JP2004515773A - 有機物質の連続処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機物質の連続処理方法及び装置
【解決手段】本発明は、有機物質の連続処理のための方法及び対応する装置に注目している。より具体的には、本発明は、直列に接続された処理手段を用いて処理工程を行い、これにより効率的な処理を可能にすると共に、外部からの汚染に対して高い安全性を実現できる方法及び装置を提供する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
（発明の分野）
本発明は、有機物質の連続処理方法及び対応する装置に注目する。より具体的には、本発明は、直列接続処理手段を用いて処理工程が行われる方法及び装置に関し、これにより、効率的な処理が可能になり、外部からの汚染に対する高度な安全性を実現できる。
【０００２】
（発明の背景）
生物学的サンプルを処理する場合には、一般に、多くの処理工程を行わなければならない。該処理工程は、回収、合成あるいは同定処理に関連する場合がある。実例として、合成有機分子の回収の背景を、説明に役立つ実例として用いる。
【０００３】
生体高分子、オリゴヌクレオチド、オリゴリボヌクレオチド、オリゴ糖、ペプチド及びこれらの組合せを含む反復有機分子の合成は、従来、前駆物質分子および／または反応物を適当な基質または支持材に付着させることにより行われる。例えば、オリゴヌクレオチド及びポリヌクレオチドの合成は、所定のシーケンス（Ｍ．Ｊ．Ｇａｉｔ，Ｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，ａ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｒｏａｃｈ，ＩＲＬ Ｐｒｅｓｓ，１９８４年参照）に従った化学的合成による個々のモノヌクレオチド単位の段階的組立てを含む。トリチル基の除去、洗浄、活性化、結合、洗浄、キャッピング、洗浄、酸化及び洗浄からなる反復シーケンスは、各ヌクレオチドを導入するのに用いられる。合成中の好ましくない副反応を最少化するために、異なる２種類の保護基、すなわち、全ての複素環式基上の主なアミン基および全てのヌクレオチドの燐上の水酸基の恒久的な保護、および入ってくるヌクレオチドの５水酸基に対する一時的な保護が用いられる。
【０００４】
オリゴヌクレオチドの保護基及び支持体からの遊離、例えば、脱保護や***は、一般に、塩基処理、例えば、２５〜３５％アンモニア溶液を使用することによって行われる。４，４’ジメトキシトリチル（ＤＭＴ）等の一時的な保護基は、トリチル基の除去工程中に取り除かれる。最後に入ってくるヌクレオチドのＤＭＴ基は、後の精製処理において補助するために保持される場合がある。オリゴヌクレオチド上のＤＭＴ基は、酸処理によって容易に取り除くことができる。
【０００５】
合成後、分子は、該分子の合成基質からの***、脱保護、精製及び該分子の所望の媒質、例えば緩衝液への移送を含む工程によって回収しなければならない。最後の工程は、一つまたはそれ以上の上述の工程の間に行ってもよい。
【０００６】
ヌクレオチド及びペプチドの合成は、一般に、基質を用いて一箇所で自動的に行われるが、異なる試薬は、特定の方法で、および特定の条件下で供給され、所望の分子の回収に必要な上述のプロセス工程は、従来、段階的な方法で手動で行われ、あるいは最近では、異なる工程を実行するようにロボットが使用される自動化された構成によって行われている。
【０００７】
このアプローチの実例は、生体高分子含有カラム、例えば、基質に含まれる有機分子の回収を処理する装置を開示する国際公開 ＷＯ ９３／２０１３０で知ることができる。要約すれば、この出願は、アウトレットを有する溶剤供給手段と、基質サンプルを保持し、かつインレット及びアウトレットを有するカラム手段とを備え、該インレットが、上記流体供給手段のアウトレットと流体的に連通している装置を開示しており、これは、公知の装置に対する基本的な構成を示す。好適な実施形態においては、基質サンプルを保持する手段のアウトレットは、（ｉ）インレット及びアウトレットを有する液体受入れ手段、あるいは、（ｉｉ）インレットを有するプロセス手段に接続することができる。より具体的には、開示した液体受入れ手段は、（ｉ）該液体をカラムに戻すのに使用できるシリンジ、あるいは、排出容器へ液体を移動させるための、または別の記載していない処理工程のための管系として説明されている。明らかなように、有機分子との相互作用の形の処理は、上記液体受入れ手段内では起こらないが、単に移動させる。開示されたプロセス手段は、（ｉｉ）インレットを有する容器が挿入され、該インレットも、加熱プロセス後に後続のアウトレットとして機能する加熱ブロックの形をしている。明らかなように、加熱処理後に、上記容器から物質を移動させる手段は設けられていない。
【０００８】
同様の段階的なアプローチは、例えば、ヌクレオチドの合成あるいはサンプル要素の同定において、生物学的サンプルを扱い処理する他の態様においても利用される。
【０００９】
（発明の概要）
従来技術の上記の議論を考慮して、本発明の第一の目的は、有効かつコスト的に有利な方法で、有機物質を処理することができ、そのうえ汚染の危険性を最少化する方法及び装置を提供することである。
【００１０】
より具体的には、本発明は、上述のものと同一の目的が、多数のプロセス手段を互いに流体的に連通させて直列に接続することによって達成することができ、生物学的物質の移動は、該直列に接続したプロセス手段を介して流体の流れを制御することにより行われ、所望のプロセスを、線形で連続的な状態で完全にまたは部分的に行えるようにするという理解に基づいている。
【００１１】
この構成により、サンプル物質の流れを多数のプロセス手段を通して制御することが可能になり、これにより、完全に自動化された構成が可能になり、該システムが本質的に密閉された場合、汚染の危険性は、著しく低減される。
【００１２】
対照的に、国際公開 ＷＯ ９３／２０１３０で開示された装置及び方法は、カラムに含まれた基質を処理する単一の工程に主として関係する。別の処理の場合、結果として生じる生体高分子は、シリンジまたは管系により、別の特定のものではないプロセス手段へ送られるか、あるいは、該生体高分子は、後続の熱処理のための容器へ送られ、該容器は、該生体高分子を手動で、あるいは記載していない別のプロセス手段への挿入によってそこから取り除かなければならない「デッドエンド」を呈する。
【００１３】
本発明の第１の態様においては、流体供給手段と、有機物質のサンプルを受入れるようになっている導管を有する受入れ手段と、各々が、有機物質のサンプルを処理するプロセス手段と関連付けられた導管を有する少なくとも第１及び第２のプロセス手段とを設ける工程と、前記それぞれの導管の間に直列の流体的連通を形成し、それにより、前記受入れ手段及び前記少なくとも一つのプロセス手段を介して前記流体供給手段からそれを介して流体を供給することができる少なくとも一つの導管を確立する工程とを備え、有機物質が前記受入れ手段内に配置され、前記直列接続した導管を介して少なくとも一つの流体が送られる、有機物質を処理する方法が提供される。
【００１４】
好適な実施形態においては、上記方法は、基質中に含まれ、かつ上記受入れ手段内に配置されている有機化合物の回収に適しており、それにより、上記プロセス手段のうちの少なくとも一つが、加熱手段を備える熱交換手段と、有機化合物を固定相に可逆的に結合する手段を備える精製手段と、溶媒交換手段とからなる群から取られる。
【００１５】
別の好適な実施形態においては、上記方法は、例えばＰＣＲによる有機化合物の合成に適しており、該化合物は、最初は上記受入れ手段内に配置されており、上記プロセス手段のうちの一つが、加熱手段と共に、そのインレット及びアウトレットに作用する流量制御手段を備える。
【００１６】
同様に、流体供給手段と、有機物質のサンプルを受入れるようになっている導管を有する受入れ手段と、各々が、有機物質のサンプルを処理するプロセス手段と関連付けられた導管を有する少なくとも第１及び第２のプロセス手段とを備え、前記手段が、それぞれの導管の間に直列の流体的連通を形成し、それにより、前記受入れ手段及び前記少なくとも２つのプロセス手段を介して前記流体供給手段からそれを介して流体を供給することができる少なくとも一つの導管を確立するように配置されている、有機物質を処理する第１の装置が提供される。上記流体供給手段は、好ましくは、複数の流体またはその混合物を連続的に供給するのに適している。
【００１７】
好適な実施形態においては、上記装置は、上記受入れ手段内に配置されている基質中に含まれている有機化合物の回収に適しており、それにより、上記プロセス手段のうちの少なくとも一つが、加熱手段を備える熱交換手段と、有機化合物を固定相に可逆的に結合する手段を備える精製手段と、溶媒交換手段とからなる群から取られる。
【００１８】
別の好適な実施形態においては、上記方法は、最初は上記受入れ手段内に配置されている有機化合物の合成に適しており、それにより、上記プロセス手段のうちの一つは、熱を供給するようになっており、かつそのインレット及びアウトレットに作用する流量制御手段を備える。
【００１９】
第２の態様においては、流体供給手段と、有機物質のサンプルを受入れるようになっている導管を有する受入れ手段と、インレット及びアウトレットを有する導管を備える少なくとも一つのプロセス手段とを設ける工程を備え、該導管が、有機物質のサンプルを処理するプロセス手段と関連しており、上記受入れ手段またはプロセス手段のうちの少なくとも一方が、上記導管に熱を供給するようになっている加熱手段を備え、上記それぞれの導管の間に直列の流体的連通を形成し、それにより、上記受入れ手段及び上記少なくとも一つのプロセス手段を介して上記流体供給手段からそれを介して流体を供給することができる少なくとも一つの導管を確立する工程を備え、有機物質が上記受入れ手段内に配置され、上記直列接続した導管を介して少なくとも一つの流体が送られる、有機物質を処理する方法が提供される。
【００２０】
例えば、脱保護またはＰＣＲ合成中の熱処理は、従来、別の容器内で行われていたが、反応容器からの流量を制御することにより、熱処理を直列の設備内に含めることが可能であり、上記流量制御手段は、流体が膨張したときの漏出を防止する。該流量制御手段は、従来の弁、ピンチ弁または冷却手段の形であってもよく、該冷却手段は、一定量の流体を凍結させることにより該流量を妨げる。
【００２１】
上記方法のための好適な実施形態においては、上記熱供給手段は、上記受入れ手段と組合わせて設けられており、上記プロセス手段は、有機化合物を固定相に可逆的に結合する手段を備える精製手段と、溶媒交換手段とからなる群から取られる。
【００２２】
同様に、流体供給手段と、有機物質のサンプルを受入れるようになっている導管を有する受入れ手段と、インレット及びアウトレットを有する導管を備える少なくとも一つのプロセス手段とを備え、該導管が、有機物質のサンプルを処理するプロセス手段と関連付けられており、上記受入れ手段またはプロセス手段のうちの少なくとも一方が、上記導管に熱を供給するようになっており、かつそのインレット及びアウトレットに作用する流量制御手段を備え、上記手段が、それぞれの導管の間に直列の流体的連通を形成し、それにより、上記受入れ手段及び上記少なくとも一つのプロセス手段を介して上記流体供給手段からそれを介して流体を供給することができる少なくとも一つの導管を確立するように配置されている、有機物質を処理する第２の装置が提供される。上記流体供給手段は、好ましくは、複数の流体またはその混合物を連続的に供給するのに適している。
【００２３】
上記装置の好適な実施形態においては、上記熱供給手段は、上記受入れ手段と組合わせて設けられており、上記プロセス手段は、有機化合物を固定相に可逆的に結合する手段を好ましくは備える精製手段と、溶媒交換手段とからなる群から取られる。
【００２４】
別の態様においては、インレット及びアウトレットを有する導管を備え、該導管が該導管に熱を供給するようになっている加熱手段、およびそのインレット及びアウトレットに作用する作動可能な流量制御手段と関連付けられている装置が提供される。
【００２５】
基本的な構成においては、上記装置の種々の構成要素は、ただ一つのインレット及びただ一つのアウトレットを有する（実際には、一つまたはそれ以上の追加的な排出用のアウトレットを含んでもよい）厳密に直列な状態で接続されている。しかし、好適な実施形態においては、追加的な流体のインレットまたはアウトレットを、個々のプロセス手段の間、または対応する個々のプロセス手段に配設してもよい。例えば、下流の特定の構成要素に対して有害になりうる非常に反応性の流体が使用される場合、それらの流体は、高濃度で流出する可能性がある。相応して、既に使用されている構成要素を取り除くことを避けるためには、流体は、低濃度で導入される。
【００２６】
流体は、複数の流体またはその混合物を指定時刻に作動する方法で、自動的かつ連続的に供給する手段によって供給してもよく、あるいは、流体は、全て手動で、例えば、種々の流体が入っている個々のシリンジを接続することにより供給してもよい。
【００２７】
好適な実施形態においては、追加的なプロセス、測定または回収手段を、上記のプロセス手段と直列に流体的に連通して設けてもよく、同様に追加的なインレット及びアウトレットを設けてもよい。
【００２８】
（好適な実施の形態の説明）
以下、本発明を、図面を参照してより詳しく説明する。
【００２９】
図１は、連続精製および緩衝交換を伴う、単一または複数の流路の、エネルギでアシストした化学反応のための装置の形をとる、本発明の一実施形態の概略図を示す。図示の装置は、多数の個々のモジュールを接続することにより構成されているが、２つまたはそれ以上のモジュールを単一のユニットに一体化してもよい。上記モジュールは、説明のため、流量接続手段を設けていない状態で示している。
【００３０】
より具体的には、上記装置は、流体送出しモジュール１０（ＦＭ）と、分配装置サブモジュール２１を含むサンプルホルダーモジュール２０（ＳＭ）と、加熱モジュール３０（ＨＭ）と、精製モジュール４０（ＰＭ）と、交換モジュール５０（ＥＭ）と、回収モジュール６０（ＣＭ）とを備え、該モジュール／サブモジュールは、フローコネクタ１０１〜１０６によって直列に接続されている。上記装置はさらに、流体の流量、弁の作動、冷却／加熱手段等（図示せず）を制御する制御手段を備える。以下、上記個々のモジュールをより詳細に説明する。以下において、流路または導管という用語が使用された場合、これは、そのどのような特定の形態をも意味せず、該導管または流路は、どのような構成（例えば一直線に配列されたものまたは曲がって配列されたもの）、およびどのような断面形状（例えば、一定または変化するもの）を有してもよい構造を単に画定するものである。
【００３１】
図２に示すような流体送出しモジュール（ＦＭ）は、特定の容量の液体または気体を、異なるプロセス工程に必要な特定の速度で送り出すようになっている。該流体は、気体圧力を加えることにより、ポンプを用いて、あるいはそれらを組み合わせてのいずれかによって供給することができる。どの場合においても、該気体／ポンプは、上記流体及び該プロセスに使用する物質に関して、不活性でなければならない。図示の供給モジュールは、マニホルド１２に接続された、流体が入っている複数の容器１１と、該マニホルドに接続されたポンプ１３と、パージ装置１４とを備える。
【００３２】
上記マニホルドは、上記各流体が入っている容器と流体的に連通している複数のインレット１６と、一つの共通のアウトレットとを備え、該インレットは、個々の弁Ｖ０〜Ｖ９によって制御される。該共通のアウトレットは、電子制御式中央ポンプ１３に接続されており、該ポンプは、上記各容器から各モジュールへ液体および／または気体を供給することができる。電子制御式弁手段Ｖ１１の形をした上記パージ手段は、上記流体を一掃する可能性を確実にするために、好ましくは、ポンプアウトレットの後方に配置される。この場合、上記弁手段からの第１のアウトレット１８は、排出容器（図示せず）に接続され、また第２のアウトレット１９は、後続のモジュールに接続されている。図示の実施形態においては、三方弁を使用する。
【００３３】
図３に示すようなサンプルホルダーモジュール（ＳＭ）は、等量の流体を個々の生物学的物質のサンプルに供給するようになっており、以下に説明するようにそれを次のモジュールへ送る。図示のサンプルホルダーモジュールは、マニホルドを含む上部２１と、サンプル２３を保持し、かつ次のモジュールへの移動を可能にするためのサンプル保持チャンバを各々が含む複数の流路と、上記分配装置からの個々のアウトレットと対応するサンプルとの間に流体的連通を確立し、かつ上記２つの部分を互いに固定する接続手段１０１とを備える。
【００３４】
最初に、化学的に合成された、あるいは自然に生成された分子が、所定の手段、または組合せ手段によって、例えば、化学結合アタッチメント、親和性アタッチメント、イオン交換アタッチメント、フィルタを介して、あるいは、サイズ包含または除外アタッチメントを介して、固体支持体（合成基質）に付着される。上記固体支持体は、例えば、（固体の、多孔性の、あるいは中空のビーズ等の）粒子透過または不透過膜またはフィルタ、安定乳化小滴、および所望の形態の固体支持面の形をしていてもよい。
【００３５】
上記サンプルホルダーユニットは、上記付着された分子を、該ユニット内に配置し、該固体支持体から遊離し、入ってくる流体によって次のモジュールへ運ぶことができるようになっている。この処理が完了したときに、他の目的のための流体が、該モジュールを介して送られることになる。しかし、該モジュールは、それらの状況において、単に配管として機能する。
【００３６】
上記マニホルド内にある流路の数は、与えられた構成において同時に作動することができるプロセスユニットの最大数を設定する。各流路は、一つの流路から他の流路へ移ることができる流体または固体物質がないという意味で、別々のプロセスユニットに属している。各流路は、後続の処理に対して特定の流体を処理することができるようにすべきか、さもなければ、以下に説明するように、分流路を設けるべきである。これらの必要性は、上記流路管の相互的な汚染が起きないことを保障する。
【００３７】
以下においては、上記固体支持体が、上記構成の全稼働中に、一定の要求を満たす膜（例えば、ＣＰＧ−ＭｅｍＳｔａｒ ＤＮＡ Ｓｙｎｈｔｅｓｉｓ Ｃｏｌｕｍｎｓ（米国ニュージャージー州のＣＰＧ社（ＣＰＧ Ｉｎｃ．，ＮＪ，ＵＳＡ））内に含まれており、例えば、該膜が、標準的なオリゴデオキシヌクレオチドシンセサイザに使用することができると仮定する。しかし、この必要性は、単に以下の説明のための例証である。上記上部及び下部の小さな変更、あるいは、該上部と下部との間にアダプタを挿入することによって、上記システムは、他のサンプルキャリア、例えば、合成カラムや固体支持体等を受入れるように変更することができる。
【００３８】
マニホルドブロックの形の上部２１は、上記流体送出しモジュール内の三方弁のアウトレット１９に接続された共通のインレット２４と、上記マニホルドを通過する流路の数に対応した複数のアウトレット２５とを備える。各アウトレットは、例えば、図示のような二重雄ルアーを介して形成された流路（または導管）に対してコネクタ１０１を収容することができるように形成されている。各コネクタは、上記上部及び下部の両内部に液密に挿入することができる。一つのコネクタの内部の流路は、上記上部内の流路から、直接、対応するサンプル保持チャンバのインレットに通じている。上記上部内の各流路は、上記流体送り出しモジュール内の特定の容器から供給された流体が、上記コネクタの先端を通って各サンプルホルダーチャンバ内に別々に導き出されることを保障するように、一つの中空コネクタに接続されている。
【００３９】
上記サンプル保持チャンバは、上記下部と一体に形成されており、対応する中空コネクタと液密な接続を形成する適当な形状のインレットを備え、それにより、流体が、該サンプル保持チャンバ内に配設された個々のサンプル２３に送られることを保障する。上記個々のサンプル保持チャンバからのアウトレット２６は、後続のモジュールとの液密な連通を、例えば対応する中空コネクタを用いて保障するように形成されている。
【００４０】
図４Ａに示す加熱モジュール（ＨＭ）は、流体及び該流体に含有されている化合物にエネルギを供給するようになっている。図示の実施例においては、該モジュールは、前方（例えば上流）のモジュールからの各流路内の流体を加熱及び冷却することができ、かつ該流体を、以下に記載する方法で次のモジュールに送ることができる。上記加熱及び冷却は、実行すべきプロセスに従って制御される。以下に詳細に説明するように、該冷却は、流量制御手段を実現するようになされるが、この機能性は、フレキシブル配管で作用する従来の弁またはピンチ弁のいずれかの好ましい手段によって実現することができる。
【００４１】
一般に、上記加熱の目的は、化学反応が起きるスピードを加速するためであり、例えば、初期のサンプル内に含まれる分子に付着された、保護基、あるいは、合成に必要なまたは不必要な基のための他のものを除去する。上記加熱は、全ての所望の化学反応が、反応性生物が上記モジュールから移される前に起きることを保障するように十分なもの、例えば、上記分子の完全な脱保護とすべきである。
【００４２】
図４Ｂは、上記加熱手段及び冷却手段が、上記サンプル保持手段と一体化されて複合モジュールを形成するように形成され、それにより、上記分子の完全な緩慢及び脱保護が、該分子が特定のおよび制御された方法で次のモジュールに送られる前に、有効な方法で得ることができ、それにより他の目的のための流体を、該複合モジュールを介して送ることができ、それにより該モジュールが、単に、後続の直列接続されたモジュールのいずれかのための流体の移送のための配管として機能する一実施形態を示す。
【００４３】
熱は、対流、伝導、赤外線照射または誘電体によって加えることができる。特に、マイクロ波照射でもよい。以下の説明は、マイクロ波発生加熱を施すモジュールに基づいており、他の加熱方法を用いる場合には、異なる形態の装置を要する。該モジュールは、基本的に、少なくとも一つの冷却アプリケータ３１、３２と、マイクロ波アプリケータ３３とを備える。
【００４４】
上記マイクロ波アプリケータに入る前に、上記上流のモジュールからの流路は、インレット冷却手段３１を通過する。該冷却手段は、ペルチェ素子でもよい。
【００４５】
上記流路は、上記冷却手段からマイクロ波アプリケータ３３を通過し、そこで該流路はマイクロ波を照射され、それに応じて、この位置における該流路壁部は、マイクロ波に対して透過深度が高い材質で形成されている。上記流路が上記マイクロ波アプリケータを離れると、上述したのと同様の方法でアウトレット冷却手段３２を通って導かれる。上記インレット及びアウトレット冷却手段は、単一の冷却装置として設けてもよく、あるいは、それらは、図４Ａ、４Ｂに示すように、別々の手段としてもよい。
【００４６】
上記加熱手段内に入った流体／化合物混合物に対して加熱が行われると、該加熱手段は一般に膨張するが、上記冷却手段の目的は、加熱中に、該流体／化合物混合物の流量を制御することであり、好ましくは、該混合物は冷凍されるが、いくつかの態様においては、所望の制御は、単に該混合物の粘度を増すことによって達成してもよい。実際には、このことを達成するためには、上記流体／化合物混合物は、十分な量の液体を含まなければならない。冷却が行われる流路の長さは、該流路の内腔や発生する圧力に従って選定される。上記流路は、一般に、非常に小さな内径、例えば、０．５ｍｍを有する管で形成することができ、該管の非常に短い部分のみを、流れを妨げるために凍結しなければならない。上記冷却及び加熱領域間の非常に急峻な熱勾配により、凍結された混合物は、冷却が止まったときに、ほとんど即座に液化する。
【００４７】
実際には、上記加熱位置からインレット及びアウトレットの流量を制御することにより、圧力が上昇し、それに応じて、上記流路は、そのような圧力上昇に耐えるように適応させなければならない。上記加熱モジュールからの最終出口の後ろで、流体が、適切な制御の下で次のモジュールに導かれることを確実にするために、上記流路を流量調節手段（例えば、流量制限部または背圧管系１０３）に取付けてもよい。
【００４８】
図示の実施形態においては、上記加熱モジュールは、第１の冷却手段３１、およびそこを通って形成され、かつ各々がインレットを有する複数の流路または導管３６を有する上部３５と、そこを通って形成されている複数の流路または導管３７を有するマイクロ波アプリケータ３３と、第２の冷却手段３２、およびそこを通って形成され、各々がアウトレットを有する複数の流路または導管３９を有する下部３８とを備え、これら３つの構成部材は、上記それぞれのインレット及びアウトレット間に伸びる複数の個々の流路を形成するように、互いに密閉係合され、各流路は、上記第１の冷却手段、上記加熱手段及び上記第２の冷却手段を通過する。しかし、別の好適な実施形態においては、上記異なる構成部材は、一体形成してもよい。
【００４９】
図４Ｂの実施形態は、サンプルホルダーチャンバ２３Ｂが、マイクロ波アプリケータ３３Ｂと一体化されている点が図４Ａの実施形態と異なっており、手段３４が、該チャンバへのアクセスを可能にするために設けられている。
【００５０】
上記インレット及びアウトレットは、上述したような中空コネクタ１０２、１０３によって隣接するモジュールまたは装置に接続されている。
【００５１】
図５に示す精製モジュール（ＰＭ）は、移動相及び固定相を用いることにより、上記サンプルホルダーモジュール内の基質から遊離した異なる分子、および設けられている場合には、上記加熱モジュール内で脱保護された異なる分子を分離するようになっているカラムの形をしている。
【００５２】
上記モジュールの目的は、好ましくない分子（例えば、保護基、完全長でない分子等）を好ましい分子（例えば、完全長の合成生成物）から分離すること、およびこの目的が達成された場合に、必要に応じて、該好ましい分子が、特定のおよび制御された方法で次のモジュールへ送ることができることを確実にすること、および他の目的の流体を、該モジュールを通して送ることができることを確実にすることである。該モジュールは、この連続する状況において、単に管系として機能することになる。
【００５３】
上述の目的を果たすためには、化学合成された、あるいは自然に生成された分子の全てまたは一部が、例えば、拡散、双極子相互作用、水素結合相互作用、物理的保持等またはそれらの組合せによって、最初に固定相に留めておかなければならず、これは、移動相（例えば、上記モジュールを通って供給された流体）の前に、上記分子と反応し、かつ該分子を該モジュールを通して、例えばサイズ、電荷、疎水性、親水性または重量に従って、所望の順に移動させる。
【００５４】
上述の生成分子に対する作用を実現するのに有用な上記の方法には、逆相クロマトグラフィー、親和力クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー、毛管電気泳動、サイズ除外クロマトグラフィー及びそれらの組合せがある。固定相は、表面、膜またはフィルタを透過できるまたは透過できない（固体、多孔性または中空のビーズ等の）粒子、あるいは所望の形態の安定な乳化小滴の形をとることができる。説明を簡単にするために、以下の説明は、モジュール内の単一の流路について言及する。上記精製モジュールは、好ましくは、入ってくる流体によって該モジュールに運ばれた全ての分子を完全に結合するようになっている。
【００５５】
図示のモジュールは、前のモジュールに接続する接続手段と、分子を固定相に結合する結合手段４３（基質）を含む生成チャンバ４２と、次のモジュールへの接続手段４４とを備える。異なる部分は、互いに一体に形成されて複数の流路を形成し、各流路は、結合手段およびインレット及びアウトレットを備え、所定の流路に供給される全ての流体が、該結合手段を通って移動できるようになっている。
【００５６】
上記インレット及びアウトレットは、上述した中空コネクタ１０３、１０４によって隣接するモジュールまたは装置に接続することができる。必要に応じて、後者のコネクタは、選択された精製基質の差によって、（もしあれば）上記生成カラム内で生じた圧力差を最少化することができる流量制限手段を備える。
【００５７】
図６に示す交換モジュール（ＥＭ）は、精製物を、別の用途に必要な適当な緩衝液に運ぶために、および必要に応じて、次のモジュールへの通過が可能であることを保障し、従って、他の目的のための流体を、その時は単に管系として機能する該モジュールを通して移動させることができることを保障するために、緩衝液交換を行うようになっている。
【００５８】
一般に、緩衝液交換は、精製分子を所望の緩衝液へ移動させるか、あるいは、好ましくない緩衝液を全てまたは一部、好ましい緩衝液またはそれらの組合せと置換することによって行うことができる。
【００５９】
上述の目的を達成するのに用いることができる方法としては、電気溶出、電気透析、電気ろ過、（真空）膜ろ過、蒸発膜ろ過、カットオフろ過、親和力ろ過、サイズろ過およびそれらの組合せがある。以下、真空膜ろ過を行うモジュールについて説明する。
【００６０】
図示の交換モジュールは、（各々が螺旋を形成し）その下面に形成され、かつフィルタ膜５３に係合するようになっている複数の平面渦巻き状窪み５２を有する上部５１であって、該窪みが、インレット端部５４及びアウトレット端部５５を有し、該インレットが、上流のモジュールと接続するための接続手段と流体滴に連通しており、該アウトレットが、後続のモジュールと接続するための別の接続手段と流体的に連通している上部と、カットオフフィルタ５３を収容するチャンバと、真空装置５８への接続部５７とを備える下部５６とを備えている。該真空装置は、上記フィルタに作用して上記渦巻き状窪みから流体を引き出し、また排出流体のための廃棄物滞留手段を含む。上記２つの部分は、互いに密封係合されている。
【００６１】
上記渦巻き状窪みが、上記フィルタ膜と係合されて配設されている場合、閉塞した流路が形成され、該流路は、その全長に沿って、上記カットオフフィルタに対して開いており、それにより、精製されたサンプルを運ぶ流体が、該真空装置の作用を受けることを可能にする。上記精製されたサンプルが、上記膜の孔を通って引き出されることが（理想的に）妨げられたときに、上記精製物を運んでいた流体は、上記モジュールに後に供給される交換流体と交換される。上記交換モジュールは、明らかに、２つのアウトレット、例えば、真空（排出）アウトレット５７と、上記窪みと連通しているアウトレット５５とを有する。加えられた圧力により、全ての供給された流体は、上記フィルタを通って引き出されるか、あるいは、該フィルタを通って引き出される流体はない。従って、上記窪みの全長に沿って上記精製されたサンプルを正確に送給するためには、両圧力が、上記真空ポンプを調節することによる真空と、全開から全閉まで調節可能なスロットル手段を設けることによるアウトレット圧力を好適に制御し、そのようなスロットル手段は、圧力調節モジュール（ＰＲＭ）として設けることができる。実際には、上記制御部の構成は、フィルタ特性及びサンプルの性質に関する他のパラメータ次第である。
【００６２】
上記インレット及びアウトレットは、上述したような中空コネクタ１０４、１０５、１０６によって隣接するモジュールまたは装置に接続することができる。
【００６３】
図７Ａに示す回収モジュール（ＣＭ）は、特定のおよび制御された方法で、一つまたはそれ以上のサンプルから所望の生成物を回収するようになっており、また、他の目的のために使用される流体が、上記生成物回収ユニットから独立した一つまたはそれ以上の容器へ運ばれることを保障する。
【００６４】
これらの要求を満たすためには、サンプルを含む流体の流れが、特定の回収容器内への回収を可能にする位置へ移動できる、あるいは該特定の回収容器が、管のアウトレットに対して定位置に移動できる、またはそれらの組合せが可能な一本の管または複数の管のいずれかを要する。上記回収手段は、例えば、オンラインの超高真空、ｐＨまたはイオン測定手段を用いた、上記生成サンプルの一つまたはそれ以上の特性を測定する測定手段と共に設けてもよい。実際には、そのような測定手段は、上記構成の全体のいずれかの好ましい位置に設けることができる。
【００６５】
単純化のため、以下の説明は、管のアウトレットに対して移動可能な回収ユニットについて言及し、該動きは、電気的に制御される。上記回収モジュールは、上流のモジュールのための流体連通手段１０６を有する接続ユニット６１と、キャリア６３内に設けられ、かつ排出容器６４の上に配設された複数の回収容器６２と、該キャリアを移動させることにより、上流のモジュールから該アウトレットに対して該回収容器を移動させる電子制御機械手段６５とを備える。
【００６６】
接続ユニット６１は、流路の数に対応する中空コネクタの形をした複数のインレットを備え、それにより上流のモジュール５０からの個々のアウトレットを、流体的に連通して該コネクタと接続することができ、また上記流体が、上記回収容器の上に配置された個々のアウトレットに運ばれる。
【００６７】
このようにして、上記サンプルホルダーモジュール内で遊離しない、上記加熱モジュール内で脱保護され、上記精製モジュール内で生成され、上記交換モジュール内で緩衝液交換された生成物は、隣接する回収モジュール内で、上に配置されたアウトレットに運ばれて（あるいは、上記キャリアが上下に移動可能な場合には、一部が浸漬され）、上記流体供給モジュールに起因する移動相により、上記個々の容器内に回収される。サンプルの処理中には、適切に配置されたキャリア内の排出流路中を流すことができる排出流体が生成される。
【００６８】
上記回収モジュールは、好ましくは、処理中に生成された全ての排出流体を入れるための十分な大きさの排出容器６４を備え、該回収容器は、所望の画分の処理サンプルを含む。
【００６９】
図７Ｂにおいては、上記個々の回収容器に対する一つまたはそれ以上のサンプルからの一つまたはそれ以上の生成物の濃度を測定する測定モジュール６６（ＭＭ）が設けられている。これは、上記個々の容器内に回収した生成物の濃度を計算するためである。図示の測定モジュールは、オンラインで光吸収測定値を得るためにＵＶエミッタ及び検出器６７を備える。
【００７０】
本発明の異なる態様を説明する以下の実施例においては、上述のモジュールは、異なる組合せで使用するが、追加的な特徴も説明する。異なる構成は、複数流路または単一流路構成のいずれかの形をとることができる。
実施例１
図１に実質的に示す複数流路構成を設ける。個々のモジュールは、インレットからサンプル保持チャンバへ向かい、かつ交換モジュールからの対応するアウトレットで終わる、複数の個々の一方向性のプロセス流路を形成するために、互いに直列に接続され、このような構成は、合成生成物の汎用精製に適している。
【００７１】
精製プロセスは、左カラムにプロセス工程を、右カラムにコメントを記した図８に示すフローチャートに記載したように行われる。
実施例２
実施例１で使用した構成に概して対応する、図９Ｂに概略的に示すような複数流路構成を設ける。その違いは以下の通りである。サンプルホルダーモジュールは、図４Ｂの実施形態に対応する加熱手段を備え、緩衝液交換モジュールは、サンプル／加熱モジュール、および精製モジュールの両モジュールの後ろに配設され、圧力調節モジュールは、各緩衝液交換モジュールと組み合わせて設けられている。図示の構成は、ペプチド合成生成物の精製に適している。
【００７２】
生成プロセスは、図９のＡに示すフローチャートに記載したように行われる。
実施例３
実施例２で使用した構成に概して対応する、図１０のＢに概略的に示すような複数流路構成を設ける。その違いは以下の通りである。サンプル／加熱モジュールは、脱保護及び***が別々に行われる２段階プロセスで使用されるが、それらのプロセスで使用される流体のうちのいくつかが、非常に反応性であり、従って、下流の構成部材（例えば、精製及びフィルタ要素）のうちのいくつかに対して有害である場合、追加的な制御可能な排出アウトレットが、第１の緩衝液交換モジュールの前に設けられる。さらに、上記サンプルホルダーモジュールを迂回させるために、例えば、流体供給手段と精製モジュールとの間に、追加的な供給導管（破線で示す）を設けてもよい。このことは、明らかに、サンプルプロセス流路のための厳密に直列な構成に影響を及ぼさない。図示の構成は、ペプチド合成精製物の精製に適している。
【００７３】
精製プロセスは、図１０のＡに示すフローチャートに記載したように行われる。
実施例４
実施例２で使用した構成に概して対応する、図１１のＢに概略的に示すような複数流路構成を設ける。その違いは以下の通りである。サンプルホルダーモジュールは、処理すべきサンプルが、ＰＣＲ（複製連鎖反応）プロセスのための反応チャンバとして機能する加熱モジュールへ送られる前に、特定の試薬と共にその中に導入される混合モジュールとして機能するようになっている。
【００７４】
図示の構成は、図１１のＡに示すフローチャートに記載したように行われるＰＣＲをベースとしたＤＮＡ合成に適している。同様のＰＣＲをベースとしたＤＮＡ合成プロセス（図示せず）の精製は、毛管電気泳動を用いて行うことができ、一方または両方の交換モジュールを省くことができる。
【００７５】
上記の実施例においては、いくつかのモジュールが直列に接続されているが、本発明によれば、サンプルホルダーと関連する流体供給手段とが直列に接続されて配置された２つのモジュールのみを備える構成でもよい。流量制御手段が加熱モジュール上に設けられている場合、本発明による構成は、サンプルホルダーまたは追加的なプロセスモジュールと直列に接続された加熱手段を備えてもよい。どちらの態様の場合においても、従来、面倒な段階的方法で行われてきたプロセスは、密閉式システムで直列に行うことができるようになり、効率の向上、コスト低減、およびサンプル及びサンプル生成物の汚染に対する危険性の最少化が可能になる。
【００７６】
図示の実施例においては、統合プロセス構成を実現できるように、いくつかの個々のモジュールが接続されているが、２つまたはそれ以上、あるいはそれらの構成要素は、使い捨て用途の単一のユニットに組み込んでもよい。例えば、フィルタやカラム等の一つまたはそれ以上の使い捨て部材を備える完全な導管を備え、該ユニットが、例えば、流体供給手段、真空手段、加熱／冷却手段、弁作動手段、測定手段及び回収手段等の耐久性装置と接続する必要なインレット及びアウトレットを備えている使い捨てユニットを設けてもよい。
【００７７】
図１２Ａ、１２Ｂに、特定の有機分子の検出のための後続のエネルギでアシストした化学反応を伴う、サンプル物質の自動化した、単一または複数流路の、エネルギでアシストした化学反応のための装置を実現できる本発明の別の態様を示す。説明目的のために、単一の流路のみを示す。
【００７８】
図示の実施形態においては、上記装置は、３つのモジュールを備える。第１のモジュールは、特定量の流体を、異なるプロセス工程に必要な特定の速度で供給するようになっている、例えば図２に示すような流体供給モジュール７０の形をしている。
【００７９】
第２のモジュールは、上記流体供給モジュールから供給された流体を、調製のためのユニットまたはチャンバのうちの一つへ送り、モジュールを検出すると共に（以下に説明する）、さらに該ユニットからの流体を、サンプルまたは排出冷却容器８５へ送る弁８０の形をしている。
【００８０】
第３のモジュールは、各々が、（逆に機能する）インレット及びアウトレットを有する２つのチャンバを備える。上記第１のチャンバは、サンプル、および一つまたはそれ以上の試薬が上記流体供給手段から供給される混合チャンバ９１の形をしている。上記サンプル処理が、加熱９５（図示しない加熱手段）を含む場合、上記インレット及びアウトレットは、上述したような冷却／冷凍手段の形をとることができる流量制御手段９２、９３を備える。上記混合チャンバ内での処理後、処理されたサンプルまたはその一部は、上記流体供給手段から移動流体を供給することにより、流体連通手段９４を介して検出チャンバ９６に移動される。過剰な流体は、弁８０を介して上記排出容器へ送られる。
【００８１】
上記検出チャンバは、検出すべきサンプルからの本質的に結合する構成要素のための試薬を含む。検出処理においては（例えば、ＥＬＩＳＡにおいては）、検出可能なマーカーを形成するために、結合要素が多数の試薬と処理される。これらの試薬を上記混合チャンバの中に供給することを避けるために、上記弁は、図１２Ｂに示すように、逆向きにされる。上記検出チャンバに供給された過剰な流体は、上記混合チャンバを通って上記弁を介して上記排出容器へ送られる。
【００８２】
上記検出処理が、（例えば、エネルギ照射９５の形の）加熱を含む場合、上記インレット及びアウトレットは、図示の実施形態において、上述したのと同様の冷却／冷凍手段の形をした流量制御手段を備えてもよい。
【００８３】
上記の実施例においては、流体は、ポンピングによって供給されるが、上記流体を送るために吸引力を与えてもよく、上記チャンバ内で流体および／またはサンプル要素を混合するために、ポンピング／吸引圧力のパルス印加部を用いてもよい。また、上記２つのチャンバは、個別の構成部材として形成することができ、あるいは、それらを上記弁および／または排出容器と一体に形成することもできる。
【００８４】
図１２Ａ、１２Ｂに示す単一の流路構成を図１３Ｂに概略的に示す。上記検出処理は、図１３のＡに示すフローチャートに記載したように行われる。
【００８５】
上記システムの場合、流体供給、エネルギ供給、流量制御および／または弁制御は、手動でまたは電子制御することができ、複数のユニットは、単一のモジュールに構成してもよい。非常に特殊な用途に言及すると、図示の実施形態は、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌中のｍｅｃＡ遺伝子の検出、およびｎｕｃ遺伝子の検出による黄色ブドウ球菌と非黄色ブドウ球菌との違いの検出に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の一実施形態の概略図である。
【図２】
流体送出しモジュールを示す図である。
【図３】
サンプルホルダーモジュールを示す図である。
【図４Ａ】
加熱モジュールの第１の実施形態を示す図である。
【図４Ｂ】
加熱モジュールの第２の実施形態を示す図である。
【図５】
精製モジュールを示す図である。
【図６】
交換モジュールを示す図である。
【図７Ａ】
回収モジュールの第１の実施形態を示す図である。
【図７Ｂ】
回収モジュールの第２の実施形態を示す図である。
【図８】
精製プロセスのフローチャートである。
【図９】
Ａは、Ｂに示す構成の場合のフローチャート、Ｂはプロセス構成の第１の実施形態を示す。
【図１０】
Ａは、Ｂに示す構成の場合のフローチャート、Ｂはプロセス構成の第２の実施形態を示す。
【図１１】
Ａは、Ｂに示す構成の場合のフローチャート、Ｂはプロセス構成の第３の実施形態を示す。
【図１２Ａ】
プロセス構成の第４の実施形態を示す図である。
【図１２Ｂ】
プロセス構成の第４の実施形態を示す図である。
【図１３】
ＡはＢに示す構成の場合のフローチャート、Ｂは第４の実施形態のブロック図。

Claims (10)

1. アウトレットを有する流体供給手段（１０）を設ける工程と、
   インレット及びアウトレットを有する導管を備える受入れ手段（２０）を設ける工程であって、該導管が、有機物質のサンプルを受入れるようになっている工程と、
   各々が、インレット及びアウトレットを有する導管を備える第１及び第２のプロセス手段（３０、４０）を設ける工程であって、該導管が、有機物質のサンプルを処理するプロセス手段を備え、あるいは該手段と関連している工程と、
   有機物質（２３）を前記受入れ手段内に配置する工程と、
   まだ設けられていない場合に、対応するインレット及びアウトレットを互いに流体的に連通して直列に接続することにより、前記流体供給手段のアウトレットと、前記受入れ手段のインレットとの間の流体的連通（１９）、および前記受入れ手段と、前記第１及び第２のプロセス手段との間の流体的連通（１０２、１０３）を確立し、それにより、前記受入れ手段及び前記第１及び第２のプロセス手段を介して前記流体供給手段からそれを介して流体を供給することができる少なくとも一つの導管を確立する工程と、
   前記直列接続した導管を介して少なくとも一つの流体を送る工程とを備える、有機物質を処理する方法。
2. 基質中に含まれている有機化合物の回収に適しており、該基質が、前記受入れ手段内に配置され、前記プロセス手段のうちの少なくとも一つが、加熱手段（３３）を備える熱交換手段（３０）と、有機化合物を固定相に可逆的に結合する手段を備える精製手段（４０）と、溶媒交換手段（５０）とからなる群から取られる請求項１に記載の方法。
3. 有機化合物の合成に適しており、該化合物が、最初は前記受入れ手段内に配置されており、前記プロセス手段のうちの一つが、熱を供給するようになっており、かつそのインレット及びアウトレットに作用する流量制御手段（３１、３２）を備える請求項１に記載の方法。
4. アウトレットを有する流体供給手段（１０）と、
   インレット及びアウトレットを有する導管を備える受入れ手段（２０）であって、該導管が、有機物質のサンプルを受入れるようになっている受入れ手段と、
   各々が、インレット及びアウトレットを有する導管を備える第１及び第２のプロセス手段（３０、４０）であって、該導管が、有機物質のサンプルを処理するプロセス手段を備え、あるいは該手段と関連しているプロセス手段と、
   前記流体供給手段のアウトレットと、前記受入れ手段のインレットとの間の流体的連通（１９）、および前記受入れ手段と、前記第１及び第２のプロセス手段との間の直列の流体的連通（１０２、１０３）であって、対応するインレット及びアウトレットが互いに流体的に連通し、それにより、前記受入れ手段及び前記第１及び第２のプロセス手段を介して前記流体供給手段からそれを介して流体を供給することができる少なくとも一つの導管を確立する流体的連通とを備え、
   前記流体供給手段が、好ましくは、複数の流体またはその混合物を連続的に供給するのに適している、有機物質を処理する装置。
5. 前記受入れ手段内に配置されている基質中に含まれている有機化合物の回収に適しており、前記プロセス手段のうちの少なくとも一つが、加熱手段を備える熱交換手段と、有機化合物を固定相に可逆的に結合する手段を備える精製手段と、溶媒交換手段とからなる群から用いられる請求項４に記載の装置。
6. 有機化合物の合成に適しており、該化合物が、最初は前記受入れ手段内に配置されており、前記プロセス手段のうちの一つが、熱を供給するようになっており、かつそのインレット及びアウトレットに作用する流量制御手段を備える請求項４に記載の装置。
7. アウトレットを有する流体供給手段（１０）を設ける工程と、
   インレット及びアウトレットを有する導管を備える受入れ手段（２０）を設ける工程であって、該導管が、有機物質のサンプルを受入れるようになっている工程と、
   インレット及びアウトレットを有する導管を備える少なくとも一つのプロセス手段を設ける工程であって、該導管が、有機物質のサンプルを処理するプロセス手段を備え、あるいは該手段と関連しており、前記受入れ手段またはプロセス手段のうちの少なくとも一方が、前記導管に熱を供給するようになっている加熱手段（３３、３３Ｂ）を備え、かつそのインレット及びアウトレットに作用する流量制御手段（３１、３２）を備えている工程と、
   有機物質を前記受入れ手段内に配置する工程と、
   まだ設けられていない場合に、対応するインレット及びアウトレットを互いに流体的に連通して直列に接続することにより、前記流体供給手段のアウトレットと、前記受入れ手段のインレットとの間の流体的連通、および前記受入れ手段と、前記プロセス手段との間の流体的連通を確立し、それにより、前記受入れ手段及び前記プロセス手段を介して前記流体供給手段からそれを介して流体を供給することができる少なくとも一つの導管を確立する工程と、
   前記直列接続した導管を介して少なくとも一つの流体を送る工程と、
   前記流量制御手段の作動と協働して、前記熱供給手段から熱を供給する工程とを備える、有機物質を処理する方法。
8. 前記熱供給手段が、前記受入れ手段と組合わせて設けられており、前記プロセス手段が、有機化合物を固定相に可逆的に結合する手段を備える精製手段と、溶媒交換手段とからなる群から取られる請求項７に記載の方法。
9. アウトレットを有する流体供給手段（１０、７０）と、
   インレット及びアウトレットを有する導管を備える受入れ手段（２０、９１）であって、該導管が、有機物質のサンプルを受入れるようになっている受入れ手段と、
   インレット及びアウトレットを有する導管を備える少なくとも一つのプロセス手段（２０、９６）であって、該導管が、有機物質のサンプルを処理するための、有機物質のサンプルを処理するプロセス手段を備え、あるいは該手段と関連しており、前記受入れ手段またはプロセス手段のうちの少なくとも一方が、前記導管に熱を供給するようになっている加熱手段（３３、３３Ｂ）を備え、かつそのインレット及びアウトレットに作用する流量制御手段（３１、３２、９２、９３）を備えているプロセス手段と、
   前記流体供給手段のアウトレットと、前記受入れ手段のインレットとの間の流体的連通、および前記受入れ手段と、前記プロセス手段との間の直列の流体的連通（１０２、９４）であって、対応するインレット及びアウトレットが互いに流体的に連通し、それにより、前記受入れ手段及び前記プロセス手段を介して前記流体供給手段からそれを介して流体を供給することができる少なくとも一つの導管を確立する流体的連通とを備え、
   前記流体供給手段が、好ましくは、複数の流体またはその混合物を連続的に供給するのに適している、有機物質を処理する装置。
10. 前記熱供給手段（３３Ｂ）が、受入れ手段（２３Ｂ）と組合わせて設けられており、前記プロセス手段が、有機化合物を固定相に可逆的に結合する手段を備える精製手段と、溶媒交換手段とからなる群から用いられる請求項９に記載の装置。

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