(57)【要約】【課題】  試料分析間の汚染を避けるために行われている洗浄操作を省き、送液流路に付着した感染源からの実験者への感染の危険度を減らし、更に実験室でも対応可能なコンパクトな送液ポンプシステムを創出することが解決すべき課題である。タンパク質などを含む溶液を、異物の混入無く、簡便・迅速に送液する送液システムを提供することを課題とする。【解決手段】  膜やゲルを内蔵したカラムをディスポーザブルなカートリッジの中に収納し、カートリッジの側壁の一部を圧搾板として使用し、カラムに接続したチューブの一部をカートリッジの該側壁に配置してチューブを駆動回転ローターに押し当てることによって送液ポンプが形成され移動相を搬送できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動回転ローターと送液流路を形成するチューブと圧搾板とからなり、前記チューブが前記駆動回転ローターによって前記圧搾板に押し当てられて該駆動回転ローターの周方向回転により該チューブ内の液体を送液する送液ポンプであって、送液ポンプの構成要素である圧搾板が、送液ポンプに着脱可能なカートリッジの外殻の一部であることを特徴とする送液ポンプ。
【請求項２】
送液ポンプの構成要素であるチューブが、該カートリッジに設置されている送液流路の一部である請求項１記載の送液ポンプ。
【請求項３】
カートリッジ外殻の駆動回転ローター圧搾面にチューブが設置されている請求項１または２記載の送液ポンプ。
【請求項４】
カートリッジ外殻の駆動回転ローター圧搾面が、圧搾される方向に弧状に彎曲した曲面を形成する請求項１〜３のいずれかに記載の送液ポンプ。
【請求項５】
チューブが、カートリッジ外殻の弧状に彎曲した駆動回転ローター圧搾面に対して弓状に設置されている請求項４記載の送液ポンプ。
【請求項６】
少なくとも１つのカラムが送液流路に接続されている請求項１〜５のいずれかに記載の送液ポンプ。
【請求項７】
カラムに膜を設置してなることを特徴とする請求項６記載の送液ポンプ。
【請求項８】
膜が中空糸膜であることを特徴とする請求項７記載の送液ポンプ。
【請求項９】
膜の素材が、セルロース、セルロースアセテート、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリアミドナイロン、ポリ弗化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリエステル、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリエチレンおよびポリプロピレンから選ばれる請求項７または８記載の送液ポンプ。
【請求項１０】
カラムがゲル充填カラムであることを特徴とする請求項６記載の送液ポンプ。
【請求項１１】
カラムがゲル濾過または吸着分離を行うためのカラムである請求項６記載の送液ポンプ。
【請求項１２】
少なくとも一つの膜カラムと、少なくとも一つのゲル充填カラムとが送液流路に接続されている請求項６〜１１のいずれかに記載の送液ポンプ。
【請求項１３】
送液流路が閉鎖流路の一部である請求項１〜１２のいずれかに記載の送液ポンプ。
【請求項１４】
全ての送液流路がカートリッジに収納されてなる請求項１〜１３のいずれかに記載の送液ポンプ。
【請求項１５】
カートリッジを設置すると、カートリッジに設置されたチューブを駆動回転ローターが圧搾できる位置までカートリッジを搬送する機構を備えた請求項１〜１４のいずれかに記載の送液ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体成分を含有する原液、特にヒトの血漿、尿等に代表される原液などの液体を送液する送液ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
生物化学、薬学、細胞生物学、分子生物学の領域では、例えば、生体組織の抽出液の中から特定のタンパク質を分離・精製したり、細胞が産生した細胞培養液中のタンパク質を精製したり、細胞抽出液の中から遺伝子を分離するなど、混合物の中から目的の物質を分離する操作が行われてきた。このような操作に使われる手段は非特許文献１に開示されている。なかでもゲルクロマトグラフィーは最も汎用的で、分子量の違いを利用して分離するゲル濾過、荷電状態の違いを利用して分離するイオン交換クロマトグラフィー、リガンドに対する親和性の違いを利用して分離するアフィニティクロマトグラフィがある。また、近年は分子生物学の進歩により細胞やバクテリアに有用なタンパク質等を作らせる技術が発達し、特許文献１に示すように、中空糸膜を用いて培養上清などから目的タンパク質を分離・精製する技術が知られている。これらの分離技術においては、膜を設置したカラムまたはゲルを充填したカラムと、送液ポンプとをシリコンチューブなどで接続し、送液ポンプにより緩衝液などの移動相を搬送し、その流れの中に目的物質を含む原液を投入して膜またはカラム通過させることにより目的物質を分離する。
【０００３】
これらの技術において分離効率を最大に得るためには、移動相を搬送する速度を最低に制御する必要がある。高すぎると膜の目詰まりやゲルのつぶれが起こるため、搬送速度には上限があり、これらの操作に時間がかかる最大の原因となっている。送液流路が複雑な場合には組み立てにも時間を要し、複数の異なる試料を処理する場合には、分析間の汚染を避けるために洗浄操作が加わるため更に時間がかかる。また、試料が感染源を有する患者の体液などの場合には、感染源が送液流路に付着した場合に実験者の危険度が増す。
【特許文献１】特許第３４３９５０３号公報
【非特許文献１】日本生化学会編，「新生化学実験講座（第１巻）タンパク質(1)分離・精製・性質」, 東京化学同人, 1990年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
最近では特に上述の技術が病態関連物質を探索する研究に盛んに使われ、臨床現場から来る大量の検体を処理するために使われている。分析間の汚染を避けるために行われている洗浄操作を省き、送液流路に付着した感染源からの実験者への感染の危険度を減らし、更に実験室でも対応可能なコンパクトな分離システムに対応できる送液ポンプを創出することが解決すべき課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために検討を行った結果、膜やゲルを内蔵したカラムをディスポーザブルなカートリッジの中に収納し、カートリッジの側壁の一部（カートリッジの外殻の一部）を圧搾板として使用し、カラムに接続したチューブの一部をカートリッジの該側壁に配置してチューブを駆動回転ローターに押し当てることによって送液ポンプが形成され移動相を搬送できることを見出し、本発明に至った。
【０００６】
本発明の好ましい形態によれば、下記（１）〜（１５）を挙げることができる。
「（１）駆動回転ローターと送液流路を形成するチューブと圧搾板とからなり、前記チューブが前記駆動回転ローターによって前記圧搾板に押し当てられて該駆動回転ローターの周方向回転により該チューブ内の液体を送液する送液ポンプであって、送液ポンプの構成要素である圧搾板が、送液ポンプに着脱可能なカートリッジの外殻の一部であることを特徴とする送液ポンプ。
（２）送液ポンプの構成要素であるチューブが、該カートリッジに設置されている送液流路の一部である（１）記載の送液ポンプ。
（３）カートリッジ外殻の駆動回転ローター圧搾面にチューブが設置されている（１）または（２）記載の送液ポンプ。
（４）カートリッジ外殻の駆動回転ローター圧搾面が、圧搾される方向に弧状に彎曲した曲面を形成する（１）〜（３）のいずれかに記載の送液ポンプ。
（５）チューブが、カートリッジ外殻の弧状に彎曲した駆動回転ローター圧搾面に対して弓状に設置されている（４）記載の送液ポンプ。
（６）少なくとも１つのカラムが送液流路に接続されている（１）〜（５）のいずれかに記載の送液ポンプ。
（７）カラムに膜を設置してなることを特徴とする（６）記載の送液ポンプ。
（８）膜が中空糸膜であることを特徴とする（７）記載の送液ポンプ。
（９）膜の素材が、セルロース、セルロースアセテート、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリアミドナイロン、ポリ弗化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリエステル、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリエチレンおよびポリプロピレンから選ばれる（７）または（８）記載の送液ポンプ。
（１０）カラムがゲル充填カラムであることを特徴とする（６）記載の送液ポンプ。
（１１）カラムがゲル濾過または吸着分離を行うためのカラムである（６）記載の送液ポンプ。
（１２）少なくとも一つの膜カラムと、少なくとも一つのゲル充填カラムとが送液流路に接続されている（６）〜（１１）のいずれかに記載の送液ポンプ。
（１３）送液流路が閉鎖流路の一部である（１）〜（１２）のいずれかに記載の送液ポンプ。
（１４）全ての送液流路がカートリッジに収納されてなる（１）〜（１３）のいずれかに記載の送液ポンプ。
（１５）カートリッジを設置すると、カートリッジに設置されたチューブを駆動回転ローターが圧搾できる位置までカートリッジを搬送する機構を備えた（１）〜（１４）のいずれかに記載の送液ポンプ。
【発明の効果】
【０００７】
送液ポンプを構成する圧搾板とチューブとを駆動回転ローターから分離し、分離カラムを収納したディスポーザブルカートリッジを圧搾板として使うことによって、送液流路を組み立てる手間が省け、試料分析毎にカートリッジを交換するだけで済み、分析間の汚染を避けるために行われている送液流路の洗浄操作が不要となる。送液流路に付着した感染源も送液流路に蓄積しないため実験者への感染の危険度が極端に減少する。更に実験室でも対応可能なコンパクトな送液ポンプシステムとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明でいうカートリッジとは、収納スペースを有した箱のことである。素材は特に限定されないが、ハンドリングし易く、運搬し易く、強度があるという理由でプラスチック製のものが好ましい。形状は特に限定されないが、カラムと送液流路を収納できるほどの十分なスペースを内部に有し、送液ポンプの駆動回転ローターで圧搾を受ける圧搾板の圧搾面は圧搾される方向に弧状に彎曲した曲面になっていることが特に好ましい。全ての送液流路がカートリッジに収納されてなることがさらに好ましい。曲面になっていることで駆動回転ローターとの接触面積が増え、結果的に安定した流量が確保できる。この外殻部分が送液ポンプの構成要素である圧搾板に相当する。送液ポンプのもう一つの構成要素であるチューブがこの圧搾面に設置されていることが好ましい。カートリッジの圧搾面と駆動回転ローターがこのチューブを挟む形で送液ポンプが形成され、駆動回転ローターが周方向に回転することによってカートリッジ内の送液流路中の液体が循環する。カートリッジ外殻の圧搾面に対してチューブは圧搾される方向に設置されていることが必須であるが、必ずしも圧搾面に接していなくてもよい。圧搾の際にチューブが圧搾方向と垂直の方向に振動するのを防ぐため、チューブが、カートリッジの外殻の弧状に彎曲した圧搾面に対して弓状に設置されていることが特に好ましい。
【０００９】
本発明の駆動回転ローターには、その外周に回転自在のローラーが設置されていることが好ましい。外周にローラーがあるとチューブの圧搾をよりスムーズに行える。チューブポンプによって送られる移動相の量は、ローラーとローラーの間の圧搾されないチューブの中に存在する移動相の量によって決めることができる。
【００１０】
本発明の送液流路とは、処理すべき検体や、水や緩衝液などの移動相が搬送される経路のことを指す。本発明の送液ポンプによって移動相が送液される送液流路は特に限定されず、駆動回転ローターによって圧搾を受けるチューブが設置されていればどのような送液流路でも良い。後述するように生体成分を分離するためのカラムを含む送液流路が好ましく用いられる。送液流路の末端が解放されていても良いし、閉鎖ループを形成した閉鎖流路であっても良いが、閉鎖流路であることが好ましい。閉鎖流路であることで、全ての送液流路がカートリッジに収納することができる。カラムが設置されている場合は送液流路のどこに設置されていても良い。チューブの素材は特に限定されないが、柔軟な弾性体から成っていることが好ましく、シリコーン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、フッ素樹脂、天然ゴム、合成ゴムが好ましく用いられ、耐久性、安定性の面でシリコーン樹脂、フッ素樹脂が最も好ましい。
【００１１】
カートリッジの圧搾面にチューブを取り付ける方向は、カラムのポートの方向と一致させる。またカートリッジの外殻の圧搾を受ける面にはカラムと同数の溝が形成されており、この溝にチューブを埋めることによってチューブの位置がしっかりと固定出来る。各カラムの両端ポートに接続されたチューブは圧搾板を介して、送液流路内の液体が循環出来るようになっている。圧搾の精度を維持するためにチューブは支持体（機側）のより近くに位置していることが好ましい。精度が狂うとチューブが押さえつけられなくなり定量送りができなくなる。カートリッジを本体に簡便かつ正確に装着させるために、カートリッジにガイド穴を備え、このガイド穴をポンプ駆動装置のガイド軸に貫通させることで容易に装着が行われる。続いて、カートリッジを固定させることによって複数本のチューブが送液ポンプの駆動回転ローターと適正な距離を保持させ、送液ポンプを作動させることによって、複数本の中空糸カラム処理液は順次送液される。
【００１２】
本発明においては、中空糸膜または平膜を備えたカラムをの接続されている送液流路が好ましく用いられ、処理量が高く、圧力損失が小さいという理由で中空糸膜がより好ましく用いられる。膜の分子分画性能に関しては、回収したい溶質の分子量と除去したい溶質の分子量を考慮して、分子分画能（カットオフ値）を適宜選択できる。この送液流路を構成するチューブを送液ポンプの駆動回転ローターが圧搾することが好ましく、送液ポンプによってカラム内の中空糸の中を処理液が循環出来る構造になっている。
【００１３】
例えば、分離効率を上げるために多段構成にした場合には、複数個の送液流路を横に配列して、前段の中空糸カラムの濾液出口と後段送液流路とを送管で連結し、処理液が多段のカラムに順次送られ分離が繰り返し行われる。滞留なく送液し最大の分離効率を得るために、多段の送液流路のそれぞれのチューブを駆動回転ローターが圧搾することが好ましい。これらのポンプは別々の駆動で運転されても良いし、同一の駆動で同軸運転されても良いが、滞留なく送液し最大の分離効率を得るために、同一の流量を維持するように運転されることが好ましい。同軸で運転する場合には、膜の分離・濃縮効率に応じて、各部分の運転速度およびシーケンスを適宜選択できる。
【００１４】
本発明において、濾過に使用される膜は、セルロース、セルロースアセテート、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリアミドナイロン、ポリ沸化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリエステル、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリエチレンおよびポリプロピレンからなる群より１種類以上選択される素材を含むフィルターあるいは中空糸を用いることにより一層効率的に目的とする溶質成分を分離することができる。平面フィルター、カートリッジ式フィルター等の平膜型分離膜（フィルター）、中空糸等の中空状分離膜（中空糸）のいずれも用いることができる。
【００１５】
これらのフィルターあるいは中空糸に、抗体やそのフラグメント、ポリエチレンイミン、アミノメチルピリジン、ポリフェノール、ブルー色素、２価金属イオン（Zn2+, Ni2+, Co2+, Cu2+等）および疎水性化合物（メチル基、ベンジル基、フェニル基、クロロメチル基、オクチル基、ラウリル基等）からなる群より１種類以上選択される物質（リガンド）を固定化することにより、フィルターあるい中空糸に溶質への親和性を付与できる。
【００１６】
カートリッジは直接駆動回転ローターに押し当ててもよいが、作業者に対する安全性の点から、カートリッジを設置するとカートリッジが移動し、カートリッジに設置されたチューブをローターが圧搾できる位置までカートリッジを搬送する機構を備えていることが好ましい。
【００１７】
以下、本発明の水溶液中タンパク質成分を分離する方法およびタンパク質分画装置の一態様例について図を用いながら説明するが、本発明はこれに規定されるものではない。
【実施例】
【００１８】
（実施例）
図１、２、３は、本発明の送液ポンプを設けた分画装置の一例の図である。図１は分離部が３段階の送液流路によって構成されていることを示す。ゴムボタン２ｂに３方継手２ａと継手２ｃを接続した。フレキシブルなチューブ３を用いて継手２ｃと中空糸膜カラム５ａの下ノズル６ａを多チャンネル式圧搾板８の曲面に這うようにして接続した。更に、３方継手２ａをチューブ付きバック１２に接続した。分離部を構成する中空糸膜カラム５ａ、５ｂ、５ｃと、濃縮部を構成する中空糸膜カラム５ｄと多チャンネル式圧搾板８とを一体化し、各中空糸膜カラム５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの上端に備えた上ノズル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにフレキシブルなチューブを接続し、多チャンネル式圧搾板８の曲面に這うようにして各々のチューブを設置し、下ノズル６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄに各々接続した。
【００１９】
次に、中空糸膜カラム５ａの胴体下ノズル７ａと中空糸膜カラム５ｂの下ノズル６ｂとを、中空糸膜カラム５ｂの胴体下ノズル７ｂと中空糸膜カラム５ｃの下ノズル６ｃとを、中空糸膜カラム５ｃの胴体下ノズル７ｃと中空糸膜カラム５ｄの下ノズル６ｄとを各々配管接続した。中空糸膜カラム５ｄの胴体下ノズル７ｄと３方継ぎ手２ａとを配管接続した。更に中空糸膜カラム５ｄの下ノズル６ｄと回収容器キャップ１１とを、中空糸膜カラム５ｄの上ノズル４ｄと回収容器キャップ１１とを接続した。回収容器１０の回収容器キャップ１１を密閉した。上記に記した全ての中空糸膜カラム、ノズル、チューブ、継手、チューブ付きバック、回収容器、回収容器キャップは閉鎖流路を形成した。この閉鎖流路内には移動相である水系の緩衝液が充填された。
【００２０】
図２に示すように、上記送液流路を収納箱１３に収納しカートリッジＣとした。装置１４には多チャンネル式駆動回転ローター９が装備され、カートリッジおよび多チャンネル式圧搾板８のガイド穴はガイド軸８ａ、８ｂを貫通し、ガイド軸８ａ、８ｂに押し込むことによって固定された。固定されたカートリッジＣは駆動回転ローター９の側に平行移動し、駆動回転ローター９と圧搾板８と圧搾板８の曲面に設置された７本のチューブにより送液ポンプを形成した。駆動回転ローター９の外周には、自由に回転できる８つの回転ローラーが設置された。
【００２１】
図３に示すように、多チャンネル式駆動回転ローター９の上部にはシリンジポンプＳが取り付けられた。多チャンネル式駆動回転ローター９にはモーターが各々取り付けられた。
【００２２】
液の流れを矢印で示した。血清などの原液を封入したシリンジ１の針を供給部のゴムボタン２ｂに刺した後、検体はシリンジポンプによって制御された速度で投入された。投与された原液は移動相と混じり合いながら、モーターによって駆動される駆動回転ローター９ａによって搬送されながら分離部の中空糸膜カラム５ａに送液された。モーターによって駆動される駆動回転ローター９ｂによって中空糸膜カラム５ａを循環する間に生成した濾液は胴体下ノズル７ａから出て、後段の中空糸膜カラム５ｂに駆動回転ローター９ｂによって搬送された。中空糸膜カラム５ｂの濾液は、更に後段の中空糸膜カラム５ｃに搬送された。このように原液の溶質は、分離部を形成中空糸膜カラム５ａ、５ｂ、５ｃで分画された。中空糸膜カラム５ｃの濾液は、濃縮部の中空糸膜カラム５ｄに搬送された。中空糸膜カラム５ｄを循環する間に生成した濾液は胴体下ノズル７ａから出て継手２ａを介して供給部に返送された。中空糸膜カラム５ｃの濾液は、濃縮部の中空糸膜カラム５ｄに搬送された。分離部と濃縮部における液の循環と送液は駆動回転ローター９ｂによって行われた。指定された時間が経過した後、駆動回転ローター９ａ、９ｂは停止し、モーターによって駆動される駆動回転ローター９ｃが始動した。これにより回収容器１０内にある空気が濃縮部内の送液流路にある濃縮液を押し出し、濃縮液は下ノズル６ｄを通り回収容器１０に回収された。なお、図３におけるＧａ、Ｇｂはそれぞれ図１、図２における８ａ、８ｂと同じである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】供給部、分離部、供給部、回収部より成る送液流路、圧搾板、駆動回転ローターからなる送液ポンプシステムの一例を示す説明図である。
【図２】図１の閉鎖流路を収納箱に収納してカートリッジとした様子を示す説明図である。
【図３】本発明の送液ポンプ装置の一例を示す説明図である。
【図４】図１の閉鎖流路を収納箱に収納してカートリッジとした様子を示す詳細な説明図である。
【図５】本発明の送液ポンプ装置の一例を示す詳細な説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  シリンジ
２ａ  ３方継手
２ｂ  ゴムボタン
２ｃ  継手
３  チューブ
４ａ  上ノズル
４ｂ  上ノズル
４ｃ  上ノズル
４ｄ  上ノズル
５ａ  中空糸膜カラム
５ｂ  中空糸膜カラム
５ｃ  中空糸膜カラム
５ｄ  中空糸膜カラム
６ａ  下ノズル
６ｂ  下ノズル
６ｃ  下ノズル
６ｄ  下ノズル
７ａ  胴体下ノズル
７ｂ  胴体下ノズル
７ｃ  胴体下ノズル
７ｄ  胴体下ノズル
８ａ  ガイド軸
８ｂ  ガイド軸
９  多チャンネル式駆動回転ローター
９ａ  駆動回転ローター
９ｂ  駆動回転ローター
９ｃ  駆動回転ローター
１０  回収容器
１１  回収容器キャップ
１２  チューブ付きバック
１３  収納箱
１４  装置
１５  駆動ローター外周の回転ローラー
【図１】
2005273656.tif 000003
【図２】
2005273656.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005273656.tif 000006
【図５】
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