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平衡化装置 - 特開2008−6431 | j-tokkyo
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【発明の名称】 平衡化装置
【発明者】 【氏名】レモ アントン ホーホシュトラッサー

【氏名】ディーター フェーゲリン

【氏名】ウルス シュヴィッター

【氏名】ピルミン ヒドバー

【要約】 【課題】経済的な、流体の平衡化を可能にする平衡化装置であり、流体を撹拌するためのシステムを提供する。

【構成】ウェル51内に配置可能な、開口端部を持ったチューブ6を有している。第1のシール層4は貫通孔41を持っており、該貫通孔41の縁部411が該チューブ6の開口端部の縁部61の上に配置される。さらに、カバー2に隣り合って配置され得る第2のシール層3を有し、2つのシール層3,4の使用は、2つの単一の層3,4の利点を結び付けることを可能にする。特に、第1のシール層4の材料の利点(例えば、平らでない領域をシールするような、および、ウェル51の開口部の上へ突き出しているチューブによって形成された段差を相殺するような、高い柔軟性)だけでなく、第2のシール層3の材料の利点(例えば、安価であること)が、2つのシール層が適切に配置された。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体を平衡化するための平衡化装置(1)であって、当該装置は、ウェル(51)を持ったプレート(5)を有し、該ウェル(51)の開口部はプレート(5)の表面側(53)に配置されており、当該装置は、該プレート(5)の表面側(53)をカバーするためのカバー(2)を有し、かつ、プレート(5)とカバー(2)との間に、表面側(53)に隣り合って配置され得る第1のシール層(4)を有し、
当該平衡化装置(1)は、
プレート(5)とカバー(2)との間に、該カバー(2)に隣り合って配置され得る第2のシール層(3)を有し、開口端部を持ったチューブ(6)を有し、該チューブは、該チューブ(6)の開口端部がウェル(51)の開口部の上に突き出すように、ウェル(51)の内部に配置され得るものであり、
その特徴は、
第1のシール層(4)が貫通孔(41)を持っており、
チューブ(6)がウェル(51)内に配置されているときに、該貫通孔(41)の縁部(411)が該チューブ(6)の開口端部の縁部(61)の上に配置されるように、該第1のシール層(4)が配置され得ることである、
前記平衡化装置。
【請求項2】
第1のシール層(4)が、エラストマー材料で作られているか、または、第2のシール層(3)が、ポリテトラフルオロエチレン、好ましくはシリコンでコートされたポリテトラフルオロエチレンで作られており、または、
第1のシール層(4)がエラストマー材料で作られており、かつ、第2のシール層(3)が、ポリテトラフルオロエチレンで、好ましくはシリコンでコートされたポリテトラフルオロエチレンで作られている、
請求項1に記載の平衡化装置(1)。
【請求項3】
チューブ(6)がガラスで作られている、請求項1または2に記載の平衡化装置(1)。
【請求項4】
第1のシール層(4)の貫通孔(41)が第2のシール層(3)によって覆われるように、該第2のシール層(3)が配置され得るものである、
請求項1から3のいずれか1つに記載の平衡化装置(1)。
【請求項5】
カバー(2)が、ウェル(51)の開口部に対応して配置され得る貫通孔(21)を持っている、請求項1から4のいずれか1つに記載の平衡化装置(1)。
【請求項6】
チューブ(6)内に、該チューブ(6)の長手方向の軸に実質的に沿って配置され得る攪拌棒(7)を有し、該攪拌棒(7)が強磁性体材料で作られている、請求項1から5のいずれか1つに記載の平衡化装置(1)。
【請求項7】
複数のウェル(51)を持ち、攪拌棒(7)が各ウェル(51)内に配置されている請求項6に記載の平衡化装置(1)の、ウェル(51)内に配置された流体を攪拌するためのシステムであって、
当該システムは、1つの単一の可動の磁気双極子(8)を有し、該磁気双極子は、該磁気双極子(8)が動いているときに全ての攪拌棒(7)を作動させるための2つの逆の磁極(81,82)を具備している、
前記システム。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、独立請求項1の前段部に従った、流体を平衡化するための平衡化装置に関し、そしてよりとりわけて言えば、流体を攪拌するのためのシステムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
特に、化学の、生化学の、および、薬学の産業および研究において、生成物の開発のための様々な過程はいくつかの化学物質を有する流体を伴う。これに関して、反応物質は、液体成分、固体成分、ゲル成分および(マクロ)生物学の材料を有する。本質的に完全な反応を達成するために、流体は、例えば、温度および圧力のような所定の条件下にて平衡化されなければならない。
【0003】
そのような平衡化(equilibration)のために、化学の、生化学の、および、薬学の産業および研究において広く普及している標準化されたマルチウェルマイクロプレートが使われ得る。特に、Society for Biomolecular Screening(SBS)によって開発され、American National Standard Institute(ANSI)によって認可された規格によるマイクロプレートは一般的に使用されている。この規格は、96個、384個、または1536個のウェルを有する、長さ127.76mm、幅85.48mm、および、高さ14.35mmのマイクロプレートを定めている[ Society for Biomolecular Screeneing。ANSI/SBS 1-2004:マイクロプレート−フットプリント寸法、ANSI/SBS 2-2004:マイクロプレート−高さ寸法、ANSI/SBS 3-2004:マイクロプレート−底面外側フランジ寸法、および、ANSI/SBS 4-2004:マイクロプレート−ウェル位置。http://www.sbsonline.org:Society for Biomolecular Screeneing, 2004. を参照のこと]。
【0004】
流体の平衡化のためのこのようなマイクロプレートを使用するとき、好ましくは、チューブがマイクロプレートのウェルの内部に配置されており、そして、流体は該チューブ内に充填される。該チューブは、好ましくは、例えば、ガラスのような不活性物質で作られる。通常、チューブはウェルの上部に突き出しており、それは、流体がマイクロプレートと直接的に接触しないことを確実にするためである。チューブ内に流体を充填した後、マイクロプレートはカバープレートによって閉じられ得、かつ、流体は、所定の温度および圧力条件下で、所定の時間、マイクロプレートの内部に保持される。圧力の減少、チューブの外側へ流体の流出、および、チューブの内部にある流体の汚染を防ぐために、マイクロプレートは、ガスおよび液体を通さないようにしっかり閉じられなければならない。このような理由から、通常、シールマットがマイクロプレートとカバープレートとの間に配置されている。
【0005】
さらに、カバープレートは、通常、マイクロプレートのウェルに対応したアクセス貫通孔を持っている。平衡化の後、チューブ内に入る対応する貫通孔を通して、抜き取り針(extraction needle)がチューブ内へ挿入され、かつ、流体は、例えば、空気による汚染(contamination)のような流体の不利な作用を防ぐため、マイクロプレートを開くことなくチューブから除かれ得る。加えて、シールマットが針によって貫通されており、それによって、該針は、シールマットと接触して密封を保たれている。
【0006】
シールマットの材料は、様々な要求を履行しなければならない。一方では、それは、流体については不活性でなくてはならず、かつ、上述の温度および圧力条件に対して耐久性がなくてはならない。他方では、それは、チューブ(該チューブは、ウェルの内部に配置され、該ウェルの上へ突き出している)の開口部をしっかり締めるために、十分に柔軟(flexible)でなくてはならない。前記の要求を満たす材料は、たいてい比較的に高価である。シールマットは抜き取り針によって貫通されているので、たいてい再利用ができず、そのことが原因で、平衡化は、上述のとおり、比較的に高価となる。
【0007】
それゆえ、同様に経済的な、流体の平衡化を可能にする平衡化装置の必要性がある。
【発明の開示】
【0008】
本発明によると、この必要性は、独立請求項1の特徴によって定められた、流体を平衡化するための平衡化装置、および、独立請求項7によって定められたシステムによって解決される。好ましい態様は、従属請求項の主題である。
【0009】
特に、本発明は、流体を平衡化するための平衡化装置に関係し、該装置は、ウェルを具備するプレートを有し、該ウェルの開口部は、プレートの表面側に配置されている。当該平衡化装置は、プレートの表面側を覆うためのカバーを有し、かつ、第1のシール層を有し、該第1のシール層は、カバーとプレートとの間において表面側に隣り合って配置され得る。さらに、該装置は、プレートとカバーとの間に、該カバーに隣り合って配置され得る第2のシール層を有し、かつ、該装置は、開口端部を持ったチューブを有し、該チューブは、該チューブの開口端部がウェルの開口部の上に突き出すように、ウェルの内部に配置され得るものである。さらに、当該平衡化装置の第1のシール層は、貫通孔を持っており、そして、チューブがウェル内に配置されているときに、該貫通孔の縁部(border)が該チューブの開口端部の縁部の上に配置されるように、第1のシール層は配置可能となっている。上記のように、該プレートは、複数個のウェルを有する標準化されたマルチウェルマイクロプレートであり得る。
【0010】
当該平衡化装置における2つのシール層の使用が、両方の単一のシール層の利点を結合することを可能にしている。例えば、プレートとカバーとの間にある、多少平らでない領域(表面側の上に突き出しているパーツを伴い持ったプレートの該表面側のように)をシールするために、第1のシール層は、比較的に高価であり、高い柔軟性で、不活性な(inert)、第1の材料で作られ得る。表面側とカバーとの間の領域は、平衡化プロセスのある工程において、シール層へダメージを与えるツールに晒されるかもしれないので、第1のシール層は、前記領域に対応して配置された開口部を持つことができる。第2のシール層は、比較的に安価であり、より小さい柔軟性で、不活性な、第2の材料で作られることができ、第2のシール層は、第1のシール層の開口部を覆うことができ、それによって、前記領域が、第2のシール層によってシールされるようになっている。このような、2つのシール層の配置において、平衡化プロセスの或る工程で、ツールがシール層に作用する場合、該ツールは、第2のシール層だけにダメージを与え、第1のシール層にはダメージを与えない。このようにして、第1の材料の利点(例えば、平らでない領域をシールするような高い柔軟性)だけでなく、第2の材料の利点(例えば、安価であること)が、結びついた効果となり得る。それゆえ、平衡化プロセスは、本発明による平衡化装置を使うことで、実質的には、より利益が上がるものとなり得る。
【0011】
開口端部に加えて、当該平衡化装置のチューブは、同様に、閉鎖端部を有することができ、それによって、チューブがウェル内に配置され、かつ、流体がチューブ内に配置されている場合、流体とプレートとの間のいかなる接触も阻止されるようになっている。このようにして、プレートの材料は、流体の特性から独立し得、かつ、チューブの材料は、これらの特性に従って選択することができる。チューブの開口端部がウェルの開口部の上へ突き出しているので、流体とプレートとが接触する状態にならないことが保証され得、とりわけ、チューブ内へ流体を充填している間も、チューブの外へ流体を除去している間もならない。
【0012】
平衡化の後、流体は、例えば針を用いて、チューブの外へ頻繁に取り除かれる。上記のような貫通孔を持つ第1のシール層を用いることは、チューブ内の流体へ第1のシール層を傷つけることなくアクセスすることを可能にする。第1のシール層の貫通孔の縁部が、ウェルの開口部の上部に突き出しているチューブの縁部の上に配置されるので、プレートの上方にあるチューブの突き出によって形成される段差が、例えば、高い柔軟性をもつ第1のシール層によって相殺されることが可能である。このようにして、プレートの効果的なシールが保証される。
【0013】
好ましくは、第1のシール層が、エラストマー材料で作られているか、または、第2のシール層が、ポリテトラフルオロエチレン、好ましくはシリコンでコートされたポリテトラフルオロエチレンで作られている、または、第1のシール層がエラストマー材料で作られており、かつ、第2のシール層が、ポリテトラフルオロエチレンで、好ましくはシリコンでコートしたポリテトラフルオロエチレンで作られている。比較的に高価であり、反応物質に耐性があり、高い柔軟性をもつエラストマー材料(例えば、過フルオロエラストマーといったもの)で作られた第1のシール層を用いることで、該第1のシール層がプレートの表面側の平らでない部分を埋め合わせることを可能にする。特に、チューブがウェルの開口部の上へ突き出している部分は、このような第1のシール層によって効果的に埋め合わせることができる。第2のシール層は、比較的に安価であるポリテトラフルオロエチレンで作られており、または、好ましくは、シリコンでコートされた、比較的に安価であるポリテトラフルオロエチレンで作られており、第1のシール層をカバーするように用いられ得る。特に、平衡化プロセスの或る工程において、シール層へダメージを与えるツールに晒される領域は、このような第2のシール層によってカバーされ得る。該第2の層の、反応物質に耐性のあるポリテトラフルオロエチレンは、それによって、第1のシール層に隣り合って配置され、それによって、流体は、第2のシール層のポリテトラフルオロエチレンにのみ接触することができ、シリコンには接触しない。平衡化の後、ダメージを受けている第2のシール層は、新しい第2のシール層と交換することができ、第1のシール層は再利用され得る。
【0014】
好ましくは、チューブはガラスでできている。ガラスは、多くの反応物質に不活性であり、生産するのに比較的に安価であり、かつ、扱うのに易しい材料である。
【0015】
第2のシール層は、好ましくは、第1のシール層の貫通孔が、該第2のシール層によって覆われるように配置可能である。流体を除去するときに、流体のコンタミネーション(例えば、シール層がプレートから脱離されている間の空気による汚染)を避けるために、当該平衡化装置を開ける必要がないように、シール層が、典型的には、針によって貫通される。2つのシール層を使うことで、貫通孔を持つ第1のシール層が上記のように配置され、第2のシール層のみが貫通されなければならない。このようにして、第1のシール層はダメージを受けずに再利用され得る。
【0016】
好ましくは、カバーは、ウェルの開口部に対応して配置され得る貫通孔を持っている。そのようなカバーを持つことで、流体は、プレートからカバーを除去することなくウェルから除去されることが可能である。これは、流体の汚染の可能性を最小限に抑え、そして、液体の簡単な除去を保障する。
【0017】
好ましい態様では、当該平衡化装置は、チューブ内に、該チューブの長手方向の軸に実質的に沿って配置され得る攪拌棒を有し、該攪拌棒は、強磁性体材料で作られている。このような攪拌棒は、平衡化の間、流体を都合よく混ぜ合わせるのに使われることができる。
【0018】
さらなる本発明の態様は、上記した平衡化装置のウェル内に配置されている流体を攪拌するためのシステムに関し、該平衡化装置は、複数のウェルを有する。攪拌棒が、各ウェル内に配置され、かつ、当該システムは、1つの単独の可動の磁気双極子を有し、該磁気双極子は、該磁気双極子が動いているときに全ての攪拌棒を作動させるための2つの逆の磁極を具備している。
【0019】
攪拌棒は、強磁性体材料で作られており、それによって、攪拌棒は、該磁気双極子8によって、2つの極のポジションに依存して、引きつけられることと排斥されることを交互にされる。このようにして、すべての攪拌棒は、磁気双極子が動いている間に動かされており、かつ、ウェル内へ配置されている流体は、これらの動いている攪拌棒によって混ぜ合わされる。本発明の前記のシステムによると、1つの単独の磁気双極子が、ウェル(wells、複数のウェル)内の複数個の攪拌棒すべてを作動させるのに十分である。
【0020】
複数のウェル内での混合が必要とされるとき、本発明による当該システムの攪拌棒および磁気双極子は、マルチウェルプレート(例えば、上記したような、いずれかのマルチウェルマイクロプレートといったもの)の他の用途において同様に用いることができる。
【0021】
本発明による平衡化装置およびシステムを、添付の図面を参照し、例示の態様によって、以下に、より詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
以下の記載では、特定の語句が利便性を理由に用いられており、そして、該語句は限定するものとして解されるべきではない。「右」、「左」、「上(up)」「下(down)」、「の下に(under)」、および「の上に(above)」という語句は、図における方向を指している。専門用語は、明確に述べられた用語と同様に、それらの派生語、および、類似の意味を持った用語を有している。
【0023】
図1には、平衡化装置1が、カバー2およびプレートを有していることが示されており、該プレートは、規格に準拠したマルチウェルマイクロプレート5であって、96個のウェル51を持ち、かつ、カバー2は、マイクロプレートに対応するものであって、96個の円錐形の貫通孔21を持っている。ウェル51の開口部は、マルチウェルマイクロプレート5の表面側53に配置されている。ウェル51の内部には、縁61を持った開口端部と閉鎖端部とを有するチューブ6が、開口端部を上にして配置されており、図1では、2つのチューブ6が例として示されている。これら2つのチューブ6のうち、左のものは、ウェル51のうちの1つの内部に配置されたものが示され、そして、これら2つのチューブ6のうち、右のものは、ウェル51のうちの1つに部分的に入っているのが示されている。マルチウェルマイクロプレート5とカバー2との間には、第1および第2のシール層(sealing layer)が配置されており、第1のシール層は、下部シールマット4であって、マルチウェルマイクロプレート5の表面側53に隣り合うように配置され、かつ、第2のシール層は、上部シールマット3であって、カバー2に隣り合い、下部シールマット4の上面の上に配置されている。下部シールマット4は、96個の貫通孔41を有しており、該貫通孔は、カバー2の96個の貫通孔21に対応し、かつ、マルチウェルマイクロプレート5の96個のウェル51に対応している。マルチウェルマイクロプレート5の外側の側面には、6つのロック部材(locking member)52が、該マルチウェルマイクロプレート5を取り巻いて配置されている。カバー2は、マルチウェルマイクロプレート5の6つのロック部材52に対応するロック弧状部(locking bows)22を有する。
【0024】
使用に際しては、チューブ6が平衡化すべき流体で充填される。ウェル内で平衡化すべき流体とは無関係に、マルチウェルマイクロプレート5の製造のためのいずれかの適切な材料を選ぶことが可能であるように、これらのチューブ6は、ウェル51の開口部の上へ突き出しており、それによって、流体とマルチウェルマイクロプレート5との間のいかなる接触をも回避させることができる(特に、図1に示される2つのチューブの左側を参照)。チューブ6は、ガラスで作られており、それは、多数の化学および生化学反応に不活性で遜色なく容易に加工できる材料である。
【0025】
ウェル51の内部に配置されているときに該ウェル51の開口部の上へ突き出しているチューブ6の段差を埋め合わせることができるように、下部シールマット4は、柔軟性の高い、耐溶媒性のエラストマー材料(例えば、過フルオロエラストマー(perfluoroelastomere)といったもの)で作られ、該材料は、比較的に高価である。各貫通孔41の各縁部411は、対応するチューブ6の縁部61の上面の上に配置されており、それによって、段差を埋め合わせている。下部シールマット4の貫通孔41に接近している上部シールマット3は、シリコンでコートされたポリテトラフルオロエチレンで作られており、これは、耐溶媒性があり、柔軟性が少なく、しかし、比較的に安価な材料である。上部シールマット3の制限された柔軟性は、完全にシールするのに十分であり、それは、マルチウェルマイクロプレート5の表面側53の平らでない領域(即ち、ウェル51の開口部の上へ突き出したチューブ6)が、下部シールマット4によって埋め合わされているからである。
【0026】
使用に際しては、流体が平衡化されている間、当該平衡化装置1は、マイクロプレート5の上面の上のカバー2をロックすることによって閉じられる。ロックするために、ロック部材52は、最初に外へスイングさせられる(swung out)。それから、各ロック部材52は、対応するロック弧状部22と係合し、そして、パチンと入る(スナップインする、snaps in)まで押さえつけられ、それによって、該カバーは、シールマット3および4上へそしてマルチウェルマイクロプレート5上へ押しつけられる。このようにして、当該平衡化装置1は安全に閉じられる。
【0027】
平衡化の後、針が、流体(該流体は、閉じられかつロックされている平衡化装置1の対応するウェル51内に配置されている)にアクセスするために、カバー2の貫通孔21の1つの中へ導かれる。カバー2の円錐の形の貫通孔21は、針を助けて、該針を当該平衡化装置1の中へ適切に導く。前記ウェル51内に導かれる間に、上部シールマット3は針によって貫通され、そして、ダメージを受ける。これとは対照的に、下部シールマット4はダメージを受けず、それは、針がその貫通孔41の1つを通って導かれるからである。それゆえ、上部シールマット3は、平衡化装置1から全ての流体が除かれた後に取り替えられなければならないが、下部シールマット4は再利用できる。
【0028】
次のことは、後の説明に適用される。図面を明確にするため、もしも、図が、直接的に関係する部分の記載で説明されていない参照記号を含んでいるならば、その際は前の記載部分で言及されている。
【0029】
図2には、当該平衡化装置1が示されており、ロック部材52がロック弧状部22に係合し、そして、パチンとはまっている。このロックは、一方で、マルチウェルマイクロプレート5の確実な閉鎖を保証しており、それによって、当該平衡化装置1の取り扱いが改良され得るようになっている。他方、このロックは、カバー2が、或る所定の力にて、マルチウェルマイクロプレート5上へ押しつけられることを保証しており、それによって、上部シールマット3および下部シールマット4が圧縮されるようになっている。このことが、マルチウェルマイクロプレート5の、とりわけその平らでない領域の、適切な十分なシールを保証し、好ましい条件下での好ましい平衡化プロセスを可能にする。
【0030】
図3は、本発明によるシステムの断面図を示しており、上記の平衡化装置1、強磁性体材料で作られている攪拌棒(stir bar)7、および、磁気双極子(magnetic dipole)8を有している。攪拌棒7は、チューブ6内において該チューブ6の長手方向の軸に実質的に沿って配置されており、当該システムが攪拌をしていない間は、重力によって、チューブ6の壁に寄りかかって傾いている。点線によって示されるように、該攪拌棒7は、チューブ6の他のいずれの壁にも同様に寄りかかって傾いていることができる。磁気双極子8は、円筒形の本体を有しており、該磁気双極子8の外側表面の長手方向の帯は、磁北極(magnetic north pole)81であり、もう1つの磁気双極子8の外側表面の反対側の面の長手方向の帯は磁南極(magnetic south pole)82である。図3に矢印によって示されているように、磁気双極子8は、長手方向の軸83の周りを回転し得る。図3では、磁気双極子8は、マルチウェルマイクロプレート5の右側の下に、中心を外れた位置で概略的に示されており、該磁気双極子8の軸83は、マルチウェルマイクロプレート5の幅に平衡に配置されている。磁気双極子8は、図3に示される以外の方法で同様に配置されることができる。好ましくは、それは、マルチウェルマイクロプレート5の下の中心に配置され、該磁気双極子8の軸83は、マルチウェルマイクロプレート5の長さに平行に配置される。
【0031】
使用に際しては、チューブ6の内部に配置されている流体を混ぜ合わせるために、磁気双極子8は、その軸83の周りを回転する。それによって、ウェル51の内部に配置されている攪拌棒7は、該磁気双極子8によって、2つの極81と82のポジションに依存して、引きつけられそして排斥されるのを交互になされる。このようにして、攪拌棒7は、チューブ6の内部で動き、それによって、流体は混ぜ合わされる。流体の特性によって、磁気双極子8の回転速度、磁気双極子8の磁気の強さ、および、攪拌棒7の配置は、適切な混ぜ合わせを得るために適応されることができる。
【0032】
本発明による平衡化装置、および、本発明によるシステムの、他の代替的な態様は、考え出すことができる。明示的にここで述べるものがある:
【0033】
付加的なシール層が、全てのシール層の利点を組合わせるために、プレートとカバーとの間に配置され得る。
【0034】
磁気双極子は、いかなる形にもなり得、そして、流体を混ぜ合わせるために適切な攪拌棒の動きを引き起こすあらゆる態様にて動かすことができる。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1】図1は、本発明による平衡化装置の分解組立斜視図を示している。
【図2】図2は、ロック状態になっている、図1からの平衡化装置の上面図を示している。
【図3】図3は、本発明によるシステムを示し、該システムは、図2からの平衡化装置の線A−Aに沿った断面の分解組立図と、象徴的な攪拌棒の断面と、象徴的な磁気双極子とを含んでいる。
【出願人】 【識別番号】591003013
【氏名又は名称】エフ.ホフマン−ラ ロシュ アーゲー
【氏名又は名称原語表記】F. HOFFMANN−LA ROCHE AKTIENGESELLSCHAFT
【出願日】 平成19年5月21日(2007.5.21)
【代理人】 【識別番号】100080791
【弁理士】
【氏名又は名称】高島 一


【公開番号】 特開2008−6431(P2008−6431A)
【公開日】 平成20年1月17日(2008.1.17)
【出願番号】 特願2007−133765(P2007−133765)