JP6042819B2 - 光学分析用の流体処理チューブ、および流体を分析するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、流体処理チューブまたは貯蔵容器、および流体を分析するための方法に関する。より詳細には、本発明は、光学分析技法によって、ＤＮＡ、ＲＮＡ、塩、およびタンパク質を含めて、それらをインライン定量するためのチューブ（試料管）および方法に関する。特に本発明は、光透過率を測定することによって、ＤＮＡ、ＲＮＡ、塩、およびタンパク質等を含めて、それらを定量することに関する。

化学、生物学、医学、または環境保護のような多くの技術分野において、流体を、貯蔵、処理、または互いに反応させる前、その途中、またはその後で分析しなければならない。そのために、流体は、遠心、貯蔵、混合、濾過、冷却、加熱、分解、ピペットによる移動、または他の手順による処理にかけられる。流体を調製し分析するためには、反復されることもある長い一連の分析および処理ステップがしばしば必要である。多くの場合、様々な流体の大量のセットを、同じ手順に従って処理および分析することが必要である。同じ流体のシーケンスまたはバッチを平行して処理および分析することが必要となることもある。

光学分析手順が当技術分野で知られており、流体を分析するために頻繁に使用される。光学分析は、透過率、蛍光、化学発光、生物発光、および蛍光共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）を測定することを含むことがあり得る。多くの場合、流体は、光透過率を測定することによって光学的に分析される。透過率は、試料を通過する特定波長の入射光ビームの一部分である。本発明による「光」という用語は、任意の波長の電磁放射を指す。具体的には、光という用語は、紫外および可視光の波長内の電磁放射を指す。より具体的には、光という用語は、約２２０ｎｍから約４００ｎｍの波長内の電磁放射を指す（紫外光）。試料から出る光の強度を測定することにより、ある波長または多数の異なる波長での流体の吸光度および光学濃度を評価することができる。

流体では、ランベルト・ベールの法則によれば、吸収は、光路の長さ、吸収化学種のモル吸光係数、および流体内の化学種の濃度に線形依存する。光路の長さは、光ビームが流体内で移動する距離である。したがって、たとえば光路の長さとある化学種のモル吸光係数が既知であるとき、流体内のその化学種の濃度を評価することができる。塩、ＤＮＡ、ＲＮＡ、およびタンパク質を定量し、それらの流体内の濃度を評価するためには、約２３０ｎｍ（塩）、約２６０ｎｍ（ＤＮＡおよびＲＮＡ）、および約２８０ｎｍ（タンパク質）の波長で光透過率を測定することが望ましい。すべての化合物を単一の測定で定量するために、約２２０ｎｍから約４００ｎｍの範囲全体にわたって光透過率を測定することが特に望ましい。

一般に、流体を収容するための容器が光学分析で使用される。そのような容器の側壁は、光学分析手順において対象とする波長の光を吸収も屈折も反射もしない、またはその一部分しか吸収も屈折も反射もしない領域を少なくとも１つ含む。環状オレフィンコポリマー、環状オレフィンポリマー、ポリメチルペンテン、グラフェン、およびＰＴＦＥは、広い波長範囲について光の吸収を示さない、または光の吸収が低いことで知られている。

透過率を測定するための装置、たとえば分光光度計は、一般に、特定範囲の吸収において吸収を正確に評価することを可能にする。吸収は光路の長さと化学種の濃度に線形依存するので、様々な化学種の広範な濃度を評価するために、長さの異なる光路について吸収を測定することがしばしば望ましい。光ビームが屈折または反射されるのを最小限に抑えるために、流体を収容する容器の側壁は、ビームが側壁を通過する点で、光ビームに対して垂直にすべきである。

少量の流体が、一般にエッペンドルフチューブとして知られる微量遠心チューブ内でしばしば処理され貯蔵される。微量遠心チューブは、小型、円筒形のプラスチック容器であり、一般に円錐形の底部と、閉鎖可能なキャップとを有する。これらのチューブは、ポリプロピレン製であることが多く、使い捨てと考えられている。

しかし、一般に使用されている微量遠心チューブは、所望の波長において十分透過性でないため、光学分析に適していない。その理由には、とりわけ、使用されるポリマーが結晶性または部分的に結晶性であり、ポリマー材料が化学種と同じ波長の光を吸収し、またはチューブの側壁の構成により光ビームが反射および／または屈折することになることがあり得る。具体的には、微量遠心チューブに使用される材料は、２２０〜２４０ｎｍの波長の光を吸収し、部分的に結晶性である。したがって、微量遠心チューブでは、ＤＮＡ、ＲＮＡ、塩、およびタンパク質を定量することができない。さらに、微量遠心チューブでは、異なる予め規定された長さの光路が得られない。

したがって、一般に使用されている微量遠心チューブ内で処理される流体は、光学分析するために他の容器に移し替えなければならない。したがって、微量遠心チューブを開き、液体を移し替える、たとえばピペットにより移動する必要がある。これは、特に、流体を調製および分析するために長い一連の分析および処理ステップが必要であり、様々な流体の大量のセットを、同じ手順に従って処理および分析することが必要であり、または、同じ流体のシーケンスまたはバッチを平行して処理および分析することが必要となるとき、時間がかかるものであり、スループットを制限し、手順実施中に誤りを犯しやすくなるおそれがある。試料を開き移し替えることもまた、汚染の危険をはらむ。さらに、試料を開き移し替えることは、たとえば蒸発によって、または液滴がチューブまたはピペット内に残ることにより、試料損失の危険をはらむ。選択された容器の光路が短すぎる、または長すぎるために流体を数回移し替えなければならないとき、汚染および試料損失の危険はさらに大きくなる。チューブを開き内容物を移し替えなければならないことは、自動のインライン処理および分析装置において追加のステップをも必要とする。

さらに、一般に使用されている微量遠心チューブは、ある種の処理、貯蔵、反応ステップを実施するのに適していない。具体的には、一般に使用されている微量遠心チューブは、光学分析に使用されることもある一部の普段使用される溶媒に対して耐性がない。

光学分析用の容器は、流体を貯蔵および処理するために使用することができない。たとえば、これらの容器は、適切に閉じることができない。その１つの理由は、これらの容器に使用される材料が、閉鎖可能なキャップの構成を可能にするほど十分に柔軟でないことである。特に、容器の流体収容部に対するジョイントを介して取り付けられたキャップを有する容器は、当技術分野で知られていない。しかし、キャップが容器の流体収容部に取り付けられていないと、たとえばキャップが誤って相互交換されたとき手順実施中の誤りや相互汚染に至るおそれがある。さらに、緩いキャップは、たとえば開いたときキャップが落下することになるので、自動のインライン処理装置にとって問題を引き起こすおそれがある。

上述の問題の１つまたはいくつかを克服するために、また流体を処理する既知の方法を改善するために、独立請求項１および独立請求項２に記載の流体処理チューブ、ならびに独立請求項２１に記載の流体を処理する方法が提供される。

他の態様、改良、および変形形態は、従属請求項、図、および説明に開示されている。

請求項１および請求項２に記載の流体処理チューブ、ならびに請求項２１に記載の方法により、１つまたは複数の分析および処理ステップを必要とする多種多様な処理、貯蔵、分析手順を実施することが可能である。特に、様々な流体のための完全に自動化および標準化された分析および処理手順を、好ましくは何ら手動介入することなしに実現することが可能である。これらの流体は、生体分子を含むことがある。さらに、本発明によって提供される流体処理チューブおよび方法は、チューブを開く必要なしに流体の分析および処理に使用することができる。したがって、汚染および試料損失の危険を最小限に抑えることができる。さらに、流体処理チューブは、使い捨てチューブとして使用することができる。

さらに、ジョイントを介してチューブの流体収容部に連結されたキャップを有する流体処理チューブの場合、キャップをチューブに一意的に割り当てることができる。したがって、相互汚染、およびチューブを混同する可能性を最小限に抑えることができる。自動のインライン処理および光学分析装置におけるキャップの誤割当が防止される。

本発明の第１の態様によれば、光学分析で使用するための流体処理チューブが、光学分析に適した第１の材料製であり、長さの異なる２つの光路を含むように構成された少なくとも１つの第１の部分と、前記第１の部分に連結され、前記第１の材料とは異なる第２の材料製である少なくとも１つの第２の部分とを備える。

本発明の他の態様によれば、光学分析で使用するための流体処理チューブが、光学分析に適した、また流体を収容するように構成された少なくとも１つの第１の部分と、チューブの流体収容部を閉じるためのキャップを含むように構成された、前記第１の部分に連結された少なくとも１つの第２の部分とを備え、キャップが、ジョイントを介してチューブの流体収容部に連結される。本発明のこの態様の一実施形態によれば、第１の部分と第２の部分は、同じかまたは同様の材料製である。本発明のこの態様の別の実施形態によれば、第１の部分は、光学分析に適した第１の材料製であり、第２の部分は、前記第１の材料ほど脆性でない第２の材料製である。

本発明のいずれかの態様による流体処理チューブは、核酸の定量に適していることが好ましい。チューブは、ＤＮＡおよび／またはＲＮＡおよび／または塩および／またはタンパク質のインライン定量に適していることが好ましい。チューブは、使い捨てであることが好ましい。チューブは、流体を貯蔵するのに適していることが好ましい。

本発明のいずれかの態様によれば、チューブの第２の部分は、チューブの開口に近接して配置されてもよく、一方、チューブの第１の部分は、第２の部分の遠位に配置される。

さらに、本発明のいずれかの態様による流体処理チューブの第１の部分は、光学検出ゾーンを備えることができる。光学検出ゾーンは、溶接線を有していないことが好ましい。光学検出ゾーンは、開口と反対側にあるチューブの端部に配置されることが好ましい。少量の分析を可能にするために、光学検出ゾーンの内側容積は、約１５マイクロリットル以下とすべきである。

光学検出ゾーンの側壁は、平坦な領域を備えることが好ましい。光学検出ゾーンは、チューブの長手方向軸の方向で見たとき、矩形および／または多角形の断面を有することが好ましい。

本発明の他の態様によれば、流体処理チューブの第１の部分は、長さの異なる２つの光路を含むように構成される。最も長い光路の長さは、最も短い光路の長さの少なくとも３倍であることが好ましい。これは、チューブの長手方向軸の方向で見たとき、光学検出ゾーンが多角形の断面を有することによって実現することができる。この断面は、矩形であることが好ましい。

本発明のいずれかの態様による流体処理チューブは、流体収容部を備えることが好ましい。流体収容部は、リムを備えることができる。さらに、本発明のいずれかの態様による流体処理チューブは、少なくとも１つのキャップを備えることが好ましい。キャップは、ジョイントを介してチューブの流体収容部に連結されることが好ましい。キャップおよび／またはチューブは、閉じられているときキャップを保持するための少なくとも１つのキャップ固定手段を備えることができる。

キャップは、チューブの第２の部分に含まれることが好ましい。いくつかの実施形態では、第２の部分は、少なくとも１つのキャップからなるものでもよい。他の実施形態では、第２の部分は、少なくとも１つのキャップ、およびジョイントを介してキャップをチューブの流体収容部に連結するための手段からなる。他の実施形態では、第２の部分は、キャップと、キャップをチューブの流体収容部に連結するためのジョイントとを含むことができる。いくつかの実施形態では、第２の部分は、キャップと、キャップをチューブの流体収容部に連結するためのジョイントと、チューブの流体収容部の一部分とを含むことができる。

チューブの流体収容部とキャップとの間のジョイントは、フィルムジョイントまたは形状ばめジョイント（ｆｏｒｍ−ｆｉｔｔｅｄ ｊｏｉｎｔ）とすることができる。ジョイントは、金型内組立で作成されてもよい。また、ジョイントは、スナップ連結されてもよい。

本発明による流体処理チューブの第２の部分は、当技術分野で知られている任意の手段によって第１の部分に連結されてよい。たとえば、第２の部分は、第１の部分と一体にされてもよい。あるいは、第１の部分と第２の部分は、互いに溶接および／または融着および／または接着および／または形状ばめおよび／または摩擦ばめおよび／または溶剤フィット（ｓｏｌｖｅｎｔ−ｆｉｔｔｅｄ）することができる。また、第１の部分と第２の部分は、これらの方法の任意の組合せによって連結されてもよい。

本発明のいずれかの態様によれば、チューブの第１の部分と第２の部分は、光学検出ゾーンの隣りで互いに溶接されてもよい。あるいは、第１の部分と第２の部分は、チューブの開口付近で溶接されてもよい。他の代替形態では、第１の部分と第２の部分は、チューブとキャップとの間のジョイント付近で融着されてもよい。形状ばめされたとき、チューブの第１の部分と第２の部分は、スナップ連結によって機械的に噛み合わされ、または連結され得る。スナップ連結は、解放可能とすることも非解放可能とすることもできる。

本発明のいずれかの態様によれば、第１の部分は、第３の部分を介して第２の部分に連結されてもよい。本発明のいくつかの態様によれば、第２の部分は、キャップとチューブの流体収容部との間のジョイント部にて第１の部分に連結されてもよい。

本発明のいずれかの態様では、チューブの第１の部分を作製するために使用される第１の材料は、好ましくは約２３０ｎｍおよび／または約２６０ｎｍおよび／または約２８０ｎｍの波長での光学分析に適したものにすべきである。第１の材料は、約２２０ｎｍから３８０ｎｍの波長での光学分析に適していることがより好ましい。第１の材料は、約２２０ｎｍから４００ｎｍの波長での光学分析に適していることが最も好ましい。波長に関して、「約」という用語は、正に述べた値の±５ｎｍ、±４ｎｍ、±３ｎｍ、±２ｎｍ、±１ｎｍの範囲を示す。

第１の材料は、環状オレフィンコポリマー、環状オレフィンポリマー、ポリメチルペンテン、グラフェン、ＰＴＦＥ、およびガラスを含む群から選択されることが好ましい。環状オレフィンコポリマーまたはガラスを第１の材料として使用することが最も好ましいが、それは所望の範囲内で最良の透過率を示すことが判明しているからである。環状オレフィンコポリマーは、Ｔｏｐａｓ（登録商標）ＣＯＣ ８００７Ｘ１０（Ｔｏｐａｓ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ＧｍｂＨ、ドイツ、フランクフルト）であることが好ましい。環状オレフィンポリマーは、Ｚｅｏｎｅｘ（登録商標）４８０（Ｚｅｏｎ Ｅｕｒｏｐｅ ＧｍｂＨ、ドイツ、デュッセルドルフ）であることが好ましい。ポリメチルペンテンは、ＴＰＸ（Ｍｉｔｓｕｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（三井化学株式会社）、日本、東京）であることが好ましい。グラフェンは、原材料として、および／または添加剤として使用されることが好ましい。ＰＴＦＥは、Ｔｅｆｌｏｎ ＡＦ（ＤｕＰｏｎｔ）であることが好ましい。

本発明のいずれかの態様では、チューブの第２の部分を作製するために使用される第２の材料は、第１の材料より柔軟であり、かつ／またはそれほど脆性でないことが好ましい。第２の材料は、ポリプロピレンまたはポリエチレンであることが好ましい。

本発明のいずれかの態様による流体処理チューブは、遠心にかけたとき、少なくとも１００Ｇ、より好ましくは１０００Ｇ、最も好ましくは１００００Ｇの加速度にさらされるように構成される。

本発明の他の態様によれば、流体を光学分析するための方法が、流体を本発明による試験管に充填すること、および試験管内の流体を光学分析することを含む。この方法は、核酸を定量するために使用されることが好ましい。流体内のＤＮＡおよび／またはＲＮＡおよび／または塩および／またはタンパク質が、この方法を用いてインライン定量装置内で分析される。

本発明の他の態様によれば、流体を処理および／または光学分析および／または貯蔵するために本発明による流体処理チューブを使用することが特許請求される。

本発明の一態様は、光学分析を使用する、流体を処理する方法を改善することである。そのために、本発明は、流体の光学分析、処理、反応、および貯蔵で使用するための流体処理チューブを提供する。本発明による流体処理チューブは、光透過率、蛍光、化学発光、生物発光、および蛍光共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）を測定するために使用されてもよい。好ましくは、本発明による流体処理チューブは、核酸の定量に適しており、光透過率を測定することによってＤＮＡ、ＲＮＡ、塩、およびタンパク質を定量するために使用することができる。また、これらのチューブは、流体のインライン分析を可能にすることが好ましい。本発明による流体処理チューブは、遠心分離に適していることが好ましい。これらのチューブは使い捨てであり、機械的耐性がある。

本発明の他の態様は、最も一般に使用されている溶媒を有する流体を処理するために使用することができる使い捨ての機械的耐性のあるチューブを提供することである。そのために、本発明は、チューブの流体収容部が、少なくとも部分的に、様々な一般に使用されている溶媒に耐性のある材料製である流体処理チューブを提供する。流体の処理を可能にするために、チューブは、ジョイントを介してチューブの流体収容部に連結された第２の材料のキャップを少なくとも１つ有する。このチューブは、光学分析、特に光透過率、蛍光、化学発光、生物発光、および蛍光共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）の測定に使用することができる。流体処理チューブは、核酸の定量に適していることが好ましい。具体的には、このチューブは、光透過率を測定することによってＤＮＡ、ＲＮＡ、塩、およびタンパク質を定量するのに適しており、流体のインライン分析を可能にするべきである。本発明による流体処理チューブは、遠心分離に適している。

チューブの第１の部分は、様々な化学種のより広範な濃度を得るために光透過率を測定することを可能にするために、長さの異なる少なくとも２つの光路を含むように構成される。３桁以上で光透過率の測定を可能にするために、最も長い光路の長さは、最も短い光路の長さの少なくとも３倍であることがより好ましい。

本発明のいずれかの態様による流体処理チューブは、容器に流体を収容するための少なくとも１つの流体収容部と、流体収容部内に収容された流体が漏れることができないようにチューブの流体収容部を閉じるための少なくとも１つのキャップとを備えることができる。キャップは、ジョイントを介してチューブの流体収容部に連結されてもよい。キャップおよび／またはチューブの流体収容部は、キャップが誤って開くのを防止するために、閉じられているときキャップを保持するための少なくとも１つのキャップ固定手段を備えることが好ましい。さらに、本発明のいずれかの態様によるチューブの流体収容部は、リムを備えることができる。

本発明のいずれかの態様によれば、チューブの第１の部分は、少なくとも１つの光学検出ゾーンを備えることができる。光学検出ゾーンは、チューブ内の流体を光学分析するために構成されたチューブの第１の部分のゾーンである。小さな試料の分析を可能にするために、光学検出ゾーンは、分析中、一般に開口の反対側のチューブの端部であるチューブの最も低い部分に配置されることが好ましい。したがって、チューブは、以下の構成を有することが好ましい。すなわち、チューブの第２の部分は、チューブ開口に近接し、チューブの第１の部分は、第２の部分の遠位であり、光学検出ゾーンは、開口の反対側のチューブの端部に配置される。したがって、光学検出ゾーンは、チューブの遠位端に配置されることが好ましい。

光学検出ゾーンの側壁は、少なくとも１つの平坦な領域を備えることが好ましい。光学検出ゾーンの側壁は、チューブの両側に少なくとも２つの平坦な領域を備え、そこを通して光ビームがチューブに垂直に入出することができることがより好ましい。それによりもたらされる光路は、チューブに入出する光ビームの反射が最小限に抑えられるので、とりわけ光透過率を測定するのに有利である。光路は、チューブの長手方向軸に対して垂直であってもなくてもよい。光路は、チューブの長手方向軸と交差してもしなくてもよい。光ビームの屈折をさらに防止するために、光学検出ゾーンの側壁の少なくとも１つの平坦な領域は、光ビームの屈折を引き起こす可能性がある溶接線または他の欠陥を有していないことが好ましい。光学検出ゾーンの側壁が少なくとも１つの平坦な領域を備える場合、チューブの流体収容部の側壁の残りの部分は、平坦な領域を備えていなくてもよい。実際、チューブの流体収容部の側壁の残りの部分は、任意の好適な断面を有することができ、好ましくは楕円形、より好ましくはほぼ円筒形、最も好ましくは円筒形である。チューブの流体収容部の側壁の残りの部分の断面は、平坦な領域を備える断面に徐々に、または急激に変化してもよい。したがって、チューブの流体収容部は、異なる断面間で移行するための移行ゾーンを含むことができる。移行ゾーンは、第１の部分、第２の部分、または両方に含まれてもよい。

第１の対に加えて、光学検出ゾーンの側壁は、チューブの両側に平坦な領域の少なくとも１つの第２の対を含むことができる。平坦な領域の第２の対内の光学検出ゾーンの側壁の厚さは、平坦な領域の第１の対内の光学検出ゾーンの側壁の厚さと等しいことが好ましい。なぜなら、次いで測定値を容易に比較することができるからである。平坦な領域の第２の対の内側表面間の距離は、平坦な領域の第１の対の内側表面間の距離より長いことが好ましい。これは、平坦な領域の第２の対間の光路が平坦な領域の第１の対間の光路より長いことが好ましいことを意味する。３桁以上で光透過率の測定を可能にするために、長い方の光路の長さは、短い方の光路の長さの少なくとも３倍であることがより好ましい。平坦な領域の第２の対と平坦な領域の第１の対との間の光路は、同じ平面内にあっても異なる平面内にあってもよい。これらの光路は、長手方向軸に沿ってオフセットしてもしなくてもよく、長手方向軸と交差してもしなくてもよく、互いに交差してもしなくてもよく、あるいは平行であってもなくてもよい。

様々な光路が、チューブの長手方向軸に沿って様々な旋光度について設けられることが好ましい。これは、光学検出ゾーンの側壁の平坦な領域の対の平坦な領域すべてを、チューブの長手方向軸に対して平行に構成することによって達成することができる。この場合、光学検出ゾーンは、チューブの長手方向軸の方向で見たとき、多角形の断面を有することがある。光学検出ゾーンは、チューブの長手方向軸の方向で見たとき、矩形の断面を有することが好ましい。したがって、長さの異なる２つの光路がチューブの第１の部分内に設けられることになる。これらの光路は、互いに垂直となり、チューブの長手方向軸に対して垂直となる。チューブの流体収容部の側壁の残りの部分は、任意の好適な断面を有することができ、好ましくは楕円形、より好ましくはほぼ円筒形、最も好ましくは円筒形である。チューブの流体収容部の側壁の残りの部分の断面は、光学検出ゾーンの側壁の多角形または矩形の断面に徐々に、または急激に変化してもよい。したがって、チューブの流体収容部は、異なる断面間で移行するための移行ゾーンを含むことができる。移行ゾーンは、第１の部分、第２の部分、または両方に含まれてもよい。

本発明のいずれかの態様による流体処理チューブが少なくとも１つのキャップを備えるとき、キャップは、チューブの第２の部分に含まれることが好ましい。本発明の特定の実施形態に応じて、第２の部分は、キャップ、キャップおよびジョイントを介してキャップをチューブの流体収容部に連結するための手段、キャップおよびジョイントからなることができ、またはキャップ、ジョイント、およびチューブの流体収容部の一部分を備えてもよい。チューブの流体収容部とキャップとの間のジョイントは、フィルムジョイントまたは形状ばめジョイントとすることができる。形状ばめジョイントは、金型内組立で作成されても、スナップ連結として構成されてもよい。

本発明のいずれかの態様による流体処理チューブの第２の部分は、任意の好適な方法によって第１の部分に連結されてよい。これらの方法は、それだけには限らないが溶接、融着、接着、形状ばめ、摩擦ばめ、および溶剤フィットを含むことができる。融着または溶接は、それだけには限らないが摩擦溶接、超音波溶接、および高周波溶接を含むことができる。さらに、これらの方法の組合せが企図されている。たとえば、チューブの第１の部分と第２の部分は、形状ばめまたは摩擦ばめし、その後で接着、融着、または溶接してもよい。あるいは、本発明のいずれかの態様による流体処理チューブの第１の部分と第２の部分は、一体で形成されてもよい。

チューブの第１の部分と第２の部分を溶接または融着する様々な形態が企図されている。たとえば、第１の部分と第２の部分は、光学検出ゾーンの隣りで互いに溶接されてもよい。しかし、チューブの第１の部分と第２の部分は、チューブの開口付近で融着または溶接することもできる。チューブの開口付近で第１の部分と第２の部分を融着または溶接することは有利であると考えられる。なぜなら、この場合、チューブの流体収容部の大部分が第１の材料製であり、第１の材料は、一般に使用されている溶媒により耐性のある材料であり得るからである。チューブとキャップとの間のジョイント付近でチューブの第１の部分と第２の部分を融着または溶接することも、他の代替形態とみなされる。たとえば、チューブがリムを備えているとき、チューブの第１の部分と第２の部分は、チューブのリムで融着または溶接してもよい。

チューブの第１の部分と第２の部分との間の形状ばめ連結は、当技術分野で知られている任意の技法によって実現されてよい。たとえば、第１の部分および／または第２の部分の外側表面および／または内側表面上に、好適な幾何形状または好適な固定手段が設けられる場合、これらのチューブは、機械的に噛み合わされてもよい。さらに、チューブは、これらの部分を接着、溶接、および／または融着することによって封止してもよい。さらに、第１の部分と第２の部分は、解放可能とすることも非解放可能とすることもできるスナップ連結によって形状ばめすることができる。スナップ連結が解放可能である場合、第２の部分を第１の部分から容易に切り離すことができる。スナップ連結が非解放可能である場合、第２の部分を第１の部分から切り離すことは、これらの部分を破損することなしにはできない。

チューブの第１の部分と第２の部分は、チューブの流体収容部とキャップとの間のジョイント部にて連結されてもよい。たとえば、ジョイントは形状ばめジョイントとすることができ、ジョイントの一部が第１の部分に含まれ、ジョイントの一部がチューブの第２の部分に含まれる。形状ばめジョイントは、射出成形中に金型内組立で、またはスナップ連結として作成されてもよい。

また、少なくとも１つの第３の部分を介して第１の部分を第２の部分に連結することも企図されている。この場合、上述の技法のいずれか、またはそれらの組合せを使用し、これらの部分のそれぞれを連結することができる。

本発明のいずれかの態様による流体処理チューブは、光学分析に適した第１の材料製である少なくとも１つの第１の部分と、前記第１の部分に連結され、第２の材料、前記第１の材料製である少なくとも１つの第２の部分とを備える。第１の材料は、塩の定量を可能にする約２３０ｎｍ、および／またはＤＮＡ、ＲＮＡの定量を可能にする約２６０ｎｍ、および／またはタンパク質の定量を可能にする約２８０ｎｍの波長での光学分析に適していることが好ましい。第１の材料は、約２２０ｎｍから約２５０ｎｍ、および／または約２５０ｎｍから約２７０ｎｍ、および／または約２７０ｎｍから約２９０ｎｍの範囲内での光学分析に適していることがより好ましい。第１の材料は、約２２０ｎｍから約３８０ｎｍの波長内での光学分析に適していることがさらに好ましい。第１の材料は、約２２０ｎｍから約４００ｎｍの波長内での光学分析に適していることが最も好ましい。ある材料がある波長での、またはある波長範囲にわたる光学分析に適しているのは、その材料がそれらの波長内で光を吸収も屈折も反射もしない、またはそれらの一部分しか吸収も屈折も反射もしない場合である。具体的には、結晶が光ビームの屈折を引き起こす可能性があるため、その材料は高い非晶性のものでなければならない。さらに、本発明のいずれかの実施形態の第１の材料は、一般に使用されている溶媒に耐性があり、水分を吸収しないことが好ましい。

これらの波長のすべてまたは少なくともいくつかでの光学分析に適した高非晶性材料は、環状オレフィンコポリマー、環状オレフィンポリマー、ポリメチルペンテン、グラフェン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、およびガラスである。さらに、これらの材料のいくつかは、一般に使用されている溶媒に耐性があり、低い水分吸収を示す。たとえば、環状オレフィンコポリマーは、アセトン、ブタノン、および極性溶媒に耐性があり得る。したがって、本発明によるチューブの第１の材料は、環状オレフィンコポリマー、環状オレフィンポリマー、ポリメチルペンテン、グラフェン、およびＰＴＦＥからなる群から選択される材料であることが好ましい。より具体的には、環状オレフィンコポリマーは、Ｔｏｐａｓ（登録商標）ＣＯＣ ８００７Ｘ１０（Ｔｏｐａｓ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ＧｍｂＨ、ドイツ、フランクフルト）とすることができ、環状オレフィンポリマーは、Ｚｅｏｎｅｘ（登録商標）４８０（Ｚｅｏｎ Ｅｕｒｏｐｅ ＧｍｂＨ、ドイツ、デュッセルドルフ）とすることができ、ポリメチルペンテンは、ＴＰＸ（Ｍｉｔｓｕｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（三井化学株式会社）、日本、東京）とすることができ、Ｔｅｆｌｏｎ ＡＦ（ＤｕＰｏｎｔ、米国ウィルミントン）をＰＴＦＥとして使用することができる。グラフェンは、原材料または添加剤として使用されてもよい。所望の波長のいくつか、または大部分、またはすべてにわたる光学測定に適した透過率が評価されているので、第１の材料は、環状オレフィンコポリマーおよびガラスからなる群から選択されることが最も好ましい。

高非晶性材料は非常に脆性であるため、キャップが閉じられているときチューブの流体収容部上でキャップを保持するためのキャップ保持手段をそれらから好適に構成することができない。この問題は、第１の部分に連結され、第１の材料とは異なる第２の材料製である第２の部分を備える本発明による処理チューブによって解決される。さらに、高非晶性材料は非常に脆性であるため、多くの動きに耐えるジョイントを好適に構成することができない。この問題は、キャップが、ジョイントを介してチューブの流体収容部に連結され、ジョイントの少なくとも一部が、第１の材料とは異なる第２の材料製である本発明のいくつかの実施形態による流体処理チューブによって解決される。これらの利点を最適に実装するために、第２の材料は、第１の材料ほど脆性であるべきでない。また、第２の材料は、第１の材料より柔軟であることが好ましい。たとえば、ポリプロピレンまたはポリエチレンを第２の材料として使用することができる。

本発明によるいずれかのチューブは、遠心分離機のロータに連結されるように構成されることが好ましい。本発明によるいずれかのチューブは、標準的な遠心分離機上での遠心分離用に構成されることが好ましい。遠心分離機のロータを回転させることにより、遠心力を流体処理チューブに加えることができる。たとえば、これらのチューブは、遠心にかけたとき、少なくとも１００Ｇ、または好ましくは少なくとも１０００Ｇ、または最も好ましくは少なくとも１００００Ｇの加速度にさらされるように構成されるべきである。チューブは、それに適した任意の手段によってロータに連結されてよい。チューブは、ロータが回転するときチューブを定位置で保持するように構成されたリムを有することが好ましい。

本発明のいくつかの実施形態によるチューブは、１５マイクロリットルと同程度の少ない体積の光学分析を可能にすることが好ましい。したがって、光学検出ゾーンの内側容積は、約１５マイクロリットル以下であることが好ましい。

本発明の他の態様は、流体を本発明によるチューブに充填するステップと、チューブ内の流体を処理するステップと、チューブ内の流体を光学分析するステップとを含む方法である。この方法のステップの１つまたはすべてを自動で実施してもよい。さらに、光学分析は、流体内に含有されているＤＮＡおよび／またはＲＮＡおよび／または塩および／またはタンパク質を定量するために光透過率を測定することを含むことができる。

特許請求の範囲による流体処理チューブおよび流体処理方法は、１つまたは複数のチューブまたは他の使い捨て物品（たとえば、スピンカラム、収集チューブなど）を必要とする多種多様な処理、反応、分析、貯蔵手順を、１つの同じ流体処理チューブ内で実施することを可能にする。具体的には、様々なタンパク質、塩、ＤＮＡ、ＲＮＡについて完全に自動化および標準化された処理および光学分析を単一の流体処理チューブ内で実現することが可能である。これにより、特に、長い一連の分析および処理ステップが必要であるか、様々な流体の大量のセットを、同じ手順に従って処理および分析することが必要であるか、または同じ流体のシーケンスまたはバッチを平行して処理および分析することが必要となるとき、処理および分析に消費される時間が最小限に抑えられる。同時に、とりわけ汚染、相互汚染、および試料損失の危険を最小限に抑えることができる。これらのプロセスは、より容易に自動化することができ、チューブは、使い捨て物品として使用することができる。

以下の図は、例示のためだけとして、以下、本発明によるいくつかの実施形態を開示する。特に、図内の開示は、本発明の保護範囲を限定するものではない。

第１の部分および第２の部分を備える本発明による流体処理チューブの図である。 第１の部分および第２の部分を備える本発明による流体処理チューブの図である。 第２の部分が機械的に噛み合わされ、かつ／または第１の部分に融着された、本発明による流体処理チューブの図である。 第２の部分が機械的に噛み合わされ、かつ／または第１の部分に融着された、本発明による流体処理チューブの図である。 第２の部分が機械的に噛み合わされ、かつ／または第１の部分に融着された、本発明による流体処理チューブの図である。 第２の部分が機械的に噛み合わされ、かつ／または第１の部分に融着された、本発明による流体処理チューブの図である。 第２の部分が機械的に噛み合わされ、かつ／または第１の部分に融着された、本発明による流体処理チューブの図である。 第２の部分がスナップ連結によって第１の部分に連結された、本発明による流体処理チューブの図である。 第２の部分がスナップ連結によって第１の部分に連結された、本発明による流体処理チューブの図である。 第２の部分がチューブの流体収容部とキャップとの間のジョイント付近で第１の部分に融着された、本発明による流体処理チューブの図である。 第２の部分がチューブの流体収容部とキャップとの間のジョイント付近で第１の部分に融着された、本発明による流体処理チューブの図である。 第２の部分がチューブの流体収容部の最上部区間内で第１の部分に融着された、本発明による流体処理チューブの図である。 第２の部分がチューブの流体収容部の最上部区間内で第１の部分に融着された、本発明による流体処理チューブの図である。 第２の部分がチューブの流体収容部の最上部区間内で第１の部分に融着された、本発明による流体処理チューブの図である。 第２の部分が、チューブの流体収容部とキャップとの間のジョイント部にて、射出成形中に金型内組立で作成されるジョイントによって第１の部分に連結された、本発明による流体処理チューブの図である。 第２の部分が、チューブの流体収容部とキャップとの間のジョイント部にて、射出成形中に金型内組立で作成されるジョイントによって第１の部分に連結された、本発明による流体処理チューブの図である。 第２の部分が、チューブの流体収容部とキャップとの間のジョイント部にて、スナップジョイントによって第１の部分に連結された、本発明による流体処理チューブの図である。 第２の部分が、チューブの流体収容部とキャップとの間のジョイント部にて、スナップジョイントによって第１の部分に連結された、本発明による流体処理チューブの図である。

図１Ａは、光学分析で使用するためのチューブ１０の第１の例を開示する。チューブ１０は、第１の部分１１および第２の部分１２からなる。第１の部分１１は、光学分析に適した第１の材料製である。第２の部分１２は、前記第１の材料とは異なる第２の材料製である。チューブ１０の第２の部分１２は、当技術分野で知られている任意の技法によって第１の部分１１に連結されてよい。図１Ａに示されているように、第２の部分は、第１の部分１１に一体に連結、接着、または溶接されてもよい。

図１Ａにおけるチューブ１０の流体収容部１３は、第１の部分１１および第２の部分１２によって形成される。第２の部分１２は、ジョイント１５を介してチューブ１０の流体収容部１３に連結されたキャップ１４を備える。図１に示されているチューブ１０の場合、ジョイント１５は、フィルムジョイントである。キャップ１４は、キャップ１４が閉じられているときチューブ１０の流体収容部１３上でキャップ１４を保持するためのキャップ閉鎖手段１６を備える。また、図１Ａにおけるチューブ１０の流体収容部１３は、チューブ１０を遠心分離機（図示せず）のロータに連結するための手段１７をも備える。手段１７は、リム２０とすることができる。

開口１８の反対側のチューブ１０の端部に、チューブ１０の第１の部分１１は、光学検出ゾーン１９を備える。図１Ｂに示されているように、光学検出ゾーン１９は、チューブの長手方向軸の方向で見たとき、矩形の断面を有する。光学検出ゾーン１９は、チューブ１０の両側の２対の平坦な側壁２３、２４と、平坦な側壁の第１の対と第２の対との間のそれぞれ２つの光路２１、２２とを備える。光路２１、２２は、２つの直交する方向で透過率を測定することを可能にし、各光路は、異なる長さを有する。長い方の光路の長さは、短い方の光路の長さの少なくとも３倍であり、それにより３桁を超える光透過率の測定を可能にする。第１の部分１１は、約２２０ｎｍから約３８０ｎｍの波長で、あるいは好ましくは約２２０ｎｍから約４００ｎｍの波長で光学分析に適した任意の材料製であってよい。

図２Ａが示すように、チューブ１０の第１の部分および第２の部分は、それに適した溝と突起の任意の組合せによって機械的に噛み合わされてもよい。突起および溝は、第１の部分１１および／または第２の部分１２の外壁２５、２７および／または内壁２６、２８上に設けることができる。本発明によるチューブ１０の噛み合う第１の部分１１と第２の部分１２のいくつかの代替形態が図２Ａから図２Ｅに示されている。自明ながら、当業者ならチューブ１０の噛み合う第１の部分１１と第２の部分１２の多数の同様の方法を考えることができ、それらの実施形態もまた、本発明によって包含されるべきである。さらに、図２Ａに示されているように、これらの部分は、摩擦溶接、超音波溶接、高周波溶接、および／または接着によって互いに溶接されてもよい。さらに、第２の部分１２は、スナップ連結によって第１の部分１１に連結されてもよい。スナップ連結の例は、解放可能なスナップ連結３１（図３Ａ）および非解放可能なスナップ連結３２（図３Ｂ）である。

チューブ１０の第２の部分１２が流体収容部１３とキャップ１４との間のジョイント１５付近で第１の部分１１に連結されるとき、第２の部分１２は、流体収容部１３のリム２０内に封入され、そこに融着または溶接されてもよい（図４Ａ）。あるいは、第２の部分１２は、流体収容部分１３のリム２０を覆い、そこに融着または溶接されてもよい（図４Ｂ）。

第２の部分１２が流体収容部１３の最上部区間内で第１の部分１１に融着または溶接される場合、第２の部分１２の内壁２８は、図５Ａに示されているように第１の部分１１の外壁２５に溶接されてもよい。あるいは、図５Ｂおよび図５Ｃにそれぞれ示されているように、第２の部分１２の外壁２７は、第１の部分１１の内壁２６に溶接されてもよく、または第２の部分１２は、第１の部分１１の上部に溶接されてもよい。これらの実施形態に示されているように、リム２０は、第１の部分１１、第２の部分１２、または両方によって形成されてもよい。やはり図示されているように、キャップ１４をチューブ１０の流体収容部１３上で保持するためのキャップ閉鎖手段１６は、流体収容部１３、キャップ１４、または両方に含まれてもよい。

本発明の他の実施形態では、第１の部分１１および第２の部分１２は、キャップ１４とチューブ１０の流体収容部１３との間のジョイント部１５にて形状ばめされる。形状ばめジョイントは、射出成形中に金型内組立で、またはスナップ連結として作成されてもよい。たとえば、図６Ａは、射出成形中に金型内組立で作成されたジョイント１５を示しており、ピン３３がチューブ１０の第２の部分１２の一部分である。図６Ｂは、射出成形中に金型内組立で作成されたジョイント１５を開示しており、ピン３３がチューブ１０の第１の部分１１の一部分である。同様に、ジョイント１５がスナップ連結であるとき、ピン３３は、チューブ１０の第２の部分１２（図７Ａ）または第１の部分１１（図７Ｂ）の一部とすることができる。

本発明について図面および前述の説明において詳細に例示し述べたが、そのような例示および説明は、例示的なものまたは例と考えるべきであり、限定するものではない。当業者なら以下の特許請求の範囲および精神内で変更および修正を加えることができることを理解されたい。特に、本発明は、上記および下記の様々な実施形態からの特徴の任意の組合せを有する他の実施形態を包含する。

また、本発明は、図に個々に示されている他の特徴すべてをも包含するが、それらは上記または以下の説明で述べられていないことがある。また、図および説明に記載の実施形態の代替形態、およびそれらの特徴の代替形態は、本発明の主題から記載を免れ得る。

さらに、特許請求の範囲では、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える、含む）」という語は、他の要素またはステップを排除せず、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」は、複数を排除しない。単一のユニットは、特許請求の範囲内に記載のいくつかの特徴の機能を満たすことができる。いくつかの手段が互いに異なる従属請求項に記載されているというだけでは、これらの手段の組合せを利用することができないことを示すことにならない。また、特にある属性またはある値を伴う「本質的に」「約」「およそ」などの用語は、それぞれ正確にその属性を、または正確にその値を規定する。特許請求の範囲内の符号は、その範囲を限定するものとみなすべきでない。

Claims (21)

1. 光学分析で使用するための流体処理チューブであって、
   ａ）２２０ｎｍから４００ｎｍの波長での光学分析に適した第１の材料製であり、長さの異なる２つの光路を含むように構成された少なくとも１つの第１の部分と、
   ｂ）前記第１の部分に連結され、前記第１の材料とは異なる第２の材料製である少なくとも１つの第２の部分と
   を備える流体処理チューブであり、
   前記第１の部分は光学検出ゾーンを含み、
   前記光学検出ゾーンはチューブの縦軸方向から見ると矩形断面を有しており異なる長さの２つの光路を含み、長い方の光路の長さは短い方の光路の長さの少なくとも３倍であり、
   前記２つの光路は互いにチューブの縦軸方向に対して垂直である、
   流体処理チューブ。
2. 光学分析で使用するための流体処理チューブであって、
   ａ）２２０ｎｍから４００ｎｍの波長での光学分析に適した、また流体を収容するように構成された少なくとも１つの第１の部分と、
   ｂ）チューブの流体収容部を閉じるためのキャップを含むように構成された、前記第１の部分に連結された少なくとも１つの第２の部分とを備え、
   ｃ）前記キャップが、ジョイントを介してチューブの前記流体収容部に連結される、流体処理チューブであり、
   前記第１の部分は光学検出ゾーンを含み、
   前記第１の部分は異なる長さの２つの光路を含むように構成されており、長い方の光路の長さは短い方の光路の長さの少なくとも３倍であり、
   前記２つの光路は互いにチューブの縦軸方向に対して垂直である、
   流体処理チューブ。
3. 前記第１の部分が前記第２の部分と一体である、請求項１または２に記載の流体処理チューブ。
4. 前記第１の部分と前記第２の部分が、互いに溶接され、融着され、接着され、形状ばめされ、摩擦ばめされ、またはこれらの組み合わせにてされる、請求項１から３のいずれかに記載の流体処理チューブ。
5. 前記第１の部分が、少なくとも１つの第３の部分を介して前記第２の部分に連結される、請求項１から４のいずれかに記載の流体処理チューブ。
6. 前記第２の部分が少なくとも１つのキャップを備える、請求項１に記載の流体処理チューブ。
7. 前記第２の部分が、前記キャップからなり、または前記キャップ、およびジョイントを介して前記キャップをチューブの前記流体収容部に連結するための手段からなる、請求項６に記載の流体処理チューブ。
8. 前記キャップが、ジョイントを介してチューブの前記流体収容部に連結される、請求項６に記載の流体処理チューブ。
9. チューブおよび／または前記キャップが、閉じられているとき前記キャップを保持するための少なくとも１つのキャップ固定手段を備える、請求項６に記載の流体処理チューブ。
10. 前記光学検出ゾーンが、開口と反対側にあるチューブの端部に配置される、請求項１に記載の流体処理チューブ。
11. 前記光学検出ゾーンの側壁が平坦な領域を備える、請求項１に記載の流体処理チューブ。
12. 前記第１の部分と前記第２の部分が、同じ材料製である、請求項２に記載の流体処理チューブ。
13. 前記第１の部分が光学分析に適した第１の材料製であり、前記第２の部分が、前記第１の材料ほど脆性でない第２の材料製である、請求項２に記載の流体処理チューブ。
14. 最も長い光路の長さが、最も短い光路の長さの少なくとも３倍である、請求項１から１３のいずれかに記載の流体処理チューブ。
15. 前記第２の材料が、前記第１の材料より柔軟であり、かつ／または前記第１の材料より脆性でない、請求項１から１４のいずれかに記載の流体処理チューブ。
16. 前記第１の材料が、環状オレフィンコポリマー、環状オレフィンポリマー、ポリメチルペンテン、ガラス、グラフェン、およびＰＴＦＥを含む群から選択され、前記第２の材料が、ポリプロピレンまたはポリエチレンである、請求項１から１５のいずれかに記載の流体処理チューブ。
17. 前記光学検出ゾーンの内側容積が１５マイクロリットル以下である、請求項１から１６のいずれかに記載の流体処理チューブ。
18. 流体を光学分析するための方法であって、
    ａ）流体を請求項１から１７のいずれか記載する流体処理チューブに充填すること、およびｂ）前記試験管内の前記流体を光学分析することを含む方法。
19. 流体を処理、光学分析、貯蔵、またはこれらの組み合わせをするための請求項１から１８のいずれかに記載する流体処理チューブの使用。
20. 前記第１の材料が、２２０ｎｍから３８０ｎｍの波長での光学分析に適している、請求項１または請求項２に記載の流体処理チューブ。
21. 前記第１の材料が、２３０ｎｍ、２６０ｎｍ、２８０ｎｍ、またはこれらの組み合わせの波長での光学分析に適している、請求項１または請求項２に記載の流体処理チューブ。

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