JP2015523849A - 異種の処理モジュールを有する装置 - Google Patents

Abstract

筐体を有する生物学サンプル処理装置。複数のサンプル処理モジュールが筐体に保持されている。各サンプル処理モジュールは１つの取り外し可能なサンプルカートリッジを保持して、対応する取り外し可能なサンプルカートリッジ内のサンプルに対してサンプル処理のみを実行するように構成されている。各サンプル処理モジュールは取り外し可能なサンプルカートリッジ内のサンプルに対して複数の検査プロセスの少なくとも１つを実行するように構成されている。装置内の少なくとも１つのモジュールは、核酸増幅及び検出を実行するように構成されている。

Description

本国際出願は、２０１２年４月２７日に出願された米国仮特許出願第６１／６３９，８２０号の優先権を主張し、参照によりその全体を援用する。

臨床サンプルや環境サンプルなどのサンプルの分析は、一般的に一連の処理ステップを含み、そこには、サンプルの化学的、光学的、電気的、機械的、熱的、又は音響的な個別の処理が含まれる。従来のサンプル処理のシステムでは、それぞれが典型的には１つの種類の分析に専用化されている。これは、それぞれの種類の分析が測定する標的特性に関して非常に異なっており、またそれぞれが特定の一連の検査前処理及び後処理を有していることによる。

異なる分析は、異なる構成を必要とするので、従来のシステムは万能ではなく、また別のプロトコルに簡単には適応できない。したがって、分析を実行するシステムは、分析の数だけ異なったものとなっている。これらのシステムを集約して、ユーザの現在および未来の要求に対して柔軟性を持つようにするという、いまだ解決されていない要求がある。

本発明の実施形態のあるものは、筐体（エンクロージャ）を有する生物学サンプル処理装置に関する。複数のサンプル処理モジュールが筐体によって保持可能である。各サンプル処理モジュールは１つの取り外し可能なサンプルカートリッジを保持して、対応する取り外し可能なサンプルカートリッジ内のサンプルに対してサンプル処理のみを実行するように構成されている。各サンプル処理モジュールは、取り外し可能なサンプルカートリッジ内のサンプルに対して複数の検査プロセスの少なくとも１つを実行するように構成可能である。装置内の少なくとも１つのモジュールは、核酸増幅及び検出を実行するように構成可能である。装置内の少なくとも１つのモジュールは、サンプル調製のみを実行するように構成された、サンプル調製モジュールであってよい。装置内の少なくとも１つのモジュールは、タンパク質検出のためのイムノアッセイを実行するように構成可能である。

ある実施形態では、少なくとも１つのサンプル処理モジュールが、核酸を固相担体上の配列にハイブリダイズするように構成可能である。

ある実施形態では、少なくとも１つのサンプル処理モジュールが、複数のウェル配列内の核酸増幅及び検出を行うように構成可能であり、各個別のウェルは個別の核酸増幅反応から成る。ある実施形態では、複数のウェル配列中の個別の各ウェルは、多重反応（例えばネステッドＰＣＲ）を実行可能である。

ある実施形態では、少なくとも１つのサンプル調製モジュールが、少なくとも１つの核酸に対するサンプル処理プロトコルを受けるためにサンプルを調製するように構成されていてもよい。

ある実施形態では、少なくとも１つのサンプル処理モジュールが、少なくとも１つのタンパク質分析物を検出するように構成されていてもよい。

ある実施形態では、少なくとも１つのサンプル処理モジュールが、少なくとも１つの対象遺伝子の染色体コピー数を評価するように構成されていてもよい。

ある実施形態では、少なくとも１つのサンプル処理モジュールが、少なくとも２つの核酸分析物の多重検出を実行するように構成されていてもよい。

ある実施形態では、少なくとも１つのサンプル処理モジュールが、少なくとも２つのタンパク質分析物の多重検出を実行するように構成されていてもよい。

ある実施形態では、少なくとも１つのサンプル処理モジュールが、核酸分子のシークエンシングと検出を実行するように構成されていてもよい。

ある実施形態では、複数のサンプル処理モジュールが、検査カートリッジ内の生物学サンプルに含まれる少なくとも１つのタンパク質分析物を検出するための少なくとも１つのモジュールと、検査カートリッジ内の生物学的サンプルに含まれる少なくとも１つの対象とする遺伝子の染色体コピー数を評価するための少なくとも１つのモジュールと、検査カートリッジ内の生物学的サンプルに含まれる少なくとも１つの核酸に対するサンプル処理プロトコルを実行するための少なくとも１つのモジュールと、を含むことが可能である。

ある実施形態では、筐体が少なくとも２つのサンプル処理モジュールを保持することができる。

ある実施形態では、複数のサンプル処理モジュールが、異なる種類のサンプル処理用に構成された異なるモジュールを含む。

ある実施形態において複数のサンプル処理モジュールは、核酸を固相担体上の配列にハイブリダイズするように構成可能な少なくとも１つのモジュールと、少なくとも１つのタンパク質分析物を検出するように構成可能な少なくとも１つのモジュールと、少なくとも１つの対象とする遺伝子の染色体コピー数を評価するように構成可能な少なくとも１つのモジュールと、 少なくとも２つの核酸分析物の多重検出を実行するように構成可能な少なくとも１つのモジュールと、少なくとも２つの核酸分析物の多重検出を実行するように構成可能な少なくとも１つのモジュールと、少なくとも２つのタンパク質分析物の多重検出を実行するように構成可能な少なくとも１つのモジュールと、核酸分子のシークエンシングと検出とを行うように構成可能な少なくとも１つのモジュールと、ＰＣＲを実行するように構成可能な少なくとも１つのモジュールと、迅速ＰＣＲを実行するように構成可能な少なくとも１つのサンプル処理モジュールと、のすべて又は一部を含むことが可能である。

ある実施形態においては、複数のサンプル処理モジュールは、複数のモジュールの組み合わせからなる最大１６個までのサンプル処理モジュールであって、それは、実施形態によって異なる種類の複数のモジュールである。例えば、
第１の種類の分析用に構成可能な、（複数の中に、他の種類のモジュールが含まれるかどうかに依存して）１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５のモジュールと、
第２の種類の分析用に構成可能な、（複数の中に、他の種類のモジュールが含まれるかどうかに依存して）１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５のモジュール、及び／又は、
第３の種類の分析用に構成可能な、（複数の中に、他の種類のモジュールが含まれるかどうかに依存して）１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５のモジュール、及び／又は、
第４の種類の分析用に構成可能な、（複数の中に、他の種類のモジュールが含まれるかどうかに依存して）１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５のモジュール、及び／又は、
第５の種類の分析用に構成可能な、（複数の中に、他の種類のモジュールが含まれるかどうかに依存して）１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５のモジュール、及び／又は、
第６の種類の分析用に構成可能な、（複数の中に、他の種類のモジュールが含まれるかどうかに依存して）１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５のモジュール、及び／又は、
第７の種類の分析用に構成可能な、（複数の中に、他の種類のモジュールが含まれるかどうかに依存して）１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５のモジュール、及び／又は、
第８の種類の分析用に構成可能な、（複数の中に、他の種類のモジュールが含まれるかどうかに依存して）１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５のモジュール、及び／又は、
第９の種類の分析用に構成可能な、（複数の中に、他の種類のモジュールが含まれるかどうかに依存して）１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５のモジュール、及び／又は、
第１０の種類の分析用に構成可能な、（複数の中に、他の種類のモジュールが含まれるかどうかに依存して）１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５のモジュール、及び／又は、
第１１の種類の分析用に構成可能な、（複数の中に、他の種類のモジュールが含まれるかどうかに依存して）１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５のモジュール、及び／又は、
第１２の種類の分析用に構成可能な、（複数の中に、他の種類のモジュールが含まれるかどうかに依存して）１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５のモジュール、及び／又は、
第１３の種類の分析用に構成可能な、（複数の中に、他の種類のモジュールが含まれるかどうかに依存して）１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５のモジュール、及び／又は、
第１４の種類の分析用に構成可能な、（複数の中に、他の種類のモジュールが含まれるかどうかに依存して）１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５のモジュール、及び／又は、
第１５の種類の分析用に構成可能な、（複数の中に、他の種類のモジュールが含まれるかどうかに依存して）１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５のモジュール、
である。

ある実施形態においては、複数のサンプル処理モジュールは、核酸増幅及び検出を実行するように構成された少なくとも１つのモジュールと、複数のモジュールの組み合わせとで構成される、最大１６個までのサンプル処理モジュールであってよい。この複数のモジュールの組み合わせは、実施形態によって異なる複数の種類のモジュールであり、例えば、
核酸を固相担体上の配列にハイブリダイジングするように構成可能な、（複数の中に、他の種類のモジュールが含まれるかどうかに依存して）１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５のモジュール、及び／又は、
少なくとも１つのタンパク質分析物を検出するために構成可能な、（複数の中に、他の種類のモジュールが含まれるかどうかに依存して）１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５のモジュール、及び／又は、
少なくとも１つの核酸の染色体核酸コピー数を評価するように構成可能な、（複数の中に、他の種類のモジュールが含まれるかどうかに依存して）１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５のモジュール、及び／又は、
少なくとも２つの核酸分析物の多重検出をするために構成可能な、（複数の中に、他の種類のモジュールが含まれるかどうかに依存して）１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５のモジュール、及び／又は、
各個別のウェルは個別の核酸増幅反応から成る、複数のウェル配列内の核酸増幅及び検出を行うように構成可能な、（複数の中に、他の種類のモジュールが含まれるかどうかに依存して）１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５のモジュール、及び／又は、
少なくとも２つのタンパク質分析物を多重検出するために構成可能な、（複数の中に、他の種類のモジュールが含まれるかどうかに依存して）１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５のモジュール、及び／又は、
核酸分子のシークエンシングと検出をするために構成可能な、（複数の中に、他の種類のモジュールが含まれるかどうかに依存して）１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５のモジュール、及び／又は、
ＰＣＲを実行するために構成可能な、（複数の中に、他の種類のモジュールが含まれるかどうかに依存して）１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５のモジュール、及び／又は、
フローサイトメトリ及び／又は細胞捕捉を実行するために構成可能な、（複数の中に、他の種類のモジュールが含まれるかどうかに依存して）１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５のモジュール、
である。

本発明の実施形態のあるものは、サンプル処理装置を操作する方法に関する。この方法においては、筐体によって保持された複数のサンプル調製モジュールの１つにおいて、未調製サンプルの入ったサンプルカートリッジを受容可能である。各サンプル調製モジュールは、対応する取り外し可能なサンプルカートリッジ内のサンプルにサンプル調製のみを実行するように構成可能である。対応する生物学検査プロセスに対するサンプルが調製できる。調製されたサンプルを保持する、少なくとも１つのサンプルカートリッジが、筐体によって保持された複数のサンプル処理モジュールの１つに受容可能である。各サンプル処理モジュールは、複数の生物学検査処理のうちの少なくとも１つを実行するように構成可能である。そうして、対応するサンプル処理モジュールを用いて、その少なくとも１つの生物学検査処理を調製済みのサンプルに対して実行可能となる。

ある実施形態においては、少なくとも１つの生物学検査処理の実行には、核酸のシークエンシングを含むことができる。

ある実施形態においては、少なくとも１つの生物学検査処理の実行には、核酸分析物の検出を含むことができる。

ある実施形態においては、少なくとも１つの生物学検査処理の実行には、少なくとも１つのタンパク質分析物の検出を含むことができる。

ある実施形態においては、少なくとも１つの生物学検査処理の実行には、対象とする少なくとも１つの遺伝子の染色体核酸コピー数の評価を含むことができる。

ある実施形態においては、少なくとも１つの生物学検査処理の実行には、少なくとも２つの核酸分析物の配列検出に対して、ハイブリダイゼーションによる多重検出の実行を含むことができる。

ある実施形態においては、少なくとも１つの生物学検査処理の実行には、少なくとも２つのタンパク質分析物の配列検出に対して、ハイブリダイゼーションによる多重検出の実行を含むことができる。

ある実施形態においては、少なくとも１つの生物学検査処理の実行には更に、核酸増幅及び検出をすることと、少なくとも１つの核酸分析物を検出することとを含むことができる。

ある実施形態においては、少なくとも１つの生物学検査処理の実行には更に、サンプル内の細胞の混合集団へのフローサイトメトリの実行を含むことができる。

ある実施形態においては、サンプル調製をすることが、少なくとも１つの核酸の単離又は精製のためのサンプル処理プロトコルの実行を含むことができる。

ある実施形態においては、サンプル調製をすることが、サンプルからの特定の細胞種の単離又は精製のためのサンプル処理プロトコルの実行を含むことができる。

ある実施形態においては、少なくとも１つのモジュールが、例えば特定の細胞表面マーカを表す循環腫瘍細胞などの特定の細胞種の単離及び／又は精製用に構成することができる。

本発明のある実施形態による、サンプル処理装置の概略図である。 本発明のある実施形態による、サンプル処理装置の様々な外部及び内部から見た斜視図である。 本発明のある実施形態による、サンプル処理装置の様々な外部及び内部から見た斜視図である。 本発明のある実施形態による、サンプル処理装置の概略ブロック図である。 本発明のある実施形態による、サンプル処理装置の背面斜視図である。 本発明のある実施形態による、サンプル処理モジュールにインタフェース接続するサンプル処理装置の外観の概略ブロック図である。 本発明のある実施形態による、サンプル処理モジュールの電子部品の概略ブロック図である。 本発明のある実施形態による、サンプル処理装置を使用する種々の方法を示すフローチャートである。 本発明のある実施形態による、サンプル処理装置を使用する方法３１８を示す図である。 本発明のある実施形態による、サンプル処理装置の様々な外部構成を示す図である。

本発明の実施形態は、複数種の分析と関連するサンプル調製を行うための装置に関する。この装置は異種のテストモジュール群を含むことが可能であり、典型的には、少なくとも２〜１５の異なる種類のモジュールを持っているか持つことが可能である。このモジュールは、異なるタイプの標的分析物（例えば、核酸、全細胞、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、ウィルス、薬物など）を検出するために、異なるタイプの分析（例えば、イムノアッセイ（Ｉｍｍｕｎｏａｓｓａｙ）、ＰＣＲ、迅速ＰＣＲ、シークエンシング（ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ）、染色体分析、フローサイトメトリなど）に向けて構成することができる。この装置には、サンプル調製（例えば、溶解、化学処理、ろ過など）専用のモジュールが含まれていてもよい。カートリッジ式のサンプルホルダーが各種類のモジュールに対して標準化されていて、ほとんどの場合、各モジュールは同一カートリッジに接続できるようになっている。その種類に拘わらず、モジュールはすべてが同一の設置面積と電子インタフェースを持ち、ほぼ問題なしにモジュールの種類を交換可能なようになっている。

本明細書で用いられている「生物学的サンプル」（「テストサンプル」又は「サンプル」と言い換え可能）という用語は、多くは生体から取り出されるか他の方法で抽出された、対象となる分析物（例えば特定のたんぱく質や核酸）を含み得る任意の材料を包む。「生物学的サンプル」には、生体組織検査や検死解剖サンプルのような組織断片や、組織学又は病理学の目的で採取された冷凍又はパラフィン包埋断片が含まれ得る。ただしこれに限るものではない。そのようなサンプルには、全血、血清、血漿、髄液、痰、組織、初代培養などの培養細胞、移植片、形質転換細胞、便、尿、小胞液、粘液、及びその他の体分泌物、又は綿棒で採取可能な組織が含まれ得る。さらに、場合によっては、「生物学的サンプル」は特定の生体の存在が疑われる環境物質（例えば、水、空気、土、など）から採取された物質であってもよい。

本明細書における「構成された」という用語は、架台、ヒータ、ファン、光学センサ、流体継手、流路、マイクロフルイディクス部品、圧電部品、プロセッサ、命令を含むメモリ、支援回路、及び／又はコネクタなどのハードウェア部品の特定の構成を表している。

本明細書における「サンプル処理モジュール」（「処理モジュール」又は「モジュール」とも云う）という用語は、検査装置のモジュール部分として定義されるものであって、検査装置に適合した特定の物理的フォームファクタを有し、サンプルに対して特定の処理を施すためのハードウェア部品（ヒータ、ファン、光学センサ、流体継手、流路、マイクロフルイディクス部品、圧電部品、プロセッサ、命令を含むメモリ、支援回路、及び／又はコネクタなど）を含む。

本明細書における「サンプル調製」という用語は、１つ以上の特定の分析の前に通常行われる処理として定義される。この処理は分析の前に、例えば、物理的、化学的、及び／又は酵素的処理（例えば超音波や酵素、洗浄薬、溶媒、細胞破壊ボム（ｃｅｌｌ−ｂｏｍｂ）などによる溶解や、ろ過、及び／又は濃縮）によって、サンプルの物理的特性を変化させる。

本明細書における「サンプル調製モジュール」とは、サンプル処理モジュールの一部分として定義される。したがって同一フォームファクタとなっており、例えば対象の１つ以上の分析物の単離又は濃縮などの調製のみを行うようになっている。

本明細書における「分析」（「検査プロセス」又は「生物学的検査プロセス」とも云う）という用語は、サンプルに対して行われる調査手順であって、特定の分析物の有無、又は量／濃度を決定することを含む。ただしこれに限るものではない。

非制限的な分析物の例としては、任意の核酸及び／又はタンパク質、バクテリア病原体（例えば、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌やＣ．ディフィシル、結核、Ｂ群連鎖球菌、クラミジア、淋菌）に特有の分析物、ウィルス性病原体（例えば、インフルエンザやＨＩＶ、ＨＣＶ、ＨＢＶ）、腫瘍細胞（例えば、膀胱癌や肺癌、乳癌、結腸癌、白血病）、炭疽病やリシンのような生物兵器分析物、遺伝子重複や遺伝子欠損、遺伝子転座などの染色体変質、ＣＤ４＋細胞などの特有の細胞表面マーカを表す細胞、単一ヌクレオチド多型（ＳＮＰ）や遺伝子のメチル化状態などの遺伝子の突然変異／変質の検出、などがある。

本明細書における「取り外し可能サンプルカートリッジ」（「サンプルカートリッジ」又は「カートリッジ」とも云う）は、サンプルを保持するための特製の容器のことであり、サンプル処理モジュールに一時的に物理接続して、容器内のサンプルに対してサンプル処理モジュールの制御面（流体接続、ヒータ、圧電素子部品、光学センサなど）が直接的または間接的に処理を行うことができるようになっており、その後はその取り外し可能サンプルカートリッジをサンプル処理モジュールから取り外して、サンプルの更なる分析や処理、廃棄ができるようになっている。取り外し可能サンプルカートリッジは、別の工具（ドライバ、六角レンチなど）を使用しないでサンプル処理モジュールに着脱され、壁の電気コンセントに電気プラグを接続するのと同じように、取り外し可能なサンプルカートリッジがサンプル処理モジュールに固定される。ただし、障害や他の誤動作が生じた場合には、そのような工具を使用してカートリッジを外すことが必要となることもある。ある実施形態においては、取り外し可能なサンプルカートリッジは、プライマーや試薬（反応物質を含む）などの特定の化学物質を含むことが可能である。あるいはそれらを受容するための物理的態様を有している。

本出願において、「核酸」又は「ポリヌクレオチド」とは、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）又はリボ核酸（ＲＮＡ）と、その単鎖又は二重鎖のポリマーのことを指す。特に限定しない限り、この用語には、基準核酸と同一の結合性を持ち、また天然のヌクレオチドと同様の代謝が行われる、天然ヌクレオチドの既知の類似体を含む核酸も含まれる。特に断らない限り特定の核酸シークエンスは、保存的に改変されたその変異体（例えば縮重コドン置換体）や、対立遺伝子、オルソログ、点突然変異を含む突然変異、一塩基多型（ＳＮＰ）、相補シークエンス並びに明示されたシークエンスを暗黙的に含む。特に、縮重コドン置換体は、１つ以上の選択された（またはすべての）コドンの第３位置が混合基及び／又はデオキシイノシン残基で置換されているシークエンスを生成することによって達成し得る（Ｂａｔｚｅｒ ｅｔ ａｌ．， Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ Ｒｅｓ． １９：５０８１（１９９１）； Ｏｈｔｓｕｋａ ｅｔ ａｌ．， Ｊ． Ｂｉｏｌ． Ｃｈｅｍ． ２６０：２６０５−２６０８（１９８５）； 及び Ｒｏｓｓｏｌｉｎｉ ｅｌ ａｌ．， Ｍｏｌ． Ｃｅｌｌ． Ｐｒｏｂｅｓ ８：９１−９８（１９９４）を参照）。核酸という用語は、遺伝子や、ｃＤＮＡ、遺伝子でコード化されたｍＲＮＡ、とも互換的に使用される。

「遺伝子」という用語は、ポリペプチド鎖の産生に関与するＤＮＡセグメントを意味する。そこには、遺伝子産物の転写／翻訳と、転写／翻訳の調節に関与する、コード領域の前および後の領域（リーダーおよびトレーラー）、ならびに個々のコードセグメント（エキソン）間の介在配列（イントロン）が含まれる。

本明細書における「ポリヌクレオチド・ハイブリダイゼーション法」とは、適切なハイブリダイゼーション環境下における既知配列のポリヌクレオチドプローブとのワトソンークリック型塩基対形成能力に基づいて、ポリヌクレオチドの存在及び／又は量を検出する方法を指す。

本出願において、「ポリペプチド」、「ペプチド」、「タンパク質」という用語は、互換的に使用されて、アミノ酸残基ポリマーを表す。これらの用語は、１つ以上のアミノ酸残基が対応する天然アミノ酸の人工的な化学模倣物であるアミノ酸ポリマー、並びに天然のアミノ酸ポリマーと非天然のアミノ酸ポリマーとに適用される。本明細書で使用されるように、これらの用語は、全長タンパク質（すなわち抗原）を含む任意の長さのアミノ酸鎖を包含する。ここでアミノ酸残基は共有ペプチド結合によってリンクされている。用語「アミノ酸」は、天然と合成のアミノ酸、並びに天然のアミノ酸と同様に機能するアミノ酸類似体とアミノ酸模倣物を表す。天然のアミノ酸とは、遺伝情報でコード化されたアミノ酸、並びに、ヒドロキシプロリンやγ−カルボキシルグルタミン酸、Ｏ−ホスホセリンなどの後で改変されたアミノ酸である。

本明細書で使用されている用語「多重」と「配列」とは、１回／１サイクルの分析で複数の分析物（例えば１ダース以上の同一又は異なる分子）を同時検出、及び／又は定量化することを可能とする分析方式のことを指す。

本明細書で使用の用語「固相担体」は不活性の固体材料を指し、これはガラスやコラーゲンのような自然物質、又はアクリルアミド、セルロース、ニトロセルロース、シリコーンゴム、ポリスチレン、ポリエチレン−酢酸ビニル、ポリプロピレン、ポリメタクリレート、ポリエチレン、ポリケイ酸塩、ポリエチレンオキシド、ポリカーボネート、テフロン、フルオロカーボン、ナイロン、ポリアンヒドリド、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリオルトエステル、ポリプロピルフマル酸、グリコサミノグリカン、ポリアミノ酸のような合成物質であってよい。その一例は、蛍光発生基質に前以ってしみ込ませたシリカゲルである。「固相担体」は典型的には、本出願における様々な装置において、分析を行うための支持構造を提供する。
Ｉ．異種モジュール群を有するサンプル処理装置

図１Ａは、本発明のある実施形態によるサンプル処理装置１００の概略図である。装置１００には複数の、通常少なくとも２つの、処理モジュール１０２ａ〜１０２ｐが含まれる。処理モジュール群は本質的に異種のものであり、したがって、モジュールは必ずしも同一の処理タスクを実行するわけではない。実施形態のあるものでは、装置１００は、同一処理モジュールのサブグループを含んでもよい。例えば、処理モジュール１０２ａ〜１０２ｈは、それぞれがＰＣＲ処理モジュールであり、処理モジュール１０２ｉ〜１０２ｍは、それぞれが配列モジュールであり、処理モジュール１０２ｍ〜１０２ｐは、専用のサンプル調製（例えば超音波や酵素、洗浄薬、溶媒、細胞破壊ボムなどによる溶解）モジュールであってもよい。ある実施形態においては、装置１００には少なくとも１つの専用サンプル調製モジュールがあって、それが他の処理モジュールのサンプル調製を実行して、次にその他のモジュールにおいて、前処理された生物学的サンプルに分析のみが実行されるようになっていてもよい。

サンプル処理モジュール１０２ａ〜１０２ｐは通信バスによって制御ユニット１０４に接続されている。制御ユニット１０４は各サンプル処理モジュール１０２ａ〜１０２ｐを独立して制御するようになっている。制御ユニット１０４は例えば汎用又は特定用途のコンピュータであってよい。制御ユニット１０４には通常少なくとも１つのプロセッサと支援回路、及び各サンプル処理モジュール１０２ａ〜１０２ｐを独立して動作させるための命令を格納したメモリが含まれている。ある実施形態においては、制御ユニット１０４は装置１００の内部に構造的に組み込まれている。別の実施形態においては、制御ユニット１０４は、有線又は無線の接続によって装置と遠隔接続されている。

図１Ｂは装置１００の斜視図である。ある実施形態においては、装置１００には、デスクトップコンピュータに似た半携帯型のハウジング／筐体１０７があって、実験室環境内で使い易いようになっている。図に示すように、ハウジング１０７は矩形形状となっていて、ユーザが複数の処理モジュール１０２ａ〜１０２ｐにアクセスできるような前面インタフェースパネル１０９を持っている。

通常、各サンプル処理モジュール１０２ａ〜１０２ｐは同一の構造形式となっており、共有形式のコネクタによって筐体と電気的に接続されるようになっている。この構成により、ユーザが別の構成を必要とする場合、モジュールを簡単に入れ替えることが可能となる。各サンプル処理モジュール１０２ａ〜１０２ｐは、例えば、同一出願人による「熱交換、化学反応を実行するための装置（ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＥＲＦＯＲＭＩＮＧ ＨＥＡＴ−ＥＸＣＨＡＮＧＩＮＧ， ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＲＥＡＣＴＩＯＮＳ）」という表題の米国特許第６，６６０，２２８号明細書（これを参照により援用する）の図１に開示された容器、及び例えば同一出願人による「流体サンプルを分析するための装置（ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＡＮＡＬＹＺＩＮＧ Ａ ＦＬＵＩＤ ＳＡＭＰＬＥ）」という表題の米国特許第６，３９１，５４１号明細書（これを参照により援用する）の図１に開示された容器のような、サンプル検査カートリッジ１１１に接続するように構成されている。したがって実施形態のあるものにおいては、任意のサンプル処理モジュール１０２ａ〜１０２ｐの内で同一のカートリッジを使用可能である。「流体の計量及び分配システム（ＦＬＵＩＤ ＭＥＴＥＲＩＮＧ ＡＮＤ ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ）」と題する国際公開第２００２／１８９０２号パンフレット、「化学反応を行うためのカートリッジ（ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＦＯＲ ＣＯＮＤＵＣＴＩＮＧ Ａ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＲＥＡＣＴＩＯＮ）」と題する国際公開第２０００／０７２９７０号パンフレット、及び「流体サンプル分析用装置と方法（ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＡＮＡＬＹＺＩＮＧ Ａ ＦＬＵＩＤ ＳＡＭＰＬＥ）」と題する国際公開第２０００／０７３４１２号パンフレットの態様もまた、任意のサンプル処理モジュール内で利用可能である。これらの引用文献は参照により本明細書に援用する。

図１Ｃは、本発明のある実施形態による装置１００を表す。制御ユニット１０４はパソコンとして示されている。装置１００には、モジュール１０２ａ〜１０２ｐとの電気接続を確立するためのエッジコネクタ１１４を有する主ロジック基板がある。装置１００はまた、好ましくは電子部品を冷却するためのファン１１６も含んでいる。装置１００は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）又は、イーサネット接続、シリアルラインなどの任意の好適なデータ接続を利用してコントローラ１１２に接続されてもよい。ここではＵＳＢを用いてコントローラ１１２のシリアルポートに接続することが好ましい。又はその代わりに、コントローラが装置１００内に組み込まれていてもよい。

処理モジュール１０２ａ〜１０２ｐは好ましくは独立して制御可能であって、装置１００内で異なる化学反応とサンプル調製を同時に行うことが可能なようになっている。装置１００は好ましくはモジュール型となっていて、各処理モジュールを、供用や修理、交換のために装置１００から個別に取り外し可能である。このモジュール構成のおかげで、１つのモジュールの修理のために処理モジュール１０２ａ〜１０２ｐの全体がオフラインとなることはないのでダウンタイムが減少し、また機器１００は必要に応じてモジュールを追加してアップグレードと拡張をすることが可能である。

装置１００が、１１０Ｖの交流などの外部電力によって運転される実施形態においては、機器は好ましくは２つの電気接続部１２２、１２４を持っている。電力は第１の接続部１２２から受電され、第２の接続部１２４から出力される。同様に、装置１００には好ましくはネットワークインタフェースの入力ポート１１８と出力ポート１２０があって、入力ポート１１８を介してデータが受信され、出力ポート１２０を介してデータが別の装置へ出力される。

図１Ｅは、本発明のある実施形態による、装置１００の概略ブロック図である。装置１００には機器と各モジュール６０に電力を供給するための電源１３４がある。電源１３４にはＡＣ／ＤＣコンバータが備えられていて、例えば交流１１０Ｖを受電して１２Ｖの直流に変換するというように、外部電源から受電してそれを直流に変換する。または、電源１３４は、例えば１２Ｖの電池などの電池であってもよい。装置１００には、装置１１０とモジュール６０の操作を制御するためのファームウェアを含む、マイクロプロセッサ又は、マイクロコントローラ１３０もある。マイクロコントローラ１３０は、ネットワークインタフェース１３２を介して制御コンピュータと、例えばＵＳＢコネクタ経由で通信する。

装置１００には更に、ヒータ電源及び制御回路１３６、電力分配器１３８、データバス１４０、及びモジュール選択制御回路１４２が含まれている。特許図面のスペースの制約により、制御回路１３６、電力分配器１３８、データバス１４０、及び制御回路１４２は、図１Ｅのブロック図には１つしか表示されていない。但し装置１００は、各処理モジュール１０２に対してこれらの４つの機能部品１３６、１３８、１４０、１４２を一組ずつ含んでいてもよい。このように図１Ｅの実施形態において、装置１００は１６個の制御回路１３６と電力分配器１３８とデータバス１４０と制御回路１４２とを含んでいる。同様に、装置１００はまた、各処理モジュール１０２に接続するためのエッジコネクタ１３１も含み、したがって図１Ｅに示す実施形態に対してこの機器は１６個のエッジコネクタを含む。エッジコネクタは好ましくは１２０ピンのカードエッジコネクタであり、それによって装置１００から各モジュール６０へケーブルなしで接続される。それぞれの制御回路１３６と電力分配器１３８とデータバス１４０と制御回路１４２は、それぞれ１つのエッジコネクタとマイクロコントローラ１３０に接続されている。

それぞれのヒータ電力と電源の制御回路１３６は、個々のモジュール６０のヒータ素子（単数または複数）へ供給する電力量を制御するための電力制御器である。電源制御回路１３６は好ましくはＤＣ／ＤＣコンバータであって、電源１３４から＋１２Ｖの入力を受け取り、０Ｖ〜−２４Ｖの間の可変電圧を出力する。この電圧は、マイクロコントローラ１３０から受信する信号に従って変化する。各電力分配器１３８は、−５Ｖ、＋５Ｖ、＋１２Ｖ、グランドを各モジュール６０へ供給する。電力分配器はこのようにしてモジュールの電子部品へ電力を供給する。各データバス１４０は、マイクロコントローラ１３０とそれぞれのモジュール６０のデジタルデバイスとの間に並列接続と直列接続とを提供する。各モジュール選択コントローラ９４は、制御情報や状態情報を読み書きするためにマイクロコントローラ１３０が個々のモジュール６０へアドレス指定することを可能とする。
ＩＩ．モジュール構成

図２Ａは、本発明のある実施形態によるサンプル処理モジュール２００の背面透視図である。一般的にサンプル処理モジュール２００は、様々な処理タスクに応じて、例えば図示したようなフォームファクタを用いて構成することができる。こうすることで、ユーザは比較的簡単にモジュールのカスタマイズや再構成をすることが可能となる。ある実施形態において装置１００は、分析を行うための種類の異なるサンプル処理モジュールを最大１５箇まで、そしてサンプル調製モジュールを少なくとも１つ備えている。

ある実施形態では、サンプル処理モジュール２００は、サンプルを後の処理（例えば超音波処理による溶解）のためのサンプル調製モジュールとして構成されている。そのような構成例は、同一出願人による「細胞またはウイルスの迅速な破壊のための装置および方法（ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＲＡＰＩＤ ＤＩＳＲＵＰＴＩＯＮ ＯＦ ＣＥＬＬＳ ＯＲ ＶＩＲＵＳＥＳ）」と題する米国特許第６，７３９，５３７号明細書に示されている。これを参照により本明細書に援用する。そのような構成の別の例は、同一出願人による「サンプル調製コントロールのための方法およびデバイス（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＤＥＶＩＣＥ ＦＯＲ ＳＡＭＰＬＥ ＰＲＥＰＡＲＡＴＩＯＮ ＣＯＮＴＲＯＬ）」と題する米国特許出願第２０１０／０１２９８２７号明細書に示されている。これも参照により援用するものとする。

サンプル処理モジュール２００はサンプル調製のみに特化した、したがって調製後の分析に必要なその他の部品（例えば、熱サイクル部品、光学センサなど）を含まない専用モジュールであってもよい。ある実施形態では、そのようなサンプル調製モジュールは、核酸検出のためのサンプル調製プロトコルを実施するように構成されていてもよい。ある実施形態では、サンプル調製モジュールがタンパク質分析物検出のためのサンプル調製プロトコルを実施するように構成されていてもよい。ある実施形態では、サンプル調製モジュールが細胞やウィルスの化学処理とろ過のいずれか又は両方を行うように構成されていてもよい。ある実施形態では、サンプル調製モジュールが２種以上のサンプル処理プロトコルを実施するように構成されていてもよい。

ある実施形態においてフローサイトメトリは、特定の種類の細胞や特定のマーカを表す細胞集団などのような、所定の標的の存在を検出するために、１つ以上のサンプル処理モジュールで使用可能な検出方法の１つである。フローサイトメトリを実行するための方法と計装は当分野においては周知であり、本発明の実行に利用可能である。一般的にフローサイトメトリは、細胞や、標識（例えば発蛍光団）から成る微粒子の懸濁液が流れとなってレーザビームを通過する通路に配置されて、光電子増倍管などの検出器によって各粒子からの標識（例えば蛍光発光）を検出するようになっている。フローサイトメトリの計装と方法に関する詳細な説明は文献から知ることができる。その例を以下に列挙する。
マックヒュー（ＭｃＨｕｇｈ）， ”複数の可溶性分析物の定量的かつ同時検出のためのフローマイクロスフィアイムノアッセイ（Ｆｌｏｗ Ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅ Ｉｍｍｕｎｏａｓｓａｙ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ａｎｄ Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｓｏｌｕｂｌｅ Ａｎａｌｙｔｅｓ，）”Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｃｅｌｌ Ｂｉｏｌｏｇｙ ４２， Ｐａｒｔ Ｂ（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ， １９９４）；
マックヒューら（ＭｃＨｕｇｈ ｅｔ ａｌ．）， ”フローサイトメトリ機器を利用したマイクロスフィアベースの蛍光イムノアッセイ（Ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅ−Ｂａｓｅｄ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｉｍｍｕｎｏａｓｓａｙｓ Ｕｓｉｎｇ Ｆｌｏｗ ｃｙｔｏｍｅｔｒｙ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ，）”Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｆｌｏｗ ｃｙｔｏｍｅｔｒｙ， Ｂａｕｅｒ， Ｋ．Ｄ．， ｅｔ ａｌ， ｅｄｓ． （Ｂａｌｔｉｍｏｒｅ， Ｍａｒｙｌａｎｄ， ＵＳＡ： Ｗｉｌｌｉａｍｓ ａｎｄ Ｗｉｌｌｉａｍｓ， １９９３）， ｐｐ． ５３５−５４４；
リンドモら（Ｌｉｎｄｍｏ ｅｔ ａｌ）， ”異なる親和性の２つのタイプの粒子の混合物を利用したイムノアッセイ（Ｉｍｍｕｎｏｍｅｔｒｉｃ Ａｓｓａｙ Ｕｓｉｎｇ Ｍｉｘｔｕｒｅｓ ｏｆ Ｔｗｏ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｔｙｐｅｓ ｏｆ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ａｆｆｉｎｉｔｙ，）” Ｊ． Ｉｍｍｕｎｏｌ， Ｍｅｔｈ． １２．６： １８３− １８９ （１９９０）；
マックヒュー（ＭｃＨｕｇｈ）， ”フローサイトメトリ、及びマイクロスフィアベースの蛍光イムノアッセイの応用（Ｆｌｏｗ ｃｙｔｏｍｅｔｒｙ ａｎｄ ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅ−Ｂａｓｅｄ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｉｍｍｕｎｏａｓｓａｙｓ，）”Ｉｍｍｕｎｏｃｈｅｍｉｃａ ５： １１６ （１９９１）；
ホランら（Ｈｏｒａｎ ｅｔ ａｌ．）， ”流体相粒子の蛍光分析：レーザーフローサイトフォトメトリによって評価されるリウマチ因子特異性（Ｆｌｕｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ： Ｒｈｅｕｍａｔｏｉｄ Ｆａｃｔｏｒ Ｓｐｅｃｉｆｉｃｉｔｙ Ｅｖａｌｕａｔｅｄ ｂｙ Ｌａｓｅｒ Ｆｌｏｗ Ｃｙｔｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｙ，）” Ｉｍｍｕｎｏａｓｓａｙｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ， １８５−１８９ （Ｌｉｓｓ １９７９）；
ウィルソンら（Ｗｉｌｓｏｎ ｅｔ ａｌ，）”フローサイトメトリを利用した新しいマイクロスフィアベースのイムノアッセイ（Ａ Ｎｅｗ Ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅ−Ｂａｓｅｄ Ｉｍｍｕｎｏｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ａｓｓａｙ Ｕｓｉｎｇ Ｆｌｏｗ ｃｙｔｏｍｅｔｒｙ，）”Ｊ． Ｉｍｍｕｎｏｌ． Ｍｅｔｈ． １０７： ２２５−２３０ （１９８８）；
フルウィラーら（Ｆｕｌｗｙｌｅｒ ｅｔ ａｌ．）， ”複数の可溶性分析物の定量的かつ同時検出のためのフローマイクロスフィアイムノアッセイ（Ｆｌｏｗ Ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅ Ｉｍｍｕｎｏａｓｓａｙ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ａｎｄ Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｓｏｌｕｂｌｅ Ａｎａｌｙｔｅｓ，）” Ｍｅｔｈ． Ｃｅｌｌ Ｂｉｏｌ． ３３： ６１３−６２９ （１９９０）；
Ｃｏｕｌｔｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｉｎｃ．， 英国特許第１，５６１，０４２号公報（公開日１９８０年２月１３日）；
スタインカンプら（Ｓｔｅｉｎｋａｍｐ ｅｔ ａｔ）， Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ４４（９）： １３０１−１３１０ （１９７３）．
これらの引用文献を参照により本明細書に援用する。

ある実施形態においては、１つ以上のサンプル処理モジュールを、核酸及び／又はタンパク質の検出用とすることができる。核酸及びタンパク質検出の一般的方法と技術に関する基本的な教科書としては、サンブルックとラッセル（Ｓａｍｂｒｏｏｋ ａｎｄ Ｒｕｓｓｅｌｌ）， ”分子クローニング（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ）”， 実験室マニュアル（Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ） 第３版 ２００１； クリーグラー（Ｋｒｉｅｇｌｅｒ）， ”遺伝子導入及び発現（Ｇｅｎｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ ａｎｄ Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ）” 実験室マニュアル（Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ） １９９０； オースベルら（Ａｕｓｕｂｅｌ ｅｔ ａｌ．）編， ”分子生物学における現在のプロトコル（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｉｎ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ）” （１９９４）がある。これらの引用文献を参照により本明細書に援用する。様々なポリヌクレオチド増幅方法は、きちんと確立されており、研究にしばしば利用されている。例えば、ポリヌクレオチド配列増幅のためのポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）の一般的な方法は当分野では周知であり、ここでは詳細を述べない。プライマー設計における、ＰＣＲ法とプロトコル、原理のレビューについては、イニスら（Ｉｎｎｉｓ， ｅｔ ａｌ．）， ”ＰＣＲ プロトコル（ＰＣＲ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ）”： 方法と応用へのガイド（Ａ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）， Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ， Ｉｎｃ． Ｎ．Ｙ．， １９９０ を参照されたい。これは参照により本明細書に援用される。ＰＣＲ試薬とプロトコルは様々な販売業者からも入手可能である。

図２Ｂは、本発明のある実施形態による、サンプル調製モジュールとして構成されたサンプル処理モジュール２００に接続する装置１００の態様の概略ブロック図である。装置１００は、溶解緩衝液を保持する容器４７０と、洗浄液を含む容器４７２と、流体サンプルを保持するサンプル容器４７４とを有するカートリッジに接続可能である。容器４７０、４７２とサンプル容器４７４は装置１００のシリンジポンプ４７６のバルブポートに配管で接続されている。容器３５８の入力ポートもまたシリンジポンプ４７６へ接続されている。容器３５８の出力ポートは分配バルブ４７８の共通ポートに接続されている。カートリッジには、サンプルから取り除かれた細胞内物質を受ける回収チューブ４８０と、廃棄物を受ける廃棄物容器４８２も含まれている。装置１００はポンプ４８４のような圧力源も含むことができる。回収チューブ４８０と廃棄物容器４８２とポンプ４８４は、分配バルブ４７８のそれぞれの周辺ポートに接続される。圧力調整器４８６がポンプ４８４から供給される圧力を調整する。トランスデューサ３１４は、好ましくは流体サンプルを音波破砕するための超音波ホーンである。ある実施形態においては、サンプルを２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚの範囲の周波数で１０〜４０秒間音波破砕することができる。ある実施形態においては、サンプルは周波数４０ｋＨｚで１５秒間音波破砕することができる。ホーン先端の振幅は、（波高値で測定して）２０μｍ〜２５μｍの範囲であってよい。

図２Ｃは、図２Ａの右端に示すような、熱交換モジュールとして構成されたサンプル処理モジュール２００の電子部品の概略ブロック図である。各サンプル処理モジュール２００には、ケーブルなしで装置側の対応するエッジコネクタと接続するための、エッジコネクタ８０がある。サンプル処理モジュール２００には、前に述べたように、それぞれが抵抗加熱要素を有する加熱プレート５０Ａ、５０Ｂも含まれている。プレート５０Ａ、５０Ｂは装置からの電気入力１４６を受けるために並列に結線されている。プレート５０Ａ、５０Ｂにはまた、サーミスタなどの温度センサ５２も含まれ、アナログの温度信号をアナログ−デジタルコンバータ１５４に出力する。コンバータ１５４は、アナログ信号をデジタル信号に変換し、エッジコネクタ８０を介して装置１００のマイクロコントローラへ送る。熱交換モジュールには、プレート５０Ａ、５０Ｂを冷却するための、ファン６６などの冷却システムも含まれる。ファン６６は装置１００から電力を受け、電源スイッチ１６４にスイッチを入れることで作動する。この電源スイッチ１６４は、装置内のマイクロコントローラから制御信号を受ける制御ロジックブロック１６２によって制御される。

サンプル処理モジュール２００には更に、反応混合物内の蛍光標識を励起するための、ＬＥＤ１００のような光源が少なくとも４つあり、また反応混合物からの蛍光発光を検出するための、好ましくはフォトダイオードである検出器１０２が少なくとも４つある。このモジュールには、各ＬＥＤに可変電流（例えば０〜３０ｍＡの範囲の）を供給してＬＥＤの輝度を変化させるための、調整可能電流源１５０も含まれている。デジタル−アナログ変換器１５２が調整可能電流源１５０と装置のマイクロコントローラとの間に接続されて、マイクロコントローラが電流源をデジタル的に調整できるようにしている。調整可能電流源１５０は、各ＬＥＤが作動した時にほぼ同一の輝度を持つよう使用することができる。製造ばらつきのために、ＬＥＤは同じ電流を流しても輝度が異なることが多い。各ＬＥＤの輝度は熱交換モジュールの製造時に検査して、モジュールのメモリ１６０内に較正データが格納される。較正データによって、各ＬＥＤに供給する正確な電流量が指示される。マイクロコントローラがメモリ１６０から較正データを読み取り、それに応じて電流源１５０を制御する。マイクロコントローラはまた電流源１５０の制御も行い、検出器１０２から受信する光学的なフィードバックに応答してＬＥＤ１００の輝度調節を行う。

このほかにサンプル処理モジュール２００には、アンプやスイッチ、フィルタ回路、デジタル−アナログコンバータを備えた、信号調節／利得選択／オフセット調整ブロック１５６がある。ブロック１５６は検出器１０２からの信号を調整して、利得、オフセットを増加させ、ノイズを低減する。装置のマイクロコントローラは、デジタル出力レジスタ１５８を介してブロック１５６を制御する。出力レジスタ１５８はマイクロコントローラからデータを受信して、制御電圧をブロック１５６へ出力する。ブロック１５６は調整された検出信号を、アナログ−デジタルコンバータ１５４とエッジコネクタ８０を介してマイクロコントローラへ出力する。モジュールにはメモリ１６０もあり、これは好ましくはシリアルＥＥＰＲＯＭであって、ＬＥＤ１００や熱プレート５０Ａ、５０Ｂ、温度センサ５２の較正データと、後で説明するデコンボリューションアルゴリズムのための較正データなどのモジュールに特有のデータを格納する。

再び図１Ｃにおいて、装置１００は作業者による手動で各反応容器１２の充填と加圧が行われるように構成されていてもよい。装置１００の手動使用は、スループットの低い実施形態に適している。

ある実施形態では、サンプル処理モジュール２００が核酸増幅及び検出のための分析を実行するように構成されている。そのような構成では、サンプル処理モジュール２００が核酸増幅及び検出に必要な熱サイクルと検知のみを実行するように構成された専用モジュールであってもよい。したがって、サンプル調製に必要なその他の部品（例えば超音波変換器）を含まなくてもよい。

ある実施形態では、サンプル処理モジュール２００がタンパク質分析物検出のための分析を実行するように構成されている。そのような構成では、サンプル処理モジュール２００がタンパク質分析物の検出のみを実行するように構成された専用モジュールであってもよい。したがって、サンプル調製に必要なその他の部品（例えば超音波変換器）を含まなくてもよい。

ある実施形態では、サンプル処理モジュール２００が核酸の染色体核酸コピー数を評価するための分析を実行するように構成されている。そのような構成では、サンプル処理モジュール２００が核酸の染色体核酸コピー数の評価のみを実行するように構成された専用モジュールであってもよい。したがって、サンプル調製に必要なその他の部品（例えば超音波変換器）を含まなくてもよい。

ある実施形態では、サンプル処理モジュール２００が１つ以上の核酸分析物の多重検出のための分析を実行するように構成されている。そのような構成では、サンプル処理モジュール２００が１つ以上の核酸分析物の多重検出のみを実行するように構成された専用モジュールであってもよい。したがって、サンプル調製に必要なその他の部品（例えば超音波変換器）を含まなくてもよい。

ある実施形態では、サンプル処理モジュール２００が１つ以上のタンパク質分析物の多重検出のための分析を実行するように構成されている。そのような構成では、サンプル処理モジュール２００が１つ以上のタンパク質分析物の多重検出のみを実行するように構成された専用モジュールであってもよい。したがって、サンプル調製に必要なその他の部品（例えば超音波変換器）を含まなくてもよい。

ある実施形態では、サンプル処理モジュール２００が核酸分子のシークエンシングと検出のための分析を実行するように構成されている。そのような構成では、サンプル処理モジュール２００が核酸分子のシークエンシングと検出のみを実行するように構成された専用モジュールであってもよい。したがって、サンプル調製に必要なその他の部品（例えば超音波変換器）を含まなくてもよい。
ＩＩＩ．サンプル調製法

図３Ａは、図１Ａの装置１００のようなサンプル処理装置を用いる方法３００を示すフローチャートである。操作３０２において、血液などのサンプルが取得される。操作３０４において、第１の試薬がサンプル調製カートリッジに加えられる。操作３０６において、第２の試薬がサンプル調製カートリッジに加えられる。操作３０８において、サンプルが、例えばピペットを使ってサンプル調製カートリッジへ加えられ、操作３１０でそのカートリッジが閉鎖される。操作３１２において、サンプル処理装置を設定してサンプル調製プロトコルが準備され、カートリッジのトラッキングのために、関連付けられたバーコードが生成される。操作３１４において、カートリッジが装置のサンプル処理モジュールに挿入され、装置が運転されてサンプル調製プロトコルが開始される。操作３１６において、サンプル調製プロトコルが完了し、カートリッジが取り出されて調製済みサンプルがピペットで取り出される。

図３Ｂは、図１Ａの装置１００のようなサンプル処理装置を用いる方法３１８を示す。操作３２０において、血液などのサンプルが取得される。ある実施形態では、サンプル調製カートリッジには既に所要の試薬が入っているか、又は試薬が加えられる必要がないために、方法３１８においてサンプル調製カートリッジに試薬を加える必要がない。操作３２２において、例えばピペットを使ってサンプル調製カートリッジへサンプルが加えられ、操作３２４でそのカートリッジが閉鎖される。操作３２６において、サンプル調製装置を設定してサンプル調製プロトコルが準備され、カートリッジのトラッキングのために、関連付けられたバーコードが生成される。操作３２８において、カートリッジが装置のサンプル処理モジュールに挿入され、装置が作動されてサンプル調製プロトコルが開始される。操作３３０において、サンプル調製プロトコルが完了し、カートリッジが取り出されて調製済みサンプルがピペットで移される。

サンプル調製の方法３００又は方法３１８の後に、調製済みのサンプルのすべて又は一部が１つ以上の処理カートリッジに加えられてもよい。この後、装置は本明細書に開示した任意のプロセスのような１つ以上のプロセスを実施可能な状態となる。処理カートリッジは次にそれぞれのサンプル処理モジュールに挿入され、装置が作動されて、それらのカートリッジに対する特定の処理が実施可能となる。そうして装置は処理を実行して関連するデータを収集する。あるいは、サンプル調製に使用したカートリッジを分析に使用することも可能である。その場合には調製したサンプルを移し替えることは不要である。

図４は、サンプル処理モジュールの量を可変とし得るサンプル処理装置の実施形態を示す。ある実施形態では、この装置は２、４、１６、２４、３２、４０、４８又は８０のサンプル処理モジュールを含むことが可能である。ただし本発明はそのような実施例に限定されるものではなく、これとは別の量のモジュールを使用することも可能である。

上記の説明には多くの特殊性が含まれているが、これらは本発明の範囲を限定するものではなく、現状における好適な実施形態のいくつかを単に説明するものとして考えるべきである。本発明に対する多くの可能な変形及び修正が、本開示を検討することにより当業者には明らかとなるであろう。

Claims (20)

1. 生物学的なサンプル処理装置であって、
   筐体と、
   前記筐体に保持された複数のサンプル処理モジュールであって、各サンプル処理モジュールは取り外し可能なサンプルカートリッジを保持し、かつ、対応する前記取り外し可能なサンプルカートリッジ内のサンプルに対するサンプル処理のみを実行するように構成されている、サンプル処理モジュールと、
   を備え、
   各サンプル処理モジュールは、前記取り外し可能なサンプルカートリッジ内の前記サンプルに対して複数の検査プロセスのうちの少なくとも１つを実行するように構成され、
   前記装置内の少なくとも１つのモジュールは、核酸増幅及び検出を実行するように構成され、
   前記装置内の少なくとも１つのモジュールは、サンプル調製のみを実行するように構成されたサンプル調製モジュールである、サンプル処理装置。
2. 少なくとも１つのモジュールは、核酸を固相担体上の配列にハイブリダイズするように構成された、請求項１のサンプル処理装置。
3. 前記少なくとも１つのサンプル調製モジュールは、少なくとも１つの核酸に対するサンプル処理プロトコルのためにサンプルを調製するように構成された、請求項２のサンプル処理装置。
4. 少なくとも１つのサンプル処理モジュールは、少なくとも１つのタンパク質分析物を検出するように構成されている、請求項１のサンプル処理装置。
5. 少なくとも１つのサンプル処理モジュールは、少なくとも１つの核酸について染色体核酸コピー数を評価するように構成されている、請求項１のサンプル処理装置。
6. 少なくとも１つのサンプル処理モジュールは、少なくとも２つの核酸分析物の多重検出を実行するように構成されている、請求項１のサンプル処理装置。
7. 少なくとも１つのサンプル処理モジュールは、少なくとも２つのタンパク質分析物の多重検出を実行するように構成されている、請求項１のサンプル処理装置。
8. 少なくとも１つのサンプル処理モジュールは、核酸分子のシークエンシングと検出をするように構成されている、請求項１のサンプル処理装置。
9. 前記複数のサンプル処理モジュールはさらに、
   検査カートリッジ内の生物学的サンプルに含まれる少なくとも１つのタンパク質分析物を検出するための少なくとも１つのモジュールと、
   検査カートリッジ内の生物学的サンプルに含まれる少なくとも１つの核酸の染色体核酸コピー数を評価するための少なくとも１つのモジュールと、
   検査カートリッジ内の生物学的サンプルに含まれる少なくとも１つの核酸に対するサンプル処理プロトコルを実行するための少なくとも１つのモジュールと、
   を含む、請求項１のサンプル処理装置。
10. 前記筐体は少なくとも２つのサンプル処理モジュールを保持する、請求項１のサンプル処理装置。
11. サンプル処理装置を操作する方法であって、
    筐体に保持された複数のサンプル調製モジュールの１つに、未調製サンプルを保持するサンプルカートリッジを受容し、前記サンプル調製モジュールの各々は、対応する取り外し可能なサンプルカートリッジ内のサンプルに対してサンプル調製のみを実行するように構成され、
    前記サンプルを対応する生物学検査処理に対して調製し、
    前記筐体に保持された複数のサンプル処理モジュールの１つに、調製済みサンプルを保持する少なくとも１つのサンプルカートリッジを受容し、前記複数のサンプル処理モジュールの各々は複数の生物学検査処理の少なくとも１つを実行するように構成され、
    対応する前記サンプル処理モジュールを利用して前記調製済みサンプルに少なくとも１つの生物学検査処理を実行する、
    ことを含む方法。
12. 前記少なくとも１つの生物学検査処理を実行することが、核酸をシークエンシングすることを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記少なくとも１つの生物学検査処理を実行することが、核酸分析物を検出することを含む、請求項１１に記載の方法。
14. 前記少なくとも１つの生物学検査処理を実行することが、少なくとも１つのタンパク質分析物を検出することを含む、請求項１１に記載の方法。
15. 前記少なくとも１つの生物学検査処理を実行することが、少なくとも１つの核酸について染色体核酸コピー数を評価することを含む、請求項１１に記載の方法。
16. 前記少なくとも１つの生物学検査処理を実行することが、少なくとも２つの核酸分析物の配列検出に対して、ハイブリダイゼーションによる多重検出を実行することを含む、請求項１１に記載の方法。
17. 前記少なくとも１つの生物学検査処理を実行することが、少なくとも２つのタンパク質分析物の配列検出に対して、ハイブリダイゼーションによる多重検出を実行することを含む、請求項１１に記載の方法。
18. 前記少なくとも１つの生物学検査処理を実行することが、核酸増幅及び検出をすることと、少なくとも１つの核酸分析物を検出することとを含む、請求項１１に記載の方法。
19. 前記サンプルの調製をすることが、少なくとも１つの核酸に対してサンプル処理プロトコルを実行することを含む、請求項１１に記載の方法。
20. 前記少なくとも１つの生物学検査処理を実行することが、核酸を固相担体上の配列にハイブリダイズすることを含む、請求項１１に記載の方法。