(57)【要約】  本発明は、液体試料の乾燥のための装置（４２、４４）とシステム（４０）と方法とを提供する。装置（４２、４４）は、複数の濃縮チャンバ（６４）を、各チャンバ（６４）にガス入口（９２）とガス排出口（１００）とを提供する構造（４２）とともに備える。複数の液体試料を乾燥させる装置（４２、４４）を使用する方法もまた提供する。装置（４２、４４）を処理装置（４６、４８）と組み立てることにより、液体試料の自動化学分析を提供するように設計されたシステム（４０）を形成してもよい。システム（４０）は、特にゲノミクスおよびプロテオミクスの分野において、モジュール式の高スループット化学処理に対して特に有用である。
2005512106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥装置であって、
少なくとも１つのチャンバが乾燥チャンバである複数のチャンバを備える本体を具備し、該乾燥チャンバが、
ｉ）第１容積部、該第１容積部と直接流体連通する第２容積部、および該第２容積部と直接流体連通する試料容積部を少なくとも部分的に画定し、該第２容積部が該第１容積部を該試料容積部から分離するようにする側壁と、
ｉｉ）該乾燥チャンバの該側壁に配置され、該第１容積部と直接流体連通する少なくとも１つのガス入口と、
ｉｉｉ）該第１容積部と流体連通するガス排出口と、
ｉｖ）該試料容積部と流体連通する試料開口と、
を備える、乾燥装置。
【請求項２】
乾燥ガスの供給源と流体連通するとともに１つ以上の乾燥チャンバの１つ以上のガス入口と流体連通する供給プレナムをさらに具備する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
１つ以上の乾燥チャンバの１つ以上のガス排出口と流体連通する排出口プレナムをさらに具備する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
少なくとも１つの乾燥チャンバが、前記第１容積部と前記第２容積部と前記試料容積部とを通して延びる長手方向軸線を備え、前記ガス入口は、乾燥ガスを該第１容積部内へと該長手方向軸線を実質的に横切る平面上の方向に導くように方向付けられる、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
少なくとも１つの乾燥チャンバの側壁が、接平面を有する湾曲部を画定する部分を備え、前記ガス入口は、乾燥ガスを前記第１容積部内へと該湾曲部の該接平面に実質的に平行な方向に導くように方向付けられる、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ガス入口が、乾燥ガスを前記第１容積部内へと前記湾曲部の実質的接線であって該ガス入口にて前記側壁と交差する線に沿って導くように方向付けられる、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
少なくとも１つの乾燥チャンバにおいて、前記ガス入口が前記ガス排出口よりも前記試料容積部に近い、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
少なくとも１つの乾燥チャンバにおいて、前記ガス排出口が前記ガス入口よりも前記試料容積部に近い、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
少なくとも１つの乾燥チャンバが、複数のガス入口を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
少なくとも１つの乾燥チャンバが、複数のガス排出口を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
少なくとも１つの乾燥チャンバが、前記試料容積部と流体連通するドレンポートをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
少なくとも１つの乾燥チャンバが、前記試料容積部と流体連通するメンブレンをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
少なくとも１つの乾燥チャンバが、前記試料容積部と流体連通するバルブをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
複数の液体試料を処理することができる試料処理モジュールであって、
複数の濃縮器チャンバを備える本体を備え、各濃縮器チャンバが、
ｉ）略反対側の開口の間に配置され、少なくとも部分的に第１容積部を画定する側壁と、
ｉｉ）該側壁に配置され、該第１容積部と直接流体連通する少なくとも１つのガス入口と、
ｉｉｉ）該第１容積部と流体連通するガス排出口と、
を備える、少なくとも１つの濃縮器要素と、
内部に複数の処理チャンバが形成され、各処理チャンバが試料容積部と第２容積部の少なくとも一部とを備える、少なくとも１つの処理要素と、
を具備し、
該少なくとも１つの処理要素は、該少なくとも１つの濃縮器要素と該少なくとも１つの処理要素とを組み合わせて試料処理モジュールを形成するときに、１つ以上の処理チャンバが１つ以上の濃縮器チャンバと直接流体連通するように構成される、試料処理モジュール。
【請求項１５】
少なくとも１つの濃縮器チャンバと流体連通する少なくとも１つの処理チャンバが、前記第１容積部と前記第２容積部と前記試料容積部とを備える乾燥チャンバを形成する、請求項１４に記載の試料処理モジュール。
【請求項１６】
乾燥ガスの供給源と流体連通するとともに少なくとも１つの乾燥チャンバと流体連通する供給プレナムをさらに具備する、請求項１５に記載のモジュール。
【請求項１７】
少なくとも１つの乾燥チャンバと流体連通する排出口プレナムをさらに具備する、請求項１５に記載のモジュール。
【請求項１８】
少なくとも１つの乾燥チャンバが、前記第１容積部を通して延びる長手方向軸線をさらに備え、前記ガス入口は、乾燥ガスを該乾燥チャンバ内へと該長手方向軸線を実質的に横切る平面上の方向に導くように方向付けられる、請求項１５に記載のモジュール。
【請求項１９】
少なくとも１つの乾燥チャンバの側壁が、接平面を有する湾曲部を画定する部分を備え、前記ガス入口は、乾燥ガスを該乾燥チャンバ内へと該湾曲部の該接平面に実質的に平行な方向に導くように方向付けられる、請求項１５に記載のモジュール。
【請求項２０】
前記ガス入口が、乾燥ガスを前記乾燥チャンバ内へと前記湾曲部の実質的接線であって該ガス入口にて前記側壁と交差する線に沿って導くように方向付けられる、請求項１９に記載のモジュール。
【請求項２１】
少なくとも１つの乾燥チャンバにおいて、前記ガス入口が前記ガス排出口よりも前記処理要素に近い、請求項１５に記載のモジュール。
【請求項２２】
少なくとも１つの乾燥チャンバにおいて、前記ガス排出口が前記ガス入口よりも前記処理要素に近い、請求項１５に記載のモジュール。
【請求項２３】
少なくとも１つの乾燥チャンバが、複数のガス入口を備える、請求項１５に記載のモジュール。
【請求項２４】
少なくとも１つの乾燥チャンバが、複数のガス排出口を備える、請求項１５に記載のモジュール。
【請求項２５】
少なくとも１つの処理チャンバが、前記試料容積部と流体連通する少なくとも１つのドレンポートをさらに備える、請求項１４に記載のモジュール。
【請求項２６】
少なくとも１つの処理チャンバが、前記試料容積部と流体連通するメンブレンをさらに備える、請求項１４に記載のモジュール。
【請求項２７】
少なくとも１つの処理チャンバが、前記試料容積部と流体連通するバルブをさらに備える、請求項１４に記載のモジュール。
【請求項２８】
前記濃縮器要素が再使用可能である、請求項１４に記載のモジュール。
【請求項２９】
前記処理要素が、１回の使用後に処分可能である、請求項１４に記載のモジュール。
【請求項３０】
請求項１４に記載の試料処理モジュールを２つ以上備えて、複数の液体試料を処理することができる試料処理システム。
【請求項３１】
少なくとも１つの試料処理モジュールの少なくとも１つの濃縮器チャンバと流体連通する乾燥ガスの供給源をさらに具備する、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記液体試料の処理を調整する制御要素をさらに具備する、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３３】
前記制御要素が、試料の温度を調整するように構成される、請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記制御要素が、試料処理システムの１つのモジュールから試料処理システムの別のモジュールへの少なくとも１つの試料の移動を調整するように構成される、請求項３２に記載のシステム。
【請求項３５】
１つ以上の試料を試料受容モジュールに送出する送出手段をさらに具備し、該試料受容モジュールが、該送出手段から１つ以上の試料を受け取るように構成される、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３６】
液体試料を濃縮する方法であって、
少なくとも１つのチャンバが乾燥チャンバである複数のチャンバを備え、該乾燥チャンバが、
ｉ）第１容積部、該第１容積部と直接流体連通する第２容積部、および該第２容積部と直接流体連通する試料容積部を少なくとも部分的に画定する側壁と、
ｉｉ）該側壁に配置され、該第１容積部と直接流体連通するとともに乾燥ガスの供給源と流体連通する少なくとも１つのガス入口と、
ｉｉｉ）該第１容積部と直接または間接流体連通するガス排出口と、
を備える装置を用意することと、
液体試料を２つ以上の乾燥チャンバに与えることと、
乾燥ガスを、該ガス入口を通して、液体試料が与えられた２つ以上の乾燥チャンバの該第１容積部内に導入し、それにより該液体試料を濃縮することと、
該乾燥ガスの少なくとも一部を、液体試料が与えられた該２つ以上の乾燥チャンバの少なくとも一部の該ガス排出口を通して除去することと、
を含み、
少なくとも２つの液体試料が実質的同時に濃縮される、方法。
【請求項３７】
前記乾燥ガスは、液体試料が実質的同時に与えられた前記２つ以上の乾燥チャンバに導入される、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記乾燥ガスは、液体試料が実質的同時に与えられた前記２つ以上の乾燥チャンバから除去される、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記乾燥ガスは、液体試料が実質的同時に与えられた前記２つ以上の乾燥チャンバから除去される、請求項３６に記載の方法。
【請求項４０】
前記乾燥ガスを導入することが、前記ガス入口と前記ガス排出口との間に圧力差を与えることを含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項４１】
前記乾燥ガスを導入することが、乾燥ガスを、前記チャンバ内の周囲圧力よりも高い圧力下で前記第１容積部内に注入することを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記乾燥ガスを除去することが、前記ガス入口と前記ガス排出口との間に圧力差を与えることを含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項４３】
前記乾燥ガスを除去することが、前記チャンバ内の周囲圧力よりも低い圧力にある前記排出口を通して真空を与えることを含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
少なくとも１つの乾燥チャンバが、前記第１容積部と第２容積部と試料容積部とを通して延びる長手方向軸線を備え、前記乾燥ガスを導入することが、該乾燥ガスを該第１容積部内へと該長手方向軸線を実質的に横切る方向に導くことを含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項４５】
少なくとも１つの乾燥チャンバの側壁が、接平面を有する湾曲部を画定する部分を備え、前記乾燥ガスを導入することが、該乾燥ガスを前記第１容積部内へと該湾曲部の該接平面に実質的に平行な方向に導くことを含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項４６】
前記乾燥ガスを導くことが、該乾燥ガスを前記第１容積部内へと前記湾曲部の実質的接線であって前記ガス入口にて前記側壁と交差する線に沿って導くことを含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記複数のチャンバの外側で前記乾燥ガスを加熱することをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項４８】
前記複数のチャンバの外側で前記乾燥ガスを冷却することをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項４９】
前記複数のチャンバの外側で前記乾燥ガスを乾燥させることをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項５０】
少なくとも１つの乾燥チャンバが、前記試料容積部と流体連通するドレンポートを備え、該ドレンポートを通して前記少なくとも１つの乾燥チャンバから前記試料の少なくとも一部を排出することをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項５１】
少なくとも１つの乾燥チャンバが、前記試料容積部を前記ドレンポートから分離するとともに前記液体試料を濾過可能なメンブレンをさらに備え、前記排出ステップが、排出されている該液体試料の一部を濾過することを含む、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
少なくとも１つの乾燥チャンバが、前記試料容積部を前記ドレンポートから分離するとともに前記液体試料の１つ以上の溶質を吸着可能な活性化されたメンブレンを備え、前記排出ステップが、該試料の１つ以上の溶質を吸着することを含む、請求項５０に記載の方法。
【請求項５３】
少なくとも１つの乾燥チャンバから前記液体試料を排出することが、制御要素によって調整される、請求項５０に記載の方法。
【請求項５４】
前記制御要素が、少なくとも１つの乾燥チャンバの内部の圧力、該少なくとも１つの乾燥チャンバの前記ドレンポートにおける圧力、またはその両方を調整し、それにより、該ドレンポートと該乾燥チャンバの内部との間の圧力差を調整する、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記圧力差が、前記乾燥チャンバにガスを導入して該乾燥チャンバの内部の前記圧力を増大させることによって形成される、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記圧力差が、前記ドレンポートにおける前記圧力を減少させることによって形成される、請求項５４に記載の方法。
【請求項５７】
前記装置が、
前記少なくとも１つのガス入口と前記ガス排出口と前記第１容積部とを備える濃縮器要素と、
前記第２容積部と前記試料容積部と該第２容積部の少なくとも一部とを備える処理要素と、
を備え、
該濃縮器要素と該処理要素とが、分離可能であるとともに、組み合わせることにより該装置を形成できる、請求項３６に記載の方法。
【請求項５８】
前記試料が、蛋白質、ペプチド、オリゴヌクレオチド、ＤＮＡ、ＲＮＡ、脂質、燐脂質、ステロイド、ホルモン、上記のうちのいずれかの標識誘導体、または上記のうちのいずれかの任意の組合せを含む、請求項３６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学分析の前のまたはその一部としての試料調製のシステムおよび方法に関し、特に、複数試料の部分的または完全乾燥が望まれるシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の分析化学は、多数の異なる試料に対し略同時に並列作業を行う手続きに向かって発達してきた。プロテオミクスおよびゲノミクスの出現により、この傾向は加速され、これらの技術分野では、たとえば生体物質を含む液体試料を収容する試料ウェルのアレイを有するトレイまたはプレートを使用することが周知である。このため、都合よくかつ同時に試料ウェルの各々に対し１つ以上の分析ステップ（たとえば、緩衝剤または他の流体を追加すること、１つ以上の成分を選択的に減少させること、液体を濃縮させること、または化学修飾）を実施することが可能である。特定の標準化アレイ（たとえば、９６、３８４または１５３６個のウェルを有する等）が、医師の間で受け入れられており、そのため、分析機器は、かかる標準化アレイを有するトレイまたはプレートを使用して作業を実行することに専用であり、他のタイプの試料容器を使用することには十分に適応しない可能性がある。
【０００３】
特に、高速試料濃縮器は、ウェルが標準化アレイで配置されているプレートまたはトレイの試料ウェルからの溶媒蒸発を促進するように適合される場合がある。かかる高速試料濃縮器は、試料の蒸発を促進するために、針のアレイを通して試料ウェル内にガスを注入する場合がある。針のアレイは、標準９６または３８４ウェルプレートのウェルのアレイと互換性があるように配置される可能性がある。針は、典型的には、ウェルの上部の開口を通ってウェルに入り、液体試料の表面近くにおいて加圧下でガスを注入する。このため、試料の一部が注入されたガスの力によりそのウェルから追い出される場合、隣接するウェル間の二次汚染が発生する可能性がある。二次汚染はまた、たとえば注入されたガスの力により試料がウェル内ではね返る結果として、試料の一部が針に付着する場合に、異なるプレートのウェル間で発生する可能性もある。
【０００４】
さらに、かかる高速試料濃縮器は、高スループット分析に対して設計されていない。濃縮器と試料プレートまたはトレイとは別個の装置である。すなわち、乾燥を必要とする試料を支持するプレートは、濃縮器まで持ってきて、その後、後の処理ステップのために別の場所にもって行かなければならない。かかる試料プレートの移動により、分析手続きが比較的大きい労働力を要し、したがって、高スループット分析にはそれほど適していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
試料間の二次汚染の可能性を最小限にする液体試料の乾燥を可能にする装置が必要とされている。さらに、高スループット分析に適した乾燥装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、試料ウェル間の二次汚染の可能性および程度を低減する、液体試料を乾燥させるために有用な装置を提供する。乾燥装置は、高スループット分析システムのモジュールであってもよく、モジュールは、試料の調製または分析における他のステップを実行するように設計された他のモジュールと物理的に連結され流体連通する。乾燥ガスの流れを、入口を介して試料の上の容積部に提供する。
【０００７】
第１態様では、本発明は、乾燥装置を提供する。この乾燥装置は、複数のチャンバを備える本体であって、少なくとも１つのチャンバが乾燥チャンバであり、この乾燥チャンバが、少なくとも部分的に、第１容積部と、第１容積部と直接流体連通する第２容積部と、第２容積部と直接流体連通する試料容積部と、を画定する側壁であって、第２容積部が第１容積部を試料容積部から分離するものである、側壁と、乾燥チャンバの側壁に配置され第１容積部と直接流体連通する少なくとも１つのガス入口と、第１容積部と流体連通するガス排出口と、試料容積部と流体連通する試料開口と、を備える、本体を備える。
【０００８】
実施形態によっては、乾燥装置は、少なくとも１つの濃縮器要素と少なくとも１つの処理要素とを有するモジュールである。濃縮器要素は、複数の濃縮器チャンバを備える本体であって、各濃縮器チャンバが、少なくとも部分的に第１容積部を画定する略対向する開口の間に配置された側壁と、側壁に配置され第１容積部と直接流体連通する少なくとも１つのガス入口と、第１容積部と流体連通するガス排出口と、を備える、本体を備える。処理要素は、内部に複数の処理チャンバが形成された本体を有し、各処理チャンバは試料容積部と第２容積部の少なくとも一部とを備える。処理要素を、濃縮器要素が処理要素と組み立てられることによりモジュールを形成する場合に、１つ以上の処理チャンバが１つ以上の濃縮器チャンバと直接流体連通するように、構成してもよい。
【０００９】
第２の態様では、本発明は、液体試料を乾燥させる方法を提供する。内部に複数のチャンバが形成され、その複数のチャンバの各チャンバが側壁を有する、装置を提供する。本発明の方法を実施するために必要ではないが、複数のチャンバが、たとえば９６、３８５または１５３６個のセルを有する標準化フォーマットに準拠するように設けられることが都合のよい場合がある。液体試料を、１つ以上のチャンバの試料容積部に提供する。試料を有する各チャンバは、第１容積部と第２容積部とを有し、第２容積部は第１容積部を試料容積部から分離する。次に、乾燥ガスを、乾燥されるべき試料を有する各チャンバの第１容積部内に導入する。ガスを、側壁に位置し第１容積部と直接流体連通する入口を通して導入し、それにより液体試料を少なくとも部分的に乾燥させる。
【００１０】
装置は複数の試料ウェルを有してもよいため、本発明の方法により、複数の液体試料を同時に乾燥させることができる。
【００１１】
第３の態様では、本発明は、複数の液体試料を同時に処理することができるモジュール式試料処理システムを提供する。本システムは、２つ以上の試料処理モジュールを有し、それらのうちの少なくとも１つは濃縮器要素を有する。このため、この態様では、本発明は、モジュール式の高スループット化学処理に適当であり得る。
【００１２】
本発明のさまざまな他の特徴および利点は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲および添付図面を参照して容易に明らかとなるはずである。明細書を通していくつかの部分で、実施例のリストを通して案内を提供する。各場合において、列挙されるリストは、単に代表的なグループとしての役割を果たすものであり、排他的なリストとして解釈されるべきではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、複数の液体試料を乾燥させることができる装置を提供する。本明細書で使用する「乾燥させる（ｄｅｓｉｃｃａｔｉｎｇ）」とは、液体試料から溶媒を除去することを意味する。溶媒は、限定されないが水を含むいかなる溶媒であってもよい。「乾燥させる」とは、試料に存在する溶媒のすべてまたは任意の部分を除去することを言う。このため、本明細書で使用するように、試料を乾燥させることにより、試料の溶質が濃縮する結果となる可能性がある。本発明の装置を、複数の液体試料を同時に乾燥させることができるように適合させてもよい。本発明はまた、試料の同時乾燥を可能にする、複数の液体試料を乾燥させる新規な方法も提供する。
【００１４】
したがって、本発明の装置および方法は、液体試料の高スループット処理に適している。かかる処理は、本発明の乾燥装置等の処理要素のモジュール式システムを必要とする可能性がある。モジュール式システムを自動化して、さまざまな処理ステップをプログラマブルマイクロプロセッサ等の制御要素によって調整してもよい。
【００１５】
図１は、本発明による１つの例示的な試料処理モジュール４０の組立分解斜視図を示す。試料処理モジュール４０は、濃縮器要素４２と、処理要素４４と、支持体４６と、試料収集要素４８と、を備える。
【００１６】
濃縮器要素４２は、主要部５０と、上部カバー５２と、底部カバー５４と、を備えてもよい。主要部５０は、入口連結部５６と出口連結部５８とを備える。図示する実施形態は、液体試料導入ポート６０を備える。
【００１７】
処理要素４４は、各々が試料容積部を画定する複数の処理チャンバ６４を有する本体６２を有する。処理チャンバ６４のうちの１つ以上に、試料容積部とドレンポート６８との間に境界を提供するドレン要素６６を設けてもよい。ドレン要素６６は、試料が実質的に液体状態を維持するために十分な量の溶媒を含む限り、処理チャンバ６４から試料収集要素４８への試料の移動を調整するために使用することができるバルブを有してもよい。代替的に、またはバルブに加えて、ドレン要素は、試料が処理チャンバ６４から排出される際に液体試料を濾過することができるメンブレンを有してもよい。
【００１８】
支持体４６は、処理要素４４の処理チャンバ６４を受容する複数の容器７０を有する。支持体４６は、処理チャンバ６４を容器７０内に配置した場合に本体６２を受容するカウンタボア７２を備えてもよい。使用者が容器７０に配置した後の処理チャンバ６４の中身を観察することができるように、窓７４を設けてもよい。処理チャンバ６４の動作温度を制御するために温度制御装置７６があってもよい。
【００１９】
試料収集要素４８は、処理チャンバ６４のドレンポート６８に対して相補的であってもよい入口ポート７８を備え、それにより、後により完全に説明するように、処理要素４４と、支持体４６と、試料収集要素４８と、の統合された処理モジュールへの組立が可能になる。さらに、入口ポート７８を、処理チャンバ６４のドレンポート６８と複数の試料瓶８２との間の流体連通を提供することができるように構成してもよい。実施形態によっては、試料収集要素４８を支持体４６に接触して配置した場合に、入口ポート７８とドレンポート６８との間に気密シールを形成してもよい。かかる実施形態では、真空連結部８０が組み立てられたモジュールにおいて真空を提供してもよく、それにより、液体試料を、処理チャンバ６４からドレン要素６６（ある場合）を通して試料瓶８２まで移動させる。試料収集要素４８を、試料瓶８２内の試料をさらに乾燥させることができるように構成してもよい。
【００２０】
濃縮器要素４２と、処理要素４４と、試料収集要素４８と、を、支持を提供することができ液体試料に対して比較的不活性である任意の材料から構成してもよい。適当な材料には、限定されないが、熱可塑性材料、ガラスおよび金属がある。それら要素を、射出成形により熱可塑性材料から形成してもよい。適当な熱可塑性材料には、限定されないが、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル（そのホモポリマーおよびコポリマーを含む）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネートおよびポリエーテルスルホンがある。装置の壁は、コーティングが施されていなくてもよく、あるいは代替的に、生体分子の装置への非特異的吸着を低減するように選択されたコーティングを有してもよい。適当なコーティングには、限定されないが、フッ素ポリマーおよびポリエチレングリコールがある。
【００２１】
支持体４６を、任意の適当な支持材料から構成してもよい。実施形態によっては、支持体４６は、支持体４６によって支持されている処理チャンバ６４の物理的環境を調整するのを助けるように設計された、図１に示す温度制御装置７６等の１つ以上の要素を備えてもよい。したがって、支持体４６を構成するために使用するように選択された材料は、処理チャンバ６４の物理的環境のかかる調整を、望まれる場合に提供するために適当でなければならない。
【００２２】
図２は、濃縮器要素４２の主要部５０の上断面図を示す。濃縮器要素の主要部５０は、複数の濃縮器チャンバ９０を備える。図２は、例示を容易にするために、４つの濃縮器チャンバ９０を有する濃縮器要素４２を示す。実施形態によっては、濃縮器要素４２は、たとえば９６、３８４または１５３６個のチャンバを有する標準化アレイフォーマットに準拠してもよい。しかしながら、濃縮気要素４２は、任意の所望の構成に配置された任意の所望の数の濃縮器チャンバを有してもよい。
【００２３】
各濃縮器チャンバ９０は、入口連結部５６と流体連通する少なくとも１つのガス入口９２を有する。場合によっては複数の濃縮器チャンバ９０からの複数のガス入口９２を、供給プレナム９４によって入口連結部５６に連結してもよい。ガス入口９２を、それが乾燥ガスを濃縮器チャンバ９０に送出することができるようにするために適した任意の方法で構成してもよい。たとえば、濃縮器チャンバ９０に入る乾燥ガスが図２に示すように濃縮器チャンバ９０の側壁９６の接平面に対して平行な線に沿って入るように、ガス入口９２を構成してもよい。実施形態によっては、ガス入口９２を、乾燥ガスを、ガス入口９２において側壁９６に対して実質的に接線の方向である方向で、濃縮器チャンバ９０内に向けるように構成する。かかる構成により、乾燥ガスは濃縮器チャンバ９０において渦を形成する可能性があり、それにより液体試料が乾燥する速度が上昇する可能性がある。しかしながら、ガス入口９２は、ガスを濃縮器チャンバ９０にいかなる適当な方向で送出してもよい。
【００２４】
上部カバー５２と底部カバー５４と（存在する場合）を、任意の適当な方法で主要部５０とともに組み立ててそれに締結することにより、濃縮器要素４２を形成してもよい。たとえば、主要部５０に、上部カバー５２と底部カバー５４とにおいて同様に構成された穴と位置合せする穴９８を設けてもよい。限定されないがネジを含む任意の適当な締結手段を使用して、主要部／上部カバー／底部カバー組立体を締結してもよい。代替的に、主要部５０を、締結する必要のない上部カバー５２、底部カバー５４または両方を含むように構成してもよい。また、隣接する要素またはモジュールによって提供される外面は、主要部５０と組み立てられると、主要部５０に対する１つ以上のカバーとして機能してもよい。
【００２５】
図３は、濃縮器要素４２の主要部５０の底断面図を示す。各濃縮器チャンバ９０は、少なくとも１つのガス排出口１００を有する。ガス排出口１００は、出口連結部５８と流体連結されていてもよい。複数のガス排出口１００を、排出口プレナム１０２を介して出力連結部５８に連結してもよい。出力連結部５８を真空源に連結してもよい。代替的に、ガス排出口１００は、濃縮部９０と外部環境との間の流体連通を提供する任意のポートまたは開口であってもよい。
【００２６】
図４は、処理要素４４と連結する濃縮部要素４２を含む二部式処理モジュールの一部の側断面図を示す。図４は、図示する実施形態において処理チャンバ６４の一部によって画定される第２の容積部１１０の上に位置する第１容積部１０８を画定する単一濃縮器チャンバ９０を示す。濃縮器要素４２と処理要素４４とを図４に示すように組み立てると、第１容積部１０８と第２の容積部１１０とが連続する。しかしながら、濃縮器要素４２と処理要素４４とを分解した場合、第１容積部１０８と第２の容積部１１０とが分離可能である。このように、比較的複雑な構成を有する可能性のある濃縮器要素４２を、処理要素４４から分離し再使用するために別の処理要素と再組み立てしてもよい。モジュールの、液体試料に接触する唯一の部分である可能性のある処理要素４４は、１回の使用に続いて処分可能であってもよい。
【００２７】
図５は、濃縮チャンバと処理チャンバとを結合して、第１容積部１０８と第２容積部１１０と試料容積部１１２とに分割可能な単一チャンバ１１４にする、代替的な一部式処理モジュールを示す。図４に示す二部式モジュールとは対照的に、図５に示す一部式モジュールでは、第１容積部１０８と第２容積部１１０とは分離可能ではない。結合したチャンバ１１４は、少なくとも１つのガス入口９２と少なくとも１つのガス排出口１００とを有する。
【００２８】
第１容積部１００は、第２容積部１１０により試料容積部１１２から分離されている。第１容積部１０８と第２容積部１１０との間の境界を、ガス入口９２またはガス排出口１００からチャンバ１１４を横切って水平に延在する線によって画定する。ガス入口９２とガス排出口１００とを、実質的に同じ水平面に沿って配置する場合、すなわち、ガス入口９２とガス排出口１００とが実質的に試料容積部１１２から等距離である場合、第１容積部１０８と第２容積部１１０との間の境界を、この平面によって確定する。ガス入口９２とガス排出口１００とが試料容積部１１２から等距離でない場合、第１容積部１０８と第２容積部１１０との間の境界を、ガス入口９２とガス排出口１００とのうちの試料容積部１１２により近い方によって確定する。
【００２９】
たとえば、図５は、ガス入口９２とガス排出口に対する２つのあり得る位置１００ａおよび１００ｂとを有する結合チャンバ１１４を示す。ガス排出口が１００ａに位置する場合、そのガス排出口１００ａが、ガス入口９２より試料容積部１１２に近い。この場合、第１容積部１０８ａと第２容積部１１０との間の境界は１０６ａに位置する。代替実施形態では、ガス排出口１００ｂがチャンバ１１４の頂部における開口であってもよい。この場合、ガス入口９２が、ガス排出口１００ｂより試料容積部１１２に近い。このため、第１容積部１０８ｂと第２容積部１１０との間の境界は、１０６ｂに位置する。すべての場合において、第２容積部１１０は第１容積部１０８（ａまたはｂ）を試料容積部１１２から分離する。第２容積部１１０は、試料容積部１１２とガス入口９２およびガス排出口１００（ａまたはｂ）の両方との間の隙間を提供し、それにより乾燥中の液体試料の攪拌により、ガス入口９２またはガス排出口１００（ａまたはｂ）を通して試料の一部が損失する可能性が低くなる。
【００３０】
ガス入口９２とガス排出口１００との絶対および相対位置は重要ではない。ガス入口９２とガス排出口１００との各々を、第２容積部１１０に対して十分な隙間を提供するチャンバ１１４の側壁９６のいずれに配置してもよい。ガス排出口１００を、チャンバ１１４の側壁９６に配置してもよく、あるいは図５に示すようにチャンバ１１４の頂部の開口であってもよい。このように、実施形態によっては、ガス入口９２がガス排出口１００より試料容積部に近くてもよい。他の実施形態では、ガス排出口１００がガス入口９２より試料容積部１１２に近くてもよい。
【００３１】
試料容積部１１２を、図５に示す二部式モジュールの処理チャンバ６４かまたは図４に示す一部式モジュールの結合チャンバ１１４のいずれかによるかに関らず、限定されないがドレン要素６６を含む任意の適当な支持手段により支持してもよい。
【００３２】
ドレン要素６６は、存在する場合、液体試料の試料容積部１１２からドレンポート６８までの通路を調整するバルブを有してもよい。バルブを、液体試料に対する調整可能障壁を提供するために適した任意の材料から構成してもよい。バルブ機能を提供するために、材料は、液体試料が一定の条件下で試料容積部１１２からドレンポート６８に流れるのを防止してもよい。しかしながら、異なる条件下で、バルブは、液体試料が試料容積部１１２からドレンポート６８まで流れるのを可能にする。
【００３３】
ドレン要素６６はまた、存在する場合、所望の機能を提供するために適したメンブレンを有してもよい。たとえば、メンブレンによっては、試料容積部１１２からドレンポート６８内に流れる液体試料を濾過するように作用し、それにより、試料のさらなる処理に対して望ましくない１つ以上の物質、たとえば沈殿物、細胞片または他の粒子を試料から除去してもよいが、濾過メンブレンによって他のタイプの物質を除去してもよい。代替的に、または濾過機能を提供することに加えて、液体試料の溶質のうちの１つ以上と相互作用することができる化学種が付着または埋め込まれるように、メンブレンを活性化してもよい。たとえば、活性化したメンブレンに、液体試料内の比較的親水性の化学種がメンブレンを通過するのを可能にする一方で比較的疎水性の化学種を選択的に誘引することができる疎水基を付着させることができ、それにより、液体試料から疎水性化学種を少なくとも部分的な分離または精製することができる。活性メンブレンはまた、化学的機能性を含むことができ、それにより、メンブレンを、メンブレンを通過する液体試料から特定の分子を誘引するように設計することができる。
【００３４】
メンブレンによっては、液体試料の試料容積部１１２からドレンポート６８までの移動を調整するバルブとして作用してもよい。メンブレンは、たとえば、ポリ（テトラフルオレエチレン）等の高表面エネルギ材料から作成される場合、バルブとして使用するために適当であり得る。かかるメンブレンは、メンブレン材料の高表面エネルギにより、周囲圧力下で水性試料に対する障壁として作用することができる。しかしながら、メンブレンに亙って、圧力勾配を与えると、たとえば、試料容積部１１２を通して直接または間接的に高圧力を印加し、またはドレンポート６８を通して直接または間接的に低圧力を印加すると、試料はメンブレンを越えることができる。米国特許第５，２４８，４２８号、米国特許第５，５２９，６８６号および米国特許第５，６３５，０６０号において報告されているもの等、材料によっては、バルブ、フィルタとして使用するために適している可能性がある。
【００３５】
本明細書で説明する装置は、本発明の方法により複数の液体試料を同時に乾燥させる都合のよい道具を提供する。液体試料を、装置の１つ以上のチャンバに試料開口６０を通して導入してもよい。二部式装置を使用している場合、濃縮器要素を処理要素に取り付けることにより図４に示すモジュールを形成する。乾燥ガスの供給を、濃縮器チャンバ９０に、入口連結部５６を介して各チャンバ９０のガス入口９２を通して導入する。乾燥ガスと液体試料とが接触することにより、試料が乾燥する。上述したように、濃縮器チャンバ９０内に導入される乾燥ガスが、第１容積部１０８、第２容積部１１０および液体試料のうちの１つ以上内において渦をもたらすように、ガス入口９２を構成してもよい。かかる渦の形成により、液体試料が乾燥する速度が上昇する可能性がある。各チャンバが側壁９６により他のチャンバから物理的に分離されているため、試料の乾燥は、二次汚染の危険が実質的に低減されて達成される。
【００３６】
本発明の方法の１つの特徴は、２つ以上のチャンバ内の液体試料を少なくとも部分的に同時に乾燥させることができる、ということである。このため、乾燥ガスを、液体試料を収容する複数のチャンバの各々に同時に提供することができる。これを、たとえば、乾燥ガスの同時送出が望まれる２つ以上のチャンバ９０の入口連結部５６とガス入口９２との間の流体連通を提供する供給プレナム９４を提供することにより、都合よく行うことができる。また、乾燥ガスを、液体試料を収容する複数のチャンバの各々から同時に除去してもよい。これを、たとえば、乾燥ガスの同時除去が望まれる濃縮器チャンバ９０のうちの２つ以上の出口連結部５８とガス排出口１００との間の流体連通を提供する排出口プレナム１０２を提供することにより、都合よく行うことができる。
【００３７】
本発明の方法の代替実施形態では、乾燥ガスを、複数のチャンバから除去している時に当時に複数のチャンバに送出し、それにより、チャンバを通る乾燥ガスの実質的に連続した流れを提供する。これは、ガス入口とガス排出口との間の圧力差を提供することにより可能であり得る。これを、乾燥ガスをチャンバ内の圧力より高い圧力でガス入口に供給すること、ガス排出口においてチャンバ内の圧力より低い真空圧力を保持すること、またはその両方により、行ってもよい。
【００３８】
乾燥として使用するために適したガスは、試料に対して比較的不活性でもある、液体試料を乾燥させることができる任意のガスであってよい。このため、特定の用途に対して選択される乾燥ガスを、液体試料内の溶媒および溶質によって少なくとも部分的に確定してもよい。乾燥ガスとして使用するために適したガスには、限定されないが、窒素、空気、アルゴンおよびヘリウムがある。乾燥ガス自体を、乾燥装置内に導入する前に乾燥させてもよい。これは、液体試料が吸湿性または水性溶媒を含む場合に特に有利となり得る。
【００３９】
本発明の方法を使用して、限定されないが水、アセトニトリル、アルコール、酢酸およびトリフルオロ酢酸等の溶媒を含む液体試料を乾燥させてもよい。本発明の方法によって乾燥させる液体試料には、限定されないが、蛋白質、ペプチド、オリゴヌクレオチド、ＤＮＡ、ＲＮＡ、脂質、燐脂質、ステロイド、ホルモン、他の生体分子および放射能標識法等によるそれらの標識誘導体等の溶質を有する試料がある。
【００４０】
本発明のプロセスの実施形態によっては、乾燥中のチャンバ内の試料の温度を制御することができることが都合のよい場合がある。したがって、乾燥ガスを、入口に供給する前にチャンバ外で加熱するかまたは冷却してもよい。
【００４１】
図６は、上述した処理モジュール等の複数の試料処理モジュールを含む完全なモジュールシステム１２０の概略図を提供する。本システムは、いかなる支持体もなく自立することができてもよく、あるいは代替的に、本システムを、限定されないが実験室スタンドまたはレール等の支持構造に締め付けるかまたは他の方法で取り付けてもよい。各試料処理モジュールは、１つ以上の試料処理要素を有する。たとえば、試料処理モジュール１２４は、１つの試料処理要素を有する。しかしながら、試料処理モジュール４０は、濃縮器要素４２と処理要素４４とを有する。試料処理モジュール１４０はまた、濃縮器要素１４２と処理要素１４４とを有する。システム１２０のモジュール組立体は、特定の用途に対し完全なシステムのカスタマイズされた設計を可能にする。かかるシステムを、たとえば液体試料内の１つ以上の特定の生体分子の検出または定量化を含むプロテオームまたはゲノム分析を行うために設計してもよい。
【００４２】
かかるシステムを、モジュール式の、実質的に並列の高スループット化学分析を提供するように設計してもよい。たとえば、システムは、プロテオーム分析を行うように設計してもよい。かかるシステムでは、分析される蛋白質試料を、たとえばマイクロピペットのアレイ１２２を使用することによりモジュールシステム１２０に導入してもよい。図６に示す実施形態では、試料を、処理モジュール１２４を通してシステム内に導入する。処理モジュール１２４は、マイクロピペットのアレイ１２２にしたがうように構成され蛋白質試料に対し１つ以上のプロセスを実行するように適合されてもよい、複数の処理チャンバを有する。かかるプロセスには、限定されないが、試料を緩衝剤または他の溶液で希釈すること、選択された成分の試料を減少させること（たとえば、親和性捕捉作用を使用することによる）、試料を濃縮させること、試料内に化学修飾剤を導入すること、試料成分を酵素で蒸解すること、試料溶液を脱塩すること、さらなる処理のために試料を加熱、冷却、収集すること、またはそれらの組合せが含まれてもよい。処理モジュール１２４は、複数のドレンポート６８を有し、それらを通して、試料を処理モジュール１２４から別のモジュールに移動させてもよい。図６に示す実施形態では、試料を処理システム４０の濃縮器モジュール４２に移動させる。
【００４３】
ドレンポート６８を、後続する試料処理モジュールの対応する受容構造に対して相補的であるように構成してもよく、それにより、１つの処理モジュールと後続する処理モジュールとの間の流体連通が提供される。かかる受容構造は、図４に示す試料導入ポート６０を含んでもよい。例示を容易にするために、図６のシステムを、統合されていない構成で示す。すなわち、１つのモジュールのドレンポート６８を後続するモジュールの完全に外部にあるように示す。実際には、１つのモジュールのドレンポート６８は、後続するモジュールの受容構造内で入れ子になってもよく、それにより、統合された構成で適合した場合、ドレンポート６８は見えない。
【００４４】
実施形態によっては、ドレンポート６８と受容構造との間の中間面が、気密シールを形成してもよい。このように受容構造を用意する場合、液体の１つの処理モジュールから後続する試料処理モジュールへの移動を、モジュール間の圧力差を提供することにより容易にしてもよく、それにより液体試料の１つのモジュールから次のモジュールへの移動が駆動される。各モジュールは、入口連結部５６と出口連結部５８とを有してもよく、したがって、各モジュールを、独立して乾燥ガス源かまたは真空源に連結してもよい。このように、モジュール間の圧力差を、モジュールに送出されている乾燥ガスの圧力を増大させるか、後続するモジュールに真空を提供するか、またはその両方によりもたらすことができる。
【００４５】
図６に示す試料処理モジュール１４０等の追加のモジュールを、上述したものと同様の方法で統合されるように設計してもよい。たとえば、試料処理システム１４０を、試料処理システム４０の下にかつそれと流体連通して積み重ねてもよい。各モジュールを、上述したドレンポート／受容構造構成を通して後続するモジュールと流体連通して相互連結させてもよい。
【００４６】
１つ以上のシステム機能を調整するためにコントローラ要素を採用してもよい。たとえば、コントローラ要素は、限定されないが１つ以上の乾燥チャンバ内にガスを注入することと、システムのすべてまたは一部において真空をもたらすことと、処理モジュール内の物理環境の１つ以上の態様を調整することと、実行されている化学分析の連続したさまざまなステップに対しタイミングを提供することと、モジュールからモジュールへの液体試料の移動を調停することと、を含む調整機能に対して有用であってもよい。かかる調整は、処理ステップのうちの１つ以上を手作業で実行する必要を最小限にするかまたは実質的になくすように、システムによって実行されている化学分析を自動化する役割を果たしてもよい。コントローラ要素は、限定されないがプログラマブルマイクロプロセッサを含む任意の適当なコントローラ手段であってもよい。
【００４７】
図７は、コントローラ要素１５０を、図６に示すもの等のモジュール式システム１２０に組込むことを示す。図７は、コントローラ要素１５０によって調整することができるシステム１２０のコンポーネントとして、処理モジュール１２４、４０および１４０と、ガス源１５２と、真空源１５４と、を示す。コントローラ要素１５０は、ガス源１５２に連結されてもよく、それにより、乾燥ガスまたは他の何らかのガスの、システム１２０のモジュールのうちの１つ以上への供給を調整してもよい。他の実施形態では、コントローラ要素１５０は、真空源１５４に連結されてもよく、それにより、システム１２０の１つ以上のモジュールにおける真空の生成または維持を調整してもよい。さらに他の実施形態では、コントローラ要素１５０は、モジュール１２４、４０および１４０のうちの１つ以上に連結されてもよく、それにより、上述したモジュールの１つ以上の機能が調整する。さらに他の実施形態では、コントローラ要素１５０を任意の適当な組合せでシステム１２０の１つ以上のコンポーネントに連結してもよい。
【００４８】
この発明に対するさまざまな変更および改変が、この発明の範囲および精神から逸脱することなく当業者には明らかとなろう。この発明は、本明細書において示される例示的な実施形態および図面により不当に限定されるようには意図されておらず、発明の範囲は本明細書に示す特許請求の範囲によってのみ限定され、かかる図面および実施形態は、単に例として提示されるものである、ということを理解しなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明による試料処理モジュールの組立分解斜視図である。
【図２】図１の試料処理モジュールの濃縮器要素の主要部分の、切断線２−２に沿って示された上断面図である。
【図３】図１の試料処理モジュールの濃縮器要素の主要部分の、切断線３−３に沿って示された底断面図である。
【図４】切断線４−４に沿って示された、濃縮器要素と処理要素とを有する組立体の一部の側断面図である。
【図５】本発明の濃縮器要素の代替実施形態の側断面図である。
【図６】本発明による濃縮器モジュールを含むプロテオーム分析の完全なモジュール式システムの概略図である。
【図７】本発明によるシステムの設計を示すブロック図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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