(57)【要約】溶液から所定の生物分子を抽出するためのプロセシングモジュールであって、１以上の細長いチャネル（１０１）を有する抽出ユニットを含んで成り、前記１以上のチャネルの各々は入口（１０２）及び出口（１０３）を有し、そして接着ユニット（２０１）が備えられており、前記ユニットの各々は接着手段が備えられており、前記所定の分子に対する親和性を有し、前記抽出ユニットは更に、入口及び出口を有する合体手段（２０５）を含んで成り、それは、当該抽出器を、対応する合体手段を有する他の装置に対して合体せしめること及び切り離すことを可能にし、従って、前記溶液又は他の流体が前記他の装置から流れ、１以上の入口配列に入り、１以上のチャネル（１０１）を通過し、そして１以上の出口を介して当該抽出装置を流れ抜ける（flow through）ことを可能にするプロセシングモジュール。
2005525536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の分子を溶液から抽出するためのプロセシング（processing）モジュールであって、１以上の細長いチャネル（１０１）を有する抽出ユニットを含んで成り、当該１以上のチャネルの各々は入口（１０２）及び出口（１０３）を有し、そして接着ユニット（２０１）が備えられており、当該ユニットの各々は、前記所定の分子に対して親和性を有する接着手段が備えられており、当該抽出ユニットは更に、１以上の入口及び１以上の出口を有する合体手段（２０５）を含んで成り、それにより当該抽出器が、対応する合体手段を有する他の装置に対して合体すること及び切り離すことが可能になり、従って、前記溶液又は他の流体が前記他の装置から流れ、１以上の入口配列に入り、１以上のチャネル（１０１）を流れ抜け（flow through）、そして１以上の出口を介して当該抽出装置を離れることができるプロセシングモジュール。
【請求項２】
２以上のチャネル（１０１、１１１）を含んで成り、当該チャネルの各々がプレート中に溝を含んで成り、各々の溝は分割壁（５２１〜５２５）によって近くの溝から分離されており；前記装置は、当該溝の封止として働く封止層（２０８）をも含んで成る、請求項１に記載のモジュール。
【請求項３】
前記合体手段が、漏れが生じるのを防ぐ封止手段を有する１以上の領域を含んで成る、請求項２に記載のモジュール。
【請求項４】
前記合体手段が、漏れが生じるのを防ぐ１以上の疎水領域を含んで成る、請求項２に記載のモジュール。
【請求項５】
前記合体手段が、漏れが生じるを防ぐ１以上のポリマーフィルムを含んで成る、請求項２に記載のモジュール。  
【請求項６】
前記合体手段が、漏れが生じるのを防ぐ１以上のo-リングを含んで成る、請求項２に記載のモジュール。
【請求項７】
前記合体手段が、リトグラフ技術を使用しポリマーをパターニングすることによって形成された封止機構を含んで成る、請求項２に記載のモジュール。
【請求項８】
前記合体手段が、表層修飾技術を使用することで形成された疎水断点（hydrophobic break）を含んで成る封止機構を含んで成る、請求項２に記載のモジュール。
【請求項９】
前記接着ユニット（２０１）が、抑止手段（２５５、３０５、４０５、１０３０）によって各々のチャネルの内側に維持されている多孔質床（２０１）を含んで成る、請求項２に記載のモジュール。
【請求項１０】
前記接着ユニット（２０１）が、前記チャネルを規定する表層（１０１、１１１）の少なくとも一部を含んで成り且つ当該規定の表層が表層を修飾されたシリコン及び/又は多孔質シリコンを含んで成ることができる、請求項２に記載のモジュール。
【請求項１１】
ディスペンサーノズル（３０７）、流域（３１０）、柔軟膜（３１５）及び圧電素子（３２０）を有するディスペンサーを更に含んで成り、当該素子は、当該膜(３１５)を制御可能に作動せしめるよう配置されており、それによって当該流域中に存在する的確な量の液体の分注が生じる、請求項２に記載のモジュール。
【請求項１２】
前記チャネルとの流体連絡において配置されており、前記モジュールを、電気スプレーを使用するタンデム質量分析装置；又は他の種類のイオン化装置と適合せしめる、電気スプレーノズル（１１０１）を更に含んで成る、請求項２に記載のモジュール。
【請求項１３】
前記分割壁は、部分的に又は完全に下流の抑止手段が取り去られ、全チャネル（１０１〜１１１）が流れ入る共通流域（３１０）を形成している、請求項１１又は１２に記載のモジュール。
【請求項１４】
前記分割壁が前記ディスペンサーの全域に渡り延ばされており、それによって機械的に流れを各々のチャネルから分離する、請求項３〜８のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項１５】
入ってくる溶液を様々なpHの生物分子を含む溶液画分へと分離するために、電場を生成できる自由流(free flow)電気泳動ユニット（１３０、３３０）を更に含んで成り、ここで前記チャネル（１０１）の各々は、対応する溶液の画分を平行層流から受け取るために電場との関係において配置されている、請求項１に記載のモジュール。
【請求項１６】
前記電気泳動ユニットが、前記電場を発生するために前記チャネルの壁に一体化されている一組の電極（３３２、３３４）を含んで成る、請求項１５に記載のモジュール。
【請求項１７】
１つの流れの方向、即ち、入口からディスペンサー又は出口において連続的又は不連続的に流れる検体を取り扱うことができる、請求項１〜１６のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項１８】
前記電気泳動ユニットが、等電点電気泳動区画（１３５）に対して流体連絡をする側方区画中に配置されている一組の電極を含んで成る、請求項１５に記載のモジュール。
【請求項１９】
高められた速度で生物標本をプロセシングするための方法であって：
−流体相における生物標本を、請求項１に記載の合体可能なマイクロ抽出装置に流し；
−所定の生物分子を前記抽出器内のユニットに接着させ、当該抽出器を溶出装置に対して合体せしめ；
−所定の生物分子を前記抽出器から溶出させる、
段階を含んで成る方法。
【請求項２０】
前記抽出器をプライミング（priming）装置に対して、マイクロビーズを当該抽出器にローディングするために合体せしめ、そして当該抽出器をプライミング溶液でフラッシングし、当該抽出器を当該プライミング装置から切り離し、当該抽出器を洗浄装置に対して合体させ、当該抽出器をフラッシングし、当該抽出器を当該洗浄装置から切り離す段階を更に含んで成る、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記抽出器を次の抽出装置に対して合体せしめることを更に含んで成る、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記次の抽出装置が分注装置である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記分注装置が圧電式、機械式、熱抵抗性又は電気スプレー型である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記流れが１つの流れの方向でのみ生じる、請求項１９〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記１又は複数の接着ユニットに対して接着するタンパク質試料を、例えば−２０℃での長期に渡る保存で維持することができる保存ユニットとして使用するための請求項１又は２に記載のモジュール。
【請求項２６】
いくつかのマイクロ抽出配列（１２２０〜１２２７）を含んで成るステージ（１２０１）を直線的に移動せしめる段階を更に含んで成る、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記配列（１２２０）のうち１つを上昇させて横方向に移動させる段階を含んで成る、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記上昇が二次元で移動可能な真空収穫手段（１２３０）によって達成されている、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記ディスペンサー（１２４５）の洗浄をする間に当該ディスペンサーノズルの周囲を真空封止装置（１２６９）により真空封止する段階を含んで成る、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記ステージ（１２０１）上のモノリシック抽出配列の数が８である、請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
各々の配列における前記抽出器の数が１２である、請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、化学分析のための方法及び装置に関連する。一生詳細には、本発明は、生物学的な標本をプロセシング（processing）するための方法に関連する。更に一層詳細には、本発明は生物分子、例えばペプチド及び/又はタンパク質を、溶液中の分子の混合物から抽出するための装置に関連する。
【背景技術】
【０００２】
背景
化学分析及び特に生物標本中のタンパク質などの生物分子分析は、速度と正確さに対する要請が高まりつつある。標本の様々な部分の分離、抽出及び調製を促すための様々な方法が提案されているが、そこには、依然として多く複数の標本を調査するための取り扱い及びプロセシング時間が実際上増加する問題がある。
【０００３】
HarrisonらのWO0138865A1は、マイクロ流体システム内でビーズベース試薬をトラップするための装置及び方法を開示している。
【０００４】
Perreaultらの米国特許第6265715号は、MALDITOF MSのための非多孔質膜を開示し、以下の段階を含んで成る方法を主張している。その方法とは：非多孔質膜を試料用支持体として提供し；マトリクス溶液を提供し；検体試料を非多孔質膜に対して直接、適用し；検体試料を乾燥させ；当該マトリクス溶液を乾燥した検体試料に対して適用し；当該マトリクス溶液を乾燥せしめ；非多孔質膜をプローブ本体上へと載せ；当該プローブ本体及び非多孔質膜を質量分析装置中へと挿入し；そして当該検体試料のMALDI-TOFMS分析を行うこことである。
【０００５】
Kennedy、（Caliper）らの米国特許第6074725号は、薄板状のシートの間に配置されたマイクロ流体構造を有する薄板を提供することなど、印刷技術によってマイクロ流体回路を加工するための方法を開示する。
【０００６】
米国特許200020038751A1は、マイクロスケール流体装置におけるハイスループットスクリーニングアッセイシステムを開示している。
【０００７】
WO0050172と同じBurd Mehtaらの欧州特許1163052A1は、マイクロ流体システムにおける微小粒子の操作を開示している。
【０００８】
Hsiehらの米国特許第5969353号は、マイクロ流体チップの出口ポートに非常に微細なチューブを含んで成り、当該アウトレットポートに存在する物質の、質量分析装置分析の感度を増強する、マイクロ流体チップ質量分析装置インターフェースを開示している。
【０００９】
DubrowらのWO0046594（欧州PCT EP1159650A1）は、タンパク質の特性決定するための方法、装置及びシステムを開示している。
【００１０】
米国特許第5646048号は、マイクロカラム及び第一マイクロカラムから第二マイクロカラムへの流れを調節するためのインターフェースシステムを有する分析装置を開示している。
【００１１】
WO01/56771は、プラズマエッチングを使用することで多層体（multilayer body）における様々な表層特性を有するマイクロ構造のための製造方法を開示している。
【００１２】
WO99/22228は、試料の分離、回収及び分析のためのマルチチャネルシステムを開示している。この装置は溶液透過性ゲル及び分離ためのキャピラリーカラムを使用する。
【００１３】
US4908112は、マイクロメーターサイズの生物学的な標本を分析するためのシリコン半導体プレート（ウエハー）を開示している。ガラスプレートで封止されたチャネルが電気浸透を使用することで当該チャネルを介しての流体運動を作動させるための電極と一緒に配置されている。
【００１４】
米国特許第3915652号は、可動式ノズルの間で封止されているキャピラリーを使用する、分析標本のための輸送システムを開示している。
【００１５】
米国特許第5595653号は、位置を固定され且つ２つの圧縮層によって圧縮されている２０ミクロン未満の粒子サイズを有する抽出媒体を含んで成る、液体から検体を抽出するためのマイクロカラムを開示している。
【００１６】
米国特許第5965237号は、支持要素及び平面表層、並びに平らな表層要素及び凹所の両方を伴うマイクロ構造表層を有するマイクロ構造要素を含んで成るマイクロ構造装置を開示している。この材料は、ポリ(ジメチルシロキサン)ガラス、シリコンなどである。
【００１７】
米国特許4891120号は、半導体材料の本体を含んで成り且つ液相又は固相材料をクロマトグラフィー試験又は分離のために収納するための表面の層に配置されているチャネルを有するクロマトグラフィー分離装置を開示している。このチャネルは電極を１つ以上含んで成り且つ電気又は光学システムが備えられていて良い。
【００１８】
全ての生化学分析システムに関して重要なことは、分散を最小に保つことである。低濃度検体の検出を行う場合、非特異的な検体吸着を回避するために例えば、チューブ/チャネルの接続部における表層の領域を最小に保つことが必要である。
【００１９】
もしビーズベース技術が使用されていれば、ビーズ及び検体のロード及びアンロードを簡素化することは重要である。集積システムを使用すること、即ち、WO0138865A1(Harrison)又はEP1163052A1(Burd)におけるような、ビーズトラッピングユニットが検出システム中に統合されているシステムは、スループット全体に渡り減少してしまうだろうビーズを取り扱うための特別な配置を必要とする。
【発明の開示】
【００２０】
概要
本発明は、先に説明した、生物標本の取り扱い速度を高めるための要請を満足する。詳細に、本発明は、標本を様々な画分へと分離し各画分はその後の検体の抽出に委ねられることを伴う分析に委ねる、かかる標本の取り扱い速度を高める。
【００２１】
そしてまた本発明の実施態様は、ビーズベースシステムにおけるビーズのロード及びアンロードを大いに簡素化している。
【００２２】
本発明の典型的な実施態様は、所定の生物分子をある溶液から抽出するための抽出装置を含んで成る。当該抽出装置は、流体相における標本の通過のための細長いチャネルを１つ以上含んで成り、当該チャネルは、入口末端及び出口末端を有し且つ所定の生物分子を捕獲するための接着ユニットが備えられており、当該ユニットの各々は、当該所定の生物分子に対して親和性を有する接着手段が備えられている。前記抽出装置は更に合体手段を含んで成り、当該合体手段は、整然と並んだ入口開口部及び整然と並んだ出口開口部を有し、それにより当該抽出器を、対応する合体手段を有する他の装置と合体せしめること及び切り離すことが可能になり、従って、前記標本又は他の流体が当該合体手段入口開口部を介して入り、当該装置の１つ以上のチャネルを流れ抜け(flow through)そして合体手段出口開口部を介して当該抽出装置を離れるようにすることができる。
【００２３】
取り扱い速度の増加は、パイプライン又は集合ラインの形態において取り扱うことができる複数の抽出装置を有する場合に達成されている。典型的な実施態様において、１つの抽出装置は、プライミング(priming)装置(接着手段、例えば、抽出される分子に対して親和性を有する接着性分子の表層コーティングを伴うマイクロビーズにより満たされている)に対して合体している。前記抽出器は、その後、前記プライミング装置から切り離され、そして前記合体手段を介して、標本ローディング装置(標本又は好適には流体相における標本のある数の画分がロードされている)、前記抽出器のチャネルへと合体せしめられ、所定の分子をマイクロビーズに対して接着せしめることが可能になる。前記抽出器のローディングに続いて、前記抽出器は標本ローディング装置から切り離され、そして、前記合体手段を介して、洗浄装置(前記抽出器のチャネルを洗浄液で洗浄する)に対して合体せしめられる。流体の流れはいかなる時も同じ方向、即ち、入口から出口へと維持されている。次いで、前記抽出器は前記洗浄装置から切り離される。この抽出器は、もしこれが望まれてない場合については格納されていて良い。しかし、多くの場合、前記抽出器は遅滞なく溶出装置に対して合体せしめられ、そして、溶出物が、前記抽出器のチャネルを流れ抜け、そして所定の分子を前記マイクロビーズから溶出させるように供されている前記合体手段の出口開口部を通過して出て来る分離溶出物が形成される。次いで、この溶出物は、直後の分析又は更なるプロセシングのために回収されうる。更なるプロセシングは、前記溶出物の少なくとも一部を、その後のMALDI-TOF質量分析のために適した標的プレートの上にマイクロ分注(圧電マイクロ分注など)することなどが挙げられうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
説明
この説明において「仮想流チャネル(virtual flow channel)」とは、層になって流れる流体の微小流部分を意味し、当該部分は流れの方向に対して平行である長軸を有し、そして当該部分は流れの方向に対して直行する幅と深さを有し、当該部分は、前記層流及び小(マイクロ)寸法(demention)が理由で、その他の流れる流体とは混合しない実体としてみなすことができ、従って、「仮想チャネル」が構築される。代わりの用語は：「仮想チャネル流」、「仮想流ライン」及び「仮想流レーン」である。
【００２５】
本発明の発明の概念は、試料溶液に由来する所定の検体生物分子の抽出、濃縮、及び溶出を促すために配置されたマイクロ抽出器を含んで成る合体可能且つ使い捨てプロセシングモジュールにある。
【００２６】
抽出器
本発明の最初の実施態様は、各々が多孔質床（２０１）を含むように工夫されているある数の分離チャネル（１０１、１１１）を有し、混合物がそれを通過せしめられているときにその成分の１つから物質を吸収することができる抽出器を含んで成る。前記床は、微小ビーズの床などを含んで成ることができる。前記チャネル（１０１、１１１）は、微小寸法を有して配置されている。前記チャネルの幅は、典型的に数十mm未満であり、往々にして更により小さい。チャネルの深さもこの程度である。前記微小ビーズは、抑止手段（２５５、３０５、４０５）によってチャネルから抜け出さない予防がされている。前記抑止手段は、メッシュ、又は前記マイクロビーズの直径よりも小さな空間を有し配置されているある数のカラムを含んで成りうる。
【００２７】
代わりとして、前記多孔質床は、省略されそして前記分析される物質を吸収する機能は、チャネルを規定する壁の部分を形成する修飾された表層によって行われて良い。前記表層は、効率を高めるために、例えば多孔質層を形成する、表層拡大処理に委ねらて良い。実施態様としては、表層を修飾されたシリコン及び多孔質シリコンを含んで成る表層が挙げられる。
【００２８】
方法段階において、前記物質は、各要素、即ち、ある種類の固相抽出、SPEに対応する溶出物を形成する溶離剤によって溶出されている。
【００２９】
合体可能な抽出器
代わりの実施態様において、前記抽出器は、合体可能であるように設計されている。そしてこの用語は、前記抽出器が他の装置に対して、接続可能、取り外し可能そして再接続可能であることを意味する。前記合体可能抽出器（２０７）は、分析装置などの他の部分から手動あるいは自動的に取り外すことができるように工夫されているプレート又は他の可動式実体を含んで成る。前記抽出器は、分析装置の同もしくは他の部分、例えば、洗浄装置もしくは分注装置に対して再接続可能なよう考え出されてもいる。特に、かかる実施態様は、合体並びに分析装置の他の部分から抽出器の入口への流体の流れ、並びに当該抽出器の出口から当該分析装置の他の部分への流れを可能にする合体手段を含んで成る。かかる部分としては、供給装置もしくは洗浄装置、もしくは溶出装置、又はそれらの組み合わせが挙げられる。前記合体手段は、機械的な取り扱いにもかかわらず、物質が合体可能な抽出器から抜け出ることを防ぐための手段をも含んで成りうる。前記手段は、配置された小領域を含んで成って良く、それは物質を毛管力によって抽出器内に維持するだろう。
【００３０】
好適な実施態様において、前記合体手段の抽出器部分は、ある数の穴を有する平な表層を含んで成り、それぞれの穴には表層から僅かに突出した封止機構が備えられている。この封止機構は、リトグラフ技術を使用しポリマーをパターニングすることによって形成されうる。代わりの実施態様において、前記封止機構は、表層修飾技術を使用し形成された疎水中断(hydrophobic break)を含んで成る。更なる代わりの実施態様において、前記疎水中断は、前記穴を取り囲むようにポリマーフィルムを配置することによって達成されている。更に他の実施態様は、小型ガスケット又はO-リングを含んで成る封止層を含んで成る。
【００３１】
前記合体手段は、ノッチ、及び前記合体手段の抽出器部分の穴を、それが合体する部分の対応する穴に対して連結して配置されるように、合体可能抽出器を所定の位置に維持する突出部分を締結するシステム含んで成る。前記締結システムは、所定の機械的圧力をも発揮し、連結の堅さを確実にする。前記締結システムは、合体可能抽出器の適切な接続及び取り外しを可能にするようにも発明されている。
【００３２】
液滴キャピラリーローディング、ろ紙排出
本発明の実施態様の抽出器に対する検体溶液の供給は、図１０を参照にすれば、当該溶液の液滴を液滴入口領域（１０１０）中に分注することによって行われている。この領域は、抽出床に対する直接流体連結部（１０２０）を有する。前記抽出器のチャネルの小寸法が理由で、引き続いて毛管力が当該抽出器を満たすだろう。次いで、流体は、ろ紙を出口（１０３０）にて適用することによって当該抽出器を通り排出される。前記紙は、全ての流体を当該抽出器から排出せしめ液滴を液滴入口領域に残さないかあるいはより多量の流体を当該抽出器の中に入れるための適切なキャピラリー特性を有する。液滴ローディング及びろ紙排出の同じ手順が洗浄及び溶出のために使用できうる。
【００３３】
典型的に５０μlの液滴が、３mm×３mm及び深さ３００μmの液滴入口領域において滴下されている。
【００３４】
複式マイクロ抽出器集成体
合体可能抽出器の代わりの実施態様において、図６、７、８、及び９を参照にすれば、抽出器集成体は、「集成体ライン」：抽出器モジュールの効率的且つロボット化された取り扱いを供するための複数の抽出器配列を含んで成るように発明されている。
【００３５】
直線状に連結された鎖列(chain)
合体可能な抽出器のこれらの代わりの実施態様の１つにおいて、図６及び図７aを参照にすれば、連結された鎖列抽出器-集成体は、当該鎖列の長軸に対して平行な複数の抽出器の配列（６３０、６４０など）及び１つの抽出器の配列を他のものから分ける直角に走っているノッチ（６０１）を含んで成る。各々の抽出器配列はある数の抽出器チャネル（６１０）を含んで成る。所定のノッチでカートリッジを曲げることによって、分離配列の１つを、次のディスペンサーの配列（６９０）などに対して合体せしめることが可能になり、その理由は先の抽出器配列が上方に曲げられて、次の抽出器の配列（６９０）のために空間を使用可能にするからである。他のノッチで曲げることでも、他の配列を前記ディスペンサー配列(６９０)に対して合体せしめることが可能になる。
【００３６】
直角に連結された鎖列（フィルム-ストリップ）
図７bにおいて、鎖列の長軸LAに対して直角に走っている、セクションともいわれる、多数の抽出器の配列を含んで成る直角に連結した鎖列抽出器-集成体が示されている。この直角に連結した鎖列は、多くのマイクロ抽出配列に対する簡単なアクセスを同時に担う、合体表層（７１０、７２０）を当該鎖列の長手（long side）において提供する。図９ａは、抽出床（９１１）を有する抽出配列（９３０）に対して検体を供給するために、ピペット（９１０）がどのようにして配置されるのかが示されており、当該抽出配列（９３０）は、以下に記載されたプロセシング法を行う「集成体ライン」取り扱い装置の種類に従って移動するように発明されている。第一段階における第一の場所で、第一番目のピペットの組（９１０）は検体の液滴を抽出床（９１１）の入口に配置する。余分な検体は、抽出床（９１１）出口に配置されている第一吸引装置（９２０）によって取り除かれる。次いで、抽出配列（９３０）は第二番目の場所へと移動し、ここで第二番目のピペットの組（９３５）が洗浄用流体を当該抽出配列に対して加え、そして余分な流体は第二吸引装置（９３８）によって取り除かれる。次いで、抽出床が第三番目の場所へと移動し、ここで第三番目のピペットの組が溶出流体を前記抽出配列に対して供給し、そしてここでは抽出配列出口に対して連結されている分注配列（９５０）が、そのようにして溶出された溶出物を液滴（９５５）として回収して噴出する。
【００３７】
ディスクユニット（円形配置）
図８には、円形ディスク又は「デイジーホイール」配置を含んで成るマイクロ抽出器集成体の他の有利な実施態様が示されており、ここではある数のセクション、A、B、Cなど各々がマイクロ抽出配列を含んで成り、上記のようにマイクロ抽出配列がローディング及び排出をするために滴下/ろ紙装置のいずれかに対して配置される/合体せしめられる、又は図９に概要が示されているように、他の種類のローディング/排出装置に対して合体せしめられる。図９bは図９aに類似しており、第一（９６０）、第二（９６３）、及び第三（９６９）番目のピペットの組が図９a中の対応するピペットの組９１０、９３５、９４５と同じ機能を有する。ディスペンサー（９７０）は上記に対応する方法で液滴（９８０）を噴出する。
【００３８】
保存機能
上記のマイクロ抽出器の実施態様は、変更を加えることなく又は、僅かな変更により保存ユニットとしても使用でき、タンパク質試料を合体可能なマイクロチップ上に長期に渡り、例えば−２０℃で保存し維持することができる。
【００３９】
ディスペンサー
他の好適な実施態様において、プロセシングモジュールは、上記の機能を有する抽出器部分（３０２）及びディスペンサー部分（３０１）を含んで成る。モジュールの第一の部分は抽出器を含んで成り、そして全体的に当該第一部分と一体化されている第二の部分はディスペンサーノズル開口部（５０１〜５０６）（図５aでは「上」からみている）の配列を含んで成る。溶出物の各分離流は分離ディスペンサーノズルへ導かれる。前記ノズル（５０１〜５０６）は互いに傍らに配置されうる。前記ノズルはお互いの関係においてジクザグ又は僅かにジグザグに配置されても良い。従って、前記ノズルがディスペンサーノズル配列を形成している。
【００４０】
代わりの実施態様において、前記溶出物の分離流は、上流の抑止手段（２５５）（図５には示していない）を下流に向かって、様々な画分を分離する分離壁（５２１、５２５）が省かれている、ディスペンサーノズル（５０１〜５０６）の近く及びそれにあたる共通の流域（５１０）を通過する。前記画分は、一定速度の流れによって、そして規定の表層が、層流を促すために発明されていることにより、流れる液体の様々な層流部分への分離が維持され続ける。前記流れの速度は、流れ制御手段によって制御されている。分子物質の分散は、最小に抑えられており、その理由は、液体が、分離壁/表層によって導かれない場合、比較的短い時間/長さの間/下で流れなければならないことによる。
【００４１】
他の実施態様において、前記ディスペンサー（３０１）は、流体が、ディスペンサーノズルを介して分注される必要なく当該ディスペンサーを通過して流れ出ることを可能にする１又は複数の出口（３２２）を含んで成る。このことが装置のプライミング及び洗浄を促す。
【００４２】
電気スプレー
図１１を参照にすれば、本発明の代わりの実施態様は圧電作動装置及びディスペンサーノズルの代わりに電気スプレーノズル（１１０１）及び対応する電源（１１０５）及び回路（１１１０）を含んで成り、前記合体可能抽出チップを、電気スプレーを使用する直列質量分析装置；又は他の種類のイオン化装置と適合せしめている。
【００４３】
等電点電気泳動手段
代わりの実施態様において、前記モジュールには上記抽出手段と一緒に一体化されている等電点電気泳動手段が備えられている。
【００４４】
前記泳動手段は、モジュール（１００）の等電点電気泳動部分（１３０）における等電点電気泳動区画（１３５）の壁中に一体化されている一組の電極（１３２、１３４、３３２、３３４）を含んで成る。代わりにそれらは、区画（１３５）に焦点を合わせるために側方区画内に配置されており、前記側方区画は、ガスの生成を減らす又は抑えるために、前記等電点電気泳動区画（１３５）に対して流体連結して立っている。
【００４５】
材料
前記装置は、好適にポリマー又はシリコンで作製されている。ポリマー装置の大量生産のための母型は、好適に金属から又はセラミック材料から作られている。シリコンは本質的に、室温又は近室温でタンパク質混合物共に使用する場合、不活性である。この材料は、確立されたエッチング技術により材料の一部をエッチングするためなどのマイクロマシン化技術にも非常に適している。
【００４６】
シリコンを使用する他の利点とは、前記エッチング技術により寸法が非常に精密になることであり且つそれによりμmの正確さを超えて表層をエッチングすることが可能になる。
【００４７】
構造
前記装置は、好適にプレート構造において作製されており、前記チャネルは第一プレートの表層の層において形成されている。前記チャネルは、引き続いて、第一プレートに対して第二プレートを接着させることによって封止されている。
【００４８】
方法
先に開示された抽出装置は、以下の段階を含んで成る、高い速度で生物標本をプロセシングするための方法において使用されている。その段階とは；前記抽出器を、マイクロビーズを当該抽出器へとローディングするためにプライミング装置に対して合体せしめ、そして当該抽出器をプライミング溶液でフラッシングし、当該抽出器を当該プライミング装置から切り離し、生物標本を流体の層において合体可能なマイクロ抽出装置に流し、所定の生物分子をマイクロビーズに対して前記抽出器内で接着せしめ、当該抽出器を洗浄装置に対して合体せしめ、当該抽出器をフラッシングし、当該抽出器を当該洗浄装置から切り離し、当該抽出器を溶出装置に対して合体せしめ、当該抽出器から所定の生物分子を溶出させる段階を含んで成る。前記生物分子は、MALDI-TOF MSを使用する更なるプロセシングのために、標的プレート上に分注するための分注装置に対して直接、溶出されて良い。
【００４９】
好適な実施態様において、分注装置は抽出装置の一部として配置されており、そして対応する方法において、当業者には容易に分かるだろうが、当該装置を特別な分注装置に対して合体せしめる必要はない。
【００５０】
プロセシング段階
本発明の方法の好適な実施態様は以下の段階を含んで成り、それは：
−マイクロ抽出装置/ユニットを第一番目のプロセスステーションに対して合体せしめる（任意）。かかる第一番目のプロセスステーションにおいて行われる段階は：
−ビーズをマイクロチップにローディングする、いわゆる充填段階、ここで前記ビーズがマイクロ抽出床を形成し；粒子が溶かされている有機溶媒/水混合部を含んで成るスラリーが高圧（約１bar）を使用して合体可能チップへと供給され、それによってビーズ/当該スラリーが充填されること、を含んで成る。このことは、マイクロ抽出床の高効率での操作を達成するために重要である。
【００５１】
好適に、第二番目のプロセスステーションにおいて、以下の段階が行われており、それは：
−代わりに有機重合調整剤/水混合物を適用すること、又は酸性水溶液を適用することによって前記ビーズを活性化させること。
−試料をマイクロ抽出床（マイクロビーズ）上にロードディングする、即ち、試料を入口にて、入口に圧力を供給するもしくは吸引/低い圧力を出口に供給するもしくは毛管力を使用すること、例えば、液滴を入口にそしてろ紙を出口に適用することによる、のいずれかによって供給すること。この段階の後、試料は精製/１００倍濃縮されてチップ中に存在する。
−マイクロ抽出床を、入口で押し出し圧を使用するかあるいは出口で低圧による吸引を使用することで洗浄液、例えば、弱酸性溶液及び／又は弱溶媒（weak solvent）により洗浄すること。
−例えば、チャネルを通じて乾燥空気を供給することによって床/ビーズを乾燥させること。
−（もし必要ならば）前記マイクロ抽出ユニットを第一番目のプロセスステーションから切り離すこと。
−（任意に）前記マイクロ抽出ユニットを第三番目のプロセスステーションに対して合体せしめ、そして好適には当該マイクロ抽出ユニットの下流に位置する装置、好適にはマイクロディスペンサー（各セクションにおいて各マイクロ抽出床に対してその後合体せしめられる単一のディスペンサー、もしくはセクションにおけるマイクロ抽出床全てに対して適合（同時に合体）するディスペンサーの配列、もしくは各々が配列状ディスペンサーの噴射ノズルに対応する、マイクロ抽出床を有するセクション全体に対して合体せしめられる一体化された配列状ディスペンサー）を操作し、前記第二番目のプロセスステーションが、高濃度の所望の検体を有する液滴を溶出及び分注/噴出することができること。
−ビーズから試料を溶出させること。
−試料を標的プレート上に分注すること。
−標的プレートからの分析値の読み込みを行うこと。
−マイクロ抽出モジュール/マイクロ抽出カートリッジを廃棄すること、
である。
【００５２】
この背景において、前記装置を使用し全体発現研究（global expresion study）及び焦点発現研究（focused expression study）を行うことが可能である。
【００５３】
ロボット要素
図１２及び１３において、本発明の方法及び装置の実施態様に関する主要なロボット段階と一緒に、試料ロードディング、洗浄、合体及び抽出を行うための要素が示されている。図１２はx-並進ステージ（１２０１）上での９６ウェル形式マイクロ抽出チップ配列を示している。前記チップ配列は、x-並進装置、又は示されてはいないx-並進器によって、今後x-方向に言及する矢印(１２１０)で示された方向において移動可能である。前記x-並進器はチップ配列（１２２０〜１２７０）をそれらが真空収穫器（１２３０）の下で最後になる（end up）ように配置する。この配列は各々、１２個のマイクロ抽出器ユニットを含み、そしてかかるマイクロ抽出配列（１２２０〜１２２７）を一度に取り扱う配置をされたx-y、又はz-y制御真空収穫器(１２３０)によって上昇及び移動せしめられる。図１２の右の方には、y-制御溶出ピペット（１２４０）、及びy-制御ディスペンサー洗浄ピペット（１２４２）が示されている。代わりに、これらのピペットはz-制御されても良い。ピペット（１２４０、１２４２）は流体、即ち、溶離剤及び洗浄流体を単一末端マイクロディスペンサー（１２４５）の入口開口部に対して適用できるように配置されている。マイクロディスペンサー（１２４５）は、放出態様で、微細な液滴をx-yステージ上のMALDI標的（１２５０）へ分注できるように配置されている。洗浄中、真空封止装置（１２６０）が前記ディスペンサーノズルの周囲に適用される。
【００５４】
図１３は、（１）マイクロ抽出チップ（１２２０）をマイクロディスペンサー(１２４５)に対して合体せしめ、そして（２）その後の試料の溶出、及び（３）分注、及び（４）抽出チップの移動及び当該ディスペンサーの洗浄をするための、主要なロボット段階を示す。ここで留意すべきは、前記溶出ピペット（１２４０）が、液滴をマイクロ抽出チップ（１２２０）入口に置くように配置されており、そして前記洗浄ピペット（１２４２）が洗浄流体液滴を前記マイクロディスペンサー入口に置くように配置されていることである。洗浄操作の間は、前記抽出配列（１２２０）は引き下がり、前記MALDI標的が引き下がりそして真空封止装置（１２６０）が、洗浄液体を吸引するためにマイクロディスペンサーノズル周辺に近づけられる。洗浄が完了した場合、マイクロ抽出チップの次の位置が合体し、そしてこの順番が繰り返される。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
本発明の実施態様を以下の記載に開示しており且つ以下の図に記載している。
【図１ａ】分離装置、本発明の実施態様の抽出器の配列及びディスペンサーの配列を含んで成る組み合わさった装置を示す。
【図１ｂ】ディスペンサーの配列及び下方に配置された標的プレートの断面図を示す。
【図２ａ．ｂ．ｃ】本発明の実施態様の合体可能抽出器を示す。
【図３】分離(１)、抽出(２)、洗浄(３)、溶出及び分注(４)の方法を示す。
【図４】合体可能な抽出器の代わりの実施態様とそれをどのようにして合体しているかを示す。
【図５ａ．ｂ】図１の組み合わさった抽出器の代わりの実施態様を示す。
【図６】複数の抽出器及び屈曲ノッチを含んで成る合体可能な抽出器(抽出器カートリッジ)を示す。
【図７ａ】「2D-配列」型の合体可能なマイクロ抽出チップの実施態様を、その断面と一緒に、上から見たところを示す。
【図７ｂ】「フィルム-ストリップ」型の合体可能なマイクロ抽出チップの実施態様を上から見たところを示す。
【図８】円形ディスクに配置した合体可能なマイクロ抽出チップの実施態様を、細部と一緒に、上から見たところを示す。
【図９】試料をローディング、抽出、及び溶出/分注するためにフィルム-ストリップ及び円形の実施態様を使用する段階を説明する斜視図（angular view）を示す。
【図１０ａ】液滴入口領域を有する実施態様の側断面を示す。
【図１０ｂ】図１０aにおける実施態様を上からみたところを示す。
【図１１】電気スプレーノズル及び電源の概略断面図である。
【図１２ａ】試料ローディング、洗浄、合体、及び抽出を行うための要素を示す。
【図１３】図１２の要素を使用する本発明の方法及び装置の実施態様に関する主たるロボット段階である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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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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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年1月20日(2004.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の分子を溶液から抽出するためのプロセシング（processing）モジュールであって、２以上の細長いチャネル（１０１、１１１）を有するプレートを含んで成り、ここで当該チャネルの各々は、当該プレートにおける溝を含んで成り、各々の溝は分割壁（５２１〜５２５）によって近くの溝から分離されており；当該プレートは当該溝の封止として働く封止層（２０８）をも含んで成り；各々のチャネル（１０１）は入口（１０２）及び出口（１０３）を有し、そして接着ユニット（２０１）が備えられており、当該接着ユニットの各々は前記所定の分子に対して親和性を有する接着手段を含んで成り、当該プレートは更に合体手段（２０５）、及び当該チャネル（１０１、１１１）と流体連絡する１以上の入口及び１以上の出口を含んで成り、それにより当該抽出器が、対応する合体手段を有する他の装置に対して合体せしめること及び切り離すことを可能になり、従って、当該溶液又は他の流体が前記他の装置から流れ、当該入口に入り、チャネル（１０１）を流れ抜け（flow through）、そして出口を介して当該抽出装置を離れることができるようになるプロセシングモジュール。
【請求項２】
前記合体手段(２０５)が、漏れが生じるのを防ぐ封止手段を有する１以上の領域を含んで成る、請求項１に記載のモジュール。
【請求項３】
前記合体手段が、漏れが生じるのを防ぐ１以上の疎水領域を含んで成る、請求項１に記載のモジュール。
【請求項４】
前記合体手段が、漏れが生じるのを防ぐ１以上のポリマーフィルムを含んで成る、請求項１に記載のモジュール。
【請求項５】
前記合体手段が、漏れが生じるのを防ぐ１以上のo-リングを含んで成る、請求項１に記載のモジュール。
【請求項６】
前記合体手段が、リトグラフ技術を使用しポリマーをパターニングすることによって形成された封止機構を含んで成る、請求項１に記載のモジュール。
【請求項７】
前記合体手段が、表層修飾技術を使用することで形成された疎水断点（hydrophobic break）を含んで成る封止機構を含んで成る、請求項１に記載のモジュール。
【請求項８】
前記接着ユニット（２０１）が、抑止手段（２５５、３０５、４０５、１０３０）によって各チャネルの内側に維持されている多孔質床（２０１）を含んで成る、請求項１に記載のモジュール。
【請求項９】
前記接着ユニット（２０１）が、前記チャネルを規定する表層（１０１、１１１）の少なくとも一部を含んで成り且つ当該規定の表層が表層を修飾されたシリコン及び/又は多孔質シリコンを含んで成ることができる、請求項１に記載のモジュール。
【請求項１０】
ディスペンサーノズル（３０７）、流域（３１０）、柔軟膜（３１５）及び、圧電素子（３２０）を有するディスペンサーを更に含んで成り、当該素子は、当該膜(３１５)を制御可能に作動せしめるよう配置されており、それによって当該流域中に存在する的確な量の液体の分注を生じる、請求項１に記載のモジュール。
【請求項１１】
前記チャネルとの流体連絡において配置されており、前記モジュールを、電気スプレーを使用するタンデム質量分析装置；又は他の種類のイオン化装置と適合せしめる、電気スプレーノズル（１１０１）を更に含んで成る、請求項１に記載のモジュール。
【請求項１２】
前記分割壁が、部分的に又は完全に下流の抑止手段が取り去られており、全チャネル（１０１、１１１）が流れ入る共通流域（３１０）を形成している、請求項１０又は１１に記載のモジュール。
【請求項１３】
前記分割壁が前記ディスペンサーの全域に渡り延ばされており、それによって機械的に流れを各々のチャネルから分離する、請求項１０又は１２に記載のモジュール。
【請求項１４】
入ってくる溶液を様々なpHの生物分子を含む溶液画分へと分離するために、電場を生成できる自由流(free flow)電気泳動ユニット（１３０、３３０）を更に含んで成り、ここで前記チャネル（１０１）の各々は、対応する溶液の画分を平行層流から受け取るために、電場との関係において配置されている、請求項１に記載のモジュール。
【請求項１５】
前記電気泳動ユニットが、前記電場を発生するために前記チャネルの壁に一体化されている一組の電極（３３２、３３４）を含んで成る、請求項１４に記載のモジュール。
【請求項１６】
装置及び１つの流れの方向、即ち、入口からディスペンサー又は出口において連続的又は不連続的に流れる検体を取り扱うことができる、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項１７】
前記電気泳動ユニットが、等電点電気泳動区画（１３５）に対して流体連絡をする前記側方区画中に配置されている一組の電極を含んで成る、請求項１４に記載のモジュール。
【請求項１８】
前記１又は複数の接着ユニットに対して接着するタンパク質試料を、例えば−２０℃での長期に渡る保存で、維持することができる保存ユニットとして使用するための請求項１に記載のモジュール。
【請求項１９】
高められた速度で生物標本をプロセシングするための方法であって：
−請求項１に記載の合体可能なマイクロ抽出装置をプライミング（priming）装置に対し、ミクロビーズを当該抽出器にローディングするために合体せしめ、そして当該抽出器をプライミング溶液でフラッシングし；
−当該抽出器を当該プライミング装置から切り離し；
−当該抽出器を洗浄装置に対して合体せしめ；
−当該抽出器をフラッシングし；
−当該抽出器を当該洗浄装置から切り離し；
−流体相における生物標本を、前記合体可能なマイクロ抽出装置に流し；
−所定の生物分子を前記抽出器内のユニットに接着させ；
−当該抽出器を溶出装置に対して合体せしめ；
−所定の生物分子を前記抽出器から溶出させる、
段階を含んで成る方法。
【請求項２０】
前記抽出器を次の抽出装置に対して合体せしめることを更に含んで成る、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記次の抽出装置が分注装置である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記分注装置が圧電式、機械式、熱抵抗性又は電気スプレー型である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記流れが１つの流れの方向でのみ生じる、請求項１９〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
いくつかのマイクロ抽出配列（１２２０〜１２２７）を含んで成るステージ（１２０１）を直線的に移動せしめる段階を更に含んで成る、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記配列（１２２０）のうち１つを上昇させて横方向に移動させる段階を含んで成る、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記上昇が二次元で移動可能な真空収穫手段（１２３０）によって達成されている、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記ディスペンサー（１２４５）の洗浄をする間に当該ディスペンサーノズルの周囲を真空封止装置（１２６９）により真空封止する段階を含んで成る、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記ステージ（１２０１）上のモノリシック抽出配列の数が８である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
各々の配列における抽出器の数が１２である、請求項２４に記載の方法。
【国際調査報告】
2005525536.tif 000022
2005525536.tif 000023
2005525536.tif 000024
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