JP2003530087A - 少なくとも1種の生物学的要素を含む試料を処理する方法 - Google Patents
少なくとも1種の生物学的要素を含む試料を処理する方法Info
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Abstract
Description
である、1999年10月11日出願の米国特許出願第415796号の一部継
続出願である。
方法に関する。以下の記述は詳細には、例えばDNA、RNA、断片、補体、ペ
プチド、ポリペプチド、酵素、プリオン、タンパク質、メッセンジャーRNA、
トランスファーRNA、ミトコンドリアRNA、ミトコンドリアDNA、抗体、
抗原、アレルゲン、生物学的実体(細胞、ビリオンなど)の部分、表面タンパク
質、上記の機能等価物などの特定の領域の全体または部分であり、あるいはこれ
らを含むことができる、関心のある項目を測定することに関する。
ていくつかの検査を実施することができる。このような体液には例えば、血清、
全血、尿、スワブ(swab)、血漿、脳脊髄液、リンパ液、組織固体などが含
まれる。これらの患者体液に関して検査を実施することによって、体液中の、先
に挙げたような関心のある項目を測定することができる。患者の体液中の関心の
ある項目の測定に基いて、患者の健康状態についての情報を得ることができる。
処理する方法を提供する。1つの方法は、前記試料中に第1の導体および第2の
導体を導入するステップを含む。前記第1の導体と前記第2の導体の間に電圧を
印加する。前記電圧を調整して、前記少なくとも1種の生物学的要素の、PCR
反応プロセスにおいて増幅されまたは検出される能力を低減させる。
能に付着させる。前記試料中に第1の導体および第2の導体を導入する。前記第
1の導体と前記第2の導体の間に電圧を印加する。前記電圧を調整して、前記少
なくとも1種の生物学的要素が前記結合部材から取り外されるようにする。
および第2の導体を導入する。前記第1の導体と前記第2の導体の間に電圧を印
加する。前記電圧を調整して、前記少なくとも1種の生物学的要素をアンジップ
する。
1の導体および第2の導体を配置する。前記第1の導体と前記第2の導体の間に
電圧を印加する。前記電圧を調整して、前記少なくとも1種の生物学的要素の、
PCR反応プロセスにおいて増幅されまたは検出される能力を低減させる。
能に付着させる。前記試料に隣接して、第1の導体および第2の導体を配置する
。前記第1の導体と前記第2の導体の間に電圧を印加する。前記電圧を調整して
、前記少なくとも1種の生物学的要素が前記結合部材から取り外されるようにす
る。
1の導体および第2の導体を配置する。前記第1の導体と前記第2の導体の間に
電圧を印加する。前記電圧を調整して、前記少なくとも1種の生物学的要素をア
ンジップする。
法および構造体に関する。関心のある項目は例えば、DNAまたはRNAの特定
の1つまたは複数の領域、あるいは断片、補体、ペプチド、ポリペプチド、酵素
、プリオン、タンパク質、メッセンジャーRNA、トランスファーRNA、ミト
コンドリアRNA、ミトコンドリアDNA、抗体、抗原、アレルゲン、生物学的
実体(細胞、ビリオンなど)の部分、表面タンパク質、これらの機能等価物、こ
れらの濃縮物、または試料の他の所望の要素である。例示的な一実施形態では、
関心のある項目が、それだけには限らないが、特定のDNA領域、RNA領域、
抗体、または、それだけには限らないが、CT、CT/GC、MT、HCV、H
BV、HPV、HIV、CMV、HLA、HTLVを含む抗原、および、それだ
けには限らないが、感染症、遺伝マーカ、癌、心臓血管系項目、薬理遺伝学項目
などに関係したその他の項目から選択される。いくつかの実施形態では関心のあ
る項目が、それだけには限らないが、HCVに対する抗体、HIV 1/HIV
2に対する抗体、B型肝炎コア抗原に対する抗体(HBcAb)、癌胎児抗原
(CEA)、癌抗原19−9(CA19−9)、B型肝炎表面抗原(HBsAg
)、B型肝炎表面抗原に対する抗体(HBsAb)、α−フェトプロテイン(A
FP)、全前立腺特異抗原(全PSA)、遊離PSA、甲状腺刺激ホルモン(T
SH)、黄体化ホルモン(LH)、卵胞刺激ホルモン(FSH)、β−ヒト絨毛
膜性生殖腺刺激ホルモン(β−hCG)、遊離チロキシン(遊離T4)、遊離ト
リヨードサイロニン(遊離T3)、全T4、全T3、プロゲステロン、テストス
テロン、エストラジオール、プロラクチン、ビタミンB12(B12)、葉酸塩
、グリケート化されたヘモグロビン、およびフェリチンから選択される。要する
に、ほとんど任意のものが関心のある項目となりうる。
とができる。理解を明瞭にするため、以下ではこれらの構造体および方法を、D
NA/RNA試料調製/増幅/検出アナライザでの使用に関して論じる。この装
置は、試料中の関心のある項目の測定を1時間に約100回以上実施し、試料調
製を切り離した場合には、試料中の関心のある項目の測定を1時間に約300回
以上実施する。あるいは同じ構造体を、免疫学的検定アナライザ、または免疫学
的検定アナライザおよびDNA/RNAアナライザとして使用することができる
。1時間に600、400、200、50回などの測定を実行するアナライザ中
で使用するなど、これらの構造体および方法を他の使用法で使用することもでき
ることに留意されたい。
の回数(スループット)を変更する、関心のある項目を測定に合わせるなど、個
々のニーズを満たすようにすることができる。例えば、所与の時間にY回の測定
を実行する構造体をX個接続して、接続された構造体が、1時間にX×Y回の測
定を実行するようにすることができる。所望ならば、1998年3月12日出願
の同時係属の米国特許出願09/041352号に記載されている方法と実質的
に類似の方法で、構造体の資源を割り当てることができる。この出願は本件の譲
受人に譲渡され、その開示は全体が本明細書に組み込まれる。
に参照する米国特許第5795784号に開示されているアナライザ)、血液ア
ナライザ(例えば後に参照する米国特許第5891734号に開示されているア
ナライザ)など、他のアナライザと動作可能に接続することができる。
方法で実行することができることに留意されたい。例えば、同様の全ての関心の
ある項目に対する全ての測定プロセスステップを、所与の構造体が実行する測定
の回数とは無関係に同じ時間枠内、例えば36秒以内に実行することができる。
これらの構造体は共通の要素、例えば試薬、使い捨て物品、および他の要素、例
えば流体類、送達技術、測定ステップ実行機構、ソフトウェアなどを含むことが
できる。
例えばコンベヤシステムなどと連結して、この構造体を、臨床化学または血液学
アナライザなどの異なる構造体またはアナライザとともに同じセッティングで使
用できるようにすることができる。このコンベヤシステムは、1つの試料に対し
て異なる測定を実施できるように、試料を構造体間で移動させることができる。
さらに、本明細書では分かりやすくするために構造体の動作を1つの構造体につ
いて説明するが、複数の構造体を、同じやり方または異なるやり方で、同時に、
または異なる時刻に動作させることができることを銘記されたい。さらに、1つ
の動作方法の方法ステップを別の動作方法の方法ステップと組み合わせて、別の
動作方法を達成することもできる。
許などの現在入手可能な文献に記載されている構造体または方法、あるいはその
一部分と組み合わせることができる。これらの特許は全て本件の譲受人に譲渡さ
れているので、これらの特許の開示は全体が本明細書に組み込まれる。その米国
特許は、第5468646号、5536049号、5543524号、5545
739号、5565570号、5669819号、5682662号、5723
795号、5795784号、5783699号、5856194号、5859
429号、5891734号、および5915583号である。
済的な方法で分析するためのものである。この構造体は使用者が構造体に試料を
供給し、構造体が試料を処理し、例えば試料を培養し、調製し、溶解し、溶離し
、分析し、読み取るなどして、処理結果を報告することを可能にする。構造体の
サブコンポーネントには、例えば、試料、試薬などの材料の混合、吸引および分
配、ならびに培養、化学分離および検出などの装置および方法が含まれる。一般
的に言えば、化学オートメーションのための構造体構造の実施態様は、所望の患
者試料の追加方法、試薬添加方法、スループット(所与の時間内の測定回数)、
汚染低減方法、検出方法、混合の程度、培養温度および培養期間の要求などの多
くの要因によって駆動される。
環境に従う構造体1aを開示する。構造体1aは、ベース2の中に取外し可能に
置かれた第1の容器1を含む。いくつかの実施形態ではベース2が、先に参照し
た米国特許第5795784号に開示されているプロセス経路の構造に実質的に
類似した構造を有することができる。その場合には、図1および2に示した構造
体を、プロセス経路に沿った適切な位置に配置することができる。プローブ3は
適切な原動機に、希望ならばプローブ3が複数の方向に動くことができるように
取り付けられている。プローブ3は位置3aで、プローブ3が吸引および分配機
能を実行することを可能にする適切な構造体に流体接続されている。これらの流
体機能は、通常のポンプ(例えば注射器、ぜん動ポンプ)およびバルブ技術の使
用によって実現することができる。これらのうちのいくつかは今日よく理解され
ている。プローブ3は、Tecanガントリ(スイスTecan社のTecan
RSPモデルシリーズ)、Abbott theta−Zロボット(部品番号7
8479。米イリノイ州Abbott ParkのAbbott Labora
toies社)など、多くの手段のうちの1つによって動かすことができる。ベ
ース2は、機械加工されコーティングされたアルミニウムなど、望ましい任意の
材料から製作することができる。例示的な実施形態ではベース2が、MIL−A
−63576 TypeI仕上げを施した6061−T6アルミニウムから作ら
れる。第1の容器1は、望ましい任意の材料から製作することができ、ポリエチ
レン(例えばDOW 30460M HDPEまたはChevron 9512
)、またはポリプロピレン(例えばMontel PD701N)、またはポリ
スチレン(例えばDow 666)から成形することができる。図示の実施形態
では、第1の容器1の大きさが、試料、試薬などの流体がある量、例えば約7m
l入る大きさである。図12Aから12Oに、第1の容器1の代替構造を示す。
を収容するための特徴を提供するので、ベース2の構造を変更して、さまざまな
構造の第1の容器1を収容し、または補完することができることに留意されたい
。
中の選択された時刻に、第1の容器1に対して動かすことができる。磁石4のこ
の運動によって、測定プロセスの1つのステップを実行することができ、これに
よってそのステップを、希望に応じて選択的かつ自動的に実行し、または回避す
ることができる。一実施形態では、容器の比較的に近くに磁石4を移動させて、
第1の容器1内の磁気感応性の粒子を第1の容器1の側壁に引き寄せ、これによ
って、患者試料中の所望の関心のある項目と結合している可能性があるその粒子
を、残りの患者試料または第1の容器1の他の内容物から分離することができる
。
第1の容器1の内容物の一部分を、廃液/洗浄液リザーバ10へと吸引すること
ができる。以降の分配、分離および吸引ステップを使用して、関心のある項目の
測定を強化することができる。磁気分離が望ましくない測定の期間中、すなわち
磁気分離ステップが回避される測定の期間中は、第1の容器1およびその内容物
に働く磁石4の磁界の影響を低減するために、磁石4を、第1の容器1に対して
比較的に遠い位置に移動させることができる。所望ならば、関心のある項目が付
着していない磁気感応性粒子を、第1の容器1の側壁に引き寄せ、その間に、関
心のある項目を含む第1の容器1の残りの内容物を例えばプローブ3によって第
1の容器1から取り除くこともできる。
2に提供することができる。装置7は、手動でまたは自動的にベース2に取外し
可能に接続することができ、適切なルーチンを実行するメモリを有するコンピュ
ータなどの適切なコントローラによって操作することができ、現在使用可能な伝
導、対流および/または放射などの熱伝達手段を利用することができる。一実施
形態では、熱的に調整(加熱および/または冷却)した空気を第1の容器1に対
して移動させて、第1の容器1の内容物を所望の方法で熱的に調整する。
料および容器9の中に含まれる試薬をプローブ3などによって第1の容器1に加
えることができる。複数の試料および/または試薬が望ましい場合、複数の容器
8および/または9の、コンベヤ、回転ラック、他の可動配置などのおそらくは
再循環するアレイを提供することができる。容器8および9は、それぞれポリス
チレン(DOW 666)、高密度ポリエチレン(DOW 30460M HD
PEまたはChevron 9512)のようなポリマーなどの適切な任意の材
料から製作することができる。
5795784号に開示されているカバーに実質的に類似したカバー30(図5
C)を、容器8または9に追加することができる。カバー30は、Lexing
ton Medical 3481005 EPDM、Abbott EPDM
(米オハイオ州Ashland)などの適切な任意の材料から作ることができる
。容器8および9ならびに関連するカバーのいくつかの構造はそれぞれ、先に参
照した米国意匠特許第401697号、米国意匠特許第401699号および米
国意匠特許第397938号に見出すことができる。容器8などの容器を他の容
器またはキャリアにはめ込むための方法が、同じ所有者の米国特許第59155
83号に記載されている。
ーブ3を廃液/洗浄液リザーバ10に移動させることによってプローブ3を洗浄
する、すなわち汚染物質にさらされる可能性を低減することができる。他の実施
形態ではプローブ3を変更して、米国特許第5232669号に開示されている
ピペッタチップなどの使い捨てチップ(先端)を組み込むことができる(この特
許は本件の譲受人に譲渡され、この参照によってその全体が本明細書に組み込ま
れる)。使用後、ピペッタチップは、プローブ3との流体/輸送接続部からはず
して廃棄することができる。使い捨てチップの別の例28を図5Fに示す。
6が配置されている。図示の実施形態ではボア6が、米国特許第5795784
号に開示されている類似の構造体と同様に、磁石4の反対側に位置する。したが
って、化学ルミネセンス、ならびに蛍光団などのラベルによって生成される他の
信号の検出などの同様の操作が可能である。
に結合されている。この駆動装置はミキサ5に力を加え、第1の容器1に軌道運
動をおそらく引き起こし、これによって所望の時刻に第1の容器1の内容物を混
合する。ベース2は、混合プロセスにとって重要な第1の容器1の自由度を制限
するように構築される。ベース2は、混合プロセスにとって重要な自由度の制御
を助けるふたを含むことができる。図13にミキサ5の代替構造5を示す。適切
なミキサの追加の実施形態が米国特許第5795784号に開示されている。
測定、例えば約100回の測定が実行されるように、すなわち比較的に高いスル
ープット環境が達成されるようにすることができる。構造体1aを、それぞれが
プローブ3、磁石4、ミキサ5、検出器のためのボア6および熱調整装置7のう
ちの1つまたは複数を備えた1つまたは複数の追加の構造体1aと動作可能に接
続することができる。この実施形態では複数の構造体1aが、磁石4、検出器6
、熱/冷却要素7、ミキサ5、試料/試薬の吸引/分配などを測定プロセス中の
所望の時刻に選択的に活動化することを可能にする。すなわち、これらの要素に
よって実行されるステップが選択的かつ自動的に実行される。この配置を用いる
と試料中の関心のある項目の測定を2つ以上の位置で、または2つ以上の構造体
1aを用いて実施することができ、これによって少なくとも2つの試料を実質的
に同時に処理することができる。
ベヤまたはエンドレスコンベヤ)、回転ラックなどの輸送システムを使用して、
1つの構造体1aから他の構造体1aへ第1の容器1を移動させることができる
。輸送系は、先に参照した‘784号特許に開示されているプロセス経路に実質
的に類似した系とすることができる。輸送系および/または個々の構造体は構造
体1aの位置に応じて、測定中の所与の時刻に実行したい機能だけを提供するよ
うに構築することができる。例えば、比較的に多数、例えば100個の構造体1
aを動作可能に相互に接続し、この多数の構造体1aのうちの一部、例えば5個
だけがミキサ5を含むようにすることができる。
えた構造体1bを示す。この実施形態では容器1が、図9に示した容器ローダ/
トランスポート35から第1のプロセス経路11上に実質的に自動的にロードさ
れる。あるいは第1の容器1は手動で、または‘784特許に記載されている方
法で自動的にロードすることもできる。容器1は、おそらく選択された時間間隔
、例えば36秒ごとに1ポジションずつ、第1のプロセス経路11上を、第1の
プロセス経路11に沿ったさまざまな位置に移動し、そこで試薬添加、試料添加
、培養、混合、洗浄などのさまざまな操作が、実行中の測定の意図されたフォー
マットまたはプロトコルの要件に基づいて選択的かつ自動的に実行される。構造
体1bの例示的な一実施形態では第1の容器1が、第1のプロセス経路11に沿
って約36秒ごとに約1.2インチ移動する。
少なくとも1つの温度コントローラまたはヒータを含む。第1のプロセス経路1
1は1つの温度に保つことができ、または例えば複数のヒータを用いるなどして
所望の数の温度に保つことができる。一実施形態では、ヒータが第1のプロセス
経路11を摂氏約37度に維持する。他の実施形態では、第1のプロセス経路1
1の一部分を摂氏約37度に維持し、第1のプロセス経路の別の部分を摂氏約7
0度に維持する。
も1つの温度に維持された容器1を他の温度から隔離するさまざまな方法を実装
することができる。例えば一実施形態では、第1のプロセス経路11を使用し容
器1を用いて、摂氏約37度、約20分の溶解などの第1の培養を実行し、摂氏
約50度、約20分の溶離などの第2の培養を実行することができる。第1のプ
ロセス経路11上で溶解および溶離に対して使用中の容器1は、第1の温度に曝
露している間は第2の温度から熱的に分離することができ、第2の温度に曝露し
ている間は第1の温度から熱的に分離することができる。
第1のプロセス経路11を適切な時刻に第1の温度または第2の温度に、例えば
伝導的に加熱する場合には、第1の温度に曝露されている第1のプロセス経路1
1の部分を、第2の温度に曝露されている第1のプロセス経路11の部分から熱
的に絶縁するための部材を導入することができる。この部材は、断熱材または物
理的な障壁などとすることができる。第1の温度、例えば摂氏37度に指定され
た部分の第1のプロセス経路11、および第2の温度、例えば摂氏50度に指定
された部分の第1のプロセス経路11で測定した温度条件に基づいて、この部材
を積極的に冷却し、または加熱することができ、これによって被曝容器1を第1
または第2の温度に適切に限定することができる。
に維持される。IR源などの少なくとも1つの他の熱エネルギー源を、第2の温
度、例えば摂氏50度に維持することが望ましい第1のプロセス経路11の部分
で第1のプロセス経路11に熱的に結合して、必要な時に、第1のプロセス経路
11のこの部分に所望の熱量を供給することができる。容器1の内容物の温度は
、IR源に対して曝露されている間に第2の温度まで上昇し、続いて、IR源に
対する曝露から解放されたときに第1の温度まで下がる。
路11上に第1の容器1が置かれた後に、ベルト36が、ベルト36上のピン3
6aとの係合を介して第1の容器1を移動させる。原動機38は、駆動歯車40
および被動歯車41を介してベルト36と係合する。原動機マウント39は所望
の方法で、原動機38の位置を被動歯車41に対して合わせる。
行列17上にロードされた容器キャリア27にロードされる。試料容器8および
関連する容器キャリア27の例を図6に示す。容器8および容器キャリア27は
、先に参照した米国特許第5915583号および米国意匠特許第401697
号に記載されている容器と実質的に同様のものとすることができる。
e Pipetting Centerのようなサンプルハンドラ、または‘7
84号特許に記載されている通常の構造体と同様に構築することができる。入力
待ち行列17の一例が図4に示されており、この例は、‘784号特許に開示さ
れているシステムのようなコンベヤシステムを備える。図4に示した実施形態は
、図3Aおよび3Bの構造体1bなどの構造体が空間17aの中に配置されるよ
うに構築され、そのため入力待ち行列17と構造体1bが協働することができる
。この実施形態では、試料入力待ち行列17と出力待ち行列17bを、ローカル
待ち行列17cだけオフセットして互いに隣接して配置することができる。
または容器キャリア27に関連づけられたコードを読み取ることができるように
配置される。バーコードリーダ25を使用して、ピペッタ19がアクセスできる
位置に位置する入力待ち行列17上の所与の試料を識別する。
待ち行列上の容器8から第1のプロセス経路11上に位置する第1の容器1に移
すことができる。ピペッタ19およびピペッタ12によって試薬などの他の項目
を、所与の測定フォーマットに基づいて第1の容器1に加えることができる。試
薬は、試薬ハンドラ13中に格納される。試薬ハンドラ13は、‘784特許に
記載されている試薬回転ラックと同様のものとすることができる。例示的な実施
形態では、後に詳述する「1チューブDNA/RNA20−20分試料調製プロ
トコル、1チューブ1.5時間PCR終点プロトコル」(1 Tube DNA
/RNA 20−20 Min Sample Prep Protocol,
1 Tube 1.5 hr PCR End Point Protoco
l)に指定された時刻に、ピペッタ19および12が第1の容器1に試薬を加え
る。
ノズル(不明瞭にならないよう図示されていない)が、流体分配ノズルを介して
ボトル29、31および32から第1の容器1に試薬を加えることができる。容
器29、31および32は図5E、5A、5Bおよび19に示されている。一実
施形態では容器31が、おそらく磁気感応性の固相微粒子を含む。容器31が、
その内容物を均質化する、すなわち流体媒体中の粒子を再懸濁させるために撹拌
器を必要とする可能性がある。撹拌器は、図3Aおよび3Bに示した微粒子試薬
ハンドラ18に組み込むことができる。この再懸濁は例えば、一般に理解されて
いる混合フィン、相補容器フィンおよび/またはフィンモーションなどの方法で
実施することができる。特定の実施形態では容器31内での粒子の再懸濁が、や
はり当技術分野で一般に理解されている撹拌バーおよび関連装置を用いて達成さ
れる。本明細書で説明するいくつかの容器または全ての容器を、図3Aおよび3
Bに示した構造体1b上に置くことができる。容器の内容物は、図5Cに示した
試薬シール30を使用し、かつ/または冷却を使用して保存することができる。
試薬の分配をより柔軟にするため、第1のプロセス経路11に動作可能に関連づ
けられた試薬分配ノズルを輸送機構と統合して、第1のプロセス経路11上の所
望の位置で試薬を分配できるようにすることができる。
第1のプロセス経路11に沿った第1の容器1の内容物の混合は、図13に示し
たミキサ5などのミキサ5によって、選択された時刻に選択的かつ自動的に実行
することができる。この実施形態では第1の容器1が、歯車列43に動作可能に
結合された特徴部44を介して動作可能に係合される。歯車列43は、原動機4
2によって回転させたときに第1の容器1に対して軌道運動、円形運動などの運
動を生じさせるように構成される。一実施形態では混合が、後に詳述する「1チ
ューブDNA/RNA20−20分試料調製プロトコル、1チューブ1.5時間
PCR終点プロトコル」に指定された時刻に実施される。
プ28と一緒に使用するように構成された一実施形態では、チップ28または一
群のチップ28の輸送およびローディングを、図7に示したローダおよび輸送機
構33、図8に示したローダおよび輸送機構34、または他の等価配置を用いて
実施することができる。
な任意の方法による)、選択された容器からの吸引、および第1の容器1への分
配が実施される。ピペッタ12または19は、液位および/または液温を検出す
ることができる装置を含むことができる。この装置は、光学系、静電容量性部材
、IR、ソナーまたは他の波形発生器を含むことができる。ただしこれらに限定
されるわけではない。分配後、洗浄ステーション23の液体でチップ28を洗浄
し、これによって汚染物質への被曝を低減する。第1の容器1への以降の添加も
同様のやり方で所望のように実施することができる。第1の容器1への所望の添
加が全て完了した後、第1の容器1の内容物を吸引し、または他の方法で第1の
容器1から取り除き、所望の位置へ分配し、または移送し、そこで遺伝子の配列
決定、薬理遺伝学検査などの他の機能を実行することができる。次いで、ピペッ
タ12または19からチップ28を取り外し、これをチップ28の廃棄場所24
に廃棄し、これによって汚染物質への被曝を低減する。複数試薬と単一試料また
は調整済み試料操作に対して単一のチップ28を使用することによって、所望の
汚染低減レベルを維持し、同時に固形廃棄物を低減しコストを下げることができ
る。ピペッタがチップ28を含まない場合でも、ピペッタ12または19を用い
て同様のステップを実行することができる。
器1に含まれる流体の意図しない分布、例えばエーロゾル化を引き起こす可能性
がある。図14に、第1のプロセス経路11の適切な位置に組み込まれた特徴部
またはポート45を示す。ポート45は流体圧力源、例えば真空などの流体負圧
源に流体接続される。この流体圧力源は、第1の容器1の上空の気流を、第1の
プロセス経路11上の隣接する容器1からより望ましい位置へと引っ張る。この
方法では、空気中に浮遊する望ましくない汚染物質を制御された位置に導くこと
ができる。
および/またはPCR試料調製方法で使用する微粒子の洗浄では、第1の容器1
の内容物の一部を磁石4によって引きつけ、保持する場合などのように、第1の
容器1および/または第1の容器1の内容物の他の成分からの結合または非結合
微粒子の除去、排出またはピペッティングを利用することができる。
くとも1つの洗浄ゾーン50が配置される。洗浄ゾーン50には、結合微粒子、
非結合微粒子などの第1の容器1の内容物を第1の容器1から自動的に排除し、
またはピペッティングするように構築された、図16に示すプローブ49がある
。2本以上、例えば4本のプローブ49が単一の洗浄ゾーン50を構成すること
ができる。洗浄ステップ、例えば磁気分離、吸引、分配ステップが‘784号特
許に詳細に記載されている。
外筒46および内筒47を有するプローブ49を形成することができる。外筒4
6は、部材46aを介して内側プローブ47に関して実質的に同心に保持するこ
とができる。いくつかの実施形態では、部材46aが流体運搬管として機能する
。一実施形態では外筒46が洗浄流体源に流体接続され、内筒47が、廃棄場所
に接続された真空源に流体接続される。洗浄流体は、第1の容器1の中に保持さ
れた関心のある項目に結合した粒子から結合していない粒子を化学的に洗い落と
したり、排出中に内筒47が流体、例えば第1の容器1の中の流体と接触した後
に内筒47から望ましくない項目、すなわち汚染を除去したりするなど、多くの
目的に使用することができる。
中の微粒子を、第1の容器1の両側に沿って第1の容器1に隣接して配置された
2つの磁石を含む磁石ステーションに曝露することができる。
の適切な装置を介して、洗浄時などの任意の時刻に再懸濁させることができる。
あるいはプローブ3または49を使用して、第1の容器1内の流体の適切な運動
によって、第1の容器1内の流体および/または固体の再懸濁を達成することも
できる。このような実施形態では、プローブ3または49から洗浄液などの流体
が分配され、その際、1本または数本の流体ストリームが、再懸濁させるその流
体および/または固体材料が存在すると予想される第1の容器1中の位置、例え
ば容器の垂直壁に向けられる。このようにして、第1の容器1内で再懸濁させる
材料を図17に示すように第1の容器1内で分散させることができる。
理が完了した後、第1の容器1の内容物は第1の容器1から移され、図3に示し
た第2の容器15に入れられる。試薬などの材料がピペッタ12を介して第2の
容器15に加えられる。次いで第2の容器15はシーラ(sealer)21で
密封される。
熱面の面積と第2の容器15の内容物の体積との比を比較的に大きくし、かつ/
または第2の容器15の壁を比較的に薄くすることによって、比較的に高い熱エ
ネルギー伝達速度が維持されるように第2の容器15を構築することができる。
の室および第2の室を有し、第1の室の開口が第2の室の開口よりも比較的大き
い第2の容器15を構築することができる。ピペッタ12は第1の室に入り、第
1の容器1の内容物および他の試薬を第1の室に充てんすることができる。次い
で、第1の室の開口をシーラ21で密封することができる。第2の室の比較的小
さな開口は、第1の室の内容物が第2の室に移動することを制限することができ
る。あるいは、容器をスピナ(spinner)22へ移送する前にシーラ21
によって第1の室の開口を、「ソフトシール」と呼ばれる第1のレベルまで密封
することもできる。この場合、スピナ22から第2の容器15を取り出した後に
、シーラ21によって第1の室の開口を、第1のレベルとは異なる第2のレベル
まで密封することができる。
内容物が遠心力によって第2の室に移動するように第2の容器15を動かす。第
1の室の内容物を第2の室に移動させた後、第2の容器15をスピナ装置22か
ら取り出し、以降の処理のために熱伝達装置に移す。第2の容器15の第2の室
への充てんはあるいは、ピペッタ12に結合されたフルイディクス(fluid
ics)からの圧力によって引き起こされる力によって達成することもでき、あ
るいはピペッタ12が第2の容器15の第2の室に入ることができ、これによっ
てピペッタ12が第2の室に充てんする。
してはなじみやすいが、このような管への充てんには一般に、管の中に液体を移
動させる力または遠心力が関与する。他の実施形態では、図27Aから27Fに
示したアセンブリ15cを含む第2の容器15を使用することができる。この実
施形態では、第2の容器15が開口57を通して内容物を受け入れる。第2の容
器15の開口57の入口は毛細管よりも比較的太く、そのため遠心処理などの2
次的操作を必要とせずに、第2の容器15に内容物を自動的にピペッティングす
ることができる。以降のDNA増幅の前に、第2の容器15を密封して汚染を低
減することができる。シール15bは第2の容器15と係合して汚染を低減させ
、蒸発を制御する。シール15bの外壁58は第2の容器15の内壁59よりも
比較的小さく、第2の容器15と係合すると、第2の容器15の内容物は外壁5
8の周囲に移動することができる。このような内容物の移動によって液体領域へ
の熱伝達速度が増大し、これによって比較的に速い熱伝達が可能になる。いくつ
かの実施形態では外壁58が、第2の容器15の内壁59と係合してシール15
bを第2の容器15に関して実質的に同心に配置するフィン(図示せず)を含む
ことができ、これによって、シール15bの外壁58の周囲への内容物の実質的
に均一な移動、および内容物への実質的に均一な熱伝達が提供される。
すアセンブリ15cを形成する。このアセンブリ15cを、以降の処理のために
第2のプロセス経路または熱サイクル/検出モジュール16へ移送することがで
きる。
5に加えた後に、第2の容器15をスピナ装置22に輸送するステップが実施さ
れる。次いでロボットが、第2のプロセス経路または熱伝達/検出装置16に第
2の容器15を移動させる。装置16は第2の容器15の温度を、第1のプロセ
ス経路で第1の容器1に与えられた温度と同じ温度にし、またはこれとは別の温
度にすることができる。
ットが、約1時間のPCR処理時間に適合し、1時間当たり約100検査の構造
体スループットを与える112個の熱伝達/検出モジュール16aを備えた熱伝
達/検出装置16の一構造を示す。熱伝達/検出装置16は例えば、等温反応、
熱サイクル、一体化された熱伝達/検出プロセスなどに使用することができる。
いくつかの実施形態では、熱伝達機能と検出機能を別個の構造体によって実行す
ることができる。例えば装置16が、熱伝達構造体および検出構造体を含むこと
ができ、これらは隣接して、または別々に、あるいは適切な任意の方法で配置す
ることができる。装置16での検出の後、第2の容器15は、ロボットによって
自動的に取り出されて廃棄場所に廃棄され、または追加の測定のために他の検出
器に移送される。
に試料調製を実行し、隣接した装置16上で増幅および検出を実行することがで
きる。ここで、これらの2つのプロセスは実質的に分離されており、そのためD
NA/RNAケミストリに特有の汚染の心配が小さくなる。
の装置16に、ロボットなどの別個の装置によって動作可能に接続することがで
きる。
の延長であり、これよって単一のプロセス経路が形成される。このような実施形
態では、本明細書に記載した任意の容器をプロセス経路全体に沿って使用するこ
とができ、これによって容器1から容器15へ内容物を移す必要性が排除される
。言い換えると、試料を試料容器8から単一のプロセス容器に移し、それを使用
して本明細書で説明する全てのステップを実行することができる。
変更では、図3Aおよび3Bの第1のプロセス経路11が、プロセスステップが
選択的かつ自動的に実行される第1のプロセス経路11などのプロセスステップ
実行レーンと、プロセスステップが選択的かつ自動的に回避され、おそらくは洗
浄ゾーン50を回避するように配置されるプロセスステップ回避レーンとを含む
ことができる。‘784号特許に記載されている方法に類似した選択されたフォ
ーマットまたはプロトコルに基づいて、反応混合物を含む第1の容器1を、選択
された1つのプロセスステップ実行レーンまたはプロセスステップ回避レーンに
選択的かつ自動的に配置することができる。
特許第401700号に記載の反応容器、米カリフォルニア州Sunnyval
eのCepheid社によって供給されている管などの反応管、第1の容器1に
類似した管などとすることができる。熱伝達/検出装置16は、ペルチェ効果お
よび/またはマイクロ波および/または抵抗および/または強制空気および/ま
たは液体の加熱/冷却技術を利用することができる。モジュール16aも、ペル
チェ効果および/またはIRおよび/またはマイクロ波および/または抵抗およ
び/または強制空気および/または液体の加熱/冷却技術を利用することができ
、Cepheid社(米カリフォルニア州Sunnyvale)によって供給さ
れているSmart Cycler(商標)システム、MJ Research
社(米マサチューセッツ州Waltham)によって供給されているTetra
d(商標)またはPTC−100(商標)システム、Hybaid社(米マサチ
ューセッツ州Franklin)によって供給されているSprint(商標)
システム、Labnet International社(米ニュージャージー
州Woodbridge)によって供給されているMultigene(商標)
システム、Stratagene USA社(米カリフォルニア州La Jol
la)によって供給されているRoboCyler(商標)40または96シス
テム、Perkin−Elmer社(米カリフォルニア州Foster Cit
y)によって供給されている480、9600または9700システムなどの熱
サイクルコンポーネントおよび/または検出コンポーネントに実質的に類似した
モジュールとすることができる。
更の例では、同種の構造体に対して共通の参照符号を利用する。
に第1のプロセス経路11に組み込むことができる。ここでは、第1の容器1が
、所望のフォーマットに従う熱ゾーンを通過する間、第1のプロセス経路11上
にある。
その後に第2の容器15が、所望のフォーマットに従う熱ゾーンを通過する。こ
のように、第2の容器15を熱伝達/検出装置16に移送する前の第2の容器1
5の処理ライン15a中に熱反応の一部分を実装することができる。
装置16が、別々に制御された複数の第2のサブプロセス経路または熱伝達/検
出経路16bを含むことができる.それぞれの熱伝達/検出経路16bを、Ab
bott Prism(登録商標)機器の構造に実質的に類似した方法で、特定
の関心のある項目に対して専用のものとすることができる。
、処理された第1の容器1の内容物を、所望の試薬を充てんした多数のウェル(
例えば96個のウェル)をもつトレイなどの反応容器またはトレイ52に移すこ
とができる。構造体1fはさらに、‘784号特許に記載されているバイパス領
域56を第1のプロセス経路11上に含むことができる。トレイは密封し、熱伝
達/検出装置16などの他の装置へ手動または自動で移送するための出力待ち行
列54に移すことができる。この変更では、さらなる処理の前に試料ハンドリン
グ待ち行列17中で試料を所望の検定によってソートすることによって、顧客実
験室でのワークフローを改良する追加の方法を使用することができる。これによ
って、それぞれの検定について異なる加熱および冷却プロトコルを必要とする化
学的性質を処理するのに必要な、熱伝達/検出装置16内のモジュール16aの
数などの、加熱および冷却装置の強化が可能になる。
えば、実行する測定、試料、試薬、容器などの項目を、構造体の要素を横断して
割り当てることによって、所与の時間内の測定回数が増加するように構造体を調
整することができる。
ドする。1測定あたりのコストを低減し、または構造体の信頼性を向上させるた
めに、例えば構造体の中に存在する項目の数を減らすことができる。いくつかの
測定、例えばDNA/RNAの増幅および検出は、測定ごとに異なる加熱および
冷却プロトコルを必要とする。このことが、コストおよび/または項目の低減を
複雑にする可能性がある。これらの低減を達成するため、項目を、構造体の要素
を横断して割り当てることができる。
プロセスから成ることがある。一使用では、測定が、第1のプロセス、第2のプ
ロセスおよび第3のプロセスを含む。第1のプロセスは、DNA/RNA試料調
製、試料培養、免疫診断試料調製、測定などの全ての測定に対して共通とするこ
とができる。第2のプロセス、例えば増幅などは、所与の測定に対して固有とす
ることができる。第3のプロセス、例えば検出は、全ての測定に対して共通であ
ることも、または所与の測定に対して固有であることもある。
2のおよび第3のプロセスにおける共通性によって試料をグループ分けする。例
えば、1つのDNA/RNA検定を、後に説明するプロトコルAなどのプロトコ
ルに従って1つのモジュール16a、16b、16cまたは16dで処理し、別
のDNA/RNA検定を、後に説明するプロトコルBなどの別のプロトコルに従
って別の1つのモジュール16a、16b、16cまたは16dで処理すること
ができる。共通の第2および第3のプロセスによって選択された試料を、試料ハ
ンドラ17からプロセス経路11に供給することによって、モジュール16a、
16b、16cまたは16dを特定の測定に割り当て、必要なモジュール16a
、16b、16cまたは16dおよび容器52の数を減らし、スループットを増
大させることができる。
ードをバーコードリーダで読み取ることによって試料情報を識別することを含め
ることができる。次いで、共通の第2および第3のプロセスを有する測定によっ
て、容器8を所与のキャリア27内の他の容器8とともに(機械的に)ソートし
、次いでキャリア27を試料ハンドラ17中の他のキャリア27とともにソート
することができる。ソートの後、容器8の試料はピペッタ19によって容器1に
移される。あるいは、ソートされた所定の順序に基づいてピペッタ19が試料を
容器8からプロセス経路11上の容器1に選択的に移すことによって、試料のソ
ートを達成することもできる。
セスが実行される。第1のプロセスが完了した後、使用する特定の構造体に応じ
て第2および/または第3のプロセスを、プロセス経路11、1つまたは複数の
モジュール16a、16b、16cまたは16d、あるいは別個の装置で実施す
ることができる。
ループ分けすることによって、最適な数のモジュール16a、16b、16cま
たは16dを所与の関心のある項目の測定に割り当てることができ、すなわち所
与の関心のある項目の最大測定数を識別することができ、関連試料を適切にソー
トすることができ、容器、試薬などの構造体の要素または項目あるいは構造体の
中の要素または項目を、所与の構造上の2つ以上のモジュール16a、16b、
16cまたは16dにわたって適切に繰り返すことができる。同様に、2つ以上
のモジュール16a、16b、16cまたは16dを特定の測定プロトコルに基
づいて繰り返すことができる。
る他の構造体1eを示す。図23および24に、モジュール16を構造体の外部
に配置することができる他の構造体1fおよび1gを示す。ここでは、ソートさ
れた試料を、構造体1fおよび1gの外部の複数のモジュール16を横断して繰
り返すことができる。
を示す。ここでの試料ソートは、第1の期間の間の1つの測定に対してプロセス
経路11をプログラムし、次いで、第2の期間の間の別の測定に対してプロセス
経路11をプログラムすることを可能にする。
ートすることを含む応用では、比較的に小さなグループを形成することが望まし
い場合がある。グループのサイズが、トレイ52および対応する熱伝達/検出装
置16のサイズを決定することができる。図26に示した構造体1iでは、測定
によって試料を、約12個の試料を含む比較的に小さなグループにソートしても
よい。トレイ52および熱サイクル/検出モジュール16の中の熱サイクル/検
出モジュール16cはともに、12個から成るグループを収容するように構成さ
れており、モジュール16cは、12個から成るそれぞれのグループの個別の制
御を提供する。構造体1iでは、所望のスループットを維持するのに必要な熱サ
イクル/検出モジュール16cの数を減らすことができる。
分布リストを管理し、試薬ロードマップを作成し、試薬のローディングを提案し
、データを管理することができる。
調製された第1の容器1の内容物を別の容器またはトレイに移すことができる。
この容器は、試薬添加、熱伝達、および検出を実行する別の装置に手動または自
動で移送するための出力待ち行列に入れられる。
トする必要がなく、必要な熱サイクル/検出モジュール16dの数が低減される
。この構造体1hでは、第2の容器15が熱サイクルモジュール16dに移動さ
れる。それぞれのモジュール16dは別々に制御され、それぞれが検出器を有す
る。モジュール16dは、回転ラック内のいくつかの位置にある複数の熱ゾーン
、例えば約2つまたは3つの熱ゾーンを通して第2の容器15に熱伝達を行うこ
とができる。回転ラック上の1つの位置が検出器を含む。モジュール16dは、
モジュール16dの中で容器15を処理している間に追加の容器15を順番に受
け入れるように設計されている。あるいはモジュール16dいっぱいに容器15
をロードし、全ての容器を実質的に同時に処理することもできる。
2Bに示されている。図30A、30B、31、32Aおよび32B中の同種の
構造体は、共通の参照番号を使用して指示されている。モジュール16dのこれ
らの他の実施形態は例えば、PCR生成物の熱増幅および検出に使用することが
できる。
ウェル71を有する。図30Bおよび32Bの実施形態は8個のウェル71を含
んでいるが、ウェル71の数は希望に応じて変更することができる。識別を容易
にするため、ウェル71には番号を付けることができ、バーコードを付けること
もできる。このようにすると、ウェル71の位置、内容物などを機械、例えば光
学系によってチェックすることができる。いくつかの実施形態ではトレイ70を
、関連構造体から容易に取り外せる使い捨て品とすることができる。
とも1つの側面に仕切り72を設けることができる。汚染物質への曝露をさらに
低減するため、ウェル71に取外し可能なカバーをつけ、または取外し可能に密
封することができる。
サーボモータなどのモータ76(図31)に、駆動軸73によって動作可能に接
続されており、これによってトレイ70に制御された所望の回転が提供される。
ル71に移すことができる。トレイ70およびウェル71に所望の熱曝露を提供
するため、少なくとも1つのヒータ74をトレイ70に熱的に関連づける。複数
の熱曝露または異なる熱曝露が所望の場合には、適切な数のヒータ74を含める
ことができる。図30Bおよび32Bに示すように、トレイ70に熱的に関連づ
けられた4つのヒータ74が配置され、これによって4つの異なる温度または異
なる熱曝露が提供される。ヒータ74は、電気、マイクロ波、ペルチェ効果また
は強制空気技術、あるいは同種の技術を利用することができる。
に、ヒータ74を動作させることができる。いくつかの実施形態では、ヒータ7
4をトレイ70から分離し、トレイ70上のウェル71に内容物を加える前また
は後にトレイ70をヒータ74に動作可能に接続するようにすることができる。
によって提供される温度にさらされ、またはその温度になる。熱の変動が循環的
、すなわち所与のパターンの繰返しであるときには、トレイ70を回転させるこ
とによって、ウェル71およびその内容物の温度を所望の順序で所望の温度とす
ることができ、それを所望の時間のあいだ持続させることができる。したがって
トレイ70が回転するにつれてウェル71およびその内容物は、明瞭に画定され
た連続的な温度ゾーンを経験することができる。それぞれのヒータ74は、実行
中の特定の測定によって規定される融解、アニーリング、伸長などの所与の反応
に固有の温度に対応することができる。
の回転速度によって決定される。いくつかの利用では、トレイ70の回転または
ステップ的運動の回数を、現在使用可能な熱サイクラによって実行されるサイク
ルの数に比例させることができる。トレイ70の回転速度は、指定された時間の
あいだウェル71がヒータ74に隣接して位置するように制御することができる
。例えば、第1のヒータ74はウェル71を、2本鎖DNAを解離させ、または
融解することができる温度まで加熱することができる。第1のヒータ74に隣接
した第2のヒータ74は、ウェル71を、ターゲットとプライマー、ターゲット
とプローブなどの相補鎖の会合を引き起こす温度まで加熱することができる。第
2のヒータ74または別のヒータ74を使用して、プライマーの酵素ポリメラー
ゼ伸長を可能にすることができ、ウェル71は、反応が終了するのに十分な時間
のあいだそのヒータ74に隣接して置かれる。トレイ70の回転速度、ヒータ7
4の熱「領域」、すなわちヒータ74が、ウェル71およびその内容物をそのヒ
ータ74に関連した温度まで加熱することができる領域、ならびにヒータ74に
関連づけられた温度値を調整することによって、ある検定に対する最適な熱サイ
クルパラメータを達成することができる。
項目を検出器75によって検出することができる。ウェル71が密封されている
場合にはシールを取り外すことができ、あるいはシールを光が透過する材料から
作り、これによって検出器75がウェル71を監視し、関心のある項目が存在す
る場合にはその関心のある項目を検出することができるようにすることもできる
。検出器75はさらに、トレイ70またはウェル71に関連づけられたバーコー
ドを読み取ることもできる。
読み取ることによってPCR生成物をリアルタイムで検出するなど、動的(リア
ルタイム)モードで使用することができる。いくつかの実施形態では、ウェル7
1が検出器75にn回遭遇するたびに検出器75がウェル71を読み取ることが
できる。数値nは例えば、所定の時刻にウェル71の状態を所定のしきい値と比
較することができるように決定することができる。検出器75は、静的な終点読
取りに対して使用することができる。
ことができる。複数のトレイ70が存在する場合には、1つのトレイ70に対し
て1つの検出器75を使用するなどして、複数の検出器75を使用することがで
きる。光ファイバ光学系を使用して、ウェル71から検出器75へ光を導くこと
ができる。
照らすことができ、これによって例えば、多重検出器75の、離散的波長の多重
波長発光強度のデータ削減に対応することができる。いくつかの実施形態では検
出器75が、ウェル71からの蛍光放射などの1つまたは複数の波長の単一検出
または並行検出を提供することができる。
8の中に配置された流体運搬管路77を含む。管路77は、ブロック78中のコ
イル79として形成することができる。ブロック78は適切な熱エネルギー伝導
部品を用いて構築され、少なくとも、第1の温度を有する第1の熱ゾーン80A
と、第1の温度とは異なる第2の温度を有する第2の熱ゾーン80Bを形成する
。この構造では、コイル79のいくつかの部分が同じ熱ゾーン80Aまたは80
Bにある一方で、コイル79のいくつかの部分は、コイル79の他の部分とは異
なる熱ゾーン80Aまたは80Bにある。
路77の入口81に移送することができる。流体は、ポンプ、毛管作用などの適
切な手段によって入口81からコイル79の中へ流れるように強制される。コイ
ル79の中を流れるにつれ、熱ゾーン80Aと80Bの間を移動したときに流体
は異なる温度に遭遇し、またはその異なる温度となる。
一致するように選択することができる。この実施形態では、コイル79を構成す
る巻きまたはループの回数が、現在使用可能な熱サイクラによって実行されるサ
イクルの数に等しい。コイル79の中の流体の流れは、流体が、熱ゾーン80A
または80Bのそれぞれに、指定された時間とどまるように制御される。例えば
一方の熱ゾーン80Bは、2本鎖DNAを解離し、または融解することができる
温度まで流体を加熱することができる。他方の熱ゾーン80Aは、ターゲットと
プライマー、ターゲットとプローブなどの相補鎖の会合を引き起こす温度まで流
体を加熱することができる。この同じ熱ゾーン80Aを使用して、プライマーの
酵素ポリメラーゼ伸長を可能にすることができる。もちろん、流体の流れは、反
応が終了するのに十分な時間、流体が熱ゾーン80Aまたは80Bに曝露される
ように調整される。コイル79に隣接して検出器75が配置され、先に説明した
方法と実質的に同様の方法でコイル79の中の流体の状態を監視する。
て分離して管路77に導入することができる。
ば装置16は、本件の譲受人に譲渡された米国特許第5576218号に記載さ
れている方法を使用することができる。‘218号特許の開示はその全体が本明
細書に組み込まれる。
物の熱サイクルを、加熱または冷却された流体を使用して図29に示すように提
供することができる。流体は、リザーバ65に貯蔵され、熱コントローラ66に
よって加熱または冷却される。流体は、ファンまたはポンプ67を調整すること
によって所望の時刻にポート16eを通してモジュール16aに導かれる。第2
の容器15中の内容物と加熱または冷却された流体との間で熱伝達が起こる。計
量されてモジュール16aに導入された流体の量が、第2の容器15の内容物が
所与の温度を維持する時間を決定する。モジュール16aからの流体の排出は、
ポート16fを通して、バルブ68および/あるいは追加のポンプまたは重力を
使用して、容器65または廃棄場所に向けて実施される。第2の容器15、第2
の容器15の内容物および容器65に含まれる計量された流体のサーマルマス(
thermal mass)が既知であるとすると、第2の容器15と相互作用
させる計量された流体の温度を計算し、予測することができ、これによって流体
と第2の容器15の界面での温度制御の必要性を低減することができる。
ポートを追加することによって、第2の容器15中の内容物をさまざまな温度に
することができる。急速熱伝達性能を強化するため、第2の容器15を、薄い高
分子フィルムから作られた小袋として構築することができる。さらに熱部品69
を、モジュール16aに隣接し、かつモジュール16aと接触させて配置し、所
望の温度に制御することができる。
決定することができる。そのような方法の1つを図28に示す。第2の容器15
dは、少なくとも1つの第1の面60を「YZ」と指示された第1の軸平面上に
、少なくとも1つの第2の面61を第2の軸平面「XY」上に含む。光源62は
、第1の面60に隣接して配置し、光検出器63は、第1の面60の反対側の第
2の面61に隣接して配置することができ、その結果、光源62によって関心の
ある項目に関連したラベルの励起が引き起こされ、ラベルからの信号、例えば光
の放出が検出器または検出器対63によって検出される。信号収集領域を広くす
るため第1の軸平面の相対位置は第2の軸平面とは異なる。検出器または検出器
対63は、単一のフォトダイオード、クォードラントフォトダイオード、ダイオ
ードアレイ、光電子増倍管、またはこれらの検出装置の任意の組合せとすること
ができる。ガラスなどの透明材料の中に装着された透明な加熱部品64を使用す
ることによって、光学系と加熱部品を結合することができる。このヒータは、第
2の容器15dの少なくとも1つの第2の面に隣接して位置し、おそらくは第2
の平面上にある。いくつかの実施形態では、光源62を、検出器または検出器対
63に対して実質的に直交する平面上に配置することができる。この光学的構成
では第2の容器15dを、米カリフォルニア州SunnyvaleのCephe
id社によって供給されている反応管、あるいは実質的に半球、球、立方体また
は四面体の形状を含む任意の反応容器構成とすることができる。ただしこれらの
形状に限定されるわけではない。
ュールを、コンピュータなどの共通ロボットおよび/またはシステムプロセッサ
とともに接続することができることに留意されたい。さらに熱伝達/検出装置1
6は、処理され、または処理されていない第1の容器1の内容物または他の試料
を、構造体1aから1iに動作可能に結合されていない別のプロセス経路から受
け入れることができることに留意されたい。
かつ/または手動で選択的に操作して、関心のある項目の所望の測定を実施する
ことができる。これらの要素の機能を所望の順序で所望の回数実行して、所望の
結果を得ることができる。使用する操作方法および試薬などの項目は、米国特許
第5234809号に記載されているものと実質的に同様とすることができる。
この特許の開示はその全体が本明細書に組み込まれる。
e chain reaction)プロトコルの例はこのような応用を示すも
のである。使用する時間、温度、体積および要素(容器、溶液、試薬など)は所
望に応じて調整することができる。位置番号は、図3Aおよび3Bの構造体1b
に対応する。ただしこの位置番号はさらに、‘784号特許でさまざまな検定フ
ォーマットを説明するために使用されたのと同じ方法で、プロセス経路に沿った
ステップ的運動の番号を指示する。
1.5時間PCR終点プロトコル(1 Tube DNA/RNA 20−20
Min Sample Prep Protocol and 1 Tube
1.5 hr PCR End Point Protocol)
の容器31から磁気感応性微粒子を吸引し(約0.1ml)、この微粒子を、位
置1で第1の容器1に分配する。使い捨てピペットチップ28が洗浄カップ23
の中の流体で洗浄される。ピペッタ19が、試薬ハンドリング領域13に位置す
る容器から内部対照などの別の試薬を吸引し(約0.05ml)、その試薬を第
1の容器1に分配し、使い捨てピペットチップ28が洗浄カップ23の中の流体
で再び洗浄される。容器8に入れられた試料(約1ml)がピペッタ19によっ
て吸引され、第1の容器1に分配される。使い捨てピペットチップ28がピペッ
タ19から取り外され、チップ廃棄場所24に捨てられる。あるいは、微粒子を
分配した後に実行するピペッタ洗浄を排除することができる。この場合、微粒子
および内部対照が実質的に同時にまたは順番に吸引され、第1の容器1に分配さ
れる。あるいは、液体洗浄の一部または全部を排除することができる。この場合
には、微粒子、内部対照および試料が吸引され、同時にかつ/または順番に第1
の容器1に分配される。
よび19に示した試薬ボトル32などの試薬容器に流体接続される。室温または
摂氏約37度の溶解溶液約6mlが第1の容器1に分配される。
約37度で培養される。
秒の時点に第1の容器1の内容物が混合される。第1の容器1の内容物の定期的
な混合は反応を高める。
捕獲される。
ローブ49を用いた流体の吸引および分配を含む洗浄機能を実行する。具体的に
は、磁石4によって微粒子が第1の容器1の残りの内容物から分離され、プロー
ブ49が、分離されずに残った第1の容器1の内容物を取り除く。プローブ49
から第1の容器1に洗浄溶液(緩衝液)が分配される。プローブ49が洗浄され
る。あるいは、例えば位置36および37で別々に実行される洗浄機能を、第1
のプロセス経路11上の1つの位置での洗浄に結合することもできる。
中の微粒子を流体、具体的にはこの例では洗浄液#1に再懸濁させる。微粒子の
再懸濁はあるいは、図17に関して先に説明したように第1の容器1に流体を適
切に分配することによって実施することもできる。あるいは、位置36、37お
よび/または38で実行される機能を第1のプロセス経路11上の1つの位置で
結合することもできる。
捕獲される。洗浄ゾーン50を構成する要素が、本明細書で説明した、磁気分離
ならびにプローブ49を用いた流体の吸引および分配を含む洗浄機能を実行する
。具体的には、磁石4によって微粒子が第1の容器1の残りの内容物から分離さ
れ、プローブ49が、分離されずに残った第1の容器1の内容物を取り除く。プ
ローブ49が洗浄される。あるいは、例えば位置36および37で別々に実行さ
れる洗浄機能を、第1のプロセス経路11上の1つの位置での洗浄に結合するこ
ともできる。
中の微粒子を流体に再懸濁させる。微粒子の再懸濁はあるいは、図17に関して
先に説明したように第1の容器1に流体を適切に分配することによって実施する
こともできる。位置36、37および/または38で実行される機能を第1のプ
ロセス経路11上の1つの位置で結合することもできる。
捕獲される。洗浄ゾーン50を構成する要素が、本明細書で説明した、磁気分離
ならびにプローブ49を用いた流体の吸引および分配を含む洗浄機能を実行する
。具体的には、磁石4によって微粒子が第1の容器1の残りの内容物から分離さ
れ、プローブ49が、分離されずに残った第1の容器1の内容物を取り除く。プ
ローブ49から第1の容器1に洗浄溶液(緩衝液)が分配される。プローブ49
が洗浄される。あるいは、例えば位置36および37で別々に実行される洗浄機
能を、第1のプロセス経路11上の1つの位置での洗浄に結合することもできる
。
の微粒子を流体、具体的にはこの例では洗浄液#2に再懸濁させる。微粒子の再
懸濁はあるいは、図17に関して先に説明したように第1の容器1に流体を適切
に分配することによって実施することもできる。位置36、37および/または
38で実行される機能を第1のプロセス経路11上の1つの位置で結合すること
もできる。
捕獲される。洗浄ゾーン50を構成する要素が、本明細書で説明した、磁気分離
ならびにプローブ49を用いた流体の吸引および分配を含む洗浄機能を実行する
。具体的には、磁石4によって微粒子が第1の容器1の残りの内容物から分離さ
れ、プローブ49が、分離されずに残った第1の容器1の内容物を取り除く。プ
ローブ49から第1の容器1に洗浄溶液(緩衝液)が分配される。プローブ49
が洗浄される。あるいは、例えば位置36および37で別々に実行される洗浄機
能を、第1のプロセス経路11上の1つの位置での洗浄に結合することもできる
。
中の微粒子を流体、具体的にはこの例では洗浄液#2に再懸濁させる。微粒子の
再懸濁はあるいは、図17に関して先に説明したように第1の容器1に流体を適
切に分配することによって実施することもできる。
捕獲される。洗浄ゾーン50を構成する要素が、本明細書で説明した、磁気分離
ならびにプローブ49を用いた流体の吸引および分配を含む洗浄機能を実行する
。具体的には、磁石4によって微粒子が第1の容器1の残りの内容物から分離さ
れ、プローブ49が、分離されずに残った第1の容器1の内容物を取り除く。プ
ローブ49が洗浄される。あるいは、例えば位置36および37で別々に実行さ
れる洗浄機能を、第1のプロセス経路11上の1つの位置での洗浄に結合するこ
ともできる。
れ、第1のプロセス経路11ならびに図5Eおよび19に示した容器29などの
試薬容器に流体結合されたポンプが、溶離試薬などの流体を第1の容器1に分配
する。一実施形態では、周囲温度の、あるいは摂氏約70度の溶離試薬約80μ
lが分配される。
実質的に摂氏約50度から約70度の範囲の温度で培養される。定期的な混合は
、第1の容器1の内容物の要素間の反応を高める。溶離試薬は微粒子から関心の
ある項目を解放する。
蔵領域13の容器から第1の試薬を吸引し、この試薬を、容器プロセッサライン
15a上の第2の容器15に分配する。使い捨てピペットチップ28が洗浄カッ
プ24の中の流体で洗浄される。ピペッタ12が、試薬ハンドリング領域13内
の容器から第2の試薬を吸引し、この第2の試薬を第2の容器15に分配し、使
い捨てピペットチップ28が洗浄カップ24の中の流体で洗浄される。試薬ハン
ドリング領域13の容器からピペットチップ28に第3の試薬が吸引され、関心
のある項目を含む第1の容器1の内容物約50μlが、第1のプロセス経路11
の位置77にある第1の容器1からピペットチップ28に吸引される。第3の試
薬および吸引された第1の容器1の内容物が、ピペットチップ28から第2の容
器15に分配され、ピペッタ12は、使い捨てのピペットチップ28をチップ廃
棄場所24に排出する。あるいは第3の試薬を、ピペッタ12または第1のプロ
セス経路11上の別の分配ノズルによって、第1のプロセス経路11上の位置7
6の第1の容器1に分配することができる。他の実施形態では、第1の試薬およ
び第2の試薬の吸引を、吸引と吸引の間にピペッタ12を洗浄しないで完了する
ことができ、これらの試薬を実質的に同時に第2の容器15に分配することがで
きる。これらの3つの試薬の体積はそれぞれ、実質的に約10μlから約50μ
lの範囲とすることができる。所与の試料中の2つ以上の関心のある項目を検出
したい場合には、第1の容器1の内容物の部分を、対応する数の容器15に移す
ことができる。第1の容器1の内容物のこれらの多重移送は、位置77から実施
することができ、あるいは、位置77およびそれ以降の位置から実施することが
できる。比較的に多くの関心のある項目、例えば約15の項目を1つの試料から
測定する場合には、ピペッタ19および/または12によって容器8および/ま
たは第1の容器1から複数の吸引および分配を実施することができる。
こで第2の容器15が密封される。密封された第2の容器15はスピナ22へ輸
送され、そこで、第2の容器15の上部の内容物が第2の容器15の下部に移動
される。
ル16aの中に置き、そこで、第2の容器15が熱サイクルに曝露され、第2の
容器15の中の関心のある項目が検出される。
rmal Cycling Protocols): 第2の容器15は、指定された熱サイクルプロトコルを受ける。以下に、この
ようなプロトコルの例をいくつか示す。
0秒。4サイクル。 3.摂氏約90度で約30秒、摂氏約59度で約30秒、摂氏約72度で約3
0秒。46サイクル。 4.摂氏約94度で約5分、摂氏約45度で約15分、摂氏約25度で約10
分。1サイクル。
分、摂氏約25度に維持。
る項目が検出され、第2の容器15が廃棄される。以上のステップの結果が報告
される。
処理の使用を含めることができ、このようなパルスによって、結合前の損傷を受
けていない形態のDNA/RNAを露出させることができる。電気パルスを使用
して、試料から試料、試薬から試薬、試料から試薬および/または試薬から試料
への汚染などの汚染の可能性を低減することもできる。
Aの方法またはプロトコルの他に免疫診断法がある。例えば米国特許第5795
784号には、先に開示した構造体1aから1gを用い、ことによると適切な変
更を加えて実行することができるさまざまな方法またはフォーマットが記載され
ている。さらに、構造体1aから1gを用いてDNA/RNA抽出物を増幅、検
出することができ、あるいはさらなる処理のために、別の構造体1aまたは‘7
84号特許に開示されているものなどの異なる構造体に輸送することができる。
所望ならば適切な手段によって第1の容器1を密封することができることを理解
されたい。
セス経路11上の位置76から同じ構造体上の光学フローセルに移送することが
できる。この光学フローセルは、米国特許第5589394号、5601234
号、5631165号、5631730号、5656499号、5812419
号、および5891734号に記載されているものと実質的に同様である。これ
らの特許は本件の譲受人に譲渡され、その開示はその全体が本明細書に組み込ま
れる。この光学フローセルを用いて試料中の関心のある項目を検出することがで
きる。
から同じ構造体上の試料受取りカップに、試料を直接に移送することができる。
この試料を、ラベルを含む試薬と一緒に混合するか、または、適切に培養するこ
とができる。試薬は、ラベルが試料中の細胞および/または核膜に遭遇し、これ
を通り抜けるように処方することができ、これによってラベルを、関心のある項
目が位置する試料内の位置にかかわりなく試料中の関心のある項目と結合させ、
または別の方法で試料中の関心のある項目に関連づけることができる。試料中に
関心のある項目が存在しない場合や、または試料中の全ての関心のある項目がす
でにラベルと関連づけられてしまっている場合など、ラベルが試料中で関心のあ
る項目に遭遇しない場合には、分離、洗浄などの適切な方法によってラベルまた
は過剰のラベルを除去することができる。ラベルに関連づけられた関心のある項
目をおそらく含む試料は、構造体上の光学フローセルに渡され、ラベルは、フロ
ーセルに関連づけられた光学系によって検出され、これによって関心のある項目
の存在を指示する。
的な構造を、図34に概略的に示す。回路82によって決められた強さおよび周
波数で提供される第1の誘導電気パルスまたは電圧を使用して、構造体の要素の
汚染の可能性を低減することができる。さらに、第2の誘導電気パルスまたは電
圧を使用して細胞を溶解することができ、あるいは、結合部材から関心のある項
目を解放するなど、他の望ましい効果を提供することができる。
範囲の周波数の約120VAC RMSの電源84が、相互磁気結合を介して電
源84からの電気絶縁を提供する溶融絶縁変圧器85の1次側巻線に接続されて
いる。変圧器85の2次側巻線は1次側電源84を1:1の比で変換する。
次側120VAC RMSがDC電圧に変換される。整流器/フィルタコンデン
サ86の出力は加減高電圧調整回路87に送られ、高度にフィルタリングおよび
調整された+1.25VDCから+100VDCの出力を生み出す。調整器87
の出力は次いで、電流フローを所定の電流レベルまで低減するのに十分な抵抗お
よびワット数の無誘導限流抵抗器88に接続される。
スタベースのコイル制御を備えた回路89の1つの常時開端子に接続される。回
路89のもう1つの常時開端子は、高圧半導体高速スイッチングデバイスのコレ
クタへの接続を介して調整回路87の負側に接続される。一実施形態ではこのス
イッチングデバイスを、絶縁ゲートバイポーラトランジスタすなわちIGBT9
0とすることができる。IGBT90は、電気機械的な手段によって得られるよ
りも狭いパルス幅を有する、高圧出力の高速パルシングを提供する。
の制御絶縁ゲートは信号制御要素91に接続される。この信号制御要素はマイク
ロコントローラとすることができる。IGBT90にはさらに、リレーコイルの
通電を制御するためのトランジスタ化されたコイル制御入力が接続される。回路
89の2つの常時閉端子はどこにも接続されていない。次いで、回路89の2つ
の共通極が、トランジスタ化されたコイル制御を有する別のDPDTリレー92
に接続される。このようにして回路89は制御92への高圧電気接続を確立する
。
。回路89の第2の極は、制御92の残りの常時開端子および常時閉端子に接続
される。トランジスタ化されたコイル制御92の入力は制御要素91に接続され
る。続いて制御92の2つの出力極はそれぞれ、高圧絶縁電線94Aおよび94
Bを介して2つの導体または電極93Aおよび93Bに接続される。このように
して制御92は、電極93Aと93Bの極性を必要に応じて逆転させて、電極9
3Aおよび93Bが挿入されたか、あるいは電極93Aおよび93Bが隣接して
配置されたか位置された、流体95中に存在する水性電気化学種の生成を制御す
ることができる。
材料から構成することができる。電極93Aおよび93Bは、流体95中での非
対称な電圧傾度が低減されるような適切な任意の幾何形状を有することができる
。電極93Aおよび93Bの少なくとも一方を、本明細書で説明した構造体の1
つに関連づけられたピペッタとすることができることに留意されたい。さらに、
容器1または15が電極93Aおよび93Bの少なくとも一方のすぐ近くに配置
されたときに回路82の導電性部分となることができるよう、容器1または15
などの容器を導電性材料から作ることができる。
の物理的接触が必要なわけではないことに留意されたい。電極93Aおよび93
Bと緩衝液、試料などの流体95とが物理的に接触すると、2つの電極93Aと
93Bの間の動電気電位の結果として流体95に電流が流れる。流体95を流れ
る電流は流体95内に電圧降下を生じさせる。この電圧降下が所望の効果を生み
出す。比較的に高い、例えば約1kV以上の電圧が電極93Aと93Bの間に存
在する場合には、電極93A、93Bと流体95の間の物理的接触が必要がない
可能性がある。
解、溶離および/または断片化を含む、流体95中の分子の所望の振舞いを得る
ことができる。パラメータには例えば、実質的に約2から約100ボルトDCの
電圧(V1)、実質的に約0.5から約1000ミリ秒の電圧パルス時間(Tp
)、約5%の高圧パルス最小デューティサイクル(Tmin)、約95%の高圧
パルス最大デューティサイクル(Tmax)、および実質的に約1から約300
秒のパルス列持続期間(Td)が含まれる。
って、液体および固体廃棄物の低減ならびに汚染の可能性のさらなる低減を達成
することができる。一例では、電極93Aおよび93Bが流体95と接触して配
置され、または流体95に十分に隣接して配置される。可変幅パルスDC電圧信
号などの動電気信号を十分な時間、電極93Aと93Bの間に印加して、所望の
性能を引き出す。この信号は核酸を溶離または溶解すると考えられる。あるいは
この信号が、流体95中の核酸などの生物学的および/または生体分子要素を減
衰させ、変化させ、または他の方法でこれらの要素に影響を与え、その結果それ
らの要素が、PCR反応において増幅され、または検出される能力を削減するよ
うにすることもできる。
胞を溶解するのに十分な信号である。
容器中に存在する結合部材から少なくとも1種の核酸を除去するのに十分な信号
である。例えば、この結合部材が、少なくとも1種の核酸に対して特異的であり
、この部材を、試料と一緒に混合する粒子、または容器自体の表面に提供するこ
とができる。この少なくとも1種の核酸は結合部材と結合する。電極93Aおよ
び93Bに信号を印加すると、この少なくとも1種の核酸は結合部材から除去さ
れる。
1種の核酸の会合、変性またはアンジップを引き起こすのに十分な信号である。
ペッタ12または19の洗浄とは独立に、ピペッタ12または19の汚染の可能
性を低減させることができる。例えば、電極93Aまたは93Bの一方を、ピペ
ッタ12および/または19を洗浄するための緩衝液リザーバを含むことができ
る洗浄器23に動作可能に接続することができる。この電極93Aまたは93B
はリザーバに電流を供給することができる。電流は、リザーバ中の緩衝液を通し
て導電性のピペッタ12および/または19に流れる。すなわちピペッタ12ま
たは19が他方の電極93Aまたは93Bとして働き、これによってピペッタ1
2および/または19の汚染の可能性が低減される。
す輸送機構に装着し、洗浄リザーバまたは導電性プレートに移動したときにこれ
を活動化して、関連ピペッタ12および/または19の汚染の可能性を低減する
ことができる。
よび93Bを選択的に電気結合することによって、電極93Aおよび93Bが試
料との接触を回避することができ、電流を電極93Aおよび93Bに印加して、
容器1または15の中の試料中に溶解または溶離、あるいは試料または合成され
た試料信号を低減させるための電気的な状態を生じさせることができる。
関心のある項目の検出が完了した後で、関連する容器の内容物を電極93Aおよ
び93Bに曝露して、容器の中の関心のある項目の活性または検出可能性を低下
させることができる。
る。
視図である。
の実施形態の透視図である。
。
図である。
図である。
。
。
。
。
。
。
Claims (6)
- 【請求項1】 少なくとも1種の生物学的要素を含む試料を処理する方法で
あって、 (a)少なくとも1種の生物学的要素を含む前記試料中に第1の導体および第
2の導体を導入するステップと、 (b)前記第1の導体と前記第2の導体の間に電圧を印加するステップと、 (c)前記電圧を調整して、前記試料中の前記少なくとも1種の生物学的要素
の、PCR反応プロセスにおいて増幅されまたは検出される能力を低減させるス
テップ を含む方法。 - 【請求項2】 少なくとも1種の生物学的要素を含む試料を処理する方法で
あって、 (a)前記試料中の前記少なくとも1種の生物学的要素を結合部材に取外し可
能に付着させるステップと、 (b)前記試料中に第1の導体および第2の導体を導入するステップと、 (c)前記第1の導体と前記第2の導体の間に電圧を印加するステップと、 (d)前記電圧を調整して、前記試料中の生物学的要素が前記結合部材から取
り外されるようにするステップ を含む方法。 - 【請求項3】 少なくとも1種の生物学的要素を含む試料を処理する方法で
あって、 (a)前記試料中に第1の導体および第2の導体を導入するステップと、 (b)前記第1の導体と前記第2の導体の間に電圧を印加するステップと、 (c)前記電圧を調整して、前記試料中の前記少なくとも1種の生物学的要素
をアンジップするステップ を含む方法。 - 【請求項4】 少なくとも1種の生物学的要素を含む試料を処理する方法で
あって、 (a)前記試料に隣接して、第1の導体および第2の導体を配置するステップ
と、 (b)前記第1の導体と前記第2の導体の間に電圧を印加するステップと、 (c)前記電圧を調整して、前記試料中の前記少なくとも1種の生物学的要素
の、PCR反応プロセスにおいて増幅されまたは検出される能力を低減させるス
テップ を含む方法。 - 【請求項5】 少なくとも1種の生物学的要素を含む試料を処理する方法で
あって、 (a)前記試料中の前記少なくとも1種の生物学的要素を結合部材に取外し可
能に付着させるステップと、 (b)前記試料に隣接して、第1の導体および第2の導体を配置するステップ
と、 (c)前記第1の導体と前記第2の導体の間に電圧を印加するステップと、 (d)前記電圧を調整して、前記試料中の生物学的要素が前記結合部材から取
り外されるようにするステップ を含む方法。 - 【請求項6】 少なくとも1種の生物学的要素を含む試料を処理する方法で
あって、 (a)前記試料に隣接して、第1の導体および第2の導体を配置するステップ
と、 (b)前記第1の導体と前記第2の導体の間に電圧を印加するステップと、 (c)前記電圧を調整して、前記試料中の前記少なくとも1種の生物学的要素
をアンジップするステップ を含む方法。
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