JP2004533838A

JP2004533838A - Ｐｃｒサンプル取り扱いデバイス

Info

Publication number: JP2004533838A
Application number: JP2003510170A
Authority: JP
Inventors: グレイエル．ボーデンカーチャー，; グレイリム，; ジャコブコッペルフロイデンサル，
Original assignee: アプレラコーポレイション
Priority date: 2001-07-03
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2022-07-02
Also published as: WO2003004166A1; EP1414577B1; AU2002354724B2; EP1414577A1; DE60233946D1; ATE444811T1; US7320777B2; US20030008383A1; CA2452613A1; JP4122286B2; EP1414577A4; US20030124714A1; US6514750B2

Abstract

ＰＣＲ機器に関連してＰＣＲマイクロカード（１０）を取り扱うためのデバイス（３０）であって、各ＰＣＲマイクロカードは、その片面に、透明材料によって閉じられるサンプルチャンバ（１４）のアレイを有し、デバイス（３０）は、マイクロカード（１０）の各々におけるサンプルチャンバ（１４）のアレイの数および相対位置に対応する穴（４８）のアレイを有する有孔領域を有するキャリア（３０）、およびマイクロカード（１０）をキャリア（３０）上に保持するための設備を有し、この保持により、この透明材料は、この有孔領域に面し、そしてマイクロカード（１０）の、透明材料と反対の面は、少なくともサンプルチャンバ（１４）のアレイ全体にわたって、閉塞されない。デバイス（１０）は、ＰＣＲ機器と協働して、リアルタイムＰＣＲプロセシングのために、キャリアおよびその上に保持されるマイクロカードの正確な位置決めを確実にする。

Description

【技術分野】
【０００１】
（発明の背景）
（発明の分野）
本発明は、例えば、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）を実施するために使用される、マイクロカードを取り扱うための装置に関し、そしてより具体的には、ＰＣＲ機器に関してこのようなマイクロカードを位置決めするためのデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
（関連技術の説明）
小さなサンプルサイズおよび多数の検出チャンバを有する、多数の分析物を同時に試験するための基材は、公開されたＰＣＴ国際出願番号ＷＯ９７／３６６８１（本願の譲受人に譲渡された）に記載されており、この開示は、本明細書中に参考として援用される。
【０００３】
また、２０００年４月１３日に出願され、同一人に譲渡された米国特許出願番号０９／５４９，３８２（この全開示は、本明細書中に参考として援用される）において、複数のサンプル検出チャンバを有するカード様の基材部材のさらなる開発が、ＰＣＲプロセスのサーマルサイクリングの間にサンプル検出チャンバに充填された試薬と反応するべき液体サンプルをこの部材に充填するためのシステムと共に、開示されている。このようなカード様の基材部材は、マイクロタイタープレートの空間的な改変物であり、そして本明細書中で、「マイクロカード」と称される。しかし、マイクロカードはしばしば、当該分野において、「消耗品」と称される。なぜなら、これらは比較的安価であり、そして使用後に処分可能であり、従って、種々の異なる材料から作製され得、そして異なる形状および大きさを呈し得るからである。
【０００４】
マイクロカードは、代表的に、例えば、７ｃｍ×１１ｃｍ×０．２ｃｍのカードの大きさにおいて、９６個、３８４個、またはそれより多くの個々のサンプルチャンバを備え、これらのチャンバの各々が、約１．０μＬ以下の容量を有する。サンプルチャンバの数と個々のサンプルチャンバの容量の大きさとの両方が、広範に変動し得るが、比較的小さい大きさのマイクロカードは、ＰＣＲ機器（例えば、ＦｏｓｔｅｒＣｉｔｙ，ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＡｐｐｌｉｅｄＢｉｏｓｙｓｔｅｍｓから入手可能な機器モデル７７００または７９００ＨＴ）の内外へのこれらのカードの移送において、ならびにＰＣＲ機器におけるサーマルサイクリングブロックおよび光学系とこのマイクロカードとの整列において、問題を提示する。
【０００５】
マイクロカードの取り扱い（ＰＣＲ機器のサーマルサイクラー内への配置およびＰＣＲ機器のサーマルサイクラーからの取り出しを含む）、保存および移送は、手動でかまたはロボットによってかのいずれかで、達成され得る。ロボットは、代表的に、「指」またはグリップによる、マイクロカードの側部の把持によって、機能する。マイクロカードは、比較的薄い本体（厚さが０．５ｍｍ以下に薄い側縁部を有する）を有し得るので、ロボットによる取り扱いは、複数のマイクロカードが一緒に積み重ねられる場合には特に、非実用的または不調和になり得る。さらに、リアルタイムＰＣＲプロセシングを達成するためには、マイクロカードは、光学読み取りデバイス（例えば、ＣＣＤまたはレーザスキャナ）と整列されなければならない。有効であるためには、このような整列は、通常、マイクロカードの縁部によって提供される許容差より大きい、高度な正確さを必要とする。マイクロカードと、ＰＣＲ機器のスキャナ、カメラ、または光度計との確実な整列に対する必要性が存在する。
【０００６】
整列に関する問題に加えて、ＰＣＲプロセシングは、マイクロカードのサンプルチャンバと、ＰＣＲ機器のサーマルサイクリングブロックとの、均一かつ完全な接触を必要とする。いくつかの例において、マイクロカードが積層プラスチック材料から形成される場合、最初の平坦な構造から、カードが反る傾向がある。従って、マイクロカードのサンプルチャンバとサーマルサイクリングブロックの表面との完全な接触を確実にするためには、このブロックの代表的に平坦な表面に適合するために、マイクロカードの撓みが必要とされる。他の例において、マイクロカードは、それ自体がサーマルサイクリングブロックの表面に適合する形状を維持し得ない、可撓性材料から形成され得る。従って、後者の型のマイクロカードをＰＣＲ機器のサーマルサイクリングブロックに対して位置決めする際には、マイクロカードをサーマルサイクリングブロックの表面に適合させるための準備がなされなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、上記のような型のマイクロカードをＰＣＲ機器に対して位置決めするため、およびこのようなマイクロカードの一般的な取り扱いを容易にするための、装置における改善に対する必要性が存在することが理解される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（発明の要旨）
本発明の利点および目的は、部分的には以下の説明に記載され、そして部分的には本明細書中から明らかであるか、または本発明の実施によって習得され得る。本発明の利点および目的は、添付の特許請求の範囲に具体的に指摘される要素および組み合わせによって実現および達成される。
【０００９】
本発明の利点を達成するため、および本発明の目的に従って、本明細書中で実施および広範に記載されるように、本発明は、ＰＣＲマイクロカード（各々が、その片面において透明材料によって閉じられるサンプルチャンバのアレイを有する）を、ＰＣＲ機器に関連して取り扱うためのデバイスに関する。このデバイスは、数および相対位置がマイクロカードの各々におけるサンプルチャンバのアレイと対応する、穴のアレイを有する有孔領域を有するキャリア、およびこのキャリアにマイクロカードを保持するための構造体を備え、この保持により、透明材料が、有孔領域に面し、サンプルチャンバが、それぞれ有孔領域の穴と整列し、そしてマイクロカードの透明材料とは反対の面が、少なくともサンプルチャンバのアレイにわたって閉鎖されない。キャリア上に保持されたマイクロカードをＰＣＲ機器に対して位置決めするための構造体もまた、提供される。
【００１０】
別の局面において、本発明の利点および目的は、有孔領域を含むキャリアプレート、およびサンプルチャンバのアレイと少なくとも同程度の大きさの開口部を有し、そしてマイクロカードをキャリアプレートに対して保持するためにキャリアにフィットされる、周囲が閉じた保持フレームを有するようなデバイスによって達成される。
【００１１】
なお別の局面において、本発明の利点および目的は、周縁部の、サンプルチャンバのアレイの外側の貫通穴、有孔領域を含むプレート部材、およびこの有孔領域の外側でプレート部材から突出してマイクロカードの周縁領域の貫通穴と係合するピンを有するような、マイクロカードのためのデバイスによって、達成される。
【００１２】
さらなる局面において、本発明の利点および目的は、少なくとも１つの取り扱いデバイス、マイクロカードの供給源、および必要に応じて、供給されたマイクロカードを処理するための適切なサーマルブロックを備える、ＰＣＲキットによって達成される。他のキットは、供給者の設計による試薬、または顧客によって注文されたあつらえの試薬で充填された、マイクロカードを備え得る。適切な取り扱いデバイスは、充填されたマイクロカードを備える。
【００１３】
上記の一般的な説明と以下の詳細な説明との両方は、例示的かつ説明的であるのみであり、そして特許請求されるような本発明の限定ではないことが、理解されるべきである。
【００１４】
本明細書に組み込まれ、そしてその一部を構成する、添付の図面は、本発明のいくつかの例示的な実施形態を図示し、そして記載と共に、本発明の原理を説明する役に立つ。
【００１５】
（好ましい実施形態の説明）
ここで、本発明の例示的な実施形態を詳細に参照する。これらの実施形態の例は、添付の図面に示されている。可能である場合には常に、同じ参照番号が、図面全体にわたって、同じかまたは類似の部品を表すために使用される。
【００１６】
本発明に従って、ＰＣＲマイクロカード（各々が、片面において透明材料によって閉じられる、不連続な試薬含有サンプルチャンバのアレイを有する）を、ＰＣＲ機器と関連して取り扱うためのデバイスが提供される。各サンプルチャンバは、好ましくは、液体サンプル中に存在し得る選択された分析物と反応する、分析物特異的な試薬を含有する。このデバイスは、マイクロカードの透明な面がキャリアの有孔領域に面し、試薬サンプルチャンバがそれぞれ、有孔領域における穴と整列するように、そしてマイクロカードの反対の面が、少なくとも試薬含有サンプルチャンバのアレイにわたって閉塞されないように、キャリア上にマイクロカードを保持するために設計される。本明細書中に開示されるように、そして図１Ａおよび１Ｂに示されるように、この装置の１つの実施形態は、参照番号１０によって一般的に印されるマイクロカードに対して特に適用可能である。
【００１７】
マイクロカード１０およびこのカードにサンプル液体を充填するためのシステムは、上記で引用された、２０００年４月１３日に出願された米国特許出願番号０９／５４９，３８２（本明細書中に参考として援用される）に完全に開示されるが、本発明の装置に適用可能なマイクロカード１０の特徴が、以下に説明される。
【００１８】
マイクロカード１０は、形状がほぼ矩形であるように図１Ａに示される積層基材によって形成されるが、種々の形状および大きさであり得、そして図示される実施形態においては、例としてのみであるが、約７ｃｍ×１１ｃｍ×０．２ｃｍである。面取りされた角部１１は、ＰＣＲ機器とのマイクロカードの適切な配向を確実にするために、提供される。マイクロカード１０は、複数のサンプル検出チャンバ１４を含む、通路のネットワーク１２を規定する。各サンプル検出チャンバは、予め決定された容量（例えば、約１μｌ）の液体サンプルを保持し得る。この容量は、特定の適用に依存して変動し得る。
【００１９】
本明細書中で実施され、そして図１Ｂにおいて示されるように、マイクロカード１０は、好ましくは、頂部プレート１６および底部プレート１８を備えるように形成される。頂部プレート１６は、上昇表面２２を備える上部表面２０を有する。上昇表面２２は、各サンプル検出チャンバ１４の頂部を規定し、そして各サンプル検出チャンバ１４の中心軸２３に対して、下向きおよび外向きにテーパ状である。好ましくは、上昇表面は、切頭球状のものであるが、他のテーパ状表面（例えば、円錐または角錐のもの）が使用され得る。
【００２０】
頂部プレートおよび底部プレート１６および１８は、通路のネットワークが減圧源によって排気され得るように、液体サンプルが基材から漏出しないように、そしてサーマルサイクリングの間に生じ得る温度変動に耐えるように、種々の方法によって、互いに接合され得る。好ましくは、プレート１６および１８は、超音波溶接を使用して接合されるが、他の適切な方法としては、接着剤の使用、圧力シーリング、または熱硬化が挙げられる。
【００２１】
本明細書中で実施され、そして図１Ａおよび１Ｂに示されるように、マイクロカード１０は、液体サンプルが通路のネットワーク１２に入るための、サンプル入口ポート２４を備える。サンプル入口ポート２４は、好ましくは、マイクロカード１０の頂部プレート１６における取り付け／ブラダー溝２６の中心に位置し、そして取り付け／ブラダー溝２６を通って延びる。取り付け／ブラダー溝２６は、サンプル検出チャンバ１４の外側の領域において、基材プレート１６の頂部表面の幅の一部を横切って延び、そして頂部プレート１６の上部表面２０からわずかに凹んだ頂部表面を有する。
【００２２】
上記で引用された米国出願番号０９／５４９，３８２に完全に記載されているように、取り付け／ブラダー溝２６は、通路のネットワーク中の液体サンプルのための空気ポケットを提供し、その結果、充填された基材がサーマルサイクリング操作の間の熱の変動を受ける場合に、通路のネットワーク１２における液体サンプルの膨張が、この基材に対する圧力の実質的な増加なしに起こる。また、液体サンプルは、このような条件下で、サンプルポート２４を通って、取り付け／ブラダー溝２６内に流れ得る。
【００２３】
頂部プレート１６および底部プレート１８は、必要とされる仕様に従って製造され得、後に（すなわち、サーマルサイクリングまたはこの基材に対して実施される他の操作の間に）起こり得る任意の温度変動に耐え得、そして適切に接合され得る、任意の適切な材料から作製され得る。さらに、サーマルサイクリングの間の液体サンプルのリアルタイムの光学検出のために、各サンプル検出チャンバ１４の頂部は、反応の検出のために、光学的に透明でなければならない。この目的で、例えば、シリカベースのガラス、石英、ポリカーボネート、または任意の光学的に透明なプラスチックの層が、使用され得る。ＰＣＲ反応における使用のためには、この材料は、ＰＣＲに適合性でなければならず、そしてこの材料は、好ましくは、実質的に蛍光を有さないべきである。１つの実施形態において、頂部プレートのための材料は、ＦＣＲ２４５８−１１１２と称される、「ＢＡＹＥＲ」^ＴＭによって製造されるポリカーボネートであり、そして底部プレートのための材料は、ＭａｋｒｏｆｏｌＤＥ１−１Ｄと称される、「ＢＡＹＥＲ」^ＴＭによって製造される、０．０１５インチの厚さのポリカーボネートである。基材プレートは、当該分野において公知の種々の方法によって形成され得る。例えば、頂部プレート１６は、射出成形され得、一方で底部プレート１８は、ダイカットされ得る。プレートを製造する他の任意の適切な方法もまた、認容可能である。
【００２４】
頂部プレート１６および底部プレート１８の組み立ての前に、分析物特異的試薬が、代表的に、各検出チャンバ１４に入れられる。１つ以上の検出チャンバが、空のままにされて、コントロールとして機能し得る。検出チャンバ中のこれらの分析物特異的試薬は、液体サンプル中の広範な種々の分析物のクラス（例としてのみで、ポリヌクレオチド、ポリペプチド、多糖類、および低分子分析物が挙げられる）を検出するよう適合され得る。ポリヌクレオチド分析物は、任意の適切な方法（例えば、ポリメラーゼ連鎖反応、リガーゼ連鎖反応、オリゴヌクレオチドライゲーションアッセイ、またはハイブリダイゼーションアッセイ）によって検出される。ポリヌクレオチド検出の好ましい方法は、「ＴＡＱＭＡＮ」^ＴＭと称されるエキソヌクレアーゼアッセイである。非ポリヌクレオチド分析物もまた、任意の適切な方法（例えば、抗体／抗原結合）によって検出され得る。上記検出方法は、当該分野において周知である。これらは、以下の文献および特許に詳細に記載されている：Ｇｅｌｆａｎｄらの米国特許第５，２１０，０１５号；Ｌｉｖａｋらの米国特許第５，５３８，８４８号；１９９１年１１月１４日に公開された、ＢａｒａｎｙらのＷＯ９１／１７２３９；Ｌａｎｄｅｇｒｅｎらによる、Ｓｃｉｅｎｃｅ２４１：１０７７−９０（１９８８）において刊行された、「ＡＬｉｇａｓｅ−ＭｅｄｉａｔｅｄＧｅｎｅＤｅｔｅｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅ」；Ｇｒｏｓｓｍａｎらによる、ＮｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄＲｅｓｅａｒｃｈ２２：４５２７−３４（１９９４）において刊行された、「Ｈｉｇｈ−ｄｅｎｓｉｔｙｍｕｌｔｉｐｌｅｘｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｎｕｃｌｅｉｃａｃｉｄｓｅｑｕｅｎｃｅｓ：ｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｌｉｇａｔｉｏｎａｓｓａｙａｎｄｓｅｑｕｅｎｃｅ−ｃｏｄｅｄｓｅｐａｒａｔｉｏｎ」；およびＮｉｃｋｅｒｓｏｎらによる、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ８７：８９２３−２７（１９９０）において刊行された、「ＡｕｔｏｍａｔｅｄＤＮＡｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓｕｓｉｎｇａｎＥＬＩＳＡ−ｂａｓｅｄｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｌｉｇａｔｉｏｎａｓｓａｙ」。
【００２５】
図２において、マイクロカード１０のための取り扱いデバイスの実施形態は、一般に、参照番号３０によって印され、そしてＰＣＲ機器（例えば、ＦｏｓｔｅｒＣｉｔｙ，ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＡｐｐｌｉｅｄＢｉｏｓｙｓｔｅｍｓから入手可能なモデル７７００または７９００ＨＴ）のサーマルサイクリングデバイス３２に対して示されている。このような機器は、自動化ＰＣＲプロセシングが可能であり、そしてサンプルがサーマルサイクリングに供されている間に、サンプル蛍光をリアルタイムで読み取るために、サーマルサイクリングデバイス３２の上方に位置する光学系を備える。サーマルサイクリングデバイス３２は、平坦な頂部３４、懸垂型熱だめ３６、および交換可能なサーマルブロック３８を備える。図２および３には部分的にしか示されないが、サーマルブロック３８は、平坦な頂部および均一な厚さを有する、ほぼ矩形のプレートの形態をとり、その結果、サーマルブロック３８の平坦な頂部は、サーマルサイクリングデバイス３２の平坦な頂部３４の水平面より上に上昇される。図３に最も明らかに示されるように、サーマルブロック３８は、横方向に突出した、分岐した出っ張り３９をその各側に有し、このサーマルブロックをサーマル加熱／冷却パネル（図示せず）に対して、およびサーマルサイクリングデバイス３２の頂部３４に対して、ボルト４０によって固定する。
【００２６】
加熱されたカバープレート４２（図２において想像線によって概略的に表される）は、サーマルブロック３８に向かうおよび離れる垂直方向の移動、ならびにこのサーマルブロックとの角度的な位置合わせのために、ＰＣＲ機器内に支持される。カバープレートの機能は、マイクロカードをサーマルブロック３８に押し付け、同時に、光学走査系（図示せず）の作動を可能にして、マイクロカードのそれぞれのサンプルチャンバ１４におけるサンプルを読み取ることである。
【００２７】
本発明によれば、取り扱いデバイス３０は、数および相対位置がマイクロカードの各々における試薬含有サンプルチャンバのアレイに対応する、穴のアレイを有する有孔領域を有するキャリア、マイクロカードをキャリアの上に保持するための手段を備え、この保持により、試薬サンプルのチャンバがそれぞれ、有孔領域における穴と整列した状態で、マイクロカードの透明材料が有孔領域に面し、そしてマイクロカードの、透明材料とは反対の面が、少なくとも試薬含有サンプルチャンバのアレイにわたって閉塞されない。取り扱いデバイス３０は、ＰＣＲ機器に対して、キャリアおよびその上に保持されたマイクロカードを位置決めするための手段を、さらに備え得る。
【００２８】
図示される実施形態において、取り扱いデバイス３０は、マイクロカード１０のための２部品のキャリアを規定し、これらの２つの部品は、周囲が閉じられたフレーム様の保持フレーム４４であり、そしてキャリア４６は、中央の有孔領域において、穴４８のアレイを有し、これらの穴は、数および位置が、マイクロカード１０におけるサンプルチャンバ１４と対応する。
【００２９】
図２および３に見られ得るように、保持フレーム４４は、フレア型の底部５０から上向きに延びる連続的な外周壁４９を備え、この底部は、サーマルサイクリングデバイス３２の平坦な頂部３４に設置される。保持フレーム４４の周縁フランジ５２は、外周壁４９から内向きに延びるが、頂部３４に設置されるフレア型の底部５０よりわずかに上に上昇する。周縁フランジ５２は、中心開口部５４を規定し、この開口部は、周縁フランジ５２の内側縁部とサーマルブロック３８の外側縁部との間にわずかな外周クリアランスを有して、サーマルブロック３８の外周の形状に相補的な形状にされる。また、図３に示されるように、周縁フランジ５２の厚さは、サーマルブロック３８の厚さより小さく、その結果、保持フレーム４４のフレア型の底部がサーマルサイクリングデバイス３２の頂部３４に設置される場合に、周縁フランジ５２の頂部表面は、設置されるフレア型底部５０より周縁フランジがわずかに上昇する場合でさえも、サーマルブロック３８の頂部表面より低くなる。
【００３０】
マイクロカード１０を保持フレーム４４によって保持するために、マイクロカード１０の両端が、保持フレーム４４の周縁フランジ５２の対向する内側縁部から突出する一対のタブ５６と重なる。タブ５６と重なる、保持された端部を除いて、マイクロカード１０の底部表面全体が、周縁フランジ５２の内側縁部によって規定される開口部５４を通して露出される。
【００３１】
キャリア４６は、平坦なプレート５８によって大部分が規定され、ここに、穴４８のアレイが形成される。プレート５８の上下の両方に突出する深さの外周壁６０は、図２に示されるように、プレート５８の３辺の周りに延びる。第四の辺において、壁６０は、プレート５８から垂れ下がるスカート６２として構成される。プレート５８の第四の辺における凹部６４は、保持フレーム４４の壁４９の相補する凹部６６と共に、観察用窓を提供し、この観察用窓は、キャリア４６および保持フレーム４４がマイクロカードの周りで閉じる場合に、マイクロカード１０上の指標を同定する。
【００３２】
キャリア４６の外周縁部の表面は、保持フレーム４４の外周壁４９内に幾分緩くフィットするような形状および大きさにされる。キャリア４６および保持フレーム４４が、以下に説明される様式でマイクロカード１０の周りに組み立てられる場合、キャリア４６の各対向する辺における一対のクリップ６８が、保持フレーム４４の対向する辺における開口部７０内に係合して、この組み立てを確実にする。クリップ６８は、保持フレームを破壊することによって、または工具（例えば、小型ねじ回し）をこの開口部に通して挿入し、そしてクリップを曲げることによって、開口部７０から解放され、デバイス３０からのマイクロカード１０の取り外しを可能にし得る。
【００３３】
図４において、キャリア４６の底部が、一対の楔型突出部７２を、穴４８のアレイを含む領域の外側の、キャリアプレート５８の底部周縁領域に備えるように示されている。このような１対の突出部７２は、キャリア４６の各面に提供される。また、単一の楔型突出部７２が、キャリア４６の角部に位置し、これは、マイクロカード１０の面取りされた角部１１を受容する。楔型突出部７２は、図４に示されるように、キャリア４６が反転される場合に、同様に反転するマイクロカード１０が、反転されたキャリア内に配置され得、そしてキャリアプレート５８の底部に対してガイドされ得、その結果、このマイクロカード上の上昇したテーパ状表面２２がそれぞれの穴４８と大まかに整列するように、位置決めランプとして機能する。次いで、保持フレーム４４は、反転され、そしてキャリア４６上のクリップ６８が保持フレーム４４における開口部７０内に係合するまで、キャリア４６に対して押し付けられる。次いで、マイクロカード１０は、取り扱いデバイス３０内に固定されるが、デバイス３０内での移動の自由度は、頂部のキャリアプレート５８、底部の保持フレーム４４における周縁フランジ５２、およびマイクロカード１０の外周縁部における楔型突出部７２の位置決めランプによって制限される。
【００３４】
図２に示されるように、キャリア４６の頂部はまた、楔型ランプ部材７４の対を備え、このような対の１つは、プレート５８の各面にある。これらのランプ部材は、ＰＣＲ機器の加熱されたカバープレート４２と協働し、その結果、カバープレート４２が、組み立てられた取り扱いデバイス３０（サーマルブロック３８上に位置する）に対して低下される場合に、取り扱いデバイスおよびマイクロカードの正確な最終位置決めが、キャリア４６と加熱されたカバープレート４２との協働によって、そしてキャリア４６における穴４８とマイクロカード１０の上昇したテーパ状表面２２との協働によって、得られる。特に、キャリアの最終位置は、キャリア４６の頂部のランプ部材７４上の加熱されたカバープレート４２のカム（ｃａｍｍｉｎｇ）作用によって決定され、そしてマイクロカード１０の最終位置は、マイクロカード１０の上昇したテーパ状表面２２上の穴４８のカム作用によって、決定される。
【００３５】
図３に関して上で記載されるように、周縁フランジ５２の厚さは、サーマルブロック３８の厚さより小さく、その結果、保持フレーム４４がサーマルサイクリングデバイス３２の頂部３４に設置される場合、周縁フランジの頂部表面は、サーマルブロック３８の頂部表面より低い。周縁フランジ５２の頂部とサーマルブロック３８の頂部表面との間の上昇の差異は、キャリア４６および保持フレームが最初に互いに閉じられた場合に取り扱いデバイス３０においてマイクロカードが有する垂直方向の移動の自由度の量を表し、そしてカム作用がマイクロカードの最終的な位置決めを行うために必要とされる、キャリア４６とマイクロカード１０との相対的な垂直方向移動を可能にする。また、マイクロカード１０の底部から離れる、周縁フランジ５２の移動は、サーマルブロックのみがカードの底部と接触すること、およびサーマルブロック３８とマイクロカード１０との間の熱移動の妨害が存在しないことを、確実にする。
【００３６】
キャリア４６および保持フレーム４４は、好ましくは、代表的なサーマルサイクリングプロセスにおいて使用される熱（例えば、約６０℃〜１００℃）に耐え得るポリマーから構築される。従って、取り扱いデバイス３０は、複数のサーマルサイクリングプロセスの後でさえも、その最初の形状を維持し得るべきである。例として本明細書中に記載されるデバイス３０は、再使用可能であり、そして５０時間以上のサーマルサイクリングの後にその形状を実質的に維持し得ることが意図される。約５年間の貯蔵期間もまた、予測される。デバイス３０の構築のために使用され得る材料としては、ポリマー、プラスチック、ガラス、セラミック、金属、またはサーマルサイクリングプロセスに耐え得る当該分野において公知の他のものが挙げられる。さらに、本発明の取り扱いデバイス３０は、当該分野において公知の種々の様式（射出成形、機械加工、または金属スタンピング法が挙げられる）で製造され得る。
【００３７】
図５Ａおよび５Ｂにおいて、図１Ａおよび１Ｂのマイクロカード１０の改変物を表すマイクロカードは、参照番号８０によって一般的に印される。示されるように、マイクロカード８０は、３８４個のサンプルチャンバ８２を含み、これらのサンプルチャネルは、通路のネットワーク８６を介して充填ポート８４と接続されるが、より少ないチャンバ（例えば、９６個のチャンバ）を含み得る。また、図示される実施形態は、１つのみの充填ポート８４を有するが、複数の充填ポートが使用されて、チャンバ８２への複数の試薬の充填を容易にし得る。
【００３８】
図５Ｂの非常に拡大された部分断面に示されるように、サンプルチャンバ８２および通路のネットワーク８６は、柔軟な透明なプラスチックフィルムの頂部層８８における浮き彫りとして成形されるか、または他の様式で形成される。プラスチックで裏打ちまたはコーティングされたアルミニウム箔の底部層９０は、マイクロカード１０に関して上記されるように分析物特異的試薬が各チャンバ８２に入れられた後に、例えば接着剤によって、頂部層８８の底部に適切に固定される。マイクロカード８０の、チャンバ８２および通路のネットワーク８６によって占められる領域を除いた領域における、これら２つの層８８および９０の合計の厚さは、０．５ｍｍ未満のオーダーである。サンプルチャンバ８２および通路ネットワーク８６によって占められる領域は、約１１ｃｍ×６．８ｃｍであるか、または図１Ａおよび１Ｂのマイクロカード１０の外側寸法と本質的に同じである。しかし、外周周縁８７は、約１２．６ｃｍ×８．４ｃｍまでのマイクロカード８０の全面積を係合する。マイクロカード８０の極端な薄さおよびマイクロカードが形成される材料に起因して、マイクロカード８０は、可撓性であり、かつ平坦な平らな構成から変形する傾向がある。
【００３９】
図５Ａに示されるように、貫通穴の対９２および９４は、チャンバ８２および通路ネットワーク８６を含む領域（ａｒｅａｏｒｒｅｇｉｏｎ）の外側で、マイクロカード８０の対向する端部において、周縁８７に位置する。単一の貫通穴９６が、マイクロカードの片面において、外縁８７に位置する。貫通穴９２、９４および９６の機能は、以下にさらに詳細に記載される。
【００４０】
本発明によれば、図５Ａおよび５Ｂに示される型のＰＣＲマイクロカードを取り扱うためのデバイスは、数および相対位置がマイクロカードの各々におけるサンプルチャンバのアレイと対応する穴のアレイを有する、有孔領域を有するキャリアによって提供され、このキャリアは、有孔領域を含むフレーム部材、およびこの有孔領域の外側でプレート部材から突出するピンを備え、このピンは、サンプルチャンバのアレイの外側でマイクロカードの周縁部に形成された貫通穴に係合する。
【００４１】
図面の図６Ａ〜１１に示される実施形態において、マイクロカード８０のための取り扱いデバイスは、参照番号１００によって一般的に印され、そしてキャリアフレーム１０２、圧縮パッド１０４、整列ピン１０６および１１２、ならびにスタッキングピン１０８および１１０を備える。キャリアフレーム１０２は、取り扱いデバイス１００の支持構造体を提供し、耐熱ポリマーから作製され、そしてマイクロカード８０の面積寸法と全体的に類似であるような大きさにされる。図６Ｂに示されるように、キャリアフレーム１０２は、頂面に上昇領域１１４を有し、そして底面に凹部領域１１６を有し、この凹部領域は、マイクロカード８０の周縁８７にほぼ相補する周縁１１８によって囲まれている。凹部領域１１６は、３８４個の穴１１９の全てを収容するように開口しており、各穴は、好ましくは、直径が３．０ｍｍであり、キャリアフレームの厚さを通して貫通しており、マイクロカード８０における３８４個全てのサンプルチャンバ８２を、上で同定される型のＰＣＲ機器の光学系に対して露出する。
【００４２】
断熱を確実にするため、およびマイクロカード８０とサーマルサイクリングブロックとの間の良好な接触（以下に記載される）を提供するために、シリコーンゴムの圧縮パッド１０４が、凹部領域１１６に配置され、そして使用中に、キャリアフレーム１０２とマイクロカード８０との間に位置決めされる。圧縮パッド１０４はまた、キャリアフレームにおける穴１１９と整列する３８４個の穴１２２を有し、これによって、サンプルウェルをＰＣＲ機器のオプティクスから閉鎖しない。圧縮パッド１０４は、キャリアフレームの下側の凹部領域に結合され、そして取り扱いデバイス１００の分離不可能な部品になる。
【００４３】
キャリアフレーム１０２の下面に、使用中に配置されるマイクロカード充填ポート８４の位置の近くに、半円形の上昇領域またはレッジ１２４を有する凹部領域１１８が形成される。圧縮パッド１０４は、相補的に半円形のタブ延長部１２６を備え、これは、圧縮パッド１０４が凹部領域１１８に固定される場合に、レッジ１２４上に位置するように配置される。上昇レッジ１２４とタブ延長部１２６との組み合わせは、ＰＣＲ機器の加熱されたカバーが低下される場合に、充填ポート領域により高い圧力が付与されることを確実にするよう機能する。充填ポート８４の領域の周りのより高い圧縮力は、サンプルが充填ポート（これは、接着テープ（図示せず）でシールされる）を通ってマイクロカードから漏出することを防ぐ。
【００４４】
マイクロカード８０をキャリアフレーム１０２の下側に、そして圧縮パッド１０４に対して固定するため、ならびにマイクロカード８０をＰＣＲ機器において位置決めおよび整列するために、ピン１０６、１０８、１１０、および１１２が、外側周縁縁部１１８において、キャリアフレーム１０２の底部から突出している。マイクロカード８０を取り扱いデバイス１００に組み立てる場合に、ピン１０６および１１２は、マイクロカード８０における２つの類似の位置の穴９２に挿入される。ピン１０６および１１２と、穴９２との間の緊密なプレスばめは、カードキャリアフレーム１０２とのマイクロカードの適切な整列を確実にする。このプレスばめはまた、移送および取り扱いの間に、マイクロカードがカードキャリアから離れることを防止する。２つの他のピン１０８および１１０は、カードキャリアの下面から突出しており、そしてこれらのピンは、２つの整列ピン１０６および１１２と一緒になって、レッグとして機能し、そして複数の取り扱いデバイス１００を、マイクロカードがそこに組み立てられた状態で積み重ねるための手段を提供する。ピン１０８および１１０はまたキャリアフレーム１０２の底部へのマイクロカード８０の保持に耐える。
【００４５】
図７〜１１において、取り扱いデバイス１００と共に使用するための、サーマルブロック１３０が図示されている。図２および３に関して上に記載されたサーマルブロック３８と同様に、サーマルブロック１３０は、平坦な頂部表面１３２、およびサーマルブロックの各辺に沿った分岐した取り付けラグを有し、サーマルブロック３８と同じ様式で、サーマルサイクリングデバイス３２の頂部３４にボトルによって取り付けられる。しかし、サーマルブロック１３０は、テーパ状の穴１３６、１３８、および１４０を備えて形成され、これらの穴のうちの少なくとも２つ（１３８および１４０）は、それぞれ、取り扱いデバイス１００のキャリアフランジ１０２上のピン１０６および１１２と整列するように位置決めされる。従って、マイクロカード８０が取り付けられた取り扱いデバイスがサーマルブロック１３０の上に低下される場合に、取り扱いデバイス１００および取り付けられたマイクロカード８０は、サーマルブロックに対して、そしてより重要なことには、ＰＣＲ機器の光学系に対して、正確に配置される。
【００４６】
本発明によれば、マイクロカード１０および８０、ならびにそれぞれの取り扱いデバイス３０および１００は、ＰＣＲプロセシングキットに組み立てられ、このようなキットの各々は、少なくとも１つの取り扱いデバイス３０、１００、およびマイクロカード１０、８０の供給源を備える。例えば、ＦｏｓｔｅｒＣｉｔｙ，ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＡｐｐｌｉｅｄＢｉｏｓｙｓｔｅｍｓによって販売されるＰＣＲ機器モデル７９００ＨＴと共に使用するためのキットは、そのキットがマイクロカード１０を備えるかマイクロカード８０を備えるかに依存して、適切なサーマルブロック３８またはサーマルブロック１３０をさらに備える。他のキットは、供給者の設計による試薬または消費者によって注文されたあつらえの試薬を満たされたマイクロカードを備え得る。適切な取り扱いデバイスは、充填されたマイクロカードを備える。
【００４７】
本発明の他の実施形態は、本明細書の考慮および本明細書中に開示される本発明の実施から、当業者に明らかである。これらの明細書および実施例は、例示のみであるとみなされ、本発明の真の範囲および精神は、添付の特許請求の範囲によって示されることが、意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明と共に使用され得る、積層プラスチックのマイクロカードの上平面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａの線Ｂ−Ｂにおける拡大部分断面である。
【図２】図２は、ＰＣＲ機器のサーマルサイクリングデバイスと一緒になった、本発明の実施形態の分解斜視図である。
【図３】図３は、図２に示される実施形態の拡大部分斜視図である。
【図４】図４は、図２の実施形態のキャリア構成要素に対する、図１のマイクロカードの底部を示す分解斜視図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明と共に使用され得る、可撓性積層箔のマイクロカードの斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５の線Ｂ−Ｂにおける拡大部分断面である。
【図６Ａ】図６Ａは、図５に示されるマイクロカードと共に使用するための、本発明の代替の実施形態を示す分解斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａのキャリアプレートを通る長手軸方向断面である。
【図７】図７は、図６の実施形態と共に使用される、サーマルサイクリングブロックの平面図である。
【図８】図８は、図７のサーマルサイクリングブロックの側面図である。
【図９】図９は、図７の線９−９における断面である。
【図１０】図１０は、図７に示されるサーマルサイクリングブロックの拡大部分平面図である。
【図１１】図１１は、図１０の線１１−１１における断面である。

Claims

ＰＣＲ機器と関連してＰＣＲマイクロカードを取り扱うためのデバイスであって、該ＰＣＲマイクロカードの各々は、片面で透明材料によって閉じられるサンプルチャンバのアレイを有し、該デバイスは、以下：
有孔領域を有するキャリアであって、該有孔領域は、該マイクロカードの各々における該サンプルチャンバのアレイと数および相対位置が対応する、穴のアレイを有する、キャリア；
該サンプルチャンバがそれぞれ該有孔領域における穴と整列した状態で、該透明材料が該有孔領域に面するように、そして該マイクロカードの、該透明材料とは反対の面が、少なくとも該サンプルチャンバのアレイ全体にわたって閉塞されないように、該キャリア上にマイクロカードを保持するための手段；ならびに
該ＰＣＲ機器に対して、該キャリア上に保持された該マイクロカードを位置決めするための手段、を備える、デバイス。
前記キャリアが、前記有孔領域を含むキャリアプレートを備え、そして前記保持するための手段が、開口部を有する、周囲が閉じた保持フレームを備え、該開口部は、該サンプルチャンバのアレイと少なくとも同程度の大きさであり、そして該フレームは、該キャリアにフィットされて、前記マイクロカードを該キャリアプレートに対して保持する、請求項１に記載のデバイス。
前記保持フレームが、平坦な基部および内側に延びる周縁フランジを備え、該周縁フランジは、前記デバイスを、前記ＰＣＲ機器のサーマルサイクリングデバイスの平坦な頂部に設置するためのものである、請求項２に記載のデバイス。
前記周縁フランジが、前記マイクロカードの対向する縁部と係合可能である、請求項３に記載のデバイス。
前記周縁フランジが、前記マイクロカードの一端と係合するための、内向きに延びるタブを備える、請求項４に記載のデバイス。
前記周縁フランジが、前記保持フレーム中の開口部を規定し、該開口部が、前記マイクロカードの幅と少なくとも等しい幅、および該マイクロカードの長さより小さい長さを有する、請求項５に記載のデバイス。
前記周縁フランジによって規定される前記開口部が、クリアランスと相補的な形状にされており、サーマルブロックの周囲の形状が、前記サーマルサイクリングデバイスの前記平坦な表面より上に上昇された、マイクロカード係合表面を有する、請求項６に記載のデバイス。
前記周縁フランジの厚さが、前記サーマルサイクリングデバイスの前記平坦な表面より上へのマイクロカード係合表面の上昇より小さい、請求項７に記載のデバイス。
前記周縁フランジの頂部が、前記サーマルサイクリングデバイスの前記平坦な表面より低く、そして該周縁フランジの底部が、該サーマルサイクリングデバイスの該平坦な表面より上に上昇している、請求項８に記載のデバイス。
前記マイクロカードを位置決めするための前記手段が、該キャリアプレートの底部に傾斜ランプを備え、前記キャリアプレートとマイクロカードとの互いの方への相対的移動の際に、該マイクロカードの縁部を係合し、そして案内する、請求項２に記載のデバイス。
前記マイクロカードを位置決めするための前記手段が、上昇したテーパ状の表面をさらに備え、該表面が、前記サンプルチャンバの各々と整列し、そして前記キャリアにおけるそれぞれの穴と係合可能である、請求項１０に記載のデバイス。
前記マイクロカードを位置決めするための前記手段が、前記キャリアプレートの頂部に傾斜ランプをさらに備え、該傾斜ランプは、前記ＰＣＲ機器の作動の間、該キャリアプレートおよびマイクロカードを位置決めするように、該機器の加熱されたカバープレートの縁部によって係合可能である、請求項１１に記載のデバイス。
前記マイクロカードが、前記サンプルチャンバのアレイの外側の該マイクロカードの周縁部に、貫通穴を有し、そして前記キャリアが、プレート部材を備え、該プレート部材は、前記有孔領域およびピンを備え、該ピンは、該有孔領域の外側で該プレート部材から突出して、該貫通穴中に係合する、請求項１に記載のデバイス。
前記プレート部材が、前記有孔領域を含む底部凹部、および前記ピンが突出する外周周縁部を有する、請求項１３に記載のデバイス。
前記底部凹部に圧縮パッドをさらに備え、該圧縮パッドは、数および相対位置が前記キャリアプレートにおける前記穴に対応する、穴のアレイを含む、請求項１４に記載のデバイス。
前記マイクロカードが、該マイクロカードの１つの縁部の近くに充填ポートを有し、そして前記凹部の中に上昇隆起を備え、そして前記圧縮パッド上に、該充填ポートに重なるためのタブ部を備え、これによって、該充填ポートの密封された閉鎖を確実にする、請求項１５に記載のデバイス。
前記上昇縁部および前記タブ部が、半円形の構成である、請求項１６に記載のデバイス。
前記マイクロカードを位置決めするための前記手段が、前記ＰＣＲ機器に取り付け可能なサーマルブロックを備え、そして前記プレート部材から突出するピンを受容および位置決めするための、テーパ状の穴を有する、請求項１３に記載のデバイス。
ＰＣＲ機器キットであって、以下：
マイクロカードの供給源であって、各マイクロカードが、透明なサンプルチャンバのアレイを有する、供給源、ならびに
取り扱いデバイスであって、該サンプルチャンバが、該取り扱いデバイスの片面での光学読み取りのためにアクセス可能であるように、そして該サンプルチャンバの、該片面とは反対の面での該ＰＣＲ機器のサーマルブロックに対する直接の配置に対して閉塞されないように、マイクロカードを保持するための、取り扱いデバイス、を備える、ＰＣＲ機器キット。
前記ＰＣＲ機器のサーマルサイクリングデバイスに交換可能に取り付け可能なサーマルブロックを備え、ここで、該サーマルブロックおよび前記取り扱いデバイスが、互いに対して、および前記マイクロカードに対して、該ＰＣＲ機器に対する該マイクロカードの正確な配置を確実にするよう適合されている、請求項１９に記載のＰＣＲキット。