JP7202375B2 - 生体分子の可逆的固定化のためのデバイス及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、独立請求項１の前文による生体分子の可逆的固定化のためのデバイスに関する。本発明は、さらに、独立請求項１６の前文による生体分子の可逆的固定化のための方法に関する。本発明は、さらに、独立請求項１８の前文による生体分子の可逆的固定化のためのデバイスを備える生体分子の自動処理のための装置に関する。

ＤＮＡ及び他の生体分子の精製のための多くの方法が従来技術において知られている。１つのタイプの精製は、ＤＮＡが無極性環境において沈殿するＤＮＡ抽出である。ＤＮＡはまた、例えば細胞破壊の後の遠心分離によって、又は、電気泳動法によって精製可能である。

生体分子はまた、不溶性担体上の固定化によって合成及び精製可能である。生体分子を固定化するための一般的な基材は、ガラス及びその他のあまり一般的ではない基材、例えば金、白金、酸化物、半導体及びさまざまなポリマー基材である。

「磁気ビーズ・ベースのクリーンアップ」及び「磁気ビーズ・ベースの正規化」は、核酸の固定化、精製及び濃度調整のための広く行き渡る方法である。これらの方法の用途の典型的分野は、ＤＮＡ塩基配列決定法又はＤＮＡ検出（例えばＰＣＲ、ポリメラーゼ連鎖反応によって）の文脈におけるサンプル調製である。

従来技術では、磁性粒子は、典型的には、容器を囲むリング磁石によって容器内に保持される。これによって、磁性粒子が結合された生体分子とともに容器内に残りながら、不純物を有する溶液をピペットで取り除くことができる。

磁性粒子（磁気ビーズ）は、１９９５年にホワイトヘッド研究所でＰＣＲ産物の精製のために開発された。磁性粒子は常磁性であり、例えば、鉄で被覆されたポリスチレンから成ることができる。次に、カルボキシル基を有するさまざまな分子が鉄に付着することができる。これらのカルボキシル基は、ＤＮＡ分子を可逆的に結合することができる。この際、ＤＮＡ分子は固定化される。

磁性粒子を有する方法は、通常、次のステップを含む。第１に、ＰＣＲ産物は、磁性粒子に結合される。その後、付着したＰＣＲ産物を有する磁性粒子は、不純物から分離される（このステップは、例えば、固体から溶液をピペットで取り除くことによって実現される）。次に、付着したＰＣＲ産物を有する磁性粒子は洗浄される。洗浄後、ＰＣＲ産物は、磁性粒子から溶離され、新規なプレートに移される。

完全な自動処理では、出発材料が単離過程において導入された後、必要な試薬は、サンプルに自動的にピペットで取り入れられ、ピペット・チップによって再び除去される。磁性粒子に結合した核酸は、キャビティの底及び縁で収集され、ルーチンに応じて、最適化されたピペットで取り入れ及び取り除くことによって、再び溶解される。最後に、ＤＮＡ又はＲＮＡは、直接の保存又はさらなる適用のために、蓋を有する別々の容器内に溶離される。

それゆえ、これらのステップは、液体又は試薬の追加及び除去の繰り返しを必要とする。これは、典型的には、使い捨てのピペット・チップでマイクロタイタ・プレート（９６以上のサンプル）内に移すことによって実現される。それゆえ、これらの方法は、各ステップの後にピペット・チップを交換しなければならないので、多数のピペット・チップが消費されるという大きな欠点を有する。

さらに、さまざまな計量方法が従来技術から知られている。例えば、ＤｉｓｐｅｎｄｉｘのＩ－ＤＯＴ技術（「即時オンデマンド滴下技術」）であり、これは、分注システムのみである。液体分注のためのこのシステムは、いわゆる「ウェル」を有するマイクロタイタ・プレートに基づき、ウェルは、底に直径数マイクロメートルの開口を有する。液体は、毛管力によってウェル内に保持される。ウェルの下部開口を通り放出される正確な量の１滴は、定義済み圧力パルスによって上から液体充填ウェルに形成される。このように、ナノリットル範囲の正確な量の液体が分注可能であるにもかかわらず、分注システムは、生体分子を精製する可能性を提供しない。

分注デバイスはまた、米国特許第８，８７７，１４５号からも知られている。デバイスでは、液体は、毛細管によって保持され、デバイスは、液体リザーバを有する。液圧を加えることによって、毛管力が克服され、正確な量の流体を分注することができる。

表層拡大のためのプラスチック構造が毛細管内に配置されるデバイスが、米国特許第４，１１１，７５４号から知られている。この毛細管において、液体は、毛管力によって保持され、抗原又は抗体は、プラスチック構造に付着することができる。このようにして、抗原又は抗体は、プラスチック表面上に固定化可能である。次に、不純物は、洗浄液体を追加することによって除去可能である。このデバイスの欠点は、抗原及び抗体が毛細管の内側で結合され、キャリア材料によって放出できないということである。抗原及び抗体は、容器から溶解することによって、すなわちそれらを再び移動させることによってしか、溶離させることができない。さらに、生体分子が付着する表面は、毛細管を変えることによって、すなわちデバイスを変えることによってしか、適合させることができず、反応の間、生体分子のためのキャリアは、より良好な混合のために移動することができず、これはまた、反応時間を増加させる。さらに、記載されたデバイスは、すべての精製プロトコルと互換性を持つというわけではなく、これは、デバイスを既存のワークフローに組み込むことを困難にする。

従来技術の主な欠点は、一方では、多くのピペット・チップが消費されることであり、他方では、生体分子が静止キャリア材料に付着するということである。このように、従来技術において知られている方法は、遅く、コスト集約的であり、あまり効率的ではない。

米国特許第８，８７７，１４５号 米国特許第４，１１１，７５４号

それゆえ、本発明の目的は、生体分子を固体表面に結合することによる生体分子の固定化のためのデバイス、生体分子を固体表面に結合することによる生体分子の可逆的固定化及び精製のための方法、並びに、生体分子の固定化のためのデバイスを有する生体分子の自動処理のための装置を提供することであり、これらは、従来技術から知られている副作用を回避する。

目的は、独立請求項１の特徴を有する生体分子の可逆的固定化のためのデバイスによって、独立請求項１６の特徴を有する生体分子の可逆的固定化のための方法によって、及び、独立請求項１８の特徴を有する可逆的固定化のためのデバイスを備える生体分子の自動処理のための装置によって満たされる。

従属請求項は、本発明の特に有利な実施例に関連する。

本発明によれば、特に精製のための生体分子の可逆的固定化のための方法がさらに提案され、特に精製のための生体分子の可逆的固定化のためのデバイスによって実行される。方法は、次のステップを含むことができる。磁性粒子及び液体、特に試薬を有する液体は、容器内に配置される。生体分子及び試薬は、磁性粒子に結合される、特に可逆的に結合される。磁性粒子は、容器内の磁石に固定される。液体、特に不純物を有する液体は、特に生体分子の精製のために、弁を開くことによって、容器の開口から除去される。生体分子は、磁性粒子から、例えば溶媒によって溶解される。その後、溶解された生体分子は、弁を開くことによって、容器から除去可能である。

本発明の枠内で、容器は、第２の開口を有してもよい。液体は、例えば、供給可能である、又は、弁は、この第２の開口を介して制御可能である。第２の開口は、開口から容器の反対側に位置することができる。弁は、第２の開口を介して、液体への圧力が第２の開口を介して調整されるように制御可能である。

磁性粒子を用いた可逆的固定化、特に精製のために、ウェルが１つの（又は複数の）開口を好ましくは底に有する容器が用いられ、それらは、それらが弁機能を有するか又は弁を介して制御可能であるように設計され、その結果、液体をウェル内に保つことができるか又は開口を通りウェルを空にすることができ、磁性粒子は、磁石によって容器のウェル内に保持される。さらに、生体分子は、粒子に可逆的に結合可能であり、磁性粒子は、容器壁と比較して拡大した表面を有することができ、結合された生体分子とともに容器から除去可能である。さらに、生体分子は、生体分子の１つのタイプのみが液体から結合されるように磁性粒子の表面に選択的に結合可能である。

磁性粒子の使用は、磁性粒子が磁石（例えば永久磁石又は電磁石）によって、又は、磁場によって、容器のウェルに容易に固定可能であるという大きな利点があり、これにより、液体の容易な分離が可能になる。さらに、反応ステップの間、磁性粒子が容器内で自由に移動でき、磁石位置を変えることによって洗浄ステップの間、容器内に固定されるように、磁石を容器上に可動に配置することができる。特に、磁石が容器上の第１の位置に配置され、磁性粒子を固定するように、磁石を移動可能にしてもよく、磁石を容器上の又は容器の周りの第２の位置に移動することによって、磁性粒子は移動可能になる。

本発明の枠内で、生体分子という用語は、ＤＮＡ、ＲＮＡ、核酸、タンパク質、生体分子のための開始配列、細胞及び細胞成分、モノマー又は他の生物学的に関連した分子を意味するものと理解される。

本発明の枠内で、洗浄ステップは、弁を作動させることによって液体が容器から排出され、それゆえ、付着した生体分子を有する磁性粒子の不純物が分離されるプロセス・ステップである。洗浄ステップはまた、洗浄溶液（水又はその他）によって洗浄するステップを含むこともできる。

本発明の枠内で、反応ステップは、磁性粒子に結合される生体分子が変換され、粒子に結合され、又は、延長される（連鎖延長、例えばＰＣＲ「ポリメラーゼ連鎖反応」）プロセス・ステップである。

本発明の枠内で、試薬は、合成、精製及び固定化／移動に適するすべての化合物、分子及び液体を意味するものと理解される。特に、試薬はまた、生体分子及び／又はそれらのモノマーとすることもできる。

以下、不純物は、一般的に、磁性粒子、溶媒、副産物及び汚染物質並びに上述した２つ以上の混合物に完全には反応しないか又は結合されない物質である。

特に、不純物はまた、試薬又は生体分子とすることもできる。

本発明の枠内で、液体は、溶液、特に生体分子及び／又は試薬及び／又は不純物の反応混合物でもよい。

本発明の枠内で、精製は、磁性粒子に結合される生体分子からの不純物の除去を意味するものと理解される。特に、精製は、液体の除去、特に洗浄ステップ後の液体の除去又は反応ステップ間の液体の除去に対応してもよい。本発明の枠内で、精製はまた、生体分子の正規化及び生体分子の選択として理解可能である。

本発明の枠内で、閉鎖機構は、弁を開閉するための機械的及び／又は電気的及び／又は磁気的デバイスでもよい。しかしながら、本発明の枠内で、本発明による弁が毛細管であることもまた考えられる。この場合、閉鎖機構は、液体への追加がこの液体の粘性及び／又は表面張力を変える物質とすることができる。この種の閉鎖機構／毛細管の組み合わせを用いて、圧力の変化は、表面張力及び／又は粘性の減少に対応する。

本発明の枠内で、圧力切換装置は、圧力（液体圧及び／又は空気圧）を生成するためのデバイス、例えばポンプ、ブロワー又はパンチでもよい。圧力切換装置はまた、液体に圧力を加えることができるように、フィルムを操作するデバイスとすることもできる。さらに、圧力切換装置は、容器及び収集デバイスを引き離し、液体を保持する過剰圧力を解放するためのデバイスとすることができる。

本発明の枠内で、弁の保持力は、毛細管の毛管力、フィルムによって生成される負圧及び一般的な負圧、液体の表面張力及び／又は粘性、過剰圧力、特に収集容器によって生成される過剰圧力、フィルタによって生成される流体バリア、又は、閉鎖機構の磁力若しくは機械力とすることができる。

本発明の枠内で、固定化は、結合、特に磁性粒子に対する生体分子の可逆的な結合を意味するものと理解される。

以下、磁性粒子（「磁気ビーズ」とも呼ばれる）は、一般的に、マイクロメートル又はミリメートルの範囲の粒子とすることができる。さらに、磁性粒子は、多孔性とすることができる。以下、生体分子は、チオール基及び／又はアミノ基及び／又はヒドロキシ基及び／又はカルボキシル基及び／又はカルボニル基及び／又はエステル基及び／又はニトリル基及び／又はアミン基及び／又は他の任意の官能基を介して、磁性粒子の表面に結合可能である。

本発明の枠内で、磁性粒子は、被覆ニッケル粒子又は他の任意の強磁性又は常磁性粒子とすることができる。磁性粒子は、典型的には、約１マイクロメートルの直径を有する。本発明の枠内で、約１マイクロメートルは、０．５から１．５マイクロメートル、特に０．７から１．３マイクロメートル、特に０．９から１．１マイクロメートルを意味するものと理解される。

以下、弁はまた、一般的に、圧力弁、流れ弁又は逆止め弁、特に好ましくは毛細管及び／又はフィルタ及び／又はフィルム及び／又は収集容器及び／又は磁気的に制御された弁とすることができる。

本発明の枠内で、磁石は、永久磁石及び／又は電磁石及び／又は超伝導体及び／又は強磁性体及び／又は常磁性体とすることができる。特に、磁石は、磁力を加えるデバイスとすることができる。

本発明の枠内で、計測器は、発光及び吸収計測器又は蛍光計測器又はＵＶ－Ｖｉｓ計測器又はナノポア・ベースの計測器でもよい。

本発明によるデバイス及び本発明による方法の利点は、以下の通りである。
－ ピペット・チップの消費の大幅な減少
－ （ピペット処理のステップが除去されるため）処理時間の減少
－ この方法に基づく機器は、比較的省スペースに実現可能である
－ 効率的及び費用効果的
－ 自動化が容易
－ デバイスのサイズも減少
－ 既存の機械の簡単な修正が可能
－ 生体分子は、サンプル容器から固定化されて除去され、さらに処理可能
－ 生体分子は、選択的に結合可能
－ はるかに大きい表面積が、粒子を用いて生成される
－ より少ない量の処理
－ 残留量がない
－ デバイスは、既存の（手動、半自動又は自動化した）ワークフロー（ＤＮＡ精製のための標準手順に基づくことができる）に容易に組み込み可能
－ デバイスが既存のワークフローに容易に組み込み可能なように、確立した粒子ベースの精製プロトコルと互換性を持つ

実際には、閉鎖機構は、圧力切換装置とすることができ、液体への圧力は、弁の保持力が圧力によって克服可能であるように、圧力切換装置によって変えることができる。このようにして、弁は、開放可能である。液体への圧力を制御することは、必要に応じてウェルを空にするために重要である。圧力は、ウェル又は容器の上部に接続されている圧力室によって制御可能である（上部は、そこを通して圧力を液体に加えることができる部分である）。マルチウェル・プレート、特にマイクロタイタ・プレートを用いるとき、個々のエリア又はウェルは、独立した圧力室（例えばウェル当たりの、又は、マルチウェル・プレートのエリア当たりの１つの圧力室）によって圧力をそれぞれ加えることができる。この目的のために、独立した圧力室を有する圧力室装置は、ウェル又は容器の上部に接続可能である。開口の外側への負圧を形成することによって、圧力差を形成することもできる。ウェル又は容器の内側と外側との間の圧力差を制御するために、ウェル又は容器の上部及び／又は下部開口は、閉鎖可能である。サンプル又は試薬を容器内により長く保存するために、可逆的な閉鎖もまた考えられる（おそらくマルチウェル・プレート、特にマイクロタイタ・プレートをＰＣＲ互換にする可逆的な閉鎖）。

圧力切換装置を用いるとき、弁の開口は、液体への圧力の増加、又は、容器の開口で液体に作用するように形成される負圧に対応する。液体が開口を通り容器から除去可能でないとき（液体が容器内にまだ存在する場合にのみ）、弁は常に閉められている。例えば、圧力切換装置は、以下の原則、すなわち、静水、毛細管の圧力、遠心力、気体の圧力によって作用することができる。

本発明の一実施例では、閉鎖機構は、静水圧切換装置とすることができ、弁の保持力が静水圧によって克服可能であるように、静水圧切換装置によって、容器内に液体を追加することによって、液体の静水圧を増加することができ、このように、弁は、開放可能である。これは、新規な液体を追加することによって、すなわち容器の充填レベルを増加させることによって、容器から液体の一部を除去することを可能にする。このように、静水圧力切換装置は、液体（例えば洗浄ステップの洗浄液体）のための供給デバイスとすることができる。

実際には、弁の保持力が克服可能であるように、容器の液体の極性及び／又は粘性及び／又は表面張力を閉鎖機構によって変えることができ、このように、弁は、開放可能である。例えば他の液体若しくは物質を追加することによって、又は、ｐＨ値を変えることによって、液体の極性及び／又は粘性及び／又は表面張力を変えることができる。このように、閉鎖機構は、物質（例えば表面張力のための界面活性剤、無極性又は極性液体、固体）又は液体のための供給デバイスとして設計可能である。粘性の変化のために、閉鎖機構としての加熱デバイスもまた可能である。

本発明の一実施例では、圧力切換装置は、液体より上の、及び／又は、開口、特に容器の底に配置された開口における空気圧を変えることができる。開口の負圧の形成は、液体の流出につながることができる。さらに、液体より上の空気圧の増加は、液体の流出につながることができる。このように、開口で負圧を形成することによって、及び、液体より上の空気圧を増加させることによって、弁は開かれる。「液体より上の空気圧」という用語は、液体が容器から除去可能なように、液体にも作用する空気圧を意味する。

本発明の一実施例では、デバイスの弁は、開口に配置されてもよい。弁はまた、開口とすることができ、例えば、弁が毛細管である場合、毛細管の開口はまた、液体を排出するための開口である。特に、弁及び／又は開口は、容器の底に配置されてもよい。

実際には、デバイス内のウェルは、いくつかの弁及び／又は開口を備えてもよい。このように、開口はまた、磁性粒子が通過できないが、液体は流出できる一種のスクリーンとして作用することができる。いくつかの毛細管が１つのウェルに弁として存在する場合、この種の構造もまた可能である。

本発明の一実施例では、デバイスの弁は、毛細管として、又は、フィルタとして、又は、フィルムとして、又は、収集容器として設計されてもよい。

下部開口が細い毛細管として設計されるように、弁機能が実現される場合、毛細管の圧力は、キャビティが自然に空になるのを防止するのに十分である。ここでは、（圧力切換装置によって）圧力パルスを上から液体に加え、液体が開口（弁を開く）を通り除去されることによって、液体は除去可能である。弁がフィルタとして設計される場合、液体は、フィルタ材料の流体バリアによって保持される。ここで、（圧力切換装置によって）圧力パルスを上から液体に加え、液体がフィルタ（弁を開く）を通り押し出され、開口を通り除去されることによって、液体はまた、ここで除去可能である。弁がフィルムである場合、気体の体積がフィルムと液体との間に囲まれるように、フィルムは、容器より上に配置可能である。ここでは、フィルムを操作し（例えば圧力切換装置によって生成される圧力によってフィルムを移動し）、液体に圧力を加え、液体を開口（弁を開く）から押し出すように、液体とフィルムとの間の気体の体積は、圧縮可能である。

実際には、デバイスの開口は、液体上の浮揚性のビーズで閉鎖可能である。このように、開口を介して液体を空にし、次にウェルの開口を閉めるという可能性が存在する。

本発明の一実施例では、デバイスの容器は、ウェルを有するマルチウェル・プレート、特にマイクロタイタ・プレートである。

本発明の一実施例では、各ウェルに個々に圧力を加えることができるように、デバイスの圧力切換装置は、圧力室装置とすることができる。

測定が懸滴において、又は、容器内の液体によって実行可能であるように、計測器は、弁上に、又は、容器内に配置可能である。

本発明の一実施例では、デバイスは、ミキサを備えてもよい。ミキサは、修正可能な磁場及び／又は磁気的に移動可能な固体とすることができる。この場合、磁気的に移動可能な固体は、磁場によって動かされる撹拌ロッド及び／又は磁気撹拌器とすることができる。磁性粒子を用いるとき、磁性粒子の動きは、混合を生じさせる修正可能な磁場によって生じうる。

実際には、デバイスはまた、直列に接続可能である。

実際には、デバイス及び方法は、ライゲーション後の精製のために用いることができる。本発明によれば、特に精製のための生体分子の可逆的固定化のための方法は、さらに提案され、特に精製のための生体分子の可逆的固定化のためのデバイスによって実行される。方法は、次のステップを含んでもよい。磁性粒子及び試薬を有する液体は、容器内に配置される。生体分子又は生体分子の合成のための試薬は、磁性粒子に結合される、特に可逆的に結合される。磁性粒子は、容器内で磁石に固定される。不純物を有する液体は、生体分子を精製するために、弁を開くことによって、容器の開口から除去される。生体分子は、磁性粒子から、例えば溶媒によって溶解される。その後、溶解された生体分子は、弁を開くことによって、容器から除去可能である。

もちろん、方法は、液体が追加及び排出され、不純物が分離されなければならないステップ、又は、生体分子が磁性粒子から溶解されるステップという複数のステップを含むことができる。このようにして、精製された生体分子は、磁性粒子から溶解した後にデバイスの開口を通り放出することによって、分注可能である。

磁性粒子が容器内で磁石に固定される場合、液体は、その後、（弁タイプに応じて）圧力を変えることによって除去可能である。この種の手順は、反応ステップの完了後、さらなる反応ステップを実行するか又は洗浄ステップにおいて不純物を分離するために有益になりうる。

本発明によれば、特に生体分子の精製のための、可逆的固定化のためのデバイスを有する生体分子の自動処理のための装置がさらに提案される。

以下、本発明は、図面を参照し実施例に基づきさらに詳細に説明される。

生体分子の可逆的固定化及び精製のためのデバイスの概略図である。 生体分子の可逆的固定化及び精製のためのデバイスのさらなる実施例の概略図である。 生体分子の可逆的固定化及び精製のためのデバイスのさらなる実施例の概略図である。 弁の第１実施例を示す図である。 弁の第２実施例を示す図である。 弁の第３実施例を示す図である。 生体分子の可逆的固定化及び精製のためのデバイスのさらなる実施例の概略図である。

図１は、生体分子の可逆的固定化及び精製のためのデバイス１の概略図を示す。この場合、容器は、マルチウェル・プレート２１として設計される。マルチウェル・プレート２１のウェル２２は、液体６で充填可能である。本実施例では、磁性粒子３は、マルチウェル・プレート２１のウェル２２内に配置されて、磁性粒子の一群として設計される。生体分子を処理するための方法において、この目的のために必要とされる試薬とともに処理される生体分子を有する液体６は、マルチウェル・プレート２１のウェル２２内に位置する。液体６内に位置する生体分子は、磁性粒子３に可逆的に付着可能である（すなわち、それらは固定化可能である）。所望の生体分子は、磁性粒子に選択的に結合可能である。次に、非結合不純物は、開口を介して除去される。さらに、生体分子は、例えば磁性粒子３の表面で（例えばＰＣＲによって）延長可能である。完全に反応した後、反応の間に形成された不純物又は完全には反応しなかった不純物であって、液体６内に存在するいかなる不純物も除去しなければならない。この目的のために、ここでは圧力室装置４１（ここでは圧力ｐを生成するデバイス）として設計される圧力切換装置によって生成される圧力ｐは、ウェル内に位置する液体６（ここでは図示せず）に圧力を加えることによって、弁２０の保持力を克服することができる。このようにして、液体６は、マルチウェル・プレート２１から除去可能であり、一方で、生体分子は、磁性粒子３の表面上に残る。磁性粒子は、磁石５によってマルチウェル・プレート２１のウェル２２内に保持される。

図２は、生体分子の可逆的固定化及び精製のためのデバイス１のさらなる実施例の概略図を示す。このデバイス１では、浮揚性のビーズ７は、ウェル２２内の容器２、２１内に配置される。容器２、２１内に液体６が存在しない状態Ａでは、浮動的なビーズ７は、開口２３及び弁２０を閉める。弁２０は、例えば、液体６が毛管力によって保持される毛細管とすることができる。

容器２、２１が、いくつかのウェル２２が互いに隣接して配置されるマルチウェル・プレート２１として設計される場合には、圧力切換装置（ここでは圧力ｐを生成するデバイス）によって生成された圧力ｐ（ここでは図示せず）を加えることによって、ウェル２２を空にするとき、圧力降下を防止することができる。マルチウェル・プレート２１の１つのウェルがすでに空のとき、すなわち状態Ａであり、一方、マルチウェル・プレート２１の他のウェル２２がまだ液体６で充填されるとき、すなわち状態Ｂであるとき、圧力降下が発生する。浮揚性のビーズ７によりウェル２２の開口２３を閉めることによって、状態Ａでは、圧力降下を防止することができる。

ウェル２２が液体で充填される状態Ｂでは、浮揚性のビーズ７は、液体６の表面上で浮揚し、それゆえ、圧力ｐ（ここでは図示せず）を加えることによって、液体６を開口２３から除去することができる。状態Ｂでは、液体６は、容器２、２１のウェル２２内の弁２０によって保持され、開口２３を通り流出することができない。弁２０が開かれる場合にだけ、液体６は、開口２３から流出することができる。

浮揚性のビーズは、例えば、図１に示すデバイスにおいて使用可能である。

図３は、生体分子の可逆的固定化及び精製のためのデバイスのさらなる実施例の概略図を示す。本実施例では、磁性粒子３を有する液体６は、容器２、２１内に位置する。液体６は、毛細管２０１の形の弁２０によって保持される。さらに、撹拌ロッド８１は、容器２、２１のウェル２２内に位置する。この撹拌ロッド８１は、液体６が反応ステップの間に完全に混合されるように、液体６を動かすことに適している。洗浄ステップの間、液体６が撹拌ロッド８１によって動かされる場合、液体６は、圧力ｐ（ここでは図示せず）を加えることによってより速く流出することができる。

もちろん、図３に示される撹拌ロッド８１は、任意の弁２０と組み合わせ可能であり、撹拌ロッド８１はまた、他の磁気的に可動な固体として設計可能である。

図４は、弁の第１実施例を示す。この容器２、２１の場合、弁は、フィルム２０３として設計される。開口２３は、毛細管である必要はなく、単にチャネルとして設計可能である。フィルム２０３のため、液体６は、容器２、２１のウェル２２から開口２３を通り流出することができない。なぜなら、液体は、負圧によって容器内に保持されるからである。フィルムと液体６との間の気体の体積が圧縮されるとき、すなわち圧力Ｐ３が液体に加えられ、フィルム２０３が移動する場合にだけ、液体６は、開口２３を通り流出することができる。フィルム２０３は、フィルム２０３が、液体から離れる側からフィルム上への圧力（ここでは図示せず）によって、フィルム２０３を液体６の方向に低下させるように、圧力切換装置によって移動可能である。本発明による方法では、フィルム２０３を移動するとき、磁性粒子３は、洗浄ステップにおいて磁石５によってウェル２２内に保持可能であり、一方で、液体６は、不純物とともに流出することができる（磁性粒子３及び磁石５は図１参照）。もちろん、図４による弁は、図１によるデバイス１と組み合わせ可能であり、同様に、図２による浮揚性のビーズ７及び図３による撹拌ロッド８１とも組み合わせ可能である。

図５は、弁の第２実施例を示す。容器２、２１の場合、弁は、収集容器２０４として設計される。過剰圧力Ｐ１は、液体６が開口２３を通り容器２、２１のウェル２２から流出できないように、収集容器２０４内に生成される。容器２、２１及び収集容器２０４が引き離され、過剰圧力Ｐ１が周囲圧力Ｐ２に適合する場合にだけ、液体６は、開口２３を通り流出することができる。本発明による方法では、容器２、２１及び収集容器２０４が引き離されるとき、磁性粒子３は、洗浄ステップにおいて磁石５によってウェル２２内に保持可能であり、一方で、液体６は、不純物とともに流出することができる（磁性粒子３及び磁石５は図１参照）。本実施例では、圧力切換装置は、これが過剰圧力Ｐ１を周囲圧力Ｐ２に変え、液体６を流出可能にするため、容器２、２１及び収集容器２０４を引き離すためのデバイスに対応する。もちろん、図５による弁は、図１によるデバイス１と組み合わせ可能であり、同様に、図３による撹拌ロッド８１とも組み合わせ可能である。さらに、圧力変化は、異なる意味を示唆することができる。例えば、圧力変化は、収集容器２０４上に配置される閉鎖可能な開口によって生じることができる。

図６は、弁の第３実施例を示す。容器２、２１の場合、弁は、フィルタ２０２として設計される。液体６は、フィルタ２０２によって保持されるので、液体６は、容器２、２１のウェル２２から開口２３を通り流出することができない。液体６がフィルタ２０２を通り押し出されるように、液体６に加えられる圧力Ｐ（ここでは図示せず）が圧力切換装置（ここではむしろ圧力発生器）によって生成される場合にのみ、液体６は、開口２３を通り流出することができる。本発明による方法では、圧力を加えるとき、磁性粒子３は、洗浄ステップにおいて磁石５によってウェル２２内に保持可能であり、一方で、液体６は、不純物とともに流出することができる。本実施例では、圧力切換装置は、これがフィルタ２０２の保持力を克服し、液体６を流出可能にするため、圧力を生成するためのデバイスに対応する。もちろん、図６による弁は、図１によるデバイス１と組み合わせ可能であり、同様に、図３による撹拌ロッド８１とも組み合わせ可能である。

図７は、生体分子の可逆的固定化及び精製のためのデバイスのさらなる実施例の概略図を示す。この実施例は、いくつかのデバイスの直列接続を示す。このようにして、液体６は、弁２０を作動し、１つの開口２３から次の容器２、２１に液体を移すことによって、上部容器２、２１から下部容器２、２１に移動可能である。異なる容器の弁２０は、すべて同一でも、すべて異なっても、部分的に異なってもよい。例えば、第１の弁２０５は、毛細管２０１とすることができ、一方で、第２の弁２０６はフィルタである。しかし、第１の弁２０５が第１の毛細管２０１３であり、一方で、第２の弁２０６が第２の毛細管２０１２であるということもまた考えられる。このように、第１及び第２の毛細管２０１２、２０１３は、異なる長さ及び／又は厚さとすることができ、それによって、各容器２、２１内において、液体６の異なる滞留時間が達成される。もちろん、図７による直列接続は、図１によるデバイス１と組み合わせ可能であり、同様に、図２による浮揚性のビーズ７及び図３による撹拌ロッド８１とも組み合わせ可能である。さらに、直列接続により、さまざまなプロセス・ステップは、デバイスの各レベルで実行可能である。

Claims (15)

1. 生体分子の可逆的固定化のためのデバイス（１）であって、前記デバイス（１）は、容器（２、２１）を備え、前記容器（２、２１）は、生体分子を含む液体で充填可能であり、開口（２３）及び弁（２０）を有し、前記弁（２０）は、閉鎖機構によって前記液体（６）の制御可能な流出のために開閉可能であり、
   前記生体分子が固定化可能な、特に可逆的に固定化可能な磁性粒子（３）が、前記容器（２、２１）内に自由に移動できるように配置可能であり、前記磁性粒子（３）を前記容器（２、２１）内に固定するための磁石（５）が、前記容器（２、２１）に配置され、前記液体（６）は、前記弁（２０）の開放状態にて前記開口（２３）を通り前記容器（２、２１）から除去可能であり、前記閉鎖機構は、圧力切換装置であり、前記弁（２０）の保持力が前記液体（６）への圧力（Ｐ、Ｐ１）によって克服可能であるように、前記圧力（Ｐ、Ｐ１）を前記圧力切換装置によって変えることができ、このように、前記弁（２０）は、開放可能であり、
   前記開口（２３）は、前記液体（６）上の浮揚性のビーズ（７）で閉鎖可能であり、前記ビーズ（７）は、前記圧力切換装置によって生成される前記圧力（Ｐ、Ｐ１）の圧力降下を回避するように構成されていることを特徴とする、デバイス（１）。
2. 前記圧力切換装置は、静水圧切換装置であり、前記弁（２０）の保持力が静水圧によって克服可能であるように、前記静水圧切換装置によって、前記容器（２、２１）内に液体を追加することによって、前記液体（６）の静水圧を増加することができ、このように、前記弁（２０）は、開放可能である、
   請求項１に記載のデバイス（１）。
3. 前記圧力切換装置は、前記液体より上の、又は、前記開口、特に前記容器の底に配置された開口における空気圧を変える、
   請求項１に記載のデバイス（１）。
4. 前記弁（２０）は、前記開口（２３）に配置される、
   請求項１から３までのいずれか一項に記載のデバイス（１）。
5. 前記弁（２０）は、毛細管（２０１）として、又は、フィルタ（２０２）として、又は、フィルム（２０３）として、又は、収集容器（２０４）として設計される、
   請求項１から４までのいずれか一項に記載のデバイス（１）。
6. 測定が前記開口（２３）の懸滴において、又は、前記容器内でそれぞれ実行可能であるように、計測器が、前記開口（２３）に、又は、前記容器（２、２１）内に配置される、
   請求項１から５までのいずれか一項に記載のデバイス（１）。
7. 前記デバイス（１）は、ミキサ（８、８１）を備える、
   請求項１から６までのいずれか一項に記載のデバイス（１）。
8. 前記ミキサ（８、８１）は、修正可能な磁場及び／又は磁気的に移動可能な固体（８１）である、
   請求項７に記載のデバイス（１）。
9. 前記容器（２、２１）は、ウェル（２２）を有するマルチウェル・プレート（２１）、特にマイクロタイタ・プレートである、
   請求項１から８までのいずれか一項に記載のデバイス（１）。
10. 前記ウェル（２２）は、複数の弁（２９）及び／又は開口（２３）を備える、
    請求項９に記載のデバイス（１）。
11. ウェル（２２）に個々に圧力（Ｐ、Ｐ１）を加えることができるように、前記圧力切換装置は、圧力室装置（４１）である、
    請求項１０に記載のデバイス（１）。
12. 複数のデバイス（１）は、直列に接続される、
    請求項１から１１までのいずれか一項に記載のデバイス（１）。
13. 請求項１から１２までのいずれか一項に記載のデバイス（１）が用いられることを特徴とする、
    生体分子の可逆的固定化のための方法。
14. 前記方法は、
    ａ）磁性粒子（５）と生体分子を含む液体（６）と浮揚性のビーズ（７）とを容器（２、２１）内に配置するステップであって、前記ビーズ（７）は、前記液体（６）の上に浮揚する、ステップと、
    ｂ）生体分子を前記磁性粒子（３）に結合する、特に可逆的に結合するステップと、
    ｃ）前記磁性粒子（３）を前記容器（２、２１）内の磁石（５）に固定するステップと、
    ｄ）前記弁（２０）を開くことによって、前記容器（２、２１）の前記開口（２３）から前記液体（６）を除去するステップであって、圧力切換装置が、前記弁（２０）の保持力が前記液体（６）への圧力（Ｐ、Ｐ１）によって克服されるように、前記液体（６）への圧力（Ｐ、Ｐ１）を変え、このように、前記弁（２０）が開放され、前記液体（６）上の浮揚性のビーズ（７）は、前記液体（６）を除去した後に前記開口（２３）を閉鎖し、それによって、前記圧力切換装置によって生成される前記圧力（Ｐ、Ｐ１）の圧力降下を回避する、ステップと、
    ｅ）前記磁性粒子（３）から前記生体分子を溶解するステップと、
    ｆ）前記弁を開くことによって、溶解された前記生体分子を除去するステップと、
    を含むことを特徴とする、
    請求項１３に記載の方法。
15. 請求項１から１２までのいずれか一項に記載のデバイス（１）を備える、
    生体分子の自動処理のための装置。

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