【発明の詳細な説明】
向流多相液体分離のための装置
発明の背景
本発明は、多相水性分離のための装置に、そして更に詳細には多段階向流(逐
次)二相分離のための装置に関し、そして特定の標的微生物を背景物質及び有機
体から分離するために特に有用である。
伝統的には、多相液体分離は、実験用ガラス器具又は類似物中で実施される労
働集約的な手で操作する湿式の実験手順である。種々の試薬、化合物、粒子又は
その他の所望のサンプルをそれらの背景液体から抽出しそして分離するためには
、抽出手順が日常的に採用されそして利用される。抽出液体は、それらの熱力学
的又は溶解度特性に起因して複数の相に分離され得る液体の任意の組み合わせで
良い。典型的には、これらの技術による抽出は分離のために二つの相を利用する
が、三又は更にもっと多い相を利用するために、特別な抽出案(protoco
l)をデザインすることもできるであろう。更に、手順は繰り返して決まり切っ
て実施され、そこでは一つの段階からの所望のサンプルを含む相の一部又は全部
を、サンプルとして新たな抽出液体を含む次の段階に添加する。かくして、手順
は、一般的には多相として二以上の相を利用して、そして多段階として実施され
、その多段階においては、抽出されたサンプルの純度を増すために手順を繰り返
す。
本発明のシステムにおいては、本出願人は、標的の微生物細胞の背景細胞及び
その他の物質からの抽出を例示するために本発明の装置を具体
化した。生物物質の分離のために広い応用を有することが当該技術において知ら
れている、ポリエチレングリコールポリエチレングリコール(PEG)及びデキ
ストラン(DEX)の水性ポリマー相を利用する二相三段階システムを例示する
。本明細書中で開示される装置の利点は、増加した取扱効率、信頼性、及び殊に
相液体又は微生物サンプルとの接触が潜在的に有害である時の実験室作業者への
安全性を含む。
PEG及びDEXを基にした微生物学的実際は、Walter,H.ら、“水
性二相システムにおける分離”(Academic出版社、1985)並びにA
lbertsson、“細胞粒子及び巨大分子の分離”、第3版(Wiley、
1986)中に述べられている。後者の刊行物は、相分離における有機物質の向
流分配のための装置を述べている。この装置は、複雑さ及び高いコストによって
特徴付けられ、そして汚染のないことを保証するために操作の間の清掃を要求す
る。
Stromは、国際特許出願WO 90/05768中で、バクテリアの汚染
物からの潤滑剤の二相ポリマー分離のための大規模な工業的装置を述べている。
バクテリアで汚染された溶液の単一分離の底部相集積だけが述べられている。
発明の要約
本発明は、背景生物及び物質からの標的微生物の水性二相漸進性多段階分離の
ための消費して良い(consumable)装置である。本発明の消費して良
い装置は、1)漸進的に段階から段階への液体二相媒体の精確かつ正確な移送、
2)空気を排除しての液体の充填、3)適切で均一な混合のための手段、4)弁
なしの構造、5)周囲の大気からの液体媒体及び内容物の隔離、並びに6)使用
後の廃棄を可能にする低い
コストを提供する。本発明の消費品(consumable)の収容及び処理の
ための好ましい装置は、本発明の一部である。本明細書中では本発明の分離装置
を、このデバイスの主な利点を引用して“消費品”と名付けたけれども、明らか
にこのデバイスはある環境においてはその代わりに再使用することができるであ
ろうし、そして各々の一回の使用の後でデバイスを処分する必要性はそのデザイ
ンにおいて固有ではない。
本発明の消費品は、好ましくは射出成形プラスチックから作られている本体の
中に四つの閉鎖された部屋を組み入れている。各々の部屋の内側には、エラスト
マー材料から作られた滑り底(ピストン)がある。これらは、各々の部屋の中に
流体気密シールを作り出し、そして上下に滑って部屋の容積を変えることができ
る。各々の部屋の頂部には、二つのポート(本体の頂部中の貫通穴)がある。本
体の頂部にはまた、フィルムが下に横たえられ、そしてそれぞれ第一と第二部屋
、第二と第三部屋、第三と第四部屋を相互接続するように適切にシールしている
。第一部屋は、サンプル流体による最初の充填のための、キャップふたで覆われ
たルア継手を有する。部屋#4は、分離された物質の排出のための、取り外し自
在な/交換自在なプラスチックプラグで覆われたアクセスポートを有する。
400シリーズ(強磁性)ステンレススチールのボールベアリングが、部屋1
、2及び3の各々の内側にある。磁石を、そしてボールを繰り返し上下に動かし
て均一なエマルションを作り出す往復動機構によって駆動されるボールの近くの
磁石によって流体が混合される。
最初の三つの部屋は、選ばれた水性二相媒体の仕込みを保持している。第一部
屋には最初に4mLの媒体を仕込むが、これは、その部屋の中の
滑り底を、3mLの容積レベルを越える(上向きの)すべての動きを防止する段
の下1mL容積の場所に置く。次の二つの部屋には、各々それらのそれぞれの滑
り底を段に接触させて、最初に3mLの二相媒体を充填する。第四部屋は空であ
り、滑り底はその最も上の位置にあり、その部屋の中には段がない。
第一部屋に、1mLのサンプル流体をルア継手を通しての接種によって添加す
るが、これはその部屋の中の全容量を5mLにする。その部屋の中の滑り底は、
流体容量を収容するために無理に下げられる。充填の間には、組立体の上にぱち
んと嵌められた隔離キャップが、移送通路を覆うシールフィルム又は膜の上にシ
ール圧力を及ぼして下流の部屋への持ち越し(carry−over)を防止す
る。接種の後で、隔離キャップを取り除く。次に、第一部屋の内容物を混合する
。好ましくは、消費品を混合機器又は併合の混合/作動機器中に入れて混合を達
成する。次に、媒体の複数の相への分離が起きるまでの時間の適切な長さの間、
消費品をそのままに放置する。次に、2mLの上部又は底部相のどちらであれ適
切な方を、第一から第二部屋へ移す。次に、混合及び放置の後で、第二部屋から
の2mLを第三部屋に移す。これらの移送中の持ち越しは、関係のない部屋の中
の滑り底を制止することによって防止する。
移送は、滑り底を上に押し上げる一連の垂直な作動器(並進自在なロッド)を
使用することによって作動機器中で達成される。第一に、消費品をこれらの作動
器の上に位置付ける。次に、適切な下流の作動器を上に駆動させ、動くべきでは
ない二つの滑り底を固定する又は留める。次に、適切な作動器をゆっくりと上に
駆動させて滑り底を部屋の中の段に対して動かし、それによって流体を隣の部屋
に移す。本発明の好ましい装置
においては、2mLが移される。固定されていない、充填部屋の中の滑り底は下
に動いて、受け入れられたこの容量の流体を収容する。明らかに、本発明の装置
が各々の部屋の中で全部で5mLを使用するように具体化されているけれども、
本発明の装置を、その他の容量及び移送容量範囲を収容するように容易にデザイ
ンすることができる。
本発明の消費品は、“頂部”又は“底部”分離のために選ばれた二相媒体を予
め供給された部屋を有する殺菌された小袋中のキットとして必要に応じて受け取
られる。水性媒体の充填においては、逆さにされた消費品に液体の測定された仕
込み量を供給し、そして次に底を通って空気が流れ出るのを可能にする取り外し
自在な手段を備えた滑り底を挿入する。分離媒体及び好ましい容量及び濃度の選
択は、標的微生物又は分離されるべきその他のサンプルタイプにとって特異的で
あろうが、しばしばPEG及びデキストランは、好都合な選択の媒体であろう。
“頂部”及び“底部”の両方を必要とする標的生物システムは、“頂部”及び“
底部”消費品を含む二重の小袋を有する。これらは、それらが充填される二相媒
体において異なり、そして消費品が処理の間は適切に垂直に方向付けられるよう
に正確な作動デバイス中に嵌まるようにキーで止める(keyed)ことができ
る。
必要に応じて、小袋中にはまた、シリンジの上でルア先端ときちんと嵌まるの
に適切な径の接種のためのプラスチックシリンジ先端があり、オペレータが標的
バクテリアを含むサンプル容器から物質を引き出すことを可能にする。
図面の簡単な説明
図1は、本発明による消費して良い装置の斜視分解図である。
図2は、図1の線2−2で取った消費して良い装置の略断面図である。
図3は、膜シールなしの消費して良い装置の斜視図である。
図4は、頂部相処理のための位置で示した磁気混合及び処理のための作動装置
の斜視図である。
図5は、図4の装置における磁気混合のための機構の断面での略立面図である
。
図6は、図5の装置における作動機構の略図である。
図7は、使用される混合機構の側面図である。
図8は、使用されるロッド駆動機構の側面図である。
図9は、本発明の手の操作のための方法及び装置の略断面図である。
図10は、図6の作動装置において使用されるクラッチ機構の側面図である。
図11は、保持ジグから成る、本発明の手の操作のための別の装置の斜視図で
ある。
図12は、流体駆動される作動装置中の本発明の装置の略図である。
図13は、作動装置中のロッド駆動のための好ましい態様の部分断面立面図で
ある。
好ましい態様の詳細な説明
図1及び2中に見られるような装置10は、二相三段階“頂部”分離のために
構成されていて、そして本体12;端部14;それぞれ部屋24、26、28及
び30内で動作する滑り底16、18、20及び22;各々一つが部屋24、2
6、28内にある三つの強磁性混合ボール32;ルア(luer)継手48;並
びに膜シール34から成る。分離部屋24、26、28内の滑り底は、ロッド3
6、38及び40(図6中
に示すキャビティ104又は作動装置500中に示す、作動装置100の一部)
によって各々動作され、そしてこれは矢印の方向にロッドの動き及び位置を制御
する。各々が端部14中にそれぞれの入り口44及び出口46を有する。部屋2
4の入り口44には、シリンジによる供給の間を除いてそれをシールするキャッ
プ34を有するルア継手48が備えられている。部屋30の出口46’は、他の
ものよりも大きく、そしてピペットによる排出、接種ループによるサンプリング
、又は類似の行為の間を除いてはそれを閉じるプラグ146を備えている。膜シ
ール34は、部屋24の出口46から部屋26の入り口44への;部屋26の出
口46から部屋28の入り口44への;そして部屋28の出口46から部屋30
の入り口44への通路が存在するようなやり方でキャップ14に接合されていて
、そして各々のこのような通路は、隔離キャップ140によってプレスされる時
に完全なシールとして、そして下の部屋の一つの中に有意の圧力が加えられる時
を除いてはその緊張のお陰でかなり良好なシールとして作用する張りつめた膜シ
ール34によって覆われている。部屋24、26、28の各々は、滑り底の動き
を制限するために24’、26’及び28’において段が付けられている。これ
らの部屋の下方部分を断面を円形にしそして上方部分を必要とされる段を与える
が混合ボールが自由に通過することを可能にする卵形にすることによってこれを
達成することが好ましい。段を必要としないもっと長いストロークが部屋30の
ために与えられる。何故ならば、ここでは混合を行わないからである。滑り底2
2は、サイクルにおける適切な時間において部屋30が部屋28から供給される
時にだけ押下げられる。部屋30は、そのプラグをされていない出口46’を通
してピペットによって排出さ
れ又は接種ループによってサンプリングされる。
使用のための準備に際して、膜シール34を、好ましくはヒートシール接合に
よって端部14に接合する。接合工具の形は、上で述べた必要とされる通路の回
り並びに周囲の回りをシールするように輪郭付けられている。次に、組立体のす
べての部品を好ましくはガンマ線によって殺菌する。次に、本体12を面52が
下になるように保持し、そして部屋24、26及び28に二相溶液を供給する。
(注釈:部屋24中に入れられる二相溶液の組成は、配達されたサンプルの性質
及びその容量を説明するために部屋26及び28中に入れられるものと異なって
良い。三つのすべての部屋の分離媒体は、特に望ましい分離パラメータを最適化
するために相対的濃度及び容量において変わることができることもまた想定され
る。ボール32及び滑り底16、18及び20を、部屋24、26、28中のほ
ぼ図中に示す位置に挿入し、そして滑り底22を、部屋30中にまた図中に示す
ように完全に挿入して位置付ける。この後者は、プロセスにおける適切な時間に
おいて分離留分を受けるために、そして分離物質を分析するのが好都合になるま
で処理流出物を貯蔵するために使用する。これは混合ボールを必要としない。
出荷のためには、図1中に見られるように隔離キャップ140を面52を覆っ
てぱちんと嵌める。本体12の面52とかみ合う隔離キャップ140の面は、圧
力が膜シール34によって付与されその結果すべての出口及び入り口46、44
が閉じて保持されることを保証するように形作られている。隔離キャップ140
を所定の場所にぱちんと嵌める。部屋24に4mLの二相溶液を満たす。部屋2
6及び28は僅かに3mLの溶液を満たす。これは、消費品10を段24’、2
6’、28’まで
液体を注入して逆さまにする間に行われる。滑り底16、18、20及び22を
、滑り底16、18及び20を段24’に接触させるように図2中に示す位置に
挿入する。滑り底と液体の間から空気を流出させるための手段を供給しなければ
ならない。これを達成する一つのやり方は、壁と滑り底の間に径が細いが頑丈な
キャピラリチューブを挿入することであるが、これは滑り底が弾性的であるので
可能である。キャピラリを引き出す時に、エラストマが膨張して実質的に空気な
しで液体中にシールする。滑り底は摩擦によって所定の位置に保持される。消費
品10を逆さにする。キャップ140はまた、オペレータに出発端を指示する矢
印又はその他の印を型どった成形品142、及びプラグ104を所定の場所に保
持するためのカバー144を特徴とする。
図4は、混合及び実施ステップを結び付ける消費品10を処理するための作動
装置100を示す。この装置は、本体102、並びにプラットホーム106、背
部108及び張り出し頂部110から成るポケット104を有する。溝114、
116中に配設されていてそして図7中に示す機構200を通してモータ118
によって駆動され得る垂直に往復動自在なミキサスライド112が存在する。ス
ライド112は、各々の部屋24、26、28毎に一つの永久磁石202を保持
している。モータ118は、偏心輪210、輪止めリンク204、及びスロット
208中に入れられた駆動ピン206を通して、溝114、116によって垂直
に動くように強制されているスライド112を駆動させる。磁石202はボール
32の近くを往復動し、かくしてボール32は磁気的に連結されそして往復動し
て、それらがその中に位置付けられている部屋の内容物を混合する。
三段階二相分離を動作させるための装置100の一部は、モータ120、本体
102を通って延びそして穴130中に回転自在に支持されているシャフト12
2、ブラケット126の上に装着された四つのソレノイド124、並びにロッド
36、38、40及び42のための四つのカバー128を含む。これらの構成要
素がそれによって働く機構300は、一本のロッド(ここでは勝手にロッド36
として選ばれた)の形状を図示する図8中に詳細に示されている。可逆モータ1
20は、その上に四つの摩擦クラッチ138が装着されているシャフト122を
駆動させる。図10に従って作られたクラッチが使用される。各々のこのような
クラッチ138は、ロッド36の上に装着されているラック134とかみ合った
、シャフト122の上に回転自在にそして滑動自在に装着されたギア132を保
持している。コーン部材139が、シャフト122にピン止め又はその他のやり
方で固定されている。バネ141はコーン部材139に対してギア132を片寄
らせ、そして一対のギアの間に一つのこのようなバネがある。形状及びバネ定数
は、知られているように必要とされる時に適切な滑りを有する適切な駆動力を供
給するように選ばれる。これを容易にするためには、ナイロンコーン部材139
とかみ合うスチールギア132を用いる。ソレノイド124は、制御可能にプラ
ンジャ136を伸ばしそして縮めて、ラック134とかみ合い又はそれから外れ
る。動作においては、モータ120が、処理原案が要求するであろうように選ば
れたいずれかのロッドを上に又は下にのどちらかに駆動させるように選ばれた回
転で作動される。すべての四つのクラッチ138は、その選ばれた回転で駆動さ
れる。ロッド36、38、40又は42のためのソレノイド124は、それを駆
動させることが望ましい場合には、
そのプランジャ136がラック134とのかみ合いから引き下がってラックを上
下の選ばれた方向に駆動させることを可能にするように電気を切られる。その他
のソレノイド124は、電圧を印加されたままに留まり、特定のロッドを所定の
場所に固定する、即ち特定の滑り底にブレーキを掛ける。これらのロッドと関連
したクラッチ138は、回転するがスリップし続ける。
等価なシステムは、ロッド36、38、40、42の各々のための可逆モータ
によって駆動されるねじ機構を用いることができる。これを図13中に示す。作
動装置は101によって示されていて、そしてロッドを駆動させるための手段に
よって図4中に示したものとは異なる。モータ103、即ち事前にプログラムさ
れたパソコン又は類似物の制御の下の可逆モータは、タイミングギア105、タ
イミングベルト107、及びベアリング111、113中の切り株シャフト11
5の上を回転するタイミングギア109を駆動させる。可逆ステッピングモータ
を使用することができる。ナット115は、タイミングギア109の内側と一体
であり、そしてねじ付き関係ロッド117中に運ぶ。これはピン119によって
回転に逆らって保持され、ピン119はそれをプレート121、即ちデバイス1
01の一部に固定し、そしてそれ故ナット115が回転するにつれてそれは線状
に動く。ねじ付きロッド117は部材123を並進させ、部材123は内部シャ
フト125を動かし、内部シャフト125は部材123の一体部分でありそして
外部シャフト127と内部滑り嵌めとなり、そして外部シャフト127はここで
は典型例として便宜的に16と示した滑り底を(示したように上向き方向に)動
かす。ナット115及びねじ付きロッド117のためにアクメねじを使用するこ
と
が好ましい。かくして、内部/外部シャフト125/127の組み合わせ体は、
前に議論した36のようなロッドの等価物である。内部及び外部シャフト125
、127は、スロット131中のピン129によって相互接続され、そして圧縮
バネ133によって離される。この圧縮バネ133は、内部及び外部シャフトの
間の荷重が使用される建造の材料に依存する所定の力を越える時にピン129を
スロット131中の他の極端に動かすことを可能にするように選ばれる。例えば
、ポリエステル本体12に関しては、安全限度は約15ポンドであると計算され
る。部材123の上の図示しないセンサは、かくして、過度の内部圧力によって
本体12を損傷するかもしれない過重を合図することができる。このようなセン
サからの信号は、損傷が起きる前に並進を停止するために使用することができる
。ピンをスロット135中の移動のその最低点で“ホーム”ポジションとして検
出するために、これも図示しないセンサを設置することができる。このポジショ
ンからのステップの計数は、全部のストローク作用を指示しそして早過ぎる過重
条件によって上向きの動きが停止された時間を検出することができる。
一つの好ましい案による使用に際しては、接種先端を有するキットの形で小袋
中に詰められそして上で述べたように最初の三つの部屋の中に適切な二相媒体を
供給された本発明の消費品を使用する接種及び供給のための手順は以下の通りで
ある:
- 殺菌された接種シリンジを準備せよ。
- 準備された先端をシリンジに取り付けよ。
- 先端を備えたシリンジを使用してサンプル容器から1mlのサンプル
を取り出せ。
- 先端を取り外しそして廃棄せよ。
- シリンジを消費品のルア継手に取り付け、そして部屋1の中にサンプ
ルを注入せよ。
- シリンジを取り外しそしてルア継手にキャップを取り付けよ。
- 閉じ込めキャップを取り外して流体ポートを開け。
- 消費品及び作動機器を上向き又は下向きに向け、そして消費品を作動
機器の中に積載せよ。
- 機器を始動せよ。
一度消費品が機器の中に入りそしてそれが始動されると、機器は、コンピュー
タ又は類似物の制御の下でプロセスを実行するために予め選ばれたプログラムを
使用して必要に応じてそれを巧妙に操作するであろう。混合、沈殿及び移動のシ
ーケンスを、段階1、2及び3を通して繰り返す。最後に、機器が小容量を部屋
3から部屋4に移す(約1mL)。この時点で機器は済んだのであり、そしてそ
れは、例えばオペレータにこのことを指示するためにビーという音を出すことが
できる。すると、オペレータは、アクセスポートを覆っているプラスチックプラ
グを取り除き、そして、例えば、ポートを通して画線(streaking)ル
ープを挿入することによって、ピペットを使用してサンプルを引き出すであろう
。次に、例えば、プレートの上に画線することによって又は成長培地の中に接種
することによってサンプルを分析することができる。
この時点までは、図4の装置を使用する手順を説明してきた。混合時間は処理
時間の小さなパーセントであるので、自動化又は半自動化操作のためには、自立
混合のために図5中に示した装置400をそして処理のために図6の装置500
を使用することが好ましい。番号付けが示す
ように、デバイスは、図4の機能的に合わせられた装置におけるそれらの等価物
と機能的には同じである。
ある種の目標の微生物又はその他の所望のサンプル物質を底の相の中に分離す
ることができることが認識される。これらのサンプルを処理するためには、消費
品10に適切な二相媒体を供給する。それに上で述べたようにサンプル流体を仕
込み、そしてそれ自体も逆さにされた選ばれた処理装置中に入れる前に消費品1
0を逆さにする。スタンド及び装着の詳細は図面中には示されていない。例えば
、図4の装置は、モータ118の軸に平行な軸の回りを回転する、その背部に固
定されたモータ118の大体のレベルでの回転継手を有するスタンドに回転自在
に装着される。操作は、方向配置を除いては正確に上のようである。部屋24、
26、28、30の開放端を上にし、そして滑り底16、18、20及び22が
頂部から下に操作されるように設置された装置100、400又は500のどれ
かの中の消費品10は底の相を移すであろうことが認識されるであろう。
サンプルが二種の微生物、例えば、頂部を好む一種及び底の相を好むもう一種
を含む場合には、必要なキットは各々の方式の操作のための消費品10を含みそ
して両方を運転しなければならない。これらの消費品10は識別されるであろう
しそして、必要に応じて、それらはその方向配置に従って作動装置に適応するよ
うに調整する(keyed)ことができることが意図される。
他の案においては、消費品10を、図9中に示すそして以下に説明するような
適切な道具によって手で操作することができる。この道具は三本のロッド602
、604、608を含み、これらのロッドの径は部屋
(24、26、28、30)の低部シャフト中への容易な挿入を可能にする。二
本のロッド602、604の長さは、滑り底16、18及び20の下側から、そ
れらがそれぞれ段24’、26’、28’にぶつかって上にある時に本体12の
約1cm外側までそれらが延びることを可能にする。ロッド608はもっと長く
、そしてそれが部屋30中に完全に挿入される時に滑り底22の下側から同じ長
さ外側に延びる。所望の場合には、ロッドは、例えばねじ付きファスナによって
滑り底に取り付け可能である。
使用に際しては、ロッド602、604及び606を消費品10の本体12中
に挿入して滑り底18、20及び22と接触させそしてそれらにブレーキをかけ
るが、どこかほかで述べたように適切な二相水性媒体が既に部屋25、26及び
28中に挿入されている。本体12を手の中に保持し、各々のロッドを指で所定
の場所に固定する。皮下注射シリンジによって、分離されるべき物質を保持する
投入量を、底16を下に駆動させて追加量の流体(通常は1mL)を収容するよ
うにして部屋24中に注入する。部屋の外側で磁石を行ったり来りさせることに
よってボール32を往復動させて内容物を混合する。次に、分離が起きるまで(
通常は30分)、組立体を静止せしめる。ルア48でキャップをし、そして流体
を部屋24から部屋26に移す。これは、長いロッド606を部屋30中にそし
て短いロッドを部屋28中に挿入し、そして滑り底16を段24’まで押して(
図示しない任意の好都合なロッド様の道具によって)選ばれた分離された留分を
部屋24中に元来注入されたものと等しい容量で部屋26中に移して滑り底18
を下に追い立てることによって行われる。部屋28又は30中への流体の流れは
、各々が指によって保
持された長い及び短いロッドがそれぞれの底が滑るのを制止するので、防止され
る。部屋の外側で磁石を行ったり来りさせることによってボール32を往復動さ
せて内容物を混合する。分離を繰り返しそして移送を行うが、今回は、部屋24
中の短い制止ロッド(逆流を防止するために)、及びそこでの制止を与えるため
の部屋30中の長いロッド606で行う。三回目の混合及び分離を繰り返し、そ
して部屋30、即ち保持部屋中にはロッドを入れずに滑り底22が下に追い立て
られるのを可能にし、一方指で保持された短いロッドが部屋24及び26中で制
止を与えることによって、部屋30への移送を行う。好都合な時にポート46’
を通して部屋30からサンプルを採取する。この手順は、頂部留分が対称である
分離シリーズ又は底部留分が対称であるものに関して同じであることに注目され
たい。ただ一つの差は、消費品10のどちらの端が、処理の間、上にあるかであ
る。
所望の場合には、上のステップの間に消費品10を保持するための簡単なジグ
700を作ることができる。図11を参照せよ。それぞれ上部及び下部延長部7
04及び706そして間の垂直な壁728を有する“C字形”の構造体702を
使用する。
下部延長部706は六つの垂直な穴708、710、712、714、716
及び718を有する。穴712は貫通穴である。その他のものは、それらの各々
が拘束バネ720を含む盲穴である。上部延長部704中には、三つの半円形く
ぼみ722、724及び726がある。これらは、それぞれ穴708、710及
び712と同軸であり、そして消費品が壁728に接触して所定の場所にある時
にルア48を通す大きさである。
使用に際しては、手順は、消費品10を手の中の代わりにジグ700
の中に保持する以外はすぐ前に説明したものと同じである。最初の接種のために
は、ルア48をくぼみ726中に置く。第一の移送は同じ位置で行う。第二の移
送のためには、ルア48をくぼみ724中に置く。第三の移送のためには、くぼ
み722を使用する。部屋30からサンプルを採取すべき時には、消費品10を
、ルア48が本体702を越えそして部屋30及びポート46’がくぼみ726
と整列するようにジグ700中に挿入する。
ここで図12を参照して説明する。この図面においては、機械的に又は電気機
械的に作動されたロッドが、ロッド602、604及び606を使用して滑り底
16、18、20、22を動かす及び/又は制止する上で議論した態様とは違っ
て、流体力によって作動を実施する装置が見られる。この図においては、消費品
10(断面での)は変更された作動装置100のキャビティ104中に挿入され
ていて、そしてこの装置100においては、滑り底を動かすためのそして動かす
のを防止するための手段は流体のもの、好ましくは圧縮空気である。プラットホ
ーム106は、良好な流体シールを確保するための手段例えばOリング150を
有する各々の部屋(24、26、28、30)のための隆起部148を有する。
これらの部屋の各々は、チューブ154によってそれに接続されている通路15
2及び制御デバイス800からケーブル158によって電気信号を受ける電気制
御弁156を有する。各々の弁156は、チューブ162によって流体力のソー
ス160と流体接続している。
一つの典型的な操作を考える。部分的に分離されたサンプルが部屋26の中に
あると仮定する。滑り底18は、破線によって示した位置にあるであろう。前に
述べたような混合及び沈降の後で、案は部屋28への
移送を求める。制御器800は、部屋24、28及び30に空気を供給する弁1
56を開き、底16を停止部24’に対して、底20を停止部28’に対して、
そして底22を部屋30の頂部で固定するであろう。次に、部屋26に接続され
た弁が開かれ、そして空気が底18を強制的に停止部26’まで上げ、選ばれた
容量の流体を部屋28中に押しやって、止まった位置において大気にベントする
弁を使用することによって許される必要な距離だけ下に底20を動かすであろう
。
【手続補正書】特許法第184条の8
【提出日】1995年7月10日
【補正内容】
生物物質の分離のために広い応用を有することが当該技術において知られている
、ポリエチレングリコール(PEG)及びデキストラン(DEX)の水性ポリマ
ー相を利用する二相三段階システムを例示する。本明細書中で開示される装置の
利点は、増加した取扱効率、信頼性、及び殊に相液体又は微生物サンプルとの接
触が潜在的に有害である時の実験室作業者への安全性を含む。
PEG及びDEXを基にした微生物学的実際は、Walter,H.ら、“水
性二相システムにおける分離”(Academic出版社、1985)並びにA
lbertsson、“細胞粒子及び巨大分子の分離”、第3版(Wiley、
1986)中に述べられている。後者の刊行物は、相分離における有機物質の向
流分配のための装置を述べている。この装置は、複雑さ及び高いコストによって
特徴付けられ、そして汚染のないことを保証するために操作の間の清掃を要求す
る。
Stromは、国際特許出願WO 90/05768中で、バクテリアの汚染
物からの潤滑剤の二相ポリマー分離のための大規模な工業的装置を述べている。
バクテリアで汚染された溶液の単一分離の底部相集積だけが述べられている。
発明の要約
本発明は、背景生物及び物質からの標的微生物の水性二相漸進性多段階分離の
ための使い捨て(disposable)装置である。本発明の使い捨て装置は
、1)漸進的に段階から段階への液体二相媒体の精確かつ正確な移送、2)空気
を排除しての液体の充填、3)適切で均一な混合のための手段、4)弁なしの構
造、5)周囲の大気からの液体媒体及び内容物の隔離、並びに6)使用後の廃棄
を可能にする低いコストを
提供する。本発明の使い捨て品(disposable)の収容及び処理のため
の好ましい装置は、本発明の一部である。本明細書中では本発明の分離装置を、
このデバイスの主な利点を引用して“使い捨て品”と名付けたけれども、明らか
にこのデバイスはある環境においてはその代わりに再使用することができるであ
ろうし、そして各々の一回の使用の後でデバイスを処分する必要性はそのデザイ
ンにおいて固有ではない。
本発明の使い捨て品は、好ましくは射出成形プラスチックから作られている本
体の中に四つの閉鎖された部屋を組み入れている。各々の部屋の内側には、エラ
ストマー材料から作られた滑り底(ピストン)がある。これらは、各々の部屋の
中に流体気密シールを作り出し、そして上下に滑って部屋の容積を変えることが
できる。各々の部屋の頂部には、二つのポート(本体の頂部中の貫通穴)がある
。本体の頂部にはまた、フィルムが下に横たえられ、そしてそれぞれ第一と第二
部屋、第二と第三部屋、第三と第四部屋を相互接続するように適切にシールして
いる。第一部屋は、サンプル流体による最初の充填のための、キャップふたで覆
われたルア継手を有する。部屋#4は、分離された物質の排出のための、取り外
し自在な/交換自在なプラスチックプラグで覆われたアクセスポートを有する。
400シリーズ(強磁性)ステンレススチールのボールベアリングが、部屋1
、2及び3の各々の内側にある。磁石を、そしてボールを繰り返し上下に動かし
て均一なエマルションを作り出す往復動機構によって駆動されるボールの近くの
磁石によって流体が混合される。
最初の三つの部屋は、選ばれた水性二相媒体の仕込みを保持している。第一部
屋には最初に4mLの媒体を仕込むが、これは、その部屋の中の
滑り底を、3mLの容積レベルを越える(上向きの)すべての動きを防止する段
の下1mL容積の場所に置く。次の二つの部屋には、各々それらのそれぞれの滑
り底を段に接触させて、最初に3mLの二相媒体を充填する。第四部屋は空であ
り、滑り底はその最も上の位置にあり、その部屋の中には段がない。
第一部屋に、1mLのサンプル流体をルア継手を通しての接種によって添加す
るが、これはその部屋の中の全容量を5mLにする。その部屋の中の滑り底は、
流体容量を収容するために無理に下げられる。充填の間には、組立体の上にぱち
んと嵌められた隔離キャップが、移送通路を覆うシールフィルム又は膜の上にシ
ール圧力を及ぼして下流の部屋への持ち越し(carry−over)を防止す
る。接種の後で、隔離キャップを取り除く。次に、第一部屋の内容物を混合する
。好ましくは、使い捨て品を混合機器又は併合の混合/作動機器中に入れて混合
を達成する。次に、媒体の複数の相への分離が起きるまでの時間の適切な長さの
間、使い捨て品をそのままに放置する。次に、2mLの上部又は底部相のどちら
であれ適切な方を、第一から第二部屋へ移す。次に、混合及び放置の後で、第二
部屋からの2mLを第三部屋に移す。これらの移送中の持ち越しは、関係のない
部屋の中の滑り底を制止することによって防止する。
移送は、滑り底を上に押し上げる一連の垂直な作動器(並進自在なロッド)を
使用することによって作動機器中で達成される。第一に、使い捨て品をこれらの
作動器の上に位置付ける。次に、適切な下流の作動器を上に駆動させ、動くべき
ではない二つの滑り底を固定する又は留める。次に、適切な作動器をゆっくりと
上に駆動させて滑り底を部屋の中の段
に対して動かし、それによって流体を隣の部屋に移す。本発明の好ましい装置に
おいては、2mLが移される。固定されていない、充填部屋の中の滑り底は下に
動いて、受け入れられたこの容量の流体を収容する。明らかに、本発明の装置が
各々の部屋の中で全部で5mLを使用するように具体化されているけれども、本
発明の装置を、その他の容量及び移送容量範囲を収容するように容易にデザイン
することができる。
本発明の使い捨て品は、“頂部”又は“底部”分離のために選ばれた二相媒体
を予め供給された部屋を有する殺菌された小袋中のキットとして必要に応じて受
け取られる。水性媒体の充填においては、逆さにされた使い捨て品に液体の測定
された仕込み量を供給し、そして次に底を通って空気が流れ出るのを可能にする
取り外し自在な手段を備えた滑り底を挿入する。分離媒体及び好ましい容量及び
濃度の選択は、標的微生物又は分離されるべきその他のサンプルタイプにとって
特異的であろうが、しばしばPEG及びデキストランは、好都合な選択の媒体で
あろう。“頂部”及び“底部”の両方を必要とする標的生物システムは、“頂部
”及び“底部”使い捨て品を含む二重の小袋を有する。これらは、それらが充填
される二相媒体において異なり、そして使い捨て品が処理の間は適切に垂直に方
向付けられるように正確な作動デバイス中に嵌まるようにキーで止める(key
ed)ことができる。
必要に応じて、小袋中にはまた、シリンジの上でルア先端ときちんと嵌まるの
に適切な径の接種のためのプラスチックシリンジ先端があり、オペレータが標的
バクテリアを含むサンプル容器から物質を引き出すことを可能にする。
図面の簡単な説明
図1は、本発明による使い捨て装置の斜視分解図である。
図2は、図1の線2−2で取った使い捨て装置の略断面図である。
図3は、膜シールなしの使い捨て装置の斜視図である。
図4は、頂部相処理のための位置で示した磁気混合及び処理のための作動装置
の斜視図である。
図5は、図4の装置における磁気混合のための機構の断面での略立面図である
。
図6は、図5の装置における作動機構の略図である。
図7は、使用される混合機構の側面図である。
図8は、使用されるロッド駆動機構の側面図である。
図9は、本発明の手の操作のための方法及び装置の略断面図である。
図10は、図6の作動装置において使用されるクラッチ機構の側面図である。
図11は、保持ジグから成る、本発明の手の操作のための別の装置の斜視図で
ある。
図12は、流体駆動される作動装置中の本発明の装置の略図である。
図13は、作動装置中のロッド駆動のための好ましい態様の部分断面立面図で
ある。
好ましい態様の詳細な説明
図1及び2中に見られるような装置10は、二相三段階“頂部”分離のために
構成されていて、そして本体12;端部14;それぞれ部屋24、26、28及
び30内で動作する滑り底16、18、20及び22;各々一つが部屋24、2
6、28内にある三つの強磁性混合ボール32;ルア(luer)継手48;並
びに膜シール34から成る。分離部
屋24、26、28内の滑り底は、ロッド36、38及び40(図6中に示すキ
ャビティ104又は作動装置500中に示す、作動装置100の一部)によって
各々動作され、そしてこれは矢印の方向にロッドの動き及び位置を制御する。各
々が端部14中にそれぞれの入り口44及び出口46を有する。部屋24の入り
口44には、シリンジによる供給の間を除いてそれをシールするキャップ102
を有するルア継手48が備えられている。部屋30の出口46’は、他のものよ
りも大きく、そしてピペットによる排出、接種ループによるサンプリング、又は
類似の行為の間を除いてはそれを閉じるプラグ146を備えている。膜シール3
4は、部屋24の出口46から部屋26の入り口44への;部屋26の出口46
から部屋28の入り口44への;そして部屋28の出口46から部屋30の入り
口44への通路が存在するようなやり方で端14に接合されていて、そして各々
のこのような通路は、好ましくは詰め物をした(padded)表面を有する隔
離キャップ140によってプレスされる時に完全なシールとして、そして下の部
屋の一つの中に有意の圧力が加えられる時を除いてはその緊張のお陰でかなり良
好なシールとして作用する張りつめた膜シール34によって覆われている。所望
の場合には、移送を容易にするために、出口及び入り口の各々の対の間の面52
中に溝47を備えることができる。部屋24、26、28の各々は、滑り底の動
きを制限するために24’、26’及び28’において段が付けられている。こ
れらの部屋の下方部分を断面を円形にしそして上方部分を必要とされる段を与え
るが混合ボールが自由に通過することを可能にする卵形にすることによってこれ
を達成することが好ましい。段を必要としないもっと長いストロークが部屋30
のために与えられる。何故
ならば、ここでは混合を行わないからである。滑り底22は、サイクルにおける
適切な時間において部屋30が部屋28から供給される時にだけ押下げられる。
部屋30は、そのプラグをされていない出口46’を通してピペットによって排
出され又は接種ループによってサンプリングされる。
使用のための準備に際して、膜シール34を、好ましくはヒートシール接合に
よって端部14に接合する。接合工具の形は、上で述べた必要とされる通路の回
り並びに周囲の回りをシールするように輪郭付けられている。次に、組立体のす
べての部品を好ましくはガンマ線によって殺菌する。次に、本体12を面52が
下になるように保持し、そして部屋24、26及び28に二相溶液を供給する。
(注釈:部屋24中に入れられる二相溶液の組成は、配達されたサンプルの性質
及びその容量を説明するために部屋26及び28中に入れられるものと異なって
良い。三つのすべての部屋の分離媒体は、特に望ましい分離パラメータを最適化
するために相対的濃度及び容量において変わることができることもまた想定され
る。ボール32及び滑り底16、18及び20を、部屋24、26、28中のほ
ぼ図中に示す位置に挿入し、そして滑り底22を、部屋30中にまた図中に示す
ように完全に挿入して位置付ける。この後者は、プロセスにおける適切な時間に
おいて分離留分を受けるために、そして分離物質を分析するのが好都合になるま
で処理流出物を貯蔵するために使用する。これは混合ボールを必要としない。
出荷のためには、図1中に見られるように隔離キャップ140を面52を覆っ
てぱちんと嵌める。本体12の面52とかみ合う隔離キャップ140の面は、圧
力が膜シール34によって付与されその結果すべての
出口及び入り口46、44が閉じて保持されることを保証するように形作られて
いる。隔離キャップ140を所定の場所にぱちんと嵌める。部屋24に4mLの
二相溶液を満たす。部屋26及び28は僅かに3mLの溶液を満たす。これは、
使い捨て品10を段24’、26’、28’まで液体を注入して逆さまにする間
に行われる。滑り底16、18、20及び22を、滑り底16、18及び20を
段24’に接触させるように図2中に示す位置に挿入する。滑り底と液体の間か
ら空気を流出させるための手段を供給しなければならない。これを達成する一つ
のやり方は、壁と滑り底の間に径が細いが頑丈なキャピラリチューブを挿入する
ことであるが、これは滑り底が弾性的であるので可能である。キャピラリを引き
出す時に、エラストマが膨張して実質的に空気なしで液体中にシールする。滑り
底は摩擦によって所定の位置に保持される。使い捨て品10を逆さにする。キャ
ップ140はまた、オペレータに出発端を指示する矢印又はその他の印を型どっ
た成形品142、及びプラグ146を所定の場所に保持するためのカバー144
を特徴とする。
図4は、混合及び実施ステップを結び付ける使い捨て品10を処理するための
作動装置100を示す。この装置は、本体102、並びにプラットホーム106
、背部108及び張り出し頂部110から成るポケット104を有する。溝11
4、116中に配設されていてそして図7中に示す機構200を通してモータ1
18によって駆動され得る垂直に往復動自在なミキサスライド112が存在する
。スライド112は、各々の部屋24、26、28毎に一つの永久磁石202(
図7参照)を保持している。モータ118は、偏心輪210、輪止めリンク20
4、及びスロット208中に入れられた駆動ピン206を通して、溝114、1
1
6によって垂直に動くように強制されているスライド112を駆動させる。磁石
202はボール32の近くを往復動し、かくしてボール32は磁気的に連結され
そして往復動して、それらがその中に位置付けられている部屋の内容物を混合す
る。
三段階二相分離を動作させるための装置100の一部は、モータ120、本体
102を通って延びそして穴130中に回転自在に支持されているシャフト12
2、ブラケット126の上に装着された四つのソレノイド124、並びにロッド
36、38、40及び42のための四つのカバー128を含む。これらの構成要
素がそれによって働く機構300は、一本のロッド(ここでは勝手にロッド36
として選ばれた)の形状を図示する図8中に詳細に示されている。
モータ103、即ち事前にプログラムされたパソコン又は類似物の制御の下の可
逆モータは、タイミングギア105、タイミングベルト107、及びベアリング
111、113中の切り株シャフト115の上を回転するタイミングギア109
を駆動させる。可逆ステッピングモータを使用することができる。ナット115
は、タイミングギア109の内側と一体であり、そしてねじ付き関係ロッド11
7中に運ぶ。これはピン119によって回転に逆らって保持され、ピン119は
それをプレート121、即ちデバイス101の一部に固定し、そしてそれ故ナッ
ト115が回転するにつれてそれは線状に動く。ねじ付きロッド117は部材1
23を並進させ、部材123は内部シャフト125を動かし、内部シャフト12
5は部材123の一体部分でありそして外部シャフト127と内部滑り嵌めとな
り、そして外部シャフト127はここでは典型例として便宜的に16と示した滑
り底を(示したように上向き方向に)動かす。ナット115及びねじ付きロッド
117のためにアクメねじを使用することが好ましい。かくして、内部/外部シ
ャフト125/127の組み合わせ体は、前に議論した36のようなロッドの等
価物である。内部及び外部シャフト125、127は、スロット131中のピン
129によって相互接続され、そして圧縮バネ133によって離される。この圧
縮バネ133は、内部及び外部シャフトの間の荷重が使用される建造の材料に依
存する所定の力を越える時にピン129をスロット131中の他の極端に動かす
ことを可能にするように選ばれる。例えば、ポリエステル本体12に関しては、
安全限度は約6.8キログラムであると計算される。部材123の上の図示しな
いセンサは、かくして、過度の内部圧力によって本体12を損傷するかもしれな
い過重を合図することができる。
このようなセンサからの信号は、損傷が起きる前に並進を停止するために使用す
ることができる。ピンをスロット135中の移動のその最低点で“ホーム”ポジ
ションとして検出するために、これも図示しないセンサを設置することができる
。このポジションからのステップの計数は、全部のストローク作用を指示しそし
て早過ぎる過重条件によって上向きの動きが停止された時間を検出することがで
きる。
一つの好ましい案による使用に際しては、接種先端を有するキットの形で小袋
中に詰められそして上で述べたように最初の三つの部屋の中に適切な二相媒体を
供給された本発明の使い捨て品を使用する接種及び供給のための手順は以下の通
りである:
- 殺菌された接種シリンジを準備せよ。
- 準備された先端をシリンジに取り付けよ。
- 先端を備えたシリンジを使用してサンプル容器から1mlのサンプル
を取り出せ。
- 先端を取り外しそして廃棄せよ。
- シリンジを使い捨て品のルア継手に取り付け、そして部屋1の中にサ
ンプルを注入せよ。
- シリンジを取り外しそしてルア継手にキャップを取り付けよ。
- 閉じ込めキャップを取り外して流体ポートを開け。
- 消費品及び作動機器を上向き又は下向きに向け、そして使い捨て品を
作動機器の中に積載せよ。
- 機器を始動せよ。
一度使い捨て品が機器の中に入りそしてそれが始動されると、機器は、コンピ
ュータ又は類似物の制御の下でプロセスを実行するために予め選
ばれたプログラムを使用して必要に応じてそれを巧妙に操作するであろう。混合
、沈殿及び移動のシーケンスを、段階1、2及び3を通して繰り返す。最後に、
機器が小容量を部屋3から部屋4に移す(約1mL)。この時点で機器は済んだ
のであり、そしてそれは、例えばオペレータにこのことを指示するためにビーと
いう音を出すことができる。すると、オペレータは、アクセスポートを覆ってい
るプラスチックプラグを取り除き、そして、例えば、ポートを通して画線(st
reaking)ループを挿入することによって、ピペットを使用してサンプル
を引き出すであろう。次に、例えば、プレートの上に画線することによって又は
成長培地の中に接種することによってサンプルを分析することができる。
この時点までは、図4の装置を使用する手順を説明してきた。混合時間は処理
時間の小さなパーセントであるので、自動化又は半自動化操作のためには、自立
混合のために図5中に示した装置400をそして処理のために図6の装置500
を使用することが好ましい。番号付けが示すように、デバイスは、図4の機能的
に合わせられた装置におけるそれらの等価物と機能的には同じである。
ある種の目標の微生物又はその他の所望のサンプル物質を底の相の中に分離す
ることができることが認識される。これらのサンプルを処理するためには、使い
捨て品10に適切な二相媒体を供給する。それに上で述べたようにサンプル流体
を仕込み、そしてそれ自体も逆さにされた選ばれた処理装置中に入れる前に使い
捨て品10を逆さにする。スタンド及び装着の詳細は図面中には示されていない
。例えば、図4の装置は、モータ118の軸に平行な軸の回りを回転する、その
背部に固定されたモータ118の大体のレベルでの回転継手を有するスタンドに
回転自在
に装着される。操作は、方向配置を除いては正確に上のようである。部屋24、
26、28、30の開放端を上にし、そして滑り底16、18、20及び22が
頂部から下に操作されるように設置された装置100、400又は500のどれ
かの中の使い捨て品10は底の相を移すであろうことが認識されるであろう。
サンプルが二種の微生物、例えば、頂部を好む一種及び底の相を好むもう一種
を含む場合には、必要なキットは各々の方式の操作のための使い捨て品10を含
みそして両方を運転しなければならない。これらの使い捨て品10は識別される
であろうしそして、必要に応じて、それらはその方向配置に従って作動装置に適
応するように調整する(keyed)ことができることが意図される。
他の案においては、使い捨て品10を、図9中に示すそして以下に説明するよ
うな適切な道具によって手で操作することができる。この道具は三本のロッド6
02、604、608を含み、これらのロッドの径は部屋(24、26、28、
30)の低部シャフト中への容易な挿入を可能にする。二本のロッド602、6
04の長さは、滑り底16、18及び20の下側から、それらがそれぞれ段24
’、26’、28’にぶつかって上にある時に本体12の約1cm外側までそれ
らが延びることを可能にする。ロッド608はもっと長く、そしてそれが部屋3
0中に完全に挿入される時に滑り底22の下側から同じ長さ外側に延びる。所望
の場合には、ロッドは、例えばねじ付きファスナによって滑り底に取り付け可能
である。
使用に際しては、ロッド602、604及び606を使い捨て品10の本体1
2中に挿入して滑り底18、20及び22と接触させそしてそ
れらにブレーキをかけるが、どこかほかで述べたように適切な二相水性媒体が既
に部屋25、26及び28中に挿入されている。本体12を手の中に保持し、各
々のロッドを指で所定の場所に固定する。皮下注射シリンジによって、分離され
るべき物質を保持する投入量を、底16を下に駆動させて追加量の流体(通常は
1mL)を収容するようにして部屋24中に注入する。部屋の外側で磁石を行っ
たり来りさせることによってボール32を往復動させて内容物を混合する。次に
、分離が起きるまで(通常は30分)、組立体を静止せしめる。ルア48でキャ
ップをし、そして流体を部屋24から部屋26に移す。これは、長いロッド60
6を部屋30中にそして短いロッドを部屋28中に挿入し、そして滑り底16を
段24’まで押して(図示しない任意の好都合なロッド様の道具によって)選ば
れた分離された留分を部屋24中に元来注入されたものと等しい容量で部屋26
中に移して滑り底18を下に追い立てることによって行われる。部屋28又は3
0中への流体の流れは、各々が指によって保持された長い及び短いロッドがそれ
ぞれの底が滑るのを制止するので、防止される。部屋の外側で磁石を行ったり来
りさせることによってボール32を往復動させて内容物を混合する。分離を繰り
返しそして移送を行うが、今回は、部屋24中の短い制止ロッド(逆流を防止す
るために)、及びそこでの制止を与えるための部屋30中の長いロッド606で
行う。三回目の混合及び分離を繰り返し、そして部屋30、即ち保持部屋中には
ロッドを入れずに滑り底22が下に追い立てられるのを可能にし、一方指で保持
された短いロッドが部屋24及び26中で制止を与えることによって、部屋30
への移送を行う。好都合な時にポート46’を通して部屋30からサンプルを採
取する。この手順は、頂部留分
が対称である分離シリーズ又は底部留分が対称であるものに関して同じであるこ
とに注目されたい。ただ一つの差は、使い捨て品10のどちらの端が、処理の間
、上にあるかである。
所望の場合には、上のステップの間に使い捨て品10を保持するための簡単な
ジグ700を作ることができる。図11を参照せよ。それぞれ上部及び下部延長
部704及び706そして間の垂直な壁728を有する“C字形”の構造体70
2を使用する。
下部延長部706は六つの垂直な穴708、710、712、714、716
及び718を有する。穴712は貫通穴である。その他のものは、それらの各々
が拘束バネ720を含む盲穴である。上部延長部704中には、三つの半円形く
ぼみ722、724及び726がある。これらは、それぞれ穴708、710及
び712と同軸であり、そして使い捨て品が壁728に接触して所定の場所にあ
る時にルア48を通す大きさである。
使用に際しては、手順は、消費品10を手の中の代わりにジグ700の中に保
持する以外はすぐ前に説明したものと同じである。最初の接種のためには、ルア
48をくぼみ726中に置く。第一の移送は同じ位置で行う。第二の移送のため
には、ルア48をくぼみ724中に置く。第三の移送のためには、くぼみ722
を使用する。部屋30からサンプルを採取すべき時には、使い捨て品10を、ル
ア48が本体702を越えそして部屋30及びポート46’がくぼみ726と整
列するようにジグ700中に挿入する。
ここで図12を参照して説明する。この図面においては、機械的に又は電気機
械的に作動されたロッドが、ロッド602、604及び606
を使用して滑り底16、18、20、22を動かす及び/又は制止する上で議論
した態様とは違って、流体力によって作動を実施する装置が見られる。この図に
おいては、使い捨て品10(断面での)は変更された作動装置100のキャビテ
ィ104中に挿入されていて、そしてこの装置100においては、滑り底を動か
すためのそして動かすのを防止するための手段は流体のもの、好ましくは圧縮空
気である。プラットホーム106は、良好な流体シールを確保するための手段例
えばOリング150を有する各々の部屋(24、26、28、30)のための隆
起部148を有する。これらの部屋の各々は、チューブ154によってそれに接
続されている通路152及び制御デバイス800からケーブル158によって電
気信号を受ける電気制御弁156を有する。各々の弁156は、チューブ162
によって流体力のソース160と流体接続している。
一つの典型的な操作を考える。部分的に分離されたサンプルが部屋26の中に
あると仮定する。滑り底18は、破線によって示した位置にあるであろう。前に
述べたような混合及び沈降の後で、案は部屋28への移送を求める。制御器80
0は、部屋24、28及び30に空気を供給する弁156を開き、底16を停止
部24’に対して、底20を停止部28’に対して、そして底22を部屋30の
頂部で固定するであろう。次に、部屋26に接続された弁が開かれ、そして空気
が底18を強制的に停止部26’まで上げ、選ばれた容量の流体を部屋28中に
押しやって、止まった位置において大気にベントする弁を使用することによって
許される必要な距離だけ下に底20を動かすであろう。
9. 開放端及び閉鎖端(14)を有する分離部屋(24)[ここで、前記閉鎖
端(14)は入り口通路(44)及び出口通路(46)を有する];前記分離部
屋(24)の前記開放端の中に、それに液体シールを与えながらその中での滑り
動作のために挿入された滑り底(16);前記分離部屋(24)内で液体を混合
するための手段;取り外し自在な入り口閉鎖手段(102);取り外し自在な出
口閉鎖手段(146);並びに前記滑り底(16)を前記閉鎖端(14)に向か
って選択的に動かし、そして前記滑り底(16)が前記開放端に向かって動くの
を選択的に防止するための手段、並びに開放端及び閉鎖端(14)を有する貯蔵
部屋(30)[ここで、前記閉鎖端は入り口通路(44)及び出口通路(46’
)を有し、前記貯蔵部屋(30)並びにその前記閉鎖及び開放端は前記分離部屋
(24)並びにその前記開放及び閉鎖端の近くにあり、前記分離部屋(24)の
出口通路(46)は前記貯蔵部屋(30)の入り口通路に移送通路(44)によ
って相互接続されている]、
前記貯蔵部屋(30)の開放端の中に、それに液体シールを与えながらその中
での滑り動作のために挿入された滑り底(22)、
前記貯蔵部屋(30)中の前記滑り底(22)を前記閉鎖端(14)に向かっ
て選択的に動かし、そして前記滑り底(22)が前記開放端に向かって動くのを
選択的に防止するための手段
を含んで成る、多相液体分離を実施するための装置(10)。
10. 前記分離部屋(24)に、前記閉鎖端(14)と前記滑り底(16)と
の間で前記部屋を完全に満たす選ばれた容量の二相水性媒体が仕込まれている、
請求の範囲第9項に記載の装置。
11. 前記混合手段が、前記分離部屋(24)の中の前記閉鎖端(1
4)と前記滑り底(16)との間に配設された磁気応答性ボール(32)である
、請求の範囲第9項に記載の装置。
12. 前記滑り底(16、22)を選択的に動かすそして動くのを防止するた
めの前記手段が選ばれた長さ及び径のロッド(602、606)であって、前記
ロッド(602、606)が、前記開放端を通って自由に前記部屋(24、30
)に入って前記滑り底(16、22)と接触し、そして前記ロッド(602、6
06)の手動の又は機械化された並進又は制止によって、前記滑り底(16、2
2)を前記閉鎖端(14)に向かって選択的に動かすか又は前記滑り底(16、
22)が前記開放端に向かって滑らないように選択的に保持する、請求の範囲第
9項に記載の装置。
13. 前記滑り底(16、22)を選択的に動かすそして動くのを防止するた
めの前記手段が、
各々の前記部屋(24、30)の前記開放端をシールするための手段(106
、148、150)、
流体力のソース(160)、
前記シール手段(106、148、150)を通して前記ソース(160)及
び前記部屋(24、30)と流体連結する、各々の前記部屋のための弁(156
)、並びに
選ばれた順序で前記弁(156)を選択的に開くそして閉じるための手段(8
00)
を含んで成る、請求の範囲第9項に記載の装置。
14. 前記移送通路が、前記分離部屋(24)の前記出口通路(46)と前記
貯蔵部屋(30)の前記入り口通路(44)との間に拡がる領域
であり、そして前記領域が、前記出口(46)、前記領域及び前記入り口(44
)の回りを周囲でシールされた薄いフィルム(34)によって覆われている、請
求の範囲第9項に記載の装置。
15. 前記移送通路が、前記分離部屋(24)の前記出口通路(46)と前記
貯蔵部屋(30)の前記入り口通路(44)との間に拡がる溝(47)であり、
そして前記溝(47)が、前記出口(46)、前記溝(47)及び前記入り口(
44)の回りを周囲でシールされた薄いフィルム(34)によって覆われている
、請求の範囲第9項に記載の装置。
16. 前記滑り底(16、22)が滑る前記部屋(24、30)の内部部分が
シリンダである、請求の範囲第9項に記載の装置。
17. 前記分離部屋(24)が、前記滑り底(16)の前記閉鎖端(14)に
向かっての動きを制限する停止手段(24’)を有する、請求の範囲第16項に
記載の装置。
18. 閉鎖端(14)と前記滑り底(16)が滑る部分との間の前記分離部屋
(24)の内部部分が卵形であり、そして二つの部分の交差点がそれによって前
記停止手段(24’)を供給する、請求の範囲第17項に記載の装置。
19. 前記薄いフィルム(34)が前記閉鎖端(14)に取り外し自在に留め
られたカバー(140)に固定されたパッドによってプレスされて、出荷及び取
扱の間は前記通路(44、46)を閉じる、請求の範囲第14項又は第15項に
記載の装置。
21. 直列に並んだ関係で配設された複数の分離部屋(24、26、28..
.)が存在し、前記複数の第一のものの出口通路(46)及び前記複数の次のも
のの入り口通路(44)そしてその出口(46)が移
送通路によって更に次のものに、そして順番にそのように相互接続されていて、
そして前記複数の分離部屋(24、26、28...)の最後のものの出口通路
(46)が移送通路によって前記貯蔵部屋(30)の入り口通路(44)に相互
接続されている、請求の範囲第9項に記載の装置。
22. 前記複数の分離部屋(24、26、28...)に、前記閉鎖端(14
)と前記滑り底(16、18、20...)との間で前記部屋(24、26、2
8...)を完全に満たす選ばれた容量の二相水性媒体が仕込まれている、請求
の範囲第21項に記載の装置。
23. 混合手段が、前記分離部屋(24、26、28...)の各々の中の前
記閉鎖端(14)と前記滑り底(16、18、20...)との間に配設された
磁気応答性ボール(32)である、請求の範囲第21項に記載の装置。
24. 前記滑り底(16、18、20...22)が滑る前記部屋(24、2
6、28...30)の内部部分がシリンダである、請求の範囲第21項に記載
の装置。
25. 前記複数の分離部屋(24、26、28...)が、前記滑り底(16
、18、20...)の前記閉鎖端(14)に向かっての動きを制限する停止手
段(24’、26’、28’...)を有する、請求の範囲第24項に記載の装
置。
26. 前記閉鎖端(14)と前記滑り底(16、18、20...)が滑る部
分との間の前記分離部屋(24、26、28...)の内部部分が卵形であり、
そして二つの部分の交差点がそれによって前記停止手段(24’、26’、28
’...)を供給する、請求の範囲第25項
に記載の装置。
27. 前記移送通路が、前記の逐次の部屋(24、26、28...30)の
前記出口及び入り口通路(46、44)の各々と前記貯蔵部屋(30)の前記入
り口通路との間に拡がる領域であり、そして前記領域が、前記出口(46)、前
記領域及び前記入り口(44)の回りを周囲でシールされた薄いフィルム(34
)によって覆われている、請求の範囲第21項に記載の装置。
28. 前記移送通路が、前記の逐次の部屋(24、26、28...30)の
前記出口及び入り口通路(46、44)の各々の間に拡がる溝(47)であり、
そして前記溝(47)が、前記の個々の出口(46)、前記溝(47)及び前記
入り口(44)の各々の回りを周囲でシールされた薄いフィルム(34)によっ
て覆われている、請求の範囲第21項に記載の装置。
29. 前記薄いフィルム(34)が前記閉鎖端(14)に取り外し自在に留め
られたカバー(140)に固定されたパッドによってプレスされて、出荷及び取
扱の間は前記通路を閉じる、請求の範囲第27項又は第28項に記載の装置。
31. 前記滑り底(16、18、20...22)を選択的に動かすそして動
くのを防止する前記手段が選ばれた長さ及び径のロッド(602...606)
であって、前記ロッド(602...606)が、前記開放端を通って自由に前
記部屋(24、26、28...30)に入って前記滑り底(16、18、20
...22)と接触し、そして手動の又は機械化された並進又は制止手段によっ
て、前記滑り底(16、18、20...22)を前記閉鎖端(14)に向かっ
て選択的に動かすか又
は前記滑り底(16、18、20...22)が前記開放端に向かって滑らない
ように選択的に保持する、請求の範囲第21項に記載の装置。
32. 前記滑り底(16、18、20...22)を選択的に動かすそして動
くのを防止するための前記手段が、
前記部屋(24、26、28...30)の各々の前記開放端をシールするた
めの手段(106、148、150)、
流体力のソース(160)、
前記シール手段(106、148、150)を通して前記ソース(160)及
び前記部屋(24、26、28...30)の各々と流体連結する、前記部屋(
24、26、28...30)の各々のための弁(156)、並びに
選ばれた順序で単独で又は組み合わせて前記弁(156)を選択的に開くそし
て閉じるための手段(800)
を含んで成る、請求の範囲第21項に記載の装置。
33. 三つの分離部屋(24、26、28)が存在する、請求の範囲第21項
に記載の装置。
34. 混合手段が、前記分離部屋(24、26、28...)の各々の中の前
記閉鎖端(14)と前記滑り底(16、18、20...)との間に配設された
磁気応答性ボール(32)である、請求の範囲第31項又は第32項に記載の装
置。
35. 前記分離部屋(24、26、28...)に、前記閉鎖端(14)と前
記滑り底(16、18、20...)との間で前記部屋(24、26、28..
.)を完全に満たす選ばれた容量の二相水性媒体が仕込まれていて、そして分離
されるべき有機物質を含むある容量の液体サン
プルが、前記第一分離部屋(24)中に接種されて、その中の滑り底(16)を
転置して前記の添加された容量を収容する、
請求の範囲第34項に記載の前記装置を保持するためのキャビティ、
少なくとも一個の永久磁石(202)、及び
前記磁気応答性ボール(32)の近くで前記少なくとも一個の磁石を往復動さ
せるための手段
を含んで成る混合装置と組み合わせた、
請求の範囲第34項に記載の装置。
36. 前記分離部屋(24、26、28...)に、前記閉鎖端(14)と前
記滑り底(16、18、20...)との間で前記部屋(24、26、28..
.)を完全に満たす選ばれた容量の二相水性媒体が仕込まれていて、そして分離
されるべき有機物質を含むある容量の液体サンプルが、前記第一分離部屋(24
)中に接種されて、その中の滑り底(16)を転置して前記の添加された容量を
収容する、請求の範囲第34項又は第35項に記載の装置であって、
請求の範囲第34項に記載の前記装置を保持するためのキャビティ;
並びに択一的に:
請求の範囲第31項に記載の装置が使用される場合には、前記ロッドを選択的
に並進又は制止させるための手段;
請求の範囲第32項に記載の装置が使用される場合には、前記開放端をシール
するための前記手段が前記キャビティ(104)中に組み入れられていて、そし
てそれによって選ばれた順序で前記弁(156)を選択的に開くそして閉じるた
めの前記手段が単独に又は組み合わせて作動可能であり;それによって前記サン
プル含有媒体のアリコート部分が、
逆流又は後続の部屋への選択されないオーバーフロー無しで部屋から部屋へと逐
次選択的に移される;
を含んで成る作動装置と組み合わせた、
請求の範囲第34項又は第35項に記載の装置であって、そして
前記作動装置が、前記アリコート部分が随意に頂部又は底部相のどちらかであ
るように重力に対して選択的に配設される、
請求の範囲第34項又は第35項に記載の装置。
42. 前記の機械化された並進及び制止が、可逆電気ステッピングモータ(1
03)によって回転される内部ナット(115)によって駆動されるねじ付き並
進ロッド(117)によって行われる、請求の範囲第12項又は第31項に記載
の装置。
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フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M
C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG
,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN,
TD,TG),AP(KE,MW,SD),AM,AU,
BB,BG,BR,BY,CA,CN,CZ,FI,G
E,HU,JP,KG,KP,KR,KZ,LK,LT
,LV,MD,MG,MN,NO,NZ,PL,RO,
RU,SI,SK,TJ,TT,UA,UZ,VN
(72)発明者 フエザーズ,ウイリアム・エドワード
アメリカ合衆国ペンシルベニア州19330コ
クランビル・フアツグズマナーロード・ボ
ツクス77・アールデイ3
(72)発明者 キング,ロバート・アレン
アメリカ合衆国デラウエア州19707ホツケ
シン・バーナードブールバード46
(72)発明者 コパツイス,アレクサンダー・デメトリオ
ス
アメリカ合衆国デラウエア州19810ウイル
ミントン・ポールウインロード2314
(72)発明者 ラデイシユ,トーマス・ピーター
アメリカ合衆国ペンシルベニア州19810ア
ルバーテイス・バルデイヒルロード292
(72)発明者 ムロジンスキ,ピーター・マシユウ
アメリカ合衆国デラウエア州19707ホツケ
シン・ワインデイングヒルドライブ48・ア
ールデイ6
(72)発明者 ピー,ノーマン・ピー
アメリカ合衆国デラウエア州19711―5915
ニユーアーク・ヘリオスコート70