JP2009517067A - 生物学的成分の濃縮ユニット及び濃縮方法 - Google Patents

Abstract

生物学的試料方法の実現のために、粒子（３）及び別の固相を使用して生物学的成分の分離、精製、及び／又は測定するための生物学的成分濃縮ユニットであって、少なくとも１つの試料容器（１、１５、２６、３２、３９）を備える生物学的成分濃縮ユニット。濃縮ユニットは、１つ若しくはいくつかの部分で構成されるブッシュ（２１、２７）又は１つ若しくはいくつかの開口（２５、３６）を有するカバー等の貫通構造（５）を備える。貫通構造及び１つ又はいくつかの試料容器は、互いに接触させることができ、それにより、貫通構造が試料容器の上に配置されたときに、成分の結合、バクテリア若しくは細胞の培養、分離、精製、濃縮、又は別の同様の方法等の生物学的方法を実現するための機能ユニットが形成される。
【選択図】図１

Description

発明の目的
本発明の目的は、粒子及び／又は別の固相を使用して生物学的成分の分離、精製、及び／又は測定を行う濃縮法及び生物学的成分濃縮ユニットである。本発明による装置は、バクテリア及び細胞の培養に使用することもできる。生物学的成分濃縮ユニットは、バクテリア、ウィルス、タンパク質、及び核酸の培養、分離、精製、濃縮、及び測定に適した１組の装置を指す。本発明の目的は、試料が大容積溶液から小容積溶液に凝縮されるように、溶液中に含まれる粒子を使用して液体試料から生物学的成分を凝縮する凝縮方法及び装置でもある。本明細書では、濃縮及び凝縮は、試料を大容積から小容積にする同様の操作としてみなすことができる。

以下は、発明の分野に関連する概念及びこれら概念の意味のより詳細な明細の説明である。

生物学的濃縮ユニットは、バクテリア、ウィルス、タンパク質、及び核酸の培養、分離、精製、濃縮、及び測定に適した１組の装置を指す。

粒子又は磁性粒子は、磁気により直接、又は磁化される材料にリンクすることにより移動することができるすべての物体を指す。多くの異なる粒子が、磁石により移動可能であることが知られており、それらが使用される用途も非常に多様である。例えば、微生物学で使用される粒子のサイズの範囲は、０．０１μｍ〜１００μｍであり、最も典型的には０．０５μｍ〜１０μｍである。このような粒子は、例えば、強磁性材料、常磁性材料又は超常磁性材料を含有する粒子を含む。粒子は、それ自体が磁性体であってもよく、この場合、任意の強磁性体により粒子を移動することができる。

粒子の取り扱いを目的とする磁性ツール又は磁性装置は、磁気を使用する要素を有し、以下、この要素を磁石と呼ぶ。磁石は、磁化可能な粒子又は磁性粒子を引き付ける永久磁石又は電磁石であることができる。通常、この磁石は、最も好ましくは丸棒磁石であるが、別の形状の物体であってもよい。磁石は、複数の磁石又は強磁性体等の１つ又はいくつかの物体から構成されてもよい。

磁石には、磁石を有害な条件から保護するとともに、粒子の結合及び解放等の処理を可能にする保護膜又は被膜が重ねられなければならない。保護膜の構造は非常に多様であってよく、例えば、可撓性材料又は伸縮性材料の薄膜又は、例えば、硬質プラスチックから作られるプロテクションであることができる。

粒子は、一般に、核酸、タンパク質、バクテリア、又は細胞等の各種の生物学的成分を結合するための固相として使用される。例えば、病原細菌の大容積試料から小容積試料への効果的な濃縮は、バクテリア測定の感度及び分析時間に直接影響するため、極めて重要な要因である。

現在、粒子により生物学的成分を大容積から小容積に濃縮するために、十分に効率的な方法は提供されていない。

目的が、生物学的成分を大容積試料から集め、集められた生物学的成分をかなり小さな容積に凝縮することである場合、多くの問題に直面する。異なる種類のフィルタ及び濾過器が現在使用されており、試料をこれらに通すことができる。フィルタ又は濾過器の使用は、所望の生物学的成分が、非常に大量の粒子不純物を含む試料に含まれている場合に特に問題である。フィルタ及び濾過器は容易に詰まる。

磁性粒子は、磁場により試料の他のものから容易に分離することができるため、問題のある生物学的試料材料を処理するための興味ある代替である。大容積試料を処理する場合、磁性粒子の使用も大きな問題を含む。Ｉ．Ｄ．Ｏｄｇｅｎ等（Ｌｅｔｔｅｒｓ ｉｎ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ、２０００、３１、３３８−３４１）は、１０ｍｌが、従来の外部磁石を使用して磁性粒子を処理する際に使用できる可能な最大試料容積であると述べた。彼らの大腸菌Ｏ１５７の研究では、特定の抗体を被膜した磁性粒子を使用してバクテリアを分離した。磁性粒子の分離に使用された装置が、大容積試料が食品診断用途に使用される場合のボトルネックであることを発見した。
Ｌｅｔｔｅｒｓ ｉｎ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ、２０００、３１、３３８−３４１

Ｍａｔｒｉｘ ＭｉｃｒｏＳｃｉｅｎｃｅ Ｌｔｄ．のＰａｔｈａｔｒｉｘシステムでは、抗体被膜された磁性粒子が、ホースポンプにより食品試料ストマックバッグから循環し、ストマックバックの外部に配置された磁石を通過する。磁石は、ホースポンプに接続された試料循環ホースの湾曲部に配置され、その湾曲部に、磁性粒子及び粒子表面上に集められたバクテリアが結合する。ポンプを使用して試料が十分な時間にわたって循環した後、ホース内の循環が停止される。この方法は、最終的に磁性粒子をホース内側から所望の管に移すために多くの手作業を必要とする。この方法は労働集約的であり、いくつかの試料を同時に処理するには、かなりのスペース及び複数の周辺装置が必要である。

いくつかの特許公報に、大容積試料の処理に磁性粒子を使用することが記載されている。これらの特許公報の多く、すなわち米国特許第５，６４７，９９４号（Ｔｕｕｎａｎｅｎ等）、米国特許第５，８３４，１９７号（Ｐａｒｔｏｎ）、米国特許第６，１４３，５７７号（Ｂｉｓｃｏｎｔｅ Ｓｃｏｎｔｅ Ｄｅ Ｓａｉｎｔ Ｊｕｌｉｅｎ）、米国特許第６，１５９，６８９号（Ｐａｒｔｏｎ）、及び米国特許第６，７２３，２３７号（Ｔａｊｉｍａ）は、磁性粒子を試料容器／ホース／ピペット先端の外部に配置された磁石を通過して移動させるために液体の流れを使用することを考察している。特別な磁性ツールを使用して磁性粒子を試料容器から集めて、凝縮して小容積溶液にする方法も、いくつかの広報、例えば、米国特許第６，０６５，６０５号（Ｋｏｒｐｅｌａ等）、米国特許第６，０２０，２１１号（Ｔｕｕｎａｎｅｎ）、米国特許第５，９４２，１２４号（Ｔｕｕｎａｎｅｎ）、及びＷＯ２００５０３７４４０（Ｋｏｒｐｅｌａ等）に記載されている。特許出願ＷＯ２００５０３７４４０は、例えば、バクテリアを培養し、試料から磁性粒子を収集して凝縮させるための特別な反応ユニットも記載している。

出願広報ＷＯ８７／０５５３６号（Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒ）には、強磁性材料を、このような材料を含む溶液から収集するために、プラスチックプロテクション内で可動である永久磁石の使用が記載されている。磁石が低位置にあるとき、強磁性材料は磁石ユニットの端部に集まる。この広報には、端部から別の容器に含まれる溶液中への、集められた強磁性材料の移送及び材料の解放が記載されている。強磁性材料の解放は、磁石が上方に移動したときに材料の移動を防ぐプラスチックプロテクションの設計により行われるものとして説明されている。

米国特許公報第５，８３７，１４４号（Ｂｉｅｎｈａｕｓ等）には、プラスチックプロテクションが備えられた特別な磁石により粒子を収集する方法が記載されている。この公報には、各種装置により容器から取り出した溶液からの粒子の結合が説明されている。磁石を移動させることにより、粒子を保護部材の上部から解放することができる。

米国特許公報第５，９４２，１２４号（Ｔｕｕｎａｎｅｎ）には、粒子を磁石ユニットの最端部に凝縮させることができる装置が記載されている。米国特許公報第６，０２０，２１１号（Ｔｕｕｎａｎｅｎ）には、いわゆる従来の大型磁石技術と共に先の公報に記載の装置を使用することを記載している。米国特許公報第６，０６５，６０５号（Ｋｏｒｐｅｌａ等）は、米国特許公報第５，９４２，１２４号（Ｔｕｕｎａｎｅｎ）に記載の解決策を比較的大きな容積の処理にさらに適用する。この公報には、粒子がまず、大型磁石を含む特別な磁石ユニットにより集められる方法が記載されている。この後、米国特許公報第５，９４２，１２４号（Ｔｕｕｎａｎｅｎ）に記載の磁石ユニットが使用されて、粒子ペレットをより小型の容器に移す。米国特許公報第６，２０７，４６３号（Ｔｕｕｎａｎｅｎ）も同様に上記磁石ユニットを適用し、これを使用して粒子を装置の最端部に集めることができる。

特に米国特許公報第５，９４２，１２４号（Ｔｕｕｎａｎｅｎ）、米国特許公報第６，０２０，２１１号（Ｔｕｕｎａｎｅｎ）、米国特許公報第６，０６５，６０５号（Ｋｏｒｐｅｌａ等）、米国特許公報第６，２０７，４６３号（Ｔｕｕｎａｎｅｎ）、及び欧州特許公報第０７８７２９６号（Ｔｕｕｎａｎｅｎ）に記載の、非常に小型の磁石を使用して粒子を収集することを目的とする装置は、非実用的である。粒子を大容積溶液から収集する際に小型の磁石を磁石ツールに使用することは、低速であり、且つ非効率的である。
米国特許第５，６４７，９９４号 米国特許第５，８３４，１９７号 米国特許第６，１４３，５７７号 米国特許第６，１５９，６８９号 米国特許第６，７２３，２３７号 米国特許第６，０６５，６０５号 米国特許第６，０２０，２１１号 米国特許第５，９４２，１２４号 特許出願ＷＯ２００５０３７４４ 出願広報ＷＯ８７／０５５３６号 米国特許公報第５，８３７，１４４号 米国特許公報第６，２０７，４６３号 欧州特許公報第０７８７２９６号

非常に異なる試料容器をバクテリア／細胞の培養、大容積試料からの粒子の収集、粒子の効率的な洗浄、及び凝縮に使用する可能性を許容する解決策を記載する公報はない。目的が、例えば、測定のために、大容積からの限られた数の生物学的成分の収集である場合、磁性粒子を試料から収集する効率的／強力な方法が必要である。一方、集められた磁性粒子を小容積に凝縮可能でなければならない。同じ保護膜上にある粒子を大容積から非常に小さな容器に移すことにある解決策であって、各種の測定方法を使用して生物学的成分を測定することができる、本発明による解決策を記載する公報はない。

本発明の目的も、基地の装置よりも良好で効率的な生物学的成分濃縮ユニットを提供することである。さらに、本発明の目的は、上述した従来技術による解決策の欠点をなくすことである。

本発明による濃縮ユニットは特別な貫通構造又はブッシュを有し、その使用により、固相の助けにより生物学的成分の結合及び試料材料から生物学的成分の分離を行う機能ユニットを形成することが可能になる。貫通構造は、特別なロック機構を使用して試料容器に固定できるようなものであるか、又は単に試料容器の上に配置できるようなものであることができる。試料容器が、直立位置に容易にとどまらないようなものである場合、貫通構造を使用して、試料容器に効率的な支持を提供する特別なスタンドに試料容器を固定することができる。本発明による貫通構造及びスタンドは一体の同じ構造であってもよく、又は貫通構造はスタンドに固定できるようなものであってもよい。食品試料ストマックバッグ、水試料バッグ、及び血液バッグが、本発明による方法を使用してうまく支持することができる容器の例である。本発明による貫通構造は、様々な溶液及び粒子材料を試料中に導入するための開口を提供できるようにする。試料材料は、本発明において説明する貫通構造を通して試料バッグ中に導入することもできる。貫通構造はまた、飛びはね、蒸発、及び相互汚染の低減に効果的でもあり、これらは、特に診断用途又は分析用途に本方法を使用する場合に非常に重要な事柄である。

貫通構造は１つ又はいくつかの別個の開口を有することができ、開口は、例えば、プラグ、膜、フィルタ、又は他の適した構造を使用して、必要に応じて閉じることができる。例えば、曝気及び撹拌を提供するために、本発明による貫通構造を通して、様々な装置を試料容器内に含まれる試料中に導入することができる。本発明による貫通構造はまた、適した固相を試料容器中に導入するため、及び固相を試料容器から移すための経路としても機能する。使用される固相がそれ自体磁性を有する粒子又は磁化可能な粒子である場合、貫通構造は、磁石ツールが試料から粒子を集めている間、ツールを保持するスタンドとしても機能する。固相は、磁石ツール又は試料から所望の生物学的成分を集めるように適宜構成されたエリアを有する他のツールの一部であってもよい。ツールは、例えば、抗体又は他の親和性リガンドが、試料から１つ又はいくつかの所望の生物学的成分を集めるための構造の表面に取り付けられる構造であることができる。本発明の実施形態のうちの１つは、被覆ロッド又はディップスティック型解決策である。

貫通構造は、有利なことに、いくつかの貫通構造が一体部分であるように、又は同じスタンドに固定できるように構成することができる。このようなスタンドも自動装置の一部であることができる。貫通構造を通して構成される曝気及び撹拌に関連する装置又は構成要素も、自動装置の一部であることができる。

本発明による濃縮ユニットは、バクテリア及び様々な種類の細胞の培養に適し、且つ大きな試料からの様々な生物学的成分の分離、精製、濃縮、及び測定にも使用できる１組の装置である。生物学的成分は、例えば、タンパク質、ペプチド、核酸、ウィルス、バクテリア、酵母、寄生虫、細胞、細胞小器官、アレルゲン、毒素、又はホルモンであることができる。生物学的成分は、粒子又は特別なロッドの表面に結合することができ、生物学的成分は、上記表面に結合している場合、洗浄、凝縮を行い、存在及び／又は数量を定量的に測定することができる。本発明は、特に、食品試料から病原菌を濃縮する食品診断に適用することができ、他の用途としては、例えば、細胞、寄生虫、細胞小器官、ウィルス、毒素、アレルゲン、タンパク質、及び核酸の分離、精製、及び測定が挙げられる。

濃縮ユニットを使用して、所望の生物学的成分を大容積から大幅に小さな容積に集めることができ、必要であれば、試料内の成分の濃度を測定することができる。

本発明による濃縮ユニットは、機器が、粒子の処理に使用される磁石ツールを粒子収集中に導入できる特別な貫通構造を含むことを特徴とする。貫通構造は、適した試料容器の上又はこれに関連して使用される。貫通構造は多くの目的を有し、その中で最も重要な目的は、蒸発の防止、異なる試料の相互汚染の廃絶、溶液及び粒子を導入するための開口の提供、試料を導入するための開口の提供、試料の飛びはねの防止、磁石ツールの保持、他の周辺装置の保持であり、そして、特に毒素及び病原菌試料の場合に、貫通構造を使用して試料の廃棄を容易にすることができる。貫通構造は、１つ又はいくつかの磁石ツール用に適した数の開口を組み込むことができる特別な硬いカバーのような構造を有することができる。貫通構造は、試料の曝気及び／又は撹拌に必要な複数組の装置用の開口を有することもできる。貫通構造は、カバーが独立構造であり、試料容器を中に配置することができる組立体で構成することもできる。

貫通構造は２つ以上で構成することもできる。同じ貫通構造をいくつかの異なる試料容器と併せて使用することもできる。この場合、貫通構造は試料を互いに効率的に分離する。特定の凸部又は凹部を貫通構造の下に設けることができ、この凸部又は凹部の効果は、例えば、異なる試料区画を区切ること、及び磁石ツールの扱いを容易にすることであることができる。貫通構造は、試料容器と共に適したリング構造、管構造、ブッシュ構造、又は他の支持構造で構成してもよい。貫通構造は、特別なロック機構を使用して試料容器に固定部として固定してもよく、又は特別なあらゆるロック機構なしで試料容器に関連して配置されてもよい。貫通構造は、例えば、プラスチック、ガラス、アルミニウム、又は他の強磁性若しくは非強磁性材料であることができる。貫通構造の材料は、好ましくは、オートクレーブ可能なプラスチック材料、例えばポリプロピレン又はアルミニウム等である。

様々な管、試料皿、デカンタガラス、ストマックバッグ、又は他の容器が試料容器として機能できる。試料容器は、いくつかの異なる試料用に閉じられた区画を有することができる。貫通構造の助けにより、磁石ツール、曝気に必要な機器、撹拌の手配に必要な機器、及び他の機器を試料容器中に導入することができる。必要に応じて、１つ又は複数の磁石ツールを同じ試料中に導入することができる。試料容器内に含まれる試料の撹拌は、外部撹拌器を使用して手配してもよく、又は磁石ツールを使用して試料を撹拌してもよい。試料容器が食品試料ストマックバッグ等のバッグである場合、特別な管／ブッシュ構成を有する貫通構造を構成することが好ましい。バッグはそれ自体では直立位置のまま容易に留まらないため、貫通構造をバッグに取り付け、磁石ツールを中に配置して、バッグから粒子を集めることは不可能である。

本発明による貫通解決策の１つでは、試料容器、バッグを管／ブッシュ構成の周りに固定することが必要である。管／ブッシュ構成は、バッグを支持する特別なスタンドの一体部分であることができる。管／ブッシュ構成は別体であってもよく、必要であれば、さらには使い捨て可能な消耗品であってもよい。特に診断用途では、使い捨て可能なことは重要な事柄である。このような構成は、磁石ツール及び曝気／撹拌の装置に関連する他の任意の手段をバッグ内に導入するための安定し、且つ十分に剛性のある構成を提供する。

一実施形態によれば、上記説明した貫通構造の機能は、バッグの外部に配置された構造を使用することによって全体を実現することができる。この場合、特別な構造がバッグを支持することができ、構造は、バッグを構造にバッグの外側縁部から固定するための特別な接着剤又は他の固定要素を有することができる。構造は可動であるため、バッグを所望通りに開閉することができる。構造は、必要であれば、例えば、磁石ツールをバッグ上に配置するように、又は様々な周辺装置をバッグ内に導入するような元々の事前形状を有してもよく、又はそのようなエリアを有してもよい。この解決策は、構造がバッグの外部に配置され、汚染されず、またバッグ交換時に交換する必要もないため、消耗品の節約を可能にする。

上述した構造は、例えば、粒子収集中にバッグ内に立っている磁石ツールを保持する際に、例えば、追加の支持を付与することを目的とする、特別な使い捨て構造を有することもできる。バッグの場合、外側からバッグを適宜押す、又はスクイーズすることにより、撹拌を構成することができる。磁石ツールを使用する場合、バッグにより反復前後移動が可能なため、バッグ内に含まれている試料を効率的に撹拌することもできる。

磁石ツールは、試料容器内に含まれる試料中に導入された磁性粒子を収集するため、及び様々なそれ以降の処理動作のために試料容器から磁性粒子を取り出すために使用される。磁石ツールは、必要に応じて試料の撹拌に使用することもできる。磁石ツールは、磁石、永久磁石、又は電磁石を含む手段であり、磁石は試料中に導入され、試料内に含まれる磁性粒子が磁力により磁石の周囲に集められる。磁性粒子が保護膜の表面にすでに取り付けられていてもよい。磁石は、例えば、エポキシポリマー又はテフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）（登録商標）等の様々な固定コーティングで保護することができる。磁石は、弾性伸縮性材料で作られる保護膜により保護することもできる。磁石プロテクションは、ポリプロピレン等の非弾性材料で作られてもよい。金属製磁石プロテクションも可能である。

磁石ツールは、単に、ハンドル、永久磁石を移動させる機構、永久磁石を位置決めするロック機構、及び磁石の変更可能な保護先端部を有する手段であってもよい。磁石ツールは、様々な形状及びサイズを有することができる。磁石は棒状、球、プレート状、又は異なる必要性に従って不定形状であってよい。磁石は、いくつかの永久磁石及び強磁性材料の組み合わせで構成することができる。磁石は、様々な方向に磁化される複数の磁石又はいくつかの異なる磁場解決策を含む複数の磁石を組み込むことができる。

本発明による磁石ツールの本質的な技術的特徴の１つは、磁場強度及び配向を、磁石を取り巻く保護膜に関連して調整可能なことである。これは、磁石全体が管内部にあるように磁石を強磁性管内で移動させる（この場合、磁石の力はゼロであるか、あっても微小である）か、又は磁石の一部若しくは全体が管の外部にあるように磁石を強磁性管内で移動させる（この場合、磁石の力及び収集表面は磁石の突出部に比例する）ことにより実現される。管は、鉄又は磁流が管を通過するのを防ぐのに適した磁気特性を有する別の適した材料で作ることができる。磁石の力は、磁石の部分が管の内部にあるように、強磁性管に相対する磁石の位置を変更することにより調整可能である。別法として、磁石を所定位置に保持し、強磁性管を磁石に相対して移動させてもよい。磁石はロッドに固定されており、ロッドは強磁性であってもなくてもよく、磁石を強磁性管内部で移動できるようにする。

磁石の保護膜は、様々なサイズ及び形状の磁石を保護するのに適当な形状を有することができる。保護膜は、磁性粒子を所望の様式で、例えば、保護膜のちょうど下部に集めるための特別なエリアを有することもできる。磁石の保護膜の固定は、プロテクションを磁石ツールに接するようにプレス／押すことができるような適当な方法で保護膜及び磁石ツールを互いに整合させることにより実現することができる。磁石の保護膜は、特別なロック機構の助けによりツールに固定することもできる。磁石の保護膜は、同じ保護を使用していくつかの別個の磁石を保護できるように設計することもできる。磁石の保護膜が弾性材料で作られる場合、開始状況で使用されるプロテクションは、磁石ツールの助けにより磁石の周囲に伸縮して、適した保護膜を形成する平坦な弾性膜であってもよい。磁石の保護膜は、必要に応じて、磁石により適宜伸縮して磁石の周囲により薄い膜を形成することができる、事前形状を有する弾性プロテクションであってもよい。磁石ツールは異なるブッシュ／管システムを有することができ、それにより、弾性プロテクションの伸縮、その伸縮の保持又は低減を可能にする。強磁性ブッシュもこの目的を果たすことができる。

保護膜は、例えば、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリスルホン、及びポリエチレン等の非伸縮性材料であってもよい。保護膜は非強磁性金属又は強磁性金属であってもよい。保護膜は、例えば、シリコンゴム、フルオロエラストマー、ポリクロロプロペン、ポリウレタン、又はクロロスルホン化ポリエチレン等の伸縮性弾性材料であってもよい。保護膜を特別な物質で処理して、保護膜の性質を変更することもできる。このため、保護膜に、例えば、テフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）（ＰＴＦＥ、ポリテトラフルオロエチレン）をコーティングしてもよい。保護膜及び任意のさらなる処理を選ぶことができ、その結果として最終的に、非常に強い又は腐食性の化学物質と併用した場合であっても、装置が本発明により機能できるようにすることが特に重要である。保護膜は、例えば、８、１２、又は９６のチャネルを有する装置において、いくつかの別個の磁石ユニットを保護できるような形状を有することもできる。保護膜は管状であっても、シート状であっても、又は不規則形状であってもよい。弾性保護膜を使用する場合に特に多くのオプションがある。この場合、中に入れられる磁石及び強磁性管も保護膜を形作ることができる。

保護膜の好ましい一代替は、伸縮性材料の平坦又はプレート状の保護膜である。このような保護膜は、特別なフレームに配置される単一の伸縮性膜であることができる。フレームの目的は、保護膜の使用を容易にすること、及び伸縮に適した性質を膜に提供することである。別の代替は、単に新しい膜をロールから巻き出すだけで保護膜を変更することができるロール型実施形態である。この代替も、実際の使用中に保護膜が伸縮している間にフレーム、特別な支持、又はブラケットの使用を含むことができる。１枚のシートからなるこのような保護膜の使用は、目的が、分離操作及び精製動作中の材料消費の低減である場合に強く推奨される代替である。シート状保護膜の使用は、金型を使用して製造される成形された大型サイズの保護膜の使用よりも安価でもある。

磁石ツールを使用すれば、磁性粒子を大容積試料から集め、本質的により小さな容積に、又は例えば培養皿上に直接移すことができる。磁性粒子を非常に小さな容積に凝縮するためには、特別な凝縮ユニットを使用する必要がある。凝縮ユニットは、磁石ツールの保護膜及び凝縮に使用される容器が、互いに高い整合性があるように設計され、それにより、保護膜を容器の底部に配置することにより、容器内に含まれる溶液を所望の液面高さまで上昇させる。容器及び保護膜は、容器に相対してプロテクションをセンタリングするのに適したガイド装置又はガイドを有することができる。保護膜の容器の内壁への接触を許し、粒子が保護膜の表面から失わせることは推奨できない。保護膜のセンタリングは、容器の内壁又は保護膜の外壁に構成される凸部／凹部を使用して手配することもできる。この場合、プロテクションは、センタリングを提供するように制御された様式で容器の壁に接触することが許される。

本発明による濃縮ユニットでは、試料容器は１つ又はいくつかの試料の区画を含むことができ、区画は特別な凸部／凹部により互いに分離することができる。

磁石ツールは１つ又は複数の磁石を有することができ、強磁性材料を磁石と組み合わせて配置してもよい。磁石の磁化方向は可変であり、同じ磁石ツールに含まれる様々な磁石が、異なる方向に磁化された磁石を有することができる。磁石は、保護膜内部に配置される大型サイズで強力な永久磁石であることができる。永久磁石を移動させて、磁場を保護膜外部の所望の場所に提供することができ、また磁場をなくすこともできる。強磁性ブッシュを使用する場合、保護膜内部に配置された磁石の磁場も制御することができる。磁石が強磁性ブッシュ内部に配置されているとき、磁石は、強磁性体外部に有意な大きさの磁場を有さない。保護膜外部の磁場は、磁石及び強磁性ブッシュを互いに相対して適宜移動させることにより制御可能である。磁石は、外部から磁場が誘導される電磁石又は強磁性体であってもよい。

好ましい一実施形態によれば、磁石ツールは取り外し可能な保護膜を有さず、磁石に適した保護コーティングが提供される。このようなコーティングは磁石を腐食から保護し、様々な洗浄処理及び汚染除去処理に耐える。すべての磁石ツールの目的は、生物学的成分を大容積試料から保護膜の表面上に効率的に集め、保護膜の表面上の生物学的成分を試料から移し、そして生物学的成分をより小さな容積に凝縮することである。

特に効率的な凝縮が、磁石ツールの保護膜及び凝縮容器が非常に良好な整合性を有する、本発明の一実施形態による濃縮ユニットを使用して実現される。このような場合、凝縮容器内に含まれる溶液の量は、溶液の液面高さを保護膜の表面上にある粒子よりも上に上昇させるために、多量である必要がない。保護膜が溶液中に導入されると、保護膜が溶液にとって代わり、とって代わられた溶液が、保護膜と凝縮容器との間のスペースにおいて上昇する。溶液の液面高さは、凝縮容器の形状、保護膜の形状、及び容器内に使用される溶液の量を適宜最適化することによって所望の高さまで上昇させることができる。ここで、保護膜の周囲の磁場をなくすことにより、粒子を保護膜の表面から解放することができる。溶液中への磁場の解放は、保護膜を溶液中で動かすことにより加速し強化することができる。この後、保護膜は溶液から取り出され、溶液は、元の場所である凝縮容器の底部に戻る。必要であれば、粒子を溶液中で均質化することができる。粒子をさらに凝縮させるには、小型磁石を使用して溶液に含まれる粒子を集め、さらに少量の溶液を含む別の容器に移すことができる。

好ましく小さな磁石は磁石ツールの保護膜の末端部に配置され、この場合、粒子を小容積にすることが物理的に可能である。粒子を非常に小さな容器に含まれている溶液中に移すには、非常に小さく細い保護膜を使用することができる。このために、別の保護膜及び異なる磁石ツールを使用することができる。この状況は、大容積から粒子を捕捉するために使用されたものと同じ磁石ツール及び同じ保護膜を使用しても達成することができる。この場合、保護膜の下部は、粒子をＰＣＲ管、９６マイクロプレート内のウェル、又は３８４プレート等の小型容器に導入できるように適宜細い形状を有する。このような応用例の実現に特に適した解決策が、比較的長い保護膜及び少なくとも２つの磁石を同じ保護膜内部に有するいわゆるハイブリッド磁石ツールにより提供される。第１の磁石は大型サイズであり、その目的は、大容積から粒子を保護膜の表面上に効率的に集めることである。この磁石の磁化方向は、好ましくは、保護膜の縦軸に直交し、この場合、磁石は粒子を保護膜表面上の大きな面積に集める。この磁石は、磁石ツールの中間部又は上部に配置される。第２の磁石は小型であり、磁石ツールの下部の保護膜の正に末端部に配置される。この磁石は、保護膜の端部の形状に応じて異なる形状であってよい。この磁石の磁化方向は可変であるが、その目的は粒子を保護膜の末端部に集めることである。粒子が保護膜の末端部に集まると、さらなる凝縮段階を効率的に行うことができる。

保護膜の端部は、非常に小さな容器内部に収まるのに適した形状を有することができる。保護膜の端部は特に長く且つ細くすることができ、様々な形状を有することができる。保護膜の端部は、必要に応じて丸形状、先鋭形状、円錐形状、又は平坦形状を有することができる。保護膜が非弾性材料で作られる場合、上記形状はすでに保護膜に組み込まれている。弾性材料が保護膜に使用される場合、例えば、保護膜内部に配置される磁石及び他の構造により端部形状を左右することができる。磁石を使用して、保護膜を内側から伸張させることができ、保護膜は伸縮するため、磁石の形状に適合もする。エラストマー製の保護膜は適した事前形状を有してもよく、必要に応じて、伸縮を適用してさらなる成形を実現することができる。本明細書において説明する磁石ツール及び保護膜は手動であってもよく、又は自動装置セットの一部であってもよい。試料を１度に１個ずつ処理すべき場合、磁石解決策は個々の磁石解決策である。いくつかの試料を同時に処理すべき場合、磁石解決策は、例えば、８、１２、２４、２８、又は９６の倍数であることもできる。保護膜も個々であることもでき、又はいくつかの磁石ツール用の複数の場所を含むこともできる。

本発明による濃縮方法に使用される固相の１つのタイプは、特定の親和性リガンドがコーティングされた非粒子状構造からなる。例えば、本発明による固相は、例えば強磁性ロッド又は別の構造に固定される磁石である。磁石が固定される構造は、例えば、強く可撓性のあるワイヤのような構造又は別の同様の支持構造である。磁石が固定される構造も磁石であってもよい。例えば抗体又は粒子がコーティングされた、例えばロッド状の棒が、本発明による固相である。

好ましい一実施形態は、保護膜の大きな面積上の磁性粒子が試料から所望の生物学的成分を集める、保護膜の内部に配置される磁石である。粒子は、保護膜が試料中に導入される前に、磁石を使用して保護膜の表面上に集められている。粒子がすでに固定されている状態では、試料中に粒子が残っている可能性は略完全になくなる。このようなロッド及びワイヤの構造は、本発明により、本発明において説明する貫通構造の助けにより扱うことができる。

本発明による濃縮ユニットの特に実用的で効率的な実施形態は、貫通構造が試料用のいくつかの区画を有する試料容器と共に機能する１組の装置によって提供される。試料は、貫通構造に設けられる開口を通して区画中に計量して投入することができる。１つ又はいくつかの生物学的成分を試料から集めるための粒子も、同じ開口を通して導入することができる。貫通構造は、試料間の相互汚染を防ぎながら、別個の試料を互いに適宜分離する。試料は、例えば、研究室のシェーカー内で安全に撹拌することができ、貫通構造は試料容器の上にある一種のプラグとして機能する。磁石ツールは貫通構造に配置することができ、試料からの粒子の収集は、磁石ツールの磁石を収集位置に保持することにより行われる。磁石ツールは、貫通構造に設けられる開口を通して試料中に導入されるため、試料から粒子を集めるために、貫通構造の上に残すこともできる。貫通要素は、試料容器がシェーカー内で同時に撹拌された場合であっても、磁石ツールを所定位置に安全に保持するように作ることができる。撹拌は、磁石ツールの保護膜の表面上の粒子の収集を向上させ、加速する。粒子が磁石ツールの助けにより試料から集められると、粒子を洗浄し、凝縮し、且つ／又は適切な測定のために取り出すことができる。

本発明の目的は、粒子及び／又は別の固相を使用して生物学的成分の分離、精製、及び／又は測定を行うための生物学的成分濃縮方法でもある。本発明の目的は、上記問題を含まない濃縮方法を提供することでもある。

生物学的成分濃縮方法とは、バクテリア、ウィルス、タンパク質、及び核酸の培養、分離、精製、濃縮、及び測定に適した方法を指す。

大容積の試料を処理する場合、試料材料の容易且つ効率的な処理は大きな問題を呈する。小量の生物学的成分を大容積から捕捉する場合、所望の成分を粒子の表面等の固定に効率的に結合して、粒子を残りの試料から分離し、最終的に、洗浄により粒子及び分離された成分を所望の溶液に凝縮させることが可能でなければならない。生物学的成分は、例えば、バクテリア、酵母、菌類、ウィルス、寄生虫、細胞、細胞小器官、タンパク質、ペプチド、毒素、核酸、ホルモン、多糖類、アレルゲン、又は様々なハプテンであることができる。

〔発明による方法の特徴〕
本発明による生物学的成分濃縮方法は、大容積試料から限られた数の生物学的成分を分離し凝縮するために使用することができる。本発明による濃縮方法は、細胞の培養に使用することもできる。本発明による方法の応用例の１つでは、バクテリアが培養され、分離され、洗浄され、凝縮され、培養皿上に導入され、且つ／又は様々な核酸増幅方法（例えば、ＮＡＳＢＡ、リアルタイムＰＣＲ、及びＬＣＲ）等の他の測定方法のために取り出される。本発明による濃縮方法の本質的な特徴の１つは、その広い適用範囲である。

例えば、バクテリア又は細胞の培養に本発明による濃縮方法を使用する場合、必要であれば、試料容器内の溶液の撹拌を多くの異なる方法で手配することができる。試料容器及び貫通構造を特別な研究室シェーカーの上に配置することができる。試料容器が弾性材料のものである場合、試料容器を適した様式でスクイーズすることによって試料容器を効率的に撹拌することができる。特別な撹拌器を、貫通構造を通して試料内に導入することができ、又は貫通構造を通して導入された棒／個体／磁石ツールを撹拌に使用することができる。特に試料容器が、例えば、ストマックバック等の弾性材料のものである場合、磁石ツールがバッグに固定されている間に、試料を磁石ツール又は別の棒型構造で撹拌することができる。

本発明による方法では、試料容器を研究室で一般に使用されるインキュベータ内又は水浴上に配置することによって試料容器の加熱を手配することができる。曝気は、例えば、コンプレッサを使用し、ホースを通して試料に気泡を発生させることによって手配することができる。

本発明による方法を使用することにより、所望の生物学的成分を大容積から大幅に小さな容積に集めることができ、必要であれば、試料内の成分の濃度を測定することができる。

異なる個体を使用することにより、本発明による方法をいくつかの異なるエリアに適用することができる。固相は異なるサイズの粒子からなることができ、異なるサイズの粒子は同じ試料内に含むことができる。粒子は、丸形状、ロッド状、又は不定形の物体であることができる。粒子は磁石又は磁化可能なもの及び／又は磁化不可能な材料であることができる。粒子は、強磁性材料又は磁性材料を含む特別なエリアを有することもできる。上記材料の機能は粒子を磁石で扱えるようにすることであり、そうでなければ粒子は磁場内で静止したままである。粒子の直径は、通常、５０ｎｍ−５ｃｍの範囲内である。試料内に配置される粒子のいくつかが、所望の生物学的成分を集めることができ、他は他の粒子を周囲に集める仕事を有するか、又は他の粒子と凝集体を形成する仕事を有することができる。例えば、抗体等の特定の親和性リガンドを、例えばビオチンで標識することができる。このような標識された、又は標識されない抗体は試料内で自由に存在し、特に生物学的成分に結合することができる。試料中に存在する固相は、生物学的成分に直接結合するか、又は生物学的成分に結合した親和性リガンドに結合するようにコーティングすることができる。

例えば、素早く沈殿せず、且つ磁化不可能であるか、又は磁化性が非常に弱いような粒子を使用すべき等の状況では、異なる代替が好ましい。磁場を使用して固相の扱いを容易にするために、より大きな粒子又はより多くの磁鉄鉱を含む粒子を追加することができる。より効率的に制御可能であり、磁場により移動可能なこういった粒子の助けにより、磁石を使用して、上記磁化不可能粒子を扱うことが可能である。

本発明による濃縮方法に使用される粒子は、親和性リガンド、酵素、抗体、バクテリア、細胞、又は細胞小器官を組み込むことができる。所望の成分の結合も、試料からの所望の生物学的成分の結合に適するように、使用される微粒子の表面特性及び緩衝液の組成を選択することによって実現することができる。例としては、イオン交換クロマトグラフィ、疎水性クロマトグラフィ、及び逆相クロマトグラフィが挙げられる。これらの場合、例えば、微粒子の表面の粒子の結合及び解放は、適宜選択された緩衝液及び溶液を使用して行われる。例えば、塩濃度及びｐＨは、この場合、非常に重要な要因である。

親和性リガンドは、例えば、ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）、ＲＮＡ、ｍＲＮＡ、又はｃＤＮＡ（相補的ＤＮＡ）、又はＰＡＮ（ペプチド核酸）等の１本鎖又は２本鎖のヌクレオチド配列、タンパク質、ペプチド、多糖類、オリゴ糖、低分子化合物、又はレクチンであることができる。親和性リガンドは以下のうちの１つであってもよい。すなわち、オボムコイド、ＰｒｏｔｅｉｎＡ、アミノフェニルボロン酸、プロシオンレッド、ホスホリルエタノールアミン、ＰｒｏｔｅｉｎＧ、フェニルアラニン、プロテアミン、ペプスタチン、デキストラン硫酸エステル、ＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）、Ｎ−アセチル−グルコサミン、ゼラチン、グルタチオン、ヘパリン、イミノ二酢酸、ＮＴＡ（ニトリロ三酢酸）、レンチルレクチン、リジン、ＮＡＤ（ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド）、アミノベンズアミジン、アクリフラビン、ＡＭＰ、アプロチニン、アビジン、ストレプトアビジン、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）、ビオチン、コンカナバリンＡ（ＣｏｎＡ）、及びシバクロンブルー。

粒子への親和性リガンドの固定化は、リガンドが粒子の表面に固定され、又は周囲溶液が接触できるように「ケージ様の」粒子内部に取り込まれることも意味することができる。親和性リガンドの粒子への固定化は、例えば、相に含まれるアミノ基又はヒドロキシ基との共有結合により行うことができる。別法として、結合は、生物親和性（ｂｉｏ−ａｆｆｉｎｉｔｙ）対、例えばビオチン／ストレプトアビジン対により実現することができる。一方法によれば、固定化する酵素は、例えば、大腸菌での遺伝子組み換え技術を使用して生成され、酵素には特別な親和性テールが提供されている。この親和性テールは、該親和性テールに強力に結合する適宜固定された成分を有する微粒子に結合する。親和性テールは、低分子化合物又はタンパク質であることができる。

様々な磁石ツールを本発明による方法に使用して、大容積試料に含まれる粒子を試料容器から分離し、粒子をより小さな容積の溶液に効率的に凝縮することができる。

本発明による一濃縮方法では、粒子は、保護膜の表面上から培養皿に直接移される。粒子は１つ又はいくつかの皿上に分散させることができる。縦軸に直交する方向に磁化された長い永久磁石を使用して、粒子を２つの異なる培養皿上に都合よく分散させることができる。粒子の拡散に同じ保護膜を使用して、粒子は培養皿上に拡散し、培養皿の表面全体を覆う。これは、粒子を拡散するために、滅菌した拡散棒を使用する必要性をなくす。

弾性保護膜の使用は、特に、寒天表面を損なうことなく培養皿上に粒子を拡散させる優しく、信頼性のある方法である。シリコンゴムは高温、たとえばオートクレーブ処理（＋１２０°Ｃ）に耐えるため、弾性シリコンゴムも微生物学的作業に特に良好な材料である。

免疫学的検定も、粒子の表面上に集められた生物学的成分から直接行うことができ、この場合、粒子は免疫学的検定の固相として機能する。このような場合、粒子に結合した成分は、適宜標識することができる抗成分抗体と共に培養される。こうして形成される抗成分抗体及び粒子−成分複合体は洗浄されて、非結合抗成分抗体が除去される。適宜標識された抗抗成分抗体（ａｎｔｉ−ａｎｔｉ−ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ａｎｔｉｂｏｄｙ）又は抗マーク抗体（ａｎｔｉ−ｍａｒｋ ａｎｔｉｂｏｄｙ）を追加することにより、異なる色素測定、蛍光測定、又は発光測定を使用して検定を続けることができる。一方、生物学的成分は粒子から取り外す／抽出することができ、例えば、マイクロタイタープレートのウェルに結合された抗体を免疫学的検定の固相として使用して検定を続けることができる。

ネフェロメトリックアッセイ法も、本発明による方法における使用に適する。粒子により分離され、洗浄され、凝縮される生物学的成分が核酸（ＤＮＡ、ＲＮＡ、ｍＲＮＡ、プラスミドＤＮＡ）を含む場合、粒子に対して増幅反応を直接行うこともでき、又は増幅反応を行う前に核酸を分離し精製することもできる。粒子の表面上の試料からの抗体により、例えば、病原性ウィルス、病原菌、又は病原性寄生虫を集め、粒子に対して直接検定を行うことは、本発明に記載の方法の重要な適用例である。粒子は、核酸増幅反応（例えば、ＰＣＲ、ＲＴ−ＰＣＲ、リアルタイムＰＣＲ、鎖置換増幅、ＬＣＲ、及びマルチプレクックスＰＣＲ）に使用される酵素を阻害しないように選択することができる。ＤＮＡ−ＤＮＡ交配法、ローリングサークル増幅法、Ｑ−ベータレプリカーゼ法、ＤＮＡ指紋法、制限断片遺伝子型決定法、及びＡＦＬＰ法を本発明に記載の方法による検出に使用することもできる。

本発明による濃縮法は、特に、核酸増幅法等の高感度な測定方法と組み合わせられる場合に有望である。本発明による濃縮法を使用して、限られた数の生物学的成分を大容積試料から濃縮することができ、成分を高純度で小容積に凝縮することができる。試料からの不純物及び阻害物は、例えば、ＰＣＲ反応を阻止又は邪魔する。ＰＣＲ法は高感度であるが、方法の感度を利用するには、良好な試料品質が求められる。試料品質は、増幅する試料／成分の存在及び純度を意味する。いくつかの市販のＰＣＲ法が利用可能であるが、前処理及び試料の凝縮に適する方法は、同様の性能レベルまではまだ開発されていない。本発明による濃縮方法は、現在使用されるものよりも、既存の核酸増幅方法のはるかに効率的且つ信頼性の高い利用を可能にする。

粒子は、一般に、生物学的精製プロセスにおいて異なる生分子、細胞小器官、バクテリア、又は細胞に結合する固相として使用される。粒子及び特に磁性粒子の使用に基づく精製方法は、試料の遠心分離の必要性なく、多くの場合に複雑である生物学的試料を処理できるようにする。磁気は生物学的材料の一般的な特性ではなく、このため、磁性粒子の使用はこういった材料に対する優れた精製技術である。

粒子に多種多様な結合性質を有する分子または化合物をコーティングすることができるため、非常に広い範囲の精製プロセスがある。磁性粒子を生物学的プロセスに使用することは、分離の容易さ及び高速さによりますます増大しつつある。

本発明による粒子は、磁化可能粒子、磁性粒子、又は磁化不可能粒子であることができる。本発明による粒子は、数ｎｍ−数ｃｍの範囲の直径を有する物体であることができる。磁性粒子とは、通常、常磁性体材料又は超常磁性体材料で構成される芯及び芯を囲むポリマーを含む材料を指す。ポリマーの外表面には、対象（精製又は分離する）材料と複合体を形成可能なコーティングを設けることができる。ポリマーは、例えば、ポリスチレン、セルロース、アガロース、又はシリカからなることができる。常磁性粒子又は超常磁性粒子は磁場を有さないが、外部磁場の存在下で磁気双極子を形成する。

この文脈の中では、磁性粒子は強磁性材料を含む粒子も指す。磁性粒子は異なるサイズであってよく、好ましくは、０．５μｍ−１００μｍの直径を有する。磁性粒子は、非磁性粒子と磁性粒子との組み合わせであってもよい。磁性粒子は磁気により移動することができる。通常、生物学的プロセスに使用される微粒子のサイズは、０．０１μｍ−１００μｍの範囲、大半の場合では０．０５μｍ−５０μｍの範囲である。既知の磁化不可能微粒子は、例えば、アガロースで作られた粒子等のクロマトグラフィ精製に使用される固体及び凝集に基づくクイックテストに使用されるラテックス粒子である。

例えば、抗体コーティングされた粒子の表面に結合された微生物又は細胞は、保護膜／コーティング上から直接培養培地に移すことができ、ここで、好ましくは、保護膜を培養培地の寒天表面に沿って移動させることにより、拡散が本発明による方法において行われる。粒子及び粒子に結合した微生物又は細胞は、保護膜を培養培地の寒天表面に沿って機械的に擦って撫でることによって保護膜から外される。機械的に擦ることは、保護膜の表面上に集められた粒子をすべて培養皿上に移す効率的且つ信頼性の高い方法である。

本発明による濃縮方法並びに使用される磁石ツール、保護膜、貫通構造、及び容器等の本発明による濃縮ユニットに属する装置は、生物学的成分を含む大容積試料を非常に効率的に凝縮させる。本発明による濃縮方法及び濃縮ユニットを使用することにより、大容積試料からの流離による生物学的成分の収集、粒子ペレットからの不純物の洗浄、及び生物学的成分の小容積又は例えば測定のための表面上への凝縮への広範囲の使用に最適な解決策を達成することができる。本発明による濃縮方法及び濃縮ユニットは、限られた数の生物学的成分を大容積から小容積に濃縮する際に特に有用である。

本発明による濃縮ユニット及び濃縮方法は、大容量試料を処理するために、目的が生物学的成分の小容積への、例えば培養皿の寒天表面上への凝縮である場合に使用することができる。

本発明による濃縮方法及び濃縮ユニットは、以下の解決策及び特性を可能にする。
１．細胞及びバクテリアの培養
２．大量の液体からの生物学的成分の濃縮
３．大量の生物学的成分の処理
４．異なる試料容器との貫通構造の両立性
５．バクテリア／細胞を培養するため、試料の相互汚染を防ぐため、溶液／粒子への計量投入チャネルとして試料の蒸発を防ぐため、粒子培養のスペースを提供するため、及び粒子収集中に磁石ツールのスタンドを提供するための貫通構造の試料容器との機能
６．それ自体では形状を保持しないバッグ及び容器に対する、貫通構造による支持の提供並びにそれ自体では形状を保持しないバッグ及び容器の使用
７．磁石ツールとの貫通構造の使用
８．試料の曝気及び撹拌を手配するための貫通構造の使用
９．生物学的成分を収集するための粒子及び磁石の使用
１０．試料からの１つ又はいくつかの生物学的成分の同時収集
１１．小容積への粒子の凝縮
１２．保護膜を使用しての培養皿の寒天表面上等への粒子の移送
１３．剛性保護膜を使用する場合の粒子の処理
１４．伸縮性弾性保護膜を使用する場合の粒子の処理
１５．コーティングされた磁石を使用する場合の粒子の処理
１６．粒子洗浄／凝縮ユニット
１７．粒子を非常に小さな容器に移す際の保護膜の成形
１８．生物学的成分を粒子と共に測定のために取り出す
１９．測定前の核酸の精製等の生物学的成分の前処理
２０．平板培養、免疫学的検定、ＰＣＲ、リアルタイムＰＣＲ、ＮＡＳＢＡ、ＬＣＲ、又は他の測定方法による粒子に結合された生物学的成分の測定
２１．小量の液体への粒子の解放
２２．効率的な撹拌

〔発明の利用〕
本発明による濃縮方法は、タンパク質の精製及び分別、プラスミドＤＮＡの精製、ＧＭＯ試料の分析、ゲノムＤＮＡの精製、病原菌の濃縮及び測定、バクテリア、酵母、及び細胞の培養、細胞の分離及び分別、ウィルス／ファージの濃縮、寄生虫の濃縮、細胞小器官の分離及び精製、毒素及び毒の濃縮及び測定、アレルゲン及びホルモンの分離及び検定等の多種多様な用途での使用に適する。

記載の方法は、細胞の培養及び分離にも広く使用することができる。対象となる細胞としては、幹細胞、Ｂリンパ球、Ｔリンパ球、内皮細胞、顆粒細胞、ランゲルハンス細胞、白血球、単核細胞、マクロファージ、骨髄性細胞、ナチュラルキラー細胞、網状赤血球、栄養芽層、ガン細胞、トランスフェクト細胞、及びハイブリドーマ細胞が挙げられる。ダイレクト又はリバース細胞分離方法等の一般に既知の方法を細胞の分離に使用することができる。最初に述べたダイレクト分離方法は、例えば、特定の抗体を使用することにより所望の細胞を粒子表面に結合することによって試料から分離することからなる。非ダイレクト方法では、所望の細胞ではなく、試料内に含まれている他のすべての細胞が粒子に結合される。この場合、所望の細胞は溶液中に残る。

本発明による方法は、バクテリア、ウィルス、寄生虫、酵母、及び多くの他の単細胞生物又は多細胞生物の培養、分離、精製、及び／又は濃縮に非常に適している。非常に重要な利用分野は、大容積試料からのサルモネラ、リステリア、カンピロバクター、大腸菌Ｏ１５７、及びクロストリジウム属等の病原菌、ウィルス、寄生虫、原虫、又は他の微生物の濃縮である。本発明による装置及び方法は、これらの利用分野において利用することもできる。

核酸の精製は、ゲノムＤＮＡ、プラスミドＤＮＡ、トータルＲＮＡ、及びｍＲＮＡを精製する非常に多様なニーズを含む。本発明による濃縮方法は、試料容器の貫通構造、撹拌、精製中の粒子ペレットの機械的擦りつけを利用することによって核酸を大容積試料から効率的に分離できるようにする。

本発明による濃縮方法は、培養／成長、分離、及び精製の各操作を異なる必要性に従って共に連鎖させることができる。例えば、所望の細胞を適した条件下で培養し、それから培養後に細胞を濃縮することが可能である。この後、例えば、細胞小器官を細胞から分離することができる。細胞小器官は精製することができ、例えば、ＤＮＡ精製又はタンパク質精製によりプロセスを続けることができる。プロセス中、必要に応じて異なるコーティング及び特性が提供された様々な微粒子を使用することができる。最終段階は、例えば、精製された生成物の所望の容積への凝縮、生成物の増幅、及び検出からなることができる。

以下において、添付図面を参照し、例を使用して本発明を説明する。

１．バッグ、カバー、スタンド、磁石ツール、及びブッシュ解決策
図１は、バッグ１、スタンド４、磁石ツール７、及び貫通構造５を備える本発明による濃縮ユニット５０を示す。バッグ１は、試料２及び粒子３を含み、特別な貫通構造５によりスタンド４に配置されている。貫通構造５は、特別なロックシステム６によりスタンド４に固定されている。貫通構造５及びスタンド４により形成される構造は、磁石ツール７がバッグ１内に含まれる試料２から粒子３を集めるために使用される際に、磁石ツール７のブラケットとして機能する。貫通構造５は、いくつかの別個のブッシュ様又は管様の構造で形成することができ、バッグにアクセスできるようにするいくつかの別個の開口を有することができる。貫通構造５を通して、例えば、ホース又は曝気に関連する別の組立体を、磁石ツール７とは別個に、又は同時にバッグ１に含まれる試料２の中に導入することができる。貫通構造５を通して、各種溶液又は粒子も試料２の中に導入することができる。試料２の攪拌は、貫通構造５を通して試料２の中に特別な撹拌器を導入することによっても構成することができる。

バッグ１は、その上部により、バッグ１のオリフィスをしっかりと密閉し、貫通構造５の周りに締め付けることができるシーラー８を使用して貫通構造５の周りに固定される。必要であれば、バッグ１にさらなる支持を与え、バッグ１を適した形状に保ち、バッグ１内に含まれる試料２の撹拌を助け、且つ／又はバッグ１の取り扱いを容易にすることを目的とする特別な構造９でバッグ１を囲んでもよい。一実施形態によれば、構造９は、構造をバッグの外側に固定できるようにする特別な接着剤を有する。外側からバッグに固定することから、単に構造９を移動させるだけでバッグのオリフィスを開閉することが可能である。構造９は、スタンド４の一体部分であってもよく、バッグ１の撹拌機構等のように装置とは別であってもよく、又は別の組の装置の一部であってもよい。構造９は、バッグ１を中に導入することができる特別なトラフ構造をなしてもよい。トラフ構造は、例えば水を含んでもよく、又はバッグ１を加熱／冷却するための水浴の一部であってもよい。

磁石ツール７は、ロッド１１に固定された、別様に磁化された永久磁石１０を有することができる。いくつかの永久磁石１０があってよく、これら磁石は磁力により互いに引きつけられてもよく、又は強磁性材料若しくは非強磁性材料が磁石の間にあってもよい。磁石１０は電磁石であってもよい。磁石１０は、エラストマー材料又は非エラストマー材料で作ることができる保護膜１２で囲まれる。磁石ツール７は、例えば、永久磁石１０、電磁石１０のオン／オフを切り替えるため、又は保護膜１２を磁石１０の周囲から外すために、強磁性ブッシュ等の他の構造を移動する機構１３を組み込むことができる。磁石ツール７は、手用のエルゴノミックハンドル構造等の磁石ツール７の使用を容易にする特別な形状を有してもよい。スタンド４は、インキュベータ内に配置してもよく、且つ／又は撹拌器内に含んでもよく、この場合、バッグ１内に含まれる試料２を必要に応じて適宜加熱し撹拌することができる。図１のバッグ１は、例えば、食品試料の均質化を目的としたストマックバッグである。バッグ１は、異なる形状であってもよく、且つ例えば、異なるプラスチック材料で作られてもよい。

２．バッグからの磁性粒子の収集及び移動
図２ａ−図２ｊの一連の図は、バッグ１からの磁性粒子の収集及び移動を示す。一連の図２ａ−図２ｊでは、粒子３の分離及び濃縮が、バッグ１内に含まれる試料２から、本発明による手段を使用して磁性ツール７の助けにより行われる。図２ａにおいて、バッグ１はスタンド４に配置される。バッグ１は試料２及び粒子３を含む。図２ｂにおいて、ブッシュ５がスタンド４に導入され、スタンドに組み込まれているロックシステム６にロックされる。図２ｃにおいて、バッグ１のオリフィス１４がブッシュ５の周りでプレスされる。図２ｄにおいて、バッグ１のオリフィス１４は、シーラー８によりブッシュ５の周りにしっかりと閉じられる。図２ｅにおいて、磁石ツール７がブッシュ５を通してバッグ１内に含まれる試料２の中に挿入される。磁石ツール７内の磁石１０は低位置にあり、磁場は磁石１０の保護膜１２の周囲にある粒子３にフォーカスされている。磁石ツール７は、ブッシュ５がスタンド４に固定された状態でそのままで所望の時間にわたって静止することができる。図２ｆにおいて、磁石ツール７は、磁石１０の磁力により、磁石１０の保護膜１２の周囲の試料２から粒子３を集める。

図２ｇにおいて、磁石ツール７は、スタンド４のブッシュ５を通して持ち上げられる。バッグ１内の試料２に含まれていた粒子３は集められて、磁石１０の保護膜１２の周囲のペレットになっており、試料２はもはやいずれの粒子も含まない。図２ｈにおいて、磁石ツール７を使用して集められた粒子３は、管１５内に含まれる溶液１６内に導入されている。管１５内の液体１７の液面高さは、磁石ツール７の端部の導入により液面高さ１６まで上昇しており、磁石１０は液面高さ１６よりも下にある。図２ｉにおいて、磁石ツール７内の磁石１０は磁石ツールの上部に移動しており、磁力が、保護膜１２の周囲の粒子３を含むスペースからなくなっている。一実施形態によれば、磁石ツール内のロッド１１は、磁石１０に平行する方向でその上部に移動されていてもよい。管１５内の溶液１７の液面高さ１６は、磁石１０よりも下にある状態を保つように適宜構成されている。溶液１５内の磁石ツール７を移動させることにより、粒子３は、保護膜１２の表面から離れて溶液１７中に均質化される。図２ｊは、磁石ツール７が管１５から外され、溶液１７の表面が通常の液面高さまで下がった状況を示す。粒子３は、バッグ１から移されて、管１５内の小容積溶液１７に凝縮されている。

３．バッグ内の試料撹拌
図３ａ及び図３ｂは、バッグ１内の試料２の撹拌を示す。図３ａはスタンド４の正面図であり、バッグ１はスタンド４内にあり、シーラー８により貫通構造５の周囲に締め付けられている。磁石ツール７はブッシュ５内に配置され、磁石ツール７の磁石１０は試料２内にある。バッグ１は、スタンド４が静止したままである間に左に移動する構造９ａ及び９ｂで囲まれる。構造９ａがバッグの左側を内側に押し、構造９ｂが譲歩する。すなわち、右側に移動する。図３ｂにおいて、構造９ａ及び９ｂの移動方向は、図３ａに示した移動方向と逆になる。図３ａ及び図３ｂに示す構造９ａ及び９ｂの移動を繰り返すことにより、バッグ１内の試料２及び粒子３を効率的に撹拌することができる。構造９ａ及び９ｂは逆の移動を有してもよい。すなわち、両構造９が、バッグの壁面を両側から同時に内側及び外側に押すように移動してもよい。この場合、バッグ１内の液体２の液面高さはかなりの程度、変化し得る。各試料に最適な撹拌方法は、様々な撹拌方法及び速度を変えることによって見つけられる。図示の撹拌方法は、システムが磁石ツール７を含まない場合、すなわち、例えば、バクテリア培養中の場合及び粒子及び試料を培養している場合に使用することもできる。磁石ツール７が含まれる場合、図示の撹拌方法は、磁石１０の周囲の試料からの粒子の収集を加速し、強化する。

４．いくつかの収集ユニットで形成されるエンティティ
図４は、いくつかのバッグ１及び磁石ツール７により形成されるユニットを組み込んだ、いくつかの収集ユニットで形成されるエンティティを示す。バッグ１は、すべてのバッグ１に共通のスタンド４に固定されている。構造９は、バッグ１を支持し、且つ／又はバッグ１を撹拌することができる。バッグ１の撹拌が構造９により処理される場合、すべての構造９が同じモータを共有することができる。図４に示すユニットは、インキュベータ内及び／又はシェーカー上に配置することができる。図４に示すユニットは、加熱要素、撹拌装置を組み込んだエンティティの一部であってよく、且つ独立した組の装置として機能してもよい。

５．自動装置の例
図５ａ−図５ｆの一連の図は、自動装置１８の動作を概略的に示す。図５ａは、コネクタ１９及びワークトップ２０を有する自動装置１８として示され、この装置は、バクテリア、酵母、又は細胞の培養のためのものである。装置１８は、異なる生物学的成分（例えば、ウィルス、バクテリア、細胞、核酸、及びタンパク質）を異なる試料から精製するのに使用することも可能である。同装置を、磁性粒子又は別様に磁化可能な粒子の処理に使用することも可能である。粒子の目的は、バッグ１内の大容積試料２から、バクテリア等の生物学的成分をその表面上に集め、粒子に結合したバクテリアをバッグ１から移すことである。試料２が入った口の開いたバッグ１がスタンド４内に設置され、構造９がバッグ１を支持し、バッグ１を直立位置に保つ。スタンド４及び構造９は、装置のワークトップ０２上にある。スタンド４は、装置１８に取り外し可能であってもよく、又は装置１８の一体部分であってもよい。

図５ｂにおいて、バッグ１は、スタンド４に固定されたブッシュ−曝気ユニット２１を含む。ブッシュ−曝気ユニット２１は、単一体であってもよく、又はいくつかから構成されてもよい。ブッシュ−曝気ユニット２１は特別な貫通構造５及び曝気ユニットを含み、カウンタコネクタ２３及び発泡穴２２を下部に有する。曝気が必要ない場合、ブッシュ−曝気ユニット２１は、磁石ツールをバッグ１及びバッグ１の固定部分に挿入することを目的とする貫通構造に置き換えることができる。図５ｃにおいて、バッグ１のオリフィスが、シーラー８によりブッシュ−曝気ユニット２１の周囲に閉じられた。シーラー８はスタンド４に固定されており、バッグ１の膜支持も提供する。図５ｄにおいて、バッグ１及びブッシュ−曝気ユニット２１は、スタンド４のワークトップ２０上で装置１８の後方縁部に向かって移動している。ブッシュ−曝気ユニット２１のカウンタコネクタ２３は、装置１８のコネクタ１９に接続されている。コネクタ１９の目的は、例えば、ブッシュ−曝気ユニット２１を通して空気又は別の気体をバッグ１内の試料２中に導入することである。

図５ｅにおいて、粒子洗浄／凝縮ユニット２４が装置１８のワークトップ２０上に配置されている。粒子洗浄／凝縮ユニット２４は、粒子を洗浄し、磁石ツール７を使用して凝縮できるようにする。粒子洗浄／凝縮ユニットは、洗浄緩衝液等の適した液体を含む異なる数の様々なサイズの異なる開口２５を有することができる。粒子は、適した回数の洗浄動作及び凝縮段階後、装置１８の正面縁部にある洗浄／凝縮ユニットの最も外側の容器である容器２６に移すことができる。免疫測定分析、核酸増幅（例えば、ＰＣＲ、ＲＴ−ＰＣＲ、ＬＣＲ、及びＮＡＳＢＡ）等の続く用途及び／又は測定のために、容器２６から粒子を取り出すことができる。粒子洗浄／凝縮ユニット２４は、一体で構成されてもよく、又は管等のいくつかの別個の要素から構成されてもよい。好ましい一実施形態によれば、粒子洗浄／凝縮ユニット２４は一体であり、計量済みの液体及び粒子を有し、容器オリフィスが格納期間中に閉じられていた。

図５ｆにおいて、アーム２９を使用して装置１８に固定された磁石ツール７が、保護膜１２により保護される磁石１０が試料２内にあるように、バッグ１内部に導入されている。磁石ツール７の磁石解決策は、様々なロッド２８及びブッシュ２７を組み込むことができる。図５ｆ中の矢印は、装置により磁石ツール７をバッグ１と粒子洗浄／凝縮ユニット２４との間で移動させることができる移動路を示す。アーム２９はトラック３０を有し、トラック３０に沿って磁石ツール７を左右に移動させることができる。

６．バッグ撹拌
図６ａ及び図６ｂは、本発明による濃縮方法におけるバッグ１の撹拌の一例を示す。図６ａは、バッグ１が、例えば、薄いプラスチックで作られたストマックバッグ等の弾性材料で作られる場合に、食品試料を均質化するための試料２の撹拌方法を示す。図６ａにおいて、バッグ１は、装置１８のワークトップ２０上に構造９によって支持されており、バッグ１はシーラー８を使用して貫通構造５の周りに固定されている。磁石ツール７は、アーム２３により装置１８において支持される。アーム２９はトラック３０を有し、トラック３０に沿って磁石ツール７は左右に移動することができる。図６ａは、磁石ツール７がバッグ１内で左側に移動し、バッグの材料が適宜撓む場合を示す。図６ｂは、磁石ツール７がバッグ１内で右側に移動した場合を示す。図６ａ及び図６ｂに示す移動を繰り返すことにより、磁石ツール７を使用してバッグ内の試料２を効率的に撹拌することができる。磁石ツール７を撹拌に使用する必要はなく、様々なロッド構造で置き換えることが可能である。磁石ツールは、試料２から粒子を集めるために使用されてもよく、又はバッグ１内の試料２を撹拌するためだけに使用されてもよい。

７．自動装置
図７は、異なる細胞を培養し、且つ／又は粒子の収集、洗浄、及び凝縮を行う、本発明の一実施形態による自動濃縮装置１８を示す。図７は、いくつかの磁石ツール７がアーム２９に固定された自動装置１８を示す。装置１８は、ブッシュ−曝気ユニット２１用のコネクタ１９を有する。装置１８のワークトップ２０は、スタンドアセンブリ３２に配置された粒子洗浄／凝縮ユニット２４及びバッグ１を有する。装置１８のワークトップ２０は、壁４４により覆われる。

８．磁性粒子の凝縮
図８ａ−図８ｊの一連の図は、例えば、バッグ１内の試料２から粒子３を洗浄して凝縮する方法を示す。図８ａにおいて、バッグ１は磁石ツール７を含み、磁石１０ａ及び１０ｂは保護膜１２によって囲まれる。磁石１０ａは、縦軸に直交する方向に磁化された永久磁石であり、保護膜１２の周囲の広い面積上に粒子を収集する。磁石１０ｂは磁石１０ａよりも小さく、磁石ツール７の末端に配置され、好ましくは、磁石１０ｂが粒子３を保護膜１２の末端部に集めるように磁化される。図８ｂは、保護膜１２の周囲の粒子３を収集するために、磁石ツール７が試料２中にいくらかの時間にわたって残されている状況を示す。磁石ツール７は、試料２からの粒子３の収集を加速するために、試料２内で移動されている。バッグ１は、例えば、シェーカー内で撹拌されていてもよく、又はバッグ１の壁をスクイーズして試料２を撹拌していてもよい。磁石１０ａは、保護膜１２の周囲の広い面積に粒子を収集している。大型で強力な磁石１０ａの目的は、粒子を大容積から効率的且つ高速に収集することである。小型の磁石１０ｂの実際の目的は、粒子３を凝縮して小容積にすることである。

図８ｃは、保護膜１２の周囲に集められた磁石ツール７及び粒子３が、バッグ１内に含まれる試料２から移された状況を示す。磁石ツール７は、特別な粒子洗浄／凝縮ユニットの一部であってよい容器１５に移される。容器１５は溶液１７を有し、容器１５内の溶液液面高さ１６は低い。図８ｄにおいて、磁石ツール７は容器１５の底部に移され、それにより、磁石ツール７の端部が溶液１７のいくらかにとって代わり、液面高さ１６が上昇する。容器１５及び磁石ツール７の互いに対する形状は、好ましくは、共に非常に適合性の高いペアとして機能するようなものである。このような場合、さらに小量の溶液を、容器１５と保護膜１２との間の空間３１において大きな距離にわたって上方に移動させることが可能である。粒子３の洗浄及び凝縮の成功のためには、溶液１７の液面高さ１６が、磁石１０ａによって集められた粒子３よりも上に上昇することが重要である。図８ｅにおいて、磁石ツール７の磁石１０は、粒子３の近傍から離れて移されている。磁場が、強磁性ブッシュ又は電磁石等の別の手段によって粒子３の近傍からなくなる場合、磁石を必ずしも物理的に離す必要はない。粒子３は、ここで、保護膜１２の表面から溶液１７中に均質化することができる。粒子３の均質化は、容器１５内で保護膜を移動させることによって加速することができる。

図８ｆにおいて、保護膜１２は容器１５から外されており、粒子３は溶液２中に再懸濁している。図８ｇにおいて、保護膜１２の端部内部に磁石１０ｂを含む、磁石ツール７の端部が溶液２中に導入される。粒子３は、保護膜１２の周囲の磁石１０ｂの近傍に集められる。磁石１０ａは溶液２中になく、溶液２の液面高さ１６よりもかなり上にある。すなわち、粒子は磁石１０ａの周囲には集まらない。図８ｈにおいて、磁石ツール７は、大型容器１５から小型容器３２に移されている。粒子３は、磁石１０ｂの周囲の保護膜１２の末端に集められている。図８ｉにおいて、保護膜１２内部の磁場がなくなり、保護膜１２を溶液２内に適宜移動することにより、粒子を溶液２中に再懸濁させることができる。図８ｊにおいて、保護膜は容器３２に含まれる溶液から出されており、粒子３は溶液２中に凝縮されている。

９．磁石ツールへのエラストマー保護膜及び強磁性ブッシュの使用
図９ａ−図９ｅの一連の図は、磁気ツールへのエラストマー保護膜及び強磁性ブッシュの使用並びに粒子３をエラストマー材料で作られる保護膜１２上の異なる場所に結合させる異なる方法を示す。一連の図９ａ−図９ｅは、強磁性ブッシュ２７と共に粒子３を処理するエラストマー材料で作られた保護膜１２の使用を示す。図９ａにおいて、磁石１０ａ及び１０ｂは、エラストマー保護膜１２の内部且つ強磁性ブッシュ２７の内部にある。磁石１０が強磁性ブッシュ２７の内部にあるとき、保護膜１２の外部に有意な磁場はない。保護膜１２は、磁石ツール７のフレーム構造３３に固定され、両磁石はロッド１１により移動する。磁石１０ｂは、ロッド３４により磁石１０ａに固定される。図９ｂにおいて、磁石１０ｂは強磁性ブッシュ２７から移動しており、保護膜１２を伸縮させている。磁場が、保護膜１２の周囲の磁石１０ｂの近傍にフォーカスされ、この磁場が粒子３を引きつけて保護膜１２の周囲に集める。磁石１０ｂのサイズは小型であり、様々な方向に磁化することができる。磁石１０ａは強磁性ブッシュ２７の内部にある。

図９ｃにおいて、両磁石１０はさらに下方に移動しており、それにより、磁石１０ａも強磁性ブッシュから出て、その磁場が粒子３を引きつける。磁石１０ａは、好ましくは、縦軸に直交する方向に磁化され、それにより、粒子３は磁石の長さに沿ってその全長にわたって保護膜１２の周囲に集まる。保護膜１２は磁石１０ｂにより伸縮されており、そのため、この時点では前よりも長くなっている。図９ｄは、両磁石が静止したままであるが、保護膜１２の内側の強磁性ブッシュ２７が磁石１０ａの周囲において下方に移動した状況を示す。磁力はもはや粒子３を磁石１０ａの近傍の保護膜１２の表面に接触された状態を保たない。磁石１０ｂはまだ強磁性ブッシュ２７の外部にあるため、粒子３を保護膜１２の表面上に引きつけることができる。図９ｅにおいて、磁石１０ｂは、強磁性ブッシュ２７の内部になるように上方に移動されている。有意な磁場は保護膜の外側に働かないため、粒子３は保護膜１２の表面と接触した状態を保たない。

１０．非エラストマー保護膜及び強磁性ブッシュの使用
図１０ａ−図１０ｆは、粒子３の処理、移動、及び凝縮のための非エラストマー保護膜１２及び強磁性ブッシュ２７の使用を示す。図１０ａにおいて、粒子３は保護膜１２の周囲且つ磁石１０ａ及び１０ｂの近傍に集められている。強磁性ブッシュ２７は上位置にあり、両磁石１０は強磁性ブッシュ２７の外部にある。保護膜１２は、容器１５ａ内の溶液のいくらかに取って代わっており、溶液２の液面高さ１６を保護膜１２の表面上の粒子３よりも上に上昇させている。容器１５ａ及び保護膜１２は、非常に高い整合性を有するような形状を有し、それにより、さらに小量の溶液の液面高さ１６を、容器１５ａと保護膜１２との間の空間３１において大きな距離にわたって上方に移動させることが可能である。図１０ｂにおいて、保護膜１２は静止しているが、強磁性ブッシュ２７は下方に移動しており、両磁石１０は上方に、強磁性ブッシュ内に移動している。磁力は保護膜１２の外部に働いておらず、粒子３を保護膜１２の表面から周囲の溶液２中に解放することができる。保護膜１２は、粒子３をより効率的に解放するために、容器１５ａ内で適宜移動させることができる。

図１０ｃは、保護膜１２は容器１５ａから完全に出されており、液面高さ１６は通常の液面高さに戻っている状況を示す。粒子３は溶液２中に再懸濁している。図１０ｄにおいて、保護膜１２が溶液２中に導入されており、この保護膜は、磁石１０ａを含むが、磁石１０ｂを含まない強磁性ブッシュ２７を組み込んでいる。磁石１０ｂは、保護膜１２の端部のすぐ近くにあり、粒子３を引きつけて保護膜１２の周囲に集める。磁石１０ａは強磁性ブッシュ２７の内部にあるため、粒子３を引きつけることはできない。この状況は、粒子３を保護膜１２の端部の周囲の狭いエリア中に凝縮する場合に好ましい。図１０ｅにおいて、保護膜１２及び保護膜の端部に集められた粒子３は、容器１５ａから取り出されてより小型の容器１５ｂに移されている。保護膜１２の端部のみが溶液２内にあり、容器１５ｂの液面高さ１６は粒子３の上にある。図１０ｆにおいて、磁石１０ｂが上方の強磁性ブッシュ２７内に移動しており、保護膜１２の周囲の粒子３は溶液２中に再懸濁している。

１１−１４．異なる固相代替
図１１−図１４は、本発明による方法を実現する異なる固相及び粒子の代替を示す。図１１は、例えば、抗体、ファージタンパク質、又はレクチン等の適した特別なコーティングで被膜することができる小さな（例えば、５０ｎｍ−６０μｍ）磁性粒子３ａを示す。磁性粒子３ａは、試料から所望の生物学的成分をその表面上に集める。大きなサイズ（例えば、１ｍｍ−２０ｍｍ）の磁石３ｂが試料中に挿入され、この磁石が、単にその磁力により試料中に含まれる最小磁性粒子３ａをその表面上に集める。磁石３ｂは異なる形状、例えば、円柱形、球形、又は円錐形を有してもよい。磁石３ｂは、誘導により磁石になった強磁性材料で作ることができる。本発明による磁石ツール又は単なる金属製ロッドを使用して、このようにして形成された複合体３ａｂを試料から集めることができる。

図１２は、例えば、抗体、ファージタンパク質、又はレクチン等の適した特別なコーティングで被膜することができる非磁性且つ磁化不可能な粒子３ｃを示す。粒子３ｃは、所望の生物学的成分を試料中からその表面に集める。磁性粒子３ａが試料中に導入され、この磁性粒子が粒子３ｃと複合体３ａｃを作る。粒子３ａ及び３ｃは、複合体をいくつかの異なる方法で形成することができる。磁性粒子３ａのコーティング（例えば、抗体）が、粒子３ｃの表面上の構造又は試料から粒子３ｃが特にその表面上で結合するものと同じ生物学的成分を識別する。粒子３ａは、粒子３ｃと共に複合体３ａｃを形成し、これにより、上記複合体を本発明による磁性ツールを使用して処理できるようになる。

図１３は、例えば、抗体、ファージタンパク質、又はレクチン等の適した特別なコーティングで被膜することができる非磁性且つ磁化不可能な粒子３ｃを示す。粒子３ｃは、所望の生物学的成分を試料中からその表面に集める。１つ又はいくつかの大きなサイズの磁石３ｂが試料中に挿入され、複合体３ｂｃが試料中で形成される。複合体３ｂｃはいくつかの異なる方法で形成することができる。磁性粒子３ｂのコーティング（例えば、抗体）が、粒子３ｃの表面上の構造又は試料から粒子３ｃが特にその表面上で結合するものと同じ生物学的成分を識別する。粒子３ｂは、粒子３ｃと共に複合体３ｂｃを形成し、これにより、上記複合体を本発明による磁性ツールを使用して処理できるようになる。

図１４において、非磁性粒子３ｃ及び磁性粒子３ａが両方とも試料中に導入されており、これらの粒子が試料中で複合体３ａｃを形成する。磁石３ｂが試料中に挿入され、複合体３ａｃが、磁性粒子３ａの助けにより磁石３ｂの表面に集まる。最終結果として、複合体３ａｂｃが形成され、これは、本発明による磁石ツールにより処理可能である。

１５．大きな磁性体と小さな磁性粒子及び磁石ツールとの併用
一連の図１５ａ−図１５ｃは、大きな磁性体と小さな磁性粒子及び磁石ツールとの併用を示す。図１５ａは、磁性粒子３ａと共に試料２を含む大型容器１５ａを示す。１つ又はいくつかの磁石３ｂが試料２中に挿入される。１５ｂにおいて、磁石３ｂが、試料中２から磁性粒子３ａの表面に集まり、形成された３ａｂを作った。本発明による磁石ツール７が試料中に導入され、この場合において、磁石ツールは、例えば、強磁性体７であることができる。強磁性体７に保護膜を適宜被膜又するか、又は強磁性体７を保護膜で適宜囲むことができる。図１５ｃは溶液２を含む小さなサイズの容器１５ｂを示し、磁石ツール７により複合体３ａｂがこの容器１５ｂ中に移されている。

１６．大きな磁性体と小さな磁性粒子及び磁石ツールとの併用
一連の図１６ａ−図１６ｃは、大きな磁性体と小さな磁性粒子及び磁石ツールとの併用を示す。図１６ａは、大きなサイズの容器１５ａに含まれる試料２中に含まれる磁性粒子３ａを示す。磁石ツール７の固定部である磁石３ｂが試料中に導入される。図１６ｂにおいて、磁石３ｂが試料２から磁性粒子３ａをその表面上に集めている。図１６ｃにおいて、複合体３ａｂが、磁石ツール７により大型容器１５ａから小型容器１５ｂ内の溶液２中に移されている。磁石３ｂは異なる形状及びサイズであってもよく、磁石３ｂを磁石ツール７に接続するために他の磁石は必要なく、例えば、ツールの非強磁性フレームに取り付けることができる。好ましい一代替によれば、磁性粒子３ａは、磁石３ｂを容器１５ａの中に導入する前に、すでに磁石３ｂに引きつけられている。

１７−２０．いくつかの別個の磁石ツール用の場所を有する貫通構造
図１７−図１９は、いくつかの別個の磁石ツール用の場所を有する本発明による濃縮ユニットの貫通構造５を異なる方向から示す。図１７は貫通構造５の側面図であり、リッジ３５が、本発明による濃縮ユニットに使用される磁石ツール７が配置されるエリアを表す。図１８は貫通構造５の上面図である。貫通構造５のリッジ３５は、磁石ツール７用の付番された開口３６を有する。図１９は貫通構造５の底面図である。貫通構造の開口３６間のスペースに、試料容器の区画を互いに隔たるための様々な凹部又はリッジ３７があることができる。図２０は、磁石ツール開口３６のレベルでの線Ａ−Ａに沿った図１９の貫通構造の断面図を示す。図２０も試料容器３８のスペースを示す。

２１−２４．カバー及びいくつかの別個の磁石ツール用の場所を有する試料容器
図２１は、８個の試料区画４０を有する試料容器３９の上面図である。

図２２は、貫通構造５が試料容器３９の上に配置されるような図１４に示す貫通構造５と共に試料容器３９の側面図である。カバー５がいくつかの別個の磁石ツール７のために配置される。貫通構造５は、様々なロック機構４１を使用して試料容器３９にロックすることができる。

図２３は、磁石ツール７が貫通構造５及び試料容器３９と共に配置された状況の側面図である。この場合、各試料区画４０に１つの磁石ツール７があり、磁石ツール７は貫通構造５上に置かれる。

図２４は、他方の側から見た図２３の１組の装置及び試料容器３９の部分断面図を示す。図２４は、８個すべての磁石ツールが貫通構造５の上に配置された状態の貫通構造５及び試料容器３９を示す。図２４は試料容器３９の部分断面図であるため、磁石ツール７の保護膜１２で保護されている磁石１０を示し、この磁石１０が試料区画４０から粒子を集める。使用する磁石ツール７、貫通構造５、試料容器１、及び試料容積はすべて、粒子を試料区画４０に含まれる試料から可能な限り効率的に集めることができるように、互いに関連して適宜寸法決めされる。

２５．磁石ツールのエラストマー保護膜の表面から培養皿への直接の粒子移送
図２５は、粒子３を、例えば、培養皿４２の寒天表面４３上に移すためのエラストマー材料で作られた保護膜１２の使用を示す。本発明による方法を使用して、粒子３は、例えば、試料からバクテリアを集めるためにまず使用されていることが可能であり、その後、粒子３及びその表面上のバクテリアを、保護膜１２上から直接、培養皿４２に移すことができる。そして、バクテリアを、所望の期間にわたって培養皿上で培養することができる。磁石ツール７の磁石がオフになるか、又は粒子３の近傍から離れて適宜移動されると、粒子３を保護膜１２の表面から解放することができる。粒子３を解放するために溶液は必要なく、本発明による方法では、粒子は、保護膜１２を移動させることによって培養皿４２の表面上に解放される。

エラストマー保護膜１２が非常に高い可撓性があり、且つ柔らかい材料、例えば、シリコンゴム等のものであり、粒子３を保護膜１２の表面から培養皿４２上に優しく寒天表面４３を傷つけることなく解放することができる。粒子を保護膜１２の表面から解放する際に、エラストマー保護膜１２は湾曲し、培養皿４３の表面上の磁石ツール７の移動に適合する。必要であれば、保護膜１２は、粒子３をある培養皿から別の培養皿に移すために、又は磁場を保護膜の内側で適宜オンにするために使用することもできる。保護膜１２は異なる形状及びサイズであってもよく、必要に応じて特別な形状を有することができる。

２６．磁石ツールの非エラストマー保護膜の表面から培養皿への直接の粒子移送
図２６は、磁石ツール７の非エラストマー保護膜１２から直接、培養皿４２上への粒子３の移送を示す。図２６は、磁石ツール７の非エラストマー材料で作られる保護膜１２の表面上にある粒子３を示す。磁石ツール７の磁石は、粒子３の近傍から離れて移されているか、又は磁力が粒子３の近傍で他の方法でオフになっている。粒子３は、異なる表面、例えば、培養皿４２の寒天表面４３等の上に解放することができる。保護膜１２を培養皿４２の表面４３上で動かすことにより、粒子を保護膜１２の表面から解放することができる。粒子３を表面上に分散する際に非エラストマー材料で作られた保護膜１２を使用する場合、保護膜１２を表面に対して適した角度に保つことが重要であり、表面上の保護膜の動きを優しくすることが望ましい。

図２５の１組の装置は、１組の濃縮装置５０の一部５０ｂとして理解することができるため、１組の濃縮装置５０の後の部分を形成し、例えば、図１の１組の装置は１組の濃縮装置５０の始めの部分５０ａを含む。図２６の１組の装置は図２５の１組の装置に対する代替である。

本発明によれば、このような濃縮又は凝縮装置は、磁石ツール７の助けにより、図１の大容積試料１を、図２５又は図２６に示す培養皿４２の表面４３上に直接凝縮して非常に小さな容積にすることができる。それにより、非常に高い凝縮率又は濃縮率が１回の動作で実現される。

２７−２９．保護膜端部構造
図２７−図２９は、保護膜１２の異なる端部設計を示す。図２７は、保護膜１２の丸形端部を示す。図２８では、保護膜１２の端部は平坦であり、図２９では、保護膜１２の端部は尖っている。保護膜１２内側にある、これらの図に対応する磁石も、保護膜１２の形状に対応するような形状を有することができる。これらの図に示すすべてのケースは、粒子を様々な小型容器種類に濃縮させるのを助けるため、及び／又は様々な表面上に粒子を分散させるのを助けるために、細長く終端する形状の部分を含む。

３０．保護膜端部
一連の図３０ａ−図３０ｃは、異なる状況における保護膜１２の端部の動作を示す。図３０ａは、エラストマー保護膜１２内部にある磁石１０ａ及び１０ｂを示し、保護膜１２は磁気手段のフレーム構造３３に接している。磁石１０ａ及び１０ｂはロッド１１により移動し、磁石１０ｂはロッド３４により磁石１０ａに接続されている。図３０ａにおいて、保護膜１２の端部構造は、特に狭まっておらず、すなわち、粒子を小型容器に凝縮するのに特に有利ではない。図３０ｂにおいて、ロッド１１を使用して磁石１０ｂを保護膜１２に対して移動させ、保護膜１２を伸縮させた。図３０ｃにおいて、磁石１０ｂを使用して、保護膜１２をさらに伸縮させ、図に示すように、保護膜１２の構造は磁石１０ｂの形状に適合する。エラストマー保護膜を使用して、粒子の凝縮に小さなサイズ且つ所望の形状の保護膜を必要とする解決策を実現することができる。

実施例１
食品試料からサルモネラ菌を測定するための本発明による方法の使用
試料（２５ｇ又は２５ｍｌ）を、フィルタ（ＢａｇＰａｇｅ（登録商標）４００ｍｌ、Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ）を有するストマックバッグ内に新鮮な増殖培地（緩衝ペプトン水）２２５ｍｌ内に均質化した。試料をストマックバッグ内で均質化し、その後、ストマックバッグのオリフィスを閉じ、スタンド（ワイヤバスケット、Ｂｏｃｈｅｍ）内に位置決めされたバッグを、インキュベータ（Ｕｎｉｍａｘ１０１０、Ｈｅｉｄｏｌｐｈ）内に配置されたシェーカーに配置した。ストマックバッグを５時間３０分間にわたって撹拌した（３００ｒｐｍ、＋４１°Ｃ±１．０°Ｃ）。

試料容器カバーを試料容器（製品番号、Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｍｉｃｒｏｐｌａｔｅ Ｉｎｃ．）の上に配置した。試料容器は８個の試料用の区画を有し、それに対応して、試料容器カバーは８個のＰｉｃｋＰｅｎ１−Ｍ（Ｂｉｏ−Ｎｏｂｉｌｅ Ｏｙ）磁石ツール用の場所（開口）を有する。抗サルモネラ抗体がコーティングされた２０μｌの磁性粒子が、試料容器カバーの開口を通して試料容器の区画内にピペットで加えられた。

ストマックバッグを５時間３０分間にわたって撹拌した後、インキュベータ内に配置された研究室のシェーカーを止めた。ストマックバッグが配置されたスタンドをシェーカーから外し、研究室の作業テーブルに配置した。ストマックバッグを開き、試料１０ｍｌを各ストマックバッグからとり、試料容器カバーの開口を通して試料容器の区画内に計量して投入した。この後、試料容器カバーで覆われた試料容器を、インキュベータ内に配置された研究室シェーカーに配置した。試料を磁性粒子と混合して５０分間培養した（３００ｒｐｍ、＋４１°Ｃ±１．０°Ｃ）。この段階で、試料容器の区画内に含まれる磁性粒子は、試料内に存在するサルモネラ菌をその表面上に集めた。

培養後、シェーカーを止め、磁石を保護するためにシリコンゴムの保護膜が提供されたＰｉｃｋＰｅｎ１−Ｍツールを試料容器カバーの上に配置した。ＰｉｃｋＰｅｎ１−Ｍの磁石を磁性粒子収集位置内にロックした。すなわち、磁石は外側にある。すべてのＰｉｃｋＰｅｎ１−Ｍツールをそれぞれの位置に配置した後、試料の撹拌を同じ設定で１０分間継続した。撹拌中、ＰｉｃｋＰｅｎ１−Ｍのシリコン先端部内部の磁場が、磁性粒子を先端部の周囲に集めさせた。

シェーカーを止め、試料容器、試料容器カバー、及びＰｉｃｋＰｅｎ１−Ｍを、単一の組立体としてシェーカーから離し、研究室のテーブルに配置した。この後、ＰｉｃｋＰｅｎ１−Ｍ磁石ツールを１度に１つずつ、試料容器カバーの上から持ち上げた。２つのサルモネラ選択培養皿、すなわちキシロース・リジン・デオキシコール酸塩（ＸＬＤ）皿及びランバック（Ｒａｍｂａｃｈ）皿を個々の各試料に提供した。サルモネラ菌が結合された、ＰｉｃｋＰｅｎ１−Ｍのシリコンゴム保護膜に集められた磁性粒子をシリコン先端部により培養皿上に直接分散させた。磁性粒子を培養皿の表面上に分散させる直前に、ＰｉｃｋＰｅｎ１−Ｍの磁石を磁性粒子解放位置に移動させた。すなわち、磁石を上位置にロックした。もはやいかなる磁場も磁性粒子に働いておらず、そのため、磁性粒子を培養皿の表面上に機械的に分散させることができた。シリコン先端部を適宜調整することにより、磁性粒子を２つの異なる培養皿上に分散させることができた。シリコンゴムは、アガロース皿の表面を損なわず、磁性粒子及び磁性粒子に結合したサルモネラ菌を分散させる優れた手段として機能する曲げ性及び可撓性のある材料である。

実施例２
磁性粒子−サルモネラ複合体の平板培養方法
以下の段階を含む磁性粒子−サルモネラ複合体の平板培養を行った。

１．ＰＢＳ（ｐＨ７．４）０．０５％Ｔｗｅｅｎ２０溶液１５０μｌを２つのサルモネラ選択寒天皿、すなわちＸＬＤ皿及びランバック寒天皿にピペットで投入した。ＰＢＳ溶液の目的は、皿の表面上への磁性粒子の分散を助けることである。

２．ＰｉｃｋＰｅｎ１−Ｍを、ＰｉｃｋＰｅｎカバーの壁に触れることなくＰｉｃｋＰｅｎカバー−容器複合体から優しく持ち上げた。ＰｉｃｋＰｅｎ１−Ｍの磁石を解放して上位置にした。磁石の解放により、磁場がＰｉｃｋＰｅｎ１−Ｍのシリコン先端部の周囲からなくなり、この場合、磁場はもはや磁性粒子に働かない。これにより、ＰｉｃｋＰｅｎ１−Ｍの柔らかく可撓性のあるシリコン先端部により、磁性粒子を、例えば適した培養皿上に移すことが可能になる。

３．ＰｉｃｋＰｅｎの端部に集められた磁性粒子は、ＰｉｃｋＰｅｎの可撓性のあるシリコン先端部を使用して２つの皿（ＸＬＤ及びランバック）上に分散させられる。ＰｉｃｋＰｅｎ１−Ｍは縦軸に直交する方向に磁化されたＮｅＦｅＢ永久磁石を使用するため、磁性粒子は、ＰｉｃｋＰｅｎ１−Ｍのシリコン先端部の表面上に２つの別個のペレットを形成する。試料から集められた磁性粒子を２つの選択培養皿上に可能な限り正確且つ簡単に分散させる場合、これは理想的な状況である。

４．磁性粒子は、ＸＬＤ皿上でＰＢＳ溶液と混合し、その溶液は、ＰｉｃｋＰｅｎ１−Ｍのシリコン先端部を使用して皿の半分に均等に分散される。この動作は、磁性粒子を皿の残りのクリーンな半分上に分散させることによって続けられる。

５．磁性粒子は、段落４で説明したように、同じＰｉｃｋＰｅｎ１−Ｍシリコン先端部を使用してランバック皿上に分散される。最後に、先端部がＰｉｃｋＰｅｎ１−Ｍから外され、皿がインキュベータ内に＋３７°Ｃ±１°Ｃで１６時間にわたって配置される。そして、培養皿を分析し、サルモネラコロニーが計数された。

実施例３
本発明による濃縮方法とＩＳＯ６５７９規格に準拠する方法との比較
開発された本方法を本業界で実施されているＩＳＯ規格（ＩＳＯ６５７９：２００２ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ ｏｆ ｆｏｏｄ ａｎｄ ａｎｉｍａｌ ｆｅｅｄｉｎｇ ｓｔｕｆｆｓ−Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ ｓｐｐ）と比較した。ＩＳＯ６５７９規格は、サルモネラに関して食料品及び動物飼料の試験に適用すべき手順を定義している。緩衝ペプトン水を添加した後、様々な量のサルモネラ菌を食品試料（２５ｇ）に添加した。

表１
実施例３において得られる結果
表１は、実施例３において得られる結果を示し、本発明による濃縮方法をＩＳＯ６５７９規格に準拠する方法と比較する。表１中の結果は、本発明による方法を使用して、実施されているＩＳＯ方法と同様の結果が得られたことを示す。開発された本方法により肯定又は否定の結果を得るのにかかった時間はたった２２．５時間であるのに対して、ＩＳＯ方法により同じ結果を得るには、培養時間に応じて５８−７４時間かかった。

本発明による濃縮ユニットの概略側面図である。 図１における濃縮ユニットの動作段階を示す概略側面図である。 図１における濃縮ユニットの動作段階を示す概略側面図である。 図１における濃縮ユニットの動作段階を示す概略側面図である。 図１における濃縮ユニットの動作段階を示す概略側面図である。 図１における濃縮ユニットの動作段階を示す概略側面図である。 図１における濃縮ユニットの動作段階を示す概略側面図である。 図１における濃縮ユニットの動作段階を示す概略側面図である。 図１における濃縮ユニットの動作段階を示す概略側面図である。 図１における濃縮ユニットの動作段階を示す概略側面図である。 図１における濃縮ユニットの動作段階を示す概略側面図である。 濃縮ユニットの撹拌段階を示す概略図である。 濃縮ユニットの撹拌段階を示す概略図である。 いくつかの収集ユニットで形成されるエンティティの側面図である。 自動濃縮ユニットの動作を示す概略側面図である。 自動濃縮ユニットの動作を示す概略側面図である。 自動濃縮ユニットの動作を示す概略側面図である。 自動濃縮ユニットの動作を示す概略側面図である。 自動濃縮ユニットの動作を示す概略側面図である。 自動濃縮ユニットの動作を示す概略側面図である。 磁石ツールの助けによるバッグ内の試料の撹拌を示す概略側面図である。 磁石ツールの助けによるバッグ内の試料の撹拌を示す概略側面図である。 本発明による自動濃縮装置の斜視図である。 粒子洗浄／凝縮ユニットの動作段階を示す概略側面図である。 粒子洗浄／凝縮ユニットの動作段階を示す概略側面図である。 粒子洗浄／凝縮ユニットの動作段階を示す概略側面図である。 粒子洗浄／凝縮ユニットの動作段階を示す概略側面図である。 粒子洗浄／凝縮ユニットの動作段階を示す概略側面図である。 粒子洗浄／凝縮ユニットの動作段階を示す概略側面図である。 粒子洗浄／凝縮ユニットの動作段階を示す概略側面図である。 粒子洗浄／凝縮ユニットの動作段階を示す概略側面図である。 粒子洗浄／凝縮ユニットの動作段階を示す概略側面図である。 粒子洗浄／凝縮ユニットの動作段階を示す概略側面図である。 磁石ツールでのエラストマー保護膜及び強磁性ブッシュの使用を示す概略側面図である。 磁石ツールでのエラストマー保護膜及び強磁性ブッシュの使用を示す概略側面図である。 磁石ツールでのエラストマー保護膜及び強磁性ブッシュの使用を示す概略側面図である。 磁石ツールでのエラストマー保護膜及び強磁性ブッシュの使用を示す概略側面図である。 磁石ツールでのエラストマー保護膜及び強磁性ブッシュの使用を示す概略側面図である。 磁石ツールでの非エラストマー保護膜及び強磁性ブッシュの使用を示す概略側面図である。 磁石ツールでの非エラストマー保護膜及び強磁性ブッシュの使用を示す概略側面図である。 磁石ツールでの非エラストマー保護膜及び強磁性ブッシュの使用を示す概略側面図である。 磁石ツールでの非エラストマー保護膜及び強磁性ブッシュの使用を示す概略側面図である。 磁石ツールでの非エラストマー保護膜及び強磁性ブッシュの使用を示す概略側面図である。 磁石ツールでの非エラストマー保護膜及び強磁性ブッシュの使用を示す概略側面図である。 本発明による濃縮方法における異なる粒子オプションの概略図である。 本発明による濃縮方法における異なる粒子オプションの概略図である。 本発明による濃縮方法における異なる粒子オプションの概略図である。 本発明による濃縮方法における異なる粒子オプションの概略図である。 本発明による濃縮方法での磁性体を使用する方法を示す概略図である。 本発明による濃縮方法での磁性体を使用する方法を示す概略図である。 本発明による濃縮方法での磁性体を使用する方法を示す概略図である。 本発明による濃縮方法での磁性体を使用する別の方法を示す概略図である。 本発明による濃縮方法での磁性体を使用する別の方法を示す概略図である。 本発明による濃縮方法での磁性体を使用する別の方法を示す概略図である。 異なる方向からの濃縮ユニットの貫通構造の概略図である。 異なる方向からの濃縮ユニットの貫通構造の概略図である。 異なる方向からの濃縮ユニットの貫通構造の概略図である。 線Ａ−Ａに沿った図１９の断面図である。 試料容器の上面図である。 試料容器及びカバーの概略側面図である。 磁石ツールが挿入された図２２における試料容器及びカバーを示す。 片側からの部分断面図での試料容器及び磁石ツールが挿入されたカバーの概略図である。 粒子を培養皿上に拡散させるエラストマー保護膜の使用を示す。 粒子を培養皿上に拡散させる非エラストマー保護膜の使用を示す。 保護膜の異なる端部構造の概略側面図である。 保護膜の異なる端部構造の概略側面図である。 保護膜の異なる端部構造の概略側面図である。 磁石ツールのエラストマー保護膜の端部構造の機能を示す概略側面図である。 磁石ツールのエラストマー保護膜の端部構造の機能を示す概略側面図である。 磁石ツールのエラストマー保護膜の端部構造の機能を示す概略側面図である。

符号の説明

１バッグ
２液体試料
３粒子
４スタンド
５貫通構造
６ロックシステム
７磁石ツール
８シーラー
９構造
１０磁石
１１ロッド
１２保護膜
１３機構
１４オリフィス
１５管
１６溶液液面高さ
１７溶液
１８装置
１９コネクタ
２０ワークトップ
２１ブッシュ−曝気ユニット
２２発泡穴
２３カウンタコネクタ
２４粒子洗浄／凝縮ユニット
２５開口
２６容器
２７ブッシュ
２８ロッド
２９アーム
３０トラック
３１容器と保護膜との間のスペース
３２スタンド組立体
３３フレーム構造
３４ロッド
３５リッジ
３６開口
３７凹部又はリッジ
３８試料容器のスペース
３９試料容器
４０試料区画
４１ロック機構
４２培養皿
４３寒天表面
４４壁
５０濃縮ユニット
５０ａ濃縮ユニットの始めの部分
５０ｂ濃縮ユニットの後の部分

Claims (13)

1. 少なくとも１つの試料容器（１、３２、３９）と、移送ツール（７）と、濃縮された試料を移すことができる容器（１５、２４、４３）とを備える、液体試料（２）中に含まれる粒子（３）及び／又は他の固相を使用して生物学的成分の分離、精製、及び／又は測定を行うための生物学的成分濃縮ユニット（５０）であって、
   −洗浄／凝縮ユニット（１５、２４）及び／又は培養皿（４３）と、
   −液体試料（２）を含み、容積が前記洗浄／凝縮ユニット（１５、２４）の前記容器の容積よりも本質的に大きい、固相容器（３２、３９）又はバッグ（１）等の試料容器（１、３２、３９）と、
   −該試料容器（１）と併せて、１つ若しくはいくつかのパーツで構成されるブッシュ（２１、２７）又は１つ若しくはいくつかの開口（２５、３６）を有するカバー等の貫通構造（５）と
   を備え、
   −該濃縮ユニット（５０）が、細胞培養のために成分の増幅、結合、分離、精製、濃縮を行う等のための生物学的方法又は別の方法を実現する機能ユニットを形成し、
   −前記洗浄／凝縮ユニット（１５、２４）を使用して前記試料容器（１、３２、３９）から集められた前記生物学的成分を、本質的により小さな容積及び／又は培養皿の表面（４３）上に濃縮することができる
   ことを特徴とする、濃縮ユニット。
2. 前記貫通構造（５）は、試料（２）、固相、異なる溶液、又は粒子材料を１つ又は複数の試料容器（１、１５、２６、３２、３９）に導入し、且つ／又はこれらを前記試料容器から取り出すための１つ又はいくつかの開口（２５、３６）を有することを特徴とする、請求項１に記載の濃縮ユニット。
3. 前記貫通構造（５）の前記開口（２５、３６）は、磁石ツール（７）、被覆ロッド、又は前記粒子（３）若しくは前記生物学的成分を前記溶液（１７）から集める別のツール等の前記試料容器（１、１５、２６、３２、３９）に含まれている前記試料（２）のためのアクチュエータ、曝気装置、又は撹拌装置を受けることができることを特徴とする、請求項１又は２に記載の濃縮ユニット。
4. 前記貫通構造（５）は、ツール、プラグ、膜、フィルタ、又は他の適した構造（８）で閉じる、又は密閉することができ、これにより、飛びはね、蒸発、及び相互汚染が回避又は低減されることを特徴とする、請求項１、２、又は３に記載の濃縮ユニット。
5. ロック機構（４１）を使用して前記貫通構造（４）を前記試料容器（１、１５、２６、３２、３９）にロックすることができることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の濃縮ユニット。
6. 前記単一の貫通構造（５）は、少なくとも２つの試料容器（１、１５、２６、３２、３９）に交互にアクセスできるようにする開口を有することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の濃縮ユニット。
7. −前記試料容器（１、１５、２６、３２、３９）は、食品試料ストマックバッグ、水試料バッグ、又は血液バッグ等の試料バッグ（１）であり、
   −前記試料バッグ（１）を固定することができるスタンド（４）が、前記貫通構造（５）と併せて構成される
   ことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の濃縮ユニット。
8. 撹拌のために外側から前記バッグ（１）を支持する、又は前記バッグをスクイーズ若しくは移動させる支持構造（９）が、前記貫通構造（５）と併せて構成されることを特徴とする、請求項７に記載の濃縮ユニット。
9. 磁石ツール（７）、被覆ロッド、又は前記バッグ（１）に含まれる前記溶液（１７）を前後に撹拌するための他のツールが、前記貫通構造（５）と併せて構成されることを特徴とする、請求項７に記載の濃縮ユニット。
10. 粒子及び／又は他の固相を使用して生物学的成分の分離、精製、及び／又は測定を行うための生物学的成分濃縮方法であって、該濃縮方法は濃縮ユニット（５０）により実現され、該濃縮ユニット（５０）は、１つ又はいくつかの試料容器（１、３２、３９）と、洗浄／凝縮ユニット（１５、２４）と、１つ又はいくつかの開口（２５、３６）を有する貫通構造（５）であって、前記開口（２５、３６）は、該開口を通して試料（２）、各種溶液、材料、又は磁石ツール（７）、被覆ロッド、若しくは他等のアクチュエータを導入するためのものである、貫通構造（５）とを含み、該方法は、以下の段階：
    −抗体被膜磁性粒子等の粒子（３）が、前記貫通構造（５）の前記開口を通して前記試料容器（１、３２、３９）の中にピペットで投入される段階、
    −前記試料（２）が前記貫通構造（５）の前記開口（２５、３６）を通して前記試料容器（１、３２、３９）中に計量されて投入されるか、又は前記試料（２）が、前記粒子（３）の導入前に前記試料容器（１、３２、３９）中に計量されて投入される段階、
    −バクテリア等の、前記試料（２）中に含まれる前記生物学的成分が、前記粒子（３）の表面上に集まる段階、
    −前記粒子（３）が、保護膜（１２）で覆われた磁石（１０）を有する磁石ツール等のツール（７）により集められる段階であって、前記ツールは前記貫通構造（５）の前記開口（２５、３６）に配置される、集められる段階、
    −磁石ツール等のツール（７）が前記試料容器（１、３２、３９）から取り出される段階と、
    −磁石ツール等のツール（７）の表面に結合した生物学的成分が、洗浄／凝縮ユニット（１５、２４）において処理される段階であって、それにより、前記溶液の容積が低減され、前記生物学的成分が、前記試料容器内の前記試料容積よりも実質的に小さい容積中に解放される段階、又は
    −前記ツール（７）の前記保護膜（１２）上に集められた前記粒子（３）を少なくとも１つの培養皿（４２）上に分散させる段階
    のうちの１つ又はいくつかを含むことを特徴とする、濃縮方法。
11. 該濃縮方法において、
    −前記保護膜で前記培養皿又は容器の表面上を撫でるように、前記磁石ツール（７）の前記保護膜（１２）上に集められた前記粒子（３）を１つ若しくは２つの培養皿（４２）又は別の容器上で分散させ、
    −前記集められた粒子（３）が２つの培養皿（４２）上に分散されるとき、前記保護膜（１２）の半分のみで両方の培養皿の表面上を撫でる
    ことを特徴とする、請求項１０に記載の濃縮方法。
12. 前記磁石ツール（７）の前記保護膜（１２）が、例えば、シリコンゴム等の弾性材料で作られることを特徴とする、請求項１１に記載の濃縮方法。
13. 前記磁石ツール（７）の前記保護膜（１２）が非弾性材料で作られることを特徴とする、請求項１１に記載の濃縮方法。