(57)【要約】  測光または分光測光の光源を含む一方の面と、測光または分光測光の検出器を含む他方の面との二面間に保持したピペットに試料を含め、光学経路をピペットチップの壁と、前記二面間の試料により確立する測光または分光測光の装置及び方法。  試料分析中にピペットチップに付けたままか、または分析後にピペット装置に再び取付け得る使い捨て式のピペットチップの使用は、試料を次の用途および操作のために回収する手段を提供し、特に少容量の試料を分析可能にする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
比較的小容量、例えば１〜１０マイクロリットルの液体を中に含む測光または分光測光分析に光学的に適合し、使用時にピペット容器に容易に装着および脱着可能にしたピペットチップで、該ピペットチップおよびその試料を該チップ、従って試料中を通過した放射線の送出と測定用の光路に保持し、使用時に放射線が通過するピペットチップの端部領域が均一な肉厚を有することを特徴とするピペットチップ。
【請求項２】
前記ピペット容器における装着及び脱着を助けるためにピペットチップの外側部分に畝を作ることを特徴とする請求項１に記載のピペットチップ。
【請求項３】
１つ以上の畝があり、該畝の少なくともいくつかが畝領域の表面に沿って軸方向に延在することを特徴とする請求項２に記載のピペットチップ。
【請求項４】
肉厚が０．２５ｍｍ程度である前記いずれかの請求項に記載のピペットチップ。
【請求項５】
前記のほぼ均一な肉厚を有する端部領域が、ピペットチップの全長の約１／３〜１／２を占める請求項４に記載のピペットチップ。
【請求項６】
前記均一な肉厚の領域のほぼ残り３／５が、均一な内径および／または外径を有する請求項５に記載のピペットチップ。
【請求項７】
前記いずれかの請求項に記載のピペットチップと、測光または分光測光分析の使用のために前記チップと協働するのに適合したピペットと組合わせてなることを特徴とする装置。
【請求項８】
必要な放射線源手段と受信手段とを、使用時にピペットチップ試料含有領域を囲むほぼ一連続面に形成する前記請求項に記載の装置。
【請求項９】
前記いずれかの請求項に記載の装置に含まれる液体を、請求項１に記載のピペットチップを用いて測光、分光測光、蛍光または分光蛍光分析する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測光、分光測光、蛍光分析、分光蛍光分析等の分野と、液体および溶液を光学的に定量および／または特徴づける際の使用に関するものである。
【０００２】
本発明は、特にマイクロリットル及びピコリットルの容量範囲で動作する超低容量の計測器に関するものである。このような装置は、試料損失および／または二次汚染を最小限に抑えるのが望ましいところの核酸またはタンパク質を含む生物工学試料の定量化において特に有用である。
【０００３】
液体、混合物、溶液及び反応混合物は、測光、分光測光、蛍光分析または分光蛍光分析のような光学的技法を用いてしばしば特徴づけられる。これら液体の試料を特徴づけるためには、該液体を通常セルまたはキュベットと称する容器に入れ、その２つ以上の側面が光学品質で、その中に含まれる液体を特徴づけるのに必要な波長の通過を可能にする。
【０００４】
測光または分光測光の場合、最も一般的に求められる値は以下で定義される試料吸光度Ａである。
Ａ＝−ｌｏｇＴ
ここでＴは透過率である。つまり
Ａ＝ｌｏｇ（ｌ／ｌ．ｓｕｂ．Ｏ）
ここでｌ．ｓｕｂ．Ｏは空試料（測定すべきもの以外の全ての成分を含む試料、すなわち吸光度が既知で無視し得、測定すべき試料と同一の光学特性を有するもの）を透過した光の度合いであり、ｌは測定すべき試料を透過した光の度合いである。最も一般的には、吸光度値は、１ｃｍの経路長を有するセルまたはキュベットにおいて測定される。
【０００５】
ランバートの法則は、均一の濃度の均質溶液を通過する光の平行ビーム（全ての光線がほぼ平行）に対して、吸光度が溶液を通る経路長に比例するとしている。2つの経路長XおよびYに対して、
（吸光度ｘ）／（吸光度 ｙ）＝（経路長ｘ）／（経路長ｙ）
【０００６】
吸光度を１ｃｍ以外の経路長で測定し、他の分光光度計のデータとより容易に比較し得る１ｃｍ経路用の等価値に経路長を補正することができるということは合理的である。しかし、１０μl未満のマイクロリットル容量の液体に不向きであると分かっている石英キュベットのような容器に閉じ込められた液体による既知の長さの平行光学光路を決定するのは困難で、高価であると受け取られてきた。
【０００７】
１から１０マイクロリットルの極めて小さな試料容量を取扱うとき、充填するに十分小さなセルまたはキュベットを作成し、業界標準の１ｃｍの光学経路を使用可能とすることは困難である。また、かかるセルまたはキュベットを他の試料での使用のために洗浄することは困難および／または時間がかかる。
【背景技術】
【０００８】
光ファイバーを用いるように設計された最近の小型分光器の出現は、以前は容易に可能でなかった分光測光形状を考慮することを可能にするようになった。
【０００９】
国際公開第０１／１４８５５（Ａ１）号の従来技術は、低容量の装置を提供しようと試みた例を含む。フロリダ州サラソタのワールドプレシジョンインスツルメント社（World Precision Instruments）が、２０マイクロリットル未満を取扱う装置を約３０００ドルで作ることができるパーツを提供している。これは、1.5mmの先端径を有する光ファイバー浸漬プローブ（Ｄｉｐ  Ｔｉｐ．ＲＴＭ．）と、それらの小型光ファイバー分光器と「Ｆ−Ｏ−Ｌｉｔｅ  Ｈ  」光源を用いる。重水素光源（Ｄ２Ｌｉｘ）を用いて紫外分光光度計を構成することができる。
【００１０】
クロス等の米国特許第４，６４３，５８０号には、小さな試験体積を受け取り支えるためのハウジングである分光器先端が開示されている。光ファイバー送信機および受信機が該ハウジング内で隔てて配置されているので、一滴を二つの端間で保留することができる。
【００１１】
マクミランの米国特許第４，９１０，４０２号には、シリンジが液体を二つの固定したファイバーの間の間隙に滴下し、発光ダイオードレーザーからの赤外線パルスが液滴に供給される装置が開示されている。出力信号を放射線と液滴との相互作用の関数として解析する。
【００１２】
フロリダ州ダニディン３４６９８番のオーシャンオプティクス社（Ｏｃｅａｎ  Ｏｐｔｉｃｓ）は、約２マイクロリットルの試料容量を用いるマイクロリットル容量試料用のスペクトロピペット（ＳｐｅｃｔｒｏＰｉｐｅｔｔｅｒ）を提供している。光学部品が試料へおよび試料からプランジャを通して光を伝える。ピペットの先端は、試料水溶液の光導波路として機能する独自仕様の微量試料セルを備えている。
【００１３】
出願人の知る全関連技術は以下の通りである：
米国特許文献
【特許文献１】米国特許第４２８６８８１号  １９８１年９月  ジャンセン（Ｊａｎｚｅｎ）
【特許文献２】米国特許第４６４３５８０号  １９８７年２月  グロース（Ｇｒｏｓｓ）ら
【特許文献３】米国特許第４９１０４０２号  １９９０年３月  マクミラン（ＭｃＭｉｌｌａｎ）
【特許文献４】米国特許第５７３９４３２号  １９９８年４月  シンハ（Ｓｉｎｈａ）
【特許文献５】米国特許第５９２６２６２号  １９９９年７月１日  ユング（Ｊｕｎｇ）ら
【特許文献６】米国特許第６６２８３８２号  ２００３年９月  ロバートソン（Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ）
【特許文献７】米国特許第６８０９８３２６号  ２００４年１０月  ロバートソン（Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ）国際公開特許文献
【特許文献８】国際公開第０１／１４８５５号  ２００１年３月  ロバートソン（Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ）その他の文献
【非特許文献１】アメリカ合衆国  フロリダ州  サラソタのワールドプレシジョンインスツルメント社の研究室用機器カタログ  ｐｐ．１１４‐１１５、１１７‐１１８
【非特許文献２】アメリカ合衆国  フロリダ州  ダニデンのオーシャンオプティクス社の１‐ｃｍ  キュベット用のキュベットホルダー    ｐｐ．１‐４
【００１４】
これら文献の各々は、極めて小さな試料容量を扱う問題の解決に関する助言を与えるが、どれも実際は当該分野における作業者の現実的な要求、すなわち、上述したような既知のピペットやキュベット使用の欠点を解決する方法について対処していない。ロバートソン式の解決法はいかにももっともらしいが、前記現実的な問題に対処していない。これらは、現在確立されている原理に対し比較的静的で不適合な動作装置の構成をもたらすが、研究者が実際に必要としているのはかかる原理の言い換えではなく、新規で、簡潔ですぐ使える最適化手法であり、実際的な使用状況においては、それらが可能とするマイクロサンプリング手法である。
【発明の要旨】
【００１５】
このため、本発明は、ピペットチップをマイクロリットルまたはサブマイクロリットル容量の液体試料用の格納容器として使用する。該ピペットチップは、光学分析装置の分析領域内に試料を閉じ込め、一定の既知の距離（経路長）にわたって必要な測定を実行するのに便利な手段を提供する。ピペットチップは、石英キュベットのような他の測定容器に試料を移すという必要条件を取り除き、これにより手順を簡潔にし、試料および使用者の汚染の危険性を低減する。ピペットチップの使用は、更なる下流処理のために試料を回収し得る便利な容器を提供する。ピペットチップは、試料の大気への暴露を低減することにより試料の蒸発速度を低減する。
【本発明の範囲】
【００１６】
本発明の範囲は請求項において定められる、そして、本来以下が申請されている：
１．比較的小容量、例えば１〜１０マイクロリットルの液体を中に含む測光または分光測光分析に光学的に適合し、使用時にピペット容器に容易に装着および脱着可能にしたピペットチップ。
２．ピペット容器における装着及び脱着を助けるためにピペットチップの外側部分に畝を作ることを特徴とする請求項１に記載のピペットチップ。
３．１つ以上の畝があり、該畝の少なくともいくつかが畝領域の表面に沿って軸方向に延在することを特徴とする請求項２に記載のピペットチップ。
４．使用時にピペット容器に適合する反対端部領域から遠いピペットチップの端部領域が、０．２５ｍｍ程度の均一な肉厚を有する前記いずれかの請求項に記載のピペットチップ。
５．前記のほぼ均一な肉厚を有する端部領域が、ピペットチップの全長の約１／３〜１／２を占める請求項４に記載のピペットチップ。
６．前記均一な肉厚の領域のほぼ残り３／５が、均一な内径および／または外径を有する請求項５に記載のピペットチップ。
７．前記いずれかの請求項に記載のピペットチップと、測光または分光測光分析の使用のために前記チップと協働するのに適合したピペットと組合わせてなることを特徴とする装置。
８．ピペットチップおよびその試料を該チップ、従って試料中を通過した放射線の送出と測定用の光路に保持する手段と、前記チップを装置に装着及び脱着して異なる試料と置換し、分析し得るようにした手段とを備える請求項７に記載の装置。
９．必要な放射線源手段と受信手段とを、使用時にピペットチップ試料含有領域を囲むほぼ一連続面に形成する前記請求項に記載の装置。
１０．前記いずれかの請求項に記載の装置に含まれる液体を、請求項１に記載のピペットチップを用いて測光、分光測光、蛍光または分光蛍光分析する方法。
【発明の実施態様】
【００１７】
本発明は、既知の距離で離間したほぼ平行な二つの面(ピペットチップホルダー）間に保持された使い捨て式ピペットチップに含まれる液体の測光、分光測光、蛍光または分光蛍光分析用の光学装置において具現化され、この場合試料液体をピペットチップに閉じ込める。少なくとも２つの光ファイバーが平行面に侵入する。一方のファイバーは光源で、他方のファイバーは受信機である。通常、各々の面が光ファイバーを含む。これらファイバーを平行な閉じ込め面にこれと同軸に、かつ垂直に装着する。かかる面の形状は、ピペットチップを閉じ込めて、該閉じ込められたピペットチップを前記面に埋設した光ファイバーの光路に集中するように働く。該面は、ピペットチップを囲む一つの円筒面に形成することができる。検出後、ピペットチップをピペットチップホルダーから取り外すことができる。
【００１８】
用途によっては、光ファイバーを発光ダイオード（ＬＥＤ）のような小型光源および検出器または光学フィルタを有する検出器と交換することができる。小さな放射面積を特徴的に有するＬＥＤは光源ファイバーに取って代わり、画像化用のカラー電荷結合素子（ＣＣＤ）に用いたもののような付随するフィルタを有する小さな固体状態の検出器は受信ファイバーおよび分光器に取って代わるだろう。
【好適実施態様の導入】
【００１９】
現在の分光器の実施要綱は、試料をi）格納管から吸引し、ii）キュベット容器に分注し、iii）キュベットから吸引し、iv）格納管に再分注することを要求する。
【００２０】
本発明は、後の検出用の液体を同じピペットチップ内で吸引（吸い上げる）し、次いで標準ピペット分注処理により前記試料の完全な回収を可能にする方法として、使い捨て式のピペットチップを標準ピペットと共に使用することを前提とする、すなわち、使い捨て式ピペットチップを試料中の分光学的性質の変化の反応および／又は検出用の格納容器として使用することを前提とする。
【００２１】
ピペットチップは、使用者が所定の試料を中間の反応容器に移すことなく吸引、分析および分注することを可能にする新たなプラットフォームである。
【００２２】
液体試料が、二つの面間に保持されたピペットチップに含まれる。一般に紫外領域に伝導するがこれに限定されない放射線を、システムから光ファイバー、その後ピペットチップの壁を介してかつ液体試料を横切って放射し、第２のファイバー又は光パイプによって収集し、測光または分光分析に送られる。
【００２３】
試料の蛍光度の測定は、励起フィルタを光源（図示せず）に加え、また発光フィルタを検出器（同様に図示せず）に加えて励振源からの全ての光を検出器で特に退けることにより行うことができる。従って、蛍光度は光ファイバー間の光路長に直接左右される。また、励起を、収集ファイバーを囲むファイバーによって試料にもたらすことができる。これは、試料から収集までの光を収集する分光器の一部、または他の検出器に対する高水準な励起波長除去の必要性を減らす。
【００２４】
試料は、１０または２５マイクロリットルのギルソンマイクロマン（Ｇｉｌｓｏｎ  Ｍｉｃｒｏｍａｎ）ピペットのようなピペット装置でピペットチップに装填される。十分な容量をピペットチップに導入すると、ピペットチップの内径に等しい直径を有する液体の円柱が生ずる。この距離は一定で、経路長を画成する。ピペットチップホルダーの壁に埋設した光ファイバーケーブルは、一般に業界標準のＳＭＡ光ファイバーコネクタの末端である。大抵のＳＭＡコネクタにとって、約１ｍｍの末端径を用いて、等しいまたはより大きな内径のピペットチップを横切る放射線の透過を効果的に測定することができる。
【００２５】
空試料、すなわち分析すべき成分のない試料を適用することにより透過光強度の違いが使用されて以下に従って試料を特徴づけることができる。
Ａ＝−ｌｏｇ（ｌ／ｌ．ｓｕｂ．Ｏ）
ここでｌ．ｓｕｂ．Ｏは、空試料、分析すべき成分のない試料を透過した光の強度であり、ｌは試料を透過した光の強度であり、Ａはベールの法則により分析された成分の濃度と関係づけ得る吸光度値である。
【００２６】
従って、空試料と比較するとき、興味ある分析すべき成分の濃度を吸光度Ａから直接決定することができる。
【００２７】
二つ以上の測光装置を一体型にまとめて複数の試料を同時に測定することができる。かかる多重の平行な測光システムを、コネティカット州メリデンのパッカードインスツルメント（Ｐａｃｋａｒｄ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）社製の「Ｍｕｌｔｉｐｒｏｂｅ  II」のようなマルチ‐ピペット・ロボットシステムと共に用いることができる。
【００２８】
試料は、異なる内径のピペットチップを導入することによって、示差的な吸光度経路で測定することもできる。異なる内径の異なるチップ中で試料を測定することは、異なる経路長での吸光度測定結果を提供し、この場合経路長の違いを透過強度の違いと組合せて用いて試料吸光度を算出することができる。これは、試料が強力に吸収し、経路長の違いを測定位置における装置の絶対経路長より正確に決定し得る重大な値とすることができる。測定値を先ず比較的長い経路長で取り、次いで比較的短い経路長（Ｐ）で取る。そして、より短い経路長での吸光度を、一つ以上のより長い経路長における吸光度から差し引いて試料の吸光度に到達する。
【詳細な構成】
【００２９】
本実施態様は、高い光学品質を有し、含まれる液体を特徴づけるのに必要な波長の通過が可能なピペットチップの使用を示す。
【００３０】
取り外し可能なピペット装置の使用により分注および吸引するピペットチップの使用を可能にし、これはピペット内部および／またはピペットチップ内部かつ一体的にピストンを使用または使用しなくてもよい。
【００３１】
また、試料分析の間ピペットに付けたままか又は分析後にピペット装置に再び取付けることができるピペットチップの使用を想定し、これにより試料を次の用途および操作のために回収する手段を提供する。
【００３２】
図１に示すように、ピペットチップ１１はそのホルダー１２の末端に対し密着封止嵌合であるように設計されている。かかる嵌合は、ピペットをその目的とする用途に製造する方法に応じて押し込みばめと圧力ばめとの間で変わり得るが、最も実際的な目的のためには、かた押し込みばめが好ましい。
【００３３】
図２に示すように、軸に沿った横断面におけるピペットチップ１１を視覚的に軸方向に連続したセクションａ〜ｅに分けることができる。しかし、これは一体型ユニットとして構成され、この場合、従来のポリプロピレン材料（紫外線波長の検出に依存するものを含む大部分の分光学的測定への使用に不適当である）ではなく、１０ＵＬのピペットチップに成形するのに適切な性質を有し、加えて２０〜９００ｎｍの所望範囲内での放射線の透過を可能にするのに必要な適切な分光学的性質を有する材料で作られている。
【００３４】
かかる適切な材料の１つに、テイコナ（Ｔｉｃｏｎａ）社により「ＴＯＰＡＳ  ８，００７Ｘ１０」という商品名で現在販売されている環状オレフィン共重合体がある。この材料の公開された物性を後述する付属書に記述し、分光測光のための透過率を図５にグラフとして示す。
【００３５】
ピペットチップ１１のセクションａは、ピペットチップ１１をホルダー１２の受入端に嵌合する際の導入部を提供する。図示のように、その内部はテーパが付いている。その外部にもテーパが付き、再び図示のように、この実施態様では畝がつけられている。
【００３６】
畝は、セクションａの外面の周りに周方向に等間隔で存在し、図中１３で示される。この実施態様では、６つの畝があり、また該実施態様では、長さセクションａの最外端部分が直径方向に拡大した部分１４で終わる。
【００３７】
ピペットチップ１１の次の長さセクションｂは外部にテーパが付き、内部に極めてわずかなテーパ度合いであるがテーパが付いている。図３に示すように、これはホルダー１２の末端と封止嵌合を漸次形成するセクションである。これを粗面化することができ、そうでなければ内面を処理して漸進的な嵌合を確実にすることができる。
【００３８】
ピペットチップ１１の長さに沿って軸方向に進む次のセクションｃは一定の肉厚を有し、内部および外部に等しくテーパが付いており；次のセクションｄは同じ特徴を有するが、該セクション肉厚がセクションｃの肉厚よりかなり小さいことが図２から明らかである。
【００３９】
ピペットチップの最後のセクションｅは、内径及び外径が一定である。これは、セクションｄと同じ肉厚を有する。この薄いセクションｄ−ｅの肉厚平均値は０．２５ｍｍで、チップ１３全体の表面仕上げ、特にセクションｅのものは、滑らかで高光沢で光学的に透明な仕上げであり、セクションｅの比較的に極小な肉厚と共に使用時に最適な放射線透過を提供する。
【００４０】
ホルダー、すなわちピペット容器１２は適切に構成され、その詳細を本明細書の所望の熟練した受取人に任せることができる。しかし、図４は本発明を具現化し、使用時にピペットチップ１１を組み込む分光測光装置を示す。ピペットチップを、測光または分光測光の光源を含む面と、測光または分光測光の検出器を含む面との二面間に保持し、光学経路を該ピペットチップの壁と、前記二面間の試料とにより確立する。上述したように、ピペットチップを十分に高い光学品質に仕上げて、そこに含まれた液体を特徴づけるのに必要な波長の透過を可能にする。
【００４１】
熟練した読者とその技術に対する知識の範囲内での変更が明らかであるが、彼が必要とする更なる背景の詳細のための正式な情報開示により、読者は本明細書ですでに挙げた技術の記録に特に向け直される。
【００４２】
本発明に従ってうまく実現されたなら、０．１から２ｍｍまでの範囲の試料経路長を用いて、業界標準の１ｃｍ経路等価に容易に補正し得る吸光度値を得ることができる。
【付属書】
【００４３】
ＴＯＰＡＳ  ８００７Ｘ１０｜環状オレフィン系共重合体｜無充填｜チコナ社
説明書
環状オレフィン共重合体（アモルファス、透明）
７５℃のＨＤＴ／Ｂを有する特殊グレード。このグレードは、紫外線スペクトルの範囲において特別に高い光透過を提供する。
ＵＬ９４ＨＢとして１．５ｍｍ以上の厚みのＵＬ規格。
用途の範囲：紫外範囲で高い光透過を必要とする全ての用途、例えばＤＮＡ分析、マイクロ滴定プレート、キュベット
放射線耐性およびエチレンオキシド滅菌
米国薬局方クラスVIおよび食品医薬品局並びにヨーロッパのＢｇＶＶに対応。
【００４４】
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【００４５】
2009516188.tif 000004
【００４６】
2009516188.tif 000005
【００４７】
2009516188.tif 000006
【００４８】
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【００４９】
2009516188.tif 000008
【００５０】
2009516188.tif 000009
【００５１】
追加の技術情報は、ヨーロッパへは＋４９（０）６９３  ０５１  ６２９９、アメリカへは＋１  ９０８  ５９８‐４５  １６９の電話番号に電話することによって現在得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一態様を具現化したピペットチップの構造および使用配置をそれぞれ示し、図１は、各々が同じ総合尺度で描かれた図２および３より小さな尺度で描かれている。
【図２】本発明の一態様を具現化したピペットチップの構造および使用配置をそれぞれ示し、図１は、各々が同じ総合尺度で描かれた図２および３より小さな尺度で描かれている。
【図３】本発明の一態様を具現化したピペットチップの構造および使用配置をそれぞれ示し、図１は、各々が同じ総合尺度で描かれた図２および３より小さな尺度で描かれている。
【図４】液体分光測光分析装置の一部として使用のピペットチップを示す図である。
【図５】一例として好適な特定の材料で作られたピペットチップの光学透過率を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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