JP7005094B2

JP7005094B2 - 隔壁

Info

Publication number: JP7005094B2
Application number: JP2018567605A
Authority: JP
Inventors: ルース，ハカン・エリク; シオランダー，ステファン; ケリン・パー; スブラーマニア，バーラス
Original assignee: Amersham Bioscience AB
Current assignee: Cytiva Sweden AB
Priority date: 2016-07-07
Filing date: 2017-07-06
Publication date: 2022-02-04
Anticipated expiration: 2037-07-06
Also published as: JP2019529869A; EP3481552B1; US20190308189A1; EP3481552A1; US11179725B2; CN109475867B; CN109475867A; WO2018009689A1

Description

本発明は、検体もしくは試薬ウェルまたは容器を覆い、ピペット針などのサンプリング先端がウェルまたは容器にアクセスすることを可能にするタイプの隔壁に関する。特に、排他的ではないが、本発明は、同様の間隔を空けたピペット針のアレイによってアクセスされることを意図している概して小容量の試薬または検体ウェルのアレイを有する、マイクロタイタプレートとしても知られる、いわゆるマルチウェルマイクロプレートの複数のウェルを覆う隔壁に関する。

マイクロプレートカバーの主な機能は、特にウェルの内容物がおよそ１日または１週間保存される場合に、検体ウェルからの蒸発を抑制し、ウェルを汚染から保護することである。実用目的のために、カバーは、所望の材料がウェルに載置された後にユーザによって装着可能であるべきであるが、カバーを装着した後にピペット針などを介して材料をウェルに挿入することが、以下に定義される本発明によって可能である。このような機能は、エラストマ隔壁を使用して従来通り達成することができるが、いくつかの針穿刺後のそのような隔壁の耐久性は悪く、蒸発の増加をもたらす。

針が隔壁を通して挿入されたときに隔壁が伸長して針の周りをシールするように、ゴム状の隔壁をウェル上に設けることが知られている。こうした場合、例えば液体のような材料をウェルから引き抜く、または材料をウェル内に堆積させようとすると、ウェル内の圧力の減少または上昇を引き起こす可能性がある。これにより、針内での材料の吸収があまりにも少なくなるか、またはウェル内に堆積される材料が不十分となる。ウェルの通気は可能であるが、これはウェル内の蒸発を増加させるために不都合である。

本発明者らは、蒸発を抑制し、かつ通気を行ってマイクロプレートウェル内の圧力変化を軽減するという２つの問題に対処するために新しい設計の隔壁が必要であることを認識した。本発明の実施形態は、これらの問題に対処する。

例えば、複数の針がマイクロプレートのウェルのアレイの間隔と一致するようにアレイ状に配置され、それにより複数のサンプルをウェルから回収する、またはウェル内に堆積させることを可能にする、いわゆるオートサンプラで使用されるタイプのサンプリング針と組み合わせてカバーを使用する場合、さらなる課題が生じる。典型的には、このようなオートサンプラを使用するときに針を隔壁に連続的に挿入すると、閉じない穴が生じ、これにより蒸発が増加する。

オートサンプラ針が低い力でサンプルに到達することができるように再シール可能である市販のマイクロプレートカバーが利用可能であるが、それらは針によって移動するフラップ／スリットを有する。このようなカバーの試験では、フラップによりしっかりとシールを行えないため、著しい蒸発を示す。さらに、フラップ／スリットは、ウェル内に曲がるためにウェル内の作業容積を減少させ、これはフラップがウェルの内容物に接触し得る危険性があるために望ましくない。いくつかのウェルプレートカバーは再使用可能であり、マイクロプレートウェル内に押し下げられる９６個のキャップとして設計されたマットとして形成される。それらは著しくウェルの作業容積を減少させ、本質的に圧縮されたゴムは、貫通するには高い力が必要となる。従来の９６ウェルのホイルは、最初の貫通前は蒸発が少ないが、貫通による蒸発が始まった後はこれらのホイルは針の外側から液体を拭き取らないので、いわゆる液体のキャリーオーバー（針／ピペットの外側の余分な液体）が問題である。

本発明者らは、複数回貫通した後でも閉じるので蒸発を低減し、挿入力を低く保ちつつ針を拭きながら引き抜く隔壁型カバーに特定の材料を使用することができることを認識した。本発明の実施形態は、この認識に対処する。

米国特許出願公開第２０１１／２６３４６１Ａ１号明細書

本発明の第１の態様によれば、第１の外層であって、針が層を通して挿入されるときに形成される開口を少なくとも部分的に閉じることが可能な弾性共重合体を含むかまたはそれからなる第１の外層と、隔壁が取り付け可能なウェルまたは容器の口領域に隣接して隔壁を接着するための接着性の第２の層とを含む、自己接着性層状隔壁が提供される。

好ましくは、第１の層は、口領域の通気孔を除いて、口領域上に実質的に連続して延びる。

好ましくは、第２の層は、口領域内に部分的にまたは完全に存在しない。

好ましくは、隔壁は、第１および第２の層の間に第３の層を含み、前記第３の層は、第１の層に熱結合することが可能であり、かつ第２の層に接着することが可能な熱可塑性層を含むかまたはそれからなる。

好ましくは、第３の層は、軸方向または二軸方向に配向したポリプロピレンフィルムである。

好ましくは、第３の層は、隔壁を通す針の挿入前は口領域を横切って連続的である。

好ましくは、第１の層は、第３および第２の層に面するその層の表面の口領域に凹部を含み、好ましくは通気孔は、凹部内に形成される。

好ましくは、第１の層は、熱可塑性エラストマ（ＴＰＥ）、場合によりスチレンブロック共重合体、例えばスチレン系熱可塑性エラストマＴＰＥ－Ｓから、さらに場合によりスチレンエチレンブチレンスチレン（ＳＥＢＳ）により形成される。

好ましくは、第１および第３の層は、例えば熱と圧力を組み合わせて使用して共に結合される。

本発明の第２の態様によれば、間隔を空けたウェルのアレイを含むマルチウェルマイクロプレートが提供され、少なくとも１つ、好ましくはすべての前記ウェルは、第１の態様による自己接着性層状隔壁によって覆われる。

本発明のさらなる態様によれば、第２の態様による少なくとも１つのマルチウェルプレートを含む、自動化サンプル処理を含むＳＰＲ機器または高分解能顕微鏡が提供される。

本発明のさらなる態様によれば、１つまたは複数の試薬もしくは検体ウェルにおける蒸発を抑制するための方法が提供され、方法は、第１の態様による隔壁でそのまたは各ウェルを覆うことと、前記隔壁をそのまたは各ウェルの口の周りに接着することとを含む。

本発明の実施形態は、サンプルの抽出またはサンプルの堆積中にウェルを通気する一方で蒸発を除去または低減する、自己接着性隔壁を提供する。本発明のさらなる利点および利益は、以下の詳細な説明に照らし、当業者にとって容易に明らかになるであろう。

本発明は、添付の図面を参照して、より詳細に説明される。

本発明による隔壁の第１の実施形態の断面拡大図である。使用中の図１に示された隔壁を示す図である。使用後の図１に示された隔壁を示す図である。使用およびマイクロプレートを覆う準備をした、本発明の第２の実施形態による隔壁の断面図である。図４に示された隔壁の分解図である。図４に示された隔壁の分解図である。

図１は、以下に定義される複数の層を有する本発明による隔壁１０の断面図を示す。隔壁１０は、図２に示すようにウェル７の上に接着されることが意図されており、針９または他のピペットデバイスが隔壁を穿孔することを可能にする。

隔壁１０は、弾性射出成形された共重合体、この場合、スチレン系の熱可塑性エラストマ（ＴＰＥ）の形態のブロック共重合体、例えばスチレン系熱可塑性エラストマＴＰＥ－Ｓから、ＥｌａｓｔｏＨｅｘｐｏｌＴＰＥから商品名Ｄｒｙｆｌｅｘで入手可能なスチレンエチレンブチレンスチレン（ＳＥＢＳ）により形成された第１の層１２から形成される。ＴＰＥ－ＳＥＢＳ層１２は、外向きの表面１３と、内向きの表面１５と、内向きの表面１５の凹部１４と、凹部１４と外向きの表面１３との間の流体連通を形成する通気開口１６とを有する。隔壁１０は、市販の感圧性低表面エネルギーアクリル系接着フィルム、この場合、３Ｍによって供給され、ポリエステル担体から形成され、担体の各面が前記接着剤、例えば３Ｍが販売する３００ＬＳＥ接着剤を有する製造者コード９３０１５ＬＥの両面接着フィルムから形成された第２の層２２と、ポリマー材料、例えば軸方向または二軸方向に配向された、すなわち機械伸長されたポリプロピレン（ＰＰ）の連続フィルムから形成された第３の中間層３２とをさらに含む。接着層の有無にかかわらず、ＰＰ層３２は、ＴＰＥ層１２に熱結合され、すなわち面１５はＰＰ層３２の対応する表面と接触され、約１４０℃の温度で約５秒間、約５バールの力で圧縮され、同じ圧力を維持しながらさらなる時間冷却することを可能にする。接着層２２には剥離保護フィルム４２が貼り付けられており、これは使用前に接着剤を保存するために使用直前に除去される。ウェル７の口領域１７上に載置されることが意図されている領域２４は、接着剤がないかまたは実質的になく、凹部１４が口領域２４と一致することに留意されたい。この接着剤のない領域は、接着層のディスク（すなわち、両面フィルム）を前記フィルムから切断することによって形成される。

図２は、マイクロプレート５のウェル７を覆う、使用中の隔壁１０の断面図を示す。図は、ウェル７に含まれる検体３の中に延びるピペットタイプの中空針９によって穿孔された隔壁１０を示しているが、前記穿孔の前に、接着層２２によって提供される接着シールにより、そしてウェル７の口１７を閉じる連続ＰＰポリマー層３２によって隔壁１０がウェル口１７を覆って蒸発に対するシールを行うことは容易に明らかであろう。

引き続き図２を参照すると、下降する針９は、ＴＰＥ層１２を穿孔し、ＴＰＥ材料の弾力性により、材料を引き裂いたり切断したりするのではなく、その材料を脇に押し付けて針の周りにシールを形成する。そして針はＰＰ層３２を通って切断し、フラップ３４またはＰＰ材料のスプリットを形成し、これは針の周りをシールするが、むしろ、ウェル７と凹部１４との間の、そして通気孔１６を介したウェル７の外側への流体連通を可能にする。ピペットとして作用する針への、または針からの流体材料の抽出または堆積は、差圧に関連する問題なしに行うことができる。加えて、接着層２２は領域２４に存在せず、これは針の接着剤による汚染が生じないという利点を有する。

図３は、針９が除去された隔壁１０の断面図を示す。この図において、ＴＰＥ層１２は、ＴＰＥ材料の弾力性の結果として閉じられた、または実質的に閉じられた穿孔１９を有する。この弾力性はまた、針が除去されるときに針を拭き取るように作用し、針の外側の周りの余分な流体が除去されるか、または実質的に除去されるため、これは針が供給された高分解能機器にとっては非常に有利である。ＰＰフィルムのフラップ３４は、ある程度その未切断位置に戻されなければならないが、ウェル７の完全なシールを形成しない。それにもかかわらず、その閉じられたまたは半分閉じられたフラップ３４、および凹部１４によって形成されたデッドスペースにより生じる限られた流体連通は、蒸発が問題にならないように、ウェル７内の液体の実質的な蒸発を抑制する。

図４は、マルチウェルマイクロプレート１０５のすべてのウェルに適用された隔壁１００を示しており、この場合、１２×８（９６）ウェルのマイクロプレートの１２個のウェル１０７を示す。実際には、剥離フィルム１４２（図５および図６）は除去され、接着層１３２（図５および図６）がマイクロプレート１０５と位置合わせされることで接着剤のない領域がウェル１０７の口の上に落ち、それによって図２および図３に示す配置と同様に各ウェル１０７の隔壁が提供される。使用中、プレート１０５は、オートサンプラ２００の作業台２０１に載置され、オートサンプラ２００は、機構（図示せず）によって少なくとも上下（Ｚ）ならびに左右（Ｘ）に、そしてしばしばＸおよびＺ（Ｙ）に垂直な方向、すなわち、図示のように用紙の内外に移動するように制御され、したがって二次元アレイにおける針１０９の２軸または３軸移動を提供する複数のアレイ状の針１０９を含むデバイスである。オートサンプラ針１０９は、使用中に集合的に駆動されて隔壁１００をＺ方向に貫通し、それぞれのウェル１０７の内容物１０３の少なくとも一部を収集するか、あるいは材料をウェル内に堆積させる。

図５および図６は、隔壁１００の構成をより詳細に示す。隔壁１００の構成は、図１、図２および図３に関連して説明した構成と同様であり、同様の構成要素は同様の参照符号を有するが、図５および図６では前に数字「１」を付している。

図５は、通気開口１１６を有する、ＴＰＥ層１１２の上表面１１３を示す。その層１１２はＰＰ層１３２に熱結合され、次に接着層１２２および剥離フィルム１４２に接着され、そして除去を容易にするために２つの半体１４４に分割される。各層は、図４に示すマイクロプレート１０５に接続するために使用される層状構成要素の外側に露出した２つの翼部１３６だけを残して、共通の位置合わせ穴５０を使用して位置合わせされる。

図６は、各構成要素の下側、特にＴＰＥ層の下面１１５の複数の凹部１１４を示し、これらの各々は、接着剤のない口領域１２４と概ね一致する。

２つの実施形態のみが説明され示されているに過ぎないが、本明細書で特許請求される本発明から逸脱することなく上記に対する修正、追加および省略が可能であることは、当業者には容易に明らかであろう。以下は、そのような修正、追加または省略の非網羅的な例である：
１）層をより明瞭に視覚化するために、図面は縮尺通りではない層を示している。実際には、ＴＰＥ層１２／１１２は、好ましくは合計で約０．８～１．２ｍｍの厚さであるが、これは針の貫通が意図され、０．３ｍｍの直径を有する開口１６が位置する凹部１４／１１４の厚さの約半分に過ぎない。ＰＰ層３２／１３２は、好ましくは約１０～２０μｍの厚さであり、接着層２２／１２２は、好ましくは約１５０～２００μｍに剥離フィルムの厚さを加えた厚さである。したがって、８ミリメートル以上の深さとすることができる図示のウェルと比較して、隔壁はやや大きめに示されている。しかし、実用的な厚さの層であれば十分である。

２）特定の材料は、本発明を実施するための１つの方法を提供するために記載されている。しかし、他の材料が実用的な変形であることは明らかであろう。例えば、記載されたＴＰＥ層１２／１１２は代替的に、任意の針穿刺を完全にまたは実質的に「自己閉鎖」するのに十分な弾力性および靱性、すなわち適度な長さに伸張され、そして応力が除去されると、実質的にその元の形状に戻る能力を有する他の弾性熱可塑性エラストマから形成することができる。ＴＰＥの別の利点は、著しいクリープが存在しないことであり、これは隔壁が時間が経過してもその形状を保持することを意味する。ＴＰＥは、従来の熱可塑性樹脂と同様に溶融物として成形することができ、それによって製造コストを低減することができる。他の代替のＴＰＥ材料、例えば：熱可塑性オレフィン（ＴＰＥ－ｏ）；熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）；熱可塑性コポリエステル；熱可塑性ポリアミドを使用することができる。

３）隔壁１０および１００は、広範囲の用途に使用することができるが、特にその適用性は、少量の蒸発でも測定結果を大きく変える可能性がある高分解能顕微鏡、および表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）機器のような特に敏感な機器によって分析されることを意図したサンプルの調製および保存におけるそれらの使用である。ＳＰＲ機器は、センサ表面から約１５０ｎｍ以内の屈折率の変化に敏感な検出原理を使用して、リアルタイムで分子相互作用を監視する。２つの結合パートナー間の相互作用を調べるために、一方のパートナーを表面に結合し、他方を１つまたは複数のウェル７／１０７から収集された材料を含むサンプル溶液の連続流中で表面上を通過させた。ＳＰＲ応答は、表面近くの質量濃度の変化に正比例する。したがって、前記ウェル内での蒸発は、ＳＰＲ機器によって提供される読み取り値に直接影響する。このような機器は、自動化マルチウェルプレート処理およびサンプル収集システム（オートサンプラと呼ばれることもあり、図４に関連して上述した）を使用することがあるので、本明細書に記載の隔壁は、そのような使用に理想的である。隔壁１０および１００は、典型的には９６、３８４、または１５３６ウェルを有するプレートが二次元アレイに形成されたマルチウェルプレートを覆うことが意図されているが、例えば手動で操作可能なサンプル収集針を用いて、それらが単一のサンプルウェルにも適用することができることは明らかであろう。隔壁１０および１００は、ユーザによってそれぞれのウェルに装着されるのが好ましいが、ウェルに供給されて既に接着されていることもあり、この場合、剥離フィルム４２／１４２を使用する必要はない。実際には、隔壁は接着層を省略することもできるが、隔壁が層１２／１１２および３２／１３２だけを含むように、層３２／１３２をそれぞれのウェルまたは複数のウェルの周りに直接熱結合させることもできる。上述の設計の隔壁を使用した実験は、５０μｌの水で満たされたウェルの場合に、最初の穿刺後、すなわち図３に示すように０．４％未満の蒸発を示し、それによって上述の層状構成の有効性を実証した。

３検体
５マイクロプレート
７ウェル
９中空針
１０隔壁
１２第１の外層／ＴＰＥ－ＳＥＢＳ層
１３外向きの表面
１４凹部
１５内向きの表面
１６通気開口／通気孔
１７口領域／ウェル口
１９穿孔
２２第２の層／接着層
２４口領域
３２第３の中間層／連続ＰＰポリマー層
３４フラップ
４２剥離保護フィルム
５０位置合わせ穴
１００隔壁
１０３内容物
１０５マルチウェイマイクロプレート
１０７ウェル
１０９オートサンプラ針
１１２ＴＰＥ層
１１３上表面
１１４凹部
１１５下面
１１６通気開口
１２２接着層
１２４口領域
１３２接着層／ＰＰ層
１３６翼部
１４２剥離フィルム
１４４半体
２００オートサンプラ
２０１作業台

Claims

自己接着性層状隔壁（１０、１００）であって、第１の外層（１２、１１２）であって、針（９、１０９）が前記層（１２、１１２）を通して挿入されるときに形成される開口（１６、１１６）を少なくとも部分的に閉じることが可能な弾性共重合体からなる第１の外層（１２、１１２）と、前記隔壁（１０、１００）が取り付け可能なウェル（７、１０７）または容器の口領域（１７、２４、１２４）の周りに前記隔壁（１０、１００）を接着するための接着性の第２の層（２２、１２２）とを含み、
前記隔壁（１０、１００）が、前記第１および第２の層（１２、２２、１１２、１２２）の間に第３の層（３２、１３２）をさらに含み、前記第３の層（３２、１３２）が、熱可塑性層からなり、
前記第３の層（３２、１３２）が、前記隔壁（１０、１００）を通す針（９、１０９）の挿入前は前記口領域（１７、２４、１２４）を横切って連続的である、自己接着性層状隔壁（１０、１００）。
前記第１の層（１２、１１２）が、前記口領域（１７、２４、１２４）の通気孔（１６、１１６）を除いて、前記口領域（１７、２４、１２４）上に連続して延びる、請求項１に記載の隔壁（１０、１００）。
前記第２の層（２２、１２２）が、前記口領域（１７、２４、１２４）内に部分的にまたは完全に存在しない、請求項１または２に記載の隔壁（１０、１００）。
前記第３の層（３２、１３２）が、前記第１の層（１２、１１２）に熱結合することが可能であり、かつ前記第２の層（２２、１２２）に接着することが可能である、請求項１に記載の隔壁（１０、１００）。
前記第３の層（３２、１３２）が、軸方向または二軸方向に配向したポリプロピレンフィルムである、請求項１または４に記載の隔壁（１０、１００）。
前記第１の層（１２、１１２）が、前記第３および第２の層（２２、３２、１２２、１３２）に面するその層の表面の前記口領域（１７、２４、１２４）に凹部（１４、１１４）を含み、通気孔（１６、１１６）が、前記凹部（１４、１１４）内に形成される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の隔壁（１０、１００）。
前記第１の層（１２、１１２）が、熱可塑性エラストマ（ＴＰＥ）から形成される、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の隔壁（１０、１００）。
前記第１および第３の層（１２、３２、１１２、１３２）が、熱と圧力を組み合わせて使用して共に結合される、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の隔壁（１０、１００）。
間隔を空けたウェル（７、１０７）のアレイを含み、少なくとも１つの前記ウェル（７、１０７）は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の自己接着性層状隔壁（１０、１００）によって覆われる、マルチウェルマイクロプレート（５、１０５）。
マルチウェルマイクロプレート（５、１０５）であって、間隔を空けたウェル（７、１０７）のアレイを含み、少なくとも１つの前記ウェル（７、１０７）は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の層状隔壁（１０、１００）によって覆われ、前記第３の層（３２、１３２）が、前記第１の層（１２、１１２）と前記マイクロプレート（５、１０５）の両方に熱結合された熱可塑性層からなり、前記第１の層（１２、１１２）と前記マイクロプレート（５、１０５）との間に配置されている、マルチウェルマイクロプレート（５、１０５）。
請求項９または請求項１０に記載のマルチウェルマイクロプレート（５、１０５）をさらに含む、少なくとも２つの軸で集合的に移動するように配置されたピペットタイプの針（９、１０９）のアレイを含む、サンプル処理システム。
１つまたは複数の試薬または検体ウェル（７、１０７）における蒸発を抑制するための方法であって、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の隔壁（１０、１００）で前記ウェルまたは前記ウェル（７、１０７）それぞれを覆うことと、前記隔壁（１０、１００）を前記ウェルまたは前記ウェル（７、１０７）それぞれの口（１６、１１６）の周りに接着することとを含む、方法。
請求項９または１０に記載の少なくとも１つのマルチウェルマイクロプレート（５、１０５）を含み、前記プレート（５、１０５）の自動化処理のための機構を含む、ＳＰＲ機器または高分解能顕微鏡。