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目的

複数の流体反応薬剤)の正確な量を所定の順序処理容器へ送給するための流体送給装置を提供すること。

構成

複数の流体溜めから1つ又は複数の処理容器へ複数の流体を送給するための流体チャンネルを備えたプレート構造体と、各流体溜めに流体連通した電気作動式又は空気圧作動式入口弁と、該入口弁に流体連通した容積型ダイアフラムポンプと、該ダイアフラムポンプに流体連通した電気作動式又は空気圧作動式出口弁から成る流体送給装置。

概要

背景

装置の体積(全体の大きさ)を最小限にし、化学反応のための正確な量の反応薬剤流体を送給することができ、かつ、流体間の混交を最少限にする流体送給装置は、従来から提案されている。そのような装置は、一般に、蛋白質の合成、デオキシリボ核酸(DNA)の合成、又は蛋白質の順序反応等の、所定の順序で行われる多数の化学反応を伴う化学工程に用いられる。

米国特許第4,008,736号は、毛管を有する弁ブロックを開示している。毛管は、弁ブロックの接触表面から約30°の角度で斜めに穿孔することによって形成された複数の毛管セグメント(毛管分区)から成っており、各毛管セグメント間の接続は、弁ブロックの接触表面においても、該ブロック内においてもなされている。弁ブロックの接触表面における毛管セグメント間の接続部は、弁機能部を構成し、それらの弁機能部に、該毛管との流体連通を設定する有孔スライドブロック係合されている。これらの有孔スライドブロックは、所望の流体流を供給するのに有効ではあるが、摩耗し易いので漏れを起こす結果となる。

米国特許第4,168,724号は、上記特許のものと同様な装置を開示しているが、上記のスライド式弁に代えてダイアフラム逆止弁を用いるという点で異なる。流体は、高圧流体貯留源からダイアフラム逆止弁を通して送給される。この装置では、ダイアフラム逆止弁を開放するために真空作用による助けを必要とする。この装置は、それに使用されるダイアフラム弁粒子侵入により作動を妨害されるという欠点を有している。更に、ダイアフラム逆止弁を通しての圧力降下を制御するのが困難であり、そのために反応薬剤(流体)の送給量が不正確になる。

米国特許第4,558,845号は、各弁機能箇所に個別の弁ブロックを設けて成る弁ブロック組立体を用いた流体送給装置を開示している。反応部署へ通じる共通の導管即ちチャンネルが、1つの弁ブロック内の個別チャンネルに選択的に接続されるようになされており、各隣接する2つの弁ブロックはチューブで接続されている。この構成では、漏れを起こし易い多数の管継手を必要とする。

米国特許第4,773,446号は、ダイアフラム弁を用いた弁ブロック組立体を開示している。それらのダイアフラム弁は、複数の加圧流体溜めから所定の順序で共通の出口貯留器へ送る流体の流れを制御する働きをする。この装置は、各流体溜めからの各導管即ちチャンネルをそれぞれの弁ブロックに接続するために管継手を使用しなければならず、それらの管継手が漏れを起こし易い。

従来技術の流体送給装置は、処理又は反応容器(又は処理又は反応カラム)へ送給される流体の量を正確に制御するために流体を送るのに正圧を用いることと、流体溜めへの背圧を制御することに依存している。従って、流体送給手段を背圧の大きさに応じて頻繁に調節しなければならない。上述した従来の装置は、いずれも、反応薬剤流体の送給容積を制御するために流体溜めの圧力の正確な制御と、チューブ、チャンネル及び弁を通しての流量制限に依存している。これらの装置は、流体の送給容積及び流量に関して複数の反応カラム又は反応容器の間での選択的な切換又は交換に非常に敏感である。又、これらの装置は、最大限僅か約703g/cm2 (10psig)程度の背圧に抗して流体を送給する。

米国特許第5,123,443号は、化学的反応又は物理的処理を行うための処理容器へ複数の流体を所定の順序で送給するためのもの流体送給装置を開示している。この流体送給装置は、中実プレート内に形成された通路又はチャンネルを介して互いに流体連通した複数のダイアフラムポンプから成る。各ポンプは、流体をプレナムキャビティから矯正的に押し出すことによって搬送するダイアフラム部材と、域値圧力に応答して開放し共通の通路へ流体を逃がすことができるインゼクター(逆止弁)と、圧力の上昇に応答して閉鎖するが、圧力の上昇がないときはダイアフラム部材によって画定されるプレナムキャビティへの流体の再充填許す入口逆止弁とから成る。極小容量のポンプにおけるこれらの受動逆止弁(インゼクター及び入口逆止弁)の性能は、臨界的な重要性を有する。なぜなら、極少量の漏れが生じても、それらの逆止弁が応答する過渡圧力を大きく低下させるからである。最悪の事態は、低粘性圧縮性流体(即ちガス)をポンプ送りしようとする場合である。その場合は、顕微鏡的な微少量の漏れのためにポンプのプライミング(ポンプに「呼び水」をさすこと、即ちポンプを起動すること)が困難になることがあるからである。

1991年2月14日付けで出願された本出願人の米国特許願第07/655,012号は、流体送給装置のための導管構成中実プレート構造体を開示している。この流体送給装置のための導管構成中実プレート構造体(以下、「中実プレート構造体」又は「プレート構造体」又は単に「プレート」とも称する)は、該プレートに外側の流体処理部品を接続するための複数の切欠き開口を有し、4層又は5層の積層されたプレート層と、該プレート上の異なる点と点の間で流体を通流させるための単一の流体導管構成層とから成る。このプレートは、セラミック材で形成するのが好ましいとされている。複数の流体が複数のポンプにより所定の順序で所望の点(部署)へ送給される。各ポンプは、ダイアフラム部材と、インゼクター(受動出口逆止弁)と、入口逆止弁とから成っている。中実プレートの寸法公差は、該プレート内の導管(「通路」又は「チャンネル」とも称する)の寸法公差と同程度ないしはそれより大きく、従って、プレート自体がそれに合致する外側部品の位置をキー止めする働きをするものでない限り、プレートとそれに合致する外側部品とを正確に整合又は心合させることができない。この発明において中実プレートに形成された切欠き開口は、それに合致する外側部品の位置をキー止めする働きをすることによって、プレートの製造に必然的に随伴する寸法公差に基因するこの整合又は心合の問題を解決することを企図したものである。しかしながら、部品を中実プレートに直接取り付けると、プレートに張力が及ぼされ、プレートが破断することがある。又、プレートに単一の流体導管構成層を付設したことにより、プレート内の各通路が互いに交差しない独特流体通路網が構成されているが、そのために、流体経路改変することが一層困難にされている。この種の導管構成中実プレートを用いた流体送給装置は、米国特許第5,095,932号、5,095,938号、5,111,845号 及び5,123,443号に開示されている。

概要

複数の流体(反応薬剤)の正確な量を所定の順序で処理容器へ送給するための流体送給装置を提供すること。

複数の流体溜めから1つ又は複数の処理容器へ複数の流体を送給するための流体チャンネルを備えたプレート構造体と、各流体溜めに流体連通した電気作動式又は空気圧作動式入口弁と、該入口弁に流体連通した容積型ダイアフラムポンプと、該ダイアフラムポンプに流体連通した電気作動式又は空気圧作動式出口弁から成る流体送給装置。

目的

従って、本発明は、流体送給手段の調節を必要としないような流体送給装置を提供することを課題とするものである。本発明は、又、背圧に感応せず、正確な容積の流体を送給する流体送給手段を用いた流体送給装置を提供することを企図する。調節を必要とせず、背圧の影響を受けない流体送給手段を用いることにより、正確な量の薬剤を送給することができ、その結果、流体送給装置の性能を高め、薬剤の消費量を節減することができる。更に、本発明は、従来の装置に比べて、装置の体積(全体の大きさ)をできるだけ小型化し、かつ、チューブ及び管継手の使用を最少限にする流体送給装置を提供することを企図する。更に、本発明は、ガスでさえも容易にポンプ送りすることができるように、容易にプライミングする(「呼び水入れ」する(起動する))ことができる流体送給装置を提供することを企図する。以下の説明において、「流体送給装置」は、単に「装置」又は「系」とも称する。「チャンネル」は、「導管」又は「通路」とも称し、「流体反応薬剤」は、「流体薬剤」、「反応薬剤」、「流体」又は「薬剤」とも称する。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

複数の流体を所定の順序処理容器へ送給するためのものであって、少くとも2つの流体溜めと、複数の穴又は内部導管を介して該各流体溜めに流体連通した電気作動式又は空気圧作動式入口弁ダイアフラムポンプ及び電気作動式又は空気圧作動式出口弁を含む流体搬送手段と、前記各流体溜め内に高圧を維持するための手段とから成る流体送給装置において、前記入口弁は、第1弁入口及び第1弁出口と、第1弁入口と第1弁出口の間に配置された第1ダイアフラムと、第1ダイアフラムを、第1弁入口と第1弁出口の間の流体連通を阻止するための第1位置と、第1弁入口と第1弁出口の間に流体連通を設定するための第2位置との間で位置づけするための手段を有し、前記ダイアフラムポンプは、前記第1弁入口と第1弁出口の間に配置されて第1弁入口及び第1弁出口と流体連通しており、プレナムと、ポンプダイアフラムと、該ポンプダイアフラムを、該プレナムに流体を充填させるための第1位置と、該プレナムから流体を排出させるための第2位置の間で変位させるための手段を有し、前記出口弁は、第2弁入口及び第2弁出口と、第2弁入口と第2弁出口の間に配置された第2ダイアフラムと、第2ダイアフラムを、第2弁入口と第2弁出口の間の流体連通を阻止するための第1位置と、第2弁入口と第2弁出口の間に流体連通を設定するための第2位置との間で位置づけするための手段を有し、前記出口弁から前記ダイアフラムポンプ及び弁入口への流体の逆流を防止するための手段と、前記弁出口から処理容器へ流体を差し向けるためのプレート手段が設けられていることを特徴とする流体送給装置。

請求項2

少なくとも1つの処理容器を有し、該少なくとも1つの処理容器へ流体を差し向けるための弁手段を有することを特徴とする請求項1に記載の流体送給装置。

請求項3

複数の流体を所定の順序で複数の処理容器へ送給するためのものであって、複数の流体溜めと、該各流体溜めに流体連通した電気作動式又は空気圧作動式入口弁、ダイアフラムポンプ及び電気作動式又は空気圧作動式出口弁を含む流体搬送手段とから成る流体送給装置において、前記入口弁は、第1弁入口及び第1弁出口と、第1弁入口と第1弁出口の間に配置された第1ダイアフラムと、第1ダイアフラムを、第1弁入口と第1弁出口の間の流体連通を阻止するための第1位置と、第1弁入口と第1弁出口の間に流体連通を設定するための第2位置との間で位置づけするための手段を有し、前記ダイアフラムポンプは、前記第1弁入口と第1弁出口の間に配置されて第1弁入口及び第1弁出口と流体連通しており、プレナムと、ポンプダイアフラムと、該ポンプダイアフラムを、該プレナムに流体を充填させるための第1位置と、該プレナムから流体を完全に排出させるための第2位置の間で変位させるための手段を有し、前記出口弁は、第2弁入口及び第2弁出口と、第2弁入口と第2弁出口の間に配置された第2ダイアフラムと、第2ダイアフラムを、第2弁入口と第2弁出口の間の流体連通を阻止するための第1位置と、第2弁入口と第2弁出口の間に流体連通を設定するための第2位置との間で位置づけするための電気的手段又は空気圧手段を有し、前記出口弁から前記ダイアフラムポンプへの流体の逆流を防止するための手段と、前記入口弁とダイアフラムポンプと出口弁との間に流体連通を設定するための複数の通路を有し、第1組の流体のための第1共通チャンネルと、第2組の流体のための第2共通チャンネルを有するプレート手段と、前記第1共通チャンネルから複数の処理容器のうちの1つへ流体を差し向け、前記第2共通チャンネルから複数の処理容器のうちの別の1つへ流体を差し向けるるための手段が設けられていることを特徴とする流体送給装置。

請求項4

前記電気的手段は、ソレノイドから成ることを特徴とする請求項1に記載の流体送給装置。

請求項5

前記電気的手段は、ソレノイドから成ることを特徴とする請求項2に記載の流体送給装置。

請求項6

前記電気的手段は、ソレノイドから成ることを特徴とする請求項1に記載の流体送給装置。

請求項7

前記入口弁、ダイアフラムポンプ及び出口弁は、前記プレート手段の一方の面に配置されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の流体送給装置。

請求項8

前記入口弁及び出口弁は、前記プレート手段の一方の面に配置されており、前記ダイアフラムポンプは、該プレート手段の他方の面に配置されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の流体送給装置。

技術分野

0001

本発明は、複数の流体反応薬剤)を所定の順序で1つ又は2つの反応容器又は処理容器反応カラム又は処理カラム又は単にカラムとも称する)へ送給するための流体送給装置に関する。

背景技術

0002

装置の体積(全体の大きさ)を最小限にし、化学反応のための正確な量の反応薬剤流体を送給することができ、かつ、流体間の混交を最少限にする流体送給装置は、従来から提案されている。そのような装置は、一般に、蛋白質の合成、デオキシリボ核酸(DNA)の合成、又は蛋白質の順序反応等の、所定の順序で行われる多数の化学反応を伴う化学工程に用いられる。

0003

米国特許第4,008,736号は、毛管を有する弁ブロックを開示している。毛管は、弁ブロックの接触表面から約30°の角度で斜めに穿孔することによって形成された複数の毛管セグメント(毛管分区)から成っており、各毛管セグメント間の接続は、弁ブロックの接触表面においても、該ブロック内においてもなされている。弁ブロックの接触表面における毛管セグメント間の接続部は、弁機能部を構成し、それらの弁機能部に、該毛管との流体連通を設定する有孔スライドブロック係合されている。これらの有孔スライドブロックは、所望の流体流を供給するのに有効ではあるが、摩耗し易いので漏れを起こす結果となる。

0004

米国特許第4,168,724号は、上記特許のものと同様な装置を開示しているが、上記のスライド式弁に代えてダイアフラム逆止弁を用いるという点で異なる。流体は、高圧流体貯留源からダイアフラム逆止弁を通して送給される。この装置では、ダイアフラム逆止弁を開放するために真空作用による助けを必要とする。この装置は、それに使用されるダイアフラム弁粒子侵入により作動を妨害されるという欠点を有している。更に、ダイアフラム逆止弁を通しての圧力降下を制御するのが困難であり、そのために反応薬剤(流体)の送給量が不正確になる。

0005

米国特許第4,558,845号は、各弁機能箇所に個別の弁ブロックを設けて成る弁ブロック組立体を用いた流体送給装置を開示している。反応部署へ通じる共通の導管即ちチャンネルが、1つの弁ブロック内の個別チャンネルに選択的に接続されるようになされており、各隣接する2つの弁ブロックはチューブで接続されている。この構成では、漏れを起こし易い多数の管継手を必要とする。

0006

米国特許第4,773,446号は、ダイアフラム弁を用いた弁ブロック組立体を開示している。それらのダイアフラム弁は、複数の加圧流体溜めから所定の順序で共通の出口貯留器へ送る流体の流れを制御する働きをする。この装置は、各流体溜めからの各導管即ちチャンネルをそれぞれの弁ブロックに接続するために管継手を使用しなければならず、それらの管継手が漏れを起こし易い。

0007

従来技術の流体送給装置は、処理又は反応容器(又は処理又は反応カラム)へ送給される流体の量を正確に制御するために流体を送るのに正圧を用いることと、流体溜めへの背圧を制御することに依存している。従って、流体送給手段を背圧の大きさに応じて頻繁に調節しなければならない。上述した従来の装置は、いずれも、反応薬剤流体の送給容積を制御するために流体溜めの圧力の正確な制御と、チューブ、チャンネル及び弁を通しての流量制限に依存している。これらの装置は、流体の送給容積及び流量に関して複数の反応カラム又は反応容器の間での選択的な切換又は交換に非常に敏感である。又、これらの装置は、最大限僅か約703g/cm2 (10psig)程度の背圧に抗して流体を送給する。

0008

米国特許第5,123,443号は、化学的反応又は物理的処理を行うための処理容器へ複数の流体を所定の順序で送給するためのもの流体送給装置を開示している。この流体送給装置は、中実プレート内に形成された通路又はチャンネルを介して互いに流体連通した複数のダイアフラムポンプから成る。各ポンプは、流体をプレナムキャビティから矯正的に押し出すことによって搬送するダイアフラム部材と、域値圧力に応答して開放し共通の通路へ流体を逃がすことができるインゼクター(逆止弁)と、圧力の上昇に応答して閉鎖するが、圧力の上昇がないときはダイアフラム部材によって画定されるプレナムキャビティへの流体の再充填許す入口逆止弁とから成る。極小容量のポンプにおけるこれらの受動逆止弁(インゼクター及び入口逆止弁)の性能は、臨界的な重要性を有する。なぜなら、極少量の漏れが生じても、それらの逆止弁が応答する過渡圧力を大きく低下させるからである。最悪の事態は、低粘性圧縮性流体(即ちガス)をポンプ送りしようとする場合である。その場合は、顕微鏡的な微少量の漏れのためにポンプのプライミング(ポンプに「呼び水」をさすこと、即ちポンプを起動すること)が困難になることがあるからである。

0009

1991年2月14日付けで出願された本出願人の米国特許願第07/655,012号は、流体送給装置のための導管構成中実プレート構造体を開示している。この流体送給装置のための導管構成中実プレート構造体(以下、「中実プレート構造体」又は「プレート構造体」又は単に「プレート」とも称する)は、該プレートに外側の流体処理部品を接続するための複数の切欠き開口を有し、4層又は5層の積層されたプレート層と、該プレート上の異なる点と点の間で流体を通流させるための単一の流体導管構成層とから成る。このプレートは、セラミック材で形成するのが好ましいとされている。複数の流体が複数のポンプにより所定の順序で所望の点(部署)へ送給される。各ポンプは、ダイアフラム部材と、インゼクター(受動出口逆止弁)と、入口逆止弁とから成っている。中実プレートの寸法公差は、該プレート内の導管(「通路」又は「チャンネル」とも称する)の寸法公差と同程度ないしはそれより大きく、従って、プレート自体がそれに合致する外側部品の位置をキー止めする働きをするものでない限り、プレートとそれに合致する外側部品とを正確に整合又は心合させることができない。この発明において中実プレートに形成された切欠き開口は、それに合致する外側部品の位置をキー止めする働きをすることによって、プレートの製造に必然的に随伴する寸法公差に基因するこの整合又は心合の問題を解決することを企図したものである。しかしながら、部品を中実プレートに直接取り付けると、プレートに張力が及ぼされ、プレートが破断することがある。又、プレートに単一の流体導管構成層を付設したことにより、プレート内の各通路が互いに交差しない独特流体通路網が構成されているが、そのために、流体経路改変することが一層困難にされている。この種の導管構成中実プレートを用いた流体送給装置は、米国特許第5,095,932号、5,095,938号、5,111,845号 及び5,123,443号に開示されている。

発明が解決しようとする課題

0010

従って、本発明は、流体送給手段の調節を必要としないような流体送給装置を提供することを課題とするものである。本発明は、又、背圧に感応せず、正確な容積の流体を送給する流体送給手段を用いた流体送給装置を提供することを企図する。調節を必要とせず、背圧の影響を受けない流体送給手段を用いることにより、正確な量の薬剤を送給することができ、その結果、流体送給装置の性能を高め、薬剤の消費量を節減することができる。更に、本発明は、従来の装置に比べて、装置の体積(全体の大きさ)をできるだけ小型化し、かつ、チューブ及び管継手の使用を最少限にする流体送給装置を提供することを企図する。更に、本発明は、ガスでさえも容易にポンプ送りすることができるように、容易にプライミングする(「呼び水入れ」する(起動する))ことができる流体送給装置を提供することを企図する。以下の説明において、「流体送給装置」は、単に「装置」又は「系」とも称する。「チャンネル」は、「導管」又は「通路」とも称し、「流体反応薬剤」は、「流体薬剤」、「反応薬剤」、「流体」又は「薬剤」とも称する。

課題を解決するための手段

0011

上記課題を解決するために、本発明は、化学的反応又は物理的処理を行うための処理容器へ複数の流体(反応薬剤)を所定の順序で送給するための流体送給装置において、1つの流体に対してそれぞれ1つづつ設けられ、導管構成中実プレート構造体内の内部導管(チャンネル又は通路)を介して互いに流体連通した複数の容積型ダイアフラムポンプを介してそれぞれの流体を処理容器へ送給するようにしたことを特徴とする流体送給装置を提供する。

0012

各容積型ダイアフラムポンプ(以下、「ダイアフラムポンプ」単に「ポンプ」とも称する)は、ポンプダイアフラムと、中実プレート内の通路を介して流体連通した2つの電気制御又は空気圧制御される(ソレノイド又は空気圧によって作動される)ゲート入口弁出口弁)から成る。これらのゲートは、ソレノイド又は空気圧によって作動される入口弁と出口弁を含む仕切弁(「切換弁」とも称する)を構成する。

0013

ポンプダイアフラムは、プレナム(ポンプ室)内で変位し、ダイアフラムポンプから一定容量の流体を吐出する働きをする可撓性ダイアフラムである。プレナムの容積は、2マイクロリットル程度の小容積から2ミリリットルもの大容積とすることができる。ゲートを制御することにより、ダイアフラムを変位させ、プレナム内へ一方向から流体を充填し、その流体をプレナムから同じ方向又は異なる方向へ吐出することができる。このような電気制御又は空気圧制御されるゲートは、上記米国特許第4,168,724号のダイアフラム逆止弁とは異なり、開放した弁を通しての圧力降下を大幅に減少させ、それによってダイアフラムポンプのプライミングを確実にし、かつ、プレナムの使用可能な容積範囲を拡大するという点で現行の逆止弁の性能を改良する。ダイアフラムポンプを2つの方向のどちらにも選択的に作動させることができるように、あるいは又、ポンプを通しての自由な流体流れをも可能にするように、2つの電気制御式又は空気圧制御式ゲート(入口弁と出口弁)の作動を同期させることができる。

0014

本発明の流体送給装置の、導管構成中実プレート構造体に合致させる(重ね合わせる)すべての部品(例えば、弁のダイアフラム、ポンプダイアフラム、電気制御式又は空気圧制御式ゲート、ポート接続管等)は、外側の金属板によって位置ぎめされ固定する。それらの金属板は、導管構成中実プレート構造体を貫通して挿通したボルト等の締着具によって互いに固定する。合致させた(重ね合わせた)すべての部品を中実プレート構造体の対応する表面にばねによって圧接させる。これらの合致部品は、中実プレート構造体に整合(心合)させるに当ってかなりの寸法誤差を吸収することができるように設計することができる。

0015

又、弁のダイアフラム、ポンプダイアフラム、電気制御式又は空気圧制御式ゲート、ポート接続管等は、導管構成中実プレート構造体の両面に結合することができ、それによって、外側部品をプレート構造体の一方の面だけに結合させた場合に比べて、部品組み付け密度を高めてプレート構造体のサイズを半分にすることができ、プレート構造体内の相互連結通路の長さを短縮することができる。

0016

各外側部品は、最終組立体における部品の配置及び整合を簡略化するように正方形又は矩形格子状に配列することが好ましい。又、変型実施例として、すべての外側部品をセラミック製の導管構成中実プレート構造体の片面だけに結合してもよい。この実施例の場合は、複数個のセラミック製導管構成中実プレート構造体をモジュールとして横方向に連結することができる。

0017

以下に、本発明の流体送給装置を、高分子核酸(NA)特にデオキシリボ核酸(DNA)を製造する工程に適用した場合について説明する。図1を参照すると、核酸(NA)特にデオキシリボ核酸(DNA)を合成する工程に適用された本発明の流体送給装置が概略的に示されている。図示の工程は、2組の流体反応薬剤を使用する。第1組の各流体反応薬剤は、共通のチャンネル10に流体連通し、第1系列Bを構成する。第2組の各流体反応薬剤は、共通のチャンネル12に流体連通し、第2系列Aを構成する。先に述べたように、「流体送給装置」は、単に「装置」又は「系」とも称する。「チャンネル」は、「導管」又は「通路」とも称し、「流体反応薬剤」は、「流体薬剤」、「反応薬剤」、「流体」又は「薬剤」とも称する。説明の便宜上、「第1組」は、第1組の薬剤を使用するチャンネル系統という意味で「第1系列B」又は「B系列」とも称する。同様に、「第2組」は、第2組の薬剤を使用するチャンネル系統という意味で「第2系列A」又は「A系列」とも称する。又、ここでは、第1組の流体反応薬剤のための共通チャンネルを示す参照符号「10」は、「第1系列10」又は「B系列10」のように「第1系列」又は「B系列」を表す符号としても使用される。同様に、第2組の流体反応薬剤のための共通チャンネルを示す参照符号「12」は、「第2系列12」又は「A系列12」のように「第2系列」又は「A系列」を表す符号としても使用される。

0018

第1系列Bは、チャンネル13に接続され、パージガスB(GAS−B)で系をパージ洗浄)するための、チャンネル13に接続されたガス吹き通し手段と、アセトニトリル(ACN−B)を送給するためのチャンネル14と、テトラゾール(TET)を送給するためのチャンネル15と、補助(AUX)溜めに接続されたチャンネル16と、補助(AUX)溜めに接続されたチャンネル17と、補助(AUX)溜めに接続されたチャンネル18と、グアノシン(G)を送給するためのチャンネル19と、補助(AUX)溜めに接続されたチャンネル20と、チミジン(T)を送給するためのチャンネル62と、シチジン(C)を送給するためのチャンネル63と、グアノシン(G)を送給するためのチャンネル64と、アデノシン(A)を送給するためのチャンネル65と、アデノシン(A)を送給するためのチャンネル65と、それらのチャンネルに接続した共通のチャンネル10を含む。

0019

第2系列Aは、パージガスA(GAS−A)で系をパージするための、チャンネル12に接続されたガス吹き通し手段と、アセトニトリル(ACN−A)を送給するためのチャンネル27と、無水酢酸のようなキャッピング剤溶液A(CAP−A)を送給するためのチャンネル26と、N−メチルイミダゾールのようなキャッピング剤溶液B(CAP−B)を送給するためのチャンネル25と、補助酸化剤(OX 2)を送給するためのチャンネル24と、酸化剤(OX 1)を送給するためのチャンネル23と、ジクロル酢酸(DCA)を送給するためのチャンネル22と、それらのチャンネルに接続した共通のチャンネル12を含む。

0020

アデノシン(A)、シチジン(C)、グアノシン(G)及びチミジン(T)は、周知のように、デオキシリボ核酸(DNA)を合成するのに用いられる薬剤である。パージガスGAS−A及びGAS−Bは、系をパージ(洗浄)し、系内から少量の残留液体検出器へ排出する機能を果たす。アセトニトリル(ACN−A)は、系をリンスする(すすぐ)機能を果たす。果たす。GAS−Bは、GAS−Aと同じ機能を果たす。無水酢酸(CAP−A)及びN−メチルイミダゾール(CAP−B)は、途中で失敗した順序反応のそれ以上の延長を防止するために未反応部位のそれ以上の反応を停止させる働きをする。酸化剤(OX 1 又は OX 2)(例えば水/ピリジン沃素を溶解させたもの)は、ヌクレオチドフォスフェート結合を安定化させるために伸長した高分子連鎖を酸化させる機能を果たす。ジクロル酢酸(DCA)は、更なる縮合反応を可能にするために結合残基の保護を外す機能を果たす。テトラゾール(TET)は、次の結合のために反応性モノマー活性化させる働きをする。

0021

ゲート即ち仕切弁(「切換弁」とも称する)28は、各共通のチャンネル10又は12からの流体を処理容器29又は30のどちらかへチャンネル31又は32を通して選択的に差し向けるための切換手段として機能する。処理容器又は反応容器29は、制御された気孔を有する多孔質ガラス(CPG)又は膜等の中実支持体を備えた処理カラム又は反応カラムを構成する容器であり、処理容器30も、処理容器29と同様のものである。チャンネル33,34は、処理容器29,30からの処理済み流体未反応流体)を廃棄部署又は検出器へ排出するためのものである。

0022

図7は、本発明の流体送給装置の一部を構成する導管構成中実プレート構造体(導管を構成する複数の積層されたプレート層から成る構造体)11の流体処理のためのプレート穴(プレートに形成された穴)及び各導管の配列を示す。これらの導管は、上述したA系列12及びB系列10を含む。導管構成中実プレート構造体(以下、「導管構成プレート構造体」又は単に「プレート構造体」とも称する)11は、協同して導管を構成する複数の積層されたプレート層74,78,79,69,75(図2〜6参照)から成る構造体である。導管27は、チューブ(図示せず)及び穴36(図7)を介して補助溜めに接続された導管である。導管26は、チューブ(図示せず)及び穴38を介してジクロル酢酸(DCA)のための容器に接続された導管である。導管25は、容器からチューブ(図示せず)及び穴40を介して酸化剤を導入するための導管である。導管24は、容器からチューブ(図示せず)及び穴41を介してN−メチルイミダゾールを導入するための導管である。導管23は、容器からチューブ(図示せず)及び穴42を介して無水酢酸を導入するための導管である。導管22は、容器からチューブ(図示せず)及び穴43を介してアセトニトリルを導入するための導管である。導管21は、容器からチューブ(図示せず)及び穴44を介してパージガスAを導入するための導管である。

0023

導管13は、容器からチューブ(図示せず)及び穴45を介してパージガスB(GAS−B)を導入するための導管である。導管14は、容器からチューブ(図示せず)及び穴46を介してアセトニトリル(ACN−B)を導入するための導管である。導管15は、容器からチューブ(図示せず)及び穴47を介してテトラゾール(TET)を導入するための導管である。導管16は、補助溜めからチューブ(図示せず)及び穴48を介して薬剤を導入するための導管である。導管17は、容器からチューブ(図示せず)及び穴49を介してアデノシン(A)を導入するための導管である。導管18は、容器からチューブ(図示せず)及び穴50を介してシチジン(C)を導入するための導管である。導管19は、穴51の上に配置された容器からグアノシン(G)を導入するための導管である。導管20は、容器からチューブ(図示せず)及び穴52を介してチミジン(T)を導入するための導管である。導管62は、容器からチューブ(図示せず)及び穴53を介してチミジン(T)を導入するための導管である。導管63は、容器からチューブ(図示せず)及び穴54を介してシチジン(C)を導入するための導管である。導管64は、容器からチューブ(図示せず)及び穴55を介してグアノシン(G)を導入するための導管である。導管65は、容器からチューブ(図示せず)及び穴56を介してアデノシン(A)を導入するための導管である。

0024

仕切弁即ち切換弁28は、A系列12又はB系列10からの薬剤を穴70,71,72又は73の上に位置する反応コラム29又は30のどちらかへチャンネル31又は32を通して選択的に差し向けるための切換手段として機能する。仕切弁28は、図8に示されるように、多数のゲート(入口弁80及び出口弁81)で構成されている。本発明の流体送給装置は、基本的に、図8に示されるように、導管構成プレート構造体11とそれに組み合わされた仕切弁28とで構成される。

0025

図2に示されたプレート層74は、導管構成プレート構造体11(図7)の積層プレート層の1つ(即ち、プレート構造体11の頂部プレート層)であり、例えば穴36aと36bで例示されるように複数組の隣接した穴を有しており、各組の隣接穴は、図8に示される電気作動式又は空気圧作動式弁80又は81と連携して使用される。ここでは、電気作動式弁例えばソレノイド弁80,81を使用した場合に関連して本発明の流体送給装置を説明する。他の組の隣接穴には、図示を簡略にするために参照符号が付されていない。

0026

図6に示されたプレート層75は、導管構成プレート構造体11(図7)の底部プレート層であり、複数の互いに離隔した単独穴(組又は対として組み合わされていない穴)を有し、ダイアフラムポンプ84及び搬送すべき流体(反応薬剤)供給部85(図8参照)と連携して使用される。

0027

図8は、図2〜7に示された導管構成プレート構造体11の両面に外側部品を結合することによって構成された本発明の一実施例による流体送給装置の一部分を示す。図8に示されるソレノイド弁81は出口弁を構成し、ソレノイド弁80は入口弁を構成する。ソレノイド弁80,81は、各々、ダイアフラム86と、スラストワッシャ87と、ばね88と、電機子即ちプランジャ89と、コイル90と、ばね91と、調節自在のストッパー92から成る。ダイアフラムポンプ84は、容積型ポンプであり、ばね93と、頂部インサート挿入体)94と、底部インサート(挿入体)95と、ポンプダイアフラムダイアフラム96から成る。頂部インサート94と底部インサート95とは、インサート94の周縁を折り曲げることによってかしめられ、それらの間にダイアフラム96を挟着し固定している。インサート94は、高圧空気源のような圧力流体源に接続されたキャビティ97を備えており、キャビティ97を開閉することによってダイアフラム96の頂面(図8でみて下側の面)に対して圧力流体源からの流体圧力を選択的に作用させることができるようになされている。

0028

入口ソレノイド弁(以下、単に「入口弁」とも称する)80が開放されると、搬送すべき流体(反応薬剤)がポート98を通ってチャンネル99(即ち入口弁80の弁入口)に流入する。ダイアフラムポンプ84のダイアフラム96が大気圧通気され(即ち、ダイアフラム96の頂面に及ぼされる流体圧が除去され)、入口弁80のダイアフラム86が開放されると、流体は、弁入口99から入口弁80を経てチャンネル100(即ち、入口弁80の弁出口)を通りポンプ84のポンプ室即ちプレナム101に流入する。

0029

入口弁80のダイアフラム86が閉鎖され、ポンプ84のポンプダイアフラム96に空気圧が加えれ、かつ、出口ソレノイド弁(以下、単に「出口弁」とも称する)81のダイアフラム86が開放されると、流体はポンプ84のプレナム101からチャンネル102(即ち、出口弁81の弁入口)を経てチャンネル120(即ち、出口弁81の弁出口)に流入する。チャンネル120は、図1に示されるA系列の共通チャンネル12又はB系列の共通チャンネル10に対応する。ソレノイド弁80,81のダイアフラム86の位置を制御することによって出口ソレノイド弁81からダイアフラムポンプ84への流体の逆流を防止する。各ダイアフラム86の位置は、それぞれのソレノイド弁80,81のソレノイド(89,90,91,92)及びキャビティ97内の流体圧力を介して制御される。ソレノイド及びキャビティ97内の流体圧力の制御は、マイクロプロセッサのような慣用の制御手段によって行われる。

0030

弁80,81、ダイアフラムポンプ84及び流体供給部85は、外側金属板116,117の穴及び導管構成プレート構造体11のボルト穴76,77(図2〜6)を通して挿通されたボルト112,113とナット114,115によってプレート構造体11に固定される。

0031

図3に示されたプレート層78は、導管構成プレート構造体11の頂部プレート層74の下に重ねられた第1導管構成プレート層であり、A系列及びB系列のための水平導管12,10a,10b並びに仕切弁28に通じる水平導管104を有している。図3に示された各ボルト穴76,77は、図2、4、5及び6に示された他のプレート層74,79,69,75の同じ参照符号の穴と整合している。

0032

図4に示されたプレート層79は、図3に示された第1導管構成プレート層78と図5に示された第2導管構成プレート層69との間にあり、穴36a,36bのような穴対及びその他の多数の単独穴を通して図3のプレート層78の各導管と図5のプレート層69の各導管との間に選択的に流体連通を設定する連絡プレート層である。図4のプレート層79のボルト穴76,77は、他の図に示された他のプレート層の同じ参照符号のボルト穴と整合している。

0033

図5に示された第2導管構成プレート層69は、流体薬剤を送給するための垂直導管13〜27及び62〜65及び12a、及び仕切弁28と協同する垂直導管66,67を有している。

0034

図6に示されたプレート層75は、プレート構造体11の底部プレート層であり、プレート構造体11に設けられた仕切弁28から反応カラム29又は30(図1参照)へ流体を送給する出口ポート106,107を有している。

0035

図9〜11は、本発明の変型実施例による流体送給装置を示す。この実施例は、外部部品を導管構成プレート構造体121の片面だけに結合した例である。図9を参照して説明すると、導管構成プレート構造体121は、A系列のための共通導管122と、B系列のための共通導管123とを備えている。説明の便宜上、参照符号122及び123は、それぞれ、「A系列122」及び「B系列123」のようにA系列及びB系列を表す符号としても使用する。プレート構造体121は、更に、入口流体フィルタ125(図10参照)から流体(反応薬剤)をA系列122又はB系列123のどちらかへ選択的に送給するための複数の導管124を備えている。各導管124は、穴126,127を介して出口弁128(図10)と流体連通し、穴130を介してダイアフラムポンプ129(図10)と流体連通し、穴132,133を介して入口弁131(図10)と流体連通し、穴134を介して入口流体フィルタ125(図10)と流体連通している。

0036

図10に示されるように、入口流体フィルタ125、入口弁131、出口弁128及びダイアフラムポンプ129は、モジュール(一体の単位体)135として組み立てられている。図10に示されたモジュール135は、プレート構造体121を貫通して穿設された穴140(図9参照)を通して立上らせた位置ぎめピン(図示せず)を該モジュールに形成された穴(図示せず)に挿入することによってプレート構造体121に対して位置ぎめされ、該モジュールと、プレート構造体121と、ベース板138を貫通して穿設された穴136,137に挿通されたボルトによってプレート構造体121に固定される。

0037

図11を参照すると、それぞれ入口弁147と出口弁148から成る1対の仕切弁即ち切換弁141が示されている。これらの切換弁141,141は、プレート構造体121上にそれぞれ対応する導管142,142(図9参照)を覆って取り付けられる。導管142,142は、それぞれ対応する仕切弁141の入口弁147及び穴143,144(図9参照)、及び出口弁148及び穴145,146(図9参照)を介してA系列122及びB系列123に選択的に流体連通する。流体(薬剤)は、A系列122又はB系列123から選択的に導管149又は150(図11参照)を通して処理容器(図示せず)へ差し向けられる。

0038

以上、本発明を実施例に関連して説明したが、本発明は、ここに例示した実施例の構造及び形態に限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、いろいろな実施形態が可能であり、いろいろな変更及び改変を加えることができることを理解されたい。

図面の簡単な説明

0039

図1図1は、本発明のプレート構造体を用いてDNAを製造するための流体送給装置の概略図である。
図2図2は、本発明のプレート構造体の一番上のプレート層の平面図である。
図3図3は、本発明のプレート構造体の第1導管構成プレート層の平面図である。
図4図4は、本発明のプレート構造体の連絡プレート層の平面図である。
図5図5は、本発明のプレート構造体の第1導管構成プレート層の平面図である。
図6図6は、本発明のプレート構造体の底部プレート層の平面図である。
図7図7は、図2〜6に示された5つのプレート層を積層して構成された本発明の導管構成中実プレート構造体の上からみた平面図である。
図8図8は、図7の導管構成プレート構造体の上下両面に取付けられ、本発明の流体送給装置を構成する本発明の仕切弁及びダイアフラムポンプの断面図である。
図9図9は、本発明の変型実施例による導管構成プレート構造体の概略透視図である。
図10図10は、図9の導管構成プレート構造体に取付けられた入口弁、出口弁及びダイアフラムポンプの一体モジュールの断面図である。
図11図11は、図9の導管構成プレート構造体に取付けられた本発明の仕切弁組立体の断面図である。

--

0040

10:共通チャンネル(導管又は通路)又は第1系列又はB系列
11:導管構成プレート構造体
12:共通チャンネル(導管又は通路)又は第2系列又はA系列
28:切換弁又は仕切弁(切換手段)
29,30:処理容器又は反応容器(処理カラム又は反応カラム)
69:第2導管構成プレート層
74:頂部プレート層
75:底部プレート層
78:第1導管構成プレート層
79:連絡プレート層
80:入口弁
81:出口弁
84:ダイアフラムポンプ
85:流体送給源
86:ダイアフラム
96:ポンプダイアフラム
99:弁入口
100:弁出口
101:プレナム
101:弁入口
120:弁出口
121:導管構成プレート構造体
122:共通チャンネル(導管又は通路)又は第1系列又はA系列
123:共通チャンネル(導管又は通路)又は第2系列又はB系列
128:出口弁
129:ダイアフラムポンプ
131:入口弁
135:モジュール
138:ベースプレート
141:切換弁又は仕切弁(切換手段)
147:入口弁
148:出口弁

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