(57)【要約】【課題】作業効率が向上し、短時間処理を可能とし、複数種類のタンパク質溶液を同時に濃縮する場合であっても、濃縮状態などをセンサなどにより適切に状況を把握して濃縮作業を行うことができる溶液濃縮装置を提供する。【解決手段】溶液収容手段に収容する溶液を遠心操作によって濃縮する溶液濃縮装置であって、前記溶液収容手段に収容される溶液の液面レベルを検出する液面検出手段と、前記液面検出手段により検出される液面レベル情報に基づいて、溶液収容手段に供給すべき溶液の量を制御する溶液供給量制御手段と、前記溶液供給量制御手段により求められた量の溶液を前記溶液収容手段に供給する溶液供給手段と、を具備する溶液濃縮装置など。【選択図】　図１
2004073993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶液収容手段に収容する溶液を遠心操作によって濃縮する溶液濃縮装置であって、
前記溶液収容手段に収容される溶液の液面レベルを検出する液面検出手段と、
前記液面検出手段により検出される液面レベル情報に基づいて、溶液収容手段に供給すべき溶液の量を制御する溶液供給量制御手段と、
前記溶液供給量制御手段により求められた量の溶液を前記溶液収容手段に供給する溶液供給手段と、
を具備する溶液濃縮装置。
【請求項２】
前記遠心操作が溶液収容手段の回転駆動によるものであって、
前記液面検出手段が、前記溶液収容手段の回転周期に同期したタイミングで溶液の液面レベルの検出を行う手段であることを特徴とする請求項１に記載の溶液濃縮装置。
【請求項３】
前記溶液収容手段の回転周期に同期して前記溶液供給手段を回転駆動する回転機構と、前記溶液収容手段と前記溶液供給手段とを連結する溶液供給路を更に備え、前記溶液収容手段への溶液の供給を前記溶液収容手段の回転駆動中に行う請求項２に記載の溶液濃縮装置。
【請求項４】
前記溶液収容手段が気体加圧遠心される気体加圧手段を更に有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶液濃縮装置。
【請求項５】
前記溶液収容手段が、アングルローター、またはスイングローターによって保持される請求項１〜４のいずれか１項に記載の溶液濃縮装置。
【請求項６】
前記液面検出手段が、ＣＣＤセンサである請求項１又は請求項２に記載の溶液濃縮装置。
【請求項７】
前記溶液をはさんで前記液面検出手段とは反対の側に設けられたコントラスト部材を有し、
前記液面検出手段が、前記溶液収容手段に収容される溶液の液面レベルをより明確に検出することができることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の溶液濃縮装置。
【請求項８】
前記溶液収容手段と、前記溶液供給路、及び前記溶液供給手段が一体となって回転する請求項１〜７のいずれか１項に記載の溶液濃縮装置。
【請求項９】
前記溶液収容手段に収容される溶液がタンパク質を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の溶液濃縮装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の溶液濃縮装置を用いてタンパク質の濃度を濃縮する工程を含む、核磁気共鳴スペクトル測定用試料の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の溶液濃縮装置を用いてタンパク質の濃度を濃縮する工程を含む、タンパク質の結晶の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の製造方法により製造された試料を用いた核磁気共鳴法、又は請求項１１に記載の製造方法により製造された結晶を用いたＸ線結晶解析法によるタンパク質の３次元構造解析方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、遠心分離操作を用いる溶液濃縮装置に関する。特に本発明は、遠心されるチューブ内の液面を測定し、適量の溶液を自動的に補充することにより、連続して作業できるタンパク質濃縮装置、およびそれを用いたタンパク質の３次元構造解析法などに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ヒトを含む多くの生物種のＤＮＡ塩基配列の解読が急速に進んでいる。そして、大量のゲノム配列情報から抽出される膨大な数の遺伝子について、個々の遺伝子にコードされるタンパク質の立体構造を明らかにし、機能との関係を解明することが重要な課題となってきている。
【０００３】
この「構造ゲノム科学」において、構造解析の対象となるタンパク質はヒトの遺伝子で約１０万種類ほどと極めて多い。タンパク質の立体構造は、千種類から数千種類の基本構造単位の組み合わせから形成されており、その組み合わせによって機能の多様性が実現されていると考えられる。そこで、これら基本構造単位を全て解明することにより、タンパク質の構造と機能の関係を明らかにすることを目標とした研究が進められている。
このような体系的・網羅的な構造解析においては、解析の全過程の高速化・自動化を図ることが急務となっている。
【０００４】
一方、タンパク質は、変性、分解、吸着などにより失活、損失する。従って、目的とするタンパク質試料を調製する際には、これらの損失を避け、できるだけ短時間に効率良く一連の操作を行うことが特に望まれる。
特に、タンパク質の構造解析において核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトルを用いる場合、目的とするタンパク質溶液は精製後、濃縮して測定試料とされるが、この濃縮工程の作業性の向上が要求される。
【０００５】
ＮＭＲ測定用試料タンパク質を調製する際の濃縮手段としては、所定の分画分子量を有するろ膜（フィルタ）が装着された遠心チューブにタンパク質溶液を入れ、モータを回転し遠心分離を行う遠心分離限外ろ過方法が一般的である。
【０００６】
従来、この遠心分離限外ろ過方式においては、以下のようにしてタンパク質の濃縮液を得ていた。すなわち、まず緩衝液とともにタンパク質溶液を注入したチューブを遠心分離機内に挿入する。一定時間遠心を行う。チューブを取り出し、目視によりチューブ内の状況（フィルタが抜けていないかどうか、あるいはフィルタが目詰まりを起していないかなど）を確認する。そして、濃縮により減少したタンパク質溶液分を手作業により補充する。チューブを遠心分離機内に戻す。遠心を行う。以上の作業を濃縮液の量が測定所要濃度および量になるまで繰り返し行う。
【０００７】
この従来の方法では、濃縮液の量が測定所要量になるまでにチューブを止め、目視による確認を何度も行わなければならず、目的の濃縮液が得られるまでに時間がかかるという問題があった。例えば、通常のタンパク質溶液の濃縮作業では、８時間程度の時間が必要であり、多大な労力を必要とするという問題があった。
特に、複数種類のタンパク質溶液を同じ遠心分離機で濃縮する場合、それぞれの溶液におけるろ過速度の違いにより、各チューブ内のタンパク質液面の低下状況が異なるので、更なる目視確認を必要とするという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このようなタンパク質などの濃縮工程において、作業効率が向上し、短時間処理を可能とする新規な溶液濃縮装置を提供することを目的とする。
本発明は、良好な状態のタンパク質などの濃縮液を得ることを別の目的とする。
本発明は、複数種類のタンパク質溶液を同時に濃縮する場合であっても、濃縮状態などをセンサなどにより適切に状況を把握して濃縮作業を行うことができる溶液濃縮装置を提供することを別の目的とする。
本発明は、本発明の溶液濃縮装置を用いてタンパク質溶液の濃縮を迅速かつ的確に行い、得られたタンパク質の濃縮液を用いてＮＭＲ解析や結晶化後のＸ線解析などを行い、タンパク質の立体構造や機能解析などを行うことを別の目的とする。
本発明は、上記解析に基づいて創薬を行うことを別の目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題の少なくとも一つ以上を解決するものである。本発明は、従来手作業で行っていた工程を自動化することにより、構造解析のハイスループット化を図る上で有効な新規溶液濃縮装置を提供する。なお、溶液濃縮装置は、通常、試料を収容したチューブを装填したローターなどを高速に回転させ、回転により発生する遠心力により試料を濃縮・分離する装置である。
【００１０】
より詳細には、本発明は、「溶液収容手段に収容する溶液を遠心操作によって濃縮する溶液濃縮装置であって、前記溶液収容手段に収容される溶液の液面レベルを検出する液面検出手段と、前記液面検出手段により検出される液面レベル情報に基づいて、溶液収容手段に供給すべき溶液の量を制御する溶液供給量制御手段と、前記溶液供給量制御手段により求められた量の溶液を前記溶液収容手段に供給する溶液供給手段と、を具備する溶液濃縮装置」などに関する。この溶液濃縮装置は、溶液収容手段を遠心しつつ、溶液収容手段に収容される液面レベルを液面検出手段により検出し、前記液面検出手段により検出された液面レベル情報に基づいて溶液供給量制御手段が溶液収容手段に供給すべき溶液の量を制御し、溶液供給手段が前記溶液供給量制御手段により求められた量の溶液を溶液収容手段に供給することにより連続的かつ効率的に溶液の濃縮を行うことができる。
【００１１】
この新規な溶液濃縮装置により、溶液濃縮装置（遠心分離機）の回転を止めることなく、濃縮により減少した分のタンパク質溶液を自動的に補給することができる。したがって、このような装置によれば、溶液濃縮の作業性が飛躍的に向上するとともに、試料調製に要する時間を著しく短縮できることとなる。以下、本発明をその実施の態様に基づいて具体的に説明する。
【００１２】
【発明の実施の態様】
図１は、本発明の溶液濃縮装置の一例の概略を示す一部断面図である。図１（ａ）に示すように本発明の溶液濃縮装置は、複数の溶液収容手段（１）と、溶液収容手段を保持するローター（２）と、そのローターを回転させる駆動モータ（３）と、前記溶液収容手段に収容された溶液の液面レベルを検出する液面検出手段（５）と、前記液面検出手段により検出された液面レベル情報に基づいて、溶液収容手段に供給すべき溶液の量を制御する溶液供給量制御手段（７）と、前記溶液供給量制御手段により求められた量の溶液を溶液収容手段に供給する溶液供給手段（９）とを具備する。なお、図１（ｂ）は、本発明の溶液濃縮装置の一例を上面から見た概図である。
【００１３】
（溶液収容手段）
溶液収容手段としては、溶液を収容することができるものであれば特に限定されるものではない。溶液収容手段としては、チューブなどが挙げられ、好ましくは、チューブ内の表面に溶質が吸着しにくい材質（例えば、ポリカーボネート製など）のチューブが挙げられる。チューブなどの溶液収容手段の本数は、特に限定されるものではないが、１〜１００本が挙げられる。最適な本数は、濃縮すべき溶液の種類の数と量、及び作業効率などから決定する。なお回転バランスを保つ必要があるため、チューブの本数が多い方が好ましく、例えば、３２本、２４本、１２本、８本、４本など４の倍数本や８の倍数本が挙げられる。そして、複数の溶液収容手段は、駆動モータの駆動軸（１０）を基準として対称に配置されることが好ましい。
【００１４】
図２を用いて本発明の好ましい溶液収容手段（１）の例を説明する。この溶液収容手段は、本発明の溶液濃縮装置により溶液を濃縮した際のろ液を回収するろ液収容部（１１）と、胴体部（１３）と、胴体部と接続可能なキャップ部（１７）とを具備する。胴体部は、所定の分画分子量を有するろ膜（１５）を内包し、ろ液収容部とキャップ部とが密封的に接続できるよう構成されている。このような構成の溶液収容手段から濃縮液を回収するには、胴体部の底部にたまる濃縮液をピペット等により回収しても良い。なお、図２（ｂ）に示されるように濃縮液回収部（１９）を、ろ液収容部（１１）と倒立させた胴体部（１３）とで挟んで倒立遠心することにより濃縮液を濃縮液回収部中に回収することができる。不純物が混入することを避けるために、ろ液や濃縮液は、図２（ｃ）に示されるように、キャップ（２１）を用いて密封することが好ましい。
【００１５】
ろ膜（１５）としては、対象溶液に応じて濃縮や遠心分離ろ過などに用いられる公知のろ膜が適宜選択され、公知の方法に従って設置される。ろ膜としては、目的の溶液（例えば、タンパク質溶液）にふさわしいろ膜を選ぶことができ、具体的にはポリエーテルスルホン膜や、トリアセチルセルロース膜、再生セルロース膜などが挙げられる。ポリエーテルスルホン膜は、親水性、疎水性のいずれの相互作用も示さない。そして、ポリエーテルスルホン膜は、ファウリングも少なく、高流量を採用できる、広範囲のｐＨに利用できるなどの特性がある。また、トリアセチルセルロース膜は、高い親水性を持ち、耐薬品性が高く、非特異的吸着が少ないという特徴がある。再生セルロース膜は、親水性が高く、オートクレープにより滅菌することができ、容易に洗浄できるという特徴がある。
【００１６】
（溶液）
本発明の溶液濃縮装置により処理し得る溶液としては、タンパク質、酵素、ホルモン、核酸、抗体、免疫グロブリン、生体分子、細胞、抗生物質などを含有する溶液またはけん濁液が挙げられ、特にタンパク質の精製液と緩衝液の混合液が挙げられる。溶液としては、特に複数のタンパク質が混合されているものであってもよい。複数のタンパク質溶液を同時に濃縮する場合、それぞれのろ過速度が異なるため従来の目視によっては、濃縮量を把握するために回転を止めなければならならなかったが、本発明によれば、液面を直接センサで検出することにより正確かつ迅速に判断することができる。
【００１７】
（気体加圧手段）
本発明の溶液濃縮装置は、溶液収容手段が気体加圧遠心される気体加圧手段をさらに有するものが好ましい。気体加圧遠心とは、気体によって加圧しながら遠心する方法を意味する。例えば、ビバサイエンス社のビバスピン２０とビバセル７０を組み合わせて用いることで気体加圧遠心を実現できる。気体加圧遠心によれば、遠心のみの操作に比べてろ過（濃縮）速度が、３０％〜５０％程度早くなる。
【００１８】
（駆動手段）
溶液収容手段を駆動する駆動手段としては、駆動モータが挙げられる。駆動モータとしては、スイングローターやアングルローターなど公知の駆動モータを利用することができる。スイングローターとしては、特開平９−１５５２３５号公報に記載されているものなどが挙げられる。
【００１９】
（液面検出手段）
液面検出手段としては、ＣＣＤセンサなどが挙げられるが、チューブ内の液面の画像情報や、光透過、光吸収、光散乱等の状態変化を検出できるものであれば特に限定されるものではない。ＣＣＤセンサとしては、カラーＣＣＤセンサが好ましく、情報量がより多い２次元カラーＣＣＤセンサであればさらに好ましい。このような液面検出手段によれば、溶液収容手段が回転している最中であっても液面を正確かつ迅速に観測できる。
【００２０】
液面検出手段としては、ＣＣＤセンサなどのために光源がさらに設けられていても良い。光源から出た光を溶液収容手段に照射し、その反射率の変化などで液面レベルを画像情報などとして検出することが好ましい。したがって、好ましくは、少なくとも適切な画像情報を得るためにカラーＣＣＤカメラレンズの位置と焦点は、チューブ内の液面の高さが満水レベルからろ膜以下の少量レベルまで観測できるように調整する。光源としては、液面検出手段にふさわしい光源であれば特に限定されるものではない。光源としては、例えばＣＣＤカメラと一体となっているものであってもよいし、ＣＣＤカメラの近傍に設けられているものや、チューブを挟んでＣＣＤカメラと対抗する位置に設けられてもよい。チューブが斜めに設置されている場合、その液面に直接、光が照射されるような角度に光源が設置されているものでもよい。なお光源と溶液収容手段の間には光をさえぎる障害物がなく、光の導入路と、導出路を明確にするものが好ましい。
液面検出手段としては、溶液収容手段の回転周期に同期したタイミングで溶液の液面レベルの検出を行うものが好ましい。この場合回転周期に同期とは、溶液収容手段の回転周期と、検出（撮影）のタイミング周期とが完全に同一の場合の他、溶液収容手段の回転周期が、検出（撮影）のタイミング（周期）整数倍である場合をも意味する。このような整数としては、例えば装置に含まれる溶液収容手段本数の数が挙げられる。このような液面検出手段は、好ましくは特定の位置に固定される。
【００２１】
（溶液供給量制御手段）
溶液供給量制御手段（例えば、ＰＣ）は、予め溶液供給量に関する情報を記憶する溶液量記憶手段と、液面検出手段からの液面レベル（チューブ内の液面の高さ）に関する情報を得て、溶液収容手段（例えば、チューブ）に収容されている溶液の量を算出する溶液収容手段内の溶液量算出手段と、溶液量算出手段により算出された溶液収容手段内の溶液量と、溶液記憶手段に記憶された溶液量とを比較する比較手段と、比較手段により比較された溶液の量に応じて、溶液供給手段により溶液収容手段に供給される溶液の量を算出する溶液供給量算出手段と、溶液供給量算出手段により算出された溶液供給手段により溶液収容手段に供給される溶液の量を溶液供給手段に伝える溶液供給量情報伝達手段とを具備してもよい。
溶液供給量制御手段は、公知のパーソナルコンピュータやサーバを用いて構築することができる。
【００２２】
複数種類の溶液を遠心する場合、一定時間の遠心を行うとそれぞれの溶液収容手段によって、ろ過速度が異なるために溶液量に相違が生じ、全ての溶液収容手段が所定の溶液量になるのに同じタイミングではなくなる。ろ過速度が異なる原因としてはタンパク質の会合による不溶化や、タンパク質溶液そのものの性質が挙げられる。
そのため本発明では、好ましくは、以下のようにしてタンパク質を濃縮する。まず一定時間の濃縮の後に濃縮不可能な溶液と濃縮可能な溶液とに分ける。濃縮不可能な溶液は、一定時間に一定溶液量の減少が見られなかった溶液が該当する。次に濃縮可能な溶液の中から最も濃縮速度の遅いものを選び、その溶液が所定の溶液量に濃縮されるために必要な時間を計算する。この必要な時間から全ての溶液について同じ時間で所定の溶液量になるように、溶液注入量を計算する。ここで得られた溶液量をそれぞれの溶液収容手段に注入する。このようにすることにより、同じタイミングで全ての溶液について所定の溶液量を得ることができる。
このように複数の溶液収容手段に収容されている溶液の量を同時に制御することが好ましく、それぞれの溶液収容手段に適切な量の溶液を補充できるように溶液供給手段への制御信号を同期することが好ましい。
【００２３】
図３に従って、本発明における溶液収容手段の液面調整機構の例を説明する。図３中、Ａは、チューブ（溶液収容手段）のタンパク質溶液満水時の液面量である。Ｘは、濃縮途中の溶液の液面の液面レベルである。Ｆは、希望する濃縮後のタンパク質の濃縮液の液面レベルである。光源（３１）により照射された液面の高さを、ＣＣＤカメラなどの液面検出手段（３２）が液面レベル情報を検出する。検出された液面レベルに関する情報は、制御手段のうち溶液供給量計算手段（３３）に伝達され、制御手段の溶液供給量算出部（３３ａ）は、その液面レベルＸと希望する液面レベルＦと比較する。もしも、ＸとＦとが一致していれば濃縮作業を終了させる制御信号を溶液供給手段（３４）や、モータ制御機構などに伝達する。ＸとＦとが一致していなければ、溶液供給手段（３４）に供給すべき適切な溶液の量（例えば、Ａ−Ｘ、又はＡ−Ｆの量）に関する情報を伝達する。溶液供給手段（３４）は、タンパク質液リザーバ（３４ａ）と、液補充注入自動分注器（３４ｂ）とを備え、溶液供給手段からの情報に基づき溶液収容手段に適切な量の溶液を補給する。濃縮作業は、ＸとＦとが一致するまで繰り返し行われる。
【００２４】
（溶液供給手段）
溶液供給手段は、溶液を収容しており、溶液供給量制御手段により求められた量の溶液を溶液収容手段に供給する。溶液供給手段は、例えば溶液収容手段の回転周期に同期して回転可能とされており、溶液収容手段（チューブ）へ溶液の供給ができるように連結されている。なお、前記溶液収容手段と、前記溶液供給路、及び前記溶液供給手段が一体となって回転するものが好ましい。溶液収容手段と溶液供給手段とを連結する溶液供給路としては、公知の溶液供給路を用いることができる。溶液収容手段が回転駆動している際にも溶液供給手段に溶液を供給することができるものが挙げられる。例えば、溶液収容手段とともに溶液供給路、及び溶液供給手段が回転するものが挙げられる。なお、好ましくは、溶液供給手段と溶液収容手段が連結されて一緒に回転するものが挙げられる。また好ましい別の例としては、溶液収容手段の回転周期に同期して溶液供給手段も回転するものが挙げられる。このような構成をとることで、溶液収容手段と溶液供給手段の特定位置に関する相対速度を一定に保つことができ、溶液収容手段が回転駆動している際にも溶液供給手段に溶液を供給することができるのである。
または、前記溶液供給手段は、それぞれの溶液収容手段とは連結されておらず、それぞれの溶液収容手段の回転と同期し、溶液を放出すれば、特定の溶液収容手段に溶液が収容されるように、溶液を供給するものであっても良い。
この場合、溶液収容手段の回転により、供給されるべき溶液が振り切られることを防ぐために、壁を設ける、又は溶液収容手段の口のきわまで溶液供給手段から管を伸ばすなどを行ってもよい。
また、溶液供給手段は、溶液供給量制御手段（ＰＣ）と電気的に連結されていることが好ましい。溶液供給手段に収容されている溶液は、振動などの影響を受けないことが好ましい。したがって、溶液供給手段を構成し、溶液収容手段に供給する溶液の成分（タンパク質など）を収容するリザーバなどは、例えば複数の溶液収容手段の中心軸と同軸上、又はローターの同心軸上に設置されていることが好ましい。なお、振動などによって影響を受けるおそれの小さな溶液の成分（緩衝液など）については、ローターの周辺に設置してもよい。
【００２５】
（コントラスト部材）
本発明の濃縮装置としては、溶液収容手段（チューブ）の液面検出手段（ＣＣＤ）とは反対の側にコントラスト部が設けられていることが好ましい。すなわち、コントラスト部材と、液面検出手段の間に溶液収容手段が位置するような配置をとるものが好ましい。コントラスト部材は、タンパク質など対象物の色と補色関係にある面を有するものが好ましく、例えば黒色の面を有し、前記液面検出手段（ＣＣＤ）が溶液収容手段（チューブ）に収容される溶液の液面レベルをより明確に検出することができるためのものが挙げられる。なお、チューブを収容するローターの穴部分を黒などに着色したものをコントラスト部材としても良いし、ついたてを設けてコントラスト部材としてもよい。
【００２６】
（異常振動検出装置）
なお、本発明の溶液濃縮装置は、異常振動検出装置により異常振動を防止することができるものが好ましい。異常振動検出装置としては、例えば特開平５−１０４０３１号公報に記載のものを用いることができる。すなわち、回転バランスが保持されない場合等の異常振動を検出する手段として、遠心分離機の回転体を判別する機構により、ローターを判別し、また、危険速度通過後に、駆動シャフト部あるいはモータ部やローター等の振動を計測し、あらかじめ入力されている各ローターの許容振動値と、計測された振動値を比較し、当該ローターの許容値を超過している場合にローターを停止させる機能を有する遠心分離機の異常振動検出装置を用いることが好ましい。この異常振動検出装置によれば、ローターが回転を始めるとローター底部に取付けられたアダプタによりローターを判別し、そして、回転センサにより危険速度を通過した事を判別後、距離計により振れ量を計測し、あらかじめ測定・入力されているロータに対する許容振れ量と比較する。比較の結果、あらかじめ入力されている当該ローターの許容値を超えている場合には、ローターを減速させる。このようにして異常振動を防止することができる。
【００２７】
（溶液濃縮方法）
以下、本発明の溶液濃縮装置を用いた溶液濃縮方法の例を図４を用いて説明する。なお、図４中「Ｓ」は、ステップを意味する。
【００２８】
まず、チューブ（溶液収容手段）を本発明の溶液濃縮装置（遠心分離機）に装填する（Ｓ１０１）。複数本のチューブを用いる際は、対角線上にバランスをとりながら設置することが好ましい。より具体的には、図５に示すのように４本のチューブを用いる場合は、図５の１、２、３、４の順に対角線を書くような順で設置していくことが好ましい。また、対象溶液を入れた本数が、チューブの設置数より少ない場合であっても、ダミーの溶液をチューブに入れ、バランスをとることが好ましい。例えば、４本のチューブを同時に遠心する装置の場合において、３本分のチューブしか必要でない場合であっても、残りの１本についてもその溶液と同様の重量を有する液体を充填し、４本同時に遠心することが好ましい。このようにすることで、回転バランスを維持することができ、異常振動が発生する事態を防止することができる。
【００２９】
次に、溶液（精製したタンパク質及び緩衝液）をチューブに充填する（Ｓ１０３）この際、望ましい量が本発明の液面検出手段と、溶液供給量制御手段と、溶液供給手段とにより自動的に供給されることが好ましい。
【００３０】
濃縮装置の回転速度を入力する。すると、本発明の溶液供給量制御手段は、回転速度に関する入力情報を待つ（Ｓ１０５）。なお、この入力情報は、溶液供給量制御手段の記憶手段により記憶されることが好ましい。また、予め回転速度に関する入力手段が記憶されていることも好ましい。
【００３１】
溶液供給量制御手段に記憶された回転速度に関する情報を駆動モータが受け、チューブを保持するローターを回転させる（Ｓ１０７）。回転速度としては、例えば、１０００ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍ、より具体的には３０００ｒｐｍが挙げられるが、これに限定されるものではない。この回転時間は特に限定されるものではなく、例えば、１０〜３０分が挙げられる。
【００３２】
ローターの回転を一度止め、又はローターの回転を遅くして、又はローターが回転している際に、液面検出手段がチューブ内の液面レベルを検出する（Ｓ１０９）。なお、この際、フィルタが目詰まりを起している、フィルタがずれているなどの異常がある場合をも液面検出手段により検出できるようになっていることが好ましい。異常があれば、チューブを交換するか、フィルタなどを調整し、再度回転を行う（Ｓ１０１へ戻る）。
【００３３】
ローターを再び回転させる（Ｓ１１１）。この際の回転速度としては、例えば、１０００ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍ、より具体的には所定の遠心加速度を得るために５０００ｒｐｍが挙げられるが、これに限定されるものではない。この回転時間は特に限定されるものではなく、例えば、１０分〜３０分が挙げられる。
【００３４】
ローターの回転を一度止め、又はローターの回転を遅くして、又はローターが回転している際に、液面検出手段がチューブ内の液面レベルを検出する（Ｓ１１３）。なお、この際、フィルタが目詰まりを起している、フィルタがずれているなどの異常がある場合をも液面検出手段により検出できるようになっていることが好ましい。異常があれば、チューブを交換するかフィルタなどを調整し、再度回転を行う（Ｓ１０１へ戻る）。
【００３５】
液面検出手段により検出された各チューブの液面レベルに関する情報は、溶液量制御手段に伝達され、溶液量制御手段は、チューブに供給すべき適切な溶液の量についての情報を、溶液供給手段に伝達する（Ｓ１１５）。
【００３６】
溶液供給手段は、溶液量制御手段から伝達された、チューブに供給すべき適切な溶液の量についての情報に基づいて、それぞれのチューブの液面レベルに応じ、または液面レベルの平均値をとり、各チューブに適切な量の溶液を各チューブに供給する（Ｓ１１７）。
【００３７】
希望量の濃縮溶液が得られるまで、ステップ１１１〜ステップ１１７を繰り返す。
【００３８】
希望量の濃縮溶液が得られたら、ローターの回転数を低減する。この際の回転数は、例えば１００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍが挙げられ、具体的には１０００ｒｐｍが挙げられる（Ｓ１１９）
【００３９】
さらに液面レベルを点検し、希望量が集められていることを確認しても良い（Ｓ１２１）。なお、ＮＭＲ解析のためのタンパク質の濃縮液としては、３００マイクロリットル程度製造することが好ましい。
【００４０】
チューブの回転を停止する（Ｓ１２３）。その後、チューブを取り出す（Ｓ１２５）。チューブを取り出す作業は人力によって行っても良いし、機械により自動的に行われるようにしても良い。
【００４１】
取り出したチューブは、好ましくは、カラムに立て静置される（Ｓ１２７）。このようにして濃縮溶液を得ることができる。なお、本発明は特にタンパク質の濃縮方法として有用である。
【００４２】
上記ステップを経て、タンパク質の濃縮溶液を得た場合、その溶液は、ＮＭＲやＸ線解析に好適に用いることができ、タンパク質やドメインの立体構造解析、タンパク質の機能解析に大いに活用される。
【００４３】
（核磁気共鳴法）
ＮＭＲ技術は、検査する物質（通常は適当な溶媒中にある）を強力な磁場に置き、無線周波数（ｒｆ）により励磁されるまで磁場と整列する。これらは共鳴エネルギーを吸収し、ｉ）核の種類と、ｉｉ）原子環境とによって定まる周波数で再放射する。さらに、共鳴エネルギーは一つの核から他の核へ、結合又は三次元空間を通って移り、特定の核とその近くの核の環境についての情報を与える。
ＮＭＲ装置としては、例えば、ブルカー社より購入可能なＤＲＸ−６００、バリアン社より購入可能なＩＮＯＶＡ６００、ＪＥＯＬ社より購入可能なα−６００等がある。
【００４４】
ＮＭＲは以下のようにして測定することができる。先ず、ＮＭＲ試料管に冷却したパスツールピペット等を使用して混合溶液を注ぐ。この際、本発明の溶液濃縮装置により濃縮されたタンパク質の濃縮液を用いる。本発明によれば、短時間、かつ適切な濃縮液を得ることができるため、ＮＭＲを含めた操作を適切かつ迅速に行うことができる。さらには、ＮＭＲの解析データに基づいたタンパク質やドメインの立体構造解析や機能解析を迅速に行うことができる。
【００４５】
パスツールピペットは長さ２０ｃｍ以上が好ましく、例えば東和科学社より購入可能である。あらかじめ目的温度（１７℃ないし５７℃）に達したＮＭＲ静磁場に、前記ＮＭＲ試料管を挿入する。磁場の大きさは、好ましくは９０ＭＨｚ−１０００ＭＨｚ、より好ましくは６００ＭＨｚ−９００ＭＨｚである。磁場配向の度合いは、磁場強度の２乗に比例するため、より高磁場な条件ほど望ましい。例えば、２次元ＮＭＲとしては２Ｄ、ＤＯＱ−ＣＯＳＹ、ＴＯＣＳＹ、ＮＯＥＳＹ、ＨＳＱＣ等、多次元ＮＭＲとしては、ＨＮＣＯ、ＨＣＡＣＯ、ＨＮＣＡ、ＨＣＡ（ＣＯ）Ｎ、ＨＮ（ＣＯ）ＣＡ、ＨＮＨＢ、ＣＢＣＡＮＨ、Ｈ（ＣＡ）ＮＨ、ＨＢＨＡ（ＣＯ）ＮＨ、ＨＣＣＨ−ＣＯＳＹ、ＨＣＡＮＨ、ＨＣＣＨ−ＴＯＣＳＹ、ＨＣＡＣＯＮ、１５Ｎ−ＮＯＥＳＹ−ＨＳＱＣ、１３Ｃ−ＮＯＥＳＹ−ＨＳＱＣ等が知られている。
【００４６】
（Ｘ線解析法）
Ｘ線結晶解析では、Ｘ線ビームを検査する物質の結晶（又は線維）に当て、結晶内で整列する分子の原子により屈折させる。散乱したＸ線を感光板で捉え、それを標準的技術を用いて現像する。回折したＸ線は感光板上に一連のスポットとして視覚化でき、このパターンから結晶内の分子構造が決定できる。Ｘ線結晶解析では、純粋かつ大きな結晶を得ることが望まれる。本発明の溶液濃縮装置により濃縮されたタンパク質の濃縮液を用いることにより、純度の高いタンパク質の結晶を得ることができるため、精度が高いＸ線結晶解析のパターンを得ることができる。また、本発明によれば、短時間で濃縮液を得られるため、Ｘ線結晶解析を含めた操作を適切かつ迅速に行うことができる。さらには、Ｘ線結晶解析データに基づいたタンパク質の立体構造の解析やタンパク質の機能解析を迅速に行うことができる。
【００４７】
（タンパク質の３次元構造の解析法）
１９８０年代後半には、ＮＭＲによるタンパク質の立体構造解析が急速に進展した（Ｋ．Ｗｕｔｈｒｉｃｈ著、京極好正、小林祐次訳「タンパク質と核酸のＮＭＲ−二次元ＮＭＲによる構造解析」、東京化学同人（１９９１））。特に、超高磁場磁石（現在は、プロトンの共鳴周波数で８００ＭＨｚ）の利用や、窒素原子や炭素分子の安定同位体である１５Ｎや１３Ｃを用いた新しい異種核多次元ＮＭＲ法等が開発された。さらにＮＭＲにより得られた生体分子の構造情報より、当該生体分子の立体構造解析・機能解析を行うことが可能である。ＮＭＲデータから構造解析を行うための多くのプログラムが周知であり、例えば化学シフト帰属のためのものとして、ＮＭＲ　Ｐｉｐｅ、ＰＩＰＰ、Ｃａｐｐ、Ｆｅｌｉｘ、ＮＭＲ　Ｖｉｅｗ、ＸＥＡＳＹ，立体構造計算ソフトとしてＸ−ＰＬＯＲ、ＣＮＳ、ＤＹＡＮＡ，ＤＹＮＡＭＯ等が用いられている。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、タンパク質などの濃縮工程において、作業効率が向上し、短時間処理を可能とする新規な溶液濃縮装置を提供できる。
本発明によれば、良好な状態のタンパク質などの濃縮液を得ることができる溶液濃縮装置を提供できる。
本発明によれば、複数種類のタンパク質溶液を同時に濃縮する場合であっても、効率よく濃縮作業を行うことができる溶液濃縮装置を提供することができる。本発明によれば、本発明の溶液濃縮装置を用いてタンパク質の濃縮を迅速かつ的確に行い、得られたタンパク質の濃縮液を用いてＮＭＲや結晶化後のＸ線解析などを行い、タンパク質やドメインの立体構造や機能解析などを行うことができる。
本発明によれば、上記解析に基づいて創薬を行うことができる。このため、本発明の溶液濃縮装置は、創薬などに特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明の溶液濃縮装置の一例を示す概略構造図である。図１（ｂ）は、その装置の上面図である。
【図２】図２は、本発明の液面レベルを調整する機構の概略図である。
【図３】図３は、本発明の溶液収容手段の例を表す概略図である。
【図４】図４は、本発明の溶液濃縮装置を用いて溶液を濃縮するプロトコルを示す図である。
【図５】図５は、溶液収容手段や、溶液供給装置などの配置の例を示す図である。
【符号の説明】
１　溶液収容手段
２　ローター
３　駆動モータ
５　液面検出手段
７　溶液供給量制御手段
９　溶液供給装置
１１　ろ液収容部
１３　胴体部
１５　ろ膜
１７　キャップ部
１８　穴
１９　濃縮液回収部
３１　光源
３２　液面検出手段
３３　溶液供給量計算手段
３３ａ　溶液供給量算出部
３４　溶液供給手段
３４ａ　タンパク質液サーバ
３４ｂ　液補充注入自動分注器
【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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