JP2019132844A - 生物試料の熱的に制御される処理のためのシステム - Google Patents

Abstract

【課題】生物試料の熱的に制御される処理のためのシステムおよび方法を提供すること。【解決手段】本開示は、磁性粒子を使用してマルチウェルプレート内の液体試料中の生物物質の熱的に制御される処理のためのシステムに関連する。さらに、液体試料中の生物物質の熱的に制御される処理のための対応する方法が開示される。【選択図】図１

Description

本発明は生物アッセイまたは生化学アッセイを実施するためのシステムおよび方法の分野に属する。この分野の範囲内で、本発明は、システム内で採用される磁性粒子の補助により、生物分子を含有する試料などの液体生物試料の熱的に制御される処理に関する。

分析用途における臨床試料などの生物試料の処理は、しばしば、特には臨床診断の分野において、磁性マイクロ粒子または磁性ナノ粒子を使用することを伴う。結合粒子などの磁性粒子を使用して単離される標的分子のための下流分析の方法は、例えば、ＲＮＡ、ＤＮＡ、ｍＲＮＡなどの核酸の増幅、検出、および／またはシークエンシング（ＰＣＲまたは他の増幅テクニックによる）、質量分析、タンパク質のためのＥＬＩＳＡあるいは電界発光アッセイ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ａｓｓａｙ）または化学発光アッセイ、および次世代シークエンシング（ＮＧＳ：ｎｅｘｔ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ）などである。

通常、磁性粒子は、適切な条件を利用して生物学的標的物質（ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｔａｒｇｅｔ ｍａｔｅｒｉａｌ）をそこに結合させることができるような表面を呈する。非磁性の結合粒子とは異なり、磁性粒子は、生物学的標的物質のための単離プロセス中に個別の浮遊物を引き寄せるときに磁場勾配によって保持され得、したがって遠心分離または類似のテクニックの必要性を排除する。

磁性粒子を使用することに基づく試料調製テクニックは当技術分野で良く知られており、それらの自動化の容易さ、またさらには他の利点を理由として評価されている。

しかし、特には処理される試料を熱的に制御することが必要である場合などにおいて、マルチウェルプレートなどの反応容器の比較的多数のコンパートメントの中に含まれる少量でプロセスを効率的に実施することが困難であることが分かっている。一般に、スループットを増大させる傾向および並行性を向上させる傾向があることを理由として、試料のかさを小型化することがしばしば望ましい。しかし、このような小型化は、通常、関連するハードウェアのサイズを縮小することおよび／またはその複雑さを低減することを必要とし、これらは技術的に過大な労力を要する可能性がある。

当技術分野の別の課題は、高い信頼性で無人化された完全に自動化されるプロセスを実施することであり、さらには複数の試料を並行して処理することである。

検体を磁性粒子の表面に効率的に結合させること、さらには洗浄または溶出などの関連の調製ステップは、しばしば温度依存的である。このため、それぞれのプロセスの熱的制御は非常に重要となり得る。したがって、当技術分野では、熱的制御下での生物試料の磁気ベースの処理のための改善されたシステムおよび方法が必要とされる。

米国特許第６３６８５６１（Ｂ１）号に開示されるような当技術分野での１つのアプローチは、一方において磁気引力による一時的な空間的分離に依存し、他方においてはサーマルインキュベーションに依存する。簡単に要約すると、この文献は、処理方法の１つのステップにおいて磁気的構成と相互作用し、その後で水平方向の移送システムを介してホットプレートの位置まで移動させられる、またはこの逆が行われる、複数の容器のためのホルダを使用することを当業者に教示する。その結果、このようなシステムのフットプリントが、少なくとも、磁気的構成のフットプリントさらにはホットプレートのフットプリントを支持するのに十分な大きさとなる。

米国特許第６３６８５６１（Ｂ１）号 ＥＰ２９１６３２７ ＥＰ１２８１７１４

本開示は当技術分野の種々の欠点を回避するようなアプローチを説明する。

本明細書で説明される第１の態様では、液体試料からの生物学的標的物質を処理するためのシステムが提供される。このシステムが、磁性粒子の懸濁液を有するマルチウェルプレートと、磁気分離プレートを備える磁気分離デバイスと、非磁性の加熱アダプタを備える加熱デバイスとを有する。加熱アダプタが、マルチウェルプレートのウェルのための受け部分（その上側面にある）と、磁気分離プレートの磁石のための凹部（その下側面にある）との両方を有する。受け部分と凹部との間の距離が、挿入される磁石によりマルチウェルプレートのウェルに対して磁場勾配を印加するために十分に小さい。加熱アダプタの上側面上の受け部分の間の加熱要素によって加熱が実施される。

別の態様では、本開示が、液体試料からの生物学的標的物質を処理するための方法に関連する。マルチウェルプレートのウェルが加熱アダプタの対応する受け部分の中に挿入され、これによって、その前、その最中、またはその後で、試料、および結合表面を有する磁性粒子の懸濁液が加えられる。ウェルが所定の温度まで加熱され、生物物質が磁性粒子の表面に結合される。磁気分離プレートの磁石が加熱アダプタの下側面内の対応する凹部の中に挿入され、受け部分が凹部に対して比較的近接していることを理由として、挿入された磁石がウェルに対して磁場勾配を印加することができ、磁性粒子のペレットの形成を引き起こす。次いで、浮遊物が引き寄せられ、その間、磁気分離プレートの磁石によって作用される磁力により磁性粒子が保持される。

本明細書で説明されるシステムを示す概略断面図である。 本明細書で説明される磁気分離プレート（３１０）の上方で空中停止する本明細書で開示される加熱デバイス（１００）を示す上方からの斜視断面図である。 マルチウェルプレート（２００）と、加熱デバイス（１００）と、磁気分離デバイス（３００）とを有する、完全に組み立てられた本明細書で説明されるシステムを示す斜視断面図である。 切り離された加熱デバイス（１００）を示す上方から見た斜視図である。 図４の加熱デバイス（１００）を示す下方からの斜視図である。

本明細書で説明される第１の態様は、液体試料からの生物学的標的物質を処理するためのシステムであり、このシステムが：
− 開いている頂部および閉じている底部を備える複数のウェルを有するマルチウェルプレートであって、複数のウェルの少なくとも一部が結合表面を有する磁性粒子の懸濁液を有する、マルチウェルプレートと；
− 所定の幾何学的構成の複数の磁石を有する磁気分離プレートを備える磁気分離デバイスであって、マルチウェルプレートを基準として磁気分離プレートを移動させるためのアクチュエータをさらに備える、磁気分離デバイスと；
− 上側面、下側面、および上側面の方に向かって開いている複数の受け部分、を有する実質的に非磁性の加熱アダプタであって、受け部分がマルチウェルプレートのウェルを受けるように成形される、加熱アダプタと、加熱アダプタの上側面上で受け部分の間にある加熱要素であって、加熱アダプタが、磁気分離プレートの複数の磁石の所定の幾何学的構成に対応する位置に、下側面の方に向かって開いている凹部をさらに備える、加熱要素とを備え、受け部分および凹部が、挿入された磁石により対応する挿入されたウェルに対して磁場勾配を印加するのを可能にするために十分に近接する、加熱デバイスと
を備える。

このアプローチは、当技術分野で使用される従来の代替案と比較して複数の利点を提供する。
例えば、米国特許第６３６８５６１（Ｂ１）号の教示とは異なり、磁気処理とサーマルインキュベーションとを切り離す必要がない。時間および空間の両方の観点において２つのプロセスを効率的に組み合わせることにより、液体試料から生物物質を単離することが複数の点において強化される：
互いに相互作用しない別個の磁石構成および別個の加熱プレートが互いに隣り合うように維持される必要がある場合と比較して、本開示のシステムによって占有される空間を大幅に小さくすることができる。これのみではないが特には医療のポイントオブケアの環境においては、多くのラボラトリにおいて空間は限られた資源である。本明細書で開示されるシステムは、いくつかの実施形態では、分析前システム（ｐｒｅ−ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）である。分析前システムのそれ自体の目的は、容易に分析され得る試料を供給することであり、これは１つまたは複数の分析システムがそれぞれの下流分析で使用されることを意味する。本開示のいくつかの実施形態では、システムが分析システムの一体化される部分を形成する。このような組み合わされるシステムは、例えば同一のハウジング内で分析前モジュールと分析モジュールとが直接に相互作用することの恩恵を受け、したがってさらには、処理および分析の所要時間を短縮しさらには汚染の危険性を低減する。

サーマルインキュベーションを実施することができるのと同時に磁場勾配がウェルに作用することができることを理由として、時間の点においても改善される。磁石から加熱器までおよびその逆でマルチウェルプレートの位置を変える追加のステップが排除され得、全体のプロセスが加速され、それにより試料スループットを増大させることが可能となる。適切な治療を開始するためにしばしば可能な限り短い時間の範囲内で診断結果を得ることが必要であるような臨床現場では特に、結果判明時間（ｔｉｍｅ−ｔｏ−ｒｅｓｕｌｔ）を短縮することが非常に重要である可能性がある。

さらに、切り離される加熱および磁気引力を利用するアプローチの場合、液体試料が磁石と相互作用するためには加熱デバイスから離れる必要があり、それによりその時間において温度低下を引き起こす危険性があり、これは単離手順に悪影響を与える可能性がある。

対照的に、本明細書で開示されるシステムは、磁石がマルチウェルプレートのウェルに対してそれらの磁場勾配を印加する間において、中断されないサーマルインキュベーションを可能にする。

互いに比較的近接する、ウェルのための受け部分と、磁石のための凹部とを備える、本明細書で開示される実質的に非磁性の加熱アダプタの構造は、加熱要素が加熱アダプタの上側面に取り付けられることを理由として有利である。

用語
「生物学的標的物質」または「生物物質」は、本開示の意味では、例えばタンパク質または核酸などの、すべての種類の生物学的分子を含むが、自然に発生するような、あるいは誘導体またはその合成類似体もしくは変異体であるような他の分子も含む。さらに、「生物物質」という用語は、ウイルス、ならびに真核細胞および原核細胞を含む。いくつかの実施形態では、生物学的標的物質が、例えば、ＤＮＡ、ＲＮＡ、またはＰＮＡなどの、核酸である。ＤＮＡは、例えば、ウイルスＤＮＡ、ゲノムＤＮＡ、またはプラスミドＤＮＡであってよい。生物学的標的物質は天然のものであってもまたは修飾されたものであってもよい。天然の生物物質は、例えば有機体から単離されたＤＮＡまたはＲＮＡなどの、自然に発生する個別の生物物質と比較において、不可逆的に改変されるものではない。修飾された生物物質は、例えば、核酸またはタンパク質などのビオチン化分子を含む。

本明細書で使用される場合の「液体試料」という用語は、可能性として対象の検体を含有し得る液体物質を意味する。「液体試料」が「液体生物試料」であるような実施形態では、試料は、血液、唾液、眼球水晶体液（ｏｃｕｌａｒ ｌｅｎｓ ｆｌｕｉｄ）、脳脊髄液、汗、尿、糞便、精液、膣液、母乳、腹水、粘液、滑液、腹腔液、羊水、組織、または培養細胞など、を含めた、生理液などの任意の生物源に由来するものであってよい。試験試料は、血液からの血漿の調製、粘性流体の希釈、もしくは希釈一般、または溶解などのように、使用前に前処理され得る。処理の方法は、濾過、蒸留、濃縮、干渉成分の不活性化、および試薬の追加を伴ってよい。生物試料は供給源から得られるものとして直接に使用されてよいか、または試料の形質を修飾させるための前処理の後に使用されてよい。いくつかの実施形態では、初期状態において固体または半固体の生物物質が、適切な液体媒質を用いて溶解させられるかまたは懸濁されることにより液体になる。別の実施形態では、試料が例えば洗浄緩衝液を用いて前処理されていてよい。いくつかの実施形態では、生物試料が特定の抗原または核酸を含むものと想定される。

本明細書で開示される「磁性粒子」は、ナノビーズなどを含めたビーズなどの粒子状物質であってよい。いくつかの実施形態では、磁性粒子は、例えば分子、細胞、またはウイルスであってよい特定の生物学的標的を結合させるための検体結合粒子（ａｎａｌｙｔｅ ｂｉｎｄｉｎｇ ｐａｒｔｉｃｌｅ）である。これらの実施形態では、粒子は、特異的結合分子または非特異的結合分子で被覆される表面を有することができ、特異的結合分子または非特異的結合分子としては、核酸捕捉プローブ、ｍＲＮＡを結合させるためのオリゴストランドまたはポリ（ｄＴ）ストランド、免疫グロブリンのＦｃ部分を結合させるためのプロテインＡ、特異タンパク質を結合させるための抗体のＦａｂ断片、ヒスチジン標識を結合させるためのニッケル、ストレプトアビジンまたはビオチン、インテグリン、アドヘシン、あるいは他の細胞表面分子などがある。いくつかの実施形態では、生物学的標的分子が細胞表面分子であり、その結果、特定の細胞が検体結合粒子によって捕捉され得る。例えば、血液試料の場合、白血球、赤血球、単核白血球の細胞表面抗原に特異的に結合される適切な抗原は当業者には既知であり、例えば、Ｔ細胞のためのＣＤ２／ＣＤ３、単核白血球のためのＣＤ１４、顆粒球および単核白血球のためのＣＤ１５、マクロファージのためのＣＤ１６、血小板、単核白血球、およびマクロファージのためのＣＤ３６、白血球のためのＣＤ４５がある。別の実施形態では、検体結合粒子が金属酸化物またはシリカの表面を有する。ガラスの表面などの二酸化ケイ素の表面がカオトロピック試薬中に存在する核酸を結合させるのに使用され得る。本明細書で開示される文脈で特に有用である磁性粒子には、ＥＰ２９１６３２７（ナノビーズ）またはＥＰ１２８１７１４で教示される磁性粒子が含まれる。上述したように、ＥＰ２９１６３２７で開示されるものなどのナノビーズは、沈降係数が比較的低くしたがって沈降速度が低いことを含めた、その物理的特性を理由として、特に有利である。本明細書で開示される方法およびデバイスは、常磁性粒子、超常磁性粒子、強磁性粒子、またはフェリ磁性粒子を用いて実行され得、これらのすべてが本開示の実施形態の一部である。なお、ＥＰ２９１６３２７の粒子はフェリ磁性である。より正確には、これらは、独立した包括的な核酸結合（ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｇｅｎｅｒｉｃ ｎｕｃｌｅｉｃ ａｃｉｄ ｂｉｎｄｉｎｇ）のための単分散のシラン化処理されたフェリ磁性酸化鉄粒子であり、これらの粒子は以下の性質を有する：コアが、Ｆｅ_３Ｏ_４を含む内側層と、Ｆｅ_２Ｏ_３を含む外側層とを有し、コーティングが、ケイ酸ナトリウムの沈澱から得られるシリカおよびケイ酸塩を含み、純水中の沈降速度が６０μｍ／ｓ未満であり、１ＭのＨＣｌ中の粒子上で鉄のブリーディング（ｂｌｅｅｄｉｎｇ）が少なくとも６０分は有意には起こらない。いくつかの実施形態では、磁性粒子が５０ｎｍから５０μｍの、または１００ｎｍから２５μｍの、または５００ｎｍから５μｍの平均径を有する。特定の実施形態では、磁性粒子が約１μｍの平均径を有する。

一実施形態では、単分散のシラン化処理されたフェリ磁性酸化鉄粒子のサイズの差異が平均５％未満である。特定の実施形態では、粒子のサイズまたは径が値ｎを有し、ここではｎは２０ｎｍから６００ｎｍの値である。より具体的な実施形態では、粒子のサイズまたは径が値ｎを有し、ここではｎが１００ｎｍである。

本明細書で説明される文脈では、「マルチウェルプレート」が、生物アッセイまたは化学アッセイを受ける試料のための試験管として使用される、ウェルまたはキャビティの形態の多数の反応チャンバを備える実質的に平坦なプレートを構成し、ここでは、マルチウェルプレートが、ガラス、プラスチック、石英、またはシリコンなどの、任意適切な種類の利用可能な材料から作られ得、通常、６個、２４個、４８個、９６個、３８４個、１５３６個、またはそれ以上の試料ウェルを提供し、これらの試料ウェルは、しばしば、ｍ×ｎパターンで配置され（ｍおよびｎは正の整数である）、例えば２×３の長方形マトリックスで配置される。マルチウェルプレートがＡＮＳＩ／ＳＬＡＳ（ＳＢＳとして以前は知られていた）規格に従う場合、マルチウェルプレートは、マルチピペッタ、磁気プレート、および光学分析器などの、同様に標準化されたデバイスおよびシステムの中でまたはそれらと共に直接に使用され得る。マルチウェルプレートのウェルはその内側が化学的に不活性であってよく、したがって、マルチウェルプレートのウェルがその中で起きる分析反応に干渉しない。他の実施形態では、マルチウェルプレートのウェルが生物分子などの結合分子で被覆され得る。標的核酸または他の核酸を結合させるための捕捉分子として例えば機能することができる生物分子の例には、ＤＮＡプローブまたはＬＮＡ（Ｌｏｃｋｅｄ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ：ロックト核酸）プローブなどの、配列特異的核酸捕捉プローブが含まれる。別の例として、標的核酸のビオチン標識と相互作用するためのストレプトアビジンがある。本明細書で説明される文脈で有用であるマルチウェルプレートは、例えば、円形、または六角形などの多角形などであってよいウェル開口部のところで測定されるミリメートルからセンチメートルの範囲の直径またはレンチサイズのウェルを有することができ、これは例えば、１ｍｍから５ｃｍ、２．５ｍｍから２．５ｃｍまたは５ｍｍから１．５ｃｍ、あるいはこれらの範囲の任意の組み合わせである。いくつかの実施形態では、ウェルが約１ｃｍの直径またはレンチサイズを有する。高い頻度で使用されるｍ×ｎの構成では（ｍが垂直方向位置を示し、ｎが水平方向位置を示す）、位置ｍまたは位置ｎにある２つのウェルの間の距離または間隔が、４．５ｍｍから１８ｍｍの間、または７ｍｍから１２ｍｍの間、または約９ｍｍであってよい。標準的なＳＢＳの９６個用のウェルプレートの場合、ｍ方向およびｎ方向の両方における距離が９ｍｍである。他の実施形態では、ｍ方向の距離およびｎ方向の距離が互いに異なっていてもよい。

本明細書で説明されるマルチウェルプレートは、光学的に透明な領域内にそれらのウェルを備えることができる。高い光透過性および低水準の自己蛍光性を有する適切な材料には、例えば、ガラス、プラスチック、石英、またはシリコンなどが含まれる。いくつかの実施形態では、この材料が環状オレフィンのポリマー（ＣＯＰ：ｃｙｃｌｉｃ ｏｌｅｆｉｎ ｐｏｌｙｍｅｒ）またはコポリマー（ＣＯＣ：ｃｙｃｌｉｃ ｏｌｅｆｉｎ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）である。他の適切な材料も当業者には既知である。いくつかの実施形態では、マルチウェルプレートの全体が同一の光学的に透明な材料で作られる。他の実施形態では、例えばマルチウェルプレートの縁部の方を向く、不透明領域が、取り扱いおよび保護などのためにより高いロバスト性を有する材料などの、別の材料で作られてもよい。

本明細書で説明されるいくつかの実施形態では、マルチウェルプレートが標準的なＳＢＳのフォーマットに従う寸法を有し、つまりＡＮＳＩ／ＳＬＡＳ規格に従う寸法を有する。このように寸法が標準化されることは、市販の構成要素の使用可能性という点において非常に有利となり得る。例えば、いくつかの実施形態では、マルチウェルプレート自体は、標準的な設備の一部として多くのラボラトリで見られるような市販のマルチウェルプレートであってもよい。製造業者には、Ｂｉｏ−Ｒａｄ、Ｇｒｅｉｎｅｒ、および他の製造業者が含まれる。

本明細書で開示される方法およびシステムの場合、マルチウェルプレートが、複数の磁石の所定の幾何学的構成に対応する位置に凹部を備える。有利には、凹部が、ウェルとは反対側のプレートの面上に形成される。例えば、凹部が、反対側のｍ×ｎパターン内に配置される４つのウェルの中心に位置してよい。したがって、磁石が特には立方体形状、棒形状、またはピン形状を有するような実施形態において、磁石が凹部の中に導入され得、それによって磁石を囲んでいる４つのウェルに近接するように配置され得、それによりウェルおよびその中身に対して磁場勾配を印加する。

「磁気分離プレート」は、磁性粒子の分離に有用であるデバイスである。磁気分離プレートは「支持プレート」および磁石を備え、ここでは、「支持プレート」が、支持プレートに対して通常は垂直である所定の位置で磁石を担持および保持するための、通常は実質的に平坦なデバイスである。上記プレートは１つまたは複数の部品で作られてよく、金属またはプラスチックなどの異なる材料で作られてよい。実施形態では、プレートが金属で作られる。支持プレートが、互いに固定される上側プレートおよび下側プレートを備えることができる。

本明細書で説明されるいくつかの実施形態では、磁気分離デバイスが、加熱デバイスおよびマルチウェルプレートを受けるためのフレームをその上側面にさらに備える。この構造が、本明細書で開示されるシステムの別個の構成要素の間での位置合わせを容易にすることができる。

いくつかの実施形態では、磁石が実質的にピン形状または棒形状の磁性構造または磁化可能な構造である。この磁性ピンまたは磁性棒の長さは、２ｍｍ〜１００ｍｍ、または１５ｍｍ〜５０ｍｍであってよい。これらの直径は、１〜２０ｍｍ、または２〜６ｍｍであってよい。別の実施形態では、磁石が実質的に立方体である。より具体的な実施形態では、これらの立方体が、ＳＢＳフォーマットを有するマルチウェルプレートに対応する寸法を有する磁気分離プレートのｘ軸またはｙ軸に沿って伸ばされる。それに応じて、この立方体が、約７．５ｃｍ（ｙ方向）、または約１２ｃｍ（ｘ方向）の長さを有することができる。高さは約５ｍｍから１００ｍｍの間であってよい。図に示されるように、マルチウェルプレートが標準的なＳＢＳの９６個用のウェルプレートであるような実施形態では、立方体の磁石の幅が２ｍｍから３ｍｍの間であってよく、その結果、磁石がウェルの間の凹部の中に嵌め込まれるようになる。

磁石に作用する外力が存在しない場合、磁石と支持プレートとの間の角度が実質的に直角であってよい。実施形態では、この角度が、８０°から１００°の間、または８５°から９５°の間、または約９０°である。

本開示の文脈の「所定の幾何学的構成」は、磁石もしくは対応する凹部、または受け部分およびウェルなどの、物理的物体のグループの要素の間の所定の空間的関係および方向関係を意味する。

本開示の文脈の「加熱デバイス」は、上側面および下側面を有する実質的に非磁性の「加熱アダプタ」を備える。上側面が受け部分を含み、マルチウェルプレートのウェルがこれらの受け部分の中に挿入され得、その結果、マルチウェルプレートのウェルがぴったりと嵌め込まれる。したがって、受け部分の形状がウェルの外形に実質的に対応していてよく、その結果、外側ウェル壁の表面のうちの大部分のパーセンテージが加熱アダプタの受け部分に熱的に接触することになる。「熱的な接触」は、直接の物理的接触、または熱伝導性媒体を介する接触を意味し、したがって、加熱アダプタとウェルとの間で実質的に障害のない熱伝達が可能となる。下側面が磁気分離プレートの磁石の構成に適合する幾何学的構成の凹部を含み、一方で、上側面上の受け部分の幾何学的構成がマルチウェルプレートのウェルの幾何学的構成に適合する。その結果、受け部分および凹部が、挿入された磁石を、挿入されたウェルと磁気的に相互作用させるのを可能にするのに十分な程度で互いに近接する。「加熱アダプタ」の適切な形状には、例えば、十字形または櫛形の構造、立方体の構造、切石形状の構造、ハニカム構造、台形の構造、または他の適切な幾何学的形状が含まれる。加熱アダプタは、例えば、アルミニウムおよびその合金、銅、鉄鋼、銀、アルミナセラミック、および／または炭化ケイ素などの、材料から作られてよい。

実質的に非磁性の加熱アダプタが金属から作られる実施形態では、自動化された液体取り扱いシステムでは一般的に利用されるように、例えば容量型の液面レベル検出方法（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｌｉｑｕｉｄ ｌｅｖｅｌ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）により液面レベルの検出を容易にすることにより、別の利点が得られる。

ウェルおよび磁石が完全に挿入されているときの、受け部分と凹部との間の、およびひいては磁石とウェルとの間の距離は、いくつかの実施形態では、磁性粒子を回収することを目的として磁石が定位置にあるときにウェル内のビーズに対して最大磁力を作用させるために、比較的小さい。いくつかの実施形態では、磁石とウェルとの間の距離が約０．２ｍｍ、０．５ｍｍ、または１ｍｍから約２．５ｍｍ、５ｍｍ、または１ｃｍであってよい。いくつかの実施形態では、距離が約０．２ｍｍである。このデザインは、最大の磁場勾配を有することを目的として磁石とウェル内の磁性粒子との間の距離を縮小するように適合され、それにより最大磁力およびビーズの最大分離速度が得られる。同時に、製造可能性を考慮する必要がある。

いくつかの実施形態では、磁石をウェルにさらに接近させることを目的として、受け部分がウェルを完全には包囲しないことがある。このような場合、ウェルが加熱アダプタの熱伝導材料によって完全には囲まれず、例えば、スリットを有し、このスリットを通して磁石が挿入され得、したがって対応するウェルに直接またはほぼ直接に物理的接触できるようになる。このような実施形態では、熱エネルギーを確実に十分に伝達することを目的として、ウェルがそれでも加熱アダプタの熱伝導材料によってかなりの程度で包囲されることになる。したがって、加熱アダプタ内のスリットは、いくつかの実施形態では、個別の磁石を対応するウェルにアクセスさせるのを可能にするのに必要な分のみの大きさである。

本開示のいくつかの実施形態では、本明細書で開示されるシステムが、ピペッタ、制御ユニット、およびデータ管理ユニットの群から選択される１つまたは複数の要素をさらに備える。

「ピペッタ」は、流体の移送、またはシッピングおよびスピッティングによる混合（ｓｉｐ ａｎｄ ｓｐｉｔ ｍｉｘｉｎｇ）などのために、いくらかの量の流体を自動で抜き取るおよび／または計量分配するのを可能にするデバイスである。本明細書で説明される文脈では、これらの流体には、液体生物試料、液体生物試料を処理するのに使用される試薬、洗浄液、希釈緩衝液、処理される液体、または処理される検体を含有する液体などが含まれる。液体は以下の位置／容器のうちの任意のものから抜き取られ得、またそれらへ計量分配され得る：試験管、中間処理管（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｕｂｅ）、試薬容器、廃棄物のための容器または位置、先端部洗浄ステーション、排出容器（ｏｕｔｐｕｔ ｖｅｓｓｅｌ）、および反応管などである。具体的には、ピペッタは、流体生物試料を本明細書で説明されるマルチウェルプレートのウェルの中に計量分配するのに、または流体生物試料をウェルから抜き取るのに使用され得る。ピペッタは、いくつかの実施形態では、空気圧システムまたは液圧システムによって駆動される。ピペッタは、いくつかの実施形態では、圧媒液として、水を使用することができるか、または当業者には既知の一般に使用される試薬を使用することができる。

ピペッタは、鋼製のニードルなどの１つまたは複数の再使用可能な洗浄可能ニードルを備えることができるか、あるいは使い捨てピペット先端部を使用することができる。ピペッタは、例えば案内レールを用いて一平面内の１つまたは２つの移動方向に移動させられ得、またスピンドル駆動装置などを用いてこの平面に対して垂直である第３の方向に移動させられ得る移送用ヘッドに設置され得る。例えば、ピペッタは、主試料管（ｐｒｉｍａｒｙ ｓａｍｐｌｅ ｔｕｂｅ）とマルチウェルプレートまたは別の目標位置との間で水平方向に移動させられ得、また液体生物試料または他の液体を抜き取るかまたは計量分配するときに垂直方向に移動させられ得る。ピペッタは一体化されていてよく、つまり作業セルに組み込まれていてよく、または作業セルに動作可能に接続されるシステムのモジュールであってもよい。ピペッタの位置および動作（量、流量、または流れの方向などのパラメータを含む）は本明細書で説明されるように制御ユニットによって制御される。

「制御ユニット」が、処理プロトコルのための必要なステップを自動化システムによって実施するような形で自動システムを制御する。これは、制御ユニットが、例えば、液体生物試料を試薬と混合することを目的としてピペッタを用いる特定のピペット操作ステップを実施するように自動システムに指示を出すことができ、あるいは制御ユニットが、一定の時間および一定の温度で生物試料もしくは試薬またはその両方の混合物をインキュベートするように自動システムを制御し、あるいは制御ユニットが、磁気分離プレート、マルチウェルプレート、および／もしくは本明細書で説明されるピペッタの正確な移動、または他の移動もしくは関連パラメータを制御する。制御ユニットは、特定の試料を用いてどのステップを実施する必要があるかに関する情報をデータ管理ユニット（ＤＭＵ：ｄａｔａ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｕｎｉｔ）から受信することができる。いくつかの実施形態では、制御ユニットがデータ管理ユニットに一体化されていてよく、または共通のハードウェアによって具体化されてもよい。制御ユニットは、例えば、プロセス動作計画に従って動作を実施するための命令を有するコンピュータ可読プログラムを実行するプログラマブル論理コントローラとして具体化され得る。具体的には、制御ユニットが、所定の時間の範囲内で上述の移動などの一連のステップを実行するために、スケジューラを有することができる。制御ユニットはさらに、アッセイの種類および緊急性などに応じて処理されるべき試料の順番を決定することができる。制御ユニットはさらに、試料のパラメータの測定に関連するデータを検出ユニットから受信することができる。

「データ管理ユニット」は、データを保存および管理するための計算ユニットである。これは、自動システムによって処理される液体試料に関連するデータ、または回転可能な容器内で実行されるステップに関連するデータを必要とする可能性がある。データ管理ユニットがＬＩＳ（ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ：ラボラトリ情報システム）および／またはＨＩＳ（ｈｏｓｐｉｔａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ：病院情報システム）に接続され得る。データ管理ユニット（ＤＭＵ）は、データ管理ユニットと相互作用する自動システムの中にあるユニットであってよいかまたはそのような自動システムと同一の場所に配置されてよい。データ管理ユニットは制御ユニットの一部であってよい。別法として、ＤＭＵは自動システムから離れた場所に配置されるユニットであってもよい。例えば、ＤＭＵはネットワークを介して自動システムに接続されるコンピュータ内で具体化されてもよい。

本明細書で開示されるシステムのいくつかの実施形態では、加熱デバイスが温度センサをさらに備える。加熱デバイスまたは実質的に非磁性の加熱アダプタのそれぞれの温度を監視することが所望される可能性がある。いくつかの例では、液体試料の処理が特定の温度でのインキュベーションを必要とする場合があり、その正確さが温度センサによって調べられ得る。例えばずれの大きさが所定の閾値を超える場合、加熱要素に供給される電力を調整することにより、加熱デバイスまたは加熱アダプタの温度を具体的には所望の値にまたは範囲に調整することが有利である場合がある。このように制御される供給量は、制御ユニットによってまたは制御ユニットの一部によって操作され得る。加熱デバイスのまたは具体的には加熱アダプタの温度は、有効温度を目標温度と比較する温度制御装置によって制御され得る。温度制御装置は、例えば、当業者には既知であるように、有効温度と目標温度との間のずれを低減するためにＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｇｒａｌ−Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ：比例−積分−微分）アルゴリズムを使用することができる。

加熱要素は、例えば、電気抵抗性の加熱要素を加熱アダプタの上側面に取り付けることにより実現され得る。これが、例えば耐熱性接着剤を使用して、適切な形状の加熱要素を加熱アダプタの表面に取り付けることによって達成され得る。このような加熱要素が、導電性材料を含む、ポリイミド（Ｋａｐｔｏｎ（登録商標））またはシリコン−ポリマーなどの担体材料から作られ得、それにより電流下で熱を発生させる。このような加熱要素が熱センサを有することができる。このような接着性の加熱要素の製造および取り付けは当業者には既知である。

別法として、いわゆる「厚膜（ｔｈｉｃｋ ｆｉｌｍ）」テクノロジを使用して、導電性の抵抗性加熱器材料が加熱アダプタの上側面に印刷されてもよい。電気的短絡（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｓｈｏｒｔｃｕｔ）を回避するために、特には導電性の場合の、加熱アダプタがいくつかの実施形態では電気的絶縁層で被覆される。このような電気的絶縁層は、例えば、酸化アルミニウムなどの酸化物で作られてよい。抵抗性加熱器材料を加熱アダプタに取り付けるのにスクリーン印刷が利用され得る。このような印刷可能な抵抗性加熱器材料は、通常、銀、銅、または炭素などの導電性粉末と、硬化性エポキシ樹脂などの結合剤とを有する。このような厚膜加熱器の製造および取り付けも当業者には既知である。

さらに、いわゆる「薄膜」テクノロジを使用して、導電性の抵抗性加熱器材料が加熱アダプタ上にスパッタされるかまたは真空蒸着され得る。この目的のための適切な材料には金または白金が含まれる。厚膜テクニックと同様に、電気的短絡を回避するために電気的絶縁層が取り付けられ得る。加熱器の形状は、例えば、マスク処理またはレーザー切断によって画定され得る。このような薄膜加熱器の製造および取り付けは当技術分野で十分に確立されている。

別の選択肢として、電気抵抗性のワイヤが加熱アダプタに取り付けられ得る。このようなワイヤは、例えば、コンスタンタンで作られ得る。別法として、加熱アダプタが、熱移動媒体を通すための１つまたは複数の流体経路を有することができる。

本開示の文脈で理解される場合の「熱移動媒体」は、加熱アダプタの加熱要素の全体にわたって熱エネルギーを伝達するのに十分な熱伝導性を有する流体を意味する。適切な流体は当業者には既知である。

本明細書で開示される別の態様は、液体試料からの生物学的標的物質を処理するための方法であり、この方法が：
ａ）開いている頂部および閉じている底部を備える複数のウェルを有するマルチウェルプレートを提供するステップと；
ｂ）加熱デバイスに含まれる実質的に非磁性の加熱アダプタの上側面上の対応する受け部分の中にマルチウェルプレートのウェルを挿入するステップであって、受け部分がマルチウェルプレートのウェルを受けるように成形される、ステップと；
ｃ）ステップａ）またはｂ）のうちの任意のステップの前、その最中、またはその後で、液体試料、および結合表面を有する磁性粒子の懸濁液を、複数のウェルの少なくとも一部分に個別にまたはまとめて加えるステップと；
ｄ）加熱アダプタの上側面上で受け部分の間にある加熱要素を用いてウェル内の液体試料を所定の温度まで加熱して、生物学的標的物質が磁性粒子の表面に結合されるときの条件を利用して、液体試料および磁性粒子をインキュベートするステップと；
ｅ）加熱アダプタの下側面内の対応する凹部の中に磁気分離プレートの複数の磁石を導入するステップであって、各磁石が、加熱アダプタを通る、対応するウェルの内側空間に対して磁場勾配を印加することを目的として上記ウェルの外側壁に十分に近接させられ、それにより磁性粒子のペレットを形成する、ステップと；
ｆ）磁力により磁性粒子のペレットを保持しながら、ピペッタの複数のピペット先端部を用いてそれぞれのウェルから液体を抜き取るステップと
を含む。

本明細書で説明される方法が、本明細書で説明されるシステムの文脈で開示される任意の特定の実施形態を含めた、本明細書で説明されるシステムを用いて特に有利に実行され得る。したがって、本明細書で説明されるシステムの利点が本明細書で説明される方法にも適用される。

いくつかの実施形態では、本明細書で説明される方法が：
ｇ）ウェルに溶出緩衝液を加えて、その中で磁性粒子を再懸濁するステップと；
ｈ）溶出緩衝液を用いて磁性粒子から生物学的標的物質を溶出するステップと
をさらに含む。

「溶出緩衝液」は、本明細書で説明される磁性粒子などの、生物学的標的物質が結合されているところの固体担体から生物学的標的物質を分離するのに適する液体である。このような液体は例えば蒸留水または脱イオン水であってよいか、あるいはトリスＨＣｌなどのトリス緩衝液、もしくはＨＥＰＥＳなどの、水性塩溶液、または当業者に既知の他の適切な緩衝液であってもよい。生物学的標的材料が核酸である場合、このような溶出緩衝液のｐＨ値は、好適には、アルカリまたは中性である。上記溶出緩衝液は、分解酵素の不活性化により核酸などの単離された生物学的標的物質を安定させるための、ＥＤＴＡなどのキレート剤のような保存剤などの、別の成分を含有することができる。いくつかの実施形態では、核酸溶出緩衝液のような溶出緩衝液が、０．１Ｍ以下などの、低い塩濃度を有する。多くの事例では、溶出プロセス自体は温度依存的であってもよく、または少なくとも温度変化の影響を受けるものであってもよい。したがって、いくつかの実施形態では、システムによって実現されるかまたは本明細書で説明される方法を介して実現される熱的に制御される条件が、溶出ステップにも適用され得る。

したがって、いくつかの実施形態では、磁性粒子の結合表面からの生物物質の溶出が、加熱アダプタの上側面上で受け部分の間にある加熱要素を用いてウェル内の溶出緩衝液を所定の温度まで加熱すること、および磁性粒子の表面から生物学的標的物質が溶出されるときの条件を利用して溶出緩衝液および磁性粒子をインキュベートすることを伴う。

同様に、任意の可能性のある洗浄ステップに、本明細書で説明されるシステムおよび／または方法を使用して熱的な制御を施すことができる。洗浄ステップは、磁性粒子の表面に対して生物物質が結合されている限りにおいて、本明細書で説明される方法の任意のステージで実施されてよい。本明細書で説明される方法の場合、１つの適切なステージが例えばステップｆ）の後にある。このような洗浄ステップのための条件は、物質が結合状態を維持し、溶出されない、という条件である。このステップは、通常、洗浄緩衝液を含む。

「洗浄緩衝液」は、特には精製手順において、望ましくない成分を除去するように設計される液体である。このような緩衝液は当技術分野で良く知られている。洗浄緩衝液は、任意の望ましくない成分から、固定化された検体を分離することを目的として磁性粒子を洗浄するのに適する。しばしば、洗浄緩衝液または他の溶液が、使用前に希釈される必要がある原液として提供される。洗浄緩衝液は、例えば、エタノールおよび／またはカオトロピック試薬なしでは酸性ｐＨを有する緩衝液中に、エタノールおよび／またはカオトロピック試薬を含有することができる。

このような実施形態では、本明細書で説明される方法が、磁性粒子の表面上で生物学的標的物質を保持しながら、磁性粒子の表面から望ましくない成分を除去するためにウェルに洗浄緩衝液を加えるステップをさらに含み、さらに、磁力により磁性粒子のペレットを保持しながらそれぞれのウェルから液体を抜き取るステップを含む。

溶出ステップの場合と同様に、いくつかの実施形態では、磁性粒子の表面に生物物質を結合させた状態で磁性粒子を洗浄することが、加熱アダプタの上側面上で受け部分の間にある加熱要素を用いてウェル内の懸濁液を所定の温度まで加熱すること、および磁性粒子の表面に対して生物学的標的物質が結合された状態を維持するときの条件を利用して懸濁液をインキュベートすることを伴う。

本明細書で開示される方法はまた、異なる方法を使用して結合ステップが既に実施されている場合でも、生物物質が結合された状態の磁性粒子を洗浄するのに使用され得る。このような実施形態では、ステップｄ）の条件が磁性粒子の表面に結合された生物物質を維持するように働く間において、例えば、ステップｃ）において洗浄緩衝液が加えられ得、これはいくつかの実施形態では、結合を確立するための条件と実質的に同じ条件となり得る。同様に、本明細書で説明されるシステムは、異なるシステム上で結合ステップが実施された場合でも、磁性結合粒子上で生物物質を洗浄する（および／または、磁性結合粒子から生物物質を溶出する）ように働くことができる。

さらに、このようして精製された生物物質が、いくつかの実施形態では、生物学的分析または生化学的分析を実施され得る。本明細書で開示される方法のステップｉ）で実施され得るような、生物学的標的物質のこのような下流分析は、核酸のポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ：Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｃｈａｉｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎ）またはシークエンシング、あるいはＥＬＩＺＡなどのタンパク質のための抗体媒介アッセイ（ａｎｔｉｂｏｄｙ−ｍｅｄｉａｔｅｄ ａｓｓａｙ）を含むことができる。本明細書で説明される方法のいくつかの実施形態では、分析が、増幅による、核酸の定性的検出および／または定量的検出を含む。いくつかの実施形態では、増幅テクニックがＰＣＲである。標的核酸を分析するのに、等温増幅（ＬＡＭＰおよびＴＭＡなど）、ＬＣＲなどの、他の増幅テクニックが適用されてもよい。より具体的な実施形態では、分析が核酸シークエンシングを含む。また、いくつかの実施形態では、分析が核酸のためのライブラリ調製を含む。

例示の実施形態
以下の実施例は、本開示のシステムおよび方法の特定の実施形態を示すことを意図されるが、これらは限定するものではない。

図１の概略図が本明細書で説明されるシステムの実施形態を描いている。この側断面図は加熱デバイス（１００）を示しており、ここでは、実質的に非磁性の加熱アダプタ（１２０）の上側面（１０５）の方に向かって開いている対応する受け部分（１１０）の中にマルチウェルプレート（２００）のウェル（２１０）が挿入されている。加熱要素（１３０）が、この実施形態では受け部分（１１０）の間に均等に分布される複数の部分の要素として、加熱アダプタ（１２０）の上側面（１０５）上に配置される。実質的に非磁性の加熱アダプタ（１２０）の上側面（１０５）に加熱要素（１３０）を取り付けることにより、加熱アダプタ（１２０）自体の複雑さが低減される。加熱アダプタ（１２０）のボディの中に加熱要素を組み込むにはスペースが必要となり、多くの事例において加熱アダプタ（１２０）が厚くなり、これには、ウェル（２１０）、およびウェル（２１０）の中に含まれる磁性粒子（２３０）の懸濁液を有する液体試料（２２０）に対して十分に大きい磁場勾配を印加することを目的として磁石（３２０）とウェル（２１０）との間にわたって磁場勾配を広げることが必要になるところの距離を増大させてしまう危険性が含まれる。これとは異なり、本明細書で説明されるセットアップは、複雑さの低い薄い加熱アダプタ（１２０）を可能にし、これはいくつかの実施形態では、非磁性の熱伝導材料の層、およびその上側面（１０５）に取り付けられる加熱要素（１３０）から実質的に構成される。図１に示される加熱デバイス（１００）が、実質的に非磁性の加熱アダプタ（１２０）の別の部分として温度センサ（１４０）をさらに有する。本明細書で説明されるように、加熱デバイス（１００）内のまたは加熱アダプタ（１２０）内のそれぞれの温度を監視することが可能であることが非常に有利である可能性がある。その理由は、多くの化学反応が特定の最適温度または最適温度範囲の恩恵を受けるか、あるいは特定の最適温度または最適温度範囲を必要とするからである。

実質的に非磁性の加熱アダプタ（１２０）の比透磁率はいくつかの実施形態では＜５［１］であり、より具体的な実施形態では＜１．５［１］である。実質的に非磁性の加熱アダプタ（１２０）の熱伝導率はいくつかの実施形態では＞２０［Ｗｍ^−１Ｋ^−１］であり、より具体的な実施形態では＞１００［Ｗｍ^−１Ｋ^−１］である。上で言及したように、実質的に非磁性の加熱アダプタ（１２０）のための適切な材料のうちの１つは、その合金を含めた、アルミニウムである。

上で言及した磁石（３２０）との相互作用のため、実質的に非磁性の加熱アダプタ（１２０）が、磁気分離デバイス（３００）の一部分として加熱アダプタ（１２０）の下方に描かれている磁気分離プレート（３１０）の複数の磁石（３２０）の所定の幾何学的構成に対応する位置において、その下側面（１１５）内にある凹部（１２５）をさらに有する。垂直方向の双方向矢印が、マルチウェルプレート（２００）を基準として、この実施形態では垂直方向軸に沿って、磁気分離プレート（３１０）を移動させるためのアクチュエータ（３３０）を表す。凹部（１２５）から離れている磁石（３２０）の概略的な位置決めから推定され得るように、アクチュエータ（３３０）が、本明細書で説明される方法のそれぞれのステップに応じて、垂直方向で、磁石（３２０）を凹部（１２５）の中に挿入するようにまたは磁石（３２０）を凹部（１２５）から後退させるように、構成される。

加熱デバイス（１００）上に設置されるマルチウェルプレート（２００）の上方には、この実施形態では複数のピペット操作ニードルまたはピペット先端部（５１０）を備えるピペッタ（５００）である、流体取り扱いシステムが配置される。四方向矢印が、垂直方向で、マルチウェルプレート（２００）のウェル（２１０）の方に向かうようにおよびウェル（２１０）から離すように、ならびに水平方向で、例えば分析器または分析前装置の他のモジュールまたは部分まで、ピペッタ（５００）および回収された任意の液体を移動させることを目的として、垂直方向軸および水平方向軸に沿って移動するアクチュエータ（５２０）を表す。例えば、ピペッタ（５００）が、垂直方向のモーションにより離れたところにある試薬容器（図示せず）から試薬を取り上げることができ、次いで、試薬をマルチウェルプレート（２００）まで水平方向に運ぶことができ、その後、ピペット操作手順のための垂直方向の移動を再開する。

本明細書で説明される方法を参照すると、図１が、加熱デバイス（１００）の実質的に非磁性の加熱アダプタ（１２０）の上側面（１０５）に向かって開いている対応する受け部分（１１０）の中にマルチウェルプレート（２００）のウェル（２１０）が挿入されたときのステップを描いている。

以下では、ウェル（２１０）内の液体試料（２２０）が加熱要素（１３０）の補助により所定の温度まで加熱され、ここでは、液体試料（２２０）中に存在する場合の生物学的標的物質が磁性粒子（２３０）の表面に結合されるときの条件を利用する。それにより、用途に応じておよび関与する粒子に応じて、対象の物質が液体試料（２２０）中に存在する望ましくない生物物質から分離され得る。例えば、特定の核酸が、磁性粒子（２３０）の表面上に固定化されたオリゴヌクレオチドに結合され得る。このようなオリゴヌクレオチドは、特定の配列の核酸を特異的に結合させる捕捉プローブとして機能することができる。他の事例では、カオトロピック条件下で、核酸が磁性粒子（２３０）のガラス表面またはシリカ表面に非特異的に結合され得る。標的物質が結合されると、磁気分離プレート（３００）の磁石（３２０）が加熱アダプタ（１２０）の下側面（１１５）内の対応する凹部（１２５）の中に挿入され、ここでは、各磁石（３２０）が、加熱アダプタ（１２０）を通る、対応するウェル（２１０）の内側空間に対して磁場勾配を印加することを目的として上記ウェル（２１０）の外側壁に十分に近接させられる。磁力を加えることにより磁性粒子（２３０）のペレット（２４０）が形成され、その結果、磁性粒子（２３０）が容器（２１０）の内壁のところに留められる。以下では、試料（２２０）から周囲の液体がピペッタ（５００）のピペット先端部（５１０）を通して吸引され、ここではペレット（２４０）を乱すことがない。必要である場合、次いで、溶出緩衝液または反応混合物などの別の液体が加えられてよい。本明細書において上で説明したように、当業者には既知であるように、適切な条件下で溶出緩衝液中の粒子（２３０）を再懸濁することにより、磁性結合粒子（２３０）の表面に取り付けられた状態から生物学的標的物質を解放することになる。次いで、溶出され、また多くの事例では精製された物質が、さらに処理され得る。例えば、ピペッタ（５００）のピペット先端部（５１０）の補助により、この物質は容器（２１０）から抜き取られ得、溶出緩衝液中で溶解し、この間、磁性粒子（２３０）が上述したように磁力によって留められ得る。精製された生物学的標的物質に対して適用するのに幅広い分析ツールおよびテクニックが当業者にとって利用可能であり、これらには、例えば、核酸シークエンシングまたは核酸増幅の方法が含まれる。

図２の概略図が、本明細書で説明されるシステムの特定の部分の斜視断面図を提供する。実質的に非磁性の加熱アダプタ（１２０）を備える加熱デバイス（１００）の最も外側の列の部分を見ることができ、これには、加熱アダプタ（１２０）の上側面（１０５）の方に向かって開いている複数の受け部分（１１０）が含まれる。この実施形態では、加熱要素（１３０）が上側面（１０５）の上に層を形成する。この図の磁気分離デバイス（３００）の磁石（３２０）が、実質的に非磁性の加熱アダプタ（１２０）の下側面（１１５）内の対応する凹部（１２５）の中に部分的にのみ導入されている。しかし、磁石（３２０）および対応する凹部（１２５）の幾何学的形状が、係合時のこれらの要素の間での滑り嵌めを促進することが認識されよう。

図２のシステムは、明確化のため、マルチウェルプレート（２００）を有さずに表示されている。しかし、対応する受け部分（１１０）の中にウェル（２１０）を配置することにより標準的なＳＢＳのマルチウェルプレートが如何にして加熱アダプタ（１２０）上に設置され得るかを推定することができる。ここでは、マルチウェルプレート（２００）の外側リムが上側面（１０５）および加熱アダプタ（１２０）の外周を、沿うような形で、覆う。

これは図３で見ることができ、ここでは、マルチウェルプレート（２００）が、実質的に非磁性の加熱アダプタ（１２０）を備える加熱デバイス（１００）上に配置される。この図では、磁気分離デバイス（３００）の磁石（３２０）が、実質的に非磁性の加熱アダプタ（１２０）の下側面（１１５）内の対応する凹部（１２５）の中に完全に挿入されている。本明細書で説明される方法に関して、このように配置することにより、マルチウェルプレート（２００）のウェル（２１０）内に磁性粒子（２３０）のペレット（２４０）を形成することが促進される。実質的に非磁性の加熱アダプタ（１２０）のみによって切り離される磁石（３２０）とウェル（２１０）との間の距離は、ウェル（２１０）の中に含まれる流体試料（２２０）中に磁性粒子（２３０）を有するウェル（２１０）に対して磁石（３２０）により磁場勾配を印加することを可能にするために十分に小さい。

図４が、本明細書で説明される分離した加熱デバイス（１００）の斜視図を提供する。上方から見るこの図では、実質的に非磁性の加熱アダプタ（１２０）の上側面（１０５）が、マルチウェルプレート（２００）のウェル（２１０）を受けるためのその複数の受け部分（１１０）を備える状態で、見られ得る。加熱要素（１３０）が、実質的に非磁性の加熱アダプタ（１２０）の上側面（１０５）の上に配置される層を形成し、この実施形態ではそれによりその大部分を覆う。描かれる実施形態は、加熱アダプタ（１２０）またはその加熱要素（１３０）のそれぞれに対して供給を行うための導線（１６０）を特徴とする。この図ではさらに、フレームに対して加熱デバイス（１００）を固定するための設置構造（１５０）が見られ得る。このフレームは、図３に示されるように、磁気分離デバイス（３００）に含まれるハウジングの一部分であってよい。

図４の実質的に非磁性の加熱アダプタ（１２０）の下側面（１１５）が図５に表示されており、図５が下方からの加熱デバイス（１００）の斜視図を提供している。磁気分離デバイス（３００）に含まれる磁気分離プレート（３１０）の磁石（３２０）を受けるための凹部（１２５）がこの図で明瞭に見られ得る。図３に示される立方体形状を有する対応する磁石（３２０）を滑り嵌めするように配置されている凹部（１２５）の細長い形状に一致するように、実質的に非磁性の加熱アダプタ（１２０）が十字形の櫛形の幾何学的構造を呈する。ここではさらに、上述の温度センサ（１４０）と、例えばＰＥＥＫまたは非熱伝導性セラミックなどの非熱伝導性材料（ｔｈｅｒｍａｌｌｙ ｎｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）で作られるフェルールなどの、熱絶縁材料（１７０）をこの実施形態では含む設置具（１５０）とが見られ得る。

一般に、上記の説明に照らして、開示されるすべての実施形態の修正形態および変形形態が可能である。したがって、添付の特許請求の範囲の範囲内で、本発明は、上記の実施例で具体的に案出される手法以外の手法でも実施され得ることを理解されたい。上記の本明細書の全体において、「一実施形態」、「実施形態」、「一実施例」、または「実施例」を参照することは、実施形態または実施例に関連させて説明される特定の特徴、構造、または性質が少なくとも１つの実施形態に含まれる、ということを意味する。したがって、本明細書の全体を通して種々の場所で、「一実施形態では」、「実施形態では」、「一実施例では」、または「実施例では」というフレーズが現れることは、必ずしもすべてが同一の実施形態または実施例を意味しているわけではない。

さらに、１つまたは複数の実施形態または実施例において、特定の特徴、構造、または性質が、任意適切な組み合わせおよび／または下位の組み合わせで、組み合わされ得る。

１００ 加熱デバイス
１０５ 上側面
１１０ 受け部分
１１５ 下側面
１２０ 加熱アダプタ
１２５ 凹部
１３０ 加熱要素
１４０ 温度センサ
１５０ 設置構造
１６０ 導線
１７０ 熱絶縁材料
２００ マルチウェルプレート
２１０ ウェル
２２０ 液体試料
２３０ 磁性粒子
２４０ ペレット
３００ 磁気分離デバイス
３１０ 磁気分離プレート
３２０ 磁石
３３０ アクチュエータ
５００ ピペッタ
５１０ ピペット先端部
５２０ アクチュエータ

Claims (14)

1. 液体試料（２２０）中の生物学的標的物質を処理するためのシステムであって：
   − 開いている頂部および閉じている底部を備える複数のウェル（２１０）を有するマルチウェルプレート（２００）であって、前記複数のウェル（２１０）の少なくとも一部が結合表面を有する磁性粒子（２３０）の懸濁液を有する、マルチウェルプレート（２００）と；
   − 所定の幾何学的構成の複数の磁石（３２０）を有する磁気分離プレート（３１０）を備える磁気分離デバイス（３００）であって、前記マルチウェルプレート（２００）を基準として前記磁気分離プレート（３１０）を移動させるためのアクチュエータ（３３０）をさらに備える、磁気分離デバイス（３００）と；
   − 上側面（１０５）、下側面（１１５）、および前記上側面（１０５）の方に向かって開いている複数の受け部分（１１０）、を有し、前記受け部分（１１０）が前記マルチウェルプレート（２００）の前記ウェル（２１０）を受けるように成形される、実質的に非磁性の加熱アダプタ（１２０）と、前記加熱アダプタ（１２０）の前記上側面（１０５）上で前記受け部分（１１０）の間にある加熱要素（１３０）とを備える加熱デバイス（１００）と、
   を備えており、
   前記加熱アダプタ（１２０）が、前記磁気分離プレート（３１０）の前記複数の磁石（３２０）の前記所定の幾何学的構成に対応する位置に、前記下側面（１１５）の方に向かって開いている凹部（１２５）をさらに備え、前記受け部分（１１０）および前記凹部（１２５）が、挿入された前記磁石（３２０）により前記対応する挿入されたウェル（２１０）に対して磁場勾配を印加するのを可能にするために十分に近接する、
   システム。
2. ピペッタ（５００）、制御ユニット、およびデータ管理ユニットの群から選択される１つまたは複数の要素をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記加熱デバイス（１００）が温度センサ（１４０）をさらに備える、請求項１または２に記載のシステム。
4. 前記加熱要素（１３０）が、導電性の抵抗性材料と、熱移動媒体を含む流体システムまたはマイクロ流体システムとからなる群から選択される１つまたは複数の要素を備える、請求項１から３のいずれか１項に記載のシステム。
5. 前記加熱要素（１３０）が前記加熱アダプタ（１２０）の前記上側面上に印刷される、請求項１から４のいずれか１項に記載のシステム。
6. 前記加熱要素（１３０）が前記加熱アダプタ（１２０）の前記上側面（１０５）上にスパッタされるかまたは真空蒸着される、請求項１から５のいずれか１項に記載のシステム。
7. 前記マルチウェルプレート（２００）が標準的なＳＢＳのフォーマットに従う寸法を有する、請求項１から６のいずれか１項に記載のシステム。
8. 前記磁気分離デバイス（３００）が、前記加熱デバイス（１００）および前記マルチウェルプレート（２００）を受けるためのフレーム（３６０）をその上側面にさらに備える、請求項１から７のいずれか１項に記載のシステム。
9. 前記加熱アダプタ（１２０）が、アルミニウムおよびその合金、銅、鉄鋼、銀、アルミナセラミック、ならびに炭化ケイ素からなる群から選択される１つまたは複数の材料で作られる、請求項１から８のいずれか１項に記載のシステム。
10. 液体試料（２２０）中の生物学的標的物質を処理するための方法であって：
    ａ）開いている頂部および閉じている底部を備える複数のウェル（２１０）を有するマルチウェルプレート（２００）を提供するステップと；
    ｂ）加熱デバイス（１００）に含まれる実質的に非磁性の加熱アダプタ（１２０）の上側面（１０５）上の対応する受け部分（１１０）の中に前記マルチウェルプレート（２００）の前記ウェル（２１０）を挿入するステップであって、前記受け部分（１１０）が前記マルチウェルプレート（２００）の前記ウェル（２１０）を受けるように成形される、ステップと；
    ｃ）前記ステップａ）またはｂ）のうちのいずれかのステップの前、その最中、またはその後で、前記液体試料（２２０）、および結合表面を有する磁性粒子（２３０）の懸濁液を、前記複数のウェル（２１０）の少なくとも一部分に個別にまたはまとめて加えるステップと；
    ｄ）前記加熱アダプタ（１２０）の前記上側面（１０５）上で前記受け部分（１１０）の間にある加熱要素（１３０）を用いて前記ウェル（２１０）内の前記液体試料（２２０）を所定の温度まで加熱して、前記生物学的標的物質が前記磁性粒子（２３０）の前記表面に結合されるときの条件を利用して、前記液体試料（２２０）および前記磁性粒子（２３０）をインキュベートするステップと；
    ｅ）前記加熱アダプタ（１２０）の下側面（１１５）内の対応する凹部（１２５）の中に磁気分離プレート（３００）の複数の磁石（３２０）を導入するステップであって、各磁石（４１０）が、前記加熱アダプタ（１２０）を通る、対応するウェル（２１０）の内側空間に対して磁場勾配を印加することを目的として前記ウェル（２１０）の外側壁に十分に近接させられ、それにより磁性粒子（２３０）のペレット（２４０）を形成する、ステップと；
    ｆ）磁力により磁性粒子（２３０）の前記ペレット（２４０）を保持しながら、ピペッタ（５００）の複数のピペット先端部（５１０）を用いて前記それぞれのウェル（２１０）から前記液体を抜き取るステップと
    を含む
    方法。
11. ｇ）前記ウェル（２１０）に溶出緩衝液を加えて、前記ウェル（２１０）内で前記磁性粒子（２３０）を再懸濁するステップと；
    ｈ）前記溶出懸濁液を用いて前記磁性粒子（２３０）から前記生物学的標的物質を溶出するステップと
    をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記磁性粒子（２３０）の前記結合表面からの前記生物物質の溶出が、前記加熱アダプタ（１２０）の前記上側面（１０５）上で前記受け部分（１１０）の間にある前記加熱要素（１３０）を用いて前記ウェル（２１０）内の前記溶出緩衝液を所定の温度まで加熱すること、および前記磁性粒子（２３０）の前記表面から前記生物学的標的物質が溶出されるときの条件を利用して前記溶出緩衝液および前記磁性粒子（２３０）をインキュベートすることを伴う、請求項１１に記載の方法。
13. 前記磁性粒子（２３０）の表面上で前記生物学的標的物質を保持しながら、前記磁性粒子（２３０）の表面から望ましくない成分を除去するために前記ウェルに洗浄緩衝液を加えて、磁力により磁性粒子（２３０）の前記ペレット（２４０）を保持しながら前記それぞれのウェル（２１０）から前記液体を抜き取るステップを、ステップｆ）の後にさらに含む、請求項１０から１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記磁性粒子（２３０）の表面に前記生物物質を結合させた状態で前記磁性粒子（２３０）を洗浄するステップが、前記加熱アダプタ（１２０）の前記上側面（１０５）上で前記受け部分（１１０）の間にある前記加熱要素（１３０）を用いて前記ウェル（２１０）内の前記懸濁液を所定の温度まで加熱して、前記磁性粒子（２３０）の前記表面に対して前記生物学的標的物質が結合された状態を維持するときの条件を利用して前記懸濁液をインキュベートするステップを伴う、請求項１３に記載の方法。

Images