JPS6040567Y2 - 試薬溶液調製装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、試薬溶液調製装置に関し、ＤＮＡやＲＮＡ
合或合皮不安定な試薬溶液を川崎調製して供給するのに
好適な試薬溶液調製装置を供給する。

ＤＮＡの合成法として、いわゆるジエステル法、トリエ
ステル法、ホスファイト法と改良発展がなされ、さらに
これらの方法を利用し、固形支持体を用いる固形支持体
法が各種の利点を有することから多用されるに到ってい
る。

そしてこれらの方法によってＤＮＡ合威を行う装置も各
種提案されている。

これらの装置は、いずれも反応器に複数の試薬溶液を所
定の手順で供給してＤＮＡを合皮するという点で共通し
ている。

一方、ＤＮＡ合威に用いる試薬溶液には不安定なものが
ある。

たとえばホスホトリエステル法で用いる縮合剤溶液、ホ
スホモノトリアゾリド法で用いるヌクレオチド試薬溶液
、ホスファイト法で用いるヌクレオチド試薬溶液などは
不安定で、調製後数時間以内に使用しなければならない
ものである。

そこで、従来のＤＮＡ合戒合量装置、ＤＮＡの合皮を始
める際にその都度オペレータが試薬溶液を調製し、装置
にセットしなければならない不便があった。

もつとも実際には前もって調製し、セットしておくこと
も行われていたが、その場合、安定な合皮を行えないお
それがあった。

この考案の考案者は、このような事情に鑑みて鋭意研究
し、上記のような不安定な試薬溶液を簡便に川崎調製す
ることができるこの考案の装置を完成した。

かくして、この考案によれば、上層ブロックと、下層ブ
ロックと、それら両ブロックの間に気密に介設されかつ
それら両ブロックの各々に対して所定の回転軸を中心に
相対回転可能な中層ブロツクとを具備してなり、上層ブ
ロックは固体試薬導入孔および溶媒導入孔を前記回転軸
を中心とする円周上に少なくとも１個有し、下層ブロッ
クは試薬溶液吐出孔を前記回転軸を中心とする円周上に
少なくとも１個有し、中層ブロックはその上面で前記上
層ブロックの両溝入孔に連通しかつ下面で前記下層ブロ
ックの吐出孔に連通しうる複数の調製室を有する試薬溶
液調製装置が供給される。

上層ブロックおよび下層ブロックをステータとし、中層
ブロックををロータとし、パルスモータなどで回転させ
るのが好ましい。

また、固体試薬導入孔と溶媒導入孔とは、１個の孔で兼
用してもよいが、別個に設けた１対の孔とするのが好ま
しい。

以下、図に示す実施例に基いて、この考案を鮮明する。

ただし、これによりこの考案が限定されるものではない
。

第１図および第２図に示す２９は、この考案の試薬溶液
調製装置の一実施例である。

この装置２９は、基本的に、円板形の上層ブロック３０
と、円筒形の中層ブロック３１と、円板形の下層ブロッ
ク３２とからなっている。

上層ブロック３０と下層ブロック３２とはそれぞれ上層
ブロックホルダ３３と下層ブロックホルダ３４によって
回転しないように保持されており、上層ブロックホルダ
３３はスプリング３５で下層ブロック３２に向けて付勢
されている。

中層ブロック３１は、上層ブロック３０と下層ブロック
３２間に気密に挾持され、モータ３６および回転軸３７
によって回転可能にされている。

上層ブロック３０およびそのホルダ３３には、回転軸３
７を中心とする円周上に固体試薬導入孔３８および溶媒
導入孔３９が穿設されている。

溶媒導入孔３９にはチューブフイツテング４０を介して
溶媒導入チューブ４１が接続されている。

下層ブロック３２およびそのホルダ３４には、前記溶媒
導入孔３９に対応して試薬溶液吐出孔４２が穿設され、
チューブフイツテング４３を介して試薬溶液供給チュー
ブ４４が接続されている。

中層ブロック３１には、回転軸３７を中心とする円周上
に８個の試薬溶液調製室４５ａ・〜４５ｈが穿設されて
いる。

これら試薬溶液調製７４５ａ〜４５ｈは、中層ブロック
３１を回転す名ことによって前記導入孔３８，３９およ
び吐出孔４２に連通可能である。

また、これら試薬溶液調製室４５ａ〜４５ｈにはそれぞ
れフィルタ４６が入れられている。

試薬溶液調製室４５ａ〜４５ｈの具体例は、たとえば内
径５悶、高さ７ｍ７！の円筒形である。

フィルタ４６の具体例は、たとえば空孔径５０μｍのポ
リエチレンフィルタである。

固体試薬の導入は、中層ブロック３１を回転させて目的
の試薬溶液調製室を固体試薬導入孔３８に合わせ、その
調製室内のフィルタ４６上に固体試薬を落とし入れるこ
とにより行う。

固体試薬としては溶解性を良くするために粉体とするの
が好ましい。

第３図は、試薬溶液調製室３ａに粉体の固体試薬Ａを導
入しているところを例示するものである。

固体試薬を導入した後、中層ブロック３１を第１図で反
時計方向に回転させると、その試薬溶液調製室は上層ブ
ロック３０と下層ブロック３２とで密閉されるので、良
好に固体試薬を保存できる。

第２図の試薬溶液調製室４５ｃは、この保存状態の位置
にある。

固体試薬は各試薬溶液調製室４５ａ〜４５ｈに独立に導
入・保存可能であり、また第４図に示すようにフィルタ
４６′で仕切ることによって一つの試薬溶液調製室に異
種の固体試薬Ａ、 Ｂを導入・保存することも可能であ
る。

このように保存しておいた試薬を使用するときには、中
層ブロック３１を回転させて、使用する試薬が導入され
ている試薬溶液調製室を溶媒導入孔３９および試薬溶液
吐出孔４２に合わせ、溶媒導入チューブ４１から溶媒を
注入し、固体試薬を溶解する。

フィルタ４６．４６’は、溶媒を攪乱し、溶解を助ける
。

溶解により得られる試料溶液は、試薬溶液供給チューブ
４４を介し反応器（図示せず）に供給される。

第５図〜第７図は、固体試薬の他の導入・保存の形態を
示すものである。

固体試薬は、試薬溶液調製装置２９に導入される前に溶
媒で溶解され、フィルタ５０に含浸され、凍結乾燥され
ることで、フィルタ５０に固体で担持されている。

このように固体試薬を担持したフィルタ５０は、上ブタ
５１と下ブタ５２とで密閉される容器５３で通常保護さ
れている。

試薬溶液調製装置２９に導入する場合は、第６図に示す
ように、押し込み棒５５にて押し入れる。

なお、第６図の４７は、使用済のフィルタ５０を押し出
すフィルタ排出孔である。

異種の固体試薬を一つの試薬溶液調製室に導入・保存し
たいときは、第７図に示すように、各々異種の固体試薬
Ａ、Ｂを凍結乾燥で担持させたフィルタ５０Ａ、５０Ｂ
を重ねて試薬調製室に入れるとよい。

このように固体試薬をフィルタ５０に担持させると、固
体試薬が広い面積に分散腰かつ溶媒がフィルタ５０中を
ランダムな向きに流れるので、非常に溶解性が良くなる
。

第８図に示す１は、この考案の試薬溶液調製装置２９を
含むＤＮＡ微量自動合戒合皮の一例である。

ＤＮＡ合威力式は、ホスホトリエステル法である。

反応器２は内径８ｒＩｒ！ｎ、高さ１ｏＴＩｒ！Ｉｔの
円筒状の本体３の上方にすりはち状フランジ４を設けた
容器である。

すりばち状フランジ４には、多数の試薬溶液等供給用ノ
ズルが挿着された栓５が装着されている。

そこで、本体３の頭部開口が試薬溶液等供給口６となる
。

本体３の内部下方にはガラスフィルタのごときフィルタ
７が嵌着され、さらに底部には排液口８が設けられてい
る。

フィルタ７は、ポリスチレン、シリカビーズのごとき支
持体９を載置できる（透過させない）もので、試薬溶液
、溶媒、ガスを透過させるものである。

フィルタ７の上部空間が反応部１０になり、約４５０Ｉ
Ｌｌの容積の空間である。

１１〜１３は溶媒で、それぞれ反応用溶媒としてピリジ
ン、乾燥用溶媒としてテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、
洗浄用溶媒としてインプロパツールと塩化メチレンの混
合液である。

１４は保護基脱離用試薬で、イソプロパツールと塩化メ
チレンの混合溶媒に臭化亜鉛を溶解した溶液である。

１５はマスキング用試薬で、無水酢酸とピリジンの混合
液である。

１６はマスキング用縮合剤で、ジメチルアミノピリジン
とピリジンの混合液である。

上記溶媒１１〜１３および試薬溶液１４〜１６は、窒素
ガス圧によってそれぞれ弁１７〜２２を介して反応器２
に供給されうる。

弁２３は窒素ガスを反応器２内へ直接供給する弁であり
、２４は排液弁、２５は排気弁である。

これらの弁１７〜２５は、マイクロコンピュータのごと
き制御回路５５でその作動を制御される。

なお、窒素ガスは塩化カルシウムのごとき乾燥剤２６で
乾燥されている。

オペレータは、操作卓５６を介して制御回路５５と対話
を行いうる。

試薬溶液調製装置２９の試薬溶液調製室４５ａ〜４５ｈ
には、２種類の固体試薬Ａ、 Ｂが導入・保存されてい
る。

下段の固体試薬Ａは、結晶状態の縮１［２−４−６−ト
リメチルベンゼンスルホニルー３−ニトロトリアゾリド
（ＭＳＮＴ））である。

上段の固体試薬Ｂは、結晶状態のヌクレオチド試薬で、
塩基の違いによってモノマーの場合には４種類ある。

これらを各試薬溶液調製室４５ａ〜４５ｈに入れ分けて
おく順序は、目的ＤＮＡの塩基配列のシーケンスと同じ
にしておく。

ダイマーやトリマーあるいはこれらの混合物を用いる場
合も同様である。

縮合剤Ａは、たとえば支持体９がポリスチレン粉体でヌ
クレオシドの結合量がＱ、１ｍｍｏｌ／ｇの場合、支持
体１ｇ当りに３００ｍ５７が適当である。

ヌクレオチド試薬Ｂの量は、支持体に結合しているヌク
レオシドに対し３〜５当量が適当で、上記と同様の場合
、支持体１ｇ当りにモノマーで４００ｍｙｓダイマーで
７００ｒｒＬｇ位が適当である。

上記ヌクレオチド試薬Ｂと縮合剤Ａのセットは、ＤＮＡ
合戊合成際にスタートする時刻より以前であれば任意に
行ってよい。

何故ならば、いずれも結晶状態でセットされるので、不
安定でないからである。

ＤＮＡの合成に際しては、前もって反応器２内にＤＮＡ
の末端部分のみを結合した支持体９を入れる。

支持体９の量は、たとえば支持体９がポリスチレン粉体
の場合には１０ｍｇ〜５０ｍｇが適当である。

この装置１の基本的な動作はホスホトリエステル法を用
いた公知のこの種の装置と原理的に同じであるので全般
的説明は第９図にフローを挙げるだけとし、特徴のある
合成工程の動作についてのみ説明する。

合成工程では、制御回路５５は、モータ３６を駆動して
、試薬溶液調製室４５ａを溶媒導入孔３９および試薬溶
液吐出孔４２に合わせ、弁２７および弁２８を開いて、
ピリジン１１を試薬溶液調製室４５ａに流通させる。

ピリジン１１は、ヌクレオチド試薬Ｂおよび縮合剤Ａを
溶解腰試薬溶液となって反応器２に供給される。

これによって反応器２内で縮合反応が生じ、新たなヌク
レオチドがＤＮＡの末端部分に連結されることになる。

その後、次々に試薬溶液調製室４５ｂ〜４５ｈを回転移
動し、同じことを繰返せば、目的のＤＮＡを合成できる
。

さて上記実施例のＤＮＡ微量微量自動合量装置１れば、
縮合剤のＭＳＮＴ（Ａ）は安定な結晶状態でストックさ
れ、不安定な溶液状態にされるのは使用される直前であ
る。

従って任意の時間にＤＮＡ合威を始めても確実に安定な
合成が行われることになり、大変便利になる。

すなわちＤＮＡ合威を始める都度試薬溶液を容易に調製
できるようになり保守が格段に容易になる。

なお、上記装置１では、反応器２の反応部１０を小型化
すると共に、フィルタ７の上に支持体９を載置し、上方
から試薬溶液１１〜・・・を供給し、底部から排液する
ように反応器２を構成している。

そこで排液弁２４を閉じたま）試薬溶液を上方から供給
すれば、その試薬溶液は支持体９に含まれてこれを膨潤
すると共にフィルタ７より上の反応部１０内にとどまっ
て下方へ落ちない。

従って、供給した全ての試薬溶液が反応に参加し、デッ
ドスペースに溜まるものが無くなる。

この結果、供給量は最低量（支持体体積の５〜７倍位）
で充分になり、また反応を促進するために反応器を振盪
するなどの混合・接触操作も無用になっている。

また、新たなヌクレオチドを連結する反応の前に反応器
２内を乾燥用溶媒たとえばＴＨＦ １２で洗浄乾燥する
と共に乾燥ガスでブローシて短時間で反応器２内を完全
乾燥できるように構成されており、この結果、縮合反応
を阻害する水分を完全に除去できるので反応効率が下が
らず、余分な試薬を必要としない。

他の実施例としては、ホスホモノトリアゾリド法やホス
ファイト法、あるいはジエステル法によるＤＮＡ等合戒
合皮にこの発明を適用したものが挙げられる。

ホスホモノトリアゾリド法に適用する場合を前記装置１
を基本にして説明すると、各試薬溶液調製室４５ａ〜４
５ｈには結晶状態の（１）式のヌクレオチド誘導体を入
れておく。

〔Ｂａ５ｅ（塩基）はアデニン、グアニン、シトシンも
しくはチミン〕 各ヌクレオチド誘導体の塩基は、目的ＤＮＡの塩基配列
のシーケンスと合うように選定する。

また、溶媒導入チューブ４１は、定量ポンプを介してリ
ン酸化試薬液たとえば０−クロロフェニルホスホロジト
リアゾリドを入れたタンクに接続する。

合成に際しては、（１）式のヌクレオチド誘導体１０に
対しＯ−クロロフェニルホスホロジトリアゾリド９〜１
０を導入し、得られる試薬溶液を反応器２に供給する。

０−クロロフェニルホスホロジトリアゾリドと（１）式
のヌクレオチド誘導体とを加え合せたヌクレオチド試薬
溶液は不安定であるが、（１）式のヌクレオチド誘導体
とＯ−クロロフェニルホスホロジトリアゾリドはそれぞ
れ単独では安定であるから所望の効果が得られる。

ホスファイト法に適用する場合を同様に説明すると、各
試薬溶液調製室４５ａ〜４５ｈには、（ｉｉ）式のヌク
レオチド誘導体を入れておく。

〔Ｂａ５ｅ（塩基）はアデニン、グアニン、シトシンも
しくはチミン〕 ただし、それぞれのヌクレオチド誘導体の塩基は、目的
ＤＮＡの塩基配列のシーケンスと合うように選定する。

また、溶媒導入チューブ４１は、弁２７を介してＴＨＦ
ｌ ２に接続する。

これにより不安定なヌクレオチド試薬溶液を川崎調製し
て使用できる。

以上の説明から理解されるように、この考案の試薬溶液
調製装置によれば、不安定な試薬溶液は川崎に調製され
て使用されることになる。

そこで前もって試薬類をセツティングしておいても確実
に安定な反応を行える効果があり、保守面からも望まし
いものとなる。

また途中で反応をストップした場合も、残った試薬の回
収が可能であら、高価な試薬を浪費することがない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の試薬溶液調製装置の一実施例の平面
図、第２図は第１図におけるＡ −Ａ’断面図、第３図
は第１図に示す装置に固体試薬を導入するところを示す
要部断面図、第４図は第１図に示す装置で異種の固体試
薬を保存しているところを示す要部断面図、第５図は固
体試薬を担持するフィルタとその容器の図、第６図は第
５図に示すフィルタを導入するところを示す第３図相当
図、第７図は各々異種の固体試薬を担持しているフィル
タを保存しているところを示す第４図相当図、第８図は
第１図に示す装置を含むＤＮＡ微量微量自動合量装置例
の構成説明図、第９図は第８図に示すＤＮＡ微量微量自
動合量装置作のフローチャート図である。 ２９・・・・・・試薬溶液調製装置 ３０・・・・・・
上層ブロック、３１・・・・・・中層ブロック、３２・
・・・・・下層ブロック、３６・・・・・・モータ、３
７・・・・・・回転軸、３８・・・・・・固体試薬導入
孔、３９・・・・・・溶媒導入孔、４２・・・・・・試
薬溶液吐出孔、４５，４５ａ〜４５ｈ・・・・・・試薬
溶液調製室、４６，５０．５０Ａ、５０Ｂ・・・・・・
フィルタ、４７・・・・・・フィルタ排出孔。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 上層ブロックと、下層ブロックと、それら両ブロックの
   間に気密に介設されかつそれら両ブロックの各々に対し
   て所定の回転軸を中心に相対回転可能な中層ブロックと
   を具備してなり、上層ブロックは固体試薬導入孔および
   溶媒導入孔を前記回転軸を中心とする円周上に有し、下
   層ブロックは試薬溶液吐出孔を前記回転軸を中心とする
   円周上に有し、中層ブロックはその上面で前記上層ブロ
   ックの両溝入孔に連通しかつ下面で前記下層ブロックの
   吐出孔に連通しうる複数の調製室を有し、その調製室は
   前記固体試薬導入孔から固体試薬を導入することにより
   固体試薬を固体のま）保存することができ、かつ用時に
   前記溶媒導入孔から溶媒を導入して固体試薬を溶解する
   ことにより前記試薬溶液吐出孔から試薬溶液を供給する
   ことができる試薬溶液調製装置。