JP5097204B2 - カラムチップ処理装置およびカラムチップ処理方法 - Google Patents
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Description
該脱落防止部は、前記カラムチップ12とY軸方向に同一位置および同一の配列間隔(中心間距離)で配列された12個の略半円状の切欠き部(図示せず)を有する脱落防止部材35が水平ロッド33に回転可能に支持されている。該切欠き部の大きさは、前記カラムチップ12の太径管64の径よりもやや大きく、該カラムチップ12の突条74の厚みを考慮した外径よりも小さく形成した大きさであり、これによりカラムチップ12をその突条74部分で支えることが可能である。該水平ロッド33は、前記ノズルヘッド15と連動するように設けられており、該水平ロッド33は、前記ケース22に固定して設けられたガイドレールに沿って上下方向に移動可能に設けられている。該水平ロッド33は、水平ロッド33を回転可能かつX軸方向に微小距離移動可能となるような長円状の孔33aを貫通するようにロッド支持部材34に保持されている。該ロッド支持部材34は、2本のガイド部材36が、永久磁石で形成された係止ブロック41を貫通してその上側にまで伸び、その先端に磁性体で形成された上端部44が設けられている。上端部44には、前記係止ブロック41との間の磁力による密着状態を解除するためのつまみ44aが設けられている。前記脱落防止部材35が前記カラムチップ12と係合して、カラムチップの脱落を防止している状態では、図2に示すように、前記上端部44は係止ブロック41に磁力および自重により密着している。
図4に示す該カラムチップ12の断面図は、前記カラムチップ処理装置10のノズル14に装着する前の状態を示す。
この場合、前記フィルタ65とフィルタ67とに挟まれた有効カラムチップ領域には、充填剤68の全体積が、有効カラムチップ領域の容積の約60%程度を占めているに過ぎない。この場合には、吸引吐出の対象である前記対象液76の液量は、上側のフィルタ65を超えない程度に吸引と吐出を繰り返すことで、空気を導入することなく、充填剤68と、対象液76との懸濁状態を実現して、充填剤68と、対象液76中の生体物質との遭遇性を高めることができる。これは、主としてアフィニティ用ゲルを封入した場合に用いる。例えば、サンプルをアフィニティゲルに吸着させた後、精製抗体を溶出させるために用いる。
この場合には、吸引吐出の液量は、前記有効カラムチップ領域の容量を超える液量を吸引吐出が可能であり、吐出の時間差または吸引吐出の回数によって分画を行うような液クロマトグラフィに用いられる。この場合でも、ミクロ的には懸濁状態が発生していると考えられる。例えば、ゲル濾過クロマトグラフィにより、上記精製抗体の脱塩または卿雑物の除去を行う。
該制御部は、ノズル14に装着される1または2種類以上の前記カラムチップ12、78,82,96の構造に関する構造条件、および、前記カラムチップの吸引吐出の対象となる1または2種類以上の対象液を含む処理内容に関する処理条件に基づいて、前記吸引吐出機構16および前記移動手段(図示せず)に対して前記ノズル14の吸引若しくは吐出の量、圧力、スピード、回数、時間または位置を制御するものである。構造条件には、前記カラムチップのチップ状容器62の構造、前記フィルタ65,67の構造、または封入された前記充填剤の形状若しくは性質に関する複数の項目からなり、前記処理条件は、前記カラムチップの吸引吐出の対象となる1または2種類以上の対象液の各収容位置、性質若しくは量を含む処理内容に関する複数の項目からなる。
図10(a)は、前記充填剤68の基準粒子径dが90μmに対する液体の応答(長点線)に対して、粒子径dが34μmの場合(他の要素は同じ)には、充填密度が高くなり抵抗は増すので、前記「むだ時間」は大きくなり、一次遅れはさらに大きくなり、オフセット量も増えることを示している。そこで、図10(b)に示すように、粒子径が34μmの場合にも、90μmの場合と同じ液体の流速にするには、シリンダ操作スピードを上げることなる。したがって、この場合には、次のいずれかまたは全てを行うように最適パラメータを決定することになる。すなわち、1.吸引後、吐出後の待ち時間を長くする。2.攪拌体積を増加させる。3.実際の液体の吸引吐出スピードを平均粒子径90μmと同じにするには、吸引吐出スピードを早く設定することになる。
本実施の形態にあっては、カラムチップ78を用い、充填剤としては、例えばアフィニティクロマトグラフィで用いるもの、またはイオン交換クロマトグラフィ等で用いられる物質が封入され、目的とするタンパク質、例えば、バクテリア由来の酵素等、を吸着したものである。この吸着した目的タンパク質を溶出すために、前記カラムチップ処理装置10のステージ13にある1の試薬プレパックカートリッジ58に、濃度勾配に沿って、相互に所定の塩濃度差をもった緩衝液を収容したものである。ここで、前記塩濃度差は必ずしも一定である必要はない。ここでは、図に示すように、洗浄用の濃度0mMから50mMの濃度差で、50mMから400mMまで(E1からE8)および600mM(E9)が収容されている。これらの緩衝液は、同様に該プレパックに収容されている濃度1000mMの緩衝液(R)と濃度0mM液(H)とを、前記ノズル14に装着した分注チップを用いて混合によって生成することができる。例えば、500mMの濃度の緩衝液は、RとHとを50パーセントずつ混合することによって容易に得ることができる。
12、78、82、96 カラムチップ
14 ノズル
15 ノズルヘッド
16 吸引吐出機構
20 収容部群
24 制御部
Claims (16)
- 1または複数連のノズルを有するノズルヘッドと、該ノズルを通して気体の吸引および吐出を行う吸引吐出機構と、前記ノズルに装着される装着用開口部および前記気体の吸引または吐出によって流体の流入または流出が可能な口部を有するチップ状容器、および該チップ状容器内に封入した充填剤を有する1または2種類以上のカラムチップと、前記口部が挿入可能であって種々の溶液を収容しまたは収容可能な複数の液収容部からなる液収容部群を設けたステージと、前記ノズルヘッドを前記液収容部群に相対的に移動させる移動手段とを有するとともに、
前記ノズルに装着される1または2種類以上の前記カラムチップの構造に関する構造条件、および、前記カラムチップの吸引吐出の対象となる1または2種類以上の対象液を含む処理内容に関する処理条件に基づいて、前記吸引吐出機構および前記移動手段に対して前記ノズルの吸引若しくは吐出の量、圧力、スピード、回数、時間または位置を制御する制御部を有するとともに、
前記制御部は、前記カラムチップおよび該カラムチップを用いた処理を指定する指定部と、指定したカラムチップに関する構造条件、および指定した処理に関する処理条件を発生させる条件発生部と、発生させた該構造条件および処理条件に基づいて、前記吸引吐出機構および前記移動手段が従うべき最適パラメータを決定する最適パラメータ決定部とを有し、
前記最適パラメータ決定部は、前記カラムチップおよび処理内容ごとに、発生させた対応する該構造条件および処理条件に基づき、吸引吐出機構に対する吸引吐出操作開始時点とカラムチップに対する液体の移動開始時点との時間差、および、吸引吐出操作量と該操作量達成後の液体のカラムチップに対する吸引吐出量とのオフセットを減少させるように、吸引吐出に関する最適パラメータを決定するカラムチップ処理装置。 - 前記充填剤は、該チップ状容器を仕切るように設けた少なくとも1のフィルタを用いて該チップ状容器内に封入され、前記構造条件は、前記チップ状容器の構造、前記フィルタの構造、または封入された前記充填剤の形状若しくは種類、性質に関する複数の項目からなり、かつ、前記処理条件は、前記カラムチップの吸引吐出の対象となる1または2種類以上の対象液の各収容位置、種類、性質若しくは量を含む処理内容に関する複数の項目からなる請求の範囲第1項に記載のカラムチップ処理装置。
- 前記最適パラメータ決定手段は、予め定めた1または2以上の基準のカラムチップおよび基準の処理内容に対応する前記構造条件の複数の項目の内の少なくとも一部を1または2以上の基準値に設定した基準構造条件、および、前記処理条件の複数の項目の内の少なくとも一部を1または2以上の基準値に設定した基準処理条件に基づいて、基準構造条件および基準処理条件以外の構造条件および処理条件に対応する最適パラメータを決定する請求の範囲第1項に記載のカラムチップ処理装置。
- 前記ステージには、外部からの信号によって温度を昇降させる温度昇降用容器を有し、前記液収容部の少なくとも1は、該温度昇降用容器内に収容され、前記対象液の温度の制御は、前記処理条件に基づいて、前記移動手段に対して行う請求の範囲第1項、請求の範囲第2項または請求の範囲第5項のいずれかに記載のカラムチップ処理装置。
- 前記ステージ上には、1または2種類以上の前記カラムチップ、ノズルに装着可能な装着用開口部をもつ1のフィルタチップまたは1の分注チップと、該ノズルに装着したカラムチップ、フィルタチップまたは分注チップを脱着するための脱着部とを有するとともに、前記制御部は、前記カラムチップ、フィルタチップまたは分注チップの装着、脱着の制御を、前記構造条件および処理条件に基づいて前記吸引吐出機構および前記移動手段に対して行う請求の範囲第1項、請求の範囲第2項、請求の範囲第5項または請求の範囲第6項のいずれかに記載のカラムチップ処理装置。
- 前記液収容部群の少なくとも一部は、該液収容部の開口部を被覆する穿孔可能な薄膜が設けられるとともに、前記ノズルヘッドには、該薄膜を穿孔可能な穿孔用ピンを有するとともに、該薄膜の穿孔の制御は、前記処理条件に基づいて、移動手段に対して行う請求の範囲第1項、請求の範囲第2項、または請求の範囲第5項乃至請求の範囲第7項のいずれかに記載のカラムチップ処理装置。
- 前記ノズルヘッドには、前記ノズルに装着した前記カラムチップのチップ状容器と係合することによってノズルからの脱落を防止する脱落防止部を有し、該脱落防止部による脱落防止およびその解除の制御は、前記構造条件および前記処理条件に基づいて、前記移動手段に対して行う請求の範囲第1項、請求の範囲第2項、または請求の範囲第5項乃至請求の範囲第8項のいずれかに記載のカラムチップ処理装置。
- 吸引吐出機構によって気体の吸引吐出が行われる1または複数連のノズルに装着される装着用開口部および前記気体の吸引または吐出によって流体の流入または流出が可能な口部を有するチップ状容器、および該チップ状容器内に封入した充填剤を有する1または2種類以上のカラムチップの構造条件、および、該カラムチップの吸引吐出の対象となる1または2種類以上の対象液を含む処理内容に関する処理条件に基づいて、
前記ノズルを、収容された前記カラムチップの収容部との間を相対的に移動することによって前記装着用開口部においてカラムチップを前記ノズルに装着させる装着工程と、
前記対象液を収容する1または2以上の液収容部と前記ノズルとの間を相対的に移動させて前記口部を該液収容部内に挿入して、前記条件に基づいて決定された前記ノズルの吸引若しくは吐出の量、圧力、スピード、回数、時間、または位置により、前記対象液を吸引しかつ吐出させることで前記充填剤と前記対象液とを接触させる接触工程と、
該カラムチップから、前記対象液を1または2以上の前記液収容部に吐出する吐出工程とを有するとともに、
装着すべきカラムチップおよび処理すべき処理内容を指定する指定工程と、指定したカラムチップに対応する構造条件を発生させ、指定した処理内容に対応する処理条件を発生させる発生工程とをさらに有し、前記接触工程は、発生させた前記構造条件および処理条件に基づいて最適パラメータを決定する最適パラメータ決定工程と、決定した最適パラメータに基づいて、前記ノズルを移動させ、かつ吸引吐出させる接触実行工程とを有し、
前記最適パラメータ決定工程は、前記カラムチップおよび処理内容ごとに、発生させた対応する該構造条件および処理条件に基づいて、吸引吐出機構に対する吸引吐出操作開始時点とカラムチップに対する液体の移動開始時間との時間差、吸引吐出操作量と該操作量達成後の液体のカラムチップに対する吸引吐出量とのオフセット、および充填剤と対象液に含有する物質との反応内容を考慮して、吸引吐出に関する完了時の吸引吐出目標量と、操作終了後の液体のカラムチップに対する吸引吐出量との差異を補正するように、吸引吐出パラメータを決定するカラムチップ処理方法。 - 前記充填剤は、該チップ状容器を仕切るように設けた少なくとも1のフィルタを用いて該チップ状容器内に封入され、前記構造条件は、前記ノズルに装着される前記部材若しくは前記チップ状容器の構造、前記フィルタの構造、または封入された前記充填剤の形状若しくは性質に関する複数の項目からなり、前記処理条件は、前記カラムチップの吸引吐出の対象となる1または2以上の対象液の各収容位置、性質若しくは量を含む処理内容に関する複数の項目からなる請求の範囲第10項に記載のカラムチップ処理方法。
- 前記最適パラメータ決定工程は、予め定めた基準のカラムチップおよび基準の処理内容に対応して発生させた前記構造条件の複数の項目の内の少なくとも一部について1又は2以上の基準値が設定された基準構造条件、および、前記処理条件の複数の項目の内の少なくとも一部について1又は2以上の基準値に設定された基準処理条件に基づいて、前記基準のカラムチップおよび処理内容以外について、基準構造条件および基準処理条件以外の構造条件および処理条件に対応する最適パラメータを決定する請求の範囲第10項に記載のカラムチップ処理方法。
- 前記吐出工程の後に、前記カラムチップ内に、対象液として洗浄液を吸引しまたは吐出することによって、該カラムチップ内に封入されている充填剤を洗浄する工程と、
前記カラムチップ内に、溶出液を導入して、前記充填剤に吸着し、捕獲させ、反応しまたは結合した前記処理対象液中の生体物質を溶出する溶出工程とを有する請求の範囲第10項に記載のカラムチップ処理方法。 - 前記接触工程においては、前記対象液の温度を、前記処理条件に基づいて、昇降させる温度昇降工程を有し、該温度の昇降は前記ノズルとステージ上に設けた温度昇降用容器との間の相対的な移動によって行う請求の範囲第10項、請求の範囲第11項、請求の範囲第14項または請求の範囲第15項のいずれかに記載のカラムチップ処理方法。
- 前記ノズルに装着されたカラムチップを脱着する脱着工程をさらに有し、該脱着工程は、前記構造条件および処理条件に基づいて、ステージ上に設けた脱着部と前記ノズルとの間の相対的な移動によって行う請求の範囲第10項、請求の範囲第11項、または請求の範囲第14項乃至請求の範囲第16項のいずれかに記載のカラムチップ処理方法。
- 前記脱着工程の後、ステージ上に収容された少なくとも1の別種類の前記カラムチップ、1の前記ノズルに装着可能なフィルタチップまたは分注チップのノズルへの装着を、前記構造条件または処理条件に基づいて、前記ノズルと該カラムチップ、フィルタチップまたは分注チップが収容された収容部との間の相対的移動によって行う請求の範囲第10項、請求の範囲第11項、または請求の範囲第14項乃至請求の範囲第17項のいずれかに記載のカラムチップ処理方法。
- 1または複数連のノズルを有するノズルヘッドと、該ノズルを通して気体の吸引および吐出を行う吸引吐出機構と、前記ノズルに装着される装着用開口部および前記気体の吸引または吐出によって流体の流入または流出が可能な口部を有するチップ状容器、および該チップ状容器内に封入した充填剤を有する1または2種類以上のカラムチップと、前記口部が挿入可能であって種々の溶液を収容しまたは収容可能な液収容部群を設けたステージと、前記ノズルヘッドを前記液収容部群に相対的に移動させる移動手段とを有するカラムチップ処理装置について、
前記ノズルに装着される1または2種類以上のカラムチップ、および該カラムチップを用いて行う処理を指定する指定データを取り入れ、前記指定データに基づいて、対応するカラムチップの構造に関する構造条件データ、および、対応する処理に含まれる前記カラムチップの吸引吐出の対象となる1または2種類以上の対象液を含む処理内容に関する処理条件データを発生させ、発生させた該条件に基づいて、前記吸引吐出機構および前記移動手段に対する前記ノズルの吸引若しくは吐出の量、圧力、スピード、回数、時間、または位置を定める最適パラメータデータを決定するとともに、
前記最適パラメータの決定は、前記カラムチップおよび処理内容ごとに、発生させた対応する該構造条件データおよび処理条件データに基づいて、吸引吐出機構に対する吸引吐出操作開始時点とカラムチップに対する液体の移動開始時点との時間差、吸引吐出操作量と該操作量達成後の液体のカラムチップに対する吸引吐出量とのオフセット、および充填剤と対象液に含有する物質との反応内容を考慮して、吸引吐出パラメータを操作開始時点とカラムチップに対する液体の移動開始時間との時間差、吸引吐出操作量と該吸引吐出量達成後の液体のカラムチップに対する吸引吐出量とのオフセット、および充填剤と対象液に含有する物質との反応内容を考慮して、吸引吐出に関する最適パラメータデータを決定する最適パラメータ生成プログラム。 - 前記充填剤は、該チップ状容器を仕切るように設けた少なくとも1のフィルタを用いて該チップ状容器内に封入され、前記構造条件データは、前記ノズルに装着される前記部材若しくは前記チップ状容器の構造、前記フィルタの構造、または封入された前記充填剤の形状若しくは性質に関する複数の項目からなり、かつ、前記処理条件データは、前記カラムチップの吸引吐出の対象となる1または2種類以上の対象液の各収容位置、性質若しくは量を含む処理内容に関する複数の項目からなる請求の範囲第19項に記載の最適パラメータ生成プログラム。
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