JP2017533447A - 回転式サンプル位置決め装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書は、その全文を参照文献として本明細書に援用する2014年10月27日出願の米国仮特許出願第62/069,112号の優先権を主張する。
本願の主要な態様は、サンプル‐結果サンプル分析システム100のためのLFC位置決めモジュール130に関する。図1は、典型的なサンプル分析システム100のブロック図である。サンプル分析システム100は、サンプル精製装置を含むサンプル処理モジュール110、加熱および冷却装置を含む温度制御モジュール120、マイクロアレイ撮像システムを含む検出モジュール140、及びマイクロアレイ撮像システムを含む検出モジュール140の視野へLFCsを位置決めするためのLFC位置決めモジュール130、を含む。
サンプル処理モジュール110は、分析のためにサンプルを準備する。この準備は、サンプル精製装置を用いたオリジナルサンプルからのDNA、RNA、又はタンパク質などの対象物の分子の精製または分離を一般的に含む。分離された対象分子は、その後、LFCの反応チャンバに移される。いくつかの実施形態において、反応チャンバは、対象分子の検出のためのマイクロアレイ、及び水性液体による反応チャンバの完全な充填を促す親水性の内面、を含む。
温度制御モジュール120は、増幅および/または結合反応の間、反応チャンバの温度を制御する。特定の実施形態において、温度制御モジュールは、参照により本明細書にその何れもの全体が取り込まれている米国特許第7,955,840号および米国特許第7,955,841号に記載されているように、可撓性のある温度制御面を有する加熱および冷却装置を備える。他の実施形態において、温度制御モジュール120は、参照により本明細書にその内容が明示的に取り込まれている2015年6月18日に出願された米国特許出願第14/743,389号に記載されているように、硬く平らな温度制御面を有する加熱および冷却装置を用いる。
LFC位置決めモジュール130は、検出モジュール140によるマイクロアレイにおける信号の検出のために、LFCを位置決めする。一つの態様において、LFC位置決めモジュールは、(1)プラットフォームおよび当該プラットフォームに取り付けられているサンプルローディングトレイを含むカルーセル、並びに、(2)カルーセルの位置決めのための位置決めシステムを含むステージ、を含む。サンプルローディングトレイは、一つ以上のLFCsを含むカートリッジを保持するように構成されている。いくつかの実施形態において、カルーセルはステージに対して移動可能である。いくつかの実施形態において、LFC位置決めモジュール130は、温度制御モジュール120によるサンプルローディングトレイにおけるLFCsの加熱および冷却、及び検出モジュール140によるLFCの反応チャンバ内の反応のリアルタイムモニタリング、を可能にするように構成されている。他の実施形態において、カルーセルは、回転可能であり、LFCの反応チャンバから液体を除去する。
検出モジュール140は、反応チャンバ内の対象の分子の存在を検出する。いくつかの実施形態において、対象の分子は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)のような増幅反応の反応生成物を含む。特定の実施形態において、検出モジュール140は、反応チャンバ内のマイクロアレイの画像を撮るように設計された光学サブシステムを含む。特定の実施形態において、光学サブシステムは、マイクロアレイ上の低レベル蛍光検出のために、特別に設計されている。光学サブシステムは、共焦点または半共焦点レーザスキャナを用いる。共焦点または半共焦点レーザスキャナは、密に集束されたレーザビームを用いて対物面を調べる過程でピクセルごとにマイクロアレイ画像を取得する。レーザスキャナは、空間的に均一な感度、ワイドダイナミックレンジ、および焦点外迷光の効率的除去という利点を提供する。いくつかの実施形態において、検出モジュール140は、LFCの反応チャンバにおける増幅反応のリアルタイムモニタリングが可能である。特定の実施形態において、検出モジュール140は、レーザ光源を有する光学サブシステムを備えている。
本明細書に開示されているマイクロアレイイメージング位置決め装置のサンプル操作およびイメージングを検査するために、一連のテストアレイがプリントされた。簡潔に、テストマイクロアレイをプリントするために、以下のステップが用いられた。(1)オリゴヌクレオチド混合物が調合され、CentriVapで乾燥させられた。(2)モノマー、架橋剤、グリセロール、および緩衝剤を含む共重合体溶液が調合された。(3)乾燥したオリゴヌクレオチドは共重合体溶液に溶解された。(4)オリゴヌクレオチド‐共重合体溶液はソースプレート(source plate)に入れられた。(5)ソースプレートはアレイプリント/重合/洗浄のために使用された。
図15は、ハウジング210およびサンプルフィルタ220を含むサンプル精製装置を示している。ハウジング210は、第1開口部214と第2開口部216との間のサンプル通路212を画定する。ハウジング210の形状および大きさは、特に限定されない。この実施形態において、操作中のフローベクトルは実質的に真っすぐなので、好ましいハウジング形状は、実質的には円筒形状である。図15に示す実施形態において、ハウジング210は、ピペットチップ形状を有する。すなわち、第1開口部214は第2開口部216の口径よりも大きい口径を有しており、第1開口部は、ピペットの先端に合うように寸法が決められている。
図16Aおよび図16Bは、温度制御モジュール120における加熱および冷却装置300の実施形態を示している。加熱および冷却装置300は、電流の切り替えに基づいて、加熱および冷却機能の両方を提供する。いくつかの実施形態において、遠心乾燥および画像化の前に、カートリッジ146は加熱および冷却装置300から外れる。他の実施形態において、加熱または冷却と同時に画像化が行われ、例えば反応チャンバ内の核酸増幅などのリアルタイムモニタリングが可能になる。加熱および冷却装置300は、LFC148の反応チャンバの外面と接触するように構成された一つ以上のヒートスプレッダ310、および一つ以上の熱電装置を含む。いくつかの実施形態において、熱電装置は、電流の切り替えに基づいて加熱および冷却機能の両方を提供するセラミック材料から成るペルチェ素子である。他の実施形態において、熱電装置は、電流の切り替えに基づいて加熱および冷却機能の両方を提供する薄膜半導体(例えば、テルル化ビスマス)である。他の実施形態において、熱電装置は、電流の切り替えに基づいて加熱および冷却機能の両方を提供するp型およびn型半導体からなる熱電対である。
図17A〜図17Cは、マイクロアレイイメージング機構のための斜角照明付き光学サブシステムの実施形態を示している。図17Aは、マイクロアレイイメージングのための斜角照明の一般的な概念を示している。システムの光学系は、二つの別のチャネル1210、1220を備えている。チャネル1220は蛍光励起に用いられ、チャネル1210はアレイの画像化に用いられる。図17Bは、照明光学系の大部分がマイクロアレイ基板に対して平行となるように、90度の角度で照明光源をそらすミラーを含む照明光学系トレイン(train)の実施形態である。図17Cは、検出光学系の大部分がマイクロアレイ基板に対して平行になるように、90度の角度で集光をそらすミラーを含む集光光学系トレインの実施形態である。
Claims (20)
- プラットフォームおよび当該プラットフォームに取り付けられているサンプルローディングトレイを含むカルーセルであって、前記サンプルローディングトレイは、一つ以上のラテラルフローセル(LFCs)を含むカートリッジを保持するように構成されている、前記カルーセル、並びに、
前記カルーセルの位置決めのための位置決めシステムを含むステージ、
を含むサンプル分析装置のための位置決めシステムであって、
前記カルーセルは前記ステージに対して移動可能である、前記位置決めシステム。 - 前記カルーセルは前記ステージに対して回転可能である、請求項1に記載の位置決めシステム。
- 前記カルーセルはクランプをさらに含み、
前記クランプは、上部バー、下部バー、および前記上部バーと前記下部バーとに接続されている少なくとも一つの支持ロッドを含み、
前記プラットフォームおよび前記サンプルローディングトレイは、前記クランプの前記上部バーと前記下部バーとの間に配置されている、請求項1の位置決めシステム。 - 前記クランプは前記プラットフォームに対して移動可能であり、
ロック位置へ前記クランプが移動すると、前記クランプは前記サンプルローディングトレイのカートリッジを固定可能である、請求項3に記載の位置決めシステム。 - 前記カルーセルの底部に取り付けられており且つ前記クランプの移動を容易にする磁石、をさらに含む、請求項4に記載の位置決めシステム。
- 前記カルーセルが前記カルーセルを手動回転させるように構成されているハンドルをさらに含む、請求項1に記載の位置決めシステム。
- 前記カルーセルに接続して連結されており且つ前記カルーセルの回転を容易にするモータ駆動ロータ、をさらに含む、請求項1に記載の位置決めシステム。
- 前記ステージは、前記カルーセルのX、Y及びZ軸位置決めおよび角度調整のための位置決めシステムを含む、請求項1に記載の位置決めシステム。
- 前記カートリッジの前記LFCsを加熱および冷却可能な加熱および冷却装置をさらに含む、請求項1に記載の位置決めシステム。
- 加熱および冷却装置は、前記カートリッジのLFCの反応チャンバ内における生化学的増幅反応の撮像装置によるリアルタイムモニタリングを可能にするように構成されている、請求項1に記載の位置決めシステム。
- 前記カルーセルは、反応位置に移動可能であり、加熱および冷却装置に前記カートリッジを接触させ、前記カートリッジ内のLFCの反応チャンバ内における反応を促進する、請求項1に記載の位置決めシステム。
- プラットフォームおよび当該プラットフォームに取り付けられているサンプルローディングトレイを含むカルーセルであって、前記サンプルローディングトレイは、一つ以上のマイクロアレイを含むカートリッジを保持するように構成されている、前記カルーセル、並びに、
前記カルーセルのX、Y及びZ軸位置決めのための位置決めシステムを含むステージ、
を含むマイクロアレイ撮像装置のための位置決めシステムであって、
前記カルーセルは前記ステージに対して回転可能である、前記位置決めシステム。 - 前記カルーセルは一対のクランプをさらに含み、
その夫々は、上部バー、下部バー、および前記上部バーと前記下部バーとに接続されている少なくとも一つの支持ロッドを含み、
前記プラットフォームおよび前記サンプルローディングトレイは、前記クランプの前記上部バーと前記下部バーとの間に配置されている、請求項12に記載の位置決めシステム。 - 各クランプは前記プラットフォームに対して別々に移動可能であり、
ロック位置へ前記クランプが移動すると、各クランプは前記サンプルローディングトレイのカートリッジを固定可能である、請求項13に記載の位置決めシステム。 - 前記下部バーは磁石を含み、
オープン位置に前記クランプがある場合、前記磁石は前記カルーセルの底部側に係合する、請求項13に記載の位置決めシステム。 - 前記カルーセルが前記カルーセルを手動回転させるように構成されているハンドルをさらに含む、請求項12に記載の位置決めシステム。
- 前記ステージの位置決めシステムは、前記ステージの角度調整をさらに可能にする、請求項12に記載の位置決めシステム。
- マイクロアレイ画像位置決め装置のための位置決めシステム、並びに、マイクロアレイを画像化するための撮像装置、を含むマイクロアレイ撮像システムであって、
前記マイクロアレイ画像位置決め装置のための位置決めシステムは、
プラットフォームおよび当該プラットフォームに取り付けられているサンプルローディングトレイを含むカルーセルであって、前記サンプルローディングトレイは、一つ以上のマイクロアレイを含むカートリッジを保持するように構成されている、前記カルーセル、および、
前記カルーセルのX、Y及びZ軸位置決めのための位置決めシステムを含むステージ、を含む前記マイクロアレイ撮像システム。 - 励起エネルギ源をさらに含む、請求項18に記載のマイクロアレイ撮像システム。
- 励起エネルギ源の波長は調節可能である、請求項19に記載のマイクロアレイ撮像システム。
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