に戻ることが可能である。これが、光子の放出を伴う。放出された光子のエネルギーが、２つの軌道のエネルギーの差と等しい。各元素が、特有の軌道エネルギーの組を有し、従って、特有のＸ線蛍光（ＸＲＦ）スペクトルを有する。

ＸＲＦ分光計は、Ｘ線ビームを試料に照射し、試料からのＸ線蛍光を検出し、及び試料中に存在する元素を測定するためにＸ線蛍光を使用し、これらの元素の量を測定することの可能な装置である。通常、商用のエネルギー分散型Ｘ線蛍光分光計は、ＥＤＡＸ Ｅａｇｌｅ ＸＰＬエネルギー分散型Ｘ線蛍光分光計であり、微小焦点Ｘ線管、リチウム泳動シリコン固体検出器、処理電子機器、及びＡｍｅｔｅｋのＥＤＡＸ部門、９１ ＭｃＫｅｅ Ｄｒｉｖｅ Ｍａｈｗａｈ，ＮＪ０７４３０から入手可能であるベンダー供給型オペレーティングソフトウェアを備える。波長分散型Ｘ線蛍光分光計の例としては、Ｒｉｇａｋｕ Ａｍｅｒｉｃａｓ，９００９ Ｎｅｗ Ｔｒａｉｌｓ Ｄｒｉｖｅ，Ｔｈｅ Ｗｏｏｄｌａｎｄｓ，ＴＸ ７７３８１から入手可能なＺＳＸ Ｐｒｉｍｕｓがある。原理上は、いずれの元素が、ＸＲＦで検出され、計量されうる。

典型的なタンパク質薬物分析が、ナノモルからマイクロモルのタンパク質濃度及び薬物濃度で実行される。このタンパク質濃度及び薬物濃度が、同じである必要はない。Ｘ線蛍光による乾燥試料の分析のための従来の技術は、約１０マイクロモルの最小濃度を有する１マイクロリットル又はそれ未満の溶液から堆積された乾燥試料を測定することが出来るのみである（参照により本願明細書に組み込まれる非特許文献１を参照）。この試料調製法は、タンパク質及びタンパク質薬物複合体の分析のためには不十分であり、試料を堆積する溶液の生物学的に関連のある濃度が、１０マイクロモル未満でなければならず、好ましくは、１００ナノモル未満でなければならない。

現状の技術は、薄い溶液の分析、特に、約１０マイクロモル未満の濃度を有するタンパク質の薄い溶液の分析には不十分である。

Ｘ線蛍光分光分析を使用した測定用の試料の調製方法を簡素化する必要がある。本発明は、この必要性に対処するように設計される。

Ｔｈｏｍａｓｉｎ Ｃ．Ｍｉｌｌｅｒ，Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ Ｍ．Ｓｐａｒｋｓ，Ｇｅｏｒｇｅ Ｊ．Ｈａｖｒｉｌｌａ，Ｍｅｒｅｄｉｔｈ Ｒ．Ｂｅｅｂｅ，Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｎａｎｏｌｉｔｅｒ ｄｒｏｐｌｅｔ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ｗｉｔｈ ｔｏｔａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｘ−ｒａｙ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ，Ｓｐｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ Ｐａｒｔ Ｂ ５９ （２００４） １１１７−１１２４ Ｍｉｌｌｅｒ ＴＣ等 ‘Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｎａｎｏｌｉｔｅｒ ｄｒｏｐｌｅｔ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ｗｉｔｈ ｔｏｔａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｘ−ｒａｙ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ’Ｓｐｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ Ｂ．２００４，５９：１１１７−１１２４ Ｍｉｌｌｅｒ ＴＣ及びＧＪ Ｈａｖｒｉｌｌａ．‘Ｎａｎｏｄｒｏｐｌｅｔｓ：ａ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｄｒｉｅｄ ｓｐｏｔ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ’Ｘ−Ｒａｙ Ｓｐｅｃｔ ２００４，３３：１０１−１０６

本発明のある態様が、Ｘ線蛍光分光分析による測定用の試料を調製する装置を含む。この装置が、プレートを貫通する一つ以上のホールを有するプレートを備える。このホールが、プレートの一側上で、膜によって覆われる。このホールの直径が、膜がホールを覆う位置での一つの寸法において、５００マイクロメートル未満である。この膜が、Ｘ線に対し半透明である。

本発明の他の態様が、Ｘ線蛍光分光分析による測定用の試料を調製する装置を含む。この装置が、プレートを貫通する一つ以上のホールを有するプレートを備える。このホールが、プレートの一側上で、プレートに対する防水密封を形成する取り外し可能なカバーによって覆われる。このカバーが、実質的に、オスミウム、イットリウム、イリジウム、リン、ジルコニウム、白金、金、ニオビウム、水銀、タリウム、モリブデン、硫黄、鉛、ビスマス、テクネチウム、ルテニウム、塩素、ロジウム、パラジウム、アルゴン、銀、及びトリウムの元素を含まない。このホールの直径が、カバーがホールを覆う位置における一つの寸法おいて、約５００マイクロメートル未満である。

本発明のさらに他の態様が、Ｘ線蛍光分光分析による測定用の試料を調製する方法を含む。この方法が、１０マイクロモル未満の溶質を含み、約２マイクロリットルから約２ミリリットルの間の体積を有する溶液を提供する段階を含む。この溶液が濃縮され、Ｘ線蛍光分光分析を使用して分析される。

本発明の付加的な目的、利点及び新規な特徴が、部分的に以下の記載において説明され、部分的に以下の調査に基づいて当業者には明らかとなり、又は、本発明の実施により理解されうる。本発明の目的及び利点が、特に添付した特許請求の範囲において規定された手段及び組合せを用いて達成され及び実現されうる。

本発明の概略図を描いたものを示す。 ホール８の形状の実施例を示すプレート４の断面図を示す。 装置２を使用して及びピペットにより調製されたタンパク質試料を示す。 装置２を使用して及びピペットにより調製されたタンパク質試料のＸ線蛍光スペクトルを示す。 装置２を使用して及びピペットにより調製されたタンパク質試料の断面厚さプロファイルの比較を示す。

簡潔にいうと、本発明は、Ｘ線蛍光分光分析による測定用の試料を調製するための装置を含む。この装置が、プレートを貫通する一つ又はそれ以上のホールを有するプレートを備える。このホールが、プレートの一側上で、膜によって覆われる。このホールの直径が、膜がホールを覆う位置での一つの寸法おいて、５００マイクロメートル未満である。この膜が、Ｘ線に対し半透明である。また、本発明が、Ｘ線蛍光分光分析による測定用の試料を調製するための装置を含む。この装置が、プレートを貫通する一つ又はそれ以上のホールを有するプレートを備える。このホールが、プレートの一側上で、プレートに対する防水密封を形成する取り外し可能なカバーによって覆われる。このカバーが、実質的に、オスミウム、イットリウム、イリジウム、リン、ジルコニウム、白金、金、ニオビウム、水銀、タリウム、モリブデン、硫黄、鉛、ビスマス、テクネチウム、ルテニウム、塩素、ロジウム、パラジウム、アルゴン、銀、及びトリウムの元素を含まない。このホールの直径が、膜がホールを覆う位置での一つの寸法おいて、約５００マイクロメートル未満である。また、本発明が、Ｘ線蛍光分光分析による測定用の試料を調製する方法を含む。この方法が、１０マイクロモル未満の溶質を含み、約２マイクロリットルから約２ミリリットルの間の体積を有する溶液を提供する段階を含む。この溶液が集められ、Ｘ線蛍光分光分析を使用して分析される。

本発明が、プレート４及び膜６を備えた装置２を含む。膜６が、プレート４の一表面を覆う。プレート４が、一つ又はそれ以上のホール８を有する。ホール８が、膜６によって覆われたプレート４の表面から、プレート４の反対の表面に向かって、プレート４を貫通する。膜６が、プレート４に結合されてよい。

装置２が、膜６及びプレート４の接合部において、溶媒を漏らすべきではない。好ましくは、装置２が、約１００°Ｆを超える温度、又は海水位での地球の重力定数の約２０倍を超える加速度、又は７６０ｔｏｒｒ未満の大気圧のいずれかにさらされた場合に、膜６及びプレート４の接合部が、防水密封を維持する。

プレート４の外側の隅部の１２．７ｍｍ（０．５０００インチ）以内の位置から測定した場合に、プレート４の寸法が、より好ましくは、１２７．７６ｍｍ±０．２５ｍｍ×８５．４８ｍｍ±０．２５ｍｍである。プレート４が、実質的に長方形である場合、又はプレート４が、底部上にフランジを有する場合、プレート４又はそのフランジが、好ましくは、３．１８ｍｍ±１．６ｍｍの外側に対する隅部の半径を有する。プレート４が、一つ又はそれ以上の、面取りした面又は斜めの隅部を有する長方形である場合、いずれの斜めでない隅部の半径は、好ましくは、外側に対して３．１８ｍｍ±１．６ｍｍである。装置２が、９６個のホール８を備える場合、ホール８が、好ましくは、８行×１２列のように配置される。この場合、プレート４の少なくとも一つの縁端とホール８の第一列の中心との間の距離が、好ましくは、１４．３８ｍｍ±４ｍｍである。ホール８の各列の間の距離が、好ましくは、９ｍｍ±４ｍｍである。プレート４の少なくとも一つの縁端とホール８の第一行の中心との間の距離が、好ましくは、１１．２４ｍｍ±４ｍｍである。ホール８の各行の間の距離が、好ましくは、９ｍｍ±４ｍｍである。ホール８の少なくとも一つが、好ましくは、特徴的な方法でマークされ、さらに好ましくは、各行が、特徴的な方法でマークされ、各列が、特徴的な方法でマークされる。装置２が、３８４個のホール８を備える場合、ホール８が、好ましくは、１６行×２４列のように配置される。この場合、プレート４の少なくとも一つの縁端とホール８の第一列の中心との間の距離が、好ましくは、１２．１３ｍｍ±４ｍｍである。ホール８の各列の間の距離が、好ましくは、４．５ｍｍ±２ｍｍである。プレート４の少なくとも一つの縁端とホール８の第一行の中心との間の距離が、好ましくは、８．９９ｍｍ±４ｍｍである。ホール８の各行の間の距離が、好ましくは、４．５ｍｍ±２ｍｍである。ホール８の少なくとも一つが、好ましくは、特徴的な方法でマークされ、さらに好ましくは、各行が、特徴的な方法でマークされ、各列が、特徴的な方法でマークされる。装置２が、１５３６個のホール８を備える場合、ホール８が、好ましくは、３２行×４８列のように配置される。この場合、プレート４の少なくとも一つの縁端とホール８の第一列の中心との間の距離が、好ましくは、１１．００５ｍｍ±４ｍｍである。ホール８の各列の間の距離が、好ましくは、２．２５ｍｍ±１ｍｍである。プレート４の少なくとも一つの縁端とホール８の第一行の中心との間の距離が、好ましくは、７．８６５ｍｍ±４ｍｍである。ホール８の各行の間の距離が、好ましくは、２．２５ｍｍ±１ｍｍである。ホール８の少なくとも一つが、好ましくは、特徴的な方法でマークされ、さらに好ましくは、各行が、特徴的な方法でマークされ、各列が、特徴的な方法でマークされる。好ましくは、プレート４が、７ｍｍから３５ｍｍの間の高さを有する。上面１２及び底面１０が、好ましくは、実質的に、互いに平行である。プレート４が、プレート４の一つ以上の側面上にフランジを備えてよい。プレート４がフランジを備える場合、プレート４の底にある平面からフランジの上端部を測定したフランジの高さは、好ましくは１ｍｍから１０ｍｍの間であり、さらに好ましくは、２．４１ｍｍ±０．３８ｍｍ、６．１０ｍｍ±０．３８ｍｍ又は７．６２ｍｍ±０．３８ｍｍである。プレート４が、いずれの隅部上に面取り面を備え又は備えず、実質的に長方形である場合、プレート４の少なくとも２つの側面上のフランジが、プレート４の底にある平面からフランジの上端部を測定した際に同じフランジ高さを有することが好ましい。フランジの上端部で測定した場合に、好ましくは、フランジが、プレート４から少なくとも０．５ｍｍだけ、好ましくは１．２７ｍｍだけ延長する。いずれの面取り面が、好ましくは、フランジを有さない。プレート４上のフランジが、遮断部（ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎｓ）又は突起部（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｓ）を有してよい。好ましくは、フランジ上のいずれの遮断部又は突起部のいずれの端部が、遮断部又は突起部を有するフランジに実質的に垂直であるプレート４の端部から最小４７．８ｍｍである。

プレート４が、好ましくは、プラスチックから構成されるが、プレート４を構成するための金属の使用が、プレート４をさらに耐久性のあるものにする。プレート４が、好ましくは、５．０２９９インチ（±０．５インチ）の長さ×３．３６５４インチ（±０．５インチ）の幅の寸法を有する。プレート４の高さが、好ましくは、１ミリメートルと１５０ミリメートルの間である。最も好ましくは、プレート４が、ＡＮＳＩ／ＳＢＳ １−２００４及びＡＮＳＩ／ＳＢＳ ２−２００４に対応する。プレート４が、上面１２及び底面１０を有する。

プレート４が、プレート４の底面１０及びプレート４の上面１２を貫通する一つ又はそれ以上のホール８を有する。９６個のホール８、３８４個のホール８、又は１５３６個のホール８が存在する場合、ホール８の位置決めが、好ましくは、ＡＮＳＩ／ＳＢＳ ４−２００４に対応する。ホール８が、プレート４を貫通する。上面１２上で、ホール８が、５００マイクロメートルから３０ミリメートルの間の直径を有する。底面１０上で、ホール８が、１０マイクロメートルから２ミリメートルの間の直径を有し、好ましくは、５０イクロメートルから５００マイクロメートルの間の直径を有し、最も好ましくは、５０マイクロメートルから３５０マイクロメートルの間の直径を有する。各ホール８が、好ましくは、上面１２と底面１０によって定義された平面の間を少なくとも１０マイクロリットルに維持するために十分な体積を有する。各ホール８が、任意に、シリコーン又はホール８の壁に結合するタンパク質を最小化する他のコーティングで覆われてよい。ホール８が、円錐形、又はプレート４の上面１２における円錐の広い端部及びプレート４の底面１０における円錐の狭い端部を備えた切頂円錐形であってよい。ホール８が、上部において円筒状であり、底部において円錐形又は切頂円錐形であってよい。ホール８が、上部において円筒状であり、中央部において円錐形又は切頂円錐形であり、底部において円筒状であってよい。ホール８が、上部において円筒状であり、中央部において円錐形又は切頂円錐形であり、プレート４の底面１０上に底部円錐開口部の広い端部を備えた底部において円錐形であってよく、この構成において、ホール８が亜鈴型である。液体がホール８を流れることを可能にするいずれの形状が可能である。好ましくは、ホール８の最も広い部分における周囲の長さが、ホール８が膜６によって覆われる部位におけるホール８の周囲の長さよりも大きい。

ホール８が、使用条件下において、化学的に不活性であるべきである。好ましくは、ホール８が、試料１８のＸＲＦ測定を妨げる汚染物質を放出しない。さらに好ましくは、水、タンパク質、ジメチルスルホキシド又はジメチルホルムアミドを含む溶液に５０℃で３時間の間さらされた場合に、いずれの化学形体においても、ホール８が、１０億分の５以上の硫黄を放出せず、又は、１０億分の５以上の塩素を放出せず、又は１０億分の５以上のリンを放出しない。

また、好ましくは、試料１８が、粗い表面内に取り込まれないように、ホール８が、滑らかである。ホール８内のいずれの表面形体が、ホール８の内側の面に垂直である寸法において２００マイクロメートル未満である。好ましくは、ホール８の内側の面が、約２０マイクロメートル未満の二乗平均平方根（ＲＭＳ）粗さを有する。２００マイクロメートルの内部くぼみ（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ）を有するホール８が、本発明に適用可能に機能する。約５マイクロメートルの粗さを有するホール８が、本発明に適用可能に機能する。ホール８の側面に付着するようになる試料１８の量を最小化するために、ホール８が、約４５°未満の先端角（ｉｎｃｌｕｄｅｄ ａｎｇｌｅ）を有し、さらに好ましくは、約４２°未満であり、最も好ましくは約４０°未満である。全てのホール８が、これらの先端角を有することが可能であり、又は、断面積が減少したホール８の部分のみが、この先端角を有するように加工されることが可能である。

溶液、ホール８の固体表面、及び大気との間の界面を定義するラインは、接触ラインと呼ばれる。好ましくは、溶液の体積が減少する時間の少なくとも一部の間に、接触ラインの長さが減少するように、ホール８が加工される。膜６が分離される場合に、試料１８の一部が膜６に付着することが好ましく、従って、膜６に隣接するホール８が、その最も狭い位置でのホール８よりも広いことが好ましい。

ホール８が、底部において、即ち、ホール８が膜６に隣接する位置において、小さな断面積を有するべきである。好ましくは、この位置におけるホール８の断面が、ある寸法において直径約５００マイクロメートル未満であり、さらに好ましくは、他の寸法において、直径１０００マイクロメートル未満であり、ホール８が膜６と隣接する位置におけるホール８の全体の断面積が、約０．００５平方センチメートル未満である。

膜６が、プレート４の底面１０にわたって配置される。膜６が、任意の接着剤１４によって、プレート４の底面１０に対して保持される。あるいは、膜６が、任意の底プレート１６によって、プレート４の底面１０に対して保持され、この場合、膜６が、底プレート１４とプレート４の底面１０との間に配置される。ガスケット２０が、膜６と底プレート１６との間に配置されてよい。膜６が、熱又は溶剤によって、プレート４の底面１０に結合されてよい。膜６が、恒久的にプレート４に取り付けられてよく、又は、これが、取り外し可能であってよい。好ましくは、膜６が、実質的に、少なくとも一つの硫黄、リン、又は塩素の元素を含まない。適当な材料の例には、Ｐｏｒｖａｉｒ＃２２９３０２，Ｐｏｒｖａｉｒ＃２２９１１２，Ｐｏｒｖａｉｒ＃２２９０５８，Ｐｏｒｖａｉｒ＃２２９３０４，及びＰｏｒｖａｉｒ＃２２９３０１が含まれ、いずれも、Ｐｏｒｖａｉｒ ｐｌｃ，Ｂｒａｍｐｔｏｎ Ｈｏｕｓｅ，５０ Ｂｅｒｇｅｎ Ｗａｙ，Ｋｉｎｇ’ｓ Ｌｙｎｎ，Ｎｏｒｆｏｌｋ ＰＥ３０ ２ＪＧ，ＵＫから入手可能であり、さらに、アルミホイル（例：Ｂｉｏ−Ｒａｄ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，１０００ Ａｌｆｒｅｄ Ｎｏｂｅｌ Ｄｒｉｖｅ，Ｈｅｒｃｕｌｅｓ，ＣＡ ９４５４７から入手可能なＭｉｃｒｏｓｅａｌ‘Ｆ’Ｆｏｉｌ）が含まれる。膜６に使用されてよい他のテープには、超薄ポリエステル表面保護テープ，耐薬品性Ｓｕｒｌｙｎ表面保護テープ，耐摩耗性ポリウレタン表面保護テープ，シリコーン接着剤又はアクリル接着剤を備えた耐熱性カプトンテープ，ＵＶ耐性ポリエチレン表面保護テープ，クリーン−リリース（Ｃｌｅａｎ−Ｒｅｌｅａｓｅ）ポリエチレン表面保護テープ，ロー−スタティック（Ｌｏｗ−Ｓｔａｔｉｃ）ポリイミドテープが含まれ、いずれも、ＭｃＭａｓｔｅｒ−Ｃａｒｒ，６１００ Ｆｕｌｔｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｂｌｖｄ．，Ａｔｌａｎｔａ，ＧＡ ３０３３６−２８５２から入手可能である。膜６に使用されてよい他の材料には、０．０２マイクロメートルの厚さである９９．９９％の純金箔（Ｌｅｂｏｗ Ｃｏｍｐａｎｙ，５９６０ Ｍａｎｄａｒｉｎ Ａｖｅ．，Ｇｏｌｅｔａ，ＣＡ ９３１１７ Ｕ．Ｓ．Ａ．から入手可能）；０．０７マイクロメートルの厚さである９９．９５％の純アルミホイル（Ｌｅｂｏｗ Ｃｏｍｐａｎｙ，５９６０ Ｍａｎｄａｒｉｎ Ａｖｅ．，Ｇｏｌｅｔａ，ＣＡ ９３１１７ Ｕ．Ｓ．Ａ．から入手可能）；０．１マイクロメートルから２０マイクロメートルの厚さのＰＡＲＹＬＥＮＥ Ｎ（登録商標）（Ｌｅｂｏｗ Ｃｏｍｐａｎｙ，５９６０ Ｍａｎｄａｒｉｎ Ａｖｅ．，Ｇｏｌｅｔａ，ＣＡ ９３１１７ Ｕ．Ｓ．Ａ．から入手可能）；０．５マイクロメートルの厚さから２５．０マイクロメートルの厚さの９９．９９％の純チタン箔（Ｌｅｂｏｗ Ｃｏｍｐａｎｙ，５９６０ Ｍａｎｄａｒｉｎ Ａｖｅ．，Ｇｏｌｅｔａ，ＣＡ ９３１１７ Ｕ．Ｓ．Ａ．から入手可能）；及び４マイクロメートルの厚さから８マイクロメートルの厚さのポリプロピレン（Ｌｅｂｏｗ Ｃｏｍｐａｎｙ，５９６０ Ｍａｎｄａｒｉｎ Ａｖｅ．，Ｇｏｌｅｔａ，ＣＡ ９３１１７ Ｕ．Ｓ．Ａ．から入手可能）が含まれる。都合良く使用される他の基質は、ＡＰＩ，ＡＰ３，ＰｒｏＬＩＮＥ Ｓｅｒｉｅｓ １０，ＰｒｏＬＩＮＥ Ｓｅｒｉｅｓ ２０，ＤｕｒａＢｅｒｙｌｌｉｕｍ基質であり、Ｍｏｘｔｅｋ，４５２ Ｗｅｓｔ １２６０ Ｎｏｒｔｈ，Ｏｒｅｍ，Ｕｔａｈ ８４０５７から入手可能である。膜６に使用されてよい他の材料は、Ｕｌｔｒａｌｅｎｅ（登録商標），ｍｙｌａｒ，ポリカーボネート，ｐｒｏｌｅｎｅ，及びカプトンであり、ＳＰＥＸ ＣｅｒｔｉＰｒｅｐ Ｌｔｄ，２ Ｄａｌｓｔｏｎ Ｇａｒｄｅｎｓ，Ｓｔａｎｍｏｒｅ，Ｍｉｄｄｌｅｓｅｘ ＨＡ７ ＩＢＱ，ＥＮＧＬＡＮＤから入手可能である。都合良く使用される他の材料は、Ｈｏｓｔａｐｈａｎ（登録商標），ポリエステル，及びＥｔｎｏｍ（登録商標）であり、Ｃｈｅｍｐｌｅｘ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．，２８２０ ＳＷ ４２ｎｄ Ａｖｅｎｕｅ，Ｐａｌｍ Ｃｉｔｙ，ＦＬ ３４９９０−５５７３ ＵＳＡから入手可能である。都合良く使用される他の材料は、Ｚｏｎｅ Ｆｒｅｅ Ｆｉｌｍ Ｐａｒｔ ＺＡＦ−ＰＥ−５０であり、Ｅｘｃｅｌ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，１８３５０ Ｇｅｏｒｇｅ Ｂｌｖｄ，Ｖｉｃｔｏｒｖｉｌｌｅ，ＣＡ，９２３９４から入手可能である。このリストは、網羅的なものではなく、膜６に他の材料が使用されてよい。膜６が、フッ化炭素から形成されてよい。また、好ましくは、膜６が、実質的に、１．９ＫｅＶと３ＫｅＶの間のエネルギーを含むＸ線蛍光放射ピークを有する元素を含まないが、これは、これらのピークが、生化学的及び生物学的用途への装置２の適用に関係する大部分の信号に干渉する傾向があるためである。１．９ＫｅＶと３ＫｅＶの間のエネルギーを含むＸ線蛍光放射ピークを有する元素は、オスミウム、イットリウム、イリジウム、リン、ジルコニウム、白金、金、ニオビウム、水銀、タリウム、モリブデン、硫黄、鉛、ビスマス、テクネチウム、ルテニウム、塩素、ロジウム、パラジウム、アルゴン、銀、及びトリウムである。シリコンを含むＸ線検出器を使用するＸ線蛍光分光計とともに装置２を使用する場合、また、好ましくは、膜６が、１．９ＫｅＶと３ＫｅＶの間のエネルギーを含むＸ線蛍光エスケープピーク（即ち、Ｘ線蛍光放射ピークマイナス１．７４ＫｅＶ）を有する元素を含まないが、これは、これらのエスケープピークが、生化学的及び生物学的用途への装置２の適用に関係する大部分の信号に干渉する傾向があるためである。１．９ＫｅＶと３ＫｅＶの間のエネルギーを含むＸ線蛍光エスケープピークを有する元素は、カルシウム、テルリウム、ヨウ素、スカンジウム、キセノン、セシウム、バリウム、チタン、及びランタンである。本願明細書において“実質的に含まない”とは、約４重量％未満のものとして定義される。膜６が、試料１８の厚さを測定するために使用されうる付加的な化学元素を含んでよい。波長分散型Ｘ線蛍光が使用される場合、膜６の元素の純度は、重要ではなく、この場合、膜が、試料を測定するために使用される元素（複数可）を実質的に含まないべきである。膜６が、タンパク質付着を増加させるように処理されてよく、処理の非−包括的なリストが、酸素若しくは窒素プラズマ又はポリ−リジンを備えた処理膜６を含む。

膜６が、プレート４に結合される場合、膜６が、試料１８とともに変形すべきである。膜６が、１００ナノメートルの最小距離だけ、膜６に隣接するホール８の周囲によって定義された面から変形する。

膜６が、プレート４から取り外し可能である場合、通常の使用の間に負荷を与えた結果として、プレート４が変形する。プレート４が、１０マクロメートルの最小距離だけ、平面膜６から変形する。

膜６が、プレート４の底面１０から取り外し可能ではない場合、好ましくは、膜６が、２．３ＫｅＶのエネルギーを含むＸ線に対し半透明である。この場合、半透明とは、膜６がＸ線検出器及び試料１８によって定義されたラインと垂直である面内に配置された場合に、膜６と垂直でありかつ２．３ＫｅＶのエネルギーを含むＸ線の少なくとも５％が膜６を通過することを可能にするものとして定義される。（膜６がプレート４の底面１０から取り外し可能ではない場合）膜６用に使用されうる材料の組成及び厚さが、様々な材料に対し、Ｘ線減衰パラメータを使用して計算され又は測定されてよい。（膜６がプレート４の底面１０から取り外し可能ではない場合）膜６に適した材料の非−網羅的なリストが、約１９５マイクロメートル未満の厚さであるポリプロピレン、及び約１０５マイクロメートル未満の厚さであるポリカーボネートを含む。

Ｘ線蛍光分光計とともに装置２が使用される。好ましくは、一つ又はそれ以上のホール８内に試料１８の溶液を配置することにより、装置２が使用される。試料１８を含む溶媒の少なくとも一部が、蒸発される。好ましくは、試料１８の溶媒の少なくとも８０％が、蒸発され、さらに好ましくは、実質的に試料１８の溶媒の全てが、蒸発される。好ましくは、約２２℃以上である高い温度又は約７６０ｔｏｒｒ以下である減少した大気圧を使用して、溶媒が蒸発される。好ましくは、装置２が、Ｓａｖａｎｔ Ｓｐｅｅｄ Ｖａｃ Ｐｌｕｓ ＳＣ ２５０ＤＤＡ又はＴｈｅｒｍｏ Ｓａｖａｎｔ ＳＰＤ １０１０ ＳｐｅｅｄＶａｃ（登録商標）のような真空遠心分離機内に配置される。好ましくは、装置２が遠心分離される間に、溶媒が、試料１８から除去され、プレート４の底面１０を貫通し膜６上に至るホール８の部分に集められることにより試料１８が濃縮される。装置２の利点は、試料が、小さな領域内において濃縮されることである。膜６が、取り外し可能であり、かつ、膜６が、半透明でないほど十分に厚い場合（半透明とは、膜６がＸ線検出器及び試料１８によって定義されたラインと垂直である面内に配置された場合に、膜６と垂直でありかつ２，３００ｅＶのエネルギーを含むＸ線の少なくとも５％が膜６を通過することを可能にするものとして定義される）、膜６が、プレート４から取り外され、Ｘ線蛍光分光計内で測定される（例えば、ＥＤＡＸ，９１ ＭｃＫｅｅ Ｄｒｉｖｅ Ｍａｈｗａｈ，ＮＪ ０７４３０から入手可能であるＥＤＡＸ Ｅａｇｌｅ ＩＩＩ μｐｒｏｂｅ、又はＴｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，Ｉｎｃ．，８１ Ｗｙｍａｎ Ｓｔｒｅｅｔ，Ｗａｌｔｈａｍ，ＭＡ ０２４５４から入手可能なＭｉｃｒｏＸＲ ＶＸＲ Ｍｉｃｒｏｂｅａｍ ＸＲＦ Ｓｙｓｔｅｍ）。この場合、膜６が、Ｘ線蛍光分光計内で配向され、試料１８が、Ｘ線蛍光分光計のＸ線検出器と膜６との間にある。好ましくは、膜６が、フレーム２０内に維持され、膜６を平面に維持する。上に定義したように、膜６が、Ｘ線に対し半透明である場合、プレート４から膜６を取り外すことなく、試料１８が、測定されうる。膜６がＸ線に対し半透明である場合、膜６がプレート４から取り外されるか否かにかかわらず、試料１８が、試料１８とＸ線検出器との間に配向された膜６を備え、Ｘ線蛍光分光計を使用して測定されてよい。プレート４から膜６を取り外さないことによる利点は、プレート４が、フレームとして機能するため、付加的なフレーム２０が必要ないということである。膜６を取り外すことによる利点は、試料１８が、膜６から減衰することなく測定されうることである。好ましくは、溶媒を蒸発させた後、そのビームサイズが試料１８のサイズと適合するＸ線蛍光分光計とともに装置２が使用され、この場合、適合するビームサイズが、試料１８に入射するＸ線フラックスの少なくとも８０％を含むＸ線励起ビームの面積が試料１８の面積の１００倍以内であるように定義される。Ｘ−Ｒａｙ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．，１５ Ｔｅｃｈ Ｖａｌｌｅｙ Ｄｒｉｖｅ，Ｅａｓｔ Ｇｒｅｅｎｂｕｓｈ，Ｎ．Ｙ．１２０６１によって提供されるポリキャピラリー（ｐｏｌｙｃａｐｉｌｌａｒｙ）焦点調節レンズなどによって、Ｘ線励起源が、焦点調節されてよい。コリメータ又はＸ線励起源上の他のタイプの焦点調節レンズを備えたＸ線蛍光分光計も可能である。

Ｘ線蛍光分光分析測定用の試料を調製するために装置２を使用することの利点は、非特許文献２又は非特許文献３に記載されているように、膜上に試料を印刷する又は単にピペットで取ることに対し、装置２を使用した場合におけるその測定制限が優れているということである。装置２を使用することの第二の利点は、多くの生物学的試料が、例えばタンパク質の薄い溶液のような、薄い溶液として調製されることである。装置２は、比較的大きな体積の試料の溶液が調整されることを可能にし、及び、試料が最適な特性を備えた試料の乾燥したスポットで濃縮されることを可能にする。好ましくは、溶液の体積が、２マイクロリットルから２ミリリットルの間であり、さらに好ましくは、１０マイクロリットルと２５０マイクロリットルの間である。一方、従来の試料調製方法は、測定のために十分な量の試料を堆積するために、高度に濃縮された試料の溶液を必要とする。また、一方で、従来の試料調製方法は、それらのプリンターヘッドを準備し又はそれらの容器を満たすために、大量の試料を必要とし、高価な試料を浪費する。例えば、試料中における約３０ピコグラムの硫黄を測定することを要求する。１０ナノリットルの溶液を使用しうる標準的な堆積方法を使用する場合、初期溶液中の硫黄の濃度が、１００マイクロモルである必要がある。装置２を使用する場合、１００マイクロリットルの溶媒が使用され、１０ナノモルの初期試料濃度となる。生物学、生化学及び薬剤開発に対しては、数十又は数百マイクロモルの濃度の溶液と比べて、ナノモルの濃度を有する溶液で機能することが出来ることが重要である。タンパク質又は核酸とともに装置２が使用される場合、タンパク質又は核酸中の硫黄，リン，又は硫黄とリンの組み合わせの質量が、好ましくは、５０フェムトグラムと１マイクログラムの間であり、最も好ましくは、試料１８中のリン，硫黄又はこれらの組み合わせの質量が、１００ピコグラムと１００ナノグラムの間である。

プレート４の底面１０を貫通するようなホール８の形状によって決定される形状に試料１８が堆積される。試料１８に対し最も効果的な形状は、Ｘ線蛍光分光計のＸ線励起ビームのサイズと同様なものである。通常、試料１８とＸ線励起ビームとの両方は、その輪郭がほぼ円形である。同様に、これに関連して、試料１８の面積が、試料１８を照射するＸ線励起ビームの面積の１００倍大きい又は小さい面積以内であることを意味する（例えば、試料１８の直径が、試料１８を照射するＸ線励起ビームの１０倍以内である）。好ましくは、試料１８が、試料１８を照射するＸ線励起ビームの面積の２５倍大きい又は小さい面積以内である（例えば、試料１８の直径が、試料１８を照射するＸ線励起ビームの５倍以内である）。試料１８を照射するＸ線励起ビームの面積が、試料１８の面積よりも著しく大きい場合、Ｘ線光子が無駄になる。試料１８を照射するＸ線励起ビームの面積が、試料１８の面積よりも著しく小さい場合、測定時間が、不必要に長くなる、又は試料１８の他の一部が測定されないことにより、無駄になる。

通常、試料１８が、防止剤、共同因子、金属、タンパク質、砂糖又は他の化学種の追加によって任意に変更されうる核酸又はタンパク質の水性試料を含む。都合よく、試料１８が、Ｘ線蛍光機器を使用して測定されてよい。好ましくは、このＸ線蛍光機器が、以下のものの少なくとも一つを含む：モノキャピラリー（ｍｏｎｏｃａｐｉｌｌａｒｙ）焦点調節レンズ，ポリキャピラリー焦点調節レンズ，コリメータ，微小焦点Ｘ線管，シンクロトロンＸ線源，線形加速Ｘ線源、ロジウムＸ線管，モリブデンＸ線管，クロムＸ線管，銀Ｘ線管，パラジウムＸ線管，単色Ｘ線源、多色Ｘ線源，偏光Ｘ線源，共焦点Ｘ線蛍光分光計集束装置，ＰＩＮダイオード検出器，半導体Ｘ線検出器，ゲルマニウム又はドープゲルマニウムＸ線検出器，シリコン又はドープシリコンＸ線検出器，波長分散型Ｘ線蛍光分光計，エネルギー分散型Ｘ線蛍光分光計，全反射Ｘ線蛍光分光計，等。

膜６が、装置２とともに使用されるＸ線蛍光分光計で測定可能な付加的な化学元素を含む場合、これらの元素が、試料１８の厚さを測定するために使用されてよい。例えば、膜６が、シリコンを含む場合、試料１８によるシリコンＸ線信号の減衰により、試料１８の厚さを予測することが可能となる。図５は、装置２を使用して堆積されたタンパク質試料及びピペットを使用して堆積されたタンパク質試料の相対的な厚さを示す。試料中において消滅するリング及び堆積試料の代替のリングを示すピペットにより堆積された試料と比較して、装置２を使用して堆積されたタンパク質試料が、さらに十分にコンパクトであり、リング形状ではない。図３が、ピペットによって堆積された試料の写真を示す。また、図３が、装置２を使用して堆積された試料の写真を示す。装置２を使用して堆積された試料よりも、ピペットを使用して堆積された試料が、著しく大きく、よりリング形状を有する。図４に示されるように、装置２を使用して堆積されたさらにコンパクトな試料が、Ｘ線蛍光スペクトル内のさらに強い信号を与える。試料１８が存在しない領域における膜６からの信号（例えばシリコン信号）を測定し及び試料１８によって覆われている膜６の領域からの同じ元素の信号を測定することにより、厚み補正がなされる。測定された量によってＸ線信号を弱めることが必要である試料１８の厚さを計算することにより、膜からのＸ線信号における差異が、試料１８の厚さに関連しうる。

装置２が、タンパク質とともに使用されてよい。多くのタンパク質が、緩衝剤を必要とし、特定の範囲内にｐＨを維持し（例えば、ｐＨ緩衝剤）、化学物質のレドックス状態を維持し（例えば、レドックス緩衝剤）、又はイオン強度を維持する（例えば、等張緩衝剤）。多くの緩衝剤が、化学物質の測定に干渉しうる元素を含む。好ましくは、化学元素が試料１８中に存在する場合、この緩衝剤が、４以上の原子番号を有する少なくとも１つの化学元素を含まないべきである。好ましくは、化学元素が試料１８中に存在する場合、この緩衝剤が、８以上の原子番号を有する少なくとも１つの化学元素を含まないべきである。好ましくは、この緩衝剤が、以下の化学物質又は官能基の少なくとも一つを含まないべきである：ジメチルスルホキシド，チオール，硫酸アニオン，スルホン酸アニオン，塩素アニオン，臭化物アニオン，フッ化物アニオン，ヨウ化物アニオン，過塩素酸アニオン，リン酸アニオン，及びホスホン酸アニオン。好ましくは、この緩衝剤が、以下の化学物質又は官能基の一つ又はそれ以上を含むべきである：アミン，イミン，硝酸アニオン，亜硝酸アニオン，アンモニウムカチオン，酢酸アニオン，カルボン酸アニオン，炭酸アニオン，イミニウムカチオン；，これらの化学物質が、最小のＸ線蛍光干渉を有する補正された緩衝特性を提供する。最も好ましくは、この緩衝剤が、トリス硝酸塩としても知られているトリス（エタノール）アミン硝酸塩のようなアンモニウム硝酸塩を含む。

好ましくは、本発明において使用されるタンパク質が、タンパク質と弱く結合する又は化学的に結合しないｐＨ緩衝剤，レドックス緩衝剤及び等張緩衝剤を含む化学物質を除去するように精製される。また、この精製が、試料の品質の低下の原因となる塩を除去する。弱い結合とは、約１０ミリモルより弱い結合親和性を有することを意味するものとして定義される。この脱塩段階が、Ｒｏｃｈｅ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ，ＰＯ Ｂｏｘ ５０４１４，Ｉｎｄｉａｎａｐｏｌｉｓ，ＩＮ，４６２５０から入手可能なＳｅｐｈａｄｅｘ Ｇ−２５を使用するＱｕｉｃｋ Ｓｐｉｎ Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｃｏｌｕｍｎのようなサイズ排除クロマトグラフィー又はゲルろ過クロマトグラフィーを都合よく使用して行われる。このプロセスが、９６−ウェル，３８４−ウェル，又は１５３６−ウェルプレートフォーマットのようなウェルプレートフォーマットを使用した多重化に適している。Ｐｉｅｒｃｅ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ．，ＰＯ Ｂｏｘ １１７，Ｒｏｃｋｆｏｒｄ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ，６１１０５から入手可能なＺｅｂａ ９６−ウェルプレートのような分離システムが、特に都合が良い。緩衝剤及び他の弱い結合化学物質を除去することによる利点は、それらの除去が、所望のＸ線蛍光信号を減衰させうる若しくは誤ったＸ線蛍光信号を追加しうる緩衝元素、又は回折及び他の同様なプロセスを通して非−蛍光Ｘ線信号を形成する緩衝元素を最小化することである。

シングル−プレックス又はマルチプレックスの両方のゲルろ過クロマトグラフィープロセスが、Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，ｐｒｏｄｕｃｔ＃１１２１０９２３，４５０ Ｆｏｒｔｕｎｅ Ｂｌｖｄ，Ｍｉｌｆｏｒｄ，ＭＡ，０１７５７から入手可能なＩＥＣ ＣＬ４０のような遠心分離機、又は、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ，２９０ Ｃｏｎｃｏｒｄ Ｒｏａｄ，Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，ＭＡ ０１８２１から入手可能なＭｕｌｔｉＳｃｒｅｅｎ Ｖａｃｕｕｍ ｍａｎｉｆｏｌｄ ｗｉｔｈ Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｔａｃｋなどの真空装置のような真空マニホールドであって、同様にＭｉｌｌｉｐｏｒｅから入手可能な標準的な真空ポンプ（例えば、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ，Ｃａｔａｌｏｇ＃ＷＰ６１ １１５ ６０）に取り付けられる真空マニホールドを使用して迅速に処理されてよい。好ましくは、分離が、３００秒未満だけ遠心分離が実行され、さらに好ましくは、３０秒未満だけ遠心分離が実行される。他の方法の分離としては、７０００ｇで３時間の間、遠心分離されるＣｅｎｔｒｉｃｏｎ ＹＭ−３を使用して実行されうるような限外ろ過がある。

装置２とともに、サイズ排除カラムによる脱塩が、装置２におけるホール８の位置及び数と同じであるウェルの位置及びウェルの数を有する脱塩ウェルプレートを使用することにより、都合よく使用されてよい。脱塩プレートが、装置２の上に配置され、試料２の溶液が、脱塩プレートのウェルの一つ又はそれ以上内に配置される。試料１８を含む溶液が、脱塩プレートを通り抜け、装置２のホール８内に入るまで、積層された脱塩プレート及び装置２が、遠心分離される。次に、上記のように、装置２が、真空遠心分離機内に配置される。あるいは、試料１８の溶液が、脱塩され、例えばピペットによって、装置２に移されてよい。

試料１８がタンパク質を含む場合、好ましくは、これが、１０マイクロモル未満の濃度で、さらに好ましくは、１００ナノモル未満の濃度で存在すべきである。タンパク質に加え、使用されうる他の生体分子には、核酸、多糖、ペプチド、及びタンパク質のような他の生物学的に誘導された分子を含み、好ましくは、１０マイクロモル未満の濃度で、さらに好ましくは、１００ナノモル未満の濃度で溶液中に存在する。

本発明の上記の記載が、説明及び記載を目的として示されたが、これは、網羅的なものとし又は本発明を開示内容と一致するものに制限することを意図したものではなく、当然ながら、上記の教示内容を考慮し、多くの改良及び変更が可能である。

本発明の原理及びその実際の適用を最も良く説明し、これによって、当業者が、意図された特定の使用に適した様々な改良を伴う様々な実施形態において本発明を最も良く利用することが出来るようにするために、実施形態が選択され、及び記載された。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義されると考えられる。

２ 装置
４ プレート
６ 膜
８ ホール
１０ 底面
１２ 上面
１４ 接着剤
１６ 底プレート

Claims (15)

1. ２マイクロリットルから２ミリリットルの間の体積を有し、１０マイクロモル未満の溶質の濃度を有する溶液を提供する段階、
   前記溶液を、ウェル及び取り外し可能な底部片を有するウェルプレートで前記溶液のもとの体積の５分の１未満の体積を有する試料に濃縮する段階、及び
   Ｘ線蛍光分光分析を使用し前記試料を分析する段階
   を含むことを特徴とするＸ線蛍光分光分析による測定用の試料を調製する方法。
2. 前記溶液が、約１０マイクロモル未満の濃度を有する生体分子を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記溶液中の前記生体分子が、リン、硫黄及びこれらの組み合わせのリストから選択された、全質量が５０フェムトグラムと１マイクログラムの間である元素を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記ウェルが、前記ウェルの底部での直径において５０マイクロメートルから５００マイクロメートルの間であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記ウェルが、約４５°未満の先端角を有することを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記ウェルの底部の面積が、約０．００５平方センチメートル未満であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記ウェルの壁部が、約２０マイクロメートル未満のＲＭＳ粗さを有することを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記取り外し可能な底部片が取り外された場合に、前記試料の少なくとも一部が、前記取り外し可能な底部片上に残っていることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. ２マイクロリットルから２ミリリットルの間の体積を有し、１０マイクロモル未満の溶質の濃度を有する溶液を提供する段階、及び
   前記溶液を、ウェル及び取り外し可能な底部片を有するウェルプレートで前記溶液のもとの体積の５分の１未満の体積を有する試料に濃縮する段階、を含み、
   前記溶液が、約１０マイクロモル未満の濃度を有する生体分子を含むことを特徴とするＸ線蛍光分光分析による測定用の試料を調製する方法。
10. 前記溶液中の前記生体分子が、リン、硫黄及びこれらの組み合わせのリストから選択された、全質量が５０フェムトグラムと１マイクログラムの間である元素を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記ウェルが、前記ウェルの底部での直径において５０マイクロメートルから５００マイクロメートルの間であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
12. 前記ウェルが、約４５°未満の先端角を有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記ウェルの底部の面積が、約０．００５平方センチメートル未満であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記ウェルの壁部が、約２０マイクロメートル未満のＲＭＳ粗さを有することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記取り外し可能な底部片が取り外された場合に、前記試料の少なくとも一部が、前記取り外し可能な底部片上に残っていることを特徴とする請求項１４に記載の方法。