WO2006088162A1 - 多種微量試料の注入、移行方法 - Google Patents

多種微量試料の注入、移行方法 Download PDF

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Koichi Nishigaki
Takahiro Tayama
Yasunori Kinoshita
Hidekazu Uchida
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Definitions

  • the present invention relates to a method for simultaneously injecting and transferring various kinds of trace liquid samples into a container.
  • the present invention provides simultaneous sample separation, which is required when reacting various trace liquid samples in evolutionary engineering, pharmaceuticals, foods, biobenchers, clinical laboratories, compound toxicology laboratories, etc. On how it can be done.
  • microplates for example, 1000 or more
  • trace amounts for example, sub-nanoliter
  • the conventional method requires a special device (a micro plotter or a micro dispenser) for applying a sample to the plate, and the operation is laborious and time consuming.
  • a micro plotter or a micro dispenser for applying a sample to the plate
  • the operation is laborious and time consuming.
  • in order to react the coated material as described above usually only certain reaction conditions are possible, and even if transferred to different reaction conditions, all the samples are exposed to the same reaction condition, and more than 1000 kinds It was not possible to perform different stages of reaction on these samples or to expose them all to different reaction conditions.
  • there is a method that uses beads and binds and operates individual samples (on-beads method). Conventionally, it has been difficult to separate and operate these beads individually (space separation).
  • the present invention provides a container (well) having a size, shape, and surface state that does not allow the solution to flow into the container (well) even when the container (well) exceeds 1000.
  • a first object is to provide a method capable of easily filling a solution such as a reaction solution.
  • the present invention provides a container (well) having more than 1000 containers, and the size, shape and surface condition of the container (well) do not allow the solution to flow into the container (well).
  • an object of the present invention is to provide a method capable of performing the above-described operation even when the volume of the container (well) is very small.
  • a method of injecting a solution into a well of a multiwell plate comprising a substrate having a plurality of holes on at least one main surface
  • the well is allowed to stand in a multiwell plate with the well opening facing upward.
  • the solution is not injected into the well, and has a size, shape and surface condition.
  • a filter having a plurality of openings is placed on the main surface, a solution is placed on the filter, and the opening force of the well also applies centrifugal force toward the bottom.
  • a multi-well plate comprising a substrate having a plurality of tools on at least one main surface in a tool of the multi-well plate (1) having a plurality of tools having at least one main surface.
  • the wall of the multiwell plate (2) is such that when the multiwell plate (2) is allowed to stand with the opening of the well facing downward, the solution in the well does not flow out of the wellwell.
  • the multi-well plate (1) and the multi-well plate (2) are fixed so that at least some of the balls of both plates face each other, and the multi-well plate (1) is fixed.
  • the well of the multi-well plate (1) has a well that is open even when the well opening is covered with the solution when the multi-well plate (1) is left standing with the well opening facing upward.
  • a filter having a plurality of openings is placed between the multiwell plate (1) and the multiwell plate (2), and the opening force of the well of the multiwell plate (1) also applies centrifugal force toward the bottom.
  • the first aspect of the present invention is a method of injecting a solution into a well of a multiwell plate comprising a substrate having a plurality of wells on at least one main surface.
  • a multi-well plate used in the method of the present invention may have a plurality of wells on at least one main surface. Substrate strength.
  • the plurality of balls may be provided on the main surface, or may be provided only on one of the main surfaces.
  • the number of wells provided on one main surface of the multi-well plate is not particularly limited. For example, the number of wells is 1000 or more per square inch (2.5 X 2.5 cm 2 ), and ranges from 1000 to 100,000. can do. The number of wells can be appropriately determined according to the purpose of using the multi-well plate.
  • the inner volume of the well is appropriately determined in consideration of the size of the substrate, the number of wells, the reaction (volume of the solution), and the like.
  • the volume of the well can be, for example, 10 1 or less, or 11 or less.
  • the material of the substrate for example, plastic, silicon, gel, etc. can be used.
  • the well When the multiwell plate is allowed to stand with the well opening facing upward, the well has a solution in the well even if the well opening is covered with the solution to be filled in the well. It has dimensions, shape and surface condition that are not injected. That is, when the opening of the well has a certain size, if a certain amount or more of solution is placed on the main surface provided with the well, the solution naturally flows into the well and is filled. However, when the dimension of the opening of the well becomes below a certain level, the solution does not naturally flow into the well due to surface tension, and it is necessary to inject it using a microsyringe or the like.
  • the method of the present invention injects a solution into a well for a multi-well plate in which the solution does not naturally flow into the well even when a certain amount of solution is placed on the main surface provided with the well. It is a method.
  • the shape of the opening of the well is not particularly limited, but may be, for example, a circle, a rectangle (square, rectangle), a rhombus, a polygon (for example, a hexagon, an octagon, etc.).
  • the opening of the thread can be one with a protruding end (lip) or vice versa.
  • the depth of the well is appropriately determined in consideration of the dimensions of the opening of the well and the volume of the solution filled in the well.
  • the ratio of the depth of the well to the size of the well opening is greater than 1. It is particularly useful in some cases and works well even if the ratio of the well depth to the size of the well opening is 2 or more.
  • the ratio of the depth of the well to the size of the opening of the well can be, for example, in the range of 1-10, preferably in the range of 2-8, and in the range of 2.5-5. Is more preferable.
  • the depth of the well is appropriately determined in consideration of the volume of the solution to be filled in the well and the size of the opening of the well, and the method of the present invention determines the size of the opening of the well. Even if the ratio of the depth of the well to the depth exceeds 10, it works without problems, that is, the solution can be filled.
  • the well can be of a bottomless type (that is, in the form of a tube), and in that case, the well can be adjusted by adjusting to an appropriate condition (for example, centrifugal force). Inject the solution to the middle of the (tube) or pass it through to the other side.
  • the thickness of the substrate constituting the multiwell plate is appropriately determined in consideration of the depth of the well and the strength required for the multiwell plate, particularly the strength required for the bottom of the well. Usually, it is appropriate that the thickness of the substrate is equal to or more than the depth of the well.
  • the four sides of the front of the well can be left uncut or swelled with a fixed height edge.
  • the solution is injected into the well by placing the solution on the main surface of the multiwell plate having the wall, and then applying a centrifugal force toward the opening of the well toward the bottom.
  • the centrifugal force is appropriately determined in consideration of the difficulty of the solution flowing into the well, such as the size of the well opening, and can be, for example, 10 X g or more. For example, If the maximum inner force of the opening of the rod is 5 mm or less, the centrifugal force is preferably 20 X g or more.
  • the centrifugal force is preferably lOO X g or more, more preferably in the range of 100 to 2000 X g. However, higher centrifugal force can be applied depending on the shape and volume of the well.
  • FIG. Fig. 1 is an explanatory diagram of the MMV installed in the centrifuge tube. Since the bottom of the centrifuge tube used was not flat (spherical), the centrifuge tube was filled with agarose gel so that the MMV installation surface was horizontal (so that the surface of the agarose gel was horizontal). However, other materials than the agarose gel may be used, and a centrifuge tube having a flat bottom can be prepared and used. Place the MMV on the top of the agarose gel in the centrifuge tube, and then put the sample solution into the MMV tool (left side of the figure). In the figure, an E. coli solution is used as the sample solution. Next, the centrifuge tube is attached to a centrifuge and centrifuged so that a predetermined centrifugal force is applied. The sample solution is injected into the barrel by centrifugation (right side of the figure).
  • a filter having a plurality of openings is placed on the main surface of the multi-well plate, and a solution is placed on the filter, and the opening force of the well also applies centrifugal force toward the bottom. Then, the solution can be poured into the well through the opening of the filter. By using a filter, the solution can be injected into only some of the wells.
  • the pattern of the opening of the filter can be appropriately determined according to the application.
  • Figure 2 shows an example of a filter.
  • FIG. 2 shows the filters 1-10.
  • a black circle is an opening which becomes a solution passage part.
  • the lower right of the figure shows a multiwell plate that uses this filter in combination.
  • Black circles are wels, and 32 uels are provided in each of the vertical and horizontal rows, for a total of 1024 wels.
  • Filter 1 has a total of 16 rows with one row of openings (32 per row) every other row.
  • Filter 2 has 2 rows of openings (32 per row) every 16 rows for a total of 16 rows.
  • Filter 3 has 4 rows of openings (32 rows per row) every 16 rows for a total of 16 rows.
  • Filter 4 has 8 rows of openings (32 per row) every 16 rows for a total of 16 rows.
  • Filters 5 to 8 are the same as the filters 1 to 4, but with the vertical and horizontal (rows and columns) interchanged.
  • Filters 9 and 10 have 16 rows or 16 columns of apertures on one half (32 rows per row or 1 row) for a total of 16 rows or 16 columns.
  • the solution composition in the well can be controlled by injecting the solution a plurality of times by using the filter and changing the type of the solution to be injected.
  • addresses 0 to 1023 are assigned from the upper left of the MMV having 1024 wells. Organize this.
  • the solution state of one well is 10 digits (the solution injection by each filter is a digit. 10 digits because 10 filters are used). If the solution is expressed as 1 when the solution enters and 0 when it does not enter, the solution state of the well 0 is [0000000000]. Also, 1022 becomes [1111111111].
  • the composition filled in the well can be adjusted freely and easily without using a filter.
  • the solution filled in the barrel by the method of the present invention is not particularly limited.
  • pharmaceuticals, foods, biobenchers, clinical laboratories, chemical substance toxicity laboratories, etc. examples thereof include a reaction solution and a culture solution used when reacting a liquid sample.
  • an auxotrophic test amino acids, sugars, Mining, inorganic ions, etc.
  • genetic mutation testing of certain organisms ie, examining new nutritional requirements and environmental tolerance
  • a symptom may be mild if one component is deficient, but growth may be inhibited when two or more components are missing at the same time (as seen in leaking mutants).
  • the second aspect of the present invention is a multiwell plate (1) comprising a substrate having a plurality of wells on at least one main surface, and a multi-well plate (1) comprising a substrate having a plurality of wells on at least one main surface.
  • a multi-well plate (1) comprising a substrate having a plurality of wells on at least one main surface.
  • the wall of the multi-well plate (2) has dimensions such that the solution in the well does not flow out of the well when the multi-well plate (2) is allowed to stand with the well opening facing downward.
  • the multiwell plate (2) can be the same as the multiwell plate described in the first embodiment.
  • the multi-well plate (1) is dimensioned so that when the multi-well plate (1) is allowed to stand with the well opening facing downward, the solution force in the well does not flow out.
  • the multi-well plate (1) is the same as the multi-well plate described in the first aspect, with the well opening facing upward. Even if the opening of the well is covered with the solution when it is left standing, the solution may not be injected into the well, and it may have a size, shape and surface condition. However, it is not limited to this. In other respects, the multi-well plate (1) can be the same as the monolayer well plate described in the first embodiment.
  • the multiwell plate (1) and the multiwell plate (2) are fixed so that at least some of the wells of both plates face each other. Opening force of the wells Centrifugal force is applied in the direction of the bottom to inject the solution in the wall of the multiwell plate (2) into the wall of the multiwell plate (1).
  • the centrifugal force can be, for example, 10 X g or more
  • the fixing of the multiwell plate (1) and the multiwell plate (2) is as follows.
  • the main surface with the wells of the multi-well plate (1) and the main surface with the wells of the multi-well plate (2) are in close contact with each other so that the solution can be transferred well only between the wells. Good to be done Therefore, it is preferable that the main surfaces of both plates are excellent in flatness and smoothness, and it is preferable to use a jig for fixing both plates.
  • the opening size and shape of the wells of the multi-well plate (1) and the wells of the multi-well plate (2), and the arrangement thereof may be the same as shown in FIG. 3, for example. Or, the opening size and shape, capacity and arrangement of the wells of the multi-well plate (1) and the multi-well plate (2) can be different.
  • the shape of the well of the multi-well plate (1) and the well of the multi-well plate (2) can be aligned with two or more openings of the multi-well plate (2). You can also choose to do that.
  • Fig. 4 (A) Or the shape of the well of the multi-well plate (1) and the well of the multi-well plate (2) can be divided into two or more openings 1S of the multi-well plate (1). It can also be selected to face one opening.
  • Fig. 4 (B) In such a case, the opening shape of each well can be selected so that the openings of each other match well.
  • the wells of the multiwell plate (1) and the multiwell plate (2) may be fixed so that all the wells face each other as shown in FIG. Opposite It may be fixed to do.
  • the wells of the multiwell plate (1) and the multiwell plate (2) may have the same opening shape or different opening shapes. (Fig. 4 (D))
  • a filter having a plurality of openings is placed between the multi-well plate (1) and the multi-well plate (2), and the opening force of the well of the multi-well plate (1) is also centrifugally moved toward the bottom.
  • the solution can be transferred through the opening of the filter.
  • the filter used here can be the same as described in the first embodiment. Through the filter, the solution can be transferred into some of the wells.
  • the number of filters used is not limited to one, and a plurality of filters can be used in layers. By doing so, the variation of the opening pattern can be increased with a small number of filters.
  • MMV multiwell plates
  • dry type plastic such as SU-8
  • wet type acrylamide gel
  • the powerful light of the ultra-high pressure mercury lamp passes through a fly-eye lens called an integrator so that the light is blurred and light is uniformly applied to the whole. Reflect it and apply it to DMD TM to project the same pattern as the digital pattern data input to the gel solution. It is polymerized and gelled when exposed to ultraviolet light by the action of riboflavin. Conversely, in places where UV light is not exposed, polymerization does not start and is removed as a liquid to form a space. (Fig. 5) Using this principle, two types of MMV (a) and (b) with the shape shown in Fig. 6 were created.
  • UV light is irradiated with a mask that forms a small hole in the gel solution, and then UV light is irradiated with a mask that fills the gel solution and forms a large hole. After gelling, clean and remove the gel solution. Next, it is prepared in advance, and a gel with a double hole formed on the baking gel is placed on the gel and irradiated by UV irradiation.
  • the gel solution composition is as follows.
  • Bis-Acrylamide (1:39) represents a mixture of methylene bisacrylamide and acrylamide in a weight ratio of 1:39. This solution was poured onto the polymerized gel and irradiated with ultraviolet rays like a photoresist using the mask pattern shown in FIG. A well with a uniform shape equivalent to the mask pattern was produced.
  • E. coli culture one of the use of MMV as a reactor, was performed.
  • the MMV used is a 16% polyacrylamide gel MMV with 100 wells and 1024 wells in a 25 mm square.
  • the MMV from which the replica was created is the MMV that was cultured in E. coli above.
  • E. coli was cultured in MMV as described in E. coli culture in MMV above. At this time, when E. coli is surely contained and Luer is entered! /, When filling the E. coli solution by centrifugation so that there is well, as shown in FIG. Concentration was adjusted appropriately.
  • the solution is transferred only once.
  • the present invention is the same as the fractionation of samples necessary for reacting various trace liquid samples in evolutionary engineering, pharmaceuticals, foods, biobenchers, clinical laboratories, compound toxicity test laboratories, etc. It can be used in parallel fields.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of the method of the present invention (first embodiment).
  • FIG. 2 is a schematic view of an example of a filter used in the method of the present invention.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of the method of the present invention (second embodiment).
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of the method of the present invention (second embodiment).
  • FIG.6 MMV creation method explanatory diagram.
  • FIG. 7 MMV creation method explanatory diagram.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of the culture state using MMV.
  • FIG. 11 Image of the state of replica creation using a fluorescence intensity measurement device (left is the original, right is a copy (replication force).
  • FIG. 12 is an explanatory diagram of sequential transfer of multiple types of solutions.

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Abstract

複数のウェルを有する基板からなるマルチウエルプレートのウェル内に溶液を注入する方法。前記ウェルは、ウェルの開口が上向きの状態で、マルチウエルプレートを静置したときには、前記ウェルの開口が前記溶液で覆われても、ウェル内に溶液は注入されない、寸法、形状および表面状態を有し、マルチウエルプレートのウェルを有する主表面上に溶液を置き、ウェルの開口から底の向に、遠心力を与えて前記溶液をウェル内に注入する。マルチウエルプレートのウェルから別のマルチウエルプレートのウェルへの溶液の移送方法。1000を越える容器(ウェル)であっても、かつ容器(ウェル)の寸法、形状および表面状態が容器(ウェル)内への溶液の流入を許容しないものであっても、簡単に反応液等の溶液を充填できる方法を提供する。

Description

多種微量試料の注入、移行方法
技術分野
[0001] 本発明は、多種の微量液体試料の容器への同時並列的注入、移行方法に関する
。特に本発明は、進化工学、製薬、食品、バイオベンチヤ、臨床検査機関、化合物質 毒性検査機関などにおいて、多種の微量液体試料を反応させる際に必要となる、試 料の分取を同時並列に行うことができる方法に関する。
背景技術
[0002] 多種 (例えば、 1000以上)、微量 (例えば、サブナノリットル)試料をプレートに塗布 もしくは結合させて並べ、同時に同一処理を行うマイクロプレートとしては、実用化さ れている。一方、個々の試料を個別のビーズに結合し、操作する方式 (on-beads法) も開発されている。
[0003] しかし、従来の方式では、プレートに試料を塗布するための特別な装置 (マイクロプ ロッターやマイクロディスペンサー)を必要とし、その操作にも手間と時間が力かった。 また、そのように塗布したものを反応させるには通常、一定の反応条件のみが可能で 、異なる反応条件に移すとしても、すべての試料を同一の反応条件に曝すことになり 、 1000を越える多種の試料について、異なる段階の反応を行ったり、それらすベて を個々に異なる反応条件にさらすということはできな力つた。一方、ビーズを用い、そ こに個別の試料を結合し操作する方式 (on-beads法)もある力 従来これらのビーズ を個々に分けて (空間分離し)、操作することはな力つた。その理由は個別に分離する 操作に特別な装置の開発が必要であり、それらの装置を用いても分離'配置に手間 がかかったし、その後の処理も容易な方式 (すなわち、同時並列 ·迅速に試料を移行 させる方式)が提案されていなカゝつた。 1000を越える異なる反応条件を作成する簡 便な方式も考案されて!ヽなかった。
[0004] 一方、多数の (マルチ)マイクロウェルを有する基板 (プレート)で、例えば、 PCRのよう な生化学反応を同時に行うことが良く知られている (特開平 5-317030号公報 (特許文 献 1))。そして、マイクロウェルの容量をより小さくし、尚且つ良好に反応を進行させる ための改良もなされている(WO2002/025289(特許文献 2))。しかるに、従来のマルチ マイクロウェルを用いた方法や装置では、他種類の試料について、同時に反応は行 うが、各反応の条件は同一であり、個々のゥエルの反応条件を個別にコントロールす ることは行われていない。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] ところ力 同一の試料について、反応液の組成について異なる条件で反応を行い、 その結果について検討したい場合が多々ある。しかし、そのような場合、反応液の組 成を各容器 (ゥエル)について個別に調整する必要がある力 その数が、 1000を越え ると、そのような調整は現実的ではなぐ実際に行われることはほとんどない。その代 りに、通常は、実験計画法を用いて、各条件について代表的な設定で実験を行い、 結果を演繹することが行われて 、る。
[0006] これは、 1000を越える容器 (ゥエル)に反応液を充填する手間が係るという問題と、 さらに、その際、組成を変化させる必要があるという問題があるからである。
[0007] そこで、本発明は、 1000を越える容器 (ゥエル)であっても、かつ容器 (ゥエル)の寸法 、形状および表面状態が容器 (ゥエル)内への溶液の流入を許容しな 、ものであって も、簡単に反応液等の溶液を充填できる方法を提供することを第一の目的とする。 さらに、本発明は、 1000を越える容器 (ゥエル)であっても、かつ容器 (ゥエル)の寸法 、形状および表面状態が容器 (ゥエル)内への溶液の流入を許容しな 、ものであって も、簡単に反応液等の溶液を充填でき、かつその際、組成の変化も容易につけること ができる方法を提供することを第二の目的とする。
特に本発明は、容器 (ゥエル)の容量が微小であっても、上記操作が可能な方法を 提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0008] 上記課題を解決する本発明は以下の通りである。
[1]少なくとも一方の主表面に複数のゥ ルを有する基板からなるマルチウエルプレ 一トのゥエル内に溶液を注入する方法であって、
前記ゥエルは、前記ゥエルの開口が上向きの状態で、マルチウエルプレートを静置し たときには、前記ゥエルの開口が前記溶液で覆われても、ゥエル内に溶液は注入され ない、寸法、形状および表面状態を有し、
前記マルチウエルプレートの前記ゥエルを有する主表面上に溶液を置き、ゥエルの開 ロカも底の向に、遠心力を与えて前記溶液を前記ゥエル内に注入する、
HU '己方法。
[2]前記遠心力が 10 X g以上である [1]に記載の方法。
[3]前記ゥエルの開口の最大内径力 5mm以下である [1]に記載の方法。
[4]前記遠心力が 20 X g以上である [3]に記載の方法。
[5]前記ゥエルの開口の最大内径力 1mm以下である [1]に記載の方法。
[6]前記遠心力が 100 X g以上である [5]に記載の方法。
[7]前記ゥエルの内容量が、 10 1以下である [1]〜[6]のいずれかに記載の方法。
[8]前記ゥエルの内容量が、 1 μ 1以下である [1]〜[6]のいずれかに記載の方法。
[9]前記マルチウエルプレートは、 1000個以上のゥエルを有する [1]〜[8]の!、ずれか に記載の方法。
[10]複数の開口を有するフィルターを、前記主表面上に置き、さらにこのフィルター上 に溶液を置き、ゥエルの開口力も底の向に遠心力を与えて、前記フィルターの開口を 介して、前記溶液を前記ゥヱル内に注入する、 [1]〜[9]のいずれかに記載の方法。
[11]前記フィルターを介して、前記複数のゥエルの一部のゥエル内に溶液を注入する [10]に記載の方法。
[12]少なくとも一方の主表面に複数のゥヱルを有する基板力 なるマルチウエルプレ 一ト(1)のゥ ル内に、少なくとも一方の主表面に複数のゥ ルを有する基板からなる マルチウエルプレート (2)の少なくとも一部のゥエルから、このゥ ル内に格納された溶 液の少なくとも一部を移行させる方法であって、
前記マルチウエルプレート(2)のゥヱルは、前記ゥエルの開口が下向きの状態で、マ ルチウエルプレート (2)を静置したときに、前記ゥエル内の溶液が、ゥエルカゝら流出しな い、寸法、形状および表面状態を有し、
前記マルチウエルプレート (1)とマルチウエルプレート (2)とを、両プレートが有する少 なくとも一部のゥ ル同士が対向するように固定し、前記マルチウエルプレート (1)のゥ エルの開口力も底の向に、遠心力を与えて前記マルチウエルプレート (2)のゥエル内 の溶液を前記マルチウエルプレート (1)のゥエル内に注入する、前記方法。
[13]前記マルチウエルプレート (1)のゥエルは、前記ゥエルの開口が上向きの状態で、 マルチウエルプレート (1)を静置したときには、前記ゥエルの開口が前記溶液で覆わ れても、ゥエル内に溶液は注入されない、寸法、形状および表面状態を有する、 [12] に記載の方法。
[14]複数の開口を有するフィルターを、前記マルチウエルプレート (1)とマルチウエル プレート (2)との間に置き、マルチウエルプレート (1)のゥエルの開口力も底の向に遠心 力を与えて、前記フィルターの開口を介して、前記溶液の移行を行う、 [12]または [13] に記載の方法。
[15]前記フィルターを介して、前記複数のゥエルの一部のゥエル内に溶液を移行させ る [14]に記載の方法。
[16]前記マルチウエルプレート (1)のゥエルとマルチウエルプレート (2)のゥエルの開口 寸法および形状、ならびに配列が、同一である [12]〜[15]のいずれかに記載の方法
[17]前記マルチウエルプレート (1)のゥエルとマルチウエルプレート (2)のゥエルの開口 寸法および形状、容量ならびに配列の少なくとも一部が相違する [12]〜[15]のいず れかに記載の方法。
[18]前記遠心力が 100 X g以上である [12]〜[17]のいずれかに記載の方法。
発明の効果
[0009] 本発明によれば、これまで、実現しな力つた極微量多種試料の同時並列取り扱!/ヽ( 注入、メスアップ、移送、重層、分割、計量等)が可能となった。
発明を実施するための最良の形態
[0010] [溶液注入方法]
本発明の第 1の態様は、少なくとも一方の主表面に複数のゥエルを有する基板から なるマルチウエルプレートのゥエル内に溶液を注入する方法である。
本発明の方法に用いるマルチウエルプレート (以下、 MMV (Multi Micro Vessel) (多重 並列微小容器)と呼ぶこともある)は、少なくとも一方の主表面に複数のゥエルを有する 基板力 なる。複数のゥ ルは、主表面に設けられても良いし、いずれか一方の主表 面だけに設けられても良い。マルチウエルプレートの一方の主表面に設けられるゥェ ルの数には特に制限はないが、例えば、平方インチ (2.5 X 2.5cm2)当たり 1000個以上 であり、 1000〜100, 000の範囲とすることができる。ゥエルの数は、マルチウエルプレ ートを用いる目的に応じて適宜決定できる。
[0011] ゥエルの内容量には特に制限はなぐ基板の大きさ、ゥエルの数、反応 (溶液の容量 )等を考慮して、適宜決定される。ゥエルの内容量は、例えば、 10 1以下であることが でき、 1 1以下であることもできる。基板の材質には特に制限はなぐ例えば、プラス チック、シリコン、ゲル等力もなることができる。
[0012] 前記ゥエルは、ゥエルの開口が上向きの状態で、マルチウエルプレートを静置したと きには、ゥエルの開口がゥエルに充填されるべき溶液で覆われても、ゥエル内に溶液 は注入されない、寸法、形状および表面状態を有する。即ち、ゥエルの開口がある程 度の大きさを有する場合、ゥエルを設けた主表面に一定量以上の溶液を置けば、溶 液は自然とゥエル内に流れ込み、充填される。しかるに、ゥエルの開口の寸法が一定 以下になると、表面張力により、溶液は自然とはゥエル内に流れ込まず、マイクロシリ ンジ等を使用して、注入する必要がある。このような現象は、ゥエルの開口の寸法の みならず、ゥエルの開口の形状およびゥエルの開口およびゥエル内の表面状態 (特に 、開口に近い部分の表面状態)によっても生じる。さらには、ゥエル内に注入しょうとす る溶液 (液体)の物性よつても、このような現象は生じる。本発明の方法は、このように、 ゥエルを設けた主表面に一定量以上の溶液を置いても、溶液が自然とはゥエル内に 流れ込まない、マルチウエルプレートについて、ゥエル内に溶液を注入する方法であ る。
[0013] ゥエルを設けた主表面に一定量以上の溶液を置いても、溶液が自然とはゥエル内 に流れ込まないゥエルは、ゥエルの寸法、形状および表面状態により決まる力 例え ば、ゥエルの開口の最大内径力 5mm以下である場合、ほとんどの場合、溶液は自 然とはゥエル内に流れ込まない。さらに、 3mm以下である場合、通常、溶液は自然と はゥエル内に流れ込まない。ゥエルの開口の最大内径が、 1mm以下である場合、溶 液が自然とゥエル内に流れ込むことはなぐ本発明の方法の効果が最も良く発揮され る。
[0014] ゥエルの開口の形状には特に制限はないが、例えば、円形、方形 (正方形、長方形 )、菱形、多角形 (例えば、六角形、八角形等)等であることができる。さらに、ゥ レの 開口は、突出した端 (リップ)のあるものや、逆に端を面取りしたものであることもできる
[0015] ゥエルの深さは、ゥエルの開口の寸法とゥエル内に充填する溶液の容量等を考慮し て、適宜決定される。一般に、ゥエルの開口の寸法に対するゥエルの深さの割合が大 きいほど、溶液はゥエル内に充填されにくぐ本発明の方法は、ゥエルの開口の寸法 に対するゥエルの深さの比率力 1以上である場合に特に有効であり、ゥエルの開口 の寸法に対するゥエルの深さの比率が 2以上である場合にも有効に機能する。ゥエル の開口の寸法に対するゥエルの深さの比率は、例えば、 1〜10の範囲であることがで き、 2〜8の範囲であることが好ましぐ 2. 5〜5の範囲であることがより好ましい。但し 、ゥエルの深さは、あくまでもゥ ル内に充填されるべき溶液の容量とゥエルの開口の 寸法を考慮して適宜決定されるものであり、本発明の方法は、ゥエルの開口の寸法に 対するゥエルの深さの比率が、 10を超えても問題なく機能する、即ち、溶液の充填は 可能である。また、本発明の方法によれば、ゥエルが底のないタイプ (即ち、チューブ 状)のものであることもでき、その場合、適当な条件 (例えば、遠心力)に調整することに より、ゥエル (チューブ)の中程までに溶液を注入したり、反対側まで通り抜けさせること ちでさる。
[0016] マルチウエルプレートを構成する基板の厚みは、上記ゥエルの深さと、マルチゥェ ルプレートに要求される強度、特に、ゥエルの底に要求される強度を考慮して、適宜 決定される。通常、基板の厚みは、上記ゥエルの深さと同程度以上であることが適当 である。ゥエルの正面々面の 4辺は細工のない切りっぱなし場合と、一定の高さの縁 を設けた盛り上がりのある場合とがあり得る。
[0017] 本発明の方法では、上記マルチウエルプレートのゥヱルを有する主表面上に溶液 を置き、次いで、ゥエルの開口力も底の向に、遠心力を与えることで、溶液をゥエル内 に注入する。遠心力は、ゥエル開口の寸法等、ゥエルへの溶液の流れ込みの困難さ を考慮して、適宜決定されるが、例えば、 10 X g以上であることができる。例えば、ゥェ ルの開口の最大内径力 5mm以下である場合、遠心力は 20 X g以上であることが好ま しい。さらに、ゥエルの開口の最大内径力 1mm以下である場合、遠心力は lOO X g以 上であることが好ましぐより好ましくは 100〜2000 X gの範囲である。但し、ゥエルの形 状や容量等によっては、さらに高い遠心力を与えることも可能である。
[0018] 本発明の方法を、図 1を参照してさらに説明する。図 1には、遠心管内に MMVを設 置したところの説明図である。使用した遠心管の底が平面ではない (球面である)ため 、遠心管内に MMVの設置面が水平になるようァガロースゲルを充填した (ァガロース ゲルの表面が水平になるように)。但し、ァガロースゲルである必要はなぐそれ以外 の材料を使用しても良いし、底が平面である遠心管を準備し、使用することもできる。 遠心管内のァガロースゲルの上面に MMVを乗せ、次いで MMVのゥヱル内に充填す る試料溶液を入れる (図の左側)。図では、試料溶液として大腸菌溶液を用いている。 次いで、この遠心管を遠心分離機に装着し、所定の遠心力が係るように、遠心する。 遠心により、ゥ ル内に試料溶液が注入される (図の右側)。
[0019] 遠心による溶液の注入に際しては遠心力が力かること、 MMV設置面が平らであるこ と、試料溶液を MMVの上面に満たすこと、が満たされれば遠心管以外の治具を用い ることもできる。例えば、底が平らな容器に MMVを設置し、次いでその上に試料溶液 をいれ、手動で容器を回転させることでも遠心力を与えて溶液を MMVのゥエル内に 注人することは可會である。
[0020] 本発明の方法においては、複数の開口を有するフィルターを、マルチウエルプレー トの主表面上に置き、さらにこのフィルター上に溶液を置き、ゥエルの開口力も底の向 に遠心力を与えて、前記フィルターの開口を介して、前記溶液を前記ゥエル内に注 入することもできる。フィルターを用いることで、一部のゥエルのみに、溶液を注入する ことができる。フィルターの開口のパターンは、用途に応じて適宜決定できる。フィル ターの例を図 2に示す。
[0021] 図 2に、フィルター 1〜10を示す。黒丸が溶液通過部分となる開口である。また、図 の右下にこのフィルターを組み合わせて用いるマルチウエルプレートを示す。黒丸が ゥエルであり、縦および横の列に、それぞれ 32個のゥエルが設けられ、合計 1024個の ゥエルがある。 フィルター 1は、 1行おきに、 1行の開口 (1行 32個)を合計 16行を設けてある。
フィルター 2は、 2行おきに、 2行の開口 (1行 32個)合計 16行を設けてある。
フィルター 3は、 4行おきに、 4行の開口 (1行 32個)合計 16行を設けてある。
フィルター 4は、 8行おきに、 8行の開口 (1行 32個)合計 16行を設けてある。
フィルター 5〜8は、フィルター 1〜4の縦と横 (行と列)を入れ換えたものである。
フィルター 9および 10は半分の面に 16行または 16列の開口(1行または 1列 32個)合計 16行または 16列を設けてある。
[0022] 上記フィルターを用い、かつ注入する溶液の種類を変えて複数回、溶液の注入を することで、ゥエル内の溶液組成をコントロールすることが可能になる。図 2に示す、 10 枚のフィルターを順次用い、フィルター毎に異なる組成の溶液を MMVに注入する。 具体的には、 MMVにフィルター 1を乗せ本発明の遠心法による一斉溶液注入を行う 。これにより溶液が入ったゥエルと入らないゥェルカ フィルター 1のパターンどおりに 行われる。この操作を順次フィルター 2からフィルター 10まで行う。そうすることで、 1つ のゥエルに関して異なった溶液が入る、または入らない、という選択が 10回なされるこ ととなる。つまりこの操作により 2ω通りの組成の異なる溶液が充填される。即ち、 1024 あるゥエルに 2ω=1024通りの組成の異なる溶液が充填される。
[0023] 図 2の右下のように 1024のゥエルを有する MMVの左上のゥエルから、ゥエル 0〜ゥェ ル 1023とアドレスをつけていく。これを整理する。 10枚のフィルターによって 1024通り の溶液環境が実現したとき、 1つのゥエルの溶液状態を 10桁 (各フィルターによる溶 液注入が桁となる。 10枚なので 10桁。)の 2進法(1つのフィルターに関して溶液が入 るとき 1、入らないとき 0とする)で表すと、ゥエル 0の溶液状態は [0000000000]となる。ま た、ゥエル 1023は [1111111111]となる。このように、本発明の方法において、フィルタ 一を用いることで、ゥエル内に充填される組成を、自由にかつ容易に沙ない手間で) 調整することが可能である。
[0024] 本発明の方法で、ゥ ル内に充填される溶液は、特に限定されないが、進化工学、 製薬、食品、バイオベンチヤ、臨床検査機関、化合物質毒性検査機関などにおいて 、多種の微量液体試料を反応させる際に使用される反応液や培養液等を挙げること ができる。例えば、微生物の種を同定する際に行う栄養要求テスト (アミノ酸、糖、ビタ ミンや無機イオンなど)やある生物種の遺伝子変異テスト (すなわち、新たな栄養要 求性や、環境耐性を調べること)を行う上で、多種の条件検討を並列処理することが 容易になる。特に、遺伝子の種類によっては、各々 1成分の欠乏では症状は軽いが、 2つ以上の成分が同時に欠けたときに生育阻害を受ける場合がある (漏出変異体な どで見られる。補完的代謝系が存在するときにこのような現象が見られる。;)。このよう な時にどのような成分の組み合わせが原因しているかを探査するのに本方法は、膨 大な種類の組み合わせを同時に実現するので有効である。たった 2成分に関しても それらの量的なものが問題になる場合も同様なことが言える。たとえば、ある種の酵 素活性において Mg++と Mn++の代替性があるとして、それぞれがどのような濃度のと きに最適化するのかは、それぞれの濃度たとえば、 O.lmMから 1Mまでの範囲を (仮 に 30条件: O.lmM, 0.2mM、 0.3mM- · 種々に変えて、組み合わせるだけでも膨大 な(900条件)種類になる。これをほぼ一度に行うことを可能として 、る。
[0025] [溶液移行方法]
本発明の第 2の態様は、少なくとも一方の主表面に複数のゥエルを有する基板から なるマルチウエルプレート (1)のゥ ル内に、少なくとも一方の主表面に複数のゥエル を有する基板からなるマルチウエルプレート (2)の少なくとも一部のゥエルから、このゥ エル内に格納された溶液の少なくとも一部を移行させる方法である。
[0026] 本発明の第 2の態様では、 2枚のマルチウエルプレートを用い、一方のマルチゥェ ルプレート (2)のゥエル内の溶液を他方のマルチウエルプレート (1)のゥエル内に移送 する。その際、マルチウエルプレート (2)のゥヱルは、ゥエルの開口が下向きの状態で 、マルチウエルプレート (2)を静置したときに、前記ゥエル内の溶液が、ゥエルカゝら流出 しない、寸法、形状および表面状態を有する。これ以外の点については、マルチゥェ ルプレート (2)は、上記第 1の態様で説明したマルチウエルプレートと同様であることが できる。さらに、マルチウエルプレート (1)は、ゥエルの開口が下向きの状態で、マルチ ゥエルプレート (1)を静置したときに、ゥエル内の溶液力 ゥェルカも流出しない、寸法
、形状および表面状態を有するものである必要は必ずしもないが、そのようなもので あってもよい。あるいは、マルチウエルプレート (1)は、上記第 1の態様で説明したマル チウエルプレートと同様に、ゥエルの開口が上向きの状態で、マルチウエルプレート を静置したときに、ゥエルの開口が溶液で覆われても、ゥエル内に溶液は注入されな い、寸法、形状および表面状態を有するものであることもできる。但し、それに限定さ れない。それ以外の点は、マルチウエルプレート (1)は、上記第 1の態様で説明したマ ノレチウェノレプレートと同様であることができる。
[0027] 本発明の第 2の態様では、マルチウエルプレート (1)とマルチウエルプレート (2)とを、 両プレートが有する少なくとも一部のゥエル同士が対向するように固定し、マルチゥェ ルプレート ( のゥエルの開口力 底の向に、遠心力を与えて前記マルチウエルプレ ート (2)のゥヱル内の溶液を前記マルチウエルプレート (1)のゥヱル内に注入する。この 様子は、図 3に示す通りである。遠心力は、上記第 1の態様におけると同様に、例えば 、 10 X g以上であることができる。マルチウエルプレート (1)とマルチウエルプレート (2)と の固定は、溶液の移行がゥエルの間のみで良好に行われるように、マルチウエルプ レート (1)のゥエルを有する主表面とマルチウエルプレート (2)のゥエルを有する主表 面とが隙間なく密着するように、行われることが好ましい。そのために、両プレートの 上記主表面は、平面性と平滑性に優れたものであることが好ましぐかつ両プレート を固定する治具を用いることが好まし 、場合もある。
[0028] マルチウエルプレート (1)のゥエルとマルチウエルプレート (2)のゥエルの開口寸法お よび形状、ならびに配列は、例えば、図 3に示すように、同一であることができる。ある いは、マルチウエルプレート (1)のゥエルとマルチウエルプレート (2)のゥエルの開口寸 法および形状、容量ならびに配列の少なくとも一部が相違することもできる。例えば、 マルチウエルプレート (1)のゥエルとマルチウエルプレート (2)のゥエルの形状を、マル チウエルプレート (1)の 1つの開口力 マルチウエルプレート (2)の 2つ以上の開口と対 向するよう選択することもできる。(図 4(A))あるいは、マルチウエルプレート (1)のゥエル とマルチウエルプレート (2)のゥエルの形状を、マルチウエルプレート (1)の 2つ以上の 開口 1S マルチウエルプレート (2)の 1つの開口と対向するように、選択することもでき る。(図 4(B))そのような場合、互いの開口が上手くマッチするように、各ゥエルの開口 形状を選択することができる。
[0029] さらに、マルチウエルプレート (1)とマルチウエルプレート (2)のゥエルは、図 3に示す ように、全てのゥエルが対向するように固定されても良いし、一部のゥエルのみが対向 するように固定されても良い。(図 4(C》また、マルチウエルプレート (1)とマルチウエル プレート (2)のゥエルは、同一の開口形状を有していても良いし、異なる開口形状を有 していても良い。(図 4(D))
[0030] 加えて、複数の開口を有するフィルターを、マルチウエルプレート (1)とマルチウエル プレート (2)との間に置き、マルチウエルプレート (1)のゥエルの開口力も底の向に遠心 力を与えて、前記フィルターの開口を介して、前記溶液の移行を行うこともできる。こ こで使用するフィルタ一は、前記第 1の態様で説明したと同様のものであることができ る。フィルターを介することで、複数のゥエルの一部のゥエル内に溶液を移行させるこ とができる。また、使用するフィルタ一は 1枚に限らず、複数枚を重ねて使用すること もできる。そうすることで、少ない枚数のフィルターで、開口のパターンをバリエーショ ンを多くすることができる。
実施例
[0031] 以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例 1
MMV作製
マルチウエルプレート(MMV)にはドライタイプ(SU- 8等のプラスチック)とウエットタ イブ (アクリルアミドゲル)とがある。本実施例では、アクリルアミドゲルにより作成する M MVを用いる場合について説明する。但し、ドライタイプのマルチウエルプレートを用 いても同様に実施できる。
[0032] 超高圧水銀ランプの強力な光はインテグレーターと呼ばれるフライアイレンズを通る ことによって光がぼやけ全体に均一に光があたるようになる。それを反射させ DMD™ にあてパソコン力 入力されるデジタルパターンデータと同じパターンをゲル溶液に 投影する。リボフラビンの作用により紫外光が当たるところでは重合しゲルィ匕する。逆 に紫外光があたらないところは重合が開始せず液体のままで除去され空間を形成す る。(図 5)この原理を利用して、図 6に示す形状の 2通りの MMV (a)および (b)を作成 した。
[0033] この 2形状の MMVを作成するために、 MMVの重合過程である紫外光照射の際、段 階的な投影方法を採用した。(図 7)。 MMV (a)の場合:まずゲル溶液に紫外光を全面投影しゥエル底となるベッティングゲ ルを形成させ、そのべッティングゲルの上にゲル溶液を満たし紫外線を投影しゥエル を形成する。その後洗浄しゥエル中のゲルィ匕していないゲル溶液を取り除く。ゥエル の寸法を図 8に示す。
(b)の場合:まずゲル溶液に小さい穴を形成するマスクで紫外線を照射し、その上に ゲル溶液を満たし大き ヽ穴を形成するマスクで紫外線を照射する。その後ゲルイ匕し て ヽな 、ゲル溶液を洗浄し取り除く。つぎにあらかじめ作成してぉ 、たべッティングゲ ルに 2重の穴が形成されているゲルをのせ紫外線を照射することで接着させる。
[0034] ゲル溶液組成は以下の通りである。
40% Bis - Acrylamide (1:39) 10ml
20 X TBE緩衝液 1.25ml
ショ糖 12.5g
0.001%リボフラビン水溶液 メスアップ
Total 25ml
ここで、 Bis - Acrylamide (1:39)とは、 Ν,Νしメチレンビスアクリルアミドとアクリルアミド とを重量比 1:39の割合で混合したものを表す。この溶液を重合したゲル上に流し込 み図 7のようなマスクパターンによりフォトレジスト的に紫外線照射した。マスクパター ンと同等の均一な形状を有するゥエルが作製された。
[0035] 実施例 2
[MMVでの大腸菌培養]
反応器としての MMV利用のひとつである大腸菌培養を行った。
[方法]
(1)使用した MMVは 25mm平方内に 100個のゥエル、 1024個のゥエルを持つ 16%ポリア クリルアミドゲル MMVである。
(2) MMV、スライスゲルのゲルバッファを交換する。 MMV1枚に対し 1 X SSC 300m 1で 4 5分緩やかに振とうした。この操作を 2回行った。
(3)バッファ交換を行った MMVのゥヱル中のバッファを取り除いた。その方法として乾 熱滅菌済みのろ紙によってゥエル中から吸い出す操作を行った。 (4)緑色蛍光タンパク(GFP)産生大腸菌 TOPO10をあらかじめ MMV各ゥ ル中 1匹い る力 ヽな ヽか程度の濃度とし MMV中全ゥエルに大腸菌溶液を満たした。大腸菌溶液 を MMV各ゥエルに満たす方法として本発明の遠心法(図 1)を採用した。大腸菌溶液 に浸しただけでは MMVの各ゥエルに大腸菌溶液は流れ込まな 、が、約 1000 X gの遠 心をかけることで、全てのゥエルに大腸菌溶液を充填できた。
(5)大腸菌溶液を満たした MMVをシャーレに移し、ノ ッファ交換をしたスライスゲルを MMVの上に載せ 1 X SSC雰囲気としシャーレに封をし、フ卵器にて 37°C18時間培養 した。(図 9)
(6)培養後 GFPの蛍光を蛍光強度測定装置にて検出することで大腸菌が増殖してい ることを検出した。結果を図 10に示す。
[レプリカ作成]
確率的に分布して大腸菌が増殖した MMVを元にそのパターンとまったく同じパター ンの MMVを作成した。
[方法]
レプリカを作成する元とした MMVは上記で大腸菌培養を行った MMVである。
(1)上記 MMVでの大腸菌培養に記載したように MMVで大腸菌培養した。このとき確 率的に大腸菌が入って 、るゥエル入って!/、な 、ゥエルが存在するように遠心法によつ て大腸菌溶液をゥ ルに満たす際、図 10に示すように、大腸菌溶液濃度を適切に調 整した。
(2)大腸菌培養した MMVに新しい MMV (1 X SSCでバッファ交換、ゥエル中の溶液の 吸い出し済み)をゥエル同士が対応するように重ね遠心管に 、れ、 1000 X gで遠心す ることでゥエル中の溶液を新しいゥエルに移動させた。(図 3)
(3)両 MMVのゥエルに LB培地を満たし 37°Cで 18時間培養した。
(4)培養後 GFPの蛍光を蛍光強度測定装置にて検出することで大腸菌が増殖してい ることを検出した。結果を図 11に示す。図の左側が、元になつた MMVであり、右側が 転写した MMVである。両者において検出された蛍光を発するゥエルのパターンはほ ぼ一致しており、大腸菌を含む溶液のゥエル間の移動が良好に行われたことが分か る。尚、上記遠心においては、一部の大腸菌溶液が元になつた MMVのゥエル内に残 存し、それが培養の結果、検出されている。
[0037] 上記実施例において、正常に形成された 1024穴 MMVを用い、確率的にそれぞれ の穴に期待値として 1細胞大腸菌が存在するように遠心的注入を行 、、 37°Cでの培 養を続けた結果、図 10にみるように、増殖に成功しコロニーが観測可能となった穴が 見られた。それらの穴の分布はポアソン分布的となった。これは、遠心によって一斉 に大腸菌を注入することに成功して 、ることや、この MMVが大腸菌培養の容器として 機能することを示している。この場合蛍光性のたんぱく質 (緑色蛍光たんぱく質 GFP) を内包する大腸菌であるために、その蛍光性がサイドからの観察で緑色に光って見 免ることで示されている。
さらに、培養成功した MMVと同型の 1024穴 MMVを用いて、 top-to-topに重ね合わ せ、遠心し,試料を一斉移送した(図 3参照)。ここで、試料が移り空になった方の MM Vに新鮮な培地を遠心注入し、培養して、(ほぼ)同型のパターンであるレプリカをえ た(図 11参照)。これは、同時並列移送が可能であることを示している。
[0038] 尚、図 3では、溶液の移送は、 1回のみであつたが、図 12に示すように複数種の溶 液を逐次移送することも可能であり、その結果、所望の組成を有する溶液をゥエル内 に充填することもできる。さらにその際、前述したフィルターを用いることで、意図した ゥエル内の組成を適宜変化させて調整することもできる。
産業上の利用可能性
[0039] 本発明は、進化工学、製薬、食品、バイオベンチヤ、臨床検査機関、化合物質毒性 検査機関などにおいて、多種の微量液体試料を反応させる際に必要となる、試料の 分取を同時並列に行う分野に利用可能である。
図面の簡単な説明
[0040] [図 1]本発明の方法 (第 1の態様)の説明図。
[図 2]本発明の方法で用いるフィルターの例の概略図。
[図 3]本発明の方法 (第 2の態様)の説明図。
[図 4]本発明の方法 (第 2の態様)の説明図。
[図 5]MMV作成原理の説明図。
[図 6]MMV作成方法説明図。 [図 7]MMV作成方法説明図。
[図 8]MMVの 1つゥ ルの説明図。
[図 9]MMVを用いた培養状況の説明図。
圆 10]MMVを用いた培養結果 (上は蛍光強度測定装置による画像、下は写真)。
[図 11]レプリカ作成の様子の蛍光強度測定装置による画像 (左は元、右が複写 (レプリ 力》。
[図 12]複数種溶液の逐次移送の説明図。

Claims

請求の範囲
[I] 少なくとも一方の主表面に複数のゥ ルを有する基板からなるマルチウエルプレート のゥエル内に溶液を注入する方法であつて、
前記ゥエルは、前記ゥエルの開口が上向きの状態で、マルチウエルプレートを静置し たときには、前記ゥエルの開口が前記溶液で覆われても、ゥエル内に溶液は注入され ない、寸法、形状および表面状態を有し、
前記マルチウエルプレートの前記ゥエルを有する主表面上に溶液を置き、ゥエルの開 ロカも底の向に、遠心力を与えて前記溶液を前記ゥエル内に注入する、
j記方法。
[2] 前記遠心力が 10 X g以上である請求項 1に記載の方法。
[3] 前記ゥ ルの開口の最大内径力 5mm以下である請求項 1に記載の方法。
[4] 前記遠心力が 20 X g以上である請求項 3に記載の方法。
[5] 前記ゥ ルの開口の最大内径力 1mm以下である請求項 1に記載の方法。
[6] 前記遠心力が 100 X g以上である請求項 5に記載の方法。
[7] 前記ゥエルの内容量が、 10 1以下である請求項 1〜6のいずれ力 1項に記載の方法
[8] 前記ゥエルの内容量が、 1 μ 1以下である請求項 1〜6のいずれ力 1項に記載の方法。
[9] 前記マルチウエルプレートは、 1000個以上のゥエルを有する請求項 1〜8のいずれか 1項に記載の方法。
[10] 複数の開口を有するフィルターを、前記主表面上に置き、さらにこのフィルター上に 溶液を置き、ゥエルの開口力 底の向に遠心力を与えて、前記フィルターの開口を介 して、前記溶液を前記ゥエル内に注入する、請求項 1〜9のいずれか 1項に記載の方 法。
[II] 前記フィルターを介して、前記複数のゥエルの一部のゥエル内に溶液を注入する請 求項 10に記載の方法。
[12] 少なくとも一方の主表面に複数のゥエルを有する基板力 なるマルチウエルプレート( 1)のゥ ル内に、少なくとも一方の主表面に複数のゥ ルを有する基板からなるマル チウエルプレート (2)の少なくとも一部のゥエルから、このゥエル内に格納された溶液の 少なくとも一部を移行させる方法であって、
前記マルチウエルプレート(2)のゥヱルは、前記ゥエルの開口が下向きの状態で、マ ルチウエルプレート (2)を静置したときに、前記ゥエル内の溶液が、ゥエルカゝら流出しな い、寸法、形状および表面状態を有し、
前記マルチウエルプレート (1)とマルチウエルプレート (2)とを、両プレートが有する少 なくとも一部のゥ ル同士が対向するように固定し、前記マルチウエルプレート (1)のゥ エルの開口力も底の向に、遠心力を与えて前記マルチウエルプレート (2)のゥエル内 の溶液を前記マルチウエルプレート (1)のゥエル内に注入する、前記方法。
[13] 前記マルチウエルプレート (1)のゥエルは、前記ゥエルの開口が上向きの状態で、マ ルチウエルプレート (1)を静置したときには、前記ゥエルの開口が前記溶液で覆われ ても、ゥエル内に溶液は注入されない、寸法、形状および表面状態を有する、請求項 12に記載の方法。
[14] 複数の開口を有するフィルターを、前記マルチウエルプレート (1)とマルチウエルプレ ート (2)との間に置き、マルチウエルプレート (1)のゥエルの開口力も底の向に遠心力を 与えて、前記フィルターの開口を介して、前記溶液の移行を行う、請求項 12または 13 に記載の方法。
[15] 前記フィルターを介して、前記複数のゥエルの一部のゥエル内に溶液を移行させる請 求項 14に記載の方法。
[16] 前記マルチウエルプレート (1)のゥエルとマルチウエルプレート (2)のゥエルの開口寸法 および形状、ならびに配列が、同一である請求項 12〜15のいずれ力 1項に記載の方 法。
[17] 前記マルチウエルプレート (1)のゥエルとマルチウエルプレート (2)のゥエルの開口寸法 および形状、容量ならびに配列の少なくとも一部が相違する請求項 12〜15のいずれ 力 1項に記載の方法。
[18] 前記遠心力が 100 X g以上である請求項 12〜17のいずれか 1項に記載の方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013195370A (ja) * 2012-03-22 2013-09-30 Saitama Univ 液体分割方法及び液体分割用キット
JP2014137287A (ja) * 2013-01-17 2014-07-28 Saitama Univ 微量液体試料の分割用デバイスおよび微量液体試料の分割方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5187932B2 (ja) * 2006-11-01 2013-04-24 独立行政法人科学技術振興機構 生体分子アッセイチップ
DE102008008256A1 (de) * 2007-10-08 2009-04-09 M2P-Labs Gmbh Mikroreaktor
US20150017670A1 (en) * 2011-12-21 2015-01-15 Novozymes, Inc. Methods For Determining The Degradation Of A Biomass Material
JP6300260B2 (ja) * 2013-08-28 2018-03-28 国立大学法人埼玉大学 レプリカマイクロアレイの作成方法及びその方法によって作製された対象物質含有オリジナルマイクロアレイ
WO2024084958A1 (ja) * 2022-10-20 2024-04-25 Toppanホールディングス株式会社 検出デバイス及び標的分子の検出方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001509272A (ja) * 1997-01-17 2001-07-10 コーニング インコーポレイテッド マルチウェルプレート
JP2001517789A (ja) * 1997-09-19 2001-10-09 アクレイラ バイオサイエンシズ,インコーポレイティド 液体移送装置および液体移送方法
JP2002502955A (ja) * 1998-02-04 2002-01-29 メルク エンド カムパニー インコーポレーテッド 高スループットスクリーニングアッセイ用仮想ウェル
WO2002041996A1 (en) * 2000-11-27 2002-05-30 Pyrosequencing Ab Inlet for microfluidic devices
WO2003041863A2 (en) * 2001-11-16 2003-05-22 Technische Universiteit Delft Method of filling a well in a substrate
WO2003102578A2 (en) * 2002-06-03 2003-12-11 Pamgene B.V. High throughput cellular response assay using microarrays
JP2005118985A (ja) * 2003-09-30 2005-05-12 Lucent Technol Inc ナノ構造またはマイクロ構造の表面上で流体の流れ抵抗を制御する方法および装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3378481A (en) * 1966-01-03 1968-04-16 Calvin A. Saravis Biochemical test plate
US4912057A (en) * 1989-06-13 1990-03-27 Cancer Diagnostics, Inc. Cell chamber for chemotaxis assay
US5039493A (en) * 1990-05-04 1991-08-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Positive pressure blotting apparatus with hydropholic filter means
US6849462B1 (en) * 1991-11-22 2005-02-01 Affymetrix, Inc. Combinatorial strategies for polymer synthesis
US6391241B1 (en) 1997-06-06 2002-05-21 Corning Incorporated Method of manufacture for a multiwell plate and/or filter plate
US6838051B2 (en) * 1999-05-03 2005-01-04 Ljl Biosystems, Inc. Integrated sample-processing system
US6274088B1 (en) 1998-04-06 2001-08-14 Pharmacopeia, Inc. Methods and apparatus for high throughput plate to plate or plate to membrane transfer
AU4676700A (en) 1999-04-30 2000-11-17 Gentra Systems, Inc. Preventing cross-contamination in a multi-well plate
AU1245401A (en) 1999-10-29 2001-05-14 Avery Dennison Corporation An apparatus for high-throughput production of coat material arrays, and analytical methods using such arrays
US6193642B1 (en) 2000-01-28 2001-02-27 Pharmacopeia, Inc. Multiple-axis centrifugation bucket for centrifugal transfer between microwell plates
WO2003028878A1 (en) 2001-09-28 2003-04-10 Dynametrix Limited Methods and means for creating arrays
US20050266582A1 (en) * 2002-12-16 2005-12-01 Modlin Douglas N Microfluidic system with integrated permeable membrane

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001509272A (ja) * 1997-01-17 2001-07-10 コーニング インコーポレイテッド マルチウェルプレート
JP2001517789A (ja) * 1997-09-19 2001-10-09 アクレイラ バイオサイエンシズ,インコーポレイティド 液体移送装置および液体移送方法
JP2002502955A (ja) * 1998-02-04 2002-01-29 メルク エンド カムパニー インコーポレーテッド 高スループットスクリーニングアッセイ用仮想ウェル
WO2002041996A1 (en) * 2000-11-27 2002-05-30 Pyrosequencing Ab Inlet for microfluidic devices
WO2003041863A2 (en) * 2001-11-16 2003-05-22 Technische Universiteit Delft Method of filling a well in a substrate
WO2003102578A2 (en) * 2002-06-03 2003-12-11 Pamgene B.V. High throughput cellular response assay using microarrays
JP2005118985A (ja) * 2003-09-30 2005-05-12 Lucent Technol Inc ナノ構造またはマイクロ構造の表面上で流体の流れ抵抗を制御する方法および装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013195370A (ja) * 2012-03-22 2013-09-30 Saitama Univ 液体分割方法及び液体分割用キット
JP2014137287A (ja) * 2013-01-17 2014-07-28 Saitama Univ 微量液体試料の分割用デバイスおよび微量液体試料の分割方法

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