JP2013156271A - Bio-analysis cartridge recording and protection mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生体分析システムにおいて使用される再利用可能な標本カートリッジに関し、特に、その内容物についての記録機構及び保護機構を含む生体分析カートリッジに関し、より詳しくは、そのような記録機構及び内容物保護機構を有するキャピラリー電気泳動カートリッジに関する。 The present invention relates to a reusable specimen cartridge for use in a bioanalytical system, and more particularly to a bioanalytical cartridge including a recording mechanism and a protection mechanism for the contents thereof, and more particularly such a recording mechanism and contents. The present invention relates to a capillary electrophoresis cartridge having a protection mechanism.
DNA分析などの生体分析は、精度の純粋な科学的追及から、証明され、向上した信頼性を備えた定常手順へと急速に移行しつつある。医療研究者、薬理学者及び法医学調査官は、皆、彼らのタスクに従事する上でDNA分析を使用する。今のところ、DNAサンプルを検出及び測定する機器の複雑さ及びサンプル準備の困難さのために、現存するDNA分析手順は、しばしば多大な時間を要し、高価である。そのため、プロセス中、サンプルの取り扱いを容易とするために、大きさ、部品点数及び機器のコストを削減することが望ましく、一般に、単純化され、低コストで高感度な検出器を有することが望ましい。 Bioanalysis, such as DNA analysis, is rapidly moving from pure scientific pursuit of accuracy to routine procedures with proven and improved reliability. Medical researchers, pharmacologists, and forensic investigators all use DNA analysis to engage in their tasks. At present, due to the complexity of the equipment for detecting and measuring DNA samples and the difficulty of sample preparation, existing DNA analysis procedures are often time consuming and expensive. Therefore, it is desirable to reduce size, number of parts and equipment costs to facilitate sample handling during the process, and it is generally desirable to have a simplified, low cost and sensitive detector. .
DNA分析装置の一つのタイプは、電気泳動法によってDNA分子を分離する。電気泳動技術は、人の識別テストを含む、遺伝子型特定の応用、発現解析、病原体検出、変異検出及び薬理遺伝学の研究におけるDNA断片の分離に使用することができる。電気泳動という用語は、電場の影響下で帯電した分子の移動を表す。電気泳動法は、等価な電荷質量比を有し、質量の異なる分子を分離するために使用することができる。DNA断片は、そのような分子の一例である。 One type of DNA analyzer separates DNA molecules by electrophoresis. Electrophoretic techniques can be used to isolate DNA fragments in genotyping applications, including human identification tests, expression analysis, pathogen detection, mutation detection and pharmacogenetics studies. The term electrophoresis refers to the movement of charged molecules under the influence of an electric field. Electrophoresis can be used to separate molecules with equivalent charge mass ratios and different masses. A DNA fragment is an example of such a molecule.
DNAサンプルを分析するために電気泳動法を応用した商用利用可能な装置が多数存在する。そのようなものの一つが、キャピラリー電気泳動法(CE)装置である。分離用支持体(例えば、緩衝溶液、特定のゲルケミストリー(gel−chemistry)を持つゲルマトリクス)を有する石英ガラスのキャピラリーカラムに電気泳動法を適用することにより、サンプルサイズの要件は非常に小さくなり、分離速度及び解像度は、スラブゲル電気泳動法と比較して数倍増加することができる。CEにおいて、蛍光体でタグ付けされたサンプルから分離した成分に対してキャピラリー壁を通じて光を当て、入射光によって生じる蛍光放射を検出するか、吸収測定法を用いることによって、DNA断片は検出されることが多い。蛍光検出のタイプでは、放射強度は、サンプルの成分の濃度、量及び/又はサイズを表す。過去において、レーザ誘起蛍光(LIF)検出法が、CEの装置において発展してきた。蛍光検出は、他の検出方法と比較して卓越した感度を有するために、ゲノミクス及びプロテオミクスの分野でよく選択される検出方法である。 There are many commercially available devices that apply electrophoresis to analyze DNA samples. One such is a capillary electrophoresis (CE) device. By applying electrophoresis to a quartz glass capillary column with a separation support (eg, buffer solution, gel matrix with a specific gel chemistry), the sample size requirements are very small, Separation speed and resolution can be increased several times compared to slab gel electrophoresis. In CE, DNA fragments are detected by illuminating the components separated from the phosphor-tagged sample through the capillary wall and detecting the fluorescence emission produced by the incident light or by using an absorption measurement method. There are many cases. For the type of fluorescence detection, the radiation intensity represents the concentration, amount and / or size of the components of the sample. In the past, laser induced fluorescence (LIF) detection methods have been developed in CE devices. Fluorescence detection is a detection method that is often selected in the field of genomics and proteomics because it has excellent sensitivity compared to other detection methods.
キャピラリーカラムは、保管、輸送又は再使用のために、システムから分離可能なリムーバルカートリッジの一部としてもよい。異なるカートリッジは、異なる内容物、例えば、異なるゲルケミストリーのものを以って組み立てられているかもしれないので、カートリッジの内容物は識別されるべきである。カートリッジ及びその内容物を識別するために、視覚的なインジケータを準備してもよい。例えば、ラベル(例えば、バーコードを備えたもの)又は個別情報シートをカートリッジに貼付してもよい。さらに、カートリッジの再利用性及びカートリッジの内容物の有効期間又は規定された使用法の観点から、カートリッジの使用を記録するために個々のカートリッジに個別ログを関連付けてもよい。しかし、ラベルは、それがカートリッジに付けられた時点での情報しか有さない。個別情報シートは、例えば、異なるゲルケミストリーの異なるカートリッジに誤って付け易く、又は不一致となり易い。情報の更新は、カートリッジに書き込んだり、ラベルを貼り直したり、個別ログに正確な記録を残すことによって、たいていユーザの手作業で行われる。研究室環境では、重要な生体分析(FDAが適正な記録保持手順、すなわち、患者記録/情報記録を命じる臨床診断といったタイプの応用)が行われる場合、情報の更新及びログを記録する手作業の手順は、過失の可能性が潜在する。そのため、CE装置での使用について、個々のカートリッジと関連付けられた情報を自動的に記録する機構を含む再使用可能なキャピラリーカートリッジを備えることが好ましい。 The capillary column may be part of a removable cartridge that can be separated from the system for storage, transportation or reuse. Since different cartridges may be assembled with different contents, such as those with different gel chemistries, the contents of the cartridge should be identified. A visual indicator may be provided to identify the cartridge and its contents. For example, a label (for example, a barcode) or an individual information sheet may be attached to the cartridge. In addition, individual logs may be associated with individual cartridges to record cartridge usage in terms of cartridge reusability and lifetime of cartridge contents or prescribed usage. However, the label only has information at the time it is attached to the cartridge. The individual information sheets are likely to be mistakenly attached to different cartridges of different gel chemistries, for example, or are inconsistent. Information updates are usually done manually by the user by writing to the cartridge, re-labeling, or leaving an accurate record in the individual log. In the laboratory environment, when important bioanalyses (applications such as clinical diagnostics where FDA orders proper record keeping procedures, ie patient records / information records) are performed, manual updates to record and log information The procedure has the potential for error. Therefore, it is preferable to have a reusable capillary cartridge that includes a mechanism for automatically recording information associated with individual cartridges for use in a CE device.
カートリッジは、環境下で長期間さらされると劣化する可能性のある性質の分離支持体で満たされたキャピラリーで組み立てられたものである。再使用可能なカートリッジが使用と使用との間で保管されるかもしれないことを考慮すると、キャピラリーの先端部で露出した分離支持体は、ゲルマトリクスの乾燥化といった劣化をして、キャピラリーの閉塞を生じ、カートリッジを再使用する場合に問題を生じる可能性が非常に高い。保管中のカートリッジ及びその内容物の寿命を向上することが望ましい。 The cartridges are assembled with capillaries filled with a separating support of a nature that can deteriorate upon prolonged exposure in the environment. Taking into account that reusable cartridges may be stored between uses, the separation support exposed at the tip of the capillary will degrade, such as drying of the gel matrix, and clogging the capillary Is very likely to cause problems when the cartridge is reused. It is desirable to improve the life of the cartridge and its contents during storage.
本発明は、生体分析システムにおいて使用する、様々なパラメータ及びデータを確実に記録する内蔵機構と、さらに損傷及び乾燥からその内容物を保護する手段とを含む、再使用可能で、交換可能なカートリッジを提供する。また、本発明は、その再使用可能なカートリッジの記録機構をサポートするインターフェースを備えた生体分析装置を提供する。 The present invention is a reusable and replaceable cartridge for use in a bioanalytical system, including a built-in mechanism for reliably recording various parameters and data, and means for protecting its contents from damage and drying. I will provide a. The present invention also provides a bioanalyzer equipped with an interface that supports the reusable cartridge recording mechanism.
本発明の一つの側面において、再使用可能なカートリッジは、内容物及び使用法といった、カートリッジ及びその属性に関する関連データを保存する記録機構を含む。カートリッジは携帯可能であり、リサイクル可能であり、再使用可能且つ異なるタイプのチャンネル(例えば、分離媒体、チャンネルサイズ、内壁のコート等)を有する他のカートリッジと交換可能である。それは分離チャンネルを規定し、その分離チャンネルはカートリッジに支持されるキャピラリー又はカートリッジに規定されるマイクロカラムであってもよい。本発明の一つの実施形態では、記録機構は、カートリッジのために設けられた自動記録を提供するためにカートリッジと関連付けられた(例えば、EEPROMを有する)「スマートキー」のような不揮発性書き換え可能メモリを含む。そのキーは(例えば、カートリッジ本体に取り付けられ、又は紐で)物理的にカートリッジと接続されていてもよく、あるいはカートリッジと分離していてもよい。カートリッジを装置で使用する場合、カートリッジ及びその内容物に関する関連情報を装置と通信するために、その関連付けられたキーを装置のデータインターフェース(例えば、リーダ/ライタ)に挿入する。装置は、特定のカートリッジが、実施される特定のサンプルの分析について正しい特性を持つか否か判断するために、カートリッジを認証し、整合性チェックを行うように構成してもよい。さらに、装置は、カートリッジの使用(例えば、カートリッジは何時、どのように使用されたか、使用履歴又は実行回数、テストパラメータ及びおそらくテスト結果)に関する情報を通信/記録してもよい。そのような情報は、カートリッジの以前の使用で保存された情報を更新する。 In one aspect of the invention, the reusable cartridge includes a recording mechanism that stores relevant data regarding the cartridge and its attributes, such as contents and usage. The cartridge is portable, recyclable, reusable and interchangeable with other cartridges having different types of channels (eg, separation media, channel size, inner wall coat, etc.). It defines a separation channel, which may be a capillary supported on the cartridge or a microcolumn defined on the cartridge. In one embodiment of the present invention, the recording mechanism is non-volatile rewritable such as a “smart key” (eg, having an EEPROM) associated with the cartridge to provide automatic recording provided for the cartridge Includes memory. The key may be physically connected to the cartridge (eg, attached to the cartridge body or with a string) or may be separate from the cartridge. When a cartridge is used in a device, its associated key is inserted into the device's data interface (eg, reader / writer) to communicate relevant information about the cartridge and its contents to the device. The apparatus may be configured to authenticate the cartridge and perform a consistency check to determine whether the particular cartridge has the correct characteristics for the analysis of the particular sample being performed. In addition, the device may communicate / record information regarding cartridge usage (eg, when and how the cartridge was used, usage history or number of runs, test parameters and possibly test results). Such information updates the information stored with previous use of the cartridge.
本発明の他の側面において、専用の生体分析装置の一部であるカートリッジインターフェースモジュールが提供される。本発明の一つの実施形態では、カートリッジインターフェースモジュールは、カートリッジ結合インターフェースと入出力(I/O)ポートからなる。インターフェースモジュールは、携帯可能生体分析システムの一部であり、例えば、CE分析で使用される単一あるいは複数のキャピラリーカートリッジ用に設計される。さらに他の実施形態では、生体分析装置は、その装置の動作に関連してカートリッジの記録デバイスに関してデータの読み書きを行う。 In another aspect of the invention, a cartridge interface module that is part of a dedicated bioanalyzer is provided. In one embodiment of the invention, the cartridge interface module comprises a cartridge coupling interface and an input / output (I / O) port. The interface module is part of a portable bioanalytical system and is designed, for example, for single or multiple capillary cartridges used in CE analysis. In yet another embodiment, the bioanalyzer reads and writes data with respect to the cartridge recording device in relation to the operation of the device.
本発明のさらに他の側面において、キャピラリーカートリッジの壊れ易いキャピラリーの先端部は、損傷から保護される。一つの実施形態では、そのキャピラリー先端部が乾燥から先端部の内容物を保つよう設計された適合材料に浸されるよう、直立状態あるいは垂直位置でキャピラリーカートリッジが保たれるカートリッジスタンドが提供される。他の実施形態では、保存及び輸送中、損傷及び乾燥からカートリッジ及びその内容物を保護するために、パッケージコンテナ及び先端部クッション/プロテクタが提供される。 In yet another aspect of the invention, the fragile capillary tip of the capillary cartridge is protected from damage. In one embodiment, a cartridge stand is provided in which the capillary cartridge is held in an upright or vertical position so that the capillary tip is immersed in a compatible material designed to keep the contents of the tip from drying. . In other embodiments, a package container and tip cushion / protector are provided to protect the cartridge and its contents from damage and drying during storage and shipping.
本出願は、2003年12月23日に出願された米国仮特許出願第60/532671号に基づく優先権を主張する。この仮特許出願は、ここにその全てが記載されているように、ここに参照としてその全体が組み込まれる。 This application claims priority from US Provisional Patent Application No. 60/532671 filed on Dec. 23, 2003. This provisional patent application is hereby incorporated by reference in its entirety as if fully set forth herein.
本出願は、2002年1月28日に出願された米国特許出願第10/059993号(「マルチチャンネル生体分離カートリッジ」)、2004年10月25日に出願された米国特許出願第10/973828号(「一体化された生体分析及びサンプル生成システム」)、2002年12月13日に出願された米国特許出願第10/319803号(「光検出アライメント結合装置」)、2003年12月15日に出願された国際特許出願第US03/39971号(「光検出アライメント結合装置」)及び2004年4月12日に出願された米国特許出願第10/823382号(「マルチキャピラリー電気泳動カートリッジ」)の一部継続出願であり、それらは全て本発明の譲受人であるバイオカルテクノロジー社の出願である。
No. 10/059993 (“multi-channel bioseparation cartridge”) filed Jan. 28, 2002, and US patent application No. 10/973828 filed Oct. 25, 2004. ("Integrated Bioanalysis and Sample Generation System"), U.S. Patent Application No. 10 / 31,8033 ("Photodetection Alignment Coupling Device"), filed December 13, 2002, on December 15, 2003. One of the filed international patent application US03 / 39971 ("light detection alignment coupling device") and
本発明は、本発明の譲受人であるバイオカルテクノロジー社の出願である米国特許第6828567号にも関連する。
上記の出願及び以下の開示において言及される全ての他の出願、特許、文書及び参考文献は、ここにその全てが記載されているように、参照としてその全体が組み込まれる。
The present invention also relates to US Pat. No. 6,828,567, filed by Biotech, the assignee of the present invention.
All other applications, patents, documents and references mentioned in the above application and the following disclosure are hereby incorporated by reference in their entirety as if fully set forth herein.
本発明の性質及び利点の完全な理解のために、好ましい使用モードだけでなく、添付の図面とともに以下の詳細な説明も参照されるべきである。以下の図面において、同様の参照番号は各図を通じて同一又は類似の部分を表す。 For a full understanding of the nature and advantages of the present invention, reference should be made to the following detailed description, taken together with the accompanying drawings, as well as the preferred mode of use. In the drawings, like reference numerals designate the same or similar parts throughout the drawings.
本発明は、参照図とともに様々な実施形態に関して以下に説明される。本発明は、本発明の目的を達成する最良の実施形態の観点で説明されているが、本発明の精神及び範囲から外れることなく、これらの教示するところに照らして様々な変形を達成し得ることは当業者にとって明らかであろう。 The invention is described below with reference to various embodiments in conjunction with reference figures. While the invention has been described in terms of the best mode for carrying out the objects of the invention, various modifications can be made in light of these teachings without departing from the spirit and scope of the invention. This will be apparent to those skilled in the art.
本発明は、生体分析システムにおいて使用する、様々なパラメータ及びデータを確実に記録する内蔵機構と、さらに損傷及び乾燥からその内容物を保護する手段とを含む、再使用可能なキャピラリーカートリッジを提供する。また、本発明は、その再使用可能なカートリッジの記録機構をサポートするインターフェースを備えた生体分析装置を提供する。本発明の一つの側面において、再使用可能なカートリッジは、カートリッジ、その内容物及び使用法に関する関連データを保存する記録機構を含む。本発明の他の側面において、専用の生体分析装置の一部であるカートリッジインターフェースモジュールが提供される。本発明のさらに他の側面において、キャピラリーカートリッジの壊れ易いキャピラリーの先端部は、損傷から保護される。 The present invention provides a reusable capillary cartridge that includes a built-in mechanism for reliably recording various parameters and data for use in a bioanalytical system, and further means for protecting its contents from damage and drying. . The present invention also provides a bioanalyzer equipped with an interface that supports the reusable cartridge recording mechanism. In one aspect of the invention, a reusable cartridge includes a recording mechanism that stores relevant data regarding the cartridge, its contents, and usage. In another aspect of the invention, a cartridge interface module that is part of a dedicated bioanalyzer is provided. In yet another aspect of the invention, the fragile capillary tip of the capillary cartridge is protected from damage.
本発明の原理を限定することなく説明する目的において、本発明を、CE分析に向けられた実施形態を参照しつつ説明する。例示の実施形態では、本発明は、一体化され、自動化されたマルチチャンネルCEシステムによってサポートされる再使用可能なCEカートリッジに対する記録機構(データキー)を提供する。 For the purpose of illustrating without limiting the principles of the invention, the invention will be described with reference to embodiments directed to CE analysis. In an exemplary embodiment, the present invention provides a recording mechanism (data key) for a reusable CE cartridge supported by an integrated and automated multi-channel CE system.
本発明の譲受人である、バイオカルテクノロジー社は、CEベースの自動化装置(例えば、モデルHDA−GT12DNAアナライザシステム)を開発した。自動化装置の例示の実施形態は、バイオカル社のCE装置に基づいており、そのCE装置は、高感度で高精度な病原体検出(遺伝子分析)システムを形成するために、実時間蛍光分析のための低コストで高感度な光検出技術、一体化された試薬カートリッジ及び微小流体電気泳動原理とともに記録キーをサポートするインターフェースを内蔵する。そのシステムは、高スループットで、使用が容易で、携帯可能で、安価で、非常にロバストで且つ実地作業及び実地応用のために設計されている。 Biocal Technology, the assignee of the present invention, has developed a CE-based automation device (eg, model HDA-GT12 DNA analyzer system). An exemplary embodiment of an automated device is based on Biocal's CE device, which is used for real-time fluorescence analysis to form a highly sensitive and accurate pathogen detection (gene analysis) system. It incorporates a low-cost, high-sensitivity photodetection technology, an integrated reagent cartridge, and an interface that supports the recording key along with the microfluidic electrophoresis principle. The system is designed for high throughput, easy to use, portable, inexpensive, very robust and for field work and field applications.
バイオカル社によって開発されたカートリッジ(例えば、モデルGC−500又はGC−10K)は、装置内のサポートエレメントと連結され、配列された全ての重要なカートリッジ部材とともに、その装置でサポートされるように設計されている。そのカートリッジは、カートリッジ内のキャピラリー分離チャンネルに関連して移動可能なサンプルトレイに対して保持される。記録データキーは、装置のリーダ/ライタに挿入可能である。 A cartridge developed by Biocal (eg, model GC-500 or GC-10K) is designed to be supported by the device with all the important cartridge members arranged and connected to the support elements in the device. Has been. The cartridge is held against a sample tray that is movable relative to a capillary separation channel within the cartridge. The recording data key can be inserted into the reader / writer of the apparatus.
・CEシステムの概観
図1は、本発明の一つの実施形態に従ったキャピラリー電気泳動(CE)システム200の概略説明図である。CEシステム200は、一般に分離チャンネル36(例えば、25−200μm I.D.)を規定するキャピラリー分離カラム22(例えば、200−500μm O.D.)を有する。キャピラリーカラム22は、石英ガラス、ガラス、ポリイミド若しくは他のプラスチック/セラミック/ガラス状素材製であってもよい。分離カラム22の内壁(すなわち、分離チャンネル36の内壁)を、サンプル成分の界面動電移動及び/又は電気泳動を容易にするために静電気を蓄積可能な素材でコートしてもよい。分離チャンネル36は分離用支持体で満たされ、それはランニングバッファ、あるいは例示の実施形態では公知の「ふるい」ゲルマトリクスであってもよい。放射誘起蛍光検出のために、ゲルマトリクスはエチジウムブロマイドのような既知の蛍光プローブを含む。
Overview of CE System FIG. 1 is a schematic illustration of a capillary electrophoresis (CE)
キャピラリーカラム22の一端は、ランニングバッファ/ゲル34の貯留槽28に浸される。キャピラリーカラム22の他端は、サンプルの薬壜26に連結される。CEシステム200と類似のシステムにおいて、他の検出構成が実装されることを理解されたい。放射検出器24は、検出域30においてキャピラリー壁の透明部分の外側に配置される。励起ファイバ16は、放射源18(例えば、LEDあるいはレーザ)から延伸され、カラム壁の外側から検出域30に向けられる。カートリッジアセンブリの一部である電極12及び14は、電気泳動路を完成させるために、バッファ貯留槽26及びゲル貯留槽28に連結される。
One end of the
・CEの分離及び分析の概観
作動中、サンプルの薬壜26に準備された生体サンプル(例えば、DNA/RNAサンプル)は、多数の方法(例えば、サンプルの貯留槽からの界面動電注入)で検出域30から離れたキャピラリーカラム22の遠位端に導かれる。サンプルは、キャピラリーカラム22に支持されたゲルマトリクスに蛍光プローブをバインドする。
Overview of CE separation and analysis During operation, biological samples (eg, DNA / RNA samples) prepared in the
直流電圧(例えば、1−30KV)が電極12と14との間に印加されると、サンプルは、印加された電圧の下、分離チャンネル36に沿って移動し(例えば、負に帯電したDNAは、図1に示すように正の電極の方へ、一体化されたダイマトリクス/蛍光プローブを備えたふるいゲルを通って進み)、サンプル成分(DNA断片)のバンドに分離する。分離の範囲及び分離チャンネル36に沿って移動する距離は、サンプル成分の移動度、サンプル成分の質量及びサイズあるいは長さ、分離支持体といった多数の要因に依存する。サンプルの分離に対する分離チャンネル36内の駆動力は、電気泳動、圧力又は電気浸透流(EOF)手段とすることができる。
When a DC voltage (eg 1-30 KV) is applied between the
サンプルが検出域に到達すると、励起放射がその検出域において励起ファイバ16を通じて向けられる。サンプル成分は、個々のサンプル成分の濃度に比例した(蛍光タグ物質の量に比例した)強度の蛍光を発する。検出器24は、入射放射の波長と異なる波長で放射される蛍光の強度を検出する。検出された放射光は、既知の方法によって分析可能である。自動化システムに対して、電子基板64(図4)上のコントローラ32(図5に関連して後述する)は、CEシステム200の動作を制御する。
When the sample reaches the detection zone, excitation radiation is directed through the
・データ記録キーを備えたキャピラリーカートリッジ
図2は、本発明の一つの実施形態に従ったデータ記録キーを有するCEカートリッジの斜視図である。
マルチチャンネルキャピラリーカートリッジ200は、カートリッジ本体に保持されたキャピラリー140によって規定され、(図1において30として概略的に表した)12の検出域を含む。データキー500は、(例えば、図のように紐又はコード510によって)カートリッジ100と関連付けられる。データキー500に関する詳細は後述する。カートリッジ100は、使い捨て可能且つ/又は携帯可能で、交換可能なカートリッジアセンブリ100の一部としてサンプルの分離及び検出に使用される12チャンネルの石英ガラス製キャピラリーアレイを含む。図2に示すカートリッジ100は、長さ12−18cmの12本のキャピラリー140を保持する。カートリッジ100は、上方に、全てのキャピラリー140に共通するバッファ貯留槽口を一体化し、それは、不活性で、互換可能あるいは無反応ガス(例えば、窒素、圧縮空気、CO2等)の置換可能な圧縮されたガスカートリッジといった圧縮ガス源モジュール78又は圧力ポンプにインターフェース機構300で直接連結される。チューブ、圧力バルブ及びソレノイドコントロールを含む適切な圧力配管が備えられる(ここに開示するシステム200の機能、特徴及び動作を与えるそのような配管を構成することは、当業者に周知であるため、そのような配管の詳細は省略する)。圧力源78は、12本のキャピラリー全てを貯留槽130に含まれる「ふるい」ゲルで満たし、再充填プロセス中、前回実行時のゲルをキャピラリーから除去するために、必要なガス圧力を提供する。ゲルの粘度に依存して、40PSIまでの圧力をゲル充填貯留槽130を通じてキャピラリー140に加えてもよい。
Capillary Cartridge with Data Recording Key FIG. 2 is a perspective view of a CE cartridge having a data recording key according to one embodiment of the present invention.
Multichannel
カートリッジのゲル貯留槽130は、12本のキャピラリー全てについて、共通のアノード電極(図示せず、しかし、図1のアノード14と等価)に内蔵されて実装され、それはシステム200に取り付けられた場合、インターフェース機構300によって電気泳動のための高電圧供給源76に自動的に接続される(図2)。カートリッジ100に隣接する構造に、ファン若しくはペルチェクーラー(図示せず)を、カートリッジの温度調整を行うために備えてもよい。加えて、あるいは代わりとして、カートリッジは空気循環(装置側からカートリッジへ取り入れられるべき温度調整された空気)のための(流入及び流出)通気口を持ってもよい。CE分離中に発生する熱によっては、補助冷却機構を備えず、カートリッジは単に環境温度にさらされるようにしてもよい。
The
一つの実施形態では、図3及び図4に示すように、カートリッジ100は自動化CEシステム200に受け取られる。電源66(図4)は、以下に説明するように、カートリッジに供給するべく直流電力をCEシステム200に提供する。
カートリッジのさらなる詳細は、ここに参照としてその全体が組み込まれる同時係属中の米国特許出願第10/059993号を参照してもよい。
In one embodiment, the
For further details of the cartridge, reference may be made to co-pending US patent application Ser. No. 10/059993, which is hereby incorporated by reference in its entirety.
・データキー
本発明の実施形態によれば、キャピラリーカートリッジ100は、紐又はコードでキャピラリーカートリッジ100に取り付けられるEEPROMシリアルメモリキー500を含む記録機構を含む。このシリアルメモリキー(例えば、データキーエレクトロニクス製)は、データの保存及び持ち運びを可能とする携帯可能なデータキーである。これらのデバイスのそれぞれは、CE装置200に配置されたI/Oポート400(図4)を通じて読み出し、消去及び書き込み可能な、不揮発性で、シリアルのマイクロワイアEEPROMを有する。そのキー500は、メモリと、I/Oポート400で外部リーダ/ライタとインターフェースをとるための適当な導電性接点若しくはリードとを含むようにパッケージされる(図4に関連して後述する)。データキー500は、約+5Vを必要とし、CE装置200のI/Oポート400と直接接続して動作する。なお、磁気記録メモリ、光記録メモリ等を含む、他のタイプのデータキーを代わりに用いてもよい。
Data Key According to an embodiment of the present invention, the
コード510は、データキー500にあるデータをそのキャピラリーカートリッジ100のものであると識別可能とするために、データキー500をキャピラリーカートリッジ100に物理的に取り付けるために使用される。また、コード510は、データキー500を電気的に保護されたI/Oポート400に挿入可能なように十分なたるみを備え、そのI/Oポート400は、高電圧の電気泳動プロセス中、メモリ消失又はメモリ破損を防止するためにカートリッジ結合インターフェース300(後述)から物理的に隔離される。他の実施形態では、低電圧装置環境で使用するように設計されたカートリッジに対して、データキーを接着によってカートリッジに物理的に取り付けてもよく、あるいは一体として、若しくはカートリッジ本体の集積部として形成してもよい。さらに、例示の実施形態では紐が示されているものの、用途によっては、データキーを何がしかの方法、例えば、物理的なマーキング、ラベリング等によってカートリッジと関連付ける限り、データキーをカートリッジと分離してもよい。
The
一つの実施形態では、データキー500は、カートリッジの属性、特性及び/又は構成に関するデータを保持するために使用される。そのようなデータは、以下の1以上のものを含む。すなわち、モデル番号、シリアル番号、カートリッジが指定された患者/被検者のID、カートリッジのタイプ(例えば、キャピラリーチャンネル数、キャピラリーチャンネルのサイズ、ゲルケミストリーのタイプ)、製造年月日、ケミストリーロット番号等である。また、予めプログラムされたテストプロトコル、設計仕様上の制限、カートリッジの使用に関する制限若しくは制約(例えば、有効期限、最大使用電圧、最大実行回数、最大使用時間、化学的適合性、装置適合性、アプリケーション仕様と関連付けられた方法/シーケンスの手順/設定、テストプロトコル、他の分析パラメータとの互換性、ユーザの権限クラス等)、及びカートリッジが最初に使用される場合、又は特定の/仕様上事前にプログラムされた、方法/シーケンスの手順/機能が、リーダ/装置によって呼び出される場合に、装置又は/及びカートリッジの「初期化」に使用する他のデータを含んでもよい。プログラムされたテストプロトコルは、カートリッジが使用/分析のために接続されるため、装置/ソフトウェアによって読み出し可能となった、プログラムされた仕様のシーケンス/方法の手順(例えば、方法=除去+事前放出(溶液洗浄)+DNA/サンプル放出+バッファ内分離)を事前プログラムされた時間及び電位差とともに含んでもよく、エンドユーザによるカートリッジの誤用及び/又は悪用からそれを防止する。さらに、それは寿命及び検出されたDNA断片の解像度の質/整合性を拡張する。 In one embodiment, the data key 500 is used to hold data regarding cartridge attributes, characteristics and / or configuration. Such data includes one or more of the following. Model number, serial number, patient / subject ID with cartridge specified, cartridge type (eg, capillary channel number, capillary channel size, gel chemistry type), date of manufacture, chemistry lot number Etc. Also, pre-programmed test protocols, design specification limitations, cartridge usage limitations or restrictions (eg, expiration date, maximum operating voltage, maximum number of runs, maximum operating time, chemical compatibility, equipment compatibility, application Method / sequence procedures / settings associated with the specification, test protocol, compatibility with other analysis parameters, user authority class, etc.), and when the cartridge is first used or specific / specification advance A programmed method / sequence procedure / function may include other data used to “initialize” the device or / and cartridge when called by the reader / device. A programmed test protocol is a sequence of programmed specifications / procedures that can be read by the instrument / software as the cartridge is connected for use / analysis (eg, method = removal + pre-release ( Solution wash) + DNA / sample release + in-buffer separation) with preprogrammed time and potential differences may be included to prevent end-user misuse and / or misuse of the cartridge. In addition, it extends the lifetime / resolution quality / consistency of the detected DNA fragments.
他の実施形態では、データキー500は各回の使用とともに更新される使用データを保持するために使用される。例えば、データを以下の1以上のものに関して更新するようにしてもよい。すなわち、適用された電気泳動の実行回数、実行タイプ、実行ID、患者/被検者ID、実行プロトコル、実行条件及びパラメータ、使用日時、個別の実行時間及び累積実行時間、印加された実行電圧/電流、装置システムID、ユーザ又は患者ID等である。使用内容を記録することにより、ユーザ(若しくは装置200)は、実行時間、実行条件等といったファクタを考慮することで、カートリッジの残り寿命を判断することができる。システムIDを保存することにより、カートリッジの使用を追跡することができる。例えば、カートリッジのリコール問題が発生した場合、様々な装置で特定のカートリッジを用いてなされた実行を素早く特定することができ、それらの実行結果を、分析結果におけるそのカートリッジを用いた問題の影響を判断するために監査することができる。あるいは、患者IDを持つことによって、患者のテストデータ/結果を容易に追跡することができる。特定のカートリッジを特定の装置専用で使用することが望ましい場合、データキーを最初の使用において特定装置でのみ働くように「ロック」してもよい。装置と関連付けられた「ロック」コードは、データキーに保存することができる。 In other embodiments, the data key 500 is used to hold usage data that is updated with each use. For example, the data may be updated for one or more of the following: That is, the number of executions of electrophoresis applied, execution type, execution ID, patient / subject ID, execution protocol, execution conditions and parameters, use date and time, individual execution time and cumulative execution time, applied execution voltage / Current, device system ID, user or patient ID, etc. By recording the usage details, the user (or the apparatus 200) can determine the remaining life of the cartridge by considering factors such as execution time and execution conditions. By storing the system ID, the use of the cartridge can be tracked. For example, if a cartridge recall problem occurs, it is possible to quickly identify the executions made with a particular cartridge on various devices, and the results of those executions can be used to determine the impact of the problem with that cartridge on the analysis results. Can be audited to judge. Alternatively, patient test data / results can be easily tracked by having a patient ID. If it is desirable to use a particular cartridge exclusively for a particular device, the data key may be “locked” to work only with the particular device on first use. A “lock” code associated with the device can be stored in the data key.
さらに他の実施形態では、データキー500は、なされた実行の全て又は幾つかの結果を保存してもよい。
データキー500は、装置200のI/Oポート510又は専用のリーダ/ライタ(図示せず)で読み出し/書き込みをすることができる。
In yet other embodiments, the data key 500 may store all or some results of the performed execution.
The data key 500 can be read / written by the I /
・カートリッジスタンド
図6は、キャピラリーカートリッジパーキングスタンド600に置かれた、取り付けられた記録機構を備えたキャピラリーカートリッジを示す。スタンド600は、ベース606上に、カートリッジ100を受け取るように離して並べられたノッチ607を持つ二つの支持部605を含む。図6に示す実施形態では、スタンド600は、二つのカートリッジ100を支持するように設計されている。
Cartridge stand FIG. 6 shows a capillary cartridge with attached recording mechanism placed on a capillary cartridge parking stand 600. Stand 600 includes two
本発明の一つの実施形態では、パーキングスタンド600は、カートリッジ100を直立(垂直)位置に保つように設計され、キャピラリー140のマイクロチャンネル内のゲル移動を容易にする。マイクロチャンネル内のゲルの重力送りのため、安定し信頼性のあるキャピラリーの動作条件を保持することにより、キャピラリーカートリッジ100は、生体分析システムでの使用について準備完了状態に保持される。例えば、ゲルマトリクスは、コーティングの完全性を維持するために、コートされたキャピラリー140を満たしたまま保持される。
In one embodiment of the invention, the parking stand 600 is designed to keep the
パーキングスタンド600は、カートリッジ100がパーキング位置にある間、キャピラリー先端部及び周囲の電極が挿入されるスタンドの底部に、マイクロウェル液体スロット610を備えるように設計される。ウェル610を、バイオカル社の洗浄溶液(製品番号GCW−5000)で満たしてもよく、あるいは、ゲルマトリクスを乾燥から守り、キャピラリーの先端部をずっとウェットに保つために、鉱油といった他の液体で満たしてもよい。あるいは、ペースト、非乾燥ゲル若しくは濃厚油タイプの試剤をウェル610に用いてもよい。パーキングスタンド600のウェル610中の試剤は、キャピラリーカートリッジ100に保持されるゲル溶液と適合性のある化学特性を持つように設計される。
The parking stand 600 is designed to have a microwell liquid slot 610 at the bottom of the stand where the capillary tip and surrounding electrodes are inserted while the
・キャピラリー先端部の密封
図7は、早期乾燥から先端部を保護するためのシーリング材を有する保護キャップ710でカバーされたキャピラリー先端部を備えたキャピラリーカートリッジ100の斜視図である。一つの実施形態では、保護キャップ710は医薬品のソフトゲルカプセルと類似のカプセル構造を有し、シーリング材を有する薄肉シールカプセルを有する。そのカプセルを、プラスチック剤又はシリコン剤で形成してもよい。キャップ710の密封され/閉じられたカプセルは、鉱油又は他のゲル適合性溶液若しくはペーストで満たされる。キャップ710を使用するために、キャピラリーの先端部を挿入する前に、ピンのような穴あけ器でカプセルに小さな孔を形成してもよく、あるいは、キャップが取り付けられるキャピラリー140の先端部分でカプセルに直接穴を開けることによって、小さな孔を形成してもよい。薄肉カプセルの弾性は、キャピラリー先端部をとらえる。
Sealing of Capillary Tip FIG. 7 is a perspective view of a
他の実施形態では、保護キャップ710は、ゲル互換性ペースト又はゲルのような厚いシーリング材で満たされるか、コートされたオープンカプセルを有してもよい。
図示されない、変更された実施形態では、キャップ710を、カートリッジ100内の各キャピラリー140に対応する分離したカプセル区画を有する単一の大きな一部品のカプセルシールキャップに一体化してもよく、あるいは、カートリッジ100内のキャピラリーの全て又はグループをカバーする単一の細長いカプセルに一体化してもよい。あるいは、保護キャップを、適合性のあるシーリング材で満たされた細長いウェル(図6のウェル610に類似したもの)又はトラフの形にしてもよい。さらに他の実施形態では、スタンド600のベース606は、細長いキャップを受けるようなサイズとされた開口を備えることができる。言い換えれば、図6の変更された実施形態では、スタンド600のベースの互換性のある開口で受けられる、点線620で概略的に示すような、取り外し可能なトラフが規定される。カートリッジ100を取り外したり、キャピラリー先端部の適当な位置で一部品の保護キャップとともにスタンド600に置いたりしてもよい。
In other embodiments, the protective cap 710 may have an open capsule filled or coated with a thick sealant such as a gel compatible paste or gel.
In a modified embodiment, not shown, the cap 710 may be integrated into a single large one-piece capsule seal cap having a separate capsule compartment corresponding to each capillary 140 in the
・カートリッジ輸送パッケージ
図8に示すように、カートリッジ100の保存及び輸送のために、図7に示す保護キャップを備えたカートリッジ100は、保護ケース700に梱包されることにより、物理的な危険からさらに保護される。ケース700は、エチレン、ポリエチレン、PVC等のようなモールドされた硬質プラスチック又は半硬質プラスチックで形成することができる。ケース700の二つの部分の少なくとも一方は、カートリッジ100の外形形状に合わせた形状にモールドされ、その二つの部分は、貝殻のように互いに閉じることができるように形作られ、大きさを合わせられる。あるいは、若しくはさらに、ケース700は、データキー500、小型工具、溶液調剤ピペット、DNA/較正マーカ、マイクロタイターサンプルプレート、試薬壜、予備の保護キャップ710、及びカートリッジ100の使用を補完するその他の補給品等のようなアイテムを保持し、且つ/又は受けるために所定の開口又はウェル702を含んでもよい。
Cartridge Transport Package As shown in FIG. 8, the
図示されない他の実施形態では、保護ケース700は、ゲル適合シーリング材で満たされたウェル(図示せず)を含んでもよく、そのためキャップ10なしでカートリッジ100をケース700に置く場合、キャピラリー140の先端部は保護シーリング材に及ぶ。これは、図6のパーキングスタンド600と類似したカートリッジホルダを持つカートリッジ100コンテナと見ることができる。さらに、保護ケースを、公知の方法を用いて、静電放電することによって生じる電気的損傷から、キャピラリーカートリッジ100及びその記録デバイス500を保護するように形成してもよい。
In other embodiments not shown, the
・マルチキャピラリーカートリッジベースのCEシステム
図4は、CEシステム200(例えば、DNA分析器)の内部構成部品の概観斜視図である。図3は、そのシステムの外観図である。CEシステム200は、本発明の一つの実施形態によれば、インターフェース機構300を内蔵する。インターフェース機構300は、本発明の一つの実施形態に従ったマルチチャンネルカートリッジ100を支持し、マルチチャンネル分離カラムの取扱いを容易にし、その検出域をCEシステム200の検出光学系に容易に光結合することを可能にする。
Multi-capillary cartridge-based CE system FIG. 4 is a schematic perspective view of the internal components of a CE system 200 (eg, a DNA analyzer). FIG. 3 is an external view of the system. The
完全自動化されたDNA分析システム200はベース74を有し、ベース74はサンプルトレイ支持フレーム81を有するX−Z機構モジュール80を支持する。X−Z機構80は、インターフェース機構300で支持されたマルチキャピラリーカートリッジ100に関してバッファプレート70を支持し、移動させ、そしてオプションのPCRサンプルプリパレーションデバイス250に保持されるサンプルホルダ(例えば、96個のウェルマイクロタイタープレート72)を支持し、移動させる。特に、その機構80は、サポートフレーム81をカートリッジ100に関するX方向に沿って移動させるX機構82と、カートリッジをサポートフレーム81に関するZ方向に移動させるZ機構83を有する。PCRサンプルプリパレーションデバイス250は、PCR熱電コントローラ68(図5)によって制御される。PCRサンプルプリパレーションデバイス250に関するさらなる詳細については、ここに参照としてその全体が組み込まれる米国特許出願第10/973828号を参照してもよい。
The fully automated
・カートリッジインターフェース機構
カートリッジインターフェース機構300は、データキー500を読み出し/書き込みするためのI/Oポート400を含む。I/Oポート400は、データキー500と互換性のある如何なるリーダ/ライタを含んでもよい。データキー500は、カートリッジ100をカートリッジインターフェース機構300で支持した後、I/Oポート400に挿入される。I/Oポート400の読み書き動作は、コントローラ32で制御される(以下に説明する)。
Cartridge interface mechanism The
CEシステム200のインターフェース機構の他の構造及び動作は、ここに参照としてその全体が組み込まれる米国特許出願第10/823382号を参照してもよい。カートリッジインターフェースは、キャピラリーカートリッジ100に保持された使い捨て可能なゲルと、素早く、信頼性のあるインターフェース接続を達成する。これらのインターフェース接続は、ガス加圧接続、高電圧接続及び精密光接続を含む。また、そのインターフェースは、CEシステム200内の支持部材に関してカートリッジの構成部品の正確な位置へ、カートリッジの正確で繰り返し可能な機械的な位置合わせを行い、例えば、96個のウェルのタイタープレートに見られる、外部サンプル又はバッファ貯留槽に関してキャピラリーの先端部を位置合わせすることを含む。さらに、そのインターフェースは、各分離チャンネルに対して個別の電気的、光学的及び空気圧接続を提供し、そのため電気的及び光学的なクロストークの両方からのチャンネル−チャンネル間の隔離と、高電圧から装置の残り部分に対する絶縁を提供する。
Other structures and operations of the
・検出システム
ここに参照としてその全体が組み込まれる米国特許第6828567号が、CEシステム200で採用可能な時間分割/時間多重型の検出スキームに対してより具体的に向けられている。
Detection System US Pat. No. 6,828,567, which is hereby incorporated by reference in its entirety, is more specifically directed to a time division / time multiplexing detection scheme that can be employed in
・自動化システム200の制御
CEシステム200は、システムの様々な構成部品を動作させるための一体化されたコントローラを提供する。I/Oポート400を備えたインターフェース機構300、検出システム、供給電源、X−Yコントロールシステム等を含むCEシステム200の動作は、ここに説明する機能を協調させるために、外部ユーザコントロールインターフェースと連動するコントローラ32(例えば、PC918)によって制御される。
Control of the
再度図5を参照すると、本発明の一つの実施形態に従った、CEシステム200のコントローラ32のブロック図が示される。コントローラ32は、CPU910からの命令によってCEシステム200の各部へ信号を送信し、各部から信号を受信するLEDScan PCBAインターフェース914から来る、検出器24(例えば、PMT)から受信した検出信号を対応するデジタル信号に変換するCPU910を備えたA/D基板(LEDプロセッサPCBA)912の一部として、プロセッサを有する。A/D(LEDプロセッサPCBA)インターフェース912は、少なくとも高電圧供給源76、空気圧縮機78(図2のインターフェース機構300の図では隠れている)、モータコントローラ(X−Zサンプル/バッファトレイ)80及びインターロック(カートリッジ及び輸送ドア)61及び62(これらの詳細は、図2のインターフェース機構300には示されていない)と(インターフェース機構300を用いて)接続し、制御するために、インターフェース機構300のI/Oポート400及び様々なアクチュエータと連結される。また、A/D若しくはLEDプロセッサPCBA912は、サンプルの注入及びCEシステム200の電気泳動機能のための高電圧供給源76、励起放射源(例えば、LED)921を調節する回路914(LEDScan基板)及びCEシステム200の検出器モジュール24を制御する。励起放射源の調節の詳細は、ここに参照としてその全体が組み込まれる同時係属中の米国特許出願第10/060052号を参照してもよい。
Referring again to FIG. 5, a block diagram of the
さらに、A/D(LEDプロセッサPCBA)912を、外部のパーソナルコンピュータ918と連結してもよく、それは、例えば、自動化マルチチャンネルCEシステム200の様々な特徴及び機能を制御するために、バイオカル社のバイオカリキュレータソフトウェアを用いて、同様にデータ処理を実行し、又はCEシステム200(オプションの一体化されたPCRサンプルプリパレーションデバイスを含む)に対する追加の制御機能を実行する。
In addition, an A / D (LED processor PCBA) 912 may be coupled to an external
PC918を除く、コントローラ32の構成部品を、CEシステム200の基板上で電子基板64(図4)及び冷却ファン63としてパッケージし、シリアルポート(図示せず)を介してPC918と電気的に連結してもよく、あるいは、それらをCEシステム200の外部の分離したコントローラモジュールの一部としてもよい。CPU910及び/又はPC918は、CEシステム200の様々な制御機能及び特徴を達成するようにプログラムされる。一つの実施形態では、PC918を、CEシステム200に対するユーザコントロールインターフェース(例えば、インターフェース機構300の接続シーケンスのユーザ初期化)を提供するように構成してもよい。ここに開示される機能及び特徴を与えるプログラムコードを実装することは、当業者が行える範囲内のことである。他の実施形態では、コントローラ32又はその構成部品を、PC918の一部として組み込んでもよい。
The components of the
・CEシステムの動作
キャピラリーカートリッジ100及びデータキー500が装置に装着されると、カートリッジ100からカートリッジIDと事前プログラムされた利用可能な実行回数が、I/Oポート400を介してCEシステム200に読み込まれる。CEシステム200は、CEシーケンスを開始する前に、キャピラリーカートリッジ100がプロセスサイクルを完了するのに十分な残り実行回数を有しているか否かを判断するアルゴリズムを採用してもよい。そうでなければ、CEシステム200は、エラーメッセージを表示し、シーケンスを停止してもよい。キャピラリーカートリッジが利用可能な実行回数を十分に有していると判断された場合、CEシーケンスが開始され、CEシステムによって実行回数が記録される。分析の終了時点において、残り実行回数が計算され、保存のためにデータキー500に送られる。
-Operation of the CE system When the
装置のコントローラ32を、カートリッジを「認証」し、特定のカートリッジ100が実施される特定のサンプル分析にとって正しい特性を有するか否かを判断するために整合性チェックを行うように構成してもよい。また、装置は、ユーザが特定のカートリッジを使用することが許可されたユーザのクラスに含まれることを確認してもよい。さらに、装置は、カートリッジ100の使用に関する情報(例えば、使用履歴、シーケンス/方法の手順/パラメータの設定、患者ID、テストパラメータ及びおそらくはテスト結果)を通信/記録してもよい。そのような情報は、カートリッジの前の使用から保存された情報の更新を提供する。さらに、データキー500に関連して上述したデータ及び情報に関して、読み出し及び書き込みを制御してもよい。装置は、既に示したような、限定、制限若しくは制約が存在するか否かを判断するために、ユーザが特定のカートリッジに適用することを欲するテストプロトコルが正しいことを認証するように、他のチェックを通してもよい。
The
CE分析の動作において、96個のウェルプレート(8×12)72及び70を備えた、サンプルハンドリングトレイ搬送機構80は、増幅DNAサンプル(若しくは検体)を各キャピラリー140に導くために使用される。X−Z搬送機構80は、キャピラリー140の先端部の列の下にあるマイクロタイタープレート72のサンプルキャリーウェル73の列を索引付け、その先端部をウェル内に落とす。電圧を印加することにより、界面動電注入がDNAサンプルの既知の量を分離カラム140の始点へ移動させる。注入の後、サンプルトレイ72からDNAサンプルは、トレイ70からランニングバッファで置換してもよい。あるいは、注入の後、搬送機構80は、バッファ溶液を保持するタイタープレート72の12個のウェル73の列を、DNAサンプルを保持する12個のウェルを置換するカートリッジの下の位置へ移動するように索引付けしてもよい。
In the CE analysis operation, a sample handling
キャピラリー140の全長にわたって高電圧を印加することにより、DNAサンプルのDNA断片への分離が達成される。その断片がキャピラリー140の終点へ接近し、検出域に入るので、励起光エネルギー(例えば、光ファイバによって伝えられる12個のLEDからの)を検出域に向け、DNA断片の移動を照明する。検出スキームは、同時係属中の米国特許出願第10/060052号に開示されたような時間分割法であってもよい。 By applying a high voltage over the entire length of the capillary 140, separation of the DNA sample into DNA fragments is achieved. As the fragment approaches the end of the capillary 140 and enters the detection zone, excitation light energy (eg, from 12 LEDs carried by the optical fiber) is directed to the detection zone to illuminate the movement of the DNA fragment. The detection scheme may be a time division method as disclosed in co-pending US patent application Ser. No. 10/060052.
異なるサンプルを用いた次の実行の準備のために、新鮮なゲルでキャピラリーを再充填するように貯留槽に圧力をかけることによって、先の実行の古いゲルをキャピラリーから放出する。トレイ70及び/又は72は、洗浄溶液、収集汚物及びサンプルを運ぶ。放出されたゲルは、キャピラリーの先端部をトレイの一方の汚物収集するウェルの列に位置決めすることによって、トレイ70及び72の一方で集められる。キャピラリーの先端部を位置合わせし、適当なトレイのウェル内の水又は洗浄溶液に落とすことにより、キャピラリーの先端部をそのような溶液で洗浄してもよい。キャピラリーが再充填され、次の実行の準備が整うと、キャピラリーの先端部は、トレイ72を再配置することによりサンプル内に落とされる。上述したプロセスのシーケンスを、コントローラ32の自動化された機能の一つとしてプログラムしてもよい。インターフェース機構300は、上述したような、高電圧、ガス圧力、LED放射源及び検出光学系といったCEシステム200のサポートエレメントとカートリッジとの結合を提供する。
In preparation for the next run with a different sample, the old gel from the previous run is released from the capillary by applying pressure to the reservoir to refill the capillary with fresh gel. Trays 70 and / or 72 carry cleaning solutions, collected soil and samples. The released gel is collected on one of the
分析が終了した後、カートリッジ100をパーキングスタンド600又は保護ケース700内に保存してもよく、あるいはキャピラリーを保護キャップ710でキャップしてもよい。後刻又は後日において、別の分析で必要とされた場合、カートリッジ100を取り出して再使用してもよい。異なる実行条件が予期される場合、異なる属性及び特性を有する異なるカートリッジを代わりに使用してもよい。本発明のデータキー機構は、異なる交換可能なカートリッジの使用の記録を自動的に継続し、ユーザが手作業でそのような記録を続けることを必要としない。
After the analysis is completed, the
本発明を、好ましい実施形態を参照しつつ特に説明し、示してきたが、本発明の精神、範囲及び教示するところから離れることなく、形式及び細部において様々な変更を行えることを当業者は理解するであろう。 Although the invention has been particularly described and illustrated with reference to preferred embodiments, workers skilled in the art will recognize that various changes can be made in form and detail without departing from the spirit, scope and teachings of the invention. Will do.
幾つかの実施形態は、シリアルメモリキー及びカードリーダ/ライタからなる記録機構及びI/Oポートに言及するが、本発明は、マルチメディアカード若しくはコンパクトフラッシュ(登録商標)カードといった他のタイプの消去可能なメモリを用いてもよい。他の実施形態では、記録機構は無線送信機/受信機を用いてもよく、光ディスク及び光ディスクリーダ/レコーダのような光学手段を用いてもよい。そのような記録機構は、データリンクの質を確保するためにCE装置が高電圧処理手順と関与しない時に作動させてもよい。さらに他の実施形態では、記録機構は、スマートラベル及び光学リーダ及びプリンタで構成してもよい。例えば、スマートラベルは、カートリッジのID及び完了した実行回数を抽出するために、CEシステムのスキャナによって光学的に読み取れるバーコード及び一連のシンボルを含む。続く分析サイクルの後に、CEシステムのサーマルプリンタ又はインクジェットプリンタは、そのカートリッジによって完了された現在の実行回数を反映するようにスマートラベルを修正することができる。 Although some embodiments refer to a recording mechanism and I / O port consisting of a serial memory key and a card reader / writer, the present invention describes other types of erasures such as a multimedia card or a compact flash card. Possible memory may be used. In other embodiments, the recording mechanism may use a wireless transmitter / receiver, or may use optical means such as an optical disc and an optical disc reader / recorder. Such a recording mechanism may be activated when the CE device is not involved in the high voltage processing procedure to ensure the quality of the data link. In still other embodiments, the recording mechanism may comprise a smart label, an optical reader, and a printer. For example, the smart label includes a bar code and a series of symbols that can be read optically by the scanner of the CE system to extract the cartridge ID and number of completed runs. After a subsequent analysis cycle, the CE system thermal printer or inkjet printer can modify the smart label to reflect the current number of runs completed by the cartridge.
幾つかの実施形態では、記録デバイスをコードでカートリッジに取り付けるものとして説明してきたが、記録デバイスをチェーンのような別のタイプのもので係留することにより、カートリッジに取り付けられることは明らかである。あるいは、1回の移動でカートリッジと記録デバイスがカートリッジ結合インターフェース及びI/Oポートに結合できるように、記録デバイスをフランジ又は固定長の伸長アームのような固定接続を介してカートリッジに接続することもできる。 Although some embodiments have been described as attaching the recording device to the cartridge with a cord, it is clear that the recording device can be attached to the cartridge by anchoring it with another type, such as a chain. Alternatively, the recording device can be connected to the cartridge via a fixed connection, such as a flange or a fixed length extension arm, so that the cartridge and the recording device can be coupled to the cartridge coupling interface and I / O port in a single movement. it can.
自動化システム200を、他のタイプの異なる分析又はCE分離分析に加えて行うように構成してもよい。例えば、タンパク質又は病原体検出のために、マイクロ流体電気泳動システムと組み合わされた糖質若しくは免疫学的検定にも使用することができる。培養物からの抽出タンパク質は、免疫学的検定に使用される。蛍光ダイを接合した抗原及び抗体の相互作用を介して、増幅信号が数分間の高解像度検出のためにマルチチャンネルカートリッジに自動的に印加される。
The
幾つかの実施形態は、生体分析システムと記録デバイス間の読み/書き能力を含む通信プロセスに言及したが、通信プロセスは、読み出し専用プロセスを含んでもよいことは明らかである。例えば、生体分析システムは、カートリッジIDを読み出し、生体分析シーケンスを開始する前にこの情報を中央遠隔データベースに送ることができる。続く生体分析サイクルが完了した後、生体分析システムは、保存のために記録デバイスにそれらを送る代わりに中央データベースへ最新情報を送ることができる。 Although some embodiments have referred to a communication process that includes read / write capabilities between the bioanalytical system and the recording device, it is clear that the communication process may include a read-only process. For example, the bioanalytical system can read the cartridge ID and send this information to a central remote database before starting the bioanalytical sequence. After the subsequent bioanalysis cycle is complete, the bioanalysis system can send the latest information to the central database instead of sending them to the recording device for storage.
インターフェース機構を他の構造設計のキャピラリーカートリッジを受けるように適合させてもよい。当業者は、本発明のエッセンスを組み込んだ装置を、DNA分析よりも生体分子の分析に使用できることも認識するであろう。例えば、分離ゲル又はバッファを変えることにより、その装置をタンパク質、糖質及び脂質のような生体分子を分析するように変更できる。 The interface mechanism may be adapted to accept capillary cartridges of other structural designs. One skilled in the art will also recognize that devices incorporating the essence of the present invention can be used for biomolecule analysis rather than DNA analysis. For example, by changing the separation gel or buffer, the device can be modified to analyze biomolecules such as proteins, carbohydrates and lipids.
例示の目的で且つ限定する意図なく、本発明の検出スキームをキャピラリー電気泳動法及び放射誘起蛍光検出とともに説明してきた。本発明は、電気泳動法以外の生体分離現象に基づいて分離された検体の検出にも応用可能であり、UV及び可視吸収に基づく検出だけでなく、リン光、発光及び化学発光のような他のタイプの放射発光を含む、蛍光放射以外の発光放射検出にも応用可能である。 For purposes of illustration and without limitation, the detection scheme of the present invention has been described with capillary electrophoresis and radiation-induced fluorescence detection. The present invention can also be applied to detection of specimens separated based on biological separation phenomena other than electrophoresis, and not only detection based on UV and visible absorption, but also phosphorescence, luminescence, and chemiluminescence. It can also be applied to detection of luminescent radiation other than fluorescent radiation, including the following types of radiation emission.
さらに、説明した実施形態における分離チャンネルは、シリンドリカルカラム又はチューブで規定されているが、本発明の概念は、チャンネル、例えば、エッチング又は基板(マイクロ流体タイプのデバイス若しくはバイオチップ)内のマイクロマシンで規定されたマイクロチャンネル(正方形、長方形若しくは本質的に半円形の断面のようなもの)で規定された分離チャンネルに等しく応用可能である。
輸送機構を平面内においてトレイを移動するように構成することもでき、追加の輸送機構をトレイにアクセスするためにトレイを垂直に移動するために備えてもよい。
Furthermore, although the separation channel in the described embodiment is defined by a cylindrical column or tube, the concept of the present invention is defined by a channel, eg, a micromachine in an etch or substrate (microfluidic type device or biochip). It is equally applicable to separation channels defined by defined microchannels (such as square, rectangular or essentially semi-circular cross sections).
The transport mechanism can also be configured to move the tray in a plane, and an additional transport mechanism can be provided to move the tray vertically to access the tray.
したがって、開示された発明は、単に例示として考慮されるべきであり、あくまで添付の特許請求の範囲において特定された範囲で限定される。 Accordingly, the disclosed invention is to be considered merely as illustrative and limited in scope only as specified in the appended claims.
Claims (20)
外付けリーダによって読み出し可能であり、前記カートリッジの属性に関するデータを保存し、前記カートリッジに関連付けられたデータキーと、を有する生体分析カートリッジシステム。 A cartridge defining at least one channel for the passage of the sample for analysis;
A bioanalytical cartridge system comprising: a data key that is readable by an external reader, stores data relating to the attributes of the cartridge, and is associated with the cartridge.
前記属性は、モデル番号、シリアル番号、チャンネル数、チャンネルのサイズ、チャンネルの媒体、指定された患者若しくは被検者のID、製造年月日、ケミストリーロット番号、指定されたユーザ制限、設計仕様上の限界、制限若しくは制約、有効期限、最大使用電圧、最大実行回数、最大使用時間、化学的適合性及び装置適合性である、請求項1に記載のカートリッジシステム。 The data key stores data relating to at least one attribute;
The attributes include model number, serial number, channel number, channel size, channel medium, designated patient or subject ID, date of manufacture, chemistry lot number, designated user restrictions, and design specifications. The cartridge system of claim 1, wherein the cartridge system is: limit, limit or constraint, expiration date, maximum working voltage, maximum number of runs, maximum working time, chemical compatibility and equipment compatibility.
前記更新可能データは、累積実行回数、実行タイプ、実行条件及びパラメータ、使用日時、累積実行時間、実行プロトコル、個々の実行時間、実行ID、患者若しくは被検者ID、ユーザID、印加された実行電圧及び各実行についての装置システムIDである、請求項4に記載のカートリッジシステム。 The data key further stores data relating to at least one of updatable data relating to use,
The updatable data includes cumulative execution count, execution type, execution condition and parameters, use date and time, cumulative execution time, execution protocol, individual execution time, execution ID, patient or subject ID, user ID, applied execution The cartridge system of claim 4, wherein the cartridge system ID is for the voltage and each run.
請求項1のカートリッジシステムと、
前記カートリッジシステムと接続する、前記ベース上に支持されるカートリッジインターフェースと、
前記カートリッジインターフェースの動作を制御するように前記カートリッジインターフェースと動作可能に連結されるコントローラと、を有する生体分析システム。 Base and
The cartridge system of claim 1;
A cartridge interface supported on the base connected to the cartridge system;
A bioanalytical system comprising: a controller operably coupled to the cartridge interface to control operation of the cartridge interface.
前記属性は、モデル番号、シリアル番号、チャンネル数、チャンネルのサイズ、チャンネルの媒体、指定された患者若しくは被検者のID、製造年月日、ケミストリーロット番号、指定されたユーザ制限、設計仕様上の限界、制限若しくは制約、有効期限、最大使用電圧、最大使用回数、最大使用時間、化学的適合性及び装置適合性である、請求項13に記載の生体分析システム。 The data key communicates with the cartridge interface via the data interface in association with data relating to at least one attribute;
The attributes include model number, serial number, channel number, channel size, channel medium, designated patient or subject ID, date of manufacture, chemistry lot number, designated user restrictions, and design specifications. 14. The bioanalytical system according to claim 13, wherein the bioanalytical system is: limits, restrictions or constraints, expiration date, maximum voltage used, maximum number of uses, maximum time used, chemical compatibility and device compatibility.
前記更新可能データは、累積実行回数、実行タイプ、実行条件及びパラメータ、使用日時、累積実行時間、実行プロトコル、個々の実行時間、実行ID、患者若しくは被検者ID、ユーザID、印加された実行電圧及び各実行についての装置システムIDである、請求項13に記載の生体分析システム。 The data key communicates with the cartridge interface via the data interface in association with at least one updatable data regarding usage;
The updatable data includes cumulative execution count, execution type, execution condition and parameters, use date and time, cumulative execution time, execution protocol, individual execution time, execution ID, patient or subject ID, user ID, applied execution The bioanalytical system of claim 13, wherein the system is a system ID for each run.
シーリング材を有し、前記カートリッジを前記シーリング材に関して取り外し可能に支持し、前記キャピラリーの終端が前記シーリング材に及ぶスタンドと、を有する生体分析カートリッジシステム。 A cartridge having a main body and a capillary column supported by the main body, terminated at one end, and containing a gel for passage of a sample for analysis;
A bioanalytical cartridge system comprising: a stand having a sealing material, removably supporting the cartridge with respect to the sealing material, and a terminal end of the capillary extending over the sealing material.
シーリング材を有し、前記キャピラリーの終端が該終端を密封するように挿入される薄肉カプセルと、を有する生体分析カートリッジシステム。 A cartridge having a main body and a capillary column supported by the main body, terminated at one end, and containing a gel for passage of a sample for analysis;
A bioanalytical cartridge system having a sealing material, and a thin-walled capsule inserted into an end of the capillary so as to seal the end.
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