JP2003525617A - 熱サイクル反応システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 熱サイクル反応を実施するための方法および装置であって、一連の試料が一連の次々と配置された温度制御サイトを通して搬送され、各サイトは試料に温度変化を引き起こすために、そこを通過する試料の入った容器に電流を流すか、あるいは電流を誘起する手段を備える。さらに提供されるのは試料サポートおよびその製造であり、サポートは次々と順次配置された一連の、好ましくは連結鎖の形態の試料容器を備え、サポートは、それを通して電流が流れたとき発熱する導電性の、好ましくはプラスチック材料を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は熱サイクル反応、例えば増幅反応、特にポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣ
Ｒ）の際に必要である熱サイクル反応を実施する方法および装置に関する。

【０００２】 ＰＣＲ技術に必要であるような熱サイクルを試料に加えるためには、一連の別
個であって順次行われる加熱および冷却ステップを必要とし、そのステップの速
度と効率は試料容器の熱的性質により制約される。熱導電率を向上させた新しい
形態の容器はこのような問題を解消する役に立ったが、容器および試料が設定温
度に加熱あるいは冷却されるとき各サイクルに時間の遅れがまだどうしてもある
。

【０００３】 このような技術の全体の効率を向上させるために、一度に複数の試料を「バッ
チ処理」することが普通になっており、各ステップで合わせて処理するようにず
らりと並べられた試料を保持できる多くの形態の反応ユニットが入手できる。

【０００４】 「Ｒｏｂｏ−Ｃｙｃｌｅｒ（商標）」として知られる別の装置では、ほぼ円形
に配置された４つの別々の処理サイトの間で試料バッチを搬送する。各サイトは
、試料に熱サイクルを実施するために異なる温度に維持されている。この場合処
理ステップの数が限られている。

【０００５】 出願人は方法および装置を考案し、その実施形態ではこのようなプロセスの速
度、効率および適用範囲が増し、またその方法および装置ではプロセスを自動化
することが容易である。

【０００６】 本発明の第一の態様によれば、熱サイクル反応を実施する装置が提供され、こ
の装置は次々と配置された一連の温度制御サイトおよびそれらを通して一連の試
料を搬送する手段を備え、各サイトは、試料に温度変化を引き起こすように、サ
イトを通過する、試料の入った容器に電流を流すかあるいは電流を誘起する手段
を備える。

【０００７】 好ましくは、電流がそれを通して流れたときに発熱する導電性材料で形作られ
たエレメントを、試料を入れる容器に組み込むことにより、試料に温度変化を引
き起こすように電流を使用することができる。こうすることで装置の温度制御サ
イトに設置される一連の比較的簡単な電源により、連なった隣接する試料の温度
とは理想的には独立に、試料温度を容易に制御することができる。このような電
源は一般に、加熱ブロックなどの従来の加熱手段より扱いやすく、相次いで通過
する試料にとって望ましいように多数の電源を次々とより容易に配置することが
できる。各試料はそれと共にそれ自体の加熱手段を効果的に有する；温度制御サ
イトに必要なのは適当な電力源および関連する制御を提供することだけである。
各サイトで適当な電流を流すことができ、望ましい温度変化を達成し、続いて試
料は別のサイトに進行してそこでは異なる電流を流すことができるが、その間連
なった隣接する試料は独立に同様の温度変化を次々に受けている。

【０００８】 したがって、通常、一連の温度制御サイトの間を移動させることにより、試料
に温度変化を引き起こすことができる。これは、本発明の装置が、順次おこなわ
れる、望ましい任意の数の試料の実質的に連続的な処理に特によく適していると
いうことを意味する。それはまた自動化によく適しており、熱サイクルを実施す
るのに必要な主制御は搬送手段および温度制御サイトの電流源に及ぶ。

【０００９】 本発明のコンテクストでは、「連続的な」方法は、全くのバッチ法とは反対で
、おこなわれている間ずっと連続的であるものを意味する。実際には、比較的多
数の一連の試料を連続的に処理するのに（別の言い方をすると、「セミバッチ」
プロセスにより）この装置を用いることができる。

【００１０】 したがって、試料バッチが、（従来技術におけるように）（ａ）第１のサイト
で加熱あるいは冷却され、次に別の加熱あるいは冷却ステップのために第２のサ
イトに一緒に搬送されるか、あるいは（ｂ）１つの場所に静止したバッチとして
熱サイクルを受けるのではなく、次々と順次進行する試料の「鎖」の形態で適切
に、このような各サイトを通して相次いで全ての試料を移動させることができる
。理想的には、各試料は連なった隣接する（複数の）試料とは異なる時刻に特定
の温度制御サイトに到達する。したがって、その（複数の）隣接試料から独立し
て各々を処理することができる（例えば、各々は任意の与えられた時刻に（複数
の）隣接試料と異なる温度でありうる）。

【００１１】 この装置を用いて処理しうる一連の試料は、好ましくは、直線状もしくは実質
的に直線状、あるいは少なくとも非円形状に配置される。温度制御サイトを通し
て試料を連続的に搬送するように、やはり好ましくは、直線状に搬送手段を配置
することができ、好ましくは、搬送手段は自動であるいは少なくとも部分的に自
動で運転可能である。

【００１２】 装置の温度制御サイトは好ましくはまた、直線状に次々と配置されているが、
それらは真の直線である必要はない。好ましくはサイトは４個より多く、より好
ましくは６個より多く、最も好ましくは１０個あるいは１６個あるいは２０個あ
るいは５０個あるいは１００個より多い。通常、装置には１００、１５０あるい
は２００個までの温度制御サイトが含まれる。

【００１３】 温度制御サイトで、必要な電気的効果を引き起こすために従来の装備を用いる
ことができる。例えば試料容器がサイトを通過するときに試料容器の相補的な部
分に接触しうる、しかるべき位置に適切に置かれた電気接点により電流を流すこ
とができる。温度制御サイトを通して試料がそれにより駆動される搬送手段（例
えば、一連のローラ）にこれらの接点を組む込んでもよい。別法として、単純な
容器に電流を誘起するのにサイトで磁場を用いることもできる。

【００１４】 各サイトを、そこを通過する全ての試料容器に一定レベルの電流を流すかある
いは誘起するようにしておくことができる。これは操作を簡単にし、各々の個々
の試料がサイト間を移動するときに、個々の試料にやはり熱サイクルを加えるこ
とができる。

【００１５】 装置はさらに、好ましくは自動化しうる制御手段を通常備え、それにより温度
制御サイトの電流供給、および／または試料の温度をモニタおよび／または制御
することができる。このような操作を行うために従来の装備を用いることができ
る。

【００１６】 装置は、試料または試薬の充填あるいは試料のモニタリングなどの処理ステッ
プに適する装備をもつさらなる処理サイトを備えることができる。これらの処理
サイトのいくつかにおいて、加熱ブロック、オーブン、流体バス、熱風ブロア、
ファンなどの通常の装備を、普通必要ではないけれども、用いて、通過する試料
にさらなる加熱および／または冷却ステップを提供してもよい。

【００１７】 １個または複数の追加処理サイトは、例えば試料中の目標増幅生成物の性質お
よび／またはレベルをモニタリングすることによる、サイトを通過する試料の組
成および／または試料で起こっている反応の進行のモニタリングのためであって
もよい。例えば着色あるいは蛍光ラベルで試料中の試薬に標識を付けることがで
き、その存在は適切な放射を当てることによりモニタリングサイトで検出するこ
とができる。このような場合、何らかの当てられた放射が試料に到達し、またそ
れらの条件を適切にモニタすることができるように、各試料は通常、少なくとも
一部分が透明あるいは半透明の容器内に入れられる。このコンテクストにおいて
、「透明」および「半透明」は、試料の性質がそれによりモニタできる何らかの
検出可能なシグナルについて言われている−このようなシグナルには例えば可視
光あるいは紫外光、蛍光および放射活性が含まれる。

【００１８】 試料から放出される検出可能なシグナルを検知するために、モニタリングサイ
トでは従来の検出装置を用いることができる。このような検出装置は通常、例え
ば試料による放射（例えば、可視光または紫外光、蛍光、放射活性）の吸収ある
いは放出を検出する手段、および／またはこのような放出を誘導する手段を備え
、例には光量計（ｌｉｇｈｔ ｍｅｔｅｒ）あるいはルミノメータがある。反応
のモニタリングは反応を通して有効で正確で連続的でありうるし、それらがモニ
タリングサイトを通過するとき試料を個別にモニタすることができる。

【００１９】 追加の処理サイトでは別の機能を果すこともできる。例えば、充填サイトでは
望みの試薬を試料容器に充填し、より下流のサイトで封印することができる。試
料調製および／または処理サイト、例えばさらなる試料あるいは試薬が試料容器
に導入される洗浄ステーションあるいはサイトがあってもよい。

【００２０】 装置の搬送手段は、ローラ、軌道と搬送ベルトなどの従来の手段を備えること
ができ、正確な形態は試料の数および性質ならびに試料を配置し支えるやり方に
依存する。それを通して電流が流れたとき発熱する導電性材料（特にポリマー）
を備える、ＷＯ−９８／２４５４８に記載される容器などの容器に、適当に試料
を入れておくことができる。次に、試料がサイトを通過するときに、望みの温度
変化が起こるように、電流を容器に流すかあるいは誘起することができる。

【００２１】 しかし好ましくは、本発明の装置を利用する場合、次々と順次配置された独立
した一連の試料容器を備え、また一連の処理サイトを通して連続的に搬送される
ように構成された（好ましくは長く伸びた）試料サポート上もしくはサポートに
試料は存在し、このサポートは、それを通して電流が流れたときに発熱する導電
性材料を備える。

【００２２】 試料容器は、好ましくは、互いに独立していて個々にシールおよび／または隔
離できる。直線状、もしくは実質的に直線状配置の、あるいは少なくとも非円形
配置のサポート上もしくはサポートに試料容器を備えることができる。こうして
、好ましくは、各試料容器が、連なった隣接する（複数の）容器とは異なる時刻
に所定の処理（これには温度制御が含まれる）サイトに到達できるようにこのサ
ポートを使用することができ、また各容器は任意の所与の時刻にその隣接する（
複数の）容器とは異なるサイトを占有し、かつ／または各容器を異なる温度に保
つことができる。サポートは試料容器を支える範囲に渡って連続でなければなら
ない。

【００２３】 本発明の第２の態様は、第１の態様による装置で使用するための、このような
試料サポートを提供する。

【００２４】 サポートの導電性材料は、アルミニウムあるいは銅などの金属であってよいが
、好ましくはプラスチック材料である。このようにして用いられる導電性ポリマ
ーは、当技術分野において知られており、例えば米国ＮｅｗａｒｋのＣａｌｉｅ
ｎｔｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃ．から入手可能である。このようなポリマーの
別の例は、例えば米国特許第５，１０６，５４０号および第５，１０６，５３８
号に開示されている。適切な導電性ポリマーは、ＰＣＲプロセスで使用するのに
最適の３００℃までの温度を提供することができる。

【００２５】 導電性プラスチック材料は特に導電性材料が充填されたポリマーであってよい
。このような導体充填材料は例えばフランスのＲＴＰ社から入手可能である。通
常、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、あるいはナイロンポリ
マーなどの熱硬化性ポリマー樹脂であるポリマーが、それに埋め込まれた（通常
繊維の形態の）カーボンあるいは金属（例えば、銅）などの導電性材料要素を含
有する。これらの要素は、導電性プラスチック材料の、例えば１と５０％ｗ／ｗ
の間、あるいはより多くの部分を構成する。

【００２６】 このようなポリマーの利点は、それらを急速に加熱できることである。加熱速
度はポリマーの詳細な性質、その寸法および流される電流の量による。好ましく
は、ポリマーの抵抗値は大きく、例えば１０００ｏｈｍ・ｃｍを超える。ポリマ
ーを流れる電流量を制御することにより、その温度を容易に制御することができ
、ポリマーを望みの時間だけ望みの温度に保持できる。温度間の転移速度を同様
に制御することができる。さらに、ポリマーの熱質量（ｔｈｅｒｍａｌ ｍａｓ
ｓ）が小さいために、比較的早い冷却も保証することができる。

【００２７】 例えばＰＣＲ処理用試料容器の製作にこのようなポリマーを使用することは、
ＷＯ−９８／２４５４８に記載されている。このポリマーを射出成形することが
でき、したがって直接試料容器およびそれらの部品を成形するのに用いることが
できる。このため本発明による試料サポートでは、導電性材料、好ましくはプラ
スチックは通常、各試料容器の一部分を形作るかあるいは各試料容器と一体化さ
れている。適切には、容器あるいはサポートの望ましい位置に導電性ポリマーか
らなる別個の要素を組み入れることができるようにして、ポリプロピレンなどの
、導電性ポリマーと共に成形することができる別のポリマーで試料容器あるいは
サポートをつくることができる。例えば、各試料容器は理想的には、各容器を個
々に温度制御できるように、隣接する容器の導電性要素とは独立した１つまたは
複数の導電性要素を組み込む。

【００２８】 別法として、試料容器を組み込むサポートを導電材料の層から形作るか（例え
ば射出成形あるいは押出により）、あるいはサポートが導電性材料の層を含んで
いてもよい。この場合、サポートは、やはり独立した温度制御を可能にするため
に、個々の試料容器の位置に対応して、電気的に分離可能な一連の領域を好まし
くは備える。例えばサポートに適切に配置された電気絶縁要素（これには開口部
も含めてよい）を持たせることにより、これを達成することができる。別法とし
て、各試料容器に独立した電極対を用意することにより、このような各容器に局
在化した電流を流すことができるようにしてもよい。

【００２９】 （やはりＷＯ−９８／２４５４８に記載される）さらなる別法として、例えば
ラミネーションおよび／または堆積技術により、導電性材料で各試料容器の内部
表面をコートすることができる。例えば厚さ０．０１から１０ｍｍ、好ましくは
０．１から０．３ｍｍのシート材料あるいはフィルムの形態で、導電性プラスチ
ック材料を適切に供用することができる。箔あるいは同じような厚さの電気的に
堆積されたコーティングの形態で、金属導体を宛がうことができる。

【００３０】 別法として、導電性要素が各試料容器に極めて近接して、理想的には接触して
備えられる。適切な配置では試料容器の回りに導電性材料のシース（ｓｈｅａｔ
ｈ）を含む。ここでも、この材料は、好ましくはやはり導電性ポリマーである。

【００３１】 前記のタイプの導電性プラスチックは、電流が流れると熱を放出する傾向があ
るため、それと接触する試料に局所的温度変化を発生させるのに用いることがで
きる。

【００３２】 本発明に従って導電性材料、特にプラスチック材料を用いることにより、容器
に入っている試料の温度を独立に制御するように別々に電流を各容器に流すこと
ができるので、多数の試料入りの容器を次々と事実上連続的に処理することが可
能となる。同時に、容器構造体自体にこのような温度制御手段を組み込むことに
より、比較的簡単でコンパクトな試料サポートおよび処理装置を実現することが
できる。

【００３３】 本発明の装置で用いる試料サポートを供用するために、あらゆる様式の従来の
反応容器を適切に一緒に連結するか、あるいは連続的な形態で製造してもよい。
プレス加工あるいは成形により例えば可撓性のあるストリップに、反応ウェルの
形態の試料容器を形成してもよい。

【００３４】 このように、本発明による試料サポートは、適切な可撓性のある（好ましくは
プラスチック）材料のストリップを備え、その上に一連の試料容器が据え付けら
れるか、あるいはそれに一連のこのような容器が形成される。前記の如く、導電
性材料からこの可撓性ストリップ自体をつくるか、あるいは可撓性ストリップは
（例えば、積層体として）導電性材料を組み込んでいてもよい。

【００３５】 しかし、より好ましくは、試料サポートは一連の反応「ユニット」を備え、各
ユニットは１個または複数の試料容器をもち、また好ましくは、処理サイトを通
して次々に搬送できるように、ユニットは１個の鎖として互いに連結している。
このような反応ユニットの例は、連結した形ではないが、例えばＷＯ−９８／０
９７２８およびＦｉｎｄｌａｙ ｅｔ ａｌ．、「Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｃｌｏ
ｓｅｄ−Ｖｅｓｓｅｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｉｎ Ｖｉｔｒｏ Ｄｉａｇｎ
ｏｓｔｉｃｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｃｈａｉｎ Ｒｅａ
ｃｔｉｏｎ」（ポリメラーゼ連鎖反応に基づくｉｎ ｖｉｔｒｏ診断のための自
動化閉容器システム）、Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、３９、ｎｏ．
９、１９９３、ｐｐ １９２７〜１９３３に記載されている。

【００３６】 反応容器あるいはユニットのそれぞれ（導電性材料）を加熱する手段により、
個々の試料を、連なっており互いに隣接している試料でさえ選択的に局所的に加
熱することが可能となるため、反応容器あるいはユニットの連結鎖を活用するこ
とが可能となる。同様に、一連の試料容器あるいは反応ユニットを連結できると
いうことにより、処理効率を非常に高め、処理装置の寸法および複雑さを減少さ
せ、また自動化を容易にすることができる。

【００３７】 各反応ユニットは、例えば、ほぼクレジットカードの寸法と形状であってよい
。試料サポートの上にこのユニットを据え付けるか、あるいは都合よくは、それ
らを連結ユニット鎖の形態でつくってもよく、鎖は理想的にはロールとしてある
いは扇子状の積重ね（ｆａｎｎｅｄ ｓｔａｃｋ）として保管するのに十分な可
撓性をもつ。従来技術の反応システムはこのようなユニットをバッチ処理したで
あろうし（前記Ｆｉｎｄｌａｙ他により記載されるように）、あるいは１つの処
理サイトに各ユニットの静止を保ったままで各ユニットに熱サイクルを加えたで
あろう。本発明はユニットが作製されつつ、連続的に処理されることを可能にす
る。

【００３８】 本発明の試料サポートは、好ましくは３個より多いかもしくは５個より多く、
より好ましくは１０個以上、最も好ましくは少なくとも２０個もしくは５０個あ
るいは１００個以上の次々と配置された試料容器を備える。例えば、ペアあるい
はより大きなグループの配列（ａｒｒａｙ）に容器を配置することができ、その
結果、例えば２個の隣接する容器が同時にある処理サイトに到着し、別の２個が
その後に従いさらに別の２個がそれに従い、以下同様のことが続く。適切には、
この容器はキャピラリチューブの形態のものである。

【００３９】 好ましくは、それに入っている試料をモニタする助けとなるように、各容器の
少なくとも一部分は透明あるいは半透明である。

【００４０】 試料サポートは、サポートが適当な処理サイトを通過するときに容易に導電性
材料に電流を流せるように、好ましくは電気接点（例えば、サポートの端部に、
および／または各試料容器もしくは反応ユニットに設けられる）を備える。別法
として、例えば使われている導電材料に適切な電場あるいは磁場を加えることに
より、導電材料に電流を誘起することができる。理想的には、サポートと試料容
器は、各容器の温度をサポート上の他の容器とは独立に制御できるように、各容
器、あるいは少なくとも１組の容器に個別に電流を流すことができるように配置
されている。

【００４１】 例えば関連情報を収めるマイクロチップを用いて、試料サポートの容器、およ
び／または容器を備える反応ユニットに標識を付けて処理中の容器を同定するこ
とができる。１種または複数の試薬、特に凍結乾燥、冷凍あるいは安定化試薬を
、従来のやり方で容器に予め充填しておくことができる。別法として、本発明に
よる装置に備えられたインラインピペッティングステーションで、容器に試薬を
投入することができる。

【００４２】 試料サポート、および／または試料サポートが備える各試料容器あるいは反応
ユニットは、好ましくは、使用後に捨てることができるようにデザインされてい
る。

【００４３】 例えば（連続的な形態ではないが）同時係属の英国特許出願第９９２２９７１
．８号に記載されるように、サポートは導電層と表面層を備えそれらの間に定め
られる１個または複数の試薬ウェルをもつことができる。適切な試薬でこのよう
な試料容器を満たし、次に熱サイクルを受ける前にシールすることができる。

【００４４】 本発明の第１の態様による装置を用いるとき、温度制御サイトおよび場合によ
っては存在するモニタリングサイトの上流の処理サイトで、第２の態様によるサ
ポート上の試料容器を充填および／またはシールすることができる。装置の使用
についての他の態様と同様、部分的あるいは完全にこれらのステップを自動化す
ることができる。

【００４５】 したがって、本発明による装置は、温度制御サイトの上流に、好ましくは試料
サポート上あるいはサポートにある一連の試料容器に試薬を充填する手段、およ
び／または充填された試料容器をシールする手段を備えることができる。この装
置はまた、好ましくは、前記タイプの試料サポートを製造する手段およびそのよ
うに製造された試料サポートを下流の処理サイトに搬送する手段も備える。

【００４６】 本発明の第３の態様は熱サイクル反応を実施する方法を提供し、この方法には
、一連の試料を一連の次々と配置された温度制御サイトを通して搬送するために
、第１の態様による装置、および／または第２による試料サポートを用いること
が含まれ、各サイトでは、試料に温度変化を引き起こすために、サイトを通過し
試料が入っている容器に電流が流されるか、あるいは誘起される。

【００４７】 このような方法では、好ましくは、試料は温度制御サイトを通して連続的に搬
送される。適切には熱サイクル反応は増幅反応、特にＰＣＲ反応の一部である。

【００４８】 この方法は、好ましくは、少なくとも部分的に、例えばコンピュータ制御によ
り自動化される。この方法により処理量の多い試験が可能となり、このことは、
例えば空気、体液、食物などの病原体あるいは他の（遺伝子汚染を含む）汚染物
質のＤＮＡ増幅などの診断法にとって特に望ましい。

【００４９】 この方法は、例えば貯蔵雰囲気（ｓｔｏｒａｇｅ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ）、
反応混合物、水あるいは食物供給、生産物あるいは副生成物、廃棄物排出口（ｗ
ａｓｔｅ ｏｕｔｌｅｔ）における、あるいはｉｎ ｖｉｖｏの体液おける環境
条件さえもオンラインでモニタするのに特に有用である。

【００５０】 関心のある環境から連続的に試料を取出し、本発明の方法を用いて次々と熱サ
イクルを含む診断プロセスのもとにおくことができる。試料がモニタ用のサイト
を通るとき、試料組成が時間に依存する様子を知ることができる。

【００５１】 本発明の装置に関連する前記のように、１つまたは複数の追加の処理サイトで
、しかるべく試料を取得し、かつ／または容器に充填し、かつ／またはモニタす
ることができる。

【００５２】 第４の態様によれば、本発明は第２の態様による試料サポートを製造する方法
を提供し、この方法には、それに電流が流れたとき発熱する導電性（好ましくは
プラスチック）材料を備える可撓性ストリップに一連の反応ウェルを（例えばプ
レス加工により）形成することが含まれる。この方法に、１個または複数の反応
ウェルに適切な位置にある１個または複数の電気接点を設けることを含めること
ができる。この方法にはまた、１個または複数の反応ウェルに望ましい１種の試
薬あるいは複数の試薬を前もって充填することも含まれる。

【００５３】 やはりここでも、可撓性ストリップは導電性材料からなっていてもよく、ある
いはそれはこのような材料の層を組み入れてもよい。

【００５４】 本発明の第４の態様の方法を、第３の態様の方法に組み込んでもよい。

【００５５】 本発明の第５および第６の態様によれば、（ａ）第２の態様による試料サポー
トと組み合わせた第１の態様による装置、ならびに（ｂ）第３による方法におい
て第２の態様による試料サポートを用いること、が提供される。

【００５６】 本発明はここで添付の説明用の図を参照してより詳細に説明されるであろう。

【００５７】 全ての図は概略的である。

【００５８】 最初に図１を参照すると、図示された方法は、矢印で示される方向に、次々と
配置された一連の処理サイト１〜７を通して、連続サポート上で、一連の試料を
搬送することを含む。この場合、サイト３〜６は、試料が望ましい温度間で熱サ
イクルを受ける温度制御サイトである。さらなる処理サイトは、（１）試料容器
に試料を充填すること、（２）容器の開放端をシールすることおよび（７）試料
に放射を照射し、適切に標識された試薬により放出される光を検出することによ
り、試料中の反応の進行、および／または試料の組成をモニタすること（例えば
、試料中の目標物質を検出するためのアッセイにおいて）、のために存在する。
〔別法として、サイト３、４、５および／または６で、加熱および冷却の完全な
熱サイクルを１回あるいは複数回実施することができる。〕好ましくは自動化さ
れた従来の装備が、必要な処理ステップを実施するために７個のサイトで使用さ
れる。

【００５９】 通常、本発明による装置は、図１に概略的に示される７個より多い処理サイト
を備える。例えば、それは、３ステップ以上の典型的なＰＣＲ反応を実施するた
めに、１５０以上の温度制御サイトを備えることができる。

【００６０】 図１のシステムでは、試料は、例えばＷＯ−９８／０９７２８、あるいはＦｉ
ｎｄｌａｙ他（前記）により、あるいは同時係属の英国特許出願第９９２２９７
１．８号に開示される一般的な形態の使い捨て反応ユニットに入れられる（図４
参照）。各ユニットは一列の反応「ウェル」をもち、これにサイト１で望みの試
薬を充填し、サイト２でシールすることができる。このようなユニットの連続鎖
８は、可撓性プラスチック「ブリッジ」により互いに連結しており、ロール９に
蓄えられており、そこから処理サイト１〜７を通して供給される。従来の駆動手
段（示されていない）が、装置を通して自動的に鎖８を動かすために用いられる
。

【００６１】 図２のシステムは、反応ユニットの鎖８が扇子状の積重ねとして蓄えられてい
ること以外は、図１のものと同じである。

【００６２】 図３の別のシステムでは、反応ユニットの鎖１１は、処理サイト１〜７の上流
の追加のサイト１２で製作されており、そしてそこから直接装置を通して供給さ
れて望みの熱サイクル反応が起きる。

【００６３】 図１、２および３のシステムで使用の試料サポートが図４および５に示されて
いる。図４のものは、一連のほぼチューブ状の試料ウェル２１が従来のダイとチ
ューブ成形機を用いて叩き出されている、長く伸びた可撓性ストリップ２０の形
態である。ストリップは前記タイプの導電性ポリマーからなり、このポリマーは
それを通して電流が流れると発熱する。各試料ウェルは電気接点２２を備えてお
り、処理の適当な段階でそれに電流を流すことができる。２３で示されるように
、例えば乾燥あるいは凍結試薬をウェルに前もって充填することができる。

【００６４】 本発明による方法には、未処理のポリマーストリップに試料ウェル２１を叩き
出すステップ、電気接点２２を導入するステップ、ウェルに望みの試薬を充填す
るステップ、充填されたウェルをシールするステップ（例えば、ヒートシールに
より、あるいは接着剤または栓により）ならびに次のこうして形成された一連の
試料を一連の温度制御サイトおよび場合によっては存在するモニタリングサイト
などの追加の処理サイトを通して搬送するステップ、を含めることができる。し
たがって、連続的に全プロセスを実施することができ、また完全な自動化に適し
ている。

【００６５】 図５および６の試料サポートは、全体として３１で指定される可撓性ストリッ
プに設けられた、ほぼクレジットカードの大きさの一連の反応「ユニット」３０
を備える。ストリップは、薄いアルミニウム箔の裏打ち層３２、接着層３４によ
り裏打ち層に固着したポリカーボネート仕切り層３３、および接着剤３６により
仕切り層に固着する光学的に透明なポリカーボネート表面層３５を備える。各ユ
ニットでは、仕切り層３３は、試料ウェルを定める穴３７（この場合、６個）の
アレイを備える。この穴３７はチャネル３８および入口３９（図６参照；簡単の
ため図５では省略）と連通しており、これらを通じて試薬を試料ウェルに導入す
ることができる。入口がシールされた後、閉じ込められた試料で熱サイクル反応
が実施される。例えばＷＯ−９８／０９７２８、Ｆｉｎｄｌａｙ他（前記）、あ
るいは同時係属の英国特許出願第９９２２９７１．８号に記載される方法により
、充填とシールを実施することができる。

【００６６】 熱導電性のアルミニウム層３２の存在が、ユニット内の試料を望みの温度に加
熱あるいは冷却するのに必要な時間を短縮する。電極４０が各「ユニット」に隣
接してストリップ３１上に備えられる（図６参照）。

【００６７】 適切なやり方で配置され、各ユニットに設けられる試料ウェルの数はいくらで
もよい。望ましい試薬を前もってウェルに充填することもできる。

【００６８】 ストリップ３１は、この場合はスプロケットホール４１である、規則的で一定
間隔の噛み合わせることができる一連の駆動手段を備え（図６を参照）、それに
より一連の処理サイトを通してストリップを駆動することができる。ストリップ
は、その可撓性を増すために連接するユニット間のライン４２に沿って刻み目が
入れられている。

【００６９】 本発明による別の試料サポートは、例えば図５および６の箔裏打ち層３２に対
応する可撓性裏打ちストリップ備えてもよく、その上に表面および仕切り層３５
および３３を組み込む一連の反応ユニットが据え付けられる。裏打ちストリップ
は何らかの導電性材料、特に導電性ポリマーからなっていてもよい。

【００７０】 さらに別のものとして、導電層がない代わりに導電性要素を各試料ウェルに独
立して組み込んでもよい。これらは電導性ポリマーからなる適切に位置づけられ
た領域からなる形態をとることができるであろう。

【００７１】 図７は、適当なやり方で互いに連結されている、個々のＰＣＲ反応容器（チュ
ーブ４３）の鎖を、本発明に従ってどのようにして一連の処理サイト４４を通し
て搬送することができるかということを示す。各サイトには、移動式の１対のア
クチュエータ４５が配置されていて、チューブがサイトを通過するときチューブ
に存在する導電要素に磁場をかけ、従って電流を誘起する。

【００７２】 各チューブ４３（図８参照）は、主にポリプロピレンから形成されているが導
電性ポリマーのある形状の外側層４６を組み込む２部射出成形品である。この外
側層はアクチュエータ４５によりその内部に電流が誘起されたとき発熱し、こう
してチューブの内容物に熱を供給する。

【００７３】 チューブ４３はまた試料充填後その開放端をシールする栓４７をもつ。

【００７４】 図９および１０に示される別のシステムでは、ＰＣＲチューブ４８の鎖は、１
対の「ピンチローラー」４９により、本発明よる装置を通して搬送される。これ
らのローラーはスチールなどの導電性材料からなり、使用時に各チューブがロー
ラーを通過するとき、それらが各チューブの導電性ポリマーからなる外側層５０
（図１０参照）と電気的接触を形成するように据え付けられている。この接触は
、図には示されていないが、適切な位置にあるブラシなどによっておこなうこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による方法および装置を示す図である。

【図２】 本発明による別の方法および装置を示す図である。

【図３】 本発明による別の方法および装置を示す図である。

【図４】 図１、２あるいは３の方法および装置で用いられる試料サポートの垂直縦断面
図である。

【図５】 図１、２あるいは３の方法および装置で用いられる試料サポートの垂直縦断面
図である。

【図６】 図５の試料サポートの水平断面図である。

【図７】 本発明による装置を通過する試料サポートの平面図である。

【図８】 図７の配置の垂直断面図である。

【図９】 本発明による別の装置を通過する試料サポートの平面図である。

【図１０】 本発明による別の装置を通過する試料サポートの垂直断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 スクアイレル，デイビツド・ジエームズ イギリス国、ウイルトシヤー・エス・ピ ー・４・０・ジエイ・キユー、ソールズベ リ、ポートン・ダウン、デイー・エス・テ イー・エル (72)発明者 リー，マーテイン・アラン イギリス国、ウイルトシヤー・エス・ピ ー・４・０・ジエイ・キユー、ソールズベ リ、ポートン・ダウン、デイー・エス・テ イー・エル Ｆターム(参考） 4B024 AA20 CA01 HA11 HA19 4B029 AA23 BB20 CC01 DD06 DF01 DG06 GA02 GA06 GB02 4G075 AA01 AA63 AA65 BA10 BB10 CA02 DA02 EA06 EB21 ED20 EE02 EE07 EE31 FA01 FA12 FB02 FB03 FB12 FC04 FC11 FC20

Claims (53)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 次々と配置された一連の温度制御サイトおよび該サイトを通
   して一連の試料を搬送するための搬送手段を備え、各サイトが、試料に温度変化
   を引き起こすために、該サイトを通過する試料の入った容器に電流を流すかある
   いは電流を誘起するための手段を備える、熱サイクル反応を実施するための装置
   。
2. 【請求項２】 搬送手段が少なくとも部分的に自動化されている請求項１に
   記載の装置。
3. 【請求項３】 処理サイトが直線状に配置されている請求項１または２に記
   載の装置。
4. 【請求項４】 次々と配置された４個より多い温度制御サイトを備える請求
   項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 【請求項５】 各温度制御サイトが該サイトを通過する全ての試料容器に一
   定レベルの電流を流すかあるいは誘起する請求項１から４のいずれか一項に記載
   の装置。
6. 【請求項６】 各温度制御サイトで搬送手段に組み込まれた電気接点を通し
   て電流が試料容器に流される請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
7. 【請求項７】 １個または複数の追加の処理サイトを備える請求項１から６
   のいずれか一項に記載の装置。
8. 【請求項８】 １個または複数の追加の処理サイトに、サイトを通過する試
   料の組成および／または試料内で起こっている反応の進行をモニタするためのモ
   ニタリング手段を備える請求項７に記載の装置。
9. 【請求項９】 モニタリング手段がサイトを通過する試料による放射の吸収
   もしくは放出を検出するための手段、および／または該放出を誘導するための手
   段を備える請求項８に記載の装置。
10. 【請求項１０】 １個または複数の追加の処理サイトに、サイトを通過する
    一連の試料容器に試薬を充填するための充填手段を備える請求項７から９のいず
    れか一項に記載の装置。
11. 【請求項１１】 １個または複数の追加の処理サイトに、サイトを通過する
    、試料の入った容器をシールするための手段を備える請求項７から９のいずれか
    一項に記載の装置。
12. 【請求項１２】 温度制御サイトの上流に、次々と順次配置された一連の独
    立した試料容器を備える試料サポートを製造するための手段、および該製造され
    た試料サポートを温度制御サイトに搬送するための手段を備える請求項１から１
    １のいずれか一項に記載の装置。
13. 【請求項１３】 熱サイクル反応を実施するための装置であって、実質的に
    添付の説明用の図を参照して本明細書に記載されるようなものである装置。
14. 【請求項１４】 請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置で使用する
    ための試料サポートであって、次々と順次配置された一連の試料容器を備え、一
    連の処理サイトを通して連続的に搬送されるように構成されたサポートであり、
    電流が流れたときに発熱する導電性材料を備えるサポート。
15. 【請求項１５】 各試料容器が、電流が流れたときに発熱する導電性材料か
    らなる独立した要素を組み込む請求項１４に記載の試料サポート。
16. 【請求項１６】 導電性材料がプラスチック材料である請求項１４または１
    ５に記載の試料サポート。
17. 【請求項１７】 導電性プラスチック材料が導電性材料充填ポリマーである
    請求項１６に記載の試料サポート。
18. 【請求項１８】 導電性材料がカーボンあるいは金属である請求項１７に記
    載の試料サポート。
19. 【請求項１９】 試料容器が直線状、あるいは実質的に直線状に配置されて
    いる請求項１４から１８のいずれか一項に記載の試料サポート。
20. 【請求項２０】 可撓性材料のストリップを備え、その上に一連の試料容器
    が据え付けられているか、あるいは該ストリップに一連の試料容器が形成されて
    いる請求項１４から１９のいずれか一項に記載の試料サポート。
21. 【請求項２１】 可撓性材料が導電性プラスチック材料である請求項２０に
    記載の試料サポート。
22. 【請求項２２】 可撓性材料が導電性プラスチック材料の層を組み込む請求
    項２０に記載の試料サポート。
23. 【請求項２３】 各容器を独立に温度制御できるように、個々の試料容器の
    位置に対応して、電気的に分離可能な一連の領域を備える請求項２１または２２
    に記載の試料サポート。
24. 【請求項２４】 試料容器が可撓性材料で形成される請求項２０から２３の
    いずれか一項に記載の試料サポート。
25. 【請求項２５】 一連の反応ユニットを備え、ユニットの各々が１個または
    複数の試料容器を提供し、さらに該ユニットが、処理サイトを通して次々と搬送
    できるように１つの鎖として互いに連結している請求項１４から１９のいずれか
    一項に記載の試料サポート。
26. 【請求項２６】 試料サポートが使用後捨てることができるようにデザイン
    されているか、あるいは試料サポートに備わる試料容器もしくは反応ユニットが
    使用後捨てることができるようにデザインされている請求項１４から２５のいず
    れか一項に記載の試料サポート。
27. 【請求項２７】 サポートが適当な処理サイトを通過するとき、導電性材料
    に容易に電流を流せるようにするための電気接点をさらに備える請求項１４から
    ２６のいずれか一項に記載の試料サポート。
28. 【請求項２８】 容器に入っている試料の組成および／または試料内で起こ
    っている反応の進行をモニタできるように、各試料容器の少なくとも一部分が透
    明あるいは半透明である請求項１４から２７のいずれか一項に記載の試料サポー
    ト。
29. 【請求項２９】 ３個より多くの次々と配置された試料容器を備える請求項
    １４から２８のいずれか一項に記載の試料サポート。
30. 【請求項３０】 １０個以上の次々と配置された試料容器を備える請求項２
    ９に記載の試料サポート。
31. 【請求項３１】 試料容器がアレイとして配置される請求項１４から３０の
    いずれか一項に記載の試料サポート。
32. 【請求項３２】 １個または複数の試料容器が１種または複数の試薬で前も
    って充填されている請求項１４から３１のいずれか一項に記載の試料サポート。
33. 【請求項３３】 ロールの形態である請求項１４から３２のいずれか一項に
    記載の試料サポート。
34. 【請求項３４】 扇子状の積重ねの形態である請求項１４から３２のいずれ
    か一項に記載の試料サポート。
35. 【請求項３５】 一連の処理サイトを通してサポートを駆動できる、噛み合
    わせることができる駆動手段を備える請求項１４から３４のいずれか一項に記載
    の試料サポート。
36. 【請求項３６】 実質的に添付の説明用の図を参照して本明細書に記載され
    るようなものである試料サポート。
37. 【請求項３７】 次々と配置された一連の温度制御サイトを通して一連の試
    料を搬送するために、請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置、および／
    または請求項１４から３６のいずれか一項に記載の試料サポートを用いることを
    含み、各サイトで、試料に温度変化を引き起こすために、サイトを通過する、試
    料の入った容器に電流が流されるかあるいは誘起される、熱サイクル反応を実施
    する方法。
38. 【請求項３８】 一連の試料が温度制御サイトを通して連続的に搬送される
    請求項３７に記載の方法。
39. 【請求項３９】 反応が増幅反応の一部分である請求項３７または３８に記
    載の方法。
40. 【請求項４０】 反応がＰＣＲ反応の一部分である請求項３９に記載の方法
    。
41. 【請求項４１】 試料が、試料の組成、および／または試料内で起こってい
    る反応の進行がモニタされる１個または複数の処理サイトを通してさらに搬送さ
    れる請求項３７から４０のいずれか一項に記載の方法。
42. 【請求項４２】 試料サポート上あるいは試料サポートに設けられた試料容
    器が、試料容器に試料および／または試薬が充填される処理サイトを通して搬送
    される請求項３７から４１のいずれか一項に記載の方法。
43. 【請求項４３】 少なくとも部分的に自動化されている請求項３７から４２
    のいずれか一項に記載の方法。
44. 【請求項４４】 熱サイクル反応を実施するための方法であって、実質的に
    添付の説明用の図を参照して本明細書に記載されるようなものである装置。
45. 【請求項４５】 請求項１４または該請求項１４に従属する請求項のいずれ
    かに記載の試料サポートを製造する方法であって、導電性材料を通して電流が流
    れると発熱する導電性材料を備える可撓性ストリップに一連の反応ウェルを形成
    することを含む方法。
46. 【請求項４６】 導電性材料がプラスチック材料である請求項４５に記載の
    方法。
47. 【請求項４７】 １個または複数の反応ウェルに適切な位置にある１個また
    は複数の電気接点を設けることをさらに含む請求項４５または４６に記載の方法
    。
48. 【請求項４８】 １個または複数の反応ウェルを望ましい１種の試薬または
    複数の試薬で前もって充填することをさらに含む請求項４５から４７のいずれか
    一項に記載の方法。
49. 【請求項４９】 請求項１４または該請求項１４に従属する請求項のいずれ
    かに記載の試料サポートを製造する方法であって、実質的に添付の説明用の図を
    参照して本明細書に記載されるようなものである方法。
50. 【請求項５０】 請求項４５から４９のいずれか一項に記載の方法をさらに
    組み入れる請求項３７から４４のいずれか一項に記載の方法。
51. 【請求項５１】 請求項１４から３６のいずれか一項に記載の試料サポート
    と組み合わせた請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置。
52. 【請求項５２】 請求項３７から４４のいずれか一項に記載の方法での、請
    求項１４から３６のいずれか一項に記載の試料サポートの使用。
53. 【請求項５３】 関心のある環境条件のオンラインモニタリングの方法であ
    って、環境から連続的に試料を取出すこと、および請求項３７から４４もしくは
    ５０のいずれか一項に記載の方法を用いて、次々と各試料を熱サイクルを含む診
    断プロセスのもとにおくことを含む方法。