JPH04232868A - 液体処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液体を処理するための方
法および装置に関し、詳細には複数の液体、試薬剤およ
び溶媒を複数の反復する段階において取扱いおよび処理
を必要とするプロセスに有用な装置に関するものである
。

【０００２】

【従来技術とその問題点】タンパク質のアミノ酸の配列
を決定するためによく用いられる方法として、１９６７
年の「Ｅｕｒｏｐｅａｎ　　Ｊｏｕｒｎａｌ　　ｏｆＢ
ｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」の第１巻、８０−９１ページ
にＰ．エドマン（Ｐ．Ｅｄｍａｎ）とＧ．ベッグ（Ｇ．
Ｂｅｇｇ）によって開示されている。フェニルイソチオ
シアネートの分解反応を基礎にしているこの方法では、
タンパク質の遊離Ｎ−末端α−アミノ基が塩基性環境下
でフェニルチオイソシアネート（ＰＩＴＣ）とカップリ
ングさせることによって、まずフェニルチオカルバミル
（ＰＴＣ）誘導体に変換される。フェニルチオカルバミ
ル誘導体は強酸性環境下で開裂させ、チアゾリノン誘導
体（ＡＴＺ）の生成によって環化し、次に酸の水溶液で
処理することにより、さらに安定なフェニルチオとダン
トイン（ＰＴＨ）誘導体に変換することができる。アミ
ノ酸鎖に隣接するα−アミノ基は、この結果、遊離して
さらに分解反応を受けることができる。ＰＴＨアミノ酸
は液体クロマトグラフィーを利用して同定することがで
きる。

【０００３】本願出願人が以前出願した特開昭６３−２
２８０７０には、前述の分解体系に従って自動的に配列
するタンパク質に使用可能な一つの装置を開示している
。この開示された装置は、長さ方向軸の回りに回転する
カップ形の反応容器と移動可能なピペットを備え、該ピ
ペットは液体をピペット中に吸引させピペットから排出
させるシリンジと連結する。移動可能なピペットは、様
々な試薬や溶媒を、これらが例えば配列されるタンパク
質またはペプチド等のサンプルと接触するスピン反応容
器の壁にデポジットするために使用される。移動可能な
ピペットは、反応生成物および過剰の生成物を反応容器
から除去するためにも使用される。反応容器の速い回転
速度（典型的には、数百回転／分）のために、反応容器
の駆動とベアリングに関して特別の設計が要求されてい
る。

【０００４】

【発明の目的】したがって、本発明の一つの目的は簡単
な設計で、スピン反応容器に関する上述の問題を解決す
る液体処理装置を提供することにある。

【０００５】

【発明の概要】本発明は液体を処理するための方法およ
び装置を提供するものである。本装置は第１の端部を有
する管系、この管系の第１端部に着脱するように連結す
る端部を有する中空の開口した反応容器コンパートメン
ト（ｒｅａｃｔｏｒ　　ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔ）、管
系の第２の端部と連結する計量デバイスから構成され、
この計量デバイスを注意深く制御することによって選択
可能な量の流体を管系および／または反応容器コンパー
トメントに取入れ、排出する。好適な装置は、さらに管
系の第１の端部に隣接して配置される複数のプロセス・
ステーションおよびプロセス・ステーションのいずれか
において管系の第１の端部を選択的に位置決めするため
の位置決め手段を備えている。このようなプロセス・ス
テーションにおいて、サンプル処理に必要な流体を取入
れることができ、反応生成物および／または副生物を取
除くことができる。好適な実施例においては、反応容器
コンパートメントは管系の一端部から取外し可能である
。 よって、リアクタを通過させずに流体を管系に取入れ、
また、管系より排出させることができる。反応容器が管
系に再び取付けられると、計量デバイスを適切に制御す
ることによって反応容器に液体を導入することができる
。位置決め手段は好適には様々なプロセス・ステーショ
ンが取付けられる円板の周りを回転可能な可動ロボット
・アームを含む。ロボット・アームもまた上昇、下降す
ることができ、これが連結される管系の反応容器コンパ
ートメントまたは端部が液体を収容したびんに浸漬され
、あるいは反応容器コンパートメントをオーブン内に保
持することができる。反応容器コンパートメントは処理
される任意の物質を定位置に保持するマトリックスで満
たされていることが好ましい。回転可能な位置決め手段
の代替手段として、２次元座標系を用いて作動するＸ、
Ｙ駆動を使用することもできる。

【０００６】したがって、本発明はスピン反応容器の欠
点を回避する液体を処理するための機械的に簡単で丈夫
な装置を得る。例えば、反応容器コンパートメントは通
常のピペットに連結することのできる単純なピペット・
チップである。だから反応容器は廉価で使い捨てである
。本発明による装置はさらに小型で信頼性が高く使い易
いという利点を有する。また、この装置は非常に短い流
路を経由して微少量の液体を供給することができる。 この装置は試薬および溶媒の消費量が少なく製造コスト
が安い。さらに、本発明の装置は１以上の反応容器コン
パートメントの調整および操作を可能にする。

【０００７】本発明の装置はタンパク質の配列だけでは
なくて、ペプチドまたはオリゴヌクレオチドの合成、あ
るいは液体−液体抽出、液体−固体抽出、タンパク質の
加水分解その他の手法に、これらが物質を分析するため
の様々な分析方法の前にサンプルを調製し処理するため
に応用されるときに使用される。タンパク質の配列の場
合、本発明に係る装置をＰＴＨアミノ酸が分析される液
体クロマトグラフを容易に連結することができる。液体
クロマトグラフへの連結は互いに固く接合された異なる
長さの二本の中空ニードルを有する二重ニードルによっ
て行われることが好ましい。ニードルの一方は液体処理
装置の管系に連結し、他方のニードルは液体クロマトグ
ラフに連結させることができる。二本のニードルの開口
部は異なる高さにあるので、切替えプロセスの必要なし
に液体は処理装置から第１のニードルを通ってバイアル
に送り込まれ、次にこのパイアルから第２のニードルを
通って液体クロマトグラフの注入ループに運ばれる。本
発明はさらに様々な液体と接触するようになった部分を
洗浄および／または乾燥するために系をガスで容易にフ
ラッシングすることができる。ガスは計量デバイスから
連結された管系およびこれに取付けられた反応容器コン
パートメントに供給することができる。

【０００８】

【発明の実施例】図１はタンパク質またはペプチドを配
列させるために用いられる本発明に係る液体処理装置を
示す。本装置は好適にはピペット・チップである反応容
器１を備えている。反応容器１の内部には配列されるタ
ンパク質を定位置に保持するためのマトリックス２が充
満されている。マトリックス２はタンパク質またはペプ
チドをその表面に保持するガラス・ファイバ、膜あるい
は多孔性または非孔性粒子より成る。ピペット・チップ
１の上端部はキャピラリ４と連結する受容器３に嵌合す
る。ピペット・チップ１の下端部は液体が反応容器１に
出入りすることのできる開口部を有する。キャピラリ４
は、モータ６によって軸７の周りを回転することができ
、モータ８によって軸７の方向に沿って下降したり、上
昇したりすることができる回転アーム（ｒｏｔｏｒ　　
ａｒｍ）５に固定される。キャピラリ４の反応容器１か
ら遠い方の端部は、キャピラリ・ループ９と六方スイッ
チング・バルブ１０を介して計量ポンプ１２と連結する
。図示する実施例においては、モータ１４によって前後
に移動することができるピストン１３を備えたシリンジ
として設計されている。スイッチング・バルブ１０が破
線で示される位置にある場合、計量ポンプ１２とピペッ
ト・チップ１間が直接接続するようにスイッチング・バ
ルブの２個のポートを連結するキャピラリ１１をスイッ
チング・バルブ１０は、備えている。

【０００９】計量ポンプ１２には窒素またはアルゴンを
供給することができるガス供結ライン１５が連結する。 ガスをそれぞれバルブ１６または１８を介してデバイス
１７および１９によって調節可能な２つの異なる流量で
供給することができる。一方のガス流は系を洗浄（ｐｕ
ｒｇｅ）、反応容器を乾燥する働きをし、他方のガス流
は気体状態のトリメチルアミン（ＴＭＡ）をびん２１か
ら反応容器１中に運搬するためのバブル流として使用さ
れる。系を洗浄するため、バルブ１０は破線によって示
された位置に切換えなければならない。２つのガス流は
、共通入口ライン２０から導入される。

【００１０】円形のトレイ２２上には複数個のびん２３
等の容器とオーブン２４等のデバイスが配置されている
。容器およびデバイスを環状に配置することによって、
軸７の周りにある角度だけ回転アームを回転させること
によりそれらは反応容器１にアクセス可能となる。 また、トレイ２２上には、留置デバイス（図示せず）が
備えられており、このデバイスによって受容器３に対す
る反応容器１の取付け、受容器３からの反応容器１の取
外しがそれぞれ可能となる。この留置デバイスは反応容
器１を定位置に保持するための開口部を備えると同時に
受容器は、例えば、トレイ上のびんに自由に移動するこ
ともでき、液体を取入れ、または、排出する。反応容器
１で所望の化学反応を開始させるか、または促進するた
めにオーブン２４内に配置することもできる。第１のオ
ーブンと異なる温度を有する第２のオーブンをトレイ２
２上に追加して備えることができる。

【００１１】プロセス中で使用される液体は、シリンジ
がスイッチング・バルブ１０とキャピラリ４へのループ
９を介して連結されるときに、シリンジ１２のピストン
１３を適切に制御することによって、正確に計量するこ
とができる。キャピラリ４または反応容器１からびんへ
の流体の移送は、ピストン１３の正の変位運動かまたは
ガス供給ライン１５からの不活性ガス流と共に洗浄する
ことによって行われる。図１に示されるように供給ライ
ン１５からのガスがピストン１３を通過してバルブ１０
の方に流れることができるようにピストン１３とシリン
ジ１２の壁との間にリング・ギャップが存在する。上端
部および下端部において密封されたガラス・シリンダ２
５は、不活性ガスによって洗浄される領域の境界を形成
する。この領域内の全ての元素および物質はこのように
して酸素の侵入を防止することができる。タンパク質配
列のために、トレイ２２上のびん２３酢酸エチル、塩化
ブチル、ヘプタン、ＰＩＴＣ，トリフルオロ酢酸（ＴＦ
Ａ）およびＴＦＡ／水をそれぞれ含むことが好ましい。 他方のびんは廃水容器として働くと同時にこれはＡＴＺ
アミノ酸を保持し、塩化ブチル（抽出に使用）が除去さ
れ、ＡＴＺアミノ酸がＴＦＡ／水中で再調製される。

【００１２】図２Ａおよび図２Ｂでは本発明を液体クロ
マトグラフに連結して用いる例を示す。このような配置
はＰＴＨアミノ酸のクロマトグラフによる決定のための
タンパク質配列において用いることができる。図２Ａお
よび図２Ｂは前述のエドマン分解方法で実施されるタン
パク質の配列における２つのプロセス・ステップが示さ
れている。図２Ａは本発明に係る液体処理装置から提供
されるＰＴＨアミノ酸がクロマトグラフによって分析さ
れるステップを示している。図２Ａにおいて、参照番号
１５は図１に詳細に示す本発明の液体処理装置のハウジ
ングである。回転アーム５および反応容器１も示す。キ
ャピラリ４は加熱可能なキャピラリ・ループ９に連結す
る。ＡＴＺアミノ酸（ＴＦＡ／水に溶解）はまず１００
μｌの液体を収容することができる加熱されたキャピラ
リ・ループ９中に移送する。ＡＴＺアミノ酸を含み、１
００μｌよりも小さい体積を有する液体プラグはこのキ
ャピラリの中央部に位置し、約１０分間定位置に保持さ
れる。この時間中に、ＡＴＺアミノ酸がＰＴＨアミノ酸
に変換し、次に、クロマトグラフによって分析される。

【００１３】ループ９の出力端は、その端部に２個の先
端を有し、その一方はキャピラリ３０に連結する二重ニ
ードル３１にキャピラリ３０を介して接続する。この二
重ニードルは図３に詳細に示す。図３から明らかなよう
に二重ニードルはキャピラリ３０および３３にそれぞれ
連結される第１の中空ニードル５０と第２の中空ニード
ル５１より成る。二本のニードルは、例えば、溶接また
ははんだ付け等によって互いに固定され、共に上昇およ
び下降することができる。図３に示されるように第２の
中空ニードル５１は第１の中空ニードル５０より離れて
伸長している。

【００１４】再び図２Ａと図３を参照すると、二重ニー
ドル３１の第２の端部５３は液体クロマトグラフの注入
ポート３２に挿入される。二重ニードルは、注入ポート
３２に挿入されるときに、開口部５３が開口部５２を妨
害しないように設計される。よって、液体は端部５２を
通って注入ポートへは液体が全く到達することはない。 注入ポート３２は典型的には二重ニードルの先端５３が
厳密に嵌まるシートを有する。注入ポート３２は、六ポ
ートスイッチング・バルブ３４の一つのポートとキャピ
ラリを介して連結し、このポートより液体クロマトグラ
フが備える分離カラムとキャピラリは連結する。キャピ
ラリ３３は、通常、高圧ポンプを有する液体クロマトグ
ラフの溶媒供給システム（ＳＤＳ）にバルブ３４とキャ
ピラリ３６を介して連結される。図２Ａに示されるスイ
ッチング・バルブ３４の位置によって、あらかじめキャ
ピラリ３３に吸引されたＰＴＨアミノ酸を溶媒流と共に
溶媒供給システム（ＳＤＳ）から分離カラム３５へ運搬
する。また、バルブ３４にはシリンジ３７が連結してお
り、その出力は廃液を排出するための管あるいはバルブ
３４をその第２の位置へ切り換え後、キャピラリ３３へ
連結することができる。次の段階では（図示せず）、二
重ニードル３１に注入ポート３２より持ち上げ、廃水バ
イアル内に配置させる。そして、キャピラリを洗浄し、
次の段階の準備のために乾燥させる。変換段階としても
知られる次の段階において、配列されるべきタンパク質
の次のＡＴＺアミノ酸をキャピラリ・ループ９に配置し
、前述のように熱を加えてＰＴＨアミノ酸に変換させた
後、二重ニードルの端部３０からバイアル４０内に移す
。

【００１５】図２Ｂでは、ＰＴＨアミノ酸をバイアル４
０に移し、シリンジ３７がキャピラリ３３に連結する位
置にスイッチング・バルブ３４を切換えた段階が示され
る。バイアル４０の内壁はテーパ状になっており、ＰＴ
Ｈアミノ酸が円錐の頂点で収集される。非常に少ない量
の液体を吸引できるように、キャピラリ３３と接続する
先端５３がバイアル４０の底部にほとんど接触するよう
に二重ニードル３１をバイアル４０内へ配置させる。次
にシリンジ３７はＰＴＨアミノ酸の適切なアリコート（
一部分）をキャピラリ３３へ流入するように操作される
共に残りは必要になるその他の分析のためにバイアル中
に貯えられる。そして、バイアル４０を取り上げ、二重
ニードルの低い方の先端を注入ポート３２上に置き、バ
ルブ３４をその第２の位置に切換える。これにより、Ｐ
ＴＨアミノ酸を溶媒流によってクロマトグラフによる分
離のためのカラム３５に移される。その後、タンパク質
の次のアミノ酸を決定するための新しいサイクルが始ま
る。

【００１６】このように、完全なサイクルは以下の段階
によりなることが好ましい。（１）カラム３５への注入
によるｎ−１番目のＰＴＨアミノ酸のクロマトグラフ分
析、（２）キャピラリの洗浄と乾燥、（３）キャピラリ
・ループ９を加熱することによるｎ番目のＡＴＺアミノ
酸のＰＴＨアミノ酸への変換、（４）バイアル４０中へ
のＰＴＨアミノ酸の移送、（５）キャピラリ３３中への
ＰＴＨアミノ酸の吸引、（６）カラム３５への注入によ
るｎ番目のＰＴＨアミノ酸のクロマトグラフ分析。

【００１７】注入ポート、バルブ３４およびシリンジ３
７はヒューレット・パッカード・カンパニー製のＨＰ１
０９０液体クロマトグラフ等の液体クロマトグラフの注
入システムの一部となることもある。図２Ａおよび図２
Ｂと関連させて記載されるシーケンサは、エドマン・プ
ロセスを自動的に順次実施することができるようにコン
ピュータによって制御されることが好ましい。この技術
分野の当業者は本発明の好適な実施例には多数の変化や
変更が行われ得ること、そしてこのような変化や変更が
本発明の精神から外れることなく実施され得ることが理
解される。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、簡単な構成で、小
型で、信頼性が高く、使いやすい液体処理装置を得るこ
とができる。また、少量のサンプルの処理が可能なこと
より、試薬、溶媒の消費量を低減することができる。さ
らに、液体が接触する管路内の洗浄／乾燥も可能となる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である液体処理装置の概略図
。

【図２Ａ】本発明に係る液体処理装置を液体クロマトグ
ラフと共に使用したシステムの概略図。

【図２Ｂ】本発明に係る液体処理装置を液体クロマトグ
ラフと共に使用したシステムの概略図。

【図３】図２Ａ及び図２Ｂに用いられる二重ニードルの
詳細図。

【符号の説明】

１：反応容器 ２：マトリクス ３：需要期 ４、１１、３０、３３：キャピラリ ５：回転アーム ９：キャピラリ・ループ １２：シリンジ １３：ピストン １４：モータ １５：ガス供給ライン ２２：トレイ ２３：びん ２４：オーブン ３１：二重ニードル ３５：カラム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体がその中を通る第１の端部を有する管系と、
   前記管系の第１の端部と接続及び接続解除可能な両方の
   側が開口され、中空の反応容器コンパートメントと、前
   記管系の第２の端部と接続可能な計量手段と、前記計量
   手段は選択可能な量の流体を前記管系および／または前
   記反応容器コンパートメントに導入および排出すること
   ができるように制御され、試薬及び溶媒がはいるびん、
   または廃液びん、オーブン等の複数個のプロセス・ステ
   ーションと、前記プロセス・ステーションにおいて前記
   第１の端部が接続するとき、管系の第１の端部または前
   記リアクタ部の位置決めを選択的におこなう位置決め手
   段から成る液体処理装置。
2. （２）請求項第１項記載の液体処理装置において、前記
   位置決め手段は第１の端部を含む管系の一部と固定的に
   接続する回転アームと、軸の周りの円上に選択的にプロ
   セス・ステーションをアクセスするための前記回転アー
   ムを軸の周りに回動させる回動手段と前記回転アームを
   上下に動かすための移動手段からなることを特徴とする
   液体処理装置。